姜亞偉 朱宏旃

（一汽豐田技術(shù)開發(fā)有限公司）

汽車中控作為汽車內(nèi)飾中明顯的零件之一，往往能夠第一時(shí)間吸引消費(fèi)者的目光。以前汽車中控會(huì)隨著汽車的換代而進(jìn)行外觀的調(diào)整，缺點(diǎn)是更新周期長，無法滿足當(dāng)時(shí)消費(fèi)者的需求。為了提升汽車內(nèi)飾的商品力，更多的汽車制造商通過更改中控面板的造型來對(duì)汽車進(jìn)行小范圍變動(dòng)，以達(dá)到汽車種類多樣化的目的，擴(kuò)大消費(fèi)者的選擇范圍。文章對(duì)某一車型中控面板開發(fā)過程中經(jīng)歷的各個(gè)階段及需要確認(rèn)的項(xiàng)目進(jìn)行歸納，總結(jié)出一套完備的開發(fā)流程，使得中控面板改型工作能夠流程化。該流程具有一定的案例性，涵蓋了儀表板內(nèi)飾件開發(fā)中經(jīng)歷的所有階段，結(jié)合具體實(shí)際項(xiàng)目，能夠快速地把握所有開發(fā)階段需要考慮的內(nèi)容，從而加快項(xiàng)目推進(jìn)速度，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

1 中控面板設(shè)計(jì)原則和開發(fā)流程

為迎合中國市場(chǎng)消費(fèi)者的喜好，增大中控屏幕顯示器的尺寸成為一種快捷而又有效的手段。由于中控面板零部件變化范圍小，開發(fā)制造周期短，且基本位于儀表板的中央?yún)^(qū)域，它的變化可以有效地影響儀表板系統(tǒng)的整體造型效果，因此，經(jīng)常通過改變中控面板的造型或表面處理方式來實(shí)現(xiàn)小范圍改型的效果。

1.1 屏幕尺寸的選定

屏幕尺寸是指顯示屏幕對(duì)角線的尺寸，一般用英寸來表示。因此，屏幕尺寸規(guī)格并不能決定屏幕的具體形狀，只能決定其對(duì)角線的長度。

通過對(duì)消費(fèi)者意向的調(diào)查，整合現(xiàn)有市場(chǎng)銷售車輛的變更趨勢(shì)，大數(shù)據(jù)分析得出消費(fèi)者越來越傾向于購買具有大尺寸中央顯示屏的車輛。作為一款城市SUV，適中的屏幕尺寸既不會(huì)讓儀表板格局顯得過于突兀，也不會(huì)因顯得過于簡單而降低品味。

1.2 屏幕位置的設(shè)定

根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并參照國標(biāo)的法規(guī)要求，設(shè)定屏幕位置時(shí)需滿足一定的基準(zhǔn)要求，如表1所示。

表1 汽車中控面板位置設(shè)定基準(zhǔn)要求

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)定的中控面板尺寸及位置進(jìn)行逐項(xiàng)確認(rèn)，如圖1～圖5所示。

圖1 視線移動(dòng)左右角確認(rèn)顯示界面

圖2 視線俯角、仰角及畫面角的確認(rèn)顯示界面

圖3 操作性確認(rèn)顯示界面

圖4 屏幕反射區(qū)域的確認(rèn)顯示界面

圖5 前方視野的確認(rèn)顯示界面

1.3 外觀形狀的設(shè)定

一個(gè)整車的內(nèi)飾設(shè)計(jì)項(xiàng)目，首要的是設(shè)計(jì)效果圖。效果圖既要美觀且風(fēng)格與車身相襯，還必須滿足各種功能要求，在符合整車布置和人機(jī)工程的前提下，盡可能提高消費(fèi)者的購買欲望。

在位置設(shè)定后，造型部門與設(shè)計(jì)部門溝通，在滿足設(shè)計(jì)尺寸的前提下，繪制3～5 個(gè)效果圖，并從中選擇1 個(gè)或綜合幾個(gè)效果圖重新制作。

接下來需要根據(jù)效果圖制作油泥模型和數(shù)據(jù)模型。造型部門需根據(jù)油泥模型繪制出零件A 面，交給零件設(shè)計(jì)部門進(jìn)行之后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.4 中控面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以上只是根據(jù)1 個(gè)面框的外形進(jìn)行位置設(shè)定，接下來需要對(duì)具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了更直觀地檢驗(yàn)安裝效果，通常需要在完成簡易安裝結(jié)構(gòu)后制作快速樣件?？焖贅蛹梢哉_地表達(dá)出設(shè)計(jì)者的安裝設(shè)想，同時(shí)能夠規(guī)避設(shè)計(jì)中的遺漏。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是比較繁雜的工作，需要的周期也是最長的。一般需要注意的問題有：部件的制造工藝性、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、安裝工藝性、部件之間的裝配間隙、干涉檢查、運(yùn)動(dòng)校核和裝配順序等。這項(xiàng)工作是持續(xù)改進(jìn)、逐步優(yōu)化的過程。

本次中控面板的開發(fā)，內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)多為留用同車型小尺寸面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡可能少地調(diào)整安裝結(jié)構(gòu)。

由于本次中控面板為雙色涂裝的零件，因此需要在涂裝顏色變更處，設(shè)置涂裝顏色漸變區(qū)域。由于涂裝廠家的生產(chǎn)能力不同，該區(qū)域設(shè)定的范圍大小也有差異，此時(shí)應(yīng)與生產(chǎn)廠家達(dá)成一致意見。圖6 示出中控面板涂裝范圍設(shè)定。

圖6 汽車儀表中控面板涂裝范圍設(shè)定示意圖

1.5 中控面板的材料選定

常見的中控面板都是樹脂產(chǎn)品，一般采取注塑工藝。

表2 示出一般樹脂材料的優(yōu)缺點(diǎn)。由于本次中控面板有涂裝的設(shè)定，且對(duì)耐光性和耐沖擊性有一定要求，所以材料設(shè)定為PC+ABS。

表2 樹脂材料優(yōu)劣性匯總表

1.6 注塑模流分析

注塑工藝的五大要素為溫度、壓力、時(shí)間、速度、位置。其中：溫度包括料筒溫度、材料溫度、模具溫度、環(huán)境溫度等；壓力包括注塑壓力、保壓壓力、鎖模壓力等；時(shí)間包括注塑時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間、干燥時(shí)間等；速度包括射出速度、開閉模速度、脫模速度等；位置包括澆口位置、頂出位置等。

任何1 個(gè)參數(shù)或幾個(gè)工藝參數(shù)設(shè)置不合理，就可能導(dǎo)致塑料制品的缺陷。注塑缺陷不僅會(huì)導(dǎo)致單個(gè)制品的外觀質(zhì)量差，而且變形會(huì)直接導(dǎo)致零件尺寸和形狀位置偏差，造成零件之間配合不良，還有一些會(huì)導(dǎo)致零件機(jī)械性能下降，影響其功能和壽命。

常見的注塑不良有欠料、飛邊、熔接痕、黑斑、龜裂及白化等。針對(duì)這些注塑不良問題，一般運(yùn)用模流分析軟件（如Moldflow）來評(píng)價(jià)優(yōu)化模具的設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)的設(shè)定，對(duì)零件的結(jié)構(gòu)提出優(yōu)化性方案。

1.6.1 模具冷熱流道選擇

考慮到零件的結(jié)構(gòu)尺寸（330 mm×170 mm）和壁厚（一般為2.8 mm），熱流道不僅能夠縮短零件成型周期，而且能夠使液態(tài)原料均勻地填充整個(gè)模具型腔，減少廢品率，提高生產(chǎn)品質(zhì)。經(jīng)Moldflow分析確認(rèn)，熱流道能夠很好地填充型腔，熱流道可行。圖7 示出熱流道可行性驗(yàn)證。圖8 示出填充壁厚監(jiān)測(cè)顯示界面。

圖7 注塑模具熱流道可行性驗(yàn)證顯示界面

圖8 注塑模具填充壁厚監(jiān)測(cè)顯示界面

1.6.2 氣孔檢查

注塑成型過程中，若注料口設(shè)計(jì)不合理或模具溫度壓強(qiáng)設(shè)定不足時(shí)，零件成品內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)氣孔等不良現(xiàn)象。模具設(shè)計(jì)時(shí)，氣孔檢查是非常必要的一步。

該零件模具在面框左上角及右下角紅點(diǎn)處有出現(xiàn)氣孔或注塑不足的風(fēng)險(xiǎn)。分型面位置的充填末端有氣穴，可以在分型面進(jìn)行排氣；筋和柱腳的填充末端有氣穴時(shí)，需要增加頂針或鑲件等進(jìn)行排氣，也可消除氣孔形成。圖9 示出注塑氣孔檢查顯示界面。

圖9 注塑模具氣孔檢查顯示界面

1.6.3 外觀熔接線分析

在注塑成型過程中，當(dāng)采用的多個(gè)進(jìn)料口或型腔中出現(xiàn)孔洞、嵌件以及制品厚度尺寸變化較大時(shí)，塑料熔體在模具內(nèi)會(huì)產(chǎn)生2 個(gè)方向以上的流動(dòng)，2 股熔體相遇時(shí)，會(huì)在零件表面形成熔接線，影響外觀。軟件分析結(jié)果為注料口在左上側(cè)位置時(shí)，熔接線在右下角位置。因?yàn)榱慵O(shè)定的熔接線位置為左下角，且該零件左右大致對(duì)稱，注料口放在右上側(cè)位置即可將熔接線調(diào)整至左下角。圖10 示出外觀熔接線位置分析顯示界面。

圖10 注塑外觀熔接線位置分析顯示界面

1.6.4 模擬填充時(shí)間

零部件生產(chǎn)時(shí)，注塑成型時(shí)間很大程度上影響零件的生產(chǎn)節(jié)拍。熱流道的設(shè)定能夠加快塑料溶液填充型腔的速度，從而節(jié)省時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。圖11 示出模具填充時(shí)間確認(rèn)顯示界面。

圖11 模具填充時(shí)間確認(rèn)顯示界面

根據(jù)軟件分析結(jié)果，填充時(shí)間為2.090 s，與同類型產(chǎn)品時(shí)間保持一致。

1.6.5 零件冷卻變形量分析

塑料溶液充滿模具型腔后，在模具保壓狀態(tài)下冷卻、收縮、凝固。受內(nèi)部應(yīng)力作用，零部件會(huì)產(chǎn)生輕微變形。若變形量過大，超過設(shè)定的公差值要求，生產(chǎn)的零件則是廢品。根據(jù)零件材料及尺寸，零件的制作公差值應(yīng)小于3 mm。根據(jù)軟件分析結(jié)果，總變形量為0.815 8 mm，如圖 12所示。X，Y，Z 軸變形量分別為0.413 7，0.668，0.652 9 mm，均符合零件設(shè)定目標(biāo)。

圖12 零件冷卻總變形量確認(rèn)顯示界面

根據(jù)上述分析，整理出模流分析結(jié)果，如表3所示。從表3 可以看出，模流分析結(jié)果滿足所有判斷項(xiàng)目，該結(jié)構(gòu)及模具方案可行。

表3 注塑模流分析結(jié)果

1.7 試驗(yàn)項(xiàng)目的驗(yàn)證

根據(jù)該零件的安裝位置及使用狀況，結(jié)合實(shí)際車型的試驗(yàn)項(xiàng)目，總結(jié)出本次開發(fā)零件需滿足的試驗(yàn)項(xiàng)目列表，如表4所示。

表4 中控面板試驗(yàn)項(xiàng)目列表

2 結(jié)論

文章通過整理某一車型中控面板的開發(fā)經(jīng)歷，系統(tǒng)地介紹了該類零部件的開發(fā)流程，為車輛中控面板的開發(fā)提供了范本，提高了同類型零件的開發(fā)效率，節(jié)省了開發(fā)成本；同時(shí)，只針對(duì)中控范圍內(nèi)零部件的外觀形狀進(jìn)行小改動(dòng)，既能夠改變車輛種類、擴(kuò)大消費(fèi)者的選擇面，也能快速迎合消費(fèi)者新的需求，為之后車輛改型提供了新的切入點(diǎn)。

零件開發(fā)過程中，需要適時(shí)地進(jìn)行流程化、模塊化總結(jié)，將設(shè)計(jì)流程及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整理，以便為同類型車型、同類型項(xiàng)目開發(fā)提供參考依據(jù)和工作案例，為后續(xù)工作的順利推進(jìn)提供便利。