汽车仪表板的制造技术与设计分析

石卉

摘 要：文章主要对于汽车仪表板的分类和实际使用过程中的要求进行论述，并且对其总布置设计和结构设计等进行论述，对于汽车仪表板制造过程中经常利用的工艺和材料进行论述，对于相关的研究提供理论基础。

关键词：汽车仪表板；制造技术；设计分析

汽车仪表板是汽车内饰中的主要部件。上面集成了转向系统，空调系统，娱乐系统及其人机界面。还有着储物功能和装饰作用，同时在碰撞中为前排乘客提供一定的缓冲保护。因此，仪表板的设计和制造是一个比较复杂的系统工程。以下将对仪表板设计与制造工艺做简单的介绍。

1 汽车仪表板的产品设计

1.1 汽车仪表板产品设计的特点

仪表板产品设计特点与其结构布置特点有关。仪表板驾驶侧主要布置有组合仪表，转向管柱，组合开关，大灯开关，驾驶侧出风口，侧除霜出风口，有的布置有膝部气囊。仪表板中央区域一般布置有娱乐系统，空调控制开关，中央出风口，有的还布置有杯托、储物盒等。仪表板副驾驶区域一般布置有副驾驶气囊，副驾驶侧出风口，手套箱，侧除霜出风口等。

结构设计要做到简单，才能将成本进行降低。仪表板具有一定的复杂性，要根据造型特点和产品功能特点，或者出于尺寸的原因，对零件进行拆分合并，实现比较快速的装配，并且可以将成本进行降低，最大的问题就是需要实现简化设计。

由于需要不断开发新的车型，设计阶段会花费大量的资金，计算机辅助设计和分析的应用可以适当降低成本。运用3D模型DMU运动模拟可以检查模拟装配可行性；运用CAE辅助分析，可以在3D模型阶段对产品性能比如模态、头碰、刚度等进行分析，并根据分析结果更改优化设计。通常根据项目需求，CNC快速成型样件和软模样件也被需要用来进行匹配和验证。

1.2 汽车仪表板的总布置设计

仪表板的布置需要满足前方视野法规、头碰法规及符合人机工程。人机方面包含视觉和空间。视觉方面，在满足前方视野法规之外，还要满足仪表、娱乐系统屏幕反光的人机要求。对于仪表板的表面需要实现消光处理，仪表板上方的零件应该满足一定的光泽度要求，不能太亮，这样驾驶员的驾驶感觉才会做到舒适安全。空间方面，手脚活动的范围、肘部活动的空间等；扶手，拉手等的布置位置高度是否处于人机舒适状态；对仪表板上需要手操作的零件，如换挡手柄、空调开关、出风口调节等等的布置和结构应该处于易操作的状态。

仪表板涉及到的许多零件都是在不同的厂家当中得到的，因此在设计设计的过程中，要确认好零件之间的安装定位关系，计算各个零件的制造公差，是否能够使产品达到外观匹配的间隙面差要求。在设计的初级阶段就要完成妥善的处理，这样在后期细化的过程中才会更加方便。

2 汽车仪表板的制造工艺

2.1 注塑工艺

在注塑机当中加入到干燥后的塑料粒子，利用螺杆进行剪切，并且通过料桶进行加热熔融，最后视线冷却成型，这种加工工艺在制造仪表板的过程中应用的比较广泛，可以制造出硬塑仪表板的本体和软质仪表板等各种相关的零件，制造硬塑仪表材料大多利用PP，而仪表板上的装饰板多用PC+ABS、PP等等。除了普通注塑工艺，目前还有出风口拨轮和储物盒卷帘门等零件常用的双色注塑工艺；气囊布帘铰链或者安装点局部加强用的嵌件注塑工艺；还有高光饰板用的急冷急热高光注塑工艺；还有为了局部结构加强，在注塑中引入气体的气辅工艺，等等。

2.2 真空热成型工艺

真空成型是一种利用已经经过处理过的PVC或TPO材料进行再加工，使之得到所需要的产品形态的一种加工方法。经过处理的材料主要工艺是将几层材料进行复合和粘贴的过程。这种工艺常用于软质仪表板表皮，加热表皮片材，直到达到玻璃点的软化温度，将气体加注在密闭的型腔当中，可以实现一定程度的拉伸，在有温控的模具上进行冷却，从而可以获得产品。真空成型又可分为阴模真空成型和阳模真空成型，阴模真空成型可将表皮皮纹成型在模具内，不受表皮拉伸影响，外观效果更好。

2.3 表皮搪塑工艺

与真空吸塑表皮相比，搪塑表皮具有不开裂、不变形及耐热性优异等特点，但搪塑工艺对搪塑原材料流动性、耐温性和熔融性等方面的要求较高。带皮纹的搪塑模具（镍壳）背面或整体加热，模具正面扣上装有PVC（或其它塑料）粉末的粉箱，一边加热，一边转动，使粉箱中的塑料粉末粘在热模表面上，形成一个形状与仪表板一致的带皮纹的皮套，取下粉箱，模具冷却后，人工将皮套从模具上扒下。搪塑皮套与仪表板骨架放在发泡模中，注入PU发泡料，熟化后成为搪塑表皮发泡仪表板。除了搪塑和真空成型，表皮的成型工艺还有手工包覆、PUR喷涂等等。

2.4 聚氨酯发泡工艺

软质仪表板缓冲层处于表皮与骨架之间，多用发泡工艺来实现。常用的发泡工艺是聚氨酯发泡工艺。聚氨酯泡沫生成主要是异氰酸酯（ISO）的异氰酸根（-N=C=O）与多元醇（Polyol）的羧基（-OH）发生加成反应，生成聚氨基甲酸酯大分子，通过化学发泡剂水与异氰酸酯反应放出二氧化碳气体，使黏弹性的泡沫物理膨胀、发泡、固化，得到泡沫塑料。发泡工艺根据产品特点，工艺又可分为开模发泡和闭模发泡。

2.5 切割工艺

软质仪表板在完成发泡后，一般要对产品不需要而表皮或发泡工艺中需要的部分进行切割。常见的切割工艺有铣刀切割和水刀切割。

2.6 弱化工艺

在仪表板副驾驶区域，一般需要对气囊门进行弱化，以确保气囊能正常打开。常见的工艺有激光弱化和冷刀弱化。激光弱化工艺就是利用激光所具有的高能，加工无缝安全气囊线的工艺。激光发生器将所产生的激光聚焦在约0.2mm的范围内，形成具有高能量的激光束，激光束通过激光头，以定频脉冲的形式，打在仪表板上，其焦点处的材料在吸收激光的高能后迅速汽化，形成穿透或不穿透（根据需要）的小孔，这些小孔区域的材料厚度变薄，断裂强度降低，从而能在受到外界冲击时，优先断裂。冷刀弱化仅用于软质仪表板，对表皮进行弱化。

2.7 吹塑工艺

吹塑工艺是将塑性型胚置于模腔内，借助压缩空气将其吹胀，使之紧贴于型腔壁上，经冷却定型得到中空薄壁制品。大部分的熱塑性塑料都可以进行吹塑成型，高密度聚乙烯HDPE和聚丙烯PP是应用较多的吹塑材料。仪表板上的空调风管常采用吹塑成型。

2.8 表面处理工艺

仪表板具有装饰性，仪表板上的饰板常采用特殊的表面处理工艺，达到美观的效果。常见的表面处理工艺有喷漆、电镀、水转印、表面附膜工艺如IMD、INS、TOM等工艺，还有近年流线的碳纤维饰板和真木饰板工艺。

3 结束语

仪表板自身具有很强的安全性、功能性、舒适性等等，它还要具备一定的刚性，可以保证汽车正常的工作，与此同时，还要具备一定的吸能性，在发生意外的过程中可以将外力进行减少，避免冲击到驾驶员。

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