汽车仪表板系统设计综述-设计指南1

1、汽车仪表板系统设计综述汽车仪表板系统设计综述摘要：汽车仪表板系统功能多、零部件多、结构复杂，既要满足功能 的要求，又要安全、美观，因此仪表板系统设计需综合考虑人机工 程、造型效果和具体结构，是一个复杂的系统工程，是汽车车身设计 的重要组成部分，设计的好坏直接影响整车的质量、安全性能及汽车 的乘车舒适性。本文通过一款MPV轻客仪表板系统设计为例，综合 阐述仪表板系统设计各个流程阶段（包括市场客户调查、概念草图设 计、效果图设计确定、造型可行性分析、工程设计、设计验证等）的 设计要点及控制要索；Key word：座舱系统 人机工程 曲面重构 同步工程一. 前言目前，我国汽车工业正以前所未有的速度发

2、展，各汽车公司为迅 速占领汽车市场，扩大市场份额，不断推出性能良好、价格适屮、安 全舒适的汽车产品。仪农板系统足汽车操纵控制与显示的集中部位， 其上布置各种已标及操纵开关，是汽车的操纵中心。仪表板系统的设 计是汽车车身设计的重要组成部分，不仅要具备必备的功能，还要兼 顾实用性、美观性和人机的协调性。二. 汽车仪表板系统开发流程汽车仪表板系统开发是一个复朵的同步工程，造型、结构设计， 模具工艺、装配工艺、质量目标确定，公差分配、质量培育等等，均 耍在设计过程中同步进行，如下图所示#市场调研完成丁整个设计过程的前期阶段，帮助设计师去创建更57有方向性，创造性和实际性的设计理念C主要包括用户调研、市

3、场竞争车型的调研和特征分析，通过寻找不同领域的影响来唤醒设计灵 感，最后提出设计目标。以某MPV轻客车型为例：1、设计要求：造型区别标杆车型、工程风险小、成本投入少、设计上潮流。2、车型应用：乘用性、乘用兼顾商用3、同类竞争车型：4、当前流行及发展趋势研究(1990 2000)5、标杆车型造型特征分析，不同档次配置分析，确定设计目标（见 附表4：不同档次配置分析）6、综合考虑，形成明确的设计方案HIGH INVESTMENT设计方案!1!概念草图设计、效果图及色彩装饰设计形成11概念设计是整个造型风格设计活动中最重要的内容，设计师需要 有丰富的、创新的和革命性的想法，这是最终主题的原始形态。综

4、合调研信息，形成明确的设计方案，以草图的形式表现设计师的理念。（如下图）方案草图：8-10个方案草图，34周时间完成，各档次配置穿插其中表现结合工程可行性分析、结构分块假设及方案比对，最终确定一个草图方案去精细化的完成效果图的设计。（如下图）细化方案草图：提供2个细化方案草图,2-3周时间完成效果图是在合适的透视角度下展示适当的透视部位，将仪农板、门板、座椅等协调在同一张效果图中，并在设计师的审美观下正确反映产品的比例关系。（如下图）汽车内饰强调乘客在汽车屮的感受，乘员关注颜色、材料、颗粒、 图案、匹配效果，色彩装饰反映着社会的风尚和流行趋势，给于汽车 不同的感受和特色。结合色彩装饰及流行趋势

5、的研究，以材料展板的 形式提交建议，反映内饰仪表板系统的色彩装饰效果。（如下图）五、Alias三维建模设计.油泥模型设计通过Alias三维软件，结合边界及工程约束条件，将二维效果图 正确反映到三维，形成与效果图一致的三维效果数据，提交工程方案设计及油泥模型制作。（如下图）三维效果图：结合工程约束条件将二维效果图转化为三维效果，4周时间完成以三维数据为基础，通过CNC加工和油泥师手工精修，完成1：1模型，反映座舱系统的人机丄程关系。（如下图）131： 1油泥模型：CNC加工和手工精修，4周时间完成六、A面设计1、主要流程:首先，利用测量设备采集模型外表面数据，生成三维点云数据； 然后对点云进行处

6、理，如过滤、特征提取、三角化等；最后根据点云 数据，通过分析原模型的设计思想和曲面构成，利用软件(如CATIA) 进行曲面重构，生成光顺的A面模型。2、关键技术A面设计过程中主要关键技术有测量技术、点云处理技术、曲面 重构技术及曲面评价技术。由于篇幅的原因，在这里不一一叙述了。 (1)曲面重构技术曲面重构是逆向工程中的一个关键环节。它不仅是要再现造型人员或 原有产品的设计思想，还要修复或克服原有模型上存在的缺陷。因此 在进行曲面重构之前，应该对零件进行仔细分析，主耍考虑以下要点:确定设计的整体思路。面对点云数据，首先要周全地考虑好先做 什么，后做什么，用什么方法做，将模型划分为几个特征区，得出

7、设 计的整体思路。确定模型的基本构成形状的曲面类型，这关系到在曲面重构中 所采用曲面重构方法和工具的选用。(2)曲面评价技术曲面评价在车身覆盖件逆向设计中包括两方面的含义，一是评价曲面 的品质，即曲面是否达到A级曲面的要求，另一个含义是所重构的曲 面与点云Z间的误差是否满足要求。常用的曲面品质评价方法有以下几种：反射线法(Reflection Lines)等照度线法(Isophote)高光线法(Highlight Lines)截面线法(Section Lines)等照度线法高光线法#截面线法反射线法七、工程设计仪表板系统设计是个复杂的同步工程，工程设计早在造型草图 设计阶段就同步进行，工艺分析

8、、DFMEA等也同步进行，保证设计 质量。1、 概念、效果图设计阶段工程设计工作，为造型提供支持1) 工程可行性分析、结构分块假设2)方案可行性比对HIGH SERIESMI1D SEMESLOW SMICS 1LOW MRIKS 2方案可行性比对2、 Alias建模、油泥模型阶段的工程设计工作根据结构分块分析，确定各主耍零部件脱模角度172）确定总成各外观零部件间的配合信息（圆角、间隙、面 差）及公差分配（如附表2、附表3）3）确定前除霜、侧除霜具体位置4）基于Alias面完成主要断面方案分析（如图）主断面方案分析确定除霜位置5） 人机工程分析（视野、可触及性）视野分析可触及性分析3、结构方

9、案设计、A面阶段工程设计工作1) 在A面的基础上完成总成及各个零件间定位、连接分析2) 反馈A面问题，协助A面更改3) 完成运动机构的运动分析运动分析4) 对主要零部件完成简易数模，提交CAE进行强度、形变 等分析5) 主要模具问题沟通，模具工艺分析4、CAE项目在设计过程屮模拟和分析产品的受力情况，功能情况和人机操-# -作环境等，最人程度降低设计风险并提供可靠的设计依据1) 人机工程分析2) 模态分析，找到产品的薄弱处并设计改进3) 频率响应分析，模拟汽车行驶过程中仪表板的刚度、强 度表现4) 热载荷分析，模拟光照等热载荷作用下的产品变形和受 力5) 空调及流动分析6) 除霜效果分析7)

10、碰撞分析人机匸程分析产品变形和受力分析频率响应分析碰撞分析空调及流动分析除霜效果分析5、 结构建模、设计验证综合结构断面方案、CAE分析、DFEAM、工艺分析、相关边 界确认等工作，进行具体结构设计，完成所有零部件数模（包括 标准件），提交RP快速成形件制作，装车验证。（附表1：附件、电器、底盘与白车身边界条件确认表）零部件结构数模基于结构设计数据，通过先进的RP件制作技术（CNC加工、激 光成形或简易模具等特殊工艺手段）完成与结构设计一致的快速样件 制作，进行装车验证和台架性能试验，对设计的合理性进行确认。邙什件仪表板快速成型件技术要求）#快速样件装车验证验证过程中最重要的就是要对装车存在问

11、题一一甄別，确定 设计问题并合理调整设计，保证验证的有效性。6、皮纹、颜色、面料标准样板的制作通过对仪表板系统外观件装饰效果的定义，结合配置和成本的 需要，建立各种皮纹、颜色、面料的标准并制作标准样板，作为 模具开发、产品制造的依据。（附表4：内饰颜色、皮纹、面料配 置表）7、二维制图，转入模具、工装开发阶段二维制图用来表述材料种类、性能指标、重要控制尺寸、偏 差范围和工艺要求，是模具、工装开发、产品制造的重要技术依 据。二维图的制作、审签确认完成标志设计阶段的结束，转入模 具、工装开发阶段。结束语仪表板系统设计是车身正向开发的核心技术，由于经验的关系， 对于该系统的设计在这里只能泛泛而谈，存

12、在一定的不足，敬请批评 指正。附件1快速成型件技术要求1. 快速成形样件加工的尺寸精度按照下列要求：尺寸范围加工极限偏差0 200mm卜/- 0. 20mm;201400mm十/- 0. 30mm;401600mm十/一 0 50mm注：检测的环境温度为摄氏25+/3度。2. 表面加工特征（如圆角、槽、其他型面等）过度圆顺符合数据要求：3. B面特征（如定位销Pin、各种形状的通孔等）的位置作为乙方检测尺寸的主 要项目，并符合上述加工极限偏差要求4. 对于零件边界与定位销Pin、各种形状的通孔等的尺寸同样作为乙方检测尺寸 的要求项目，并符合上述加工极限偏差要求。5. 采用CNC加EABSm料板

13、、铝合金等材料加工零部件。要求加匸的零部件材料 性能基本达到注塑加匸成形零件的材料性能。对于拼接的部位，要求粘结牢 固，装配时不易断裂。下列情况需得到相关工程师确认；5.1. 粘结及分块的部位应不影响零部件的装配。5. 2.加工铝合金材料时，考虑其强度和刚性可以适当增加材料厚度，但材料 厚度增加量和增加的方向，应不影响零部件的装配。5. 3.对于只有A面的数据，同样需要加工一定料厚的零部件，增加的料厚也 应不影响到零部件的装配。6. 所有外观表面（A面）要求喷涂亚光漆。不允许出现除亚光漆颗粒、数据以外原因造成的外观表面凹坑、凸台、和 正常目测能够分辨的加工刀痕等缺陷。IS附表1:ISIS附件、

14、电器.底盘与白车身边界条件确认表被审査零牛1B18O535OOO1O名称 仪表板总成I期20050523装配图片1接M6X25螺栓，悍 接位置按杂物箱方案 确定1向骨柱固定梁安 装孔，C9孔背M8焊接螺母、确认内容I 卜/、二 rI1K1SO51OOOOO5H 焊戈5按文架确加1接M6X25螺栓，焊 接位置按支架确定IS内容装配零件、孔位及犬小 是否合适是否应有凸焊 螺母边界是否吻合有无装配干涉装配工艺是否可 实现1合适有是无可以1合适焊接螺栓是无可以1K18051

15、000005均合适焊接螺栓是无可以1合适焊接螺栓是无可以编制徐守龙审核安鉴民批准何晓波接收更改确认第3页共4页附表2：仪表显示功能定义纽合仪衷 cluster综合显示屏 information panel备注note MA 卜科农fbel gageII 历功 calender廉温农water temperature gagezl外锻席探池功徒outside temperature需 H 帥的传感 Sinew sensor required显示功能INDICATOR速庭 /speedometer旅fi4电Ift(计时/ V均速叩最高速 麼/超速挙告)tnp comput

16、er(calculagrph/aerage speed/top s peed/overs peed alarm)H fi1 农total odometerCompassin；狀帥 的传 感陆new sensor requiredIVfVctrip odometer(zero setting bar)燃料泊耗(V均燃料消純/侧余旅 f7)Fuel comsumption(aerage consupmtion during trip, remain mileage)需U新的传借陆new sensor required发功机Hiiengine RPM电 J k 椅 刈battery checkf J

17、 ) 警?. Door open warning机汕椅別oil pressure checX灯艸?fLight-on warning何汕品辽检魁oil temperature check丿卜机Jj(Ki 111 ift lb)start uppcture(Foton Logo)ABSI OJABS checkj 列椅刖Hand brake check誓示功能bag checkWARNINGA右转向/警示戒跳显示turn signal light ( hazard)头灯.IL/iltfjj W：z；.headlight (near/far)l)4 雾灯 小fog lamp indicator f

18、r気雾灯靠 小fog lamp indicator rr保片汎爪 Service warning炉1 勺、：丄报?Jlow fuel warning27附表3：仪祝祝W定久祝项目名称MPV检査类别5.分块恻角序号检”位如值序号检査部位痢值1中央托盘与IP本体中央托盘R6, IP本体R1.51时钟与中部出风口 而板时钟R1中部出风口面板R12中央托盘与中那出风口面板中央托盘R6.5,中部出凤口面板R0.5厶.体右侧除霜血仮ROS IP本体R0.53中部出风口面极与DVD面板中部出风口面MRL DVD而板R0.53.面板与IP木体左侧除術而板RO 5. IP木休R0.54DVD面板崎中何面板DVD

19、面板R1,中何面板R0.54.右侧出风口面板b IP 本体右侧出风口面板RO, IP 4 体 R0.55中间面板与IP本体中间面板R15. IP本体C1.55.下面板与IP本体副驾駛侧下而板R0.IP本体6.56中间朵物箱护板与IP本体中何朵柳箱护板R0IP本体R6.56.副驾驶侧余物箱门打 IP本体副驾艘侧朵物ffifW.IP 4 体RO 67中间杂物箱护板与烟灰盒中间杂物箱护板R15.烟灰盒R1.57.8中间朵物箱与中何杂物箱护板中何朵物R1R1.5.护板R1.5S.9左侧出风口面板与IP本体左侧出风口面板05 IP本体R0.59.10左侧开关面板与IP本体花侧开关面板R05. IP本体R

20、0.51011驾驶側下面板与IP木体驾驶側下面板R0IP本体R6.511.12近驶侧下面板9转向性包壳遅驶侧F面板R2.512.13IP仪衷罩与转向柱包摘仪我罩R3.013.14驾驶側下面板与中间余物筍面板驾驶侧下面板R1.中间朵物箱护板R1. 514.MPV4 开序号检査部位理论值（倒角后）单位：mm序号检査部位理论值（倒角后）单位：mm1.中央托盘与IP本体0.51.右側除術面板与IP本体0.52.中央托盘与中部出风口面板1.02.仪表与仪农罩33.中部出WL 口面板与DVDifti板1.03.时钟与中部出风口面板0.54.DVT ifn板与中间而板1.04.5.中何面板与IP本体0.55

21、.6.中何余物箱护板与IP本体06.7.中间朵初箱护板与烟灰盒1.57&中间杂物希与中间朵物箱护板2.089.左侧出貝口IS板b IP木体0.5910.左何开关面板与IP本体0.510.11.驾驶侧下面板与IP本休011.12.铭驶侧下面板9转向柱包壳512.13.IP本体与转向柱包拈513.14.驾驶侧下面板与中间朵物箱面 板114.15.副彎驶侧朵物箱门与IP木体2（前后左右）；1（ 下15.16.副驾驶侧下面板与IP本体（X上下）;1（左右）16.17.右侧出凤口而板与IP本体0.517.18.左侧除霜面板与IP本体0.518.19.19.附表4：不同档次配过分析Electronic part list involved in IP of foton G programNo.descriptionversion 1version 2version 3superjuxuryluxurynormal1cluster合仪表*2digital clock 电子钟*3lighter点烟器4hazard switch警示开关5defroster switch for rearview