汽車儀表板的制造技術與設計分析

石卉

摘 要：文章主要對于汽車儀表板的分類和實際使用過程中的要求進行論述，并且對其總布置設計和結構設計等進行論述，對于汽車儀表板制造過程中經常利用的工藝和材料進行論述，對于相關的研究提供理論基礎。

關鍵詞：汽車儀表板；制造技術；設計分析

汽車儀表板是汽車內飾中的主要部件。上面集成了轉向系統，空調系統，娛樂系統及其人機界面。還有著儲物功能和裝飾作用，同時在碰撞中為前排乘客提供一定的緩沖保護。因此，儀表板的設計和制造是一個比較復雜的系統工程。以下將對儀表板設計與制造工藝做簡單的介紹。

1 汽車儀表板的產品設計

1.1 汽車儀表板產品設計的特點

儀表板產品設計特點與其結構布置特點有關。儀表板駕駛側主要布置有組合儀表，轉向管柱，組合開關，大燈開關，駕駛側出風口，側除霜出風口，有的布置有膝部氣囊。儀表板中央區域一般布置有娛樂系統，空調控制開關，中央出風口，有的還布置有杯托、儲物盒等。儀表板副駕駛區域一般布置有副駕駛氣囊，副駕駛側出風口，手套箱，側除霜出風口等。

結構設計要做到簡單，才能將成本進行降低。儀表板具有一定的復雜性，要根據造型特點和產品功能特點，或者出于尺寸的原因，對零件進行拆分合并，實現比較快速的裝配，并且可以將成本進行降低，最大的問題就是需要實現簡化設計。

由于需要不斷開發新的車型，設計階段會花費大量的資金，計算機輔助設計和分析的應用可以適當降低成本。運用3D模型DMU運動模擬可以檢查模擬裝配可行性；運用CAE輔助分析，可以在3D模型階段對產品性能比如模態、頭碰、剛度等進行分析，并根據分析結果更改優化設計。通常根據項目需求，CNC快速成型樣件和軟模樣件也被需要用來進行匹配和驗證。

1.2 汽車儀表板的總布置設計

儀表板的布置需要滿足前方視野法規、頭碰法規及符合人機工程。人機方面包含視覺和空間。視覺方面，在滿足前方視野法規之外，還要滿足儀表、娛樂系統屏幕反光的人機要求。對于儀表板的表面需要實現消光處理，儀表板上方的零件應該滿足一定的光澤度要求，不能太亮，這樣駕駛員的駕駛感覺才會做到舒適安全。空間方面，手腳活動的范圍、肘部活動的空間等；扶手，拉手等的布置位置高度是否處于人機舒適狀態；對儀表板上需要手操作的零件，如換擋手柄、空調開關、出風口調節等等的布置和結構應該處于易操作的狀態。

儀表板涉及到的許多零件都是在不同的廠家當中得到的，因此在設計設計的過程中，要確認好零件之間的安裝定位關系，計算各個零件的制造公差，是否能夠使產品達到外觀匹配的間隙面差要求。在設計的初級階段就要完成妥善的處理，這樣在后期細化的過程中才會更加方便。

2 汽車儀表板的制造工藝

2.1 注塑工藝

在注塑機當中加入到干燥后的塑料粒子，利用螺桿進行剪切，并且通過料桶進行加熱熔融，最后視線冷卻成型，這種加工工藝在制造儀表板的過程中應用的比較廣泛，可以制造出硬塑儀表板的本體和軟質儀表板等各種相關的零件，制造硬塑儀表材料大多利用PP，而儀表板上的裝飾板多用PC+ABS、PP等等。除了普通注塑工藝，目前還有出風口撥輪和儲物盒卷簾門等零件常用的雙色注塑工藝；氣囊布簾鉸鏈或者安裝點局部加強用的嵌件注塑工藝；還有高光飾板用的急冷急熱高光注塑工藝；還有為了局部結構加強，在注塑中引入氣體的氣輔工藝，等等。

2.2 真空熱成型工藝

真空成型是一種利用已經經過處理過的PVC或TPO材料進行再加工，使之得到所需要的產品形態的一種加工方法。經過處理的材料主要工藝是將幾層材料進行復合和粘貼的過程。這種工藝常用于軟質儀表板表皮，加熱表皮片材，直到達到玻璃點的軟化溫度，將氣體加注在密閉的型腔當中，可以實現一定程度的拉伸，在有溫控的模具上進行冷卻，從而可以獲得產品。真空成型又可分為陰模真空成型和陽模真空成型，陰模真空成型可將表皮皮紋成型在模具內，不受表皮拉伸影響，外觀效果更好。

2.3 表皮搪塑工藝

與真空吸塑表皮相比，搪塑表皮具有不開裂、不變形及耐熱性優異等特點，但搪塑工藝對搪塑原材料流動性、耐溫性和熔融性等方面的要求較高。帶皮紋的搪塑模具（鎳殼）背面或整體加熱，模具正面扣上裝有PVC（或其它塑料）粉末的粉箱，一邊加熱，一邊轉動，使粉箱中的塑料粉末粘在熱模表面上，形成一個形狀與儀表板一致的帶皮紋的皮套，取下粉箱，模具冷卻后，人工將皮套從模具上扒下。搪塑皮套與儀表板骨架放在發泡模中，注入PU發泡料，熟化后成為搪塑表皮發泡儀表板。除了搪塑和真空成型，表皮的成型工藝還有手工包覆、PUR噴涂等等。

2.4 聚氨酯發泡工藝

軟質儀表板緩沖層處于表皮與骨架之間，多用發泡工藝來實現。常用的發泡工藝是聚氨酯發泡工藝。聚氨酯泡沫生成主要是異氰酸酯（ISO）的異氰酸根（-N=C=O）與多元醇（Polyol）的羧基（-OH）發生加成反應，生成聚氨基甲酸酯大分子，通過化學發泡劑水與異氰酸酯反應放出二氧化碳氣體，使黏彈性的泡沫物理膨脹、發泡、固化，得到泡沫塑料。發泡工藝根據產品特點，工藝又可分為開模發泡和閉模發泡。

2.5 切割工藝

軟質儀表板在完成發泡后，一般要對產品不需要而表皮或發泡工藝中需要的部分進行切割。常見的切割工藝有銑刀切割和水刀切割。

2.6 弱化工藝

在儀表板副駕駛區域，一般需要對氣囊門進行弱化，以確保氣囊能正常打開。常見的工藝有激光弱化和冷刀弱化。激光弱化工藝就是利用激光所具有的高能，加工無縫安全氣囊線的工藝。激光發生器將所產生的激光聚焦在約0.2mm的范圍內，形成具有高能量的激光束，激光束通過激光頭，以定頻脈沖的形式，打在儀表板上，其焦點處的材料在吸收激光的高能后迅速汽化，形成穿透或不穿透（根據需要）的小孔，這些小孔區域的材料厚度變薄，斷裂強度降低，從而能在受到外界沖擊時，優先斷裂。冷刀弱化僅用于軟質儀表板，對表皮進行弱化。

2.7 吹塑工藝

吹塑工藝是將塑性型胚置于模腔內，借助壓縮空氣將其吹脹，使之緊貼于型腔壁上，經冷卻定型得到中空薄壁制品。大部分的熱塑性塑料都可以進行吹塑成型，高密度聚乙烯HDPE和聚丙烯PP是應用較多的吹塑材料。儀表板上的空調風管常采用吹塑成型。

2.8 表面處理工藝

儀表板具有裝飾性，儀表板上的飾板常采用特殊的表面處理工藝，達到美觀的效果。常見的表面處理工藝有噴漆、電鍍、水轉印、表面附膜工藝如IMD、INS、TOM等工藝，還有近年流線的碳纖維飾板和真木飾板工藝。

3 結束語

儀表板自身具有很強的安全性、功能性、舒適性等等，它還要具備一定的剛性，可以保證汽車正常的工作，與此同時，還要具備一定的吸能性，在發生意外的過程中可以將外力進行減少，避免沖擊到駕駛員。

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