汽车内饰件的设计与制造.doc

汽车内饰件的设计与制造作者：李光耀文章来源：中国重汽集团公司点击数：861更新时间：2009-7-26汽车内饰件的设计与制造是一门综合学问，涉及的知识较多，有美学的、光学的、力学的、人体工程学的、材料科学的、化工学的等等。随着汽车工业的飞速发展，新材料、新工艺层出不穷，从而促进了现代汽车内饰设计与制造技术的进步。面对一个成功的汽车外饰设计，人们通常的评论语是“很漂亮”，而对于一个成功的汽车内饰设计，人们更多地是用“很舒适”来表达对它的赞赏。的确，由于汽车的内部环境直接与驾乘人员的身心感受密切相关，所以多数情况下，内饰设计应更多地体现出“以人为本”的原则。也就是说，要以适应人的多种需要为出发点，强调触觉、手感、舒适性和观赏性等，最终达到乘坐舒适、便利，驾驶安全，同时兼顾美观的目的。汽车内饰件包括仪表板、车门内板、方向盘、座椅、顶篷、地垫、遮阳板、储物盒、烟灰缸等，另外还有一些附属设备如音响、空调、通信、电视、照明灯具等。这些内饰部件的功能、形状和结构各异，将它们有机地组合在一起，形成一个统一、协调、美观的设计方案，这也是设计人员需要考虑周全的问题。仪表板1、仪表板的结构仪表板总成也叫仪表盘总成，它是汽车上的主要内饰件，是全车操控与显示的集中部位。其特点是：壁薄，体积大，开有很多方形和圆形的仪表孔，因此结构形状十分复杂。按功能进行划分，仪表板一般包括驾驶操控区和乘用功能区两个部分。驾驶操控区即主仪表区，是操控车辆行驶的功能区，一般集中在方向盘前面，包含行车仪表、灯光开关、刮水器开关等。乘用功能区即副仪表区，包括空调旋钮、音响控制、储物盒等，一般集中在仪表板的中部及右部。2、仪表板的设计在现代汽车中，绝大多数的操控开关为驾驶员所专用，所以，仪表板的设计首先以驾驶员位置对仪表的可视性和对各种操控件的操作方便性为原则。从视觉效果上讲，仪表板位于室内视觉集中的部位，其外形对驾乘人员具有很强的视觉吸引力。另外，在布置仪表时，要根据相关标准来选用和确定所用的仪表、显示器、主要的操纵控制件以及它们的位置，并从结构空间的角度进行人机工程实验，其中包括视野性，手、脚活动范围，肘部空间，手伸界面，按钮区布局等诸多方面的因素。同时，还要考虑仪表板面的反光效果，既要提高仪表的可见度，又要借助于表罩的漫反射来减少眩光，以防止仪表板上的高点在前风窗玻璃的内表面形成反射影像而干扰驾驶员的视觉。通常，为了获得舒适安全的驾驶感觉，必须对仪表板表面进行消光或亚光处理。由于仪表板上安装的仪表和各种器件大都来自不同的生产厂家，因此设计时还要保证各种器件的颜色、质感、纹理的统一，要确保仪表表面、指针、屏显、数字、警示灯、刻度盘等的形体、颜色及灯光效果的一致性。所有这些都应在方案设计初期处理妥当，从而为后期的细化和局部设计做好准备。3、仪表板的分类与制造目前使用的仪表板，按材料可被分为硬仪表板和软仪表板；按结构可被分为整体式仪表板和组合式仪表板。组合式仪表板又可分为上、下分块式仪表板，左、右分块环抱式仪表板，左、中、右分块式仪表板，中置式仪表板等。通常，硬仪表板采用pp、pc、abs、abs/pc等材料一次性注射成型，常用于轻、小型货车和大货车、客车上。这类仪表板表面有花纹，尺寸很大，无蒙皮，表面质量要求很高，要求材料具有耐湿、耐热、刚性好、不易变形的特点。因此，欧洲汽车的仪表板多以abs/pc及增强pp材料为主；美国汽车多用sma（苯乙烯/顺丁烯二酸酐）材料，这种材料价格低，耐热，耐冲击，具有良好的综合性能；日本汽车曾采用过abs、增强pp材料，目前大多采用玻璃纤维增强的san，也有采用耐热性更好的改性ppe。对于采用多点注射成型的硬仪表板而言，由于易形成流痕和粘接痕，以及因添加色母不均而可能造成的色差，因此其表面一般要经过涂装处理，最好是选用亚光漆涂装。现在，一些高档仪表板追求质感效果，如在仪表板表面做一部分桃木饰纹等，中国重汽的斯太尔 “王”、“howo”等车型中就使用了这样的仪表板。软质仪表板由表皮、骨架、缓冲层等构成。很多汽车的仪表板表皮均采用pvc/abs或pvc片材，并带有皮纹，譬如桑塔纳、捷达、富康及斯太尔“7001”等。其加工工艺是：先进行表皮真空吸塑成型，然后将吸塑好的表皮修剪后置入发泡模腔内，再放上骨架，然后注入缓冲类发泡材料（如pu）而成形。半硬质pu泡沫通常具有良好的回弹性，能吸收50%70%的冲击能量，因此其安全性高，耐热，耐寒，坚固耐用，且手感好。现在，一般档次的汽车如普桑、一汽捷达等的仪表板骨架材料使用的是硬纸板和木材；时代超人和武汉富康用的是pc/abs合金；奥迪、一汽红旗、斯太尔 “7001”等采用的是钢板骨架，也有用abs、改性pp、frp做骨架的。这种由三种以上材料构成的软质仪表板目前面临的最大问题是，材料的再生利用极为困难。为了便于回收利用，目前正在发展用热塑性聚烯烃tpo表皮和改性聚丙烯pp骨架及聚丙烯发泡材料构成的仪表板。另外，随着电子技术的广泛应用，在仪表板周围还将集中各种控制系统、发动机前置前轮驱动操纵系统以及其它中央控制系统等，因此由纺织物取代目前的聚氨酯发泡体表面覆盖的聚乙烯表皮也是一种发展趋势。车门内板1、车门内板的设计汽车的门内板位于驾驶室内左右两个侧面，是汽车内饰中重要的功能件和装饰件。通常，门内板上装有门锁内手柄、门锁开启按钮、玻璃升降器手柄、扶手、杂物箱、扬声器等，它对肘部活动空间有直接影响。早期汽车的门内板只是一块平坦的板件，类似于居室内围墙的装饰板。近些年来，汽车的内部设计理念是要充分利用空间，增加更多的室内功能，因此门内板的设计开始向立体化方向发展，并与仪表板及座椅连成一体，许多仪表板控制件和座椅扶手都被布置在门内板上，于是门内板的形体也就很自然地成为了仪表板和座椅的延伸部分。2、车门内板的分类与制造车门内板按其材料可分为软质和硬质两种，按其结构可分为整体式和组合式两类。软质车门内板基本上类似于仪表板，由骨架、发泡层和表皮革构成。以红旗轿车和奥迪轿车为例，其车门内板的制造过程是：采用abs注塑成门内板的骨架，然后将衬有pu发泡材料的针织涤纶表皮以真空成形的方法复合到骨架上形成一体。最近开发成功的低压注射压缩成型方法是把表皮材料放在还未凝固的聚丙烯毛坯上，经过压缩层压而制成门内板。由于表皮材料为衬有pp软泡层的tpo，因此这类门板易回收利用。一般，中低档轿车的门内板采用木粉填充改性pp板材或废纤维层压板表面复合针织物的简单结构，即没有发泡缓冲结构。有些货车上甚至使用直接贴一层pvc人造革的门内板。在欧洲，一般采用增强pp板材放填充物然后再包皮的结构，填充材料大多数为薄的聚氨酯泡沫塑料片，表皮材料为pvc，也有使用织物的趋向。硬质车门内板一般都是一次注塑成型的。在美国，门内装饰板大多由abs或pp注塑成形，现在我国国产的重卡斯太尔“王”的门内板是用pp注塑成形的。近年来，为满足耐候性和柔软性的要求，车门内板已开始使用热塑性弹性体与pp泡沫板相叠合的结构。日本开发出了一种冲压成形技术，可连续生产全pp材料的车门内板，包括pp内衬板、pp泡沫衬热层和pp/epdm皮层结构。座椅1、汽车座椅的设计座椅是汽车内饰中重要的功能件，不仅要提供驾乘人员必要的使用功能，而且要具有舒适感，因此在设计中要充分考虑人体工程学原理。通常在设计中应注意的是： 座椅的靠背必须使腰曲的弧线处于正常的曲线状态，并力图按不同习惯坐姿设计出最佳的舒适状态。 靠背必须具有正确的支撑点。所谓正确的支撑点即：第一点支撑第56胸椎之间，形成肩靠；第二点支撑腰曲部位，形成腰垫。肩靠可减少颈曲变形，腰垫可维持正确的腰部曲线。 正确分布体压。人体在坐垫表面的压力分布应适应人体臀部结构特点：粗壮的坐骨可承受比其周围肌肉更大的压力，而大腿底面的肌肉内包含很多血管和神经系统，所承受的压力应较小。 保持人体躯干与大腿的舒适夹角。2、座椅的分类与制造座椅按其结构可分为调角器式、齿板齿条式或前后调节式、前后上下调节式等；按其坐垫及靠背材料可分为pu发泡的、硬质棉的和天然纤维的等几种。传统的座椅一般选用调角器式，但由于使用频繁，其卷簧容易失效。采用齿板齿条式设计时，只要选用的材料以及热处理工艺达到设计要求，其寿命和使用效果一般是比较理想的。一般座椅的前后调节是借助于滑道来完成的，而上下调节则依靠气囊和减振器，气囊和减振器对提高座椅的舒适性发挥了良好的作用。现在有的座椅还在坐垫上增加了加热和充冷气装置，以适用于高热、高寒地区不同用户的需求。目前坐垫及靠背基本上是由软质pu发泡制成，也有采用硬质棉的。软质pu发泡材料可用热硫化和冷硫化法生产，但从设备投资和材料性能考虑，目前座椅缓冲垫多用冷硫化法生产。考虑到座椅的舒适性，可以通过改变缓冲垫的密度来调整其软硬度。奥迪a6轿车靠背上的缓冲垫使用的是天然纤维（如椰子壳）浸胶材料，其特点是透气性好，而其骨架一般采用金属焊接结构，也有用gmt（玻璃纤维毡片）取代钢铁材料的。随着人们需求的不断提高，座椅的表皮材料也日益高档化60年代大多采用pvc人造革，70年代开始使用真皮和织物。织物材料主要是尼龙，预计今后聚酯织物包皮会逐年增加。方向盘1、方向盘的设计方向盘既是汽车的主要操作功能件，同时又是装饰件。方向盘一般由盘毂、圆周、盘辐及附件等组成。早期的方向盘功能单一，只有转向功能。随着技术的进步，现代汽车的方向盘集合了多种功能，可在其上布置一些操控件和按钮，从而使驾驶员在手不离开方向盘的情况下就可以进行多种操作，既方便又安全。此外，在轿车方向盘内还装有安全气囊，它可为驾驶员提供被动安全保护。方向盘的尺寸和形状会直接影响到转向操纵的轻便性。方向盘的尺寸一般有380mm、400mm、425mm、450mm、475mm、500mm、550mm等几种，前三种适用于轿车和小型客车，后两种适用于大客车和重型载货车，450mm、475mm、500mm适用于中型客车和中型载货车。通常，较大直径的方向盘操纵起来更轻便，但会影响驾驶员进出驾驶室；较小直径的方向盘使得驾驶员在操纵时要施加较大的力。现代汽车的方向盘一般都配有转向助力装置，从而提高了操纵的舒适性。在设计方向盘的盘辐和中部轮廓时，应避免出现坚硬的棱线，以确保手掌握持的舒适性。此外，还应保证在各个不同的转角条件下都应有良好的握持性。2、方向盘的分类与制造按材料进行划分，方向盘可被分为硬质、软质、皮革、桃木纹等几种类型；按盘辐的多少进行划分，方向盘可被分为两辐式、三辐式和四辐式等几种类型。硬质方向盘由骨架与pvc注塑成型；软质（相对而言）方向盘一般采用自结皮pu泡沫材料经高压或低压发泡而成。通常，方向盘结构要求挺拔、坚固、轻便、外韧内软，并能耐热、耐寒、耐光、耐磨，其包覆物多用改性pp、pvc、pu、abs等树脂。骨架一般选用钢骨架与铝压铸而成，或由圆、椭圆金属握制并焊接而成。目前，从轻量化角度考虑，用玻璃纤维增强pa替代铁芯作为方向盘的骨架材料也是一种趋势。为了满足豪华、舒适及手感等方面的要求，现在一些方向盘的表皮还采用了真皮包覆，或在表皮上增加了桃木饰纹。通常，真皮必须缝在软质（相对而言）pu发泡层上，而桃木纹只能在硬质塑料上使用。 顶篷、后围1、顶篷、后围的设计车内顶篷、后围（后围主要用于载重货车）是内饰件中材料和品种花样最多的一种复合层压制品，除了起装饰作用外，还具有隔热、隔音等特殊功能。顶篷、后围的设计要点是要保证驾驶室顶部与后部的一致性，例如，天窗与后窗要相对应，四周搭接处要吻合，以使整个驾驶室的内部结构和色调保持一致。此外，顶篷和后围还要具有一定的强度和刚度。2、顶篷、后围的分类与制造按材料划分，顶篷和后围可有硬质和软质两种；按加工方法区分，顶篷可分为成型顶篷、粘接顶篷和吊装顶篷。一般硬质顶篷和后围采用玻璃钢压制而成，然后再在其上喷漆，也可由pvc板材吸塑成型。这类顶篷、后围的隔热、隔音效果较差，但强度、刚性较好。软质顶篷和后围一般由基材和表皮构成，基材要求具有轻量、刚性高、尺寸稳定以及易成形等特点，为此通常使用热塑性聚氨酯发泡内材、pp发泡内材、热塑性毡类内材、玻璃纤维瓦楞纸、蜂窝状塑料带等。表皮材料可用织物、无纺布、tpo、pvc等。我国生产的轿车顶篷一般使用tpo发泡片材、玻璃纤维、无纺涤纶布等材料经层压后成型。在汽车顶篷中，成型顶篷占70%以上。成型顶篷的基材一般采用浸树脂的再生棉或聚苯乙烯泡沫板，填充材一般用聚氨酯或聚烯烃树脂发泡体，表皮材主要是pvc片材，同时逐渐增加织物。填充材和表皮材经层压后被贴在基材上。吊装顶篷的衬层是用钢丝网吊起来的一种结构，其表皮材是pvc片材、pvc人造革或织物等。为了起到隔热和隔音的作用，可把绝缘材料放到顶板和衬层之间。粘接型顶篷是把填充材料和表皮材直接贴到顶篷上，填充材主要是聚氨酯发泡体、pvc发泡体，表皮材主要是pvc片织物等。目前很多卡车也已采用压制成型的顶篷，其基材为热固性或热塑性毡类，表皮材选用针织面料、无纺布、pvc等。发动机罩及地垫1、发动机罩及地垫的设计发动机罩及地垫是中、重型汽车及客车的重要内饰件，其主要功能是吸音、隔热、减震以及美化车内环境。对于轿车而言，地垫可起到装饰、防污和防滑的作用。卡车的发动机罩和地垫的设计一般要求必须与驾驶室下部的发动机金属壳体贴合一致，其上部又必须与仪表板下部相吻合，同时还要留出换挡手柄及其它附设装置的安装位置，并体现出美观、大方的特性，与驾驶室的色调融为一体。轿车地垫的设计主要应以美观、漂亮为本。2、发动机罩及地垫的分类与制造卡车的发动机罩和地垫按材料可分为棉质的、橡胶的、pvc发泡复合的、橡胶发泡复合的等几种。现在比较流行的做法是pvc皮革吸塑后与聚醚多元醇和异氰酸酯发泡填充而成，或橡胶热压成型后与聚醚多元醇和异氰酸酯发泡填充而成。轿车中的地垫一般都采用美观、漂亮的复合成型垫，如橡胶、pvc、毛、麻类等，其中橡胶垫可热压成型，pvc垫采用注塑成型。遮阳板1、遮阳板的设计遮阳板既是内饰件，又是功能件。高档轿车上的遮阳板还增加了可调节色差的防眩目功能。因此，遮阳板的设计应达到遮光的目的，同时还要兼顾美观、轻便、操作方便、灵活等方面的要求。2、遮阳板的分类与制造按数量划分，遮阳板主要有3种类型：单件的，左、右两件组成的，左、中、右三件组成的（主要用于大型货车、客车等）。它包括骨架、表皮、pu发泡材料3层。一般是金属骨架与pu材料一起发泡后，再在外表蒙上带花纹的pvc薄膜，然后热合而成。门手柄1、门手柄的设计门手柄不仅是启、闭门的功能件，同时也是装饰件。因此，门手柄的设计要注重其实用性和观赏性，要使驾乘人员开、关门方便，符合人手扣、抓的人体力学特点，不能有尖角和毛刺，而且还要有一定的强度。2、门手柄的分类与制造门手柄可由金属、塑料或合金等材料制成。最初的门手柄大都采用金属材料，后来随着塑料在汽车上的应用，现在一般采用abs、改性pp、pc/abs合金等材料注塑而成，其