汽車儀表板系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述-設(shè)計(jì)指南1

汽車儀表板系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述汽車儀表板系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述摘要：汽車儀表板系統(tǒng)功能多、零部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既要滿足功能的要求，又要平安、美觀，因此儀表板系統(tǒng)設(shè)計(jì)需綜合考慮人-機(jī)工程、造型效果和具體結(jié)構(gòu)，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是汽車車身設(shè)計(jì)的重要組成局部，設(shè)計(jì)的好壞直接影響整車的質(zhì)量、平安性能及汽車的乘車舒適性。本文通過一款MPV輕客儀表板系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，綜合闡述儀表板系統(tǒng)設(shè)計(jì)各個(gè)流程階段〔包括市場(chǎng)客戶調(diào)查、概念草圖設(shè)計(jì)、效果圖設(shè)計(jì)確定、造型可行性分析、工程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證等〕的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及控制要素；Keyword：座艙系統(tǒng)人機(jī)工程曲面重構(gòu)同步工程前言目前，我國汽車工業(yè)正以前所未有的速度開展，各汽車公司為迅速占領(lǐng)汽車市場(chǎng)，擴(kuò)大市場(chǎng)份額，不斷推出性能良好、價(jià)格適中、平安舒適的汽車產(chǎn)品。儀表板系統(tǒng)是汽車操縱控制與顯示的集中部位，其上布置各種已標(biāo)及操縱開關(guān)，是汽車的操縱中心。儀表板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是汽車車身設(shè)計(jì)的重要組成局部，不僅要具備必備的功能，還要兼顧實(shí)用性、美觀性和人機(jī)的協(xié)調(diào)性。汽車儀表板系統(tǒng)開發(fā)流程汽車儀表板系統(tǒng)開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的同步工程，造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模具工藝、裝配工藝、質(zhì)量目標(biāo)確定，公差分配、質(zhì)量培育等等，均要在設(shè)計(jì)過程中同步進(jìn)行，如以下圖所示工程設(shè)計(jì)〔Engineering〕工程設(shè)計(jì)〔Engineering〕市場(chǎng)調(diào)研〔Benchmarking〕概念設(shè)計(jì)〔Concept〕概念設(shè)計(jì)〔Concept〕工程設(shè)計(jì)同步工程可行性分析、結(jié)構(gòu)分塊假設(shè)方案可行性比對(duì)草圖〔Sketches〕工程設(shè)計(jì)同步工程可行性分析、結(jié)構(gòu)分塊假設(shè)方案可行性比對(duì)草圖〔Sketches〕no評(píng)審no評(píng)審根據(jù)結(jié)構(gòu)分塊分析，確定各主要零部件脫模角度確定總成各外觀零部件間的配合信息〔圓角、間隙、面差〕及公差分配確定前除霜、側(cè)除霜具體位置完成主要斷面方案分析根據(jù)結(jié)構(gòu)分塊分析，確定各主要零部件脫模角度確定總成各外觀零部件間的配合信息〔圓角、間隙、面差〕及公差分配確定前除霜、側(cè)除霜具體位置完成主要斷面方案分析效果圖設(shè)計(jì)〔Rendering〕okno評(píng)審no評(píng)審okok3Dalias外表建模設(shè)計(jì)3Dalias外表建模設(shè)計(jì)no評(píng)審no評(píng)審在A面根底上完成總成及各零部件定位、連接分析完成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析反應(yīng)A面問題，協(xié)助修改完成主要零部件簡(jiǎn)易數(shù)模，提交CAE強(qiáng)度、形變分析在A面根底上完成總成及各零部件定位、連接分析完成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析反應(yīng)A面問題，協(xié)助修改完成主要零部件簡(jiǎn)易數(shù)模，提交CAE強(qiáng)度、形變分析主要模具問題溝通，模具工藝分析ok1：1油泥模型制作〔Clay〕1：1油泥模型制作〔Clay〕nonook評(píng)審ok評(píng)審A面設(shè)計(jì)A面設(shè)計(jì)〔Surfacing〕okno評(píng)審okno評(píng)審設(shè)計(jì)凍結(jié)，轉(zhuǎn)入模具工裝開發(fā)設(shè)計(jì)驗(yàn)證零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)凍結(jié)，轉(zhuǎn)入模具工裝開發(fā)設(shè)計(jì)驗(yàn)證零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)市場(chǎng)調(diào)研市場(chǎng)調(diào)研完成于整個(gè)設(shè)計(jì)過程的前期階段，幫助設(shè)計(jì)師去創(chuàng)立更有方向性，創(chuàng)造性和實(shí)際性的設(shè)計(jì)理念。主要包括用戶調(diào)研、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)車型的調(diào)研和特征分析，通過尋找不同領(lǐng)域的影響來喚醒設(shè)計(jì)靈感，最后提出設(shè)計(jì)目標(biāo)。以某MPV輕客車型為例：設(shè)計(jì)要求：造型區(qū)別標(biāo)桿車型、工程風(fēng)險(xiǎn)小、本錢投入少、設(shè)計(jì)上潮流。車型應(yīng)用：乘用性、乘用兼顧商用同類競(jìng)爭(zhēng)車型：當(dāng)前流行及開展趨勢(shì)研究(19902000)標(biāo)桿車型造型特征分析，不同檔次配置分析，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)〔見附表4：不同檔次配置分析〕綜合考慮，形成明確的設(shè)計(jì)方案形成設(shè)計(jì)方案概念草圖設(shè)計(jì)、效果圖及色彩裝飾設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)是整個(gè)造型風(fēng)格設(shè)計(jì)活動(dòng)中最重要的內(nèi)容，設(shè)計(jì)師需要有豐富的、創(chuàng)新的和革命性的想法，這是最終主題的原始形態(tài)。綜合調(diào)研信息，形成明確的設(shè)計(jì)方案，以草圖的形式表現(xiàn)設(shè)計(jì)師的理念?！踩缫韵聢D〕方案草圖：8－10個(gè)方案草圖，3－4周時(shí)間完成，各檔次配置穿插其中表現(xiàn)結(jié)合工程可行性分析、結(jié)構(gòu)分塊假設(shè)及方案比對(duì)，最終確定一個(gè)草圖方案去精細(xì)化的完成效果圖的設(shè)計(jì)?！踩缫韵聢D〕細(xì)化方案草圖：提供2個(gè)細(xì)化方案草圖,2－3周時(shí)間完成效果圖是在適宜的透視角度下展示適當(dāng)?shù)耐敢暡课?，將儀表板、門板、座椅等協(xié)調(diào)在同一張效果圖中，并在設(shè)計(jì)師的審美觀下正確反映產(chǎn)品的比例關(guān)系。〔如以下圖〕汽車內(nèi)飾強(qiáng)調(diào)乘客在汽車中的感受，乘員關(guān)注顏色、材料、顆粒、圖案、匹配效果，色彩裝飾反映著社會(huì)的風(fēng)氣和流行趨勢(shì)，給于汽車不同的感受和特色。結(jié)合色彩裝飾及流行趨勢(shì)的研究，以材料展板的形式提交建議，反映內(nèi)飾儀表板系統(tǒng)的色彩裝飾效果?！踩缫韵聢D〕Alias三維建模設(shè)計(jì)、油泥模型設(shè)計(jì)通過Alias三維軟件，結(jié)合邊界及工程約束條件，將二維效果圖正確反映到三維，形成與效果圖一致的三維效果數(shù)據(jù)，提交工程方案設(shè)計(jì)及油泥模型制作?！踩缫韵聢D〕三維效果圖：結(jié)合工程約束條件將二維效果圖轉(zhuǎn)化為三維效果，4周時(shí)間完成以三維數(shù)據(jù)為根底，通過CNC加工和油泥師手工精修，完成1：1模型，反映座艙系統(tǒng)的人機(jī)工程關(guān)系?！踩缫韵聢D〕1：1油泥模型：CNC加工和手工精修，4周時(shí)間完成A面設(shè)計(jì)1、主要流程：曲面重構(gòu)測(cè)量及處理A面模型點(diǎn)云數(shù)據(jù)油泥模型曲面重構(gòu)測(cè)量及處理A面模型點(diǎn)云數(shù)據(jù)油泥模型首先，利用測(cè)量設(shè)備采集模型外外表數(shù)據(jù)，生成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；然后對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行處理，如過濾、特征提取、三角化等；最后根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過分析原模型的設(shè)計(jì)思想和曲面構(gòu)成，利用軟件〔如CATIA〕進(jìn)行曲面重構(gòu)，生成光順的A面模型。2、關(guān)鍵技術(shù)A面設(shè)計(jì)過程中主要關(guān)鍵技術(shù)有測(cè)量技術(shù)、點(diǎn)云處理技術(shù)、曲面重構(gòu)技術(shù)及曲面評(píng)價(jià)技術(shù)。由于篇幅的原因，在這里不一一表達(dá)了。(1)曲面重構(gòu)技術(shù)

曲面重構(gòu)是逆向工程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它不僅是要再現(xiàn)造型人員或原有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思想，還要修復(fù)或克服原有模型上存在的缺陷。因此在進(jìn)行曲面重構(gòu)之前，應(yīng)該對(duì)零件進(jìn)行仔細(xì)分析，主要考慮以下要點(diǎn)：確定設(shè)計(jì)的整體思路。面對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，首先要周全地考慮好先做什么，后做什么，用什么方法做，將模型劃分為幾個(gè)特征區(qū)，得出設(shè)計(jì)的整體思路。

確定模型的根本構(gòu)成形狀的曲面類型，這關(guān)系到在曲面重構(gòu)中所采用曲面重構(gòu)方法和工具的選用。(2)曲面評(píng)價(jià)技術(shù)

曲面評(píng)價(jià)在車身覆蓋件逆向設(shè)計(jì)中包括兩方面的含義，一是評(píng)價(jià)曲面的品質(zhì)，即曲面是否到達(dá)A級(jí)曲面的要求，另一個(gè)含義是所重構(gòu)的曲面與點(diǎn)云之間的誤差是否滿足要求。

常用的曲面品質(zhì)評(píng)價(jià)方法有以下幾種：

反射線法〔ReflectionLines〕等照度線法〔Isophote〕高光線法〔HighlightLines〕截面線法〔SectionLines〕等照度線法高光線法截面線法反射線法工程設(shè)計(jì)儀表板系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的同步工程，工程設(shè)計(jì)早在造型草圖設(shè)計(jì)階段就同步進(jìn)行，工藝分析、DFMEA等也同步進(jìn)行，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。概念、效果圖設(shè)計(jì)階段工程設(shè)計(jì)工作，為造型提供支持工程可行性分析、結(jié)構(gòu)分塊假設(shè)方案可行性比對(duì)方案可行性比對(duì)Alias建模、油泥模型階段的工程設(shè)計(jì)工作根據(jù)結(jié)構(gòu)分塊分析，確定各主要零部件脫模角度確定總成各外觀零部件間的配合信息〔圓角、間隙、面差〕及公差分配〔如附表2、附表3〕確定前除霜、側(cè)除霜具體位置基于Alias面完成主要斷面方案分析〔如圖〕主斷面方案分析確定除霜位置人機(jī)工程分析〔視野、可觸及性〕視野分析可觸及性分析結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、A面階段工程設(shè)計(jì)工作在A面的根底上完成總成及各個(gè)零件間定位、連接分析反應(yīng)A面問題，協(xié)助A面更改完成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析對(duì)主要零部件完成簡(jiǎn)易數(shù)模，提交CAE進(jìn)行強(qiáng)度、形變等分析主要模具問題溝通，模具工藝分析CAE工程在設(shè)計(jì)過程中模擬和分析產(chǎn)品的受力情況，功能情況和人機(jī)操作環(huán)境等，最大程度降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)并提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)人機(jī)工程分析模態(tài)分析，找到產(chǎn)品的薄弱處并設(shè)計(jì)改良頻率響應(yīng)分析，模擬汽車行駛過程中儀表板的剛度、強(qiáng)度表現(xiàn)熱載荷分析，模擬光照等熱載荷作用下的產(chǎn)品變形和受力空調(diào)及流動(dòng)分析除霜效果分析碰撞分析人機(jī)工程分析產(chǎn)品變形和受力分析頻率響應(yīng)分析碰撞分析空調(diào)及流動(dòng)分析除霜效果分析結(jié)構(gòu)建模、設(shè)計(jì)驗(yàn)證綜合結(jié)構(gòu)斷面方案、CAE分析、DFEAM、工藝分析、相關(guān)邊界確認(rèn)等工作，進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成所有零部件數(shù)?！舶?biāo)準(zhǔn)件〕，提交RP快速成形件制作，裝車驗(yàn)證?！哺奖?：附件、電器、底盤與白車身邊界條件確認(rèn)表〕零部件結(jié)構(gòu)數(shù)?；诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過先進(jìn)的RP件制作技術(shù)〔CNC加工、激光成形或簡(jiǎn)易模具等特殊工藝手段〕完成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一致的快速樣件制作，進(jìn)行裝車驗(yàn)證和臺(tái)架性能試驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行確認(rèn)?！哺郊?：儀表板快速成型件技術(shù)要求〕快速樣件裝車驗(yàn)證驗(yàn)證過程中最重要的就是要對(duì)裝車存在問題一一甄別，確定設(shè)計(jì)問題并合理調(diào)整設(shè)計(jì)，保證驗(yàn)證的有效性。6、皮紋、顏色、面料標(biāo)準(zhǔn)樣板的制作通過對(duì)儀表板系統(tǒng)外觀件裝飾效果的定義，結(jié)合配置和本錢的需要，建立各種皮紋、顏色、面料的標(biāo)準(zhǔn)并制作標(biāo)準(zhǔn)樣板，作為模具開發(fā)、產(chǎn)品制造的依據(jù)。〔附表4：內(nèi)飾顏色、皮紋、面料配置表〕7、二維制圖，轉(zhuǎn)入模具、工裝開發(fā)階段二維制圖用來表述材料種類、性能指標(biāo)、重要控制尺寸、偏差范圍和工藝要求，是模具、工裝開發(fā)、產(chǎn)品制造的重要技術(shù)依據(jù)。二維圖的制作、審簽確認(rèn)完成標(biāo)志設(shè)計(jì)階段的結(jié)束，轉(zhuǎn)入模具、工裝開發(fā)階段。結(jié)束語儀表板系統(tǒng)設(shè)計(jì)是車身正向開發(fā)的核心技術(shù)，由于經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系，對(duì)于該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在這里只能泛泛而談，存在一定的缺乏，敬請(qǐng)批評(píng)指正。附件1快速成型件技術(shù)要求1. 快速成形樣件加工的尺寸精度按照以下要求：尺寸范圍加工極限偏差0～200mm+/-0.20mm;201～400mm+/-0.30mm;401～600mm+/-0.50mm注：檢測(cè)的環(huán)境溫度為攝氏25+/3度。外表加工特征〔如圓角、槽、其他型面等〕過度圓順符合數(shù)據(jù)要求；B面特征〔如定位銷Pin、各種形狀的通孔等〕的位置作為乙方檢測(cè)尺寸的主要工程，并符合上述加工極限偏差要求對(duì)于零件邊界與定位銷Pin、各種形狀的通孔等的尺寸同樣作為乙方檢測(cè)尺寸的要求工程，并符合上述加工極限偏差要求。采用CNC加工ABS塑料板、鋁合金等材料加工零部件。要求加工的零部件材料性能根本到達(dá)注塑加工成形零件的材料性能。對(duì)于拼接的部位，要求粘結(jié)牢固，裝配時(shí)不易斷裂。以下情況需得到相關(guān)工程師確認(rèn)；粘結(jié)及分塊的部位應(yīng)不影響零部件的裝配。加工鋁合金材料時(shí)，考慮其強(qiáng)度和剛性可以適當(dāng)增加材料厚度，但材料厚度增加量和增加的方向，應(yīng)不影響零部件的裝配。對(duì)于只有A面的數(shù)據(jù)，同樣需要加工一定料厚的零部件，增加的料厚也應(yīng)不影響到零部件的裝配。6. 所有外觀外表〔A面〕要求噴涂亞光漆。6.1.不允許出現(xiàn)除亞光漆顆粒、數(shù)據(jù)以外原因造成的外觀外表凹坑、凸臺(tái)、和正常目測(cè)能夠分辨的加工刀痕等缺陷。附表1：附件、電器、底盤與白車身邊界條件確認(rèn)表被審查零件日期20050523代號(hào)名稱儀表板總成料厚裝配圖片1接M6X25螺栓，焊接位置按支架確定1接M6X25螺栓，焊接位置按支架確定轉(zhuǎn)向管柱固定梁安裝孔，￠9孔背M8焊接螺母1接M6X25螺栓，焊接位置按支架確定1接M6X25螺栓，焊接位置按支架確定轉(zhuǎn)向管柱固定梁安裝孔，￠9孔背M8焊接螺母1K1805100001接M6X25螺栓，焊接位置按雜物箱方案確定確認(rèn)內(nèi)容確認(rèn)內(nèi)容裝配零件孔位及大小是否適宜是否應(yīng)有凸焊螺母邊界是否吻合有無裝配干預(yù)裝配工藝是否可實(shí)現(xiàn)均適宜有是無可以1適宜焊接螺栓是無可以1適宜焊接螺栓是無可以1適宜焊接螺栓是無可以編制徐守龍審核安鑒民批準(zhǔn)何曉波接收更改確認(rèn)第3頁共4頁附表2：附表3：儀表板外外表定義表工程名稱MPV檢查類別5.分塊圓角序號(hào)檢查部位數(shù)模值序號(hào)檢查部位數(shù)模值1中央托盤與IP本體中央托盤R6.5，IP本體R1.5時(shí)鐘與中部出風(fēng)口面板時(shí)鐘R1，中部出風(fēng)口面板R12中央托盤與中部出風(fēng)口面板中央托盤R6.5，中部出風(fēng)口面板R0.5右側(cè)除霜面板與IP本體右側(cè)除霜面板R0.5，IP本體R0.53中部出風(fēng)口面板與DVD面板中部出風(fēng)口面板R1，DVD面板R0.5左側(cè)除霜面板與IP本體左側(cè)除霜面板R0.5，IP本體R0.54DVD面板與中間面板DVD面板R1,中間面板R0.5右側(cè)出風(fēng)口面板與IP本體右側(cè)出風(fēng)口面板R0.5，IP本體R0.55中間面板與IP本體中間面板R1.5，IP本體C1.5副駕駛側(cè)下面板與IP本體副駕駛側(cè)下面板R0，IP本體6.56中間雜物箱護(hù)板與IP本體中間雜物箱護(hù)板R0，IP本體R6.5副駕駛側(cè)雜物箱門與IP本體副駕駛側(cè)雜物箱門R3，IP本體R0.67中間雜物箱護(hù)板與煙灰盒中間雜物箱護(hù)板R1.5,煙灰盒R1.58中間雜物箱與中間雜物箱護(hù)板中間雜物箱R1.5，護(hù)板R1.59左側(cè)出風(fēng)口面板與IP本體左側(cè)出風(fēng)口面板0.5，IP本體R0.510左側(cè)開關(guān)面板與IP本體左側(cè)開關(guān)面板R0.5，IP本體R0.511駕駛側(cè)下面板與IP本體駕駛側(cè)下面板R0，IP本體R6.512駕駛側(cè)下面板與轉(zhuǎn)向柱包殼駕駛側(cè)下面板R2.513IP儀表罩與轉(zhuǎn)向柱包括儀表罩R3.014駕駛側(cè)下面板與中間雜物箱面板儀表板外外表定義表工程名稱MPV檢查類別4.開縫間隙序號(hào)檢查部位理論值〔倒角后〕單位：mm序號(hào)檢查部位理論值〔倒角后〕單位：mm中央托盤與IP本體0.5右側(cè)除霜面板與IP本體0.5中央托盤與中部出風(fēng)口面板1.0儀表與儀表罩3中部出風(fēng)口面板與DVD面板1.0時(shí)鐘與中部出風(fēng)口面板0.5DVD面板與中間面板1.0中間面板與IP本體0.5中間雜物箱護(hù)板與IP本體0中間雜物箱護(hù)板與煙灰盒1.5中間雜物箱與中間雜物箱護(hù)板2.0左側(cè)出風(fēng)口面板與IP本體0.5左