汽车仪表板的制造技术与设计分析

汽车仪表板的制造技术与设计分析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。标签：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。参考文献[1]祝伟骏.汽车钢制车轮数字化设计制造技术的研究应用[J].四川兵工学报，2014，07：56-59.[2]胡新如，赵海霖，晏平仲，等.航空器蒙皮、汽车覆盖件柔性模具设计制造技术[J].航空制造技术，2012，10：55-57.[3]陈根余，顾春影，梅丽芳，等.激光焊接技术在汽车制造中的应用与激光组焊单