毕业设计汽车仪表盘的逆向设计

1、汽车仪表盘的逆向设计摘 要汽车仪表盘不仅能反映汽车的造型风格，而且还是汽车上重要的信息显示窗口，能集中、直观、即时、准确地提供汽车在行驶过程中的各种动态状况，让驾驶人员可以通过汽车仪表不断反馈的信息，对汽车进行适时有效的控制：汽车仪表是驾驶人员与汽车进行信息交流和互动的重要界面。人们对美好事物的追求，使得现代仪表盘造型逐步注重美感。因此设计出线条优美，曲面平滑，极富动感，由自由曲面拼接而成的仪表盘成为了仪表盘发展的必然趋势。同时cad/cae/cam技术的发展与应用，以及塑料模具工艺技术的改进，新材料的应用，这些都对汽车仪表盘的设计提出了新的要求。而其中的逆向设计，因能缩短设计周期降低设计成本

2、，在汽车仪表盘的设计中得到了越来越广泛的应用。逆向设计的软件中，catia因其强大的曲面模块和逆向模块，备受设计者们的青睐。如何更好的逆向设计出仪表以及更加规范的逆向设计流程，正是设计者们在积极探索研究的课题。关键词：汽车仪表盘；信息显示；发展趋势； 逆向设计； catia - i -汽车仪表盘的逆向设计abstractcar dashboards, not only to reflect the cars styling, but also important information in the car window, focused, intuitive, real-time, accu

3、rate delivery of the car in the process of moving a variety of dynamic conditions, so that drivers can continue through the car dashboard feedback, timely and effective control of the car: the car dashboard to the driver and vehicle information communication and interaction interface. the pursuit of

4、 better things, making the modern instrument panel shape and gradually focus on beauty. design beautiful lines, smooth surface, very dynamic, stitched together by the free surface of the dashboard has become the inevitable trend of development of the dashboard. the development and application of cad

5、 / cae / cam technology, as well as plastic mold technology improvements, the application of new materials, which are on the car dashboards, design the new requirements. the reverse design, because it can shorten the design cycle to reduce design costs in the design of the car dashboard more widely

6、used. catia the reverse design of the software ,because of its strong surface module and reverse modules, much of the designers of all ages. how to better the reverse design of the instrument, as well as more standardized reverse design flow, is the designers to actively explore the research topic.k

7、eywords: car dashboard; information display; trends; reverse design; catia- iv -目 录摘 要iabstractii1绪论- 1 -1.1塑料件成型工艺- 1 -1.1.1 塑料件的结构设计- 1 -1.1.2塑料件成型方法- 3 -1.2逆向工程的发展概述- 5 -1.3 逆向设计软件catia- 7 -1.3.1 catia软件的简介- 7 -1.3.2 catia的逆向设计模块- 8 -1.4本论文研究目的和工作内容- 9 -2 汽车仪表盘概述- 10 -2.1 汽车仪表盘简介- 10 -2.1.1汽车仪表盘定

8、义- 10 -2.1.2 汽车仪表盘各符号的含义- 10 -2.2汽车的组合仪表及工作原理- 13 -2.3汽车仪表盘的计流程- 14 -2.3.1风格造型- 14 -2.3.2结构及特征设计- 16 -2.3.3 零件详细设计- 16 -2.3.4装配设计- 17 -2.3.5仪表板总成开发流程图- 17 -2.4 汽车仪表盘的发展趋势- 18 -3 汽车仪表盘的逆向设计- 20 -3.1 点云的采集- 20 -3.2 点云的前期处理及三角化- 21 -3.3 逆向建模- 23 -3.3.1 逆向各曲面- 23 -3.3.2 带参倒角- 27 -3.3.3 实体加厚- 29 -4 设计数模的

9、审查确定- 31 -4.1 数模的审查- 31 -4.2 数模的确定- 34 -结 论- 35 -参 考 文 献- 36 -致 谢- 37 -汽车仪表盘的逆向设计1绪论 本论文旨在研究逆向设计仪表盘，而设计不单是简单的建模，更需要考虑工艺要求、性能要求，讲就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，设计汽车仪表盘的方法以及逆向软件，为后面章节的逆向设计汽车仪表盘提供理论依据和技术支持。1.1塑料件成型工艺1.1.1 塑料件的结构设计 （1） 胶厚（胶位）：塑胶产品的胶厚（整体外壳）通常在0.80-3.00左右，太厚容易缩水和产生汽泡，太薄难走满胶，大型的产品胶厚取厚一点，小的产

10、品取薄一点，一般产品取1.0-2.0为多。而且胶位要尽可能的均匀，在不得已的情况下，局部地方可适当的厚一点或薄一点，但需渐变不可突变，要以不缩水和能走满胶为原则，一般塑料胶厚小于0.3时就很难走胶，但软胶类和橡胶在0.2-0.3的胶厚时也能走满胶。 （2） 加强筋（骨位）：塑胶产品大部分都有加强筋，因加强筋在不增加产品整体胶厚的情况下可以大大增加其整体强度，对大型和受力的产品尤其有用，同时还能防止产品变形。加强筋的厚度通常取整体胶厚的0.5-0.7倍，如大于0.7倍则容易缩水。加强筋的高度较大时则要做0.5-1的斜度（因其出模阻力大），高度较矮时可以不做斜度。 （3） 脱模斜度：塑料产品都要做

11、脱模斜度，但高度较浅的（如一块平板）和有特殊要求的除外（但当侧壁较大而又没出模斜度时需做行位）。出模斜度通常为1-5度，常取2度左右，具体要根据产品大小、高度、形状而定，以能顺利脱模和不影响使用功能为原则。产品前模的斜度通常要比后模的斜度大0.5度为宜，以便产品开模事时能留在后模。通常枕位、插穿、碰穿等地方均需做斜度，其上下断差（即大端尺寸与小端尺寸之差）单边要大于0.1以上。 （4） 圆角（r角）：塑胶产品除特殊要求指定要锐边的地方外，在棱边处通常都要做圆角，以便减小应力集中、利于塑胶的流动和容易脱模。最小r通常大于0.3，因太小的r模具上很难做到。 （5） 孔:从利于模具加工方面的角度考虑

12、，孔最好做成形状规则简单的圆孔，尽可能不要做成复杂的异型孔，孔径不宜太小，孔深与孔径比不宜太大，因细而长的模具型心容易断、变形。孔与产品外边缘的距离最好要大于1.5倍孔径，孔与孔之间的距离最好要大于2倍的孔径，以便产品有必要的强度。与模具开模方向平行的孔在模具上通常上是用型心（可镶、可延伸留）或碰穿、插穿成型，与模具开模方向不平行的孔通常要做行位或斜顶，在不影响产品使用和装配的前提下，产品侧壁的孔在可能的情况下也应尽量做成能用碰穿、插穿成型的孔。 （6） 凸台（boss）：凸台通常用于两个塑胶产品的轴孔形式的配合，或自攻螺丝的装配。当boss不是很高而在模具上又是用司筒顶出时，其可不用做斜度。

13、当boss很高时，通常在其外侧加做十字肋（筋），该十字肋通常要做1-2度的斜度，boss看情况也要做斜度。当boss和柱子（或另一boss）配合时，其配合间隙通常取单边0.05-0.10的装配间隙，以便适合各boss加工时产生的位置误差。当 boss用于自攻螺丝的装配时，其内孔要比自攻螺丝的螺径单边小0.1-0.2，以便螺钉能锁紧。如用m3.0的自攻螺丝装配时，boss的内孔通常做 2.60-2.80。 （7） 嵌件：把已经存在的金属件或塑胶件放在模具内再次成型时，该已经存在的部件叫嵌件。当塑胶产品设计有嵌件时，要考虑嵌件在模具内必须能完全、准确、可靠的定位，还要考虑嵌件必须与成型部分连接牢固

14、，当包胶太薄时则不容易牢固。还要考虑不能漏胶。 （8） 产品表面纹面：塑料产品的表面可以是光滑面（模具表面省光）、火花纹（模具型腔用铜工放电加工形成）、各种图案的蚀纹面（晒纹面）和雕刻面。当纹面的深度深、数量多时，其出模阻力大，要相应的加大脱模斜度。 （9） 文字：塑料产品表面的文字可以是凸字也可以是凹字，凸字在模具上做相应的凹腔容易做到，凹字在模具上要做凸型心较困难。 （10）螺纹：塑胶件上的螺纹通常精度都不很高，还需做专门的脱螺纹机构，对于精度要求不高的可把其结构简化成可强行脱模的结构。 （11) 支撑面：塑胶产品通常不用整个面做支撑面，而是单独做凸台、凸点、筋做支撑。因塑胶产品很难做到整

15、个较大的绝对平面，其容易变形翘曲。(12) 塑胶产品的装配形式： 超声线接合装配法，其特点是模具上容易做到，但装配工序中需专门的超声机器，成本增大，且不能拆卸。超声线的横截面通常做成0.30宽0.3高的三角形，在长度方向以 5-10mm的长度间断2mm； 自攻螺丝装配法, 其特点是模具上容易做到，但增加装配工序，成本增大，拆卸麻烦； 卡钩扣位装配法，其特点是模具加工较复杂，但装配方便，且可反复拆卸，多次使用。卡钩的形式有多种，要避免卡钩处局部胶位太厚，还要考虑卡钩处模具做模方便。卡钩要做到配合松紧合适，装拆方便，其配合面为贴合，其他面适当留间隙。 boss轴孔形式的装配法，其特点是模具加工方便

16、，装配容易，拆卸方便，但其缺点是装配不是很牢固。 (13) 齿口：两个塑胶产品的配合接触面处通常做齿口，齿口的深度通常在0.8-2.5左右，其侧面留0.1左右的间隙，深度深时做斜度1-5度，常取 2度，深度浅时可不作斜度。齿口的上下配合面通常为贴合（即0间隙）。 (14) 美观线：两个塑胶产品的配合面处通常做美观线，美观线的宽度常取 0.2-1.0，视产品的整体大小而定。 (15) 塑胶产品的表面处理方法：常用的有喷油、丝印、烫金、印刷、电镀、雕刻、蚀纹、抛光、加颜色等。 (16) 常用到的金属材料有：不锈钢、铜合金（黄铜、青铜、磷铜、红铜）、弹簧钢、弹簧、铝合金、锌合金。(17) 金属材料常

17、用的防锈方法：电镀、涂防锈油、喷防锈漆。1.1.2塑料件成型方法（1）压缩模塑。压缩模塑又称模压，是模塑料在闭合模腔内借助加压(一般尚须加热)的成型方法。通常，压缩模塑适用于热固性塑料，如酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料等缩模塑由预压、预热和模压三个过程组成： 预压 为改善制品质量和提高模塑效率等，将粉料或纤维状模塑料预先压成一定形状的操作。 预热 为改善模塑料的加工性能和缩短成型周期等，把模塑料在成型前先行加热的操作。模压 在模具内加入所需量的塑料，闭模、排气，在模塑温度和压力下保持一段时间，然后脱模清模的操作。压缩模塑用的主要设备是压机和塑模。压机用得最多的是自给式液压机，吨位从几十吨至

18、几百吨不等。有下压式压机和上压式压机。用于压缩模塑的模具称为压制模具，分为三类；溢料式模具、半溢料式模具不溢式模具。压缩模塑的主要优点是可模压较大平面的制品和能大量生产，其缺点是生产周期长，效率低。 （2） 层压成型。用或不用粘结剂，借加热、加压把相同或不相同材料的两层或多层结合为整体的方法。层压成型常用层压机操作，这种压机的动压板和定压板之间装有多层可浮动热压板。层压成型常用的增强材料有棉布、玻璃布、纸张、石棉布等，树脂有酚醛、环氧、不饱和聚酯以及某些热塑性树脂。（3）冷压模塑。冷压模塑又叫冷压烧结成型，和普通压缩模塑的不同点是在常温下使物料加压模塑。脱模后的模塑品可再行加热或借助化学作用使

19、其固化。该法多用于聚四氟乙烯的成型，也用于某些耐高温塑料(如聚酰亚胺等)。一般工艺过程为制坯-烧结-冷却三个步骤。（4） 传递模塑。传递模塑是热固性塑料的一种成型方式，模塑时先将模塑料在加热室加热软化，然后压入巳被加热的模腔内固化成型。传递模塑按设备不同有工种形式： 活板式； 罐式； 柱塞式。 传递模塑对塑料的要求是：在未达到固化温度前，塑料应具有较大的流动性，达到固化温度后，又须具有较快的固化速率。能符合这种要求的有酚醛、三聚氰胺甲醛和环氧树脂等。传递模塑具有以下优点： 制品废边少，可减少后加工量； 能模塑带有精细或易碎嵌件和穿孔的制品，并且能保持嵌件和孔眼位置的正确； 制品性能均匀，尺寸准

20、确，质量高； 模具的磨损较小。缺点是： 模具的制造成本较压缩模高； 塑料损耗大； 纤维增强塑料因纤维定向而产生各向异性； 围绕在嵌件四周的塑料，有时会因熔按不牢而使制品的强度降低（5） 低压成型。使用成型压力等于或低于1.4兆帕的摸压或层压方法。低压成型方法用于制造增强塑料制品。增强材料如玻璃纤维、纺织物、石棉、纸、碳纤维等。常用的树脂绝大多数是热固性的，如酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、有机硅等树脂。 低压成型包括袋压法、喷射法。 (1) 袋压成型。借助弹性袋(或其它弹性隔膜)接受流体压力而使介于刚性模和弹性袋之间的增强塑料均匀受压而成为制件的一种方法。按造成流体压力的方法不同，一般可分为加压

21、袋成型、真空袋压成型和热压釜成型等。 (2) 喷射成型。成型增强塑料制品时，用喷枪将短切纤维和树脂等同时喷在模具上积层并固化为制品的方法。（6）挤出成型。挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。 挤出成型机由挤出装置、传动机构和加热、冷却系统等主要部分组成。挤出机有螺杆式(单螺杆和多螺杆)和柱塞式两种类型。前者的挤出工艺是连续式，后者是间歇式。 单螺杆挤出机的基本结

22、构主要包括传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等部分。挤出机的辅助设备有物料的前处理设备(如物料输送与干燥)、挤出物处理设备(定型、冷却、牵引、切料或辊卷)和生产条件控制设备等三大类。 （7） 挤拉成型。挤拉成型是热固性纤维增强塑料的成型方法之一。用于生产断面形状固定不变，长度不受限制的型材。成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出，然后再通过加热室使树脂进一步固化而制备具有单向高强度连续增强塑料型材。通常用于挤拉成型的树脂有不饱和聚酯、环氧和有机硅三种。其中不饱和聚酯树脂用得最多。挤拉成型机通常由纤维排布装置、树脂槽、预成型装置、口模及加热装置、牵引装置和切割设备等组成。1.2逆

23、向工程的发展概述（1） 逆向工程技术定义逆向工程也称反求法、反求工程。逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同。它是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，在此基础上对已有产品进行cad重建，在根据需求进行设计和改进，是对已有产品设计的再设计和改进。逆向工程的主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型。实物或样件三维测量数据三维产品数模产品的一体化开发。设计中充分利用cadcaecam技术对已有的产品进行设计服务。 （2） 逆向工程测量系统根据测量时测量头是否和零件接触，可按其测量方式分两大类。 接触式测量：故名思议，测量时测量针头测量时和零件接触取得数据。根据

24、使用的测头不同。又可分为触发式和连续式。接触式应用最为广泛的是三坐标测量机。它是20世纪6o年代发展来的新型高效精密测量仪器，是有很强柔性的大型测量设备。 非接触式测量：根据测量原理的不同，可分为三角形法、激光干涉法、激光衍射法、结构光法、计算机视觉法、超声波法和层析法、ct测量法、mri测量法等。（3） 逆向工程技术流程数据采集：逆向工程是以一个物理零件或模型作为开始，进而决定下游工程。通常采用三坐标测量机、激光三维扫描、结构光测量等装置来获取样件的三维数据点。 数据处理：包括点云处理、曲线处理、曲面处理、误差分析点处理过程：主要包括多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。 曲线处理

25、过程：根据所要创建的曲线类型，曲线可以设计得与点的片段相同，让曲线更光滑；也可由已存在的点创建出曲面；检查和修改曲线，检查曲线与点或其它曲线的精确度、平滑度与连续的相关性在进行设计修改。 曲面处理过程：根据所要创建的曲面类型，可以选择创建的曲面以精确为主或以光滑为主，或两者居中；也可由点云或曲线创建曲面；检查和修改曲面，检查曲丽与点或其它曲面或特征的精确度、平滑度与连续的相关性再进行设计修改。 误差分析：被测物对机构引起的综合轨迹误差、逆向工程设计所依据的数据值存在的测量误差、设计中的被测物存在的加工误差、设计)中的曲线拟合存在的拟合差等方面的综合分析。（4）逆向工程技术的常用软件目前，比较著

26、名的逆向工程软件如下：1:imageware(美国eds公司)，广泛应用于汽车、航空、航天、家电、模具。具有强大的点云处理和nurbs曲面重构功能。2:geomagic(美国raindrops公司)，主要用于玩具、工艺品等领域。具有丰富的数据处理手段，可以根据测量数据快速构造出多张连续的曲面模3:copycad (英国delcam公司系列产品)，主要处理测量数据的曲面造型。delcam的产品涵盖了从设计到制造、检测的全过程。4:rapidform (韩国inus公司开发)逆向工程软件，主要用于处理测量、扫描数据的曲面建模以及基于ct数据的医疗图像建模。还可完成艺术品的测量建模以及高级图形生成。

27、以上介绍的是常见逆向工程软件 均是国外的。国内在逆向工程软件方面的研究主要集中在高等学校(如西安交通大学jdre、浙江大学resoft、西北工业大学npusrms)，但是由于系统稳定性、可操作性等原因，这些研究性软件还没具备与国外商业化软件竞争的条件。 逆向工程技术的应用领域模具设计制造方面：现代制造的大量模具都是由三维曲面构成，常常需要通过多次反复修改原始的模具型面，已得到所需的模具。然而曲面的改变却未反应在原始的cad模具上，只要借助逆向工程的反求功能，可以时时的修正在制造过程中变更过的设计模型，从而得到新的完整的cad模型。 用于难于用基本几何元素来表达与定义的复杂曲面：如流线型的产品、

28、工艺品以及不规则的线条组成的构件等，在精度、完整度等方面都很难以保证，利用逆向工程则可以加快设计速度并达到很好的精度。 没有图纸或者图纸不全，没有cad模型不能生产情况下：采用零件原件利用逆向工程进行点云测量，在形成零件设计图纸和三维cad模型。并以此为依据利用cam软件生成数控nc代码，复制生产一个相同的零件 设计的零件要通过实验验证的：首先在实体模型的基础上缩小比例经过各种实验性能测试，逐步修改实体模型。最终的实验模型借助逆向工程就可以将其转化为三维cad模型。快速检验零件制造精度：通过逆向工程三维扫描技术建立零件模型和设计者设计的cad模型比较。可以检测零件的制造精度。找出设计的不足，使

29、产品不断完善。在以上几个领域，逆向工程都不可缺少。其中复杂曲面产品的研发设计的发展最为突出。现在依托高精度三维数字扫描系统的逆向工程，结合cadcamcapprp(快速成型1是当前产品设计研发的全新技术之一。涵盖的产业有：汽车摩托业、电子通讯业、玩具业、模具业、家电业、运动器材业、五金业等。制造的产品有：汽车模具外盖件、手机外壳、电器外型、耳机、玩具、文化用品等。这些逆向工程技术都大大的节省了产品开发的时间和成本。1.3 逆向设计软件catia1.3.1 catia软件的简介catia是法国dassault system公司旗下的cad/cae/cam一体化软件，dassault system

30、 成立于1981年，catia是英文 computer aided tri-dimensional interface application 的缩写。 在70年代 dassaut aviation 成为了第一个用户，dassault aviation 是世界著名的航空航天企业，其产品以幻影2000和阵风战斗机最为著名。 从1982年到1988年，catia 相继发布了1版本、2版本、3版本，并于1993年发布了功能强大的4版本，现在的catia 软件分为v4版本和 v5版本两个系列。v4版本应用于unix 平台，v5版本应用于unix和windows 两种平台。 catia如今其在cad/c

31、ae/cam以及pdm领域内的领导地位，已得到世界范围内的承认。 其销售利润从最开始的一百万美圆增长到现在的近二十亿美元。雇员人数由20人发展到2，000多人。居世界cad/cae/cam领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的dmu电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。 catia 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括:从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超过13,000的用户选择了ca

32、tia。catia 源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。catia 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了catia 在cad/cae/cam 行业内的领先地位。1.3.2 catia的逆向设计模块由于本论文，主要研究的是基于catia的仪表盘逆向设计，这里有必要把catia软件的逆向功能模块介绍一下。catia逆向工程使用数字曲面编辑器 (digitized shape editor, dse)、创成式外形设计 (generative shape design, gs

33、d)、快速曲面重建 (quick surfacereconstruction, qsr)、自由曲面造型(freestyle shear, fss)等模块来进行逆向操作。dse模块可用来处理点云文件,该模块可以对云进行导入导出、分析过滤、网格铺面、绘制交线等操作。对于分块扫描的大型零件, dse的分割拼接功能可以对点云文件依据对准球(测量点云数据时人为设置的小圆点, 作为后续工作两部分点云对齐的基准)进行拼接, 将各块点云数据合并为一个整体的零件点云。使用dse模块的最主要目的是通过对零件点云数据的分析、处理,从而获得点云网格面特征交线,这是正确拟合曲面的基础。qsr模块可以将 dse处理后得到

34、的点云网格面特征交线进一步转变为空间曲线, 使用曲面拟合命令, 以点云为参考、以空间曲线为基础拟合得到高质量曲面。其带有的曲线分析工具可以分析空间曲线与点云网格面特征交线之间的误差。gsd和fss模块是使用catia进行三维曲面设计的主要工作平台, 在平台中可使用线架和表面特征快速建立从简单到复杂的任意形状曲面,这两个模块有大量创建和编辑曲面的设计工具。在逆向设计中,主要是应用这两个模块拟合和拼接曲面的功能, 形成完整的结构外形; 同时对孔、筋、圆弧等细 节部分正向重建。fss模块的曲面分析功能可用于 所有类型的曲线、曲面分析,将重建的拟合曲面与点 云或网格面进行曲面分析,可以得到误差分析图,

35、便于验证重建曲面的正确性。简单外形的零件一般采用dse及qsr两个模块即可完成曲面的构建;具有复杂外观及有多孔、多筋的复杂零件,在dse及qsr处理得到整体曲面结构后, 还需要在gsd和fss等模块里进行细部结构的重建与修饰,最后生成的实体在fss模块里进行曲面品质分析。1.4本论文研究目的和工作内容（1）研究目的随着人们生活水平的提高，购买汽车的欲望也越来越大，对汽车的性能要求也越来越高。因此造型优美、性能优秀、高性价比的汽车，倍受消费者的青睐。而作为汽车点睛之笔的仪表盘，也正经历着一场新的变革，如何快速的生产出极具动感而又性能稳定的仪表盘对，成为了设计者们研究的课题。以缩短设计周期节约成本

36、为目的的逆向工程技术也更多的应用在仪表盘的设计当中，因此仪表盘规范的逆向设计流程、快速的逆向方法成为了设计者们探索的新目标。本论文旨在研究探索出一种规范的逆向设计仪表盘的流程，以catia为逆向软件，并归纳出逆向设计仪表盘的方法技能。（2）工作内容如下 分析当前汽车仪表盘的行业、技术、市场、工艺、生产等特性特征，总结出今后几年内仪表盘的发展趋势。为下面即将进行的汽车仪表盘的逆向设计做出材料信息的准备。以catia为逆向软件，具体的逆向设计一个仪表盘，先完成从点云的采集到生成三维数模等一系列工作，再审核整理修改得到最终的设计结果，并且以图片、文字、三维数模等方式记录和展示具体的操作过程。最后归纳

37、整理出可行的逆向设计汽车仪表盘的方法技能。在完成一个仪表盘零件的逆向设计的基础上，结合当前的仪表盘的设计流程、发展趋势等相关知识，总结一套可行规范的汽车仪表盘的逆向设计流程。2 汽车仪表盘概述 2.1 汽车仪表盘简介2.1.1汽车仪表盘定义 图2.1仪表盘汽车仪表盘是汽车内饰件的重要组成部分，是各种仪表、信号及操作开关集合处，是汽车的操纵控制与显示的集中部位，能集中、直观、即时、准确地提供汽车在行驶过程中的各种动态状况，如行驶速度、里程、电系状况、制动、压力、发动机转速、冷却液温度、油量、方向指示等；同时，驾驶人员可以通过汽车仪表不断反馈的信息，对汽车进行适时有效的控制，使汽车仪表成为驾驶人员

38、与汽车进行信息交流和互动的界面。2.1.2 汽车仪表盘各符号的含义由于汽车仪表盘是驾驶员与汽车直接进行信息交流的界面和互动的界面，正确的认识汽车仪表盘上各符号的特征含义就显得特别重要了，通过这些符号或指示灯，就能更好的掌握汽车当前的运行状态，让驾驶员更好的操纵汽车。其中的一些符号还有提示作用增加汽车的安全性。下面通过一张表来讲解汽车上各个符号的含义，如下表所示。表2.1汽车各指示灯及含义（1）指示灯指示灯的含义安全气囊指示灯-显示安全气囊工作状态的指示灯，接通电门后点亮，约34秒后熄灭，表示系统正常，不亮或常量表示系统存在故障。 车门状态指示灯显示车门是否完全关闭的指示灯，车门打开或未能关闭时

39、，相应的指示灯亮起，提示车主车门未关好，车门关闭后熄灭。驻车指示灯驻车制动手柄（即手刹）拉起时，此灯点亮。 手刹被放下时，该指示灯自动熄灭。在有的车型上，刹车液不足时此灯会亮。电瓶指示灯-显示蓄电池工作状态的指示灯。接通电门后亮起，发动机启动后熄灭。如果不亮或长亮不灭应立即检查发电机及电路。刹车盘指示灯-显示刹车盘片磨损情况的指示灯。正常情况下此灯熄灭，点亮时提示车主应及时更换故障或磨损过渡刹车片，修复后熄灭。机油指示灯-显示发动机机油压力的指示灯，本灯亮起时表示润滑系统失去压力，可能有渗漏，此时需立即停车关闭发动机进行检查。水温指示灯-显示发动机冷却液温度过高的指示灯，此灯点亮报警时，应即时

40、停车并关闭发动机，待冷却至正常温度后再继续行驶。燃油指示灯-提示燃油不足的指示灯，该灯亮起时，表示燃油即将耗尽，一般从该灯亮起到燃油耗尽之前，车辆还能行驶约50公里左右。表2.1汽车各指示灯及含义（2）指示灯 指示灯的含义前后雾灯指示灯-该指示灯是用来显示前后雾灯的工作状况，前后雾灯接通时，两灯点亮，图中左侧的是前雾灯显示，右侧为后雾灯显示。.转向指示灯-转向灯亮时，相应的转向灯按一定频率闪烁。按下双闪警示灯按键时，两灯同时亮起，转向灯熄灭后，指示灯自动熄灭。远光指示灯-显示大灯是否处于远光状态，通常的情况下该指示灯为熄灭状态。在远光灯接通和使用远光灯瞬间点亮功能时亮起。安全带指示灯-显示安全

41、带状态的指示灯，按照车型不同，灯会亮起数秒进行提示，或者直到系好安全带才熄灭，有的车还会有声音提示。内循环指示灯-该指示灯是用来显示车辆空调系统的工作状态，平时为熄灭状态。当打开内循环按钮，车辆关闭外循环时，该指示灯自动点亮。图2.2上海passat的组合仪表2.2汽车的组合仪表及工作原理组合仪表里包含，有车速表、里程表、发动机转速表、燃油表、水温表等。这些仪表反应了车辆当前行驶的状态，直接与驾驶员进行信息交流。（1）车速表，反应车速的装置。工作原理：车速传感器 发出方波信号 d/a 指示。车速表指示的法规要求：车速表指示车速不得低于实际车速，在gb 15082（2008）汽车用车速表规定的试

42、验车速下，并在这些车速之间，其指示车速与实际车速之间应符合下列关系式：0v1-v2v2104 kmh （2.1）其中 v1指示车速（kmh） v2实际车速（kmh ）例如指示的车速v1=80km/h时，即080- v2v2104，得： 76.36v280 kmh由上诉计算可知，速度表的指示车速值往往比实际车速值要大一点。（2）里程表。里里程表是反应车辆行驶总路程的装置，当达到一定值后，车辆就需要进行保养。汽车仪表不但能指示车速值，还能够显示行驶的里程数，里程表就起到此功能。其实里程表和车速表是相关联的，都反映的是汽车轮胎的行驶状况。 里程表和轮胎的关系：n=1000i(2ri) （2.2） 其

43、中 i-主减速比 i-迈速轮传动比 r-滚动轮半径（3）发动机转速表 反应发动机转数的装置。发动机的转速直接与车辆行驶时的速度与牵引力有关。工作原理：转速传感器将齿圈的转速转化成正弦电压信号 ecu接收到正弦电压信号，并将其转化成规整的矩形波 仪表接收到脉冲信号，驱动指针偏转。（4）燃油表、水温表燃油表：反应燃油剩余量的装置，提醒驾驶员加油。行业规定，当指示值为零时，油箱里面其实还有一部分油的，大概还能保证车辆行驶30到50公里的路程，如果还不加油，车辆才会因无油无法行驶。设计时需要注意：油量指示范围；表示形式（数字或字母），报警区域；油量传感器与油箱的配合。水温表：反应发动机冷却水的温度。当

44、温度较高时，冷却风扇的转速也会提高，以加速冷却液的冷却，当温度过高时，润滑剂承受不了，发动机的热量散吧出去，这样发动机就不能进行正常的工作了，所以驾驶员要注意温度指示计，以保证车辆的正常行驶。 设计时需要注意：水温表指示范围；水温传感器与发动机的配合。2.3汽车仪表盘的计流程 汽车仪表盘零件开发从造型开始，经零件设计、工艺设计、模具结构设计、模具制造、试模，到能成功生产出产品为止，是一个相当复杂的过程。其中造型部分是基础，一个造型的好坏直接影响到零件注塑性能及其有限元分析和数控加工部分。因此要求汽车仪表盘零件曲面造型设计中其外表面的曲线和曲面是光顺的。下面是汽车仪表盘的一般设计流程。2.3.1

45、风格造型 （1）油泥模型 根据整车总布置的技术要求和周围的边界条件，参考相应的样件，并按造型师的设计意图，来制作仪表板总成的油泥模型。在制作油泥模型时，应考虑以下因素： 符合人机工程学的要求，保证其安全性、舒适性； 充分考虑到人的各种习惯，保证各种开关、按钮等控制件的操作方便性； 布置在仪表板总成上的各种仪表具有良好的视野性； 造型美观大方、有特色，但必须与整车风格协调一致； 结构优化，便于加工制造与维修； 仪表设备功能齐全、先进与完善； 借鉴相关车型仪表板造型的成功经验； 、油泥模型的测量与数据处理 确定测量方案，利用照相测量法提取油泥模型表面数据，利用三坐标测量机测取孔位数据等； 对测量数

46、据进行编辑处理，生成cad 系统能够接受的数据格式（如asc、stl 等）； 把测量数据输入cad 系统，进行点云编辑处理（点云数据过滤、点云数据的色彩渲染、点云数据的剖切），以获得建模所需的最佳数据； 把处理好的数据匹配到车身整车坐标系中，以便与周围的汽车零部件的数模进行整体匹配处理； 仪表板总成的总体定义与初步设计 初步检查和校核仪表板总成的功能完善性、可制造性与维修性，各功能零部件的分块方法；初步确定仪表板总成的结构形式、制造材料、加工制造工艺、拔模方向等关键参数； 定义仪表板总成及部件的安装方式和安装顺序； 初步定义各部件之间的安装位置和安装截面图（master section）； 初

47、步定义仪表盘总成的各位置的间隙； 仪表盘风格曲面设计 class-a 曲面的初步设计。该项工作的主要目的是快速构造出仪表板总成的基本三维模型，以满足各种数据检查的需要以及为曲面精细调整作准备。在该阶段不需要过多的考虑曲面质量的好坏，重要的是将形成的三维数据用于对功能性检查（与供暖、换气、空调系统的协调，与方向机构和安装结构的协调， 与abs 及电器装置的协调等）、曲面分块方案和可制造性的检查、各种运动部件的机构和人机检查等工作。 这样，在进入结构和详细设计之前，已经完成许多方案的最终定义。为了顺利地完成这部分工作，必须进 行曲面合理的分块、主体曲面（仪表板顶部曲面、前段曲面、仪表盒曲面、两侧曲

48、面等）和关键圆角曲面 的创建等工作。在曲面初步设计阶段，主体曲面一般先采用一个阶数较小的曲面进行拟合，一般是4x4 阶曲面，这样就能较容易地调整出一个较为近似的曲面，它的基本特征是拟合精度不是太高（在许用的误差范围内），曲面光顺性要求不高，但曲面分块要合理；曲面的细节部位可简化处理。 class-a 曲面精细设计，对主体曲面进行精细调整（曲面的修改、网格优化、匹配处理等），使之符合class-a 的技术要求，关键圆角符合曲率连续要求，并对细节曲面进行详细设计。在曲面精细设计阶段，如4x4 阶曲面不能很好地拟合点云数据，则采用提高曲面阶数的方法，来提高曲面的拟合精度。但随着曲面阶数的增加，会给曲

49、面的调整带来许多困难和增加许多调整曲面的工作量。一般的class-a 曲面的阶数是6x6 阶，最多不超过8x8 阶。理由是6x6 阶的曲面一般能对曲面进行较好的拟合，可以满足曲面拟合精度要求与周围曲面的匹配精度（曲率连续）要求，而且也不会对曲面调整带来许多困难与工作量；曲面精细调整时，有必要把曲面上所有的横向、纵向控制网格线投影到平面上（汽车设计工程中常常以25、50、100mm 为间隔的等距平面），以生成高质量的曲面；单个曲面精细调整后，还应对相邻曲面进行匹配处理，以生成曲率连续的曲面组。 曲面品质评价，利用catia-v5的各种曲面检查功能来检验所生成曲面的质量，如利用斑马线检查功能、断面

50、线曲率图检查功能来判断曲面曲率的分布情况；利用曲面间连接性检查功能来判断曲面间的连接性情况（如点连续、切矢连续、曲率连续等）；利用曲面拟合精度检查功能来判断生成曲面与点云数据的误差分布情况；利用拔模角分析功能来判断所生成零件模型的制造工艺性情况等。 2.3.2结构及特征设计 安放仪表组合设计 仪表组合是整车仪表板中非常重要的零部件，它向司机随时提供关于汽车各方面的信息与数据，同时还起装饰作用。这些仪表组合必须布置在司机的正常视野范围内，以满足司机的正常驾驶要求。根据所选用的仪表组合的外形与尺寸设计安装仪表组合的内孔形状与尺寸，并确定其安装和维护方式。 2.3.3 零件详细设计 仪表板本体结构设

51、计 首先根据仪表板的造型风格特点及车型的市场定位，确定仪表板本体的设计结构与工艺方案。一般低档轿车或吉普车的仪表板本体采用整体注塑成型仪表板，材料选用pp 复合材料、asg 及改性ppo 材料。整体注塑 成型可以充分发挥其一次成型复杂形状的特点，减少零件的数量，结构设计自由度大，工艺简单，生产效率高，成本低等。根据结构安装的需要和强度、刚度的要求，可以采用冲压件、焊接支架等进行支撑、加强或与车体结构进行连接等。进行结构设计时应首先满足使用功能要求，与车体连接简单可靠，各种安装件安装时的可接近性好，不应采用安装后破坏整体外观的连接方式。由于许多安装件并不是固定的，因此要在结构设计之前就应开始运动

52、部件机构设计，充分考虑运动部件的机构性能及其协调性。在进行结构设计的同时还应充分考虑其制造工艺性，进行充分的工艺分析，有条件的情况下应与制造方充分协商产品的工艺性能。要充分考虑到使用功能性、安装方便性、制造工艺性等要求。 仪表组合设计 仪表组合是整车仪表板中非常重要的零部件，它向司机随时提供关于汽车各方面的信息与数据，同时还起装饰作用。目前汽车仪表趋向于把各种功能仪表及报警灯设计成整体的一个组合仪表。仪表主要包含有车速度表、发动机转速表、燃油表、机油压力表、冷却液温度表、电流表、行车里程表。有些仪表还设有自动挡档位位指示、计时钟、环境温度表、路面倾斜表和地面高度表等等。警报信号与工作指示灯系统

53、有：危险警报信号指示灯、机油压力警报灯、各种故障警报灯、手制动工作指示灯、左右转向指示灯、发动机冷却液高温警报灯、机油压力警报灯、制动块磨损警报灯等。 2.3.4装配设计 仪表板总成装配设计是指把仪表板总成的所有零部件，按他们之间的装配关系要求，组装在一起，以满足仪表板总成的总体功能要求。在仪表板总成装配设计阶段，主要考虑所采用的装配关系是否满足功能要求，装配工艺性如何等。为了满足上述要求，我们可以利用catia-v5 的强大电子样车（dmu ）技术，来发现零、部件在装配过程中的所有装配性问题，以便使问题在实际制造前得到及时地解决。如利用运动分析功能来分析运动部件在运动过程中，是否会产生运动干

54、涉；利用拆装分析功能来分析部件的装配工艺性等；利用导航分析功能来分析部件的装配关系以及静态干涉等；利用人机工程学分析功能来分析驾驶员的视野性等。 2.3.5仪表板总成开发流程图 以下是仪表盘开发流程图：项目启动数据模型点云采集油泥模型造型效果图风格造型设计计结构断面设计样件试制审查校核cae分析装配设计装配设计详细零件设计图2.3开发流程2.4 汽车仪表盘的发展趋势汽车仪表盘早期设计仅从功能上着手，设计比较规则、简陋，很难做到造型上的美观。随着人类生活水准的提高，现代仪表表盘型逐步注重美感。作为重要内饰件的仪表盘同其他汽车零部件一样，正经历着一场新的由安全、舒适、节能和环保等综合因素推动的变革

55、。这场变革中，仪表盘的几大发展趋势十分明显： 精简化设计随着电子的快速发展，汽车仪表越来越多，仪表盘越来越复杂，在充分满足汽车性能要求的同时，又必须满足降低汽车工业成本的总要求，精简化设计就显得越来越重要了。简化仪表盘的设计，如把一些零件归并组合等方法，减少了物理模型，使模具变得精简，降低制作模具的成本。轻量化设计在满足强度刚度等性能的前提下，减少仪表盘的质量，如使用新材料降低材料的厚度使用加强筋等，同样可以降低成本。汽车质量的减少，燃油的经济性也就得到提高。降低nvhnvh即噪声、震动和冲击。近年来，车内噪声的高低已经成为消费者评价车辆整体质量的重要的“可听性”指标；同时驾驶和乘坐过程中所受

56、的到的震动和冲击也备受关注，它是舒适性的体现之一。所以降低nvh不仅为汽 车制造企业所重视，也同时为汽车零部件生产企业所重视。所以对于汽车仪表盘也提出了更高的要求，他不仅要能够吸收来至发动机舱的震动和缓汽车行驶时的冲击同时还要有吸收噪音的功能。如热塑性材料的仪表盘吸噪性能十分优良，深受汽车厂的欢迎。今后将在加工、设计过程中进一步探索，以期良好的吸收振动和冲击的效果。 耐热性设计由于汽车车厢的密封性和保温性的要求，这使得汽车内部零件部要承受的温度迅速上升，例如研究表明，现代汽车仪表板的各接头及仪表板内部的温度，可达100-120，仪表板的其他部位的温度也在85-90。这种温度对汽车仪表盘材料的耐热性提出了要求，它要求仪表盘长期在高温下不变形、不失效、不影响个仪表的精度，同时还不产生有害气体。人机设计 仪表担任着直接与驾驶员进行信息交流的任务，驾驶员时刻通过眼睛看仪表盘来了解掌握当前汽车的运行状态。因此，仪表盘的位置高度及显示的颜色深度就必须满足驾驶员视角的要求，以免长时间的驾驶让驾驶员产生视觉疲劳，影响汽车驾驶的安全性。同时仪表台上面的操作开关也因考虑驾驶员的伸手可触性，让