汽车仪表板设计篇

mengmianren

仪表板
    仪表板总成似一扇窗户，随时反映出车子内部机器的运行状态，同时它又是部分设备的控制中心和被装饰的对象，是轿车车厢内最引人注目的部件。可以这样说，仪表板总成既有技术的功能又有艺术的功能，它反映出各国轿车制作工艺和风格上的差异，是整车的代表作之一。  
    现代轿车的仪表板总成一般分成两部分，一部分是指方向盘前的仪表板和仪表罩及平台，另一部分是指司机旁通道上的副仪表板。其中仪表板是安装指示器的主体，集中了全车的监察仪表，通过它们揭示出发动机的转速、油压、水温和燃油的储量，灯光和发电机的工作状态，车辆的现时速度和里程积累。有些仪表还设有变速档位指示，计时钟，环境温度表，路面倾斜表和地面高度表等。按照现时流行的款式，现代轿车多数将空调，音响等设备的控制部件安装在副仪表板上，以方便驾驶者的操作，同时也显得整车布局紧凑合理。
仪表板总成在车厢里处于中心的位置，非常引人注目，它的任何疵点都会令人感到浑身不舒服，因此汽车制造商是非常重视轿车仪表板总成的制作水平，从制作工艺上可以表现出制造公司的设计与工艺水平，从装饰风格上可以表现出这个国家或地区的文化传统。一种成功的轿车仪表板总成，既要融入轿车的整体，体现出它是轿车不可分割的一部分；又要体现出轿车的个性，使人看到仪表板就会想到车子的形象。正因如此，轿车仪表板总成的装饰材料是比较讲究的。
仪表板简称I/P（Instrument panel）,是汽车内饰的重要组成部分。
一、材料及工艺
我公司主要车型的仪表板材料，举例说明：
1、A00级车：
    PP注塑
2、A级车：
   （1）、麻纤维骨架+PVC/ABS表皮（吸塑）+金属支架
   （2）、PC+ABS骨架+PUR发泡层+PVC/ABS表皮（吸塑）+金属支架
   （3）、(PU＋GF)骨架+ PUR(聚氨酯)泡沫层＋PVC/ABS表皮（吸塑）+金属支架
3、B级车：
    PC+ABS骨架+PU发泡层+PVC/ABS表皮（搪塑）
重点介绍搪塑工艺：
主要优点表皮纹理清晰均匀，产品设计时不用考虑脱模角度，设计自由度大。
1）搪塑模具的制作过程：
根据数模，加上收缩率，减去皮纹层的厚度，数控加工出木模―――在木模上贴上皮纹皮（贴皮引起模具上有拼缝）----翻出软的硅树脂模（有拼缝）―――翻出硬的树脂主模型，并手工修掉拼缝―――翻出硅树脂模―――翻出电极阳模（为了导电，表面喷银粉，并布置电极）―――电镀出搪塑模具外壳―――加上支撑，形成搪塑模
2）搪塑的工艺流程：
1、    首先将堂速模具本体加热至230－250℃；
2、    然后将模具与粉箱对合并夹紧（以防粉末露出），模具在上，粉箱在下；
3、    模具和粉箱一起旋转至粉箱在上，模具在下，粉箱里的粉末这是落在模具里，在高温的作用下，紧贴在模具的那一层就融化并相互粘在一起，然后继续旋转，使得模具的每个角落都有粉末，且融化并粘在一起，直至形成的表皮厚度增加至符合要求为止（一般的PVC的厚度为1.1mm），这时粉箱在下方，剩余的粉末又回到风箱里；
4、    模具与粉箱分离，并移到冷却工位，用水或空气等对模具进行快速冷却至60－80℃时，工人扒下表皮。
3）搪塑设备的分类（按模具的加热方式分类）
1、气加热设备：价格最便宜。它时通过燃烧天然气或重油产生的热风来加热模具。它有一个加热炉，整个模具置于炉子中加热。模具的温度控制较差，成品的合格率低，模具的寿命约为2万模次；
2、油加热设备:价格最贵。模具的加热和冷却都是通过油来进行的（分别是热油和冷油），模具各部分的温度可以根据需要分别控制，表皮质量好，模具的寿命高，约为2.5万模次，但设备系统复杂，昂贵。
3、沙加热设备：价格适中。模具加热是通过电加热沙子，沙子与模具背面接触加热模具实现的，模具加热时可以旋转，这时沙子与模具各部分接触的时间长短可以调整，即模具各部分的温度可以根据需要来调整，表皮质量较好，模具的冷却是通过水来实现的，冷却速度较快，模具寿命为1.8－2万模次。
综合以上几种工艺，PP注塑工艺主要应用于低挡车，价格较便宜，工艺比较简单，但表面手感不好；麻纤维骨架仪表板优点是环保，但由于韧性不好，容易产生共振响声，ABS+PC骨架材料各方面性能都比较好，因此大多仪表板的骨架采用这种材料。吸塑PVC/ABS表皮工艺在中低挡轿车中应用比较广泛，搪塑PVC/ABS表皮工艺在中高档轿车应用比较广泛，因搪塑模具的费用比较高，而且国内尚无搪塑模具的制作能力，需在国外开模，因此价格相比其他两种工艺较贵。
二、开发设计
    仪表板位于车室的最前部,面积很大，且总是展现在人的视野里，故其对造型的影响起了举足轻重的作用。仪表板的外面装有仪表和各类操纵件，里面装有空调等各类车身附件，对空间和结构的要求都很复杂，在设计中应特别精心。
仪表板的主要开发流程如下：
总布置设计----绘制效果图----制作1：1油泥模型---- A面的设计----结构设计----模具设计制造----样件----装车匹配----注塑件皮纹制作----小批量生产----SOP
从总布置设计到结构设计完成大约需要8-10个月，模具设计制造大约需要4-6个月。
在开发过程中需注意如下问题：
1、    颜色皮纹的确认
颜色皮纹的确认一般应在模具设计制造前完成，但根据模具类型的不同可以适当调整，如注塑件的皮纹可以延迟到装车匹配完成前确认，颜色的确认可以延迟到小批量生产前最终确定。
2、    国家强检项目的满足
主要是除霜的要求，前方视野的要求和燃烧特性要求。
3、    人体工程学
主要为仪表板上各种开关件及杂物盒、点烟器等的布置要尽量满足人体工程学的要求，既要美观，又要方便使用。  
4、    运动件的运动校核
主要为手套箱、烟灰缸、前机盖拉手等的运动校核。
5、    和周边零件配合的校核
主要是和电器件的配合。
对仪表板的性能要求：
1、    仪表板的视野性
1）    汽车的视野性
①    汽车仪表的可视范围（对驾驶员的双眼而言）应全部得到满足，不得被方向盘所遮挡；
②    驾驶员观察仪表的视角（即通过仪表平面的中心点和眼椭圆中心点的连线与仪表平面的夹角）,应尽可能接近90°的 要求，同时，也要近可能使驾驶员的视线处于最佳下视角（30°）范围内。
③    仪表板的目视距离，可参考美国Henry Dreyfus的推荐值，即最大视距为711mm ,最佳视距为550mm。另外，还可参考英国默雷尔推家的视距计算公式：D＝(1.2-1.5)L
式中：D-----最佳读取距离
      L-----仪表板外廓长度
       在实际布置时，上述各参数的确定并不是孤立的，需要通过综合平衡，进行协调之后来确定
④    汽车标准对各类汽车的盲区都有规定，对汽车的下视角也有一定的要求，为此，仪表板整体布局时，在确定仪表位置及仪表罩高度时，应保证其不得越过下视角的边界线。
2）    防止仪表盘玻璃和仪表罩的反光
光线来自前风挡玻璃及侧窗玻璃，照射到仪表盘、仪表罩框、风窗玻璃及门窗支柱
上，然后在反射出来。为此，在确定仪表位置及其框罩时，要校核光线的入射角，以避
免反射光线与眼椭圆相交，造成驾驶的炫目现象。
   某些汽车，特别时一些轿车的仪表板，设计师想要赋予仪表板一些华贵感，采用若
干镀铬件。但是镀铬件过于耀眼的亮线、亮点会分散驾驶的视力，甚至使驾驶炫目，影响驾驶的安全性，因此一定要特别谨慎。近代新型仪表板的设计思想，已完全由人机工程学所导致。因此，仪表板的装饰性必须服从于实用性。
3）    操作件的可及范围
按1975年颁布的ISO3958《道路汽车－轿车－驾驶员手控作用区》中规定的方法，可绘制出各种工况时男、女驾驶员的手动范围。该法是目前许多国家行之有效的方法。
4）    操作件按重要度配置
汽车各种控制开关的位置，按人机工程学的要求，应尽可能安排在唾手可得之处。
所以，近代新型轿车的控制开关已形成了围绕转向盘周围的“卫星式”操作系统。
   日本有关法规规定，各种灯光在刮水器等控制开关应布置在以方向盘中心为原点的左右各500mm的范围内。
   汽车用的控制开关有多种型式，如旋转选位开关。肘节式开关、手推式开关、翘板式开关等。其中以手推式开关（键盘式开关）位最流行的开关，它操作迅速、准确，而且按钮的造型可设计成缓冲垫式，既美观，又可保证驾驶员的安全。
开关的布置分区情况：
1、    A区：驾驶员与副驾驶员的共用区域。布置驾驶员和副驾驶员座位都能操作的开关，主
要是附件方面的，如收音机、暖风机。时钟等开关，不要布置与行驶相关的重要开关。
但是，像危险警报开关之类的在高速公路上使用频繁，以及又紧急操作必要的开关，有
时也布置在A区域。
2、    B区：驾驶员座位操作区，必要时副驾驶员座位也可操作。最好不要将与行驶状态直接
相关的开关布置在此区域。一般将与刮水器相关的开关布置在此区域。
3、    C区：只有在驾驶员座位可操作的区域。布置与行驶直接相关，而副驾驶员操作不到的开关。一般将点火开关、信号开关以及电动后视镜的开关布置在此区域。
4、    D区：A、B、C以外的区域。一般将车门玻璃升降操作开关布置在各自的车门上，在各自的座椅上布置其各部位调整开关。
仪表板的本体结构
1)一体注塑成型塑料仪表板本体
这种结构普通车采用较多，其质量小。设计的自由度达、工艺简单、易对冲击时能量吸收采取对策。使用的塑料为PP复合材料、ASG及改性PPO等。可用钣金加强梁支撑，也可以不用。
2）发泡成型仪表板本体
   这种结构主要是从安全吸能考虑，也给认一种柔软的感觉，主要用于高档轿车。由骨架、发泡层、表皮等组成。骨架用钢板、塑料注塑件。纤维板。硬纸板等制成。表皮用ABS与PVC符合膜吸塑成型或用搪塑成型，起软化作用的发泡层多用聚氨酯材料。
3）仪表板上的安装件
   仪表板上安装件甚多，除仪表、操作件外，还有收放机或CD机等电气件，杂物箱、烟灰缸、通风口等，最近不少车还安装有GPS卫星导航系统等。这里只介绍杂物箱、烟灰盒、通风口的结构。
（1）杂物箱（手套箱）
   杂物箱大小的确定要考虑收储检车证件、装备手册及使用说明书的可能性，也可考虑装盒式磁带和地图册等。
   从结构上划分为有装在仪表板上的折斗式和整体开闭的箱筒式两种型式，两种型式大都采用塑料成型结构（PP、ABS等），也有在折斗式杂物箱外表面覆盖衬垫材料的型式。在结构方面，碰撞时，即使乘员与杂物箱发生二次碰撞，也不应使乘员受到伤害，并且即使周边变形、损坏，杂物箱也不应自行打开；车辆碰撞时会产生惯性力，仅在此惯性力的作用下，杂物箱不应打开。杂物箱应有锁机构。铰链可用折页式。拉出臂式，注塑仪表板多为直接注出薄膜式的铰链。
   （2）烟灰盒
要求烟灰盒使用方便，有一定的容量，不允许烟灰飞散或掉出，以避免发生火灾。在驾驶员座位附件布置时，要注意不与各种驾驶驾驶操纵发生干涉。烟灰盒多用酚醛系列或尿素系列的耐热性好的树脂制造。熄火栅盒表面装饰板做成一体，以保证装配精度。固定部分多以钢板冲压制造。烟灰盒用钢板制造时，要装用聚酰胺等有润滑性的树脂做导轨，或者使用钢球，以便于开闭和减少噪声。
现在的轿车一般都采用阻尼式烟灰盒，里面装有点烟器，内置烟缸（可取出）。阻尼式烟灰盒具有开启关闭方便，噪声小、寿命长等优点，已广泛应用。
（3）通风口
外部气流导入车内的方法有两种，一种是靠行驶后的动压导流，另一种是靠鼓风机进行强制导流。动压导流是通过车身上部的开口将外部气流导入车身的上部，通过前围孔进入导风管，经仪表板吹入车室内；强制导流是通过鼓风机把外部气流通过车身下面的孔吸入车内，经通风管由仪表板进风口吹进室内。通风口的设计必须考虑大小、位置、方向、数量等。
漏在外面的通风格栅有多个，前部有暖风出风格栅（前风挡除霜），后部有暖风和冷气出口，侧面有吹门窗的出口（侧窗除霜），下部有暖风吹脚风口。向后的暖风和冷气出口格栅是应能改变出风角度的，多采用球座型或叶片可上、下左右拨动的形式。
副仪表板
副仪表板原是轿车上的一简单部件，主要是遮挡安装在地板通道上的换档杆和制动手柄，后来发展成大型部件，构成仪表板的一部分，将开关、收音机、立体音响、空调控制器。小件物品存放盒等布置于其上。后部为可座位扶手使用的带盖的杂物箱，有的车进而将后座用烟灰盒、开关、出风口等安装在其后端。
副仪表板板有布置在左、右前座椅中间或于仪表板连接在一起两种型式。今年来，为了给驾驶员提供驾驶信息和实现操纵自动化，增加了不少显示和操纵仪表，加之为确保驾驶员有良好的视认性和方便性，这些仪表等机能部件都布置在驾驶员的周围。这样，原来的仪表板在驾驶员的这一边就布置不下了。如果将其向助手座一侧的仪表板方向发展，则驾驶员的视认性就会变坏。于是，便逐渐的将副仪表板位置转移到驾驶员近旁的变速杆附近。有的车已经与仪表板连成一体。另外，即使是一种车型，由于机械变速器和自动变速器的差异，以及选装件有无的不同，副仪表板有多种类型的装备。
副仪表板使用的材料有PP，ABS等，有时为了显示豪华感，表面进行软化处理。作为软化结构的副仪表板，其骨架一般为钢板或塑料，表皮为PVC，两者之间为发泡聚氨酯，也有直接包贴PVC表皮的。

Marvyflo

楼主对搪塑工艺解释的很详细，很准确！
其实国内现在能做搪塑工艺的厂家也不少了，不过很多厂家的搪塑线比较老，主要有日本的和德国的。
搪塑线也分很多类型，线的先进与否对成品的质量控制也有很大关系

ccclb

很到位，能介绍一下硬质注塑无缝仪表板 的设计要点就好了。

cyc300

我们公司也做iP，但我不负责那一块。帖子不错

ludtang

这不是汽车工程设计手册上的内容麽？

lovellyia

搪塑工艺会慢慢退出市场的，这是由于搪塑所用的材料决定的。搪塑表皮气味很重，特别是在暴晒的情况下，很容易软化的，会释放有毒气体，不符合绿色的环保要求。会慢慢被喷涂工艺代替的，别把搪塑想想的太深奥；硬质无缝气囊在前期布置的时候，要考虑好符合相关法规，准备布置顶置的、中置的还是前置的，是U型的还是H型的，这些在前期还是要定义清楚地 ，不同形式的有不同的要求的；工艺方面主要是弱化，目前激光弱化用的比较多；然后就是试验验证了，

有钱养你

回复 Marvyflo 的帖子

搪塑模具应该还是国外开的。我们公司做的搪塑仪表板的设备和搪塑模具全是日本的。国内的暂时还没听说有哪家能开模。

yaowhut

国内好像还不能做搪塑模具，悲哀啊

tonyhxr1

我有个问题，为什么唐肃工艺会导致仪表装好后咯吱咯吱响个不停啊

如丝心情

我们这边仪表板主要是硬质注塑的

龄度

ludtang 发表于 23-11-2010 23:21
这不是汽车工程设计手册上的内容麽？

这本书很不错吗？上面的内容主要是甚么？其中关于汽车内饰方面的内容多嘛？问题有些多，呵呵，

mingjinhua

这些内容没什么技术含量
不知道在哪抄的

cqhmcn

唐塑工艺是有很多环保方面的缺点，但是目前国内汽车企业还是比较习惯采用这个工艺。
仪表板的发展趋势是，低端车硬塑加气囊激光弱化，高端车采用阴模成型。TPO表皮。

dw115

tonyhxr1 发表于 25-11-2011 20:14
我有个问题，为什么唐肃工艺会导致仪表装好后咯吱咯吱响个不停啊

这说明你的仪表根本没装好，装好了不会有晃动，没有晃动不会有摩擦，没有摩擦就不会响了。

DUB

不错，现在从事ip行业。