汽车仪表板设计开发及工艺运用(延锋伟世通内部经验资料)

InstrumentalPanel1仪表板轿车仪表板及制造工艺简介2004/03/19InstrumentalPanel2目的•对仪表板的整体结构有大致的了解。•对仪表板各部分的零件设计要求有一定的认识。•清楚仪表板的相关常用工艺和材料要求。InstrumentalPanel3内容•仪表板在整车中的安装方式•仪表板种类及其表面要求•仪表板结构及其零件组成•各零部件的设计要求–IP整体–出风口–烟灰缸–杯托–手套箱–风道系统–中部面板–副驾驶气囊•常用生产工艺•仪表板常用材料InstrumentalPanel4仪表板在整车中的安装方式•传统方式:–仪表板本身有贯穿到底的金属加强梁支撑整个IP结构，前端安装两个M6螺栓固定在车身firewall的两个安装孔中(其中一个为定位孔)。同时车身左右两端有片状钣金固定仪表板两端，中部再增加几个安装点。(详见附图)–评价：IP在车身中的定位较差，尤其在X和Z向，受装配影响较大。–典型仪表板：新桑、老桑、赛欧、长安嘉年华InstrumentalPanel5仪表板在整车中的安装方式•Cockpit方式:–仪表板本身没有金属加强梁支撑，在装车前需预装在金属Crosscarbeam上。Crosscarbeam为整体式铝镁合金或强壮的金属管梁结构，可承载空调的重量。装车时用机械手Loadingarm将仪表板在车身中定位，通过crosscarbeam上的定位销准确固定仪表板总成。(详见附图)–评价：IP在车身中的安装定位较为准确。通过仪表板本体骨架在crosscarbeam上的定位，可准确控制仪表板在车身中的位置。–典型仪表板：帕萨特、别克君威InstrumentalPanel6附图一InstrumentalPanel7仪表板种类及其表面要求•注塑仪表板:–特点：一般为PP材料。由于注塑工艺较难控制大制件的表面质量，因此注塑仪表板表面不可避免的存在熔接痕、缩瘪、顶出白痕等缺陷。而且PP材料较软，表面易发生刮擦。–评价：一般应用在经济型的轿车或硬朗风格的SUV中。为提高表面质量，可以表面喷漆，并借此实现双色仪表板的效果。–典型仪表板：赛欧、长安嘉年华•软皮发泡仪表板：–特点：给人柔软的质感，适合温馨豪华的内饰风格。有两种表面皮质：–真空成型表皮：材料为PVC/ABS,添加少量的ABS以保证成型后的形状保持。凸出最大拉伸比为2：1，超过表面花纹则不能保持。InstrumentalPanel8仪表板种类及其表面要求–搪塑表皮：材料为PVC粉末，搪塑后的表皮棱角分明，可得到小的外圆角，可以在表面成型标识、字符。且表面花纹均匀，不存在真空成型后花纹深浅变化的问题，而且可以在同一区域成型两种花纹。手感与真皮接近。适用在高档车的仪表板上。–搪塑典型仪表板：帕萨特、Polo•双色仪表板：–以大众公司内饰特征分色线为典型代表，可以通过仪表板上体发泡，下体注塑骨架，然后上下体焊接的方式来实现IP双色的特征。如帕萨特和Polo仪表板。但这样模具众多，成本较高。也可通过仪表板表面喷软触漆来实现双色，如赛欧和Jaugar仪表板。InstrumentalPanel9仪表板结构及其零件组成InstrumentalPanel10各零部件设计要求－IP本体•国家强制法规–必须满足CMVDR294关于正面碰撞乘员保护的设计规则。–必须满足CMVDR209轿车内部凸出物法规要求。–必须满足CMVDR632在风窗玻璃表面除霜及除雾系统方面机动车型式认证的规定–所有材料必须满足GB8410材料阻燃要求。•设计要求–可靠性目标：2年内或30000MILES98％；6年内或90000MILES94％；10年内或150000MILES90％。–仪表板系统要求在－40度到82度的环境温度下，40度时相对湿度达到90％，满足外观和功能的要求。InstrumentalPanel11各零部件设计要求－IP本体•设计要求–仪表板系统上的零件经过3次拆装后，所有的饰板经过6次拆装后，仪表板应满足所有外观和功能的要求。–需满足驾驶侧与副驾驶侧的膝部撞击要求(北美和欧洲法规要求，视客户需求决定).•当仪表板暴露在自然环境下，当仪表板处于空调引起的快速冷热时，当运动部件运动时，不能发出可辨的噪声。•振动试验要求：振动频率33Hz，振动加速度70m/s2,上下4小时，左右2小时，前后2小时。InstrumentalPanel12各零部件结构及设计要求－出风口•结构种类众多，主要有如下几种：见附图–Barrel式：桑车、富康等较老的车型上使用较多–Vane叶片式：主流设计，在中高档车上普遍运用–旋转式：较新型的设计InstrumentalPanel13各零部件结构及设计要求－出风口•设计要求：–仪表板一般提供最少4个出风口，通常空调出风口的作用范围达到车厢内50％的空间–当驾驶者坐在最远的位置时，驾驶侧出风口可调节吹风方向，吹到驾驶者右肩；中间出风口可以吹到驾驶者左肩；同样，当副驾驶者坐在最远的位置时，副驾驶侧出风口可调节吹风方向，吹到副驾驶者左肩。–出风口向上应能够吹到99％的眼椭圆，向下应能够吹到假人的H点。–所有的出风口最少高于前座椅H点356毫米；从出风口作到99％眼椭圆的切线，切线长度不大于653毫米。–出风口需布置在没有任何零件（方向盘、驾驶侧气囊、控制器）阻挡气流吹向目标的地方，能够吹到人腰部以上80％的空间。如果不能，就要考虑辅助出风口。InstrumentalPanel14各零部件结构及设计要求－烟灰缸•主要结构见附图–抽屉式手开烟缸：低档经济型车上应用较多。–带缓冲的自动翻开式：中高档车型上InstrumentalPanel15各零部件结构及设计要求－烟灰缸•设计要求–前烟灰缸打开的宽度为100毫米，打开的面积为5000平方毫米；总容积为200立方厘米；后烟灰缸打开的宽度为75毫米，打开的面积为2000平方毫米；总容积为80立方厘米–将烟灰缸缸体转入或取出的作用力为：SNAP－IN方式：20NDRAWER/SLIDE方式：15NPIVOT/HINGED方式：15N–烟灰缸盖在受到11N的载荷时，Y方向变形5毫米；Z方向变形3毫米–在手不接触到灭烟处的情况下，烟灰缸缸体可以很方便的取出。InstrumentalPanel16各零部件结构及设计要求－杯托主要结构：杯托的设计种类繁多如下图InstrumentalPanel17各零部件结构及设计要求－杯托设计要求：•杯托上可以放置最小75毫米直径的容器，深度不小于40毫米。•杯托的最大开启和关闭力为：开启：DRAWER/SLIDE25NPUSH/PUSH15N关闭：DRAWER/SLIDE30NPUSH/PUSH15N•杯托的插入的部分在其中心受到4.5N的载荷，在43摄氏度和90％相对湿度环境下，放置24小时后，杯托能够满足所有的功能。InstrumentalPanel18各零部件结构及设计要求－手套箱•主要结构种类：–Dropdown式：手套箱斗与盖板焊接或装配成一体式。最典型的为别克Regal系列的手套箱。–开门式：盛物的斗与门分开。在注塑仪表板上经常将bin与IP本体一起注塑而成。两种结构都可以增加缓冲开门机构InstrumentalPanel19各零部件结构及设计要求－手套箱•设计要求：–开启和关闭仪表板手套箱的作用力：•开启：PULLLIFTHANDLE15N•开启：PUSHBUTTON20－40N•开启：2SIDESQUEEZE20－30N•开启：1SIDESQUEEZE5－15N•开启：TWISTKNOB0.4Nm•关闭：所有类型40N–手套箱斗的宽度应大于75％手套箱门的宽度。–手套箱可以放下275X45X175尺寸的块体，打开的尺寸为275X100–副驾驶侧气囊激发后，手套箱门不能打开。InstrumentalPanel20各零部件结构及设计要求－风道系统•主要结构:•除霜风道：采用整体焊接风道结构，在仪表板本体背面设计双层结构，风道板材通过焊接或其他连接方式固定在仪表板背面，形成的空腔成为风管。这样可以有效的增强仪表板本体的强度，如新桑、帕萨特和赛欧仪表板。缺点是需要昂贵的超声波焊接或摩擦振动模具和设备。•空调风管：采用吹塑风管或PP注塑风管来连接空调机出口和IP出风口。InstrumentalPanel21各零部件结构及设计要求－风道系统•除霜器喷嘴必须布置在距前挡风玻璃底部45毫米到100毫米的范围内。•驾驶员观察左右后视镜的视线在左右车窗上形成视野区域，左右除雾器的出风方向需吹向该区域。•吹向乘员的空调风管一般需保证3000mm2的截面积。开启状态的Register损失20％的截面积。•前除霜器、左右除雾器需满足国家强制除霜储物试验。试验条件下10分钟内去除车窗指定区域90％的凝结霜雾。InstrumentalPanel22各零部件结构及设计要求－中部面板•主要结构中部面板是仪表板上结构较为复杂的部分，一般集成中部左右出风口、中部储物盒、空调控制器、收放机或CD、前后雾灯、警告灯等车用开关。另外，许多客户需要在中部面板上安装杯托和双DIN结构的DVD。中部面板的设计非常多样，一般需要考虑到：1.电器开关的布局便于驾驶员操作2.结构需能够承受较重的CD机和DVD3.中央储物盒需后仰一定角度避免物件受颠跳出4.带屏幕的电器件避免前车窗折射反光InstrumentalPanel23各零部件结构及设计要求－副驾驶气囊•主要结构如右图,仪表板上气囊主要相关部件包括：–气囊盖板:有时与气囊一起，一般内部为金属板，外层为塑料或软皮发泡。–气囊固定框:通过仪表板本体骨架上的焊接螺栓固定在本体背面，起到爆破导向和固定气囊的作用。•设计要求气囊静态爆破要求不能有任何碎屑或零部件飞出。因此仪表板相关部分应足够结实。对于无缝气囊，需在仪表板特征线背面进行切割，使该部分IP起到盖板的作用。InstrumentalPanel24常用工艺（一）大型注塑：一般需使用2000T以上的注射机表皮真空成形：使用真空成形模成形PVC/ABS表皮表皮搪塑：使用镍模搪塑PVC粉末InstrumentalPanel25常用工艺（二）IP本体发泡：在表皮和骨架支间成形泡沫。分开模浇注和闭模浇注两种。IP本体冲切：其中热刀冲切可仅去除表皮。闭模浇注：可省去切割本体表皮工艺边的工序开模浇注：B5仪表板InstrumentalPanel26常用工艺（三）水刀切割：采用高压水刀切割本体。优点：通用性好，仅胎具不同。缺点：工时较长(视切割量)，IP切割定位困难。摩擦振动焊接InstrumentalPanel27常用工艺（四）装配：采用旋转工位进行装配和铆接。表面处理：喷软触漆或水转印超声波焊接InstrumentalPanel28仪表板常用材料仪表板材料的选用，出于如下几方面的考虑：1）表面处理的要求：仪表板的中部面板、左右空调出风口饰板经常需要在表面增加桃木纹理，因此需选用极性材料如ABS、PC/ABS.同样情况适于需喷漆的材料，非极性的PP可以经过表面活化后喷漆，工艺复杂，喷漆质量较难控制。2）表面光泽要求：IP表面材料光泽通常要求5,PP材料可达到此要求,PVC/ABS表皮可达到3的要求。另一方面塑料件可通过表面喷漆，模具花纹喷砂的方法降低表面光泽。3）结构强度要求：中部面板、组合仪表饰框结构复杂精巧，通常采用较硬的PC/ABS。通常使用的金属材料为ST12、ST14，有时根据根据需要采用屈服变形量较小的铝合金、铝镁合金。InstrumentalPanel29仪表板常用材料4)温度要求：如右图，在仪表板前端材料耐温要求120度，阳光直射区域耐温要求110度，阳光非直射区域耐温要求90度。前端直射区域非直射区域InstrumentalPanel30仪表板常用材料材料名称维卡温度(℃）适用范围PC/ABS110～125IP骨架，各饰板，除霜除雾器SMA120IP骨架，高模量，脆性PPO160IP骨架，脆性PP120左右IP骨架，手套箱，出风口ABS95～105各零部件POM150喇叭罩盖,运