汽车仪表板的设计与分析研究

刘晓亮 国笑梅

长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心

汽车仪表板的设计与分析研究

刘晓亮 国笑梅

长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心

当前，随着经济的发展，汽车的使用越来越多。在汽车设计中，仪表板的装饰性备受关注，其生产工艺决定了功能效用，仪表板是汽车内饰件中最主要、最引人注目的部分，占据着汽车驾驶室大部分的空间，提供给驾驶者掌控车辆所需的各种基本信息，也体现了汽车生产厂家各自的风格。良好的设计不仅可以提高汽车的质量，还会提升汽车的整体视觉效果。基于此，文章就汽车仪表板的设计进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴。

汽车仪表板；设计；分析

1.汽车仪表板的分类

汽车仪表板分为多种类型，根据材料的不同，可以分为硬质仪表板和软饰仪表板。其中，软饰仪表板的各个部分由于所发挥的功能不同，选用制造材料也会有所不同。大汽车和小轿车的汽车仪表板所使用的材料也有所不同。大型的汽车往往会采用硬质仪表板，主要的材料是冲压成型的钢板材料，经过焊接、涂装之后安装在大型汽车上。为了使仪表板看起来美观，钢质仪表板需要包上皮革。小轿车采用聚氨基甲酸酯所制作的仪表板，一些仪表板是由聚丙烯塑料或者ABS塑料聚合物为材料制作而成。仪表板为简单的结构设计，注塑成型即可。

2.汽车仪表板的性能需求

汽车运行中通过操作仪表板完成汽车的各项功能，所以，仪表板被安装在汽车空间中较为特殊的位置，便于驾驶员在汽车行驶过程中完成各种控制操作。由于仪表板所处汽车空间位置关乎到汽车的美观，因此，在进行仪表板设计中，为了满足其性能需求需要优化设计。首先，在汽车仪表板材料的选择上，要从健康的角度考虑使用低污染材料，特别是含有有毒化学成分的材料要杜绝使用。其次，汽车仪表板的结构设计要具有良好的稳定性。从仪表板安装的位置来看，由于阳光照射以及汽车的发动机散热，都有可能导致环境温度升高而引起仪表板的结构变形，因此，要在仪表板结构设计上，注重单元结构空间设计，保证结构稳定。在此，为了保障仪表板在汽车运行中能够稳定运行而不会受到冲击，需要仪表板具有良好刚性、足够的强度，能够支撑仪表板上各种设备的负荷。

3.精细化设计方法在汽车仪表板设计中的应用

3.1 造型精细化设计

3.1.1 效果图阶段精细化识别。造型是精细化设计的源头，是影响仪表板精细化的重要因素。造型效果图阶段需对仪表板的分块、精细化保证及结构方案可行性进行初步的识别。1)造型美观，要体现科技感、流行元素；2)颜色、花纹合理搭配，可以有效提升精细化水平；3)功能件布置：紧凑性、协调性、整洁性；4)功能件按键、标识、图案、字体、颜色、风格的一致性；5)整体、局部尺寸比例协调性；

3.1.2 CAS阶段精细化识别。CAS主要用于进行工程可研并作为A面设计的基础，工程设计人员需针对CAS进行工程可行性分析，进行布置空间校核、方案主断面设计，确定仪表板总成分块，并将分析结果及时反馈给造型设计师，与造型设计师沟通、确认工程与造型的矛盾点，权衡利弊，最终达成一致意见。

3.2 结构设计精细化

3.2.1 方案布置及主断面设计。仪表板方案布置和方案主断面设计是仪表板工程设计的重点和难点。由于目前仪表板上功能件越来越多，且要求仪表板体积越来越小，占用更小的空间，导致布置空间越来越拥挤，工程可实现性难度越来越大。主断面应该包含的内容：a)是否有法规必须满足(尺寸或虚线等验证要表达)；b)主要功能尺寸标注；c)周边搭接或空间尺寸；d)安装关系和安装顺序的表达；e)主要结构及其关键尺寸表达；f)运动件轨迹(虚线)校核；g)表明DTS或造型的尺寸；h)装配空间校核(尺寸或虚线)；

3.2.2 人机校核。仪表视野盲区校核(国标、SAEJ1050)：利用CATIA超级副本对仪表盲区进行校核，对参数化校核方法进行了应用和验证。同时对反光(前风窗、车门玻璃入射光线)、成像(照镜子、夜间仪表在前风挡玻璃成像、灯光开关夜间在后视镜上成像)进行校核。

3.3 精细化结构及断面应用

仪表板设计中，典型结构采用标准的三维结构模型，定位柱、塑料螺钉柱、卡扣、卡簧螺母座、电气件配合结构、沉台等成熟结构形成特征模板，设计时直接调用。间隙、面差控制：A面设计时，工程对间隙、面差输入具体要求，尽可能避免间隙与视线平行或被看透，通过面差的设计弱化缝隙或遮挡缝隙

3.4 材料及工艺选择

仪表板材料的选择是影响仪表板精细化水平的重要因素之一。为了提升仪表板外观品质，对现代、VOLVO、MAN、奔驰、日产仪表板材料进行了对标，分析材料成分，作为一汽商用车仪表板材料定义的参考。颜色及花纹也是影响仪表板外观品质的重要因素之一，通过花纹参数的对标，为合理设定花纹参数提供了依据。

通过控制制造精度及完善的检测设备保证，提升仪表板产品尺寸精度。通过建立仪表板品标书、GD&T图纸来控制仪表板总成及零部件尺寸精度，并通过UCF总成功能检具检验产品符合度。

3.5 装配精细化

卡扣是仪表板装配中最常见的固定形式，装配方便，勿需工具可实现反复拆卸、安装及永久性装配，装配后不可见，外观好，生产效率高。在卡扣结构设计中，通常有两个关键设计环节：确定定位结构和锁紧结构。通常情况下，定位结构包括限位筋及组合销等形式；锁紧结构则一般是基于勾型倒扣结构衍变而来的各种锁紧形式。在卡扣设计阶段要校核其装配操作力，装配变形量，以及保持强度，以确保卡扣装配的可行性、可靠程度和产品装配效果。

3.6 自攻螺钉设计

自攻螺钉是仪表板装配固定的主要形式之一，为了提升仪表板装配质量，新开发自攻螺钉标准件CQ223(代替CQ221)，螺钉外观美观，钉头厚度小，压紧面及压紧力大，采用塑料件专用螺纹，减少对塑料件的破坏，且优化了与自攻钉配合的塑料柱。

结束语

随着人们生活质量的提高，汽车需求量有所增加。现代的人们不仅对汽车的性能以高要求，也更为注重汽车美观度。因此，要采用有效的设计方法，确保汽车仪表板的功能性充分发挥出来的同时，还要使其设计具有装饰性。

[1]王琪娟.仪表板结构反应注射成型工艺优化[D].南京理工大学，2015.