汽车仪表板系统设计综述-设计指南1

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5.采用CNC加工ABS塑料板、铝合金等材料加工零部件。要求加工的零部件材料性能基本达到注塑加工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;
粘结及分块的部位应不影响零部件的装配。
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。
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、价格适中、安全舒适的汽车产品。仪表板系统是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。
7.
8
中间杂物箱与中间杂物箱护板
中间杂物箱R1.5,护板R1.5
8.
9
左侧出风口面板与IP本体
左侧出风口面板0.5,IP本体R0.5
9.
10
左侧开关面板与IP本体
左侧开关面板R0.5,IP本体R0.5
10.
11
驾驶侧下面板与IP本体
驾驶侧下面板R0,IP本体R6.5
11.
12
驾驶侧下面板与转向柱包壳
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。(附件1: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题一一甄别,确定设计问题并合理调整设计,保证验证的有效性。
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之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:
ຫໍສະໝຸດ Baidu反射线法(Reflection Lines)
形成设计方案
四、概念草图设计、效果图及色彩装饰设计
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,3-4周时间完成,各档次配置穿插其中表现
驾驶侧下面板R2.5
12.
13
IP仪表罩与转向柱包括
仪表罩R3.0
13.
14
驾驶侧下面板与中间杂物箱面板
驾驶侧下面板R1,中间杂物箱护板R1.5
14.
仪表板外表面定义表
项目名称
MPV
检查类别
4.开缝间隙
序号
检查部位
理论值(倒角后)单位:mm
序号
检查部位
理论值(倒角后)单位:mm
1.
中央托盘与IP本体
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
仪表板系统设计是一个复杂的同步工程,工程设计早在造型草图设计阶段就同步进行,工艺分析、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
5
中间面板与IP本体
中间面板R1.5,IP本体C1.5
5.
副驾驶侧下面板与IP本体
副驾驶侧下面板R0,IP本体6.5
6
中间杂物箱护板与IP本体
中间杂物箱护板R0,IP本体R6.5
6.
副驾驶侧杂物箱门与IP本体
副驾驶侧杂物箱门R3,IP本体R0.6
7
中间杂物箱护板与烟灰盒
中间杂物箱护板R1.5,烟灰盒R1.5
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杂的同步工程,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,均要在设计过程中同步进行,如下图所示
三、 市场调研
市场调研完成于整个设计过程的前期阶段,帮助设计师去创建更有方向性,创造性和实际性的设计理念。主要包括用户调研、市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。
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,将仪表板、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)
4、CAE项目
在设计过程中模拟和分析产品的受力情况,功能情况和人机操作环境等,最大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
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工程关系。(如下图)
1:1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。
+/-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。
确认内容
确认内容
装配零件
孔位及大小是否合适
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
1K18051000008
均合适



可以
1K18051000010
均合适
焊接螺栓


可以
1K18051000005
均合适
焊接螺栓


可以
1K18051000081
均合适
焊接螺栓


可以
编制
徐守龙
审核
八、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
+/-0.20mm;
201~400mm
+/-0.30mm;
401~600mm
0.5
1.
右侧除霜面板与IP本体
0.5
2.
中央托盘与中部出风口面板
1.0
2.
仪表与仪表罩
3
3.
中部出风口面板与DVD面板
1.0
3.
时钟与中部出风口面板
0.5
4.
DVD面板与中间面板
1.0
4.
5.
中间面板与IP本体
0.5
5.
6.
中间杂物箱护板与IP本体
0
6.
7.
中间杂物箱护板与烟灰盒
1.5
7.
8.
中间杂物箱与中间杂物箱护板
代号
1B18053500010
名称
仪表板总成
料厚
装配图片
1K18051000010
焊接M6X25螺栓,焊接位置按支架确定
1K18051000005
焊接M6X25螺栓,焊接位置按支架确定
1K18051000008
转向管柱固定梁安装孔,¢9孔
背M8焊接螺母
1K18051000081
焊接M6X25螺栓,焊接位置按杂物箱方案确定
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。
6.1.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。
附表1:
附件、电器、底盘与白车身边界条件确认表
被审查零件
日期
20050523
2.
右侧除霜面板与IP本体
右侧除霜面板R0.5,IP本体R0.5
3
中部出风口面板与DVD面板
中部出风口面板R1,DVD面板R0.5
3.
左侧除霜面板与IP本体
左侧除霜面板R0.5,IP本体R0.5
4
DVD面板与中间面板
DVD面板R1,中间面板R0.5
4.
右侧出风口面板与IP本体
右侧出风口面板R0.5,IP本体R0.5
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素;
安鉴民
批准
何晓波
接收
更改确认
第3页共4页
附表2:
附表3:
仪表板外表面定义表
项目名称
MPV
检查类别
5.分块圆角
序号
检查部位
数模值
序号
检查部位
数模值
1
中央托盘与IP本体
中央托盘R6.5,IP本体R1.5
1.
时钟与中部出风口面板
时钟R1,中部出风口面板R1
2
中央托盘与中部出风口面板
中央托盘R6.5,中部出风口面板R0.5
1)工程可行性分析、结构分块假设
2)方案可行性比对
方案可行性比对
2、Alias建模、油泥模型阶段的工程设计工作
1)根据结构分块分析,确定各主要零部件脱模角度
2)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)
6)除霜效果分析
7)碰撞分析
人机工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)
汽车内饰强调乘客在汽车中的感受,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)
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,主要考虑以下要点: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,得出设计的整体思路。
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
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。
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
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