一汽凌源汽车仪表台总成设计讲解.docx

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一汽凌源汽车仪表台总成设计讲解

摘要······································································2

1绪论·····································································3

1.1概括及现状分析·······················································3

1.2汽车仪表台的分类和性能要求···········································3

1.2.1汽车仪表台类型的划分············································3

1.2.2汽车仪表台性能要求··············································4

1.3汽车仪表台优化设计的基本要求·········································4

1.4材料的分析···························································5

1.4.1材料的发展······················································5

1.4.2仪表板材料最新进展··············································5

1.5公差、配合、密封·····················································6

1.5.1公差分析························································6

1.5.2配合间隙与密封··················································7

2汽车仪表台总体设计·······················································7

2.1仪表板生产的流程·····················································8

2.2仪表板的造型分类·····················································8

2.3模具设计·····························································9

2.3.1零件的绘制······················································9

2.3.5零件的装配·····················································16

3公差与配合分析··························································21

3.1公差分析····························································21

3.1.1定义公差分析的目标尺寸和判断标准·······························23

3.1.2定义尺寸链·····················································23

3.1.3判断尺寸的正负·················································24

3.1.4将非双向对称公差转换为双向对称公差·····························24

3.1.5公差分析的计算·················································25

4连接与密封······························································25

4.1连接的概述··························································25

4.2连接与密封的分析····················································26

4.3塑胶产品的装配形式··················································27

5塑料件成型工艺··························································27

5.1塑料件的结构设计····················································27

5.2塑料件成型方法······················································28

结论······································································30

参考文献············································································31

一汽凌源汽车仪表台总成设计

摘要：

汽车仪表板不仅能反映汽车的风格,也是汽车上的重要信息显示窗口,可以集中、直观、实时、准确地提供各种各样的动态条件的过程中汽车在路上,让司机可以通过汽车仪表不断反馈信息,及时有效的控制汽车:

汽车仪表、司机和汽车是信息交流的重要接口和交互。

人们追求美的过程中,使现代仪表板逐渐重视审美形态。

如此美丽的设计线条,表面光滑,极富动感,自由表面的拼凑仪表板成为了仪表板的必然发展趋势。

同时,开发和应用的CAD/CAE/CAM技术,和塑料模具技术的进步,新材料的应用,这些都是提出新汽车仪表板的设计要求和整体设计,因为可以减少设计成本、缩短设计周期，汽车面板设计中被越来越广泛的应用。

软件的总体设计,CATIA因为其强大的表面模块和整体模块,是设计师的青睐。

如何更好的仪器的总体设计和更正式的总体设计过程中,设计师在探索研究课题。

关键词：

汽车仪表台；信息显示；发展趋势；总体设计；

Abstract

Thepursuitofbetterthings,makingthemoderninstrumentpanelshapeandgraduallyfocusonbeauty.Designbeautifullines,smoothsurface,verydynamic,stitchedtogetherbythefreesurfaceofthedashboardhasbecometheinevitabletrendofdevelopmentofthedashboard.ThedevelopmentandapplicationofCAD/CAE/CAMtechnology,aswellasplasticmoldtechnologyimprovements,theapplicationofnewmaterials,whichareonthecardashboards,designthenewrequirements.

Thereversedesign,becauseitcanshortenthedesigncycletoreducedesigncostsinthedesignofthecardashboardmorewidelyused.CATIAthereversedesignofthesoftware,becauseofitsstrongsurfacemoduleandreversemodules,muchofthedesignersofallages.Howtobetterthereversedesignoftheinstrument,aswellasmorestandardizedreversedesignflow,isthedesignerstoactivelyexploretheresearchtopic.

Keywords:

cardashboard;informationdisplay;trends;reversedesign;

1.绪论

本论文旨在研究总体设计仪表台，而设计不单是简单的建模，更需要考虑工艺要求、性能要求，讲究设计原理和设计方法。

因此本章有必要介绍一下塑料模具的工艺，设计汽车仪表台的方法以及总体软件，为后面章节的总体设计汽车仪表台提供理论依据和技术支持

1.1概括及现状分析

仪表台因其得天独厚的空间位置，使越来越多的操作功能分布于其中，除反映车辆行驶基本状态的仪表外，对风口、音响、空调、灯光等的控制也给予行车以更多的安全和驾驶乐趣。

因此，在汽车中，仪表台是非常独特的集安全性、功能性、舒适性和装饰性于一体的部件。

首先，它需要有一定的刚性以支撑其所附的零件在高速和振动的状态下保证正常工作；同时又需要有较好的吸能性使其在发生意外时减少外力对正、副驾驶员的冲击。

随着人们对车的理解越来越超出其功能本身，对伸手可及、举目必望的仪表板，其手感、皮纹、色泽、色调也逐渐成为评判整车层级的重要标准之一。

近年来，随着社会经济的快速发展，我国居民购买汽车的能力和车的保有量也呈现出一个快速增长的趋势。

各汽车生产企业所面临的市场竞争也日渐激烈。

因此，为了进一步提高自身的市场竞争能力，汽车生产和销售企业不仅在配套服务、营销策略和售后等方面改进服务质量，提升品牌价值。

汽车的制造和设计工艺也逐步成为产品差异化研究的主要方向，且主要表现为汽车的品牌形象和个性化的设计两个方面。

汽车仪表台是汽车设计和生产工艺中的重要环节，也是一个集舒适性、装饰性、功能性和安全性等功能于一体的核心部件，通过汽车仪表台的优化设计，能够进一步提高其整车的质量、造型和品位，并具有较高的应用研究和实践的价值。

1.2汽车仪表台的分类和性能要求

1.2.1汽车仪表台类型的划分

根据汽车仪表台结构功能的不同，可以将其划分为不同的类型。

根据汽车仪表台制造材料的不同对其类型进行划分，主要包括软质仪表台和硬质仪表台两种类型。

其中，软质仪表台主要包括骨架、缓冲层、表层等几个构成部位。

并且，不同的构成部位所选用的材料也存在一定的差异，PP聚丙烯塑料，ABS/PVC合金，PU聚氨酯等均为其常用的制造材料，而且主要应用于轿车等家庭用车的设计和制造中。

而硬质仪表台通常为同类材料制成，且相对结构比较复杂，一般情况下无需使用表皮材料，能够直接利用注塑成型等工艺进行制造，并主要应用于载货汽车和客车等的生产制造中。

同时，汽车仪表台还可以利用钢板直接冲压成型焊接和涂装技术制成钢制仪表台，再将一层人造革包裹在钢制仪表台的表层，并组装为木质仪表台或软包仪表台等。

由于汽车仪表台用途和车型的不同，在具体的汽车仪表台设计和制造过程中也逐步形成了大小各异、繁简不同的汽车仪表台形式。

1.2.2汽车仪表台性能要求

汽车仪表台安装于其内部较为特殊的空间位置上，在这一安装部位同时集中了多种操作和控制系统，也是汽车内部操控与装饰的核心部位。

在整体优化设计汽车仪表台的的过程中，需要从以下几个方面出发，对其性能需求进行分析和研究，主要包括：

第一，在选择汽车仪表台的制造材料时，不能使用含有镉成分的辅助材料和原材料。

从而最大限度避免造成环境污染和危害驾驶员的身体健康。

第二，结构的稳定性较好。

汽车仪表台通常安装于发动机散热和太阳光辐射的位置，因此需要一个较好的结构稳定性，也就是在高温的条件下不会发生失效和变形等问题，同时不同的仪表功能单元的结构空间稳定性也较好。

第三，刚性强度较好，可以为仪表台内的各种杂物，音响设备、管线管路和其他仪表提供负荷支持，并具有较强的抗冲击能力，从而保证不同的仪表功能的单元性能均能够得到充分的发挥，以提供汽车的运行速度和高速运行时的稳定性。

1.3汽车仪表台优化设计的基本要求

优化设计操纵按钮布局

操纵按钮的设置需要不同的类型按钮应用频率，对其布局进行合理安排，特别是需要将使用频率较高的按钮安装在驾驶员触手可及的范围内，而那些不常用的按钮则可以适当的安装在较远的部位，从而提高操纵按钮的可靠性和便捷性。

优化设计组合仪表罩布局

在整体优化设计汽车仪表台时，对组合仪表罩高度进行合理确定后，应对其布局进行优化设计，避免其超出视角的下边界范围，从而通过仪表罩自身的高度对组合仪表罩上边界进行合理确定，并保证操作者可以确定、快速的获取仪表台所显示的各种驾驶数据。

优化设计仪表罩

汽车仪表罩能够利用外部玻璃护罩，防止仪表台内部进入灰尘和颗粒等杂物。

在优化设计整体仪表台过程中，需要对仪表罩外观的形状和空间位置进行恰当的设置，从而防止阳光对驾驶员的视线造成影响。

一般情况下，在进行仪表罩优化设计时，可以选择直立式的结构。

优化设计仪表布局

在优化设计汽车仪表台时，需要对仪表台潜在的盲区等问题进行适当的安排，并且在驾驶员看的准确且最容易看到的部位安装仪表。

在对汽车仪表台的盲区进行合理安排后，需要按照盲区的具体位置和实际的大小，对其显示的装置和调整仪表等功能单元的布置进行适当的改进，从而保证了汽车驾驶员能够在车辆高速行驶时，准确，快速的读取仪表台上所提示的信息和数据。

优化设计表面仪表板

一方面是仪表面板平面夹角的优化设计问题。

在汽车仪表板优化设计过程中，其中所设置的各类仪表功能均能够在一定程度上满足驾驶的需要，因而不应被方向盘等其他物体所影响，也就是说其视角需要满足一个九十度的指标规定，汽车仪表台水平面和驾驶员视线之间的夹角通常设置为30°左右，同时，汽车铅垂平面和仪表台平面之间的夹角应该控制在10°左右。

另一方面是目视距离的优化设计。

为了对核算方向盘和仪表台之间的视野性进行合理的确定，还应对驾驶员眼睛的分布进行合理确定，通常可绘制眼椭圆。

在对汽车仪表台进行优化设计时，可根据，默雷尔研究所指定的仪表台目视距离公式以及对其进行目视距离的合理确定。

按照中国人身材的基本特征，结合汽车仪表台的优化设计参考资料。

本文对汽车汽车仪表台的目视距离设定为460mm到710mm之间，其中最佳仪表台的目视距离是550mm

1.4材料的分析

1.4.1材料的发展

目前轿车上使用的仪表台主要可分为硬质和软质的两种，随着汽车上安全气囊的安装，软质的仪表台已失去安全性能的要求，所以只要外观的质量得到解决，采用低成本硬质仪表台就可以达到要求。

传统硬质仪表台一般使用在较轻的小型货车上，一次注射成型。

这种仪表台尺寸很大而且没有蒙皮，表面质量要求也非常高，而且需要高温耐热、刚性。

与其他内饰品不同，尽管牺牲了材料的流动性，仍需多点注入口。

并且很容易产生熔接痕和留痕，多数场合其制品表面需要涂装，材料可用改进的PPO、ABS树脂、填充PP。

ABS树脂的耐热性、窗玻璃的模糊性、玻璃上的倒影等问题有待解决；填充PP需要改善制品表面的缩孔和窗玻璃的模糊性。

最近发展的气体辅助注射成型法，采用一点注入口也能够克服表面缩孔的形成和溶解痕的发生，同时提高制品的刚度。

1.4.2仪表板材料最新进展

TPO在仪表台中的应用

为了提高内饰材料再生利用性和舒适性，内饰材料的发展趋势是聚烯泾和聚酯纤维。

传统的PVC表皮材料逐渐用聚烯泾系热塑性弹性体TPO取代，因为TPO和TP能够相溶而且能够容易回收利用。

为了便于回收利用，正在发展热塑性聚烯烃表皮材料构成的仪表台

TPU在仪表台中的应用

与PVC相比，TPU的优点是：

抗紫外线和长期热老化性能好密度低15%，且可在原用PVC的加工设备上生产。

今后，这种新型TPU将在北美普遍采用，其材料价格大概比PVC高出3倍多。

但是采用TPU从经济角度考虑是合算的。

其原因是TPU密度较小且可省去若干项其他工序和操作。

Bayer公司和Textron汽车公司共同开发了热塑型聚氨酯（TPU）仪表板面层TexinDPT-3014，以取代PVC，并用于ChryslerConcorde，ChryslerLHS，Chrysler300M等车型上

镁合金压铸在汽车仪表板中的应用

近年来，镁合金压铸（以下简称镁压铸）的汽车零部件在欧美日等发达国家汽车工业中的应用出现了持续快速增长势头，如仅1996～2000年全球用于汽车零部件的镁量平均每年递增15%以上。

目前镁的主要应用领域是镁铝合金，如按这一发展速度进入21世纪，镁压铸结构件将成为镁最主要的应用领域。

镁压铸的快速增长主要是由欧美地区发达国家汽车工业面临要求汽车重量轻、油耗少、环保的挑战而促成的。

德国奥迪公司于20世纪80年代研制成功第一个镁压铸仪表板并应用于V-8型奥迪轿车中。

由于AM系列镁合金有很高的伸长率，奥迪公司用该系列合金研制成一种一片式轻型压铸结构件，用于安装汽车速度表，收音机及储物盒，该部件在冲击试验中只能被撞弯而不会被撞断，表现出良好的抗冲击性能，而其重量则大大轻于原来的钢结构件，例如奥迪V-8型轿车的镁压铸仪表板重量仅为4.3kg。

采用一片式压铸件的仪表板还可省去原来用钢结构件时所必需的许多零部件。

由于其显著的优点，这一新设计现已被欧美汽车工业界普遍采用。

已采用这类镁压铸仪表板的有通用奔驰、克莱斯勒、菲亚特阿尔法等汽车公司。

目前至少有20款以上车型正在采用或研制这类镁压铸仪表板。

正在使用的最大款型为重量达15kg的通用汽车“G”型前卫车上的仪表板。

如今全世界采用这类结构件的汽车超过300万辆。

Meridian公司在这一领域卓有成就，其产品的主要客户之一就是美国通用汽车公司。

这一领域目前的发展趋势是：

部件的表面积变大，集成更多的功能并且单位价格下降。

可以从发展趋势来看，基于塑料、钢等材料的仪表板将被镁合金压铸结构件取代。

1.5公差、配合、密封

1.5.1公差分析

公差分析指的是，在满足产品功能、性能、外观和可装配性等要求前提下，合理定义与分配零件和产品的公差，优化产品设计，以最小的成本和最高的质量制造产品。

是面向制造和装配的产品设计中非常重要的一个环节，对于降低产品成本、提高产品质量具有重大影响。

对于汽车高要求的零件，进行公差分析有以下几个优点：

合理设定零件的公差以减少零件的制造成本。

判断零件的可装配性，判断是否在装配过程中发生了干涉。

判断零件装配后产品关键尺寸是否满足外观、质量以及功能等要求。

优化产品的设计，这是公差分析非常重要的一个重要目的。

当通过公差分析发现产品设计不满足要求时，一般有两种方法来解决问题。

第一是通过精密的零件公差来达到要求，但这会增加零件的制造成本；第二是通过优化产品的设计来满足产品设计要求。

第二种方法最好，也是公差分析的意义所在。

公差分析还可用于产品装配完成后，当产品的装配尺寸不符合要求时，通过公差分析来分析制造和装配过程中出现的问题，寻找问题的根本原因。

1.5.2配合间隙与密封

我们在制造和生产汽车仪表台过程中，不得不考虑到各零件之间的配合和密封情况。

因为这直接影响这整个仪表台的质量，汽车是在一个高速环境下工作，同时，其内饰件也要适应相应的工作环境，如果配合不严密或者密封出现了问题，很有可能造成不必要的损失和麻烦，同时对于汽车本身的销售在市场上也有一定的的消极影响。

以汽车仪表台和副仪表台为例，如果对于仪表台本体配合和密封出现了问题，很有可能造成仪表台表面有缩痕、左右断头变形以及仪表板上部与前风档配合触变性严重。

还有一个典型的例子，就是配合和密封不恰当，在汽车高速行驶的过程中，仪表板左右出风口格栅无阻尼，松动，并有异响。

所以在生产和制造仪表台过程中，对各部件链接和装配时进行配合间隙、密封情况分析很有必要。

2.汽车仪表台总体设计

汽车仪表台是轿车上的重要功能件与装饰件，是一种薄壁但面积大的、上面开有许多安装仪表用的孔和洞的零部件，这些零部件形状复杂。

也是汽车操纵显示的最集中部分。

其上有各种必要显示和操纵开关等，是轿车操纵的中心。

一个好的仪表台能使驾驶员感到舒适、方便。

反之，如果仪表台的设计不合理很有可能影响驾驶员和乘客的人身安全。

所以，仪表台的设计已成为汽车车身设计的一个相当重要的组成部分。

2.1仪表板生产的流程

针对不同仪表板，涉及的工艺及流程也有较大差异，可粗略归纳为以下几种：

1、硬塑仪表板：

注塑（仪表板本体等零件）焊接（主要零件、如需要）装配（相关零件）

2、半硬泡仪表板：

注塑/压制（仪表板骨架）吸塑（表皮与骨架）切割（孔及边）装配（相关零件）。

3、硬泡仪表板：

注塑（仪表板骨架等零件）

真空成型/搪塑（表皮）发泡（泡沫层）切割（边、孔等）焊接（主要零件，如需要）装配（相关零件）

2.2仪表板的造型分类

仪表板的器件按其功能一般划分为驾驶操控区、乘用功能区、保安区等几个部分。

如图所示：

A区：

驾驶员和副驾驶员共用的区域

B区：

驾驶员座位操作区

C区：

唯有驾驶员操作区

D区：

A、B、C区以外的区域

现代汽车的仪表板造型概念以趋于多元化，通过不同的仪表指示区、中置控制区、按键功能区的划分和形体的连接可以组合成多种形式。

按照仪表板的大的体面关系和结构分块形式基本可以分为以下几种类型：

（1）仪表板上下分块式

在仪表板的上下方向中部有一条水平贯穿分割线，通过分割线把表台分成上下两

个部分，分割线可以使上下两部分的结构分缝线，也可由贯穿的独立条形形体构成，主仪表显示区一般划分在分块上部，中置控制区布局在分块的下部并向后延伸形成副仪表板区。

这种设计形式有较强的整体感和流畅感，又可称为整体式设计。

（2）仪表板左右分块环抱驾驶区式

左右分块式设计也很常见，在仪表板上没有横向贯通的线条，仪表显示区和中控区是紧密联系的。

主仪表和空调、音响等的操控区成围绕驾驶员的环抱式，体现了练好地操控性和人机协调性。

环抱区通过大的回转线条和前排乘员区的表台分离，形成左右两部分，这种设计可塑性强，强调以驾驶员为主的操控气氛，常用于经济性或运动型轿车。

仪表的左中右分块式

与左右分块的形式略有不同，左中右形式强调了中置控制区的功能，形体上独立或成封闭的区间，其线条不与左右的型面连接。

各个功能区的划分明显，一目了然，形体上饱满圆润，可以派生出多种不同的布局方案。

这种布置方式在小型车和概念车上也很常见。

中置式

随着现代化数字仪表的发展，有些车型用数字化仪表取代了传统的指针式，数字读取方便，醒目直观，屏幕占用空间小，可塑性强，相应就产生了中置式仪表设计，即把仪表布置在仪表板中间，形体新颖直观。

同时指针时也可以设计成这种中置形式。

中置仪表的优点：

驾驶员驾驶是目光集中在道路上，左加销得一动就能读取仪表显示的数据，了解车况信息，同时，驾驶员正前方区域不再有凸起的表罩形体，下视野良好。

随着市场竞争的加剧，在接近的生产成本下，各个汽车的底盘系统同质化严重。

除了厂商在销售策略，售后及配套服务上体现产品和品牌的差异外，只有驾驶室可以成为产品差异化的配置，直接体现产品的个性化和品牌形象。

而仪表台作为体现驾驶室内饰风格的主要表现手法。

在驾驶室内饰处于极其重要地位。

不同品牌的驾驶室具有独特的地域烙印和鲜明的技术特征，体现了不同的内饰风格和企业文化。