PVC搪塑 聚氨酯噴涂成型表皮(PU SPRAY)

1、儀表板表皮加工技術(shù)的介紹及最新進(jìn)展搪塑成型表皮（Slush Moulded Skin） 搪塑工藝是對(duì)帶皮紋的搪塑模具（采用鎳制殼）對(duì)背面或整體進(jìn)行加熱，模具和搪塑粉末的粉箱對(duì)接后旋轉(zhuǎn)或一邊加熱一邊旋轉(zhuǎn)，粉箱中的塑料粉末自然落入模具中融化，熱模表面上就會(huì)形成一個(gè)形狀與模具一致的帶皮紋的表皮，然后取 下粉箱，對(duì)模具進(jìn)行冷卻后人工取下得到的表皮。模具的加熱主要通過熱風(fēng)， 熱砂或熱油來進(jìn)行。 冷卻的話通過冷油，冷凍空氣或冷水等 媒介 。每一個(gè)成型周期都是一次模具的加熱和冷卻過程， 溫度從四五十度升高到二百多度， 再降低到原來的四五十度， 時(shí)間搪塑成型表皮（Slush Moulded Skin）

2、0;       搪塑工藝是對(duì)帶皮紋的搪塑模具（采用鎳制殼）對(duì)背面或整體進(jìn)行加熱，模具和搪塑粉末的粉箱對(duì)接后旋轉(zhuǎn)或一邊加熱一邊旋轉(zhuǎn)，粉箱中的塑料粉末自然落入模具中融化，熱模表面上就會(huì)形成一個(gè)形狀與模具一致的帶皮紋的表皮，然后取 下粉箱，對(duì)模具進(jìn)行冷卻后人工取下得到的表皮。模具的加熱主要通過熱風(fēng)， 熱砂或熱油來進(jìn)行。 冷卻的話通過冷油，冷凍空氣或冷水等媒介。每一個(gè)成型周期都是一次模具的加熱和冷卻過程， 溫度從四五十度升高到二百多度， 再降低到原來的四五十度， 時(shí)間也就是五六分鐘， 因此模具受到的熱應(yīng)力沖擊很大，主要是用鎳作為原料加工。

3、模具的壽命很短。一般就是24萬次。目前全球的汽車儀表板搪塑模具制造商只有五六家，都在日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，而且由于其制作過程很大程度上依賴于技術(shù)熟練的技師，因此成本相對(duì)來說比較高。       搪塑工藝加工出來的表皮的花紋均勻， 手感好，表皮的厚度均勻性也相對(duì)好，生產(chǎn)過程便于控制，易于掌握， 但生產(chǎn)過程中的能耗很大的。搪塑表皮的設(shè)計(jì)寬容度在現(xiàn)有的幾種模塑表皮技術(shù)里面是最高的。搪塑表皮的R角最小只能加工到1。5毫米， 再小的話， 模具在承受熱應(yīng)力沖擊時(shí)會(huì)損壞。目前在中國(guó)的汽車行業(yè)內(nèi)， PVC搪塞塑表皮被廣泛應(yīng)用在各種中高檔車型的儀表板上

4、,幾乎超過80%的中高檔車型采用了PVC材料。因?yàn)镻VC具有比較低的成本，比較成熟的應(yīng)用歷史，因而是很多公司的設(shè)計(jì)人員的首選。但PVC的環(huán)保方面的不足及低溫脆性一直為行業(yè)內(nèi)人士所詬病。因?yàn)榈蜏卮嘈钥赡軐?dǎo)致安全氣囊的低溫爆破實(shí)驗(yàn)不能通過。另外一種用得比較多的材料是熱塑性聚氨酯（TPU），主要是在日本的中高檔車上， 例如豐田的凱美瑞， 日產(chǎn)的08款天籟， 馬自達(dá)6等。與PVC 相比，TPU 的優(yōu)點(diǎn)是：抗紫外線和長(zhǎng)期熱老化性能好，密度低15%，且可在原用PVC 的加工設(shè)備上生產(chǎn)。其材料價(jià)格大概比PVC 高出3 倍多。但是采用TPU從經(jīng)濟(jì)角度考慮是合算的。其原因是TPU 密度較小且可省去若干項(xiàng)其他工序

5、和操作。Bayer 公司和Textron汽車公司共同開發(fā)了熱塑型聚氨酯（TPU）儀表板面層Texin DPT-3014，以取代PVC，并用于ChryslerConcorde，Chrysler LHS，Chrysler 300M 等車型上。TPU不含任何增塑劑和鹵素，而且在低溫時(shí)仍具有很好的彈性，因此在寒冷環(huán)境下不易開裂，這對(duì)安全氣囊的安全性能是至關(guān)重要的。此外，美國(guó)DELPHI公司曾經(jīng)開發(fā)過TPO的材料用于搪塑,只是未能得到推廣和應(yīng)用。聚氨酯噴涂成型表皮（ PU Spray Skin）       聚氨酯噴涂成型表皮(PU Spray

6、 Skin)的加工工藝過程是：將兩組分的聚氨酯原料在經(jīng)過計(jì)量設(shè)備精確計(jì)量后增壓至高壓狀態(tài)，再經(jīng)高壓混合反應(yīng)，然后噴涂到鎳殼模具上，聚氨酯附著在鎳殼上成為一張表皮。在此過程中，兩組分聚氨酯的混合反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)完成后起形狀和尺寸及固定下來.它不像熱塑性材料那樣容易受使用外部物理?xiàng)l件的影響，因此材料具有良好環(huán)境適用性能。一般上，表皮的厚度可以通過噴涂的時(shí)間和流量來調(diào)節(jié)和控制。該工藝過程中，噴涂混合頭一般由機(jī)器人操縱，為了便于機(jī)器人在很小的空間內(nèi)靈活地移動(dòng)，通常要求機(jī)器人的結(jié)構(gòu)要緊湊，體積要小。原料沖混合頭出來是為液態(tài),流動(dòng)性非常好.作為中高檔汽車A面表皮的應(yīng)用量逐漸增加的加工方法之一，聚氨酯

7、噴涂成型工藝具有如下優(yōu)點(diǎn):可產(chǎn)生清晰的表皮紋理；而且皮紋的深度可以達(dá)到300微米， 是目前皮紋復(fù)制性最好的技術(shù)表皮的手感非常好， 給人的感覺好像不是塑料表皮具有良好的抗紫外線照射性能；表皮顏色具有良好的一致性；可較為容易地實(shí)現(xiàn)雙色或者多色設(shè)計(jì)寬容度高，可以加工小至0。5毫米的R角， 更好地滿足造型要求可以嵌入其他材料，例如織物或塑料，真皮等耐熱性和耐老化性能好；可以生產(chǎn)光澤度較低的表皮可以采用多種模具，模具使用壽命長(zhǎng)；而且可以在同一模具的不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)不同的花紋對(duì)于采用隱形安全氣囊的儀表板而言，上述優(yōu)點(diǎn)尤為明顯，聚氨酯材料在低溫下的彈性仍然很好,低溫爆破實(shí)驗(yàn)很容易滿足實(shí)驗(yàn)要求.。 &#

8、160;     該工藝的不足之處主要體現(xiàn)在生產(chǎn)的節(jié)拍時(shí)間比較長(zhǎng),同時(shí)表皮的厚度的控制在某些情況下相對(duì)搪塑要難一些.在歐洲和美國(guó)，聚氨酯噴涂成型工藝主要被用于中高檔汽車上，如寶馬3、5系，奔馳C，E，S級(jí)，大眾PASSAT B6，通用凱迪拉克 CTS等。盡管目前其應(yīng)用還不及搪塑和吸塑那樣廣泛，但其優(yōu)點(diǎn)正在逐漸為業(yè)內(nèi)所認(rèn)可，因此應(yīng)用范圍正在逐漸擴(kuò)大。在國(guó)內(nèi)，目前已經(jīng)有幾款車型采用了該工藝技術(shù)，例如上海大眾的斯科達(dá)明銳，寶馬的3系和5系，奔馳的C級(jí)車和E級(jí)車， VOLVO的S80等。目前的材料分為兩個(gè)體系, 脂肪族和芳香族. 其中脂肪族的抗紫外線性性能好,但

9、價(jià)格較高. 芳香族的耐侯性差, 作為儀表板表皮時(shí)需要噴涂一層抗紫外線的油漆,但價(jià)格稍低. 瑞克賽爾公司目前已經(jīng)開發(fā)了新一代的材料,COLOR-SENSE, 將脂肪族的材料做為外表面, 達(dá)到比較好的抗紫外線的效果, 同時(shí)以芳香族的材料作為底層, 在滿足物理性能要求的情況下降低材料成本.                          &#

10、160;                                            圖：嵌入紡織面料的雙色儀表板表皮 注射成型的聚氨酯表皮(RIM-

11、Skin)       利用高壓注射機(jī)對(duì)PU原料進(jìn)行計(jì)量和混合，然后將其注入到模具內(nèi)成型，從而可生成注射成型的聚氨酯表皮(RIM-SKIN)。與噴涂成型工藝所不同的是，注射成型技術(shù)在短短的幾秒鐘內(nèi)即可完成，原料在充模后能夠很快進(jìn)入固化狀態(tài)，表皮厚度一般與模具型腔高度完全一致。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)自由度較大。但是，由于是在閉模狀態(tài)下進(jìn)行注射，再加上表皮厚度通常比較小，因此為充模帶來了一定的難度，要求上下模閉合后要形成密閉的型腔。此外，為了保證產(chǎn)品的最終質(zhì)量，與A面表皮接觸的模具部分最好采用鎳殼或鋼材料，這些都使模具成本明顯提高。&#

12、160;      除了具有聚氨酯材料本身的優(yōu)點(diǎn)之外， 注射成型表皮的另一主要優(yōu)點(diǎn)的表皮的厚度可以得到有效的控制， 厚度均勻度可以做得很好。注射成型的時(shí)間也非常短，因此生產(chǎn)效率比較高。         該工藝的不足之處是設(shè)計(jì)寬容度不高，模具的成本很高。同時(shí)， 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件可能由于充模不滿的問題導(dǎo)致表皮的報(bào)廢。        目前在歐洲投產(chǎn)的斯科達(dá)SUPERB的儀表板手套箱的表皮就是采用注射成

13、型的表皮，該技術(shù)在我國(guó)也已經(jīng)投入使用。                                               

14、;                 圖：注射成型儀表板表皮的OPEL ASTRA真皮（Leather）真皮作為高檔次和高品質(zhì)的代名詞, 在各種消費(fèi)品領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用. 汽車行業(yè)也不例外. 真皮在高檔的汽車上也得到了廣泛的應(yīng)用. 真皮毛孔清晰、細(xì)小、緊密、排列不規(guī)律，表面豐滿細(xì)致，富有彈性及良好的透氣性，使用舒適耐久且美觀。人們不僅把真皮裝飾當(dāng)做一件享受的舒適化裝備，更把它當(dāng)做是顯示檔次、體現(xiàn)豪華的標(biāo)志。真皮的背部發(fā)泡目前，高檔汽車的內(nèi)

15、飾表皮大多采用真皮。以寶馬7系車型為例，該車型最高配置版本中的儀表板就是采用真皮背部發(fā)泡（Leather Back Foaming）工藝制成的。其工藝過程是：首先進(jìn)行真皮的預(yù)成型，然后將真皮轉(zhuǎn)移至發(fā)泡模具內(nèi)并定位好，最后進(jìn)行背部發(fā)泡。通常，由于真皮非常柔軟，因此其表皮的預(yù)成型不是采用搪塑或噴涂成型的方法，而是采用先裁剪再縫制的方式加工出來，加工好的表皮也主要由人工將其定位到模具內(nèi)，然后進(jìn)行背部發(fā)泡。這個(gè)過程一般需要3060分鐘的時(shí)間，而這也正是采用該工藝進(jìn)行批量生產(chǎn)的不足之處。為了保證產(chǎn)品的最佳質(zhì)量以及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，一般由人工來縫制真皮的皮套并將其定位到胎具上，然后整個(gè)胎具被自動(dòng)地轉(zhuǎn)移到發(fā)泡模

16、具內(nèi)。相對(duì)于傳統(tǒng)的、由手工直接在模具內(nèi)完成定位過程而言，這一方法可以減少多達(dá)80%的節(jié)拍時(shí)間(以儀表板為例)。 真皮復(fù)合技術(shù)在一些配置較高的中級(jí)車和大多數(shù)高檔車中，儀表板、門板，尤其是一些扶手、嵌板等，均是采用真皮復(fù)合(Leather Lamination)技術(shù)加工而成。如前所述,由于真皮通常需要通過縫紉的方法來進(jìn)行預(yù)成型,具有一定的透氣性,而且比較柔軟，因此一般不采用真空復(fù)合技術(shù)，而是采用壓制復(fù)合或者博膜傳遞復(fù)合的方法，而且還需要使用預(yù)定位工裝對(duì)真皮進(jìn)行定位。奔馳的SL和勞斯萊斯的RR01的內(nèi)飾均由真皮復(fù)合技術(shù)加工而成。人造革(Artificial Leather) 人造

17、革又稱仿皮, 由于其外觀手感接近真皮,柔軟而且耐磨,同時(shí)由于因?yàn)檎嫫べY源稀缺性和昂貴的價(jià)格,人造革在儀表板的表皮方面亦有不少的應(yīng)用,以降低成本. 主要是基于PU的人造革.雖然透氣性和透濕性不如真皮, 但具有一定的強(qiáng)度和耐磨性.某種原因.人造革的加工工藝和真皮的加工工藝差別不大.寶馬7系也有部分儀表板采用了基于PU的人造革. 無論是背部發(fā)泡還是復(fù)合, 人造革都使用真皮的加工設(shè)備.真空成型表皮(Thermoformed Skin)陽模真空成型陽模真空成型曾經(jīng)是主流儀表板表皮的成型工藝技術(shù)，因?yàn)槠浜芨叩纳a(chǎn)效率和低廉的模具成本， 但其致命的缺陷是由于表皮在各部位拉伸量的不均勻而導(dǎo)致的皮紋的變形甚至消

18、失,由于花紋的變形會(huì)導(dǎo)致表面光澤的變化.同時(shí)由于是當(dāng)時(shí)搪塑技術(shù)的盛行使得基于PVC/ABS幾乎失去了其市場(chǎng), 而隨著無縫安全氣囊的出現(xiàn)而引起的低溫爆破實(shí)驗(yàn)的要求又進(jìn)一步加劇了這中情況， 尤其是在歐洲.  因此， 在上世紀(jì)80年帶末到來本世紀(jì)初， 陽模真空成型技術(shù)幾乎銷聲匿跡了。直到第二代TPO表皮材料的出現(xiàn)-在2005年。 德國(guó)BENECKE KALIKO公司推出了新開發(fā)的TPO 表皮，這種材料通過對(duì)表皮表層的特殊的交鏈處理,保證了表面層的穩(wěn)定性,從而在一定程度上保持了花紋的原狀, 能夠有效地克服表皮拉伸所引起的變形，因此這種工藝有重新找到了其市場(chǎng)。當(dāng)然, 對(duì)于花紋的深度和表皮的拉伸

19、量有一定的限制. 相對(duì)于陰模真空成型， 陽模真空成型的模具表面不需要花紋， 因此無論是加工周期和成本都要低很多，可以有效地縮短開發(fā)周期, 而且不需要將花紋轉(zhuǎn)印到表皮上， 因此對(duì)于表皮的加工溫度不需要那么高，對(duì)設(shè)備的要求也不是那么高, 總體而言, 其綜合成本還是比較陰模吸塑要低。.TPO II是德國(guó)BENNECK KALIKO公司2005年才推出的， 之后在歐洲的一些車車型上有了一些應(yīng)用，2008年才有應(yīng)用此材料的技術(shù)的新車上市，屬于最新的應(yīng)用成果之一。 陰模真空成型前文提到，因?yàn)檎婵粘尚偷谋砥?，花紋的變淺或者消失主要取決于拉伸的情況，表面的視覺效果也會(huì)因光澤度的變化而改變。為此，一種

20、相對(duì)較新而且經(jīng)濟(jì)的工藝技術(shù)陰模真空成型（IMG）技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)在很大程度上改善了這些缺點(diǎn)，可以避免皮紋的變形或者消失。同時(shí)，可以在一副模具上實(shí)現(xiàn)不同的花紋，本從而將不同的花紋轉(zhuǎn)印到表皮上， 實(shí)現(xiàn)花紋的多樣化。用于陰模真空成型技術(shù)的模具表面上刻有皮紋，一般只有在真空成型時(shí)皮紋才會(huì)轉(zhuǎn)壓到表皮上去。因此，表皮上的皮紋是均勻的，不隨表皮拉伸量的變化而變化，而這正是傳統(tǒng)的真空成型工藝難以做到的。此外，陰模真空成型工藝還可以和復(fù)合工藝結(jié)合到一起使用，將襯有發(fā)泡層的表皮成型后直接復(fù)合到儀表板骨架上， 從而省略了發(fā)泡工藝。既保證了經(jīng)濟(jì)性，又保證了表皮的外觀質(zhì)量，其外觀質(zhì)量可以與搪塑表皮的外觀質(zhì)量相媲美

21、。在生產(chǎn)周期和成本方面，陰模吸塑技術(shù)要比搪塑工藝要低，因此該工藝在歐美尤其在日本已得到了廣泛應(yīng)用，目前正在被逐漸引入中國(guó)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)也是最近兩年才有儀表板上采用采用整體的陰模成型技術(shù)的車型上市.                                  

22、                                       圖：陰模成型示意圖總體而言， 真空成型工藝的生產(chǎn)效率是比較高的而且設(shè)備的投資成本相對(duì)是比較低的，在模具的成本上也是比較低的， 壽命又很長(zhǎng)， 因

23、此其經(jīng)濟(jì)性很好。 其不足主要是在設(shè)計(jì)寬容度方面， 帶倒扣的結(jié)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)， 在R角方面，也只能做到1。5毫米左右。結(jié)論：本文介紹的各種儀表板表皮的材料及加工工藝， 性能特點(diǎn)各不相同，成本的差別也很大，正所謂尺有所短,寸有所長(zhǎng), 無法進(jìn)行簡(jiǎn)單的孰優(yōu)孰劣的比較而得出結(jié)論。 只有結(jié)合汽車本身的市場(chǎng)定位、 造型及設(shè)計(jì)人員對(duì)內(nèi)飾造型和設(shè)計(jì)要求，包括功能性要求,審美性要求, ,經(jīng)濟(jì)性和適用性要求,創(chuàng)造性要求等來進(jìn)行綜合的權(quán)衡和比較后,才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇.參考文獻(xiàn)：Trends in Automobile Interiors, Berhard Klein, Kunstoffe International 3/

24、2009因需而生的A面表皮加工技術(shù)， FRIMO公司王繼武 汽車塑化，2007年2期。汽車儀表板表皮專用材料，現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，王慧芳等，2001年7月陰模成型及模內(nèi)壓紋技術(shù) FRIMO公司，王繼武譯 汽車塑化 2007年4期汽車儀表板骨架設(shè)計(jì)中的優(yōu)化分析關(guān)鍵字：儀表板骨架 剛度 優(yōu)化 CAE 儀表板骨架是儀表板總成及附件的關(guān)鍵承力件，其一般結(jié)構(gòu)形式為一根從左到右的橫梁及焊裝支架以承受各種電子、空調(diào)、轉(zhuǎn)向模塊。對(duì)儀表板骨架的一個(gè)重要設(shè)計(jì)要求是保證一定的結(jié)構(gòu)剛度，其定義為骨架安裝在車身上，轉(zhuǎn)向管柱通過支架連到骨架上（轉(zhuǎn)向系統(tǒng)當(dāng)作剛性處理），方向盤處受垂直力和側(cè)向力時(shí)抵抗變形能力，剛度方向如圖所示

25、。此剛度值作為儀表板總成設(shè)計(jì)早期的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響到駕駛員可感知的方向盤抖動(dòng)和碰撞過程中方向盤的侵入變形量，在設(shè)計(jì)早期必須得到嚴(yán)格保證。 關(guān)鍵字：儀表板骨架 剛度 優(yōu)化 CAE 儀表板骨架是儀表板總成及附件的關(guān)鍵承力件，其一般結(jié)構(gòu)形式為一根從左到右的橫梁及焊裝支架以承受各種電子、空調(diào)、轉(zhuǎn)向模塊。對(duì)儀表板骨架的一個(gè)重要設(shè)計(jì)要求是保證一定的結(jié)構(gòu)剛度，其定義為骨架安裝在車身上，轉(zhuǎn)向管柱通過支架連到骨架上（轉(zhuǎn)向系統(tǒng)當(dāng)作剛性處理），方向盤處受垂直力和側(cè)向力時(shí)抵抗變形能力，剛度方向如圖所示。此剛度值作為儀表板總成設(shè)計(jì)早期的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響到駕駛員可感知的方向盤抖動(dòng)和碰撞過程中方向盤的侵入變形量，在設(shè)計(jì)

26、早期必須得到嚴(yán)格保證。圖1 儀表板骨架剛度分析模型2 影響剛度的因素分析汽車儀表板骨架剛度由儀表板骨架本身的剛度和儀表板骨架在車身上的安裝剛度共同決定。對(duì)于儀表板骨架本身的剛度，鑒于轉(zhuǎn)向管柱的安裝方式，轉(zhuǎn)向管柱的安裝支架的設(shè)計(jì)好壞直接影響到儀表板骨架本身的剛度，所以轉(zhuǎn)向管柱的安裝支架的設(shè)計(jì)很重要。此外，儀表板骨架中的橫梁與柱連接處的接頭剛度，橫梁與前地板的連接形式，橫梁與防火墻的搭接設(shè)計(jì)均會(huì)對(duì)儀表板骨架本身的剛度有影響。汽車儀表板骨架在車身上的安裝點(diǎn)比較多，一般有十多個(gè)，每個(gè)安裝點(diǎn)的一般只關(guān)注三個(gè)平動(dòng)方向的剛度就可以了。每個(gè)安裝點(diǎn)的剛度對(duì)系統(tǒng)剛度的貢獻(xiàn)量不一樣，同一個(gè)安裝點(diǎn)的不同方向的剛度對(duì)系

27、統(tǒng)剛度的貢獻(xiàn)量也不一樣。對(duì)貢獻(xiàn)量大的安裝點(diǎn)的剛度、對(duì)貢獻(xiàn)量大的方向，需要在設(shè)計(jì)之初有一個(gè)充分的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而便于下一步采取有效的結(jié)構(gòu)形式來盡量滿足儀表板骨架在車身上的安裝剛度要求。為了降低油耗和減少制造成本，減重是當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)架已經(jīng)完成，每個(gè)零件的形狀以及與周邊零件的連接都已經(jīng)確定，這時(shí)可通過對(duì)儀表板骨架這一子系統(tǒng)各個(gè)零件的厚度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在不降低性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步減重。 圖2 儀表板骨架結(jié)構(gòu)3 優(yōu)化分析下面就從影響汽車儀表板骨架剛度的幾個(gè)主要方面來對(duì)汽車儀表板骨架進(jìn)行優(yōu)化分析設(shè)計(jì)。 3.1 轉(zhuǎn)向管柱安裝支架的優(yōu)化轉(zhuǎn)向管柱安裝支架的優(yōu)化模型沒有考慮車身，與車身連接的地方約束住。(1

28、) 在原始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，整個(gè)上下支架均為優(yōu)化區(qū)域。  目標(biāo)是：上下支架質(zhì)量最?。?約束是：反映剛度的位移小于原始結(jié)構(gòu)位移的 1.05倍，以確保一定的優(yōu)化余量； 優(yōu)化參數(shù)是：上下支架的殼單元的密度。結(jié)果見圖3 圖3 轉(zhuǎn)向管柱安裝支架的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果     拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果中，淺蘭色的區(qū)域?yàn)橼呄虮Ａ舻牟牧?，ISO surface 取 0.3。    (2) 在原始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)支架進(jìn)行形狀優(yōu)化。 目標(biāo)是：反映剛度的位移最??； 沒有約束； 優(yōu)化的參數(shù)是：上支架某形狀的線性變化因子。結(jié)果見圖4圖4

29、 轉(zhuǎn)向管柱安裝支架的形狀優(yōu)化結(jié)果圖5 轉(zhuǎn)向管柱安裝支架新設(shè)計(jì)形狀優(yōu)化剛度能提高 7.8%。 通過上面轉(zhuǎn)向管柱安裝支架的拓?fù)鋬?yōu)化和形狀優(yōu)化的結(jié)果，可以看到： 支架兩邊的材料比較重要，而中間的可以挖減重孔，甚至可以把中間的材料全部去掉； 支架前后過渡越緩，對(duì)性能越有利。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，將轉(zhuǎn)向管柱安裝支架設(shè)計(jì)成分體式，見圖，新的設(shè)計(jì)剛度提高了，質(zhì)量減少了 0.95Kg。3.2 儀表板骨架在車身上的安裝剛度的優(yōu)化首先算出現(xiàn)有結(jié)構(gòu)儀表板骨架在車身上的安裝剛度值。然后每一個(gè)安裝點(diǎn)用一個(gè) cbush來模擬，cbush的 x，y，z向的初始剛度分別設(shè)置為已經(jīng)算出的剛度值，不考慮cbush的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度。最后對(duì)每一個(gè)

30、安裝點(diǎn)的cbush的三個(gè)方向的剛度值進(jìn)行優(yōu)化。用不考慮轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的cbush來代替車身結(jié)構(gòu)算儀表板骨架剛度，兩者的剛度值差別僅有0.7%，這說明用 cbush來模擬是正確的。本文采用尺寸優(yōu)化方法優(yōu)化安裝剛度。首先用 DESVAR卡片來定義優(yōu)化變量，每個(gè)安裝點(diǎn)，每個(gè)方向的初始剛度定義為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)計(jì)算出的安裝剛度，下限定義為 0.5KN/mm，上限定義為 20.0KN/mm。然后用 DVPREL1來定義與優(yōu)化變量相關(guān)的屬性，屬性是用一個(gè)優(yōu)化變量的函數(shù)來定義，定義如下： P為要優(yōu)化的屬性，iw為與優(yōu)化變量相關(guān)的線性比例，為優(yōu)化變量。本文優(yōu)化時(shí)C0取零，Ci取 1.0。用DEQATN卡片來定義一個(gè)公式，然

31、后用DRESP2卡片定義一個(gè)與公式相關(guān)的新變量，此變量為所要優(yōu)化變量之和，此變量用以定義cbush各方向的剛度值的總和。  Table 1安裝剛度優(yōu)化結(jié)果目標(biāo)是：反映剛度的位移最小； 約束是：cbush各方向的剛度值總和小于初始剛度值總和； 優(yōu)化參數(shù)是：每個(gè) cbush各方向的剛度值。    第一輪優(yōu)化的約束是全部 33個(gè)剛度總和小于 33個(gè)初始剛度總和。第二輪優(yōu)化，是根據(jù)第一輪優(yōu)化的結(jié)果選出 13個(gè)剛度值增加的剛度作為優(yōu)化參數(shù)，約束所選 13個(gè)剛度總和小于這 13個(gè)初始剛度總和。圖6 儀表板骨架在車身上安裝點(diǎn)位置根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，可以看到當(dāng)提高點(diǎn)和點(diǎn)向的安

32、裝剛度、點(diǎn)向和向剛度時(shí)，對(duì)儀表板骨架剛度有利。如果能夠把上面提到的初始剛度提高到右表中紅色區(qū)域所要求的值，則儀表板骨架在車身剛度可提高 13%。3.3 儀表板骨架各個(gè)零件厚度優(yōu)化厚度優(yōu)化采用尺寸優(yōu)化方法。 目標(biāo)是：進(jìn)行優(yōu)化的各零件質(zhì)量之和最?。?約束是：反映剛度的位移小于優(yōu)化前的位移，即性能不降低； 優(yōu)化參數(shù)是：儀表板骨架各個(gè)零件厚度。目標(biāo)中的質(zhì)量要用所優(yōu)化零件的質(zhì)量和，而不要用總模型的質(zhì)量和，否則會(huì)影響收斂性，優(yōu)化循環(huán)次數(shù)會(huì)很少，優(yōu)化不充分。各零件厚度采尺寸優(yōu)化變量用 DDVAL卡片定義為離散變量，這樣結(jié)果的可用性更強(qiáng)。第一輪優(yōu)化對(duì)所有11個(gè)零件的厚度進(jìn)行優(yōu)化。因?yàn)楣こ躺系姆N種原因，零件4的

33、厚度不能增加，零件9和11的厚度不能降低，零件7的厚度只能增加到2.0mm。   第二輪優(yōu)化是零件7的厚度增加到2.0mm后，對(duì)除了有更改限制外的其余7個(gè)零件進(jìn)行厚度優(yōu)化。優(yōu)化的結(jié)果見表2圖7 儀表板骨架 表2 厚度優(yōu)化結(jié)果    第一輪優(yōu)化結(jié)果是：質(zhì)量減少 341g，剛度提高 2.4%。    第二輪優(yōu)化結(jié)果是：質(zhì)量減小 288g，剛度提高 0.1%。 4 結(jié)論 (1) 通過對(duì)局部重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化和形狀優(yōu)化，可以尋求到一個(gè)質(zhì)量小，性能高的結(jié)構(gòu)型式； (2) 通過對(duì)安裝點(diǎn)的剛度進(jìn)行尺寸優(yōu)化，可以知道哪個(gè)位置哪個(gè)

34、方向的安裝剛度比較重要，提高什么位置的安裝剛度對(duì)性能提高有利； (3)在設(shè)計(jì)后期，整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)架已經(jīng)完成，每個(gè)零件的形狀以及與周邊零件的連接都已經(jīng)確定，這時(shí)可通過對(duì)子系統(tǒng)各個(gè)零件的厚度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在不降低性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步減重，達(dá)到降低成本的目的。汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)十原則 (轉(zhuǎn)貼）部件的分割設(shè)定為單純的面（分割規(guī)則） 構(gòu)成部件的插入感、使P/L看不見的設(shè)計(jì)（P/L規(guī)則） 不一體的部件是不同的面的構(gòu)成（另外的部件的規(guī)則） 開口部的水平間隙，設(shè)定為從目線開始看不見的位置（間隙的規(guī)則） 設(shè)定和臨接部件同樣的安裝基準(zhǔn)，使變動(dòng)變?yōu)殁g感（安裝基準(zhǔn)的規(guī)則） 蓋子的開口末端部要有厚感（開口末端的規(guī)則） 儀表、的

35、文字、標(biāo)志，設(shè)定為兩眼或單眼能看見（視認(rèn)的規(guī)則） 用手按壓時(shí)有剛性感（剛性的規(guī)則）。 可動(dòng)部件的操作力設(shè)定為無偏曲點(diǎn)（操作力的規(guī)則） 部件的分割設(shè)定為單純的面（分割規(guī)則） 構(gòu)成部件的插入感、使P/L看不見的設(shè)計(jì)（P/L規(guī)則） 不一體的部件是不同的面的構(gòu)成（另外的部件的規(guī)則）開口部的水平間隙，設(shè)定為從目線開始看不見的位置（間隙的規(guī)則）設(shè)定和臨接部件同樣的安裝基準(zhǔn)，使變動(dòng)變?yōu)殁g感（安裝基準(zhǔn)的規(guī)則）蓋子的開口末端部要有厚感（開口末端的規(guī)則）儀表、的文字、標(biāo)志，設(shè)定為兩眼或單眼能看見（視認(rèn)的規(guī)則）用手按壓時(shí)有剛性感（剛性的規(guī)則）。 可動(dòng)部件的操作力設(shè)定為無偏曲點(diǎn)

36、（操作力的規(guī)則）雜異音的防止對(duì)策要放入所有的F試驗(yàn)里（異雜音的規(guī)則）  分析：部件的分割設(shè)定為單純的面（分割規(guī)則）  原解釋：儀表板和門裝飾板、儀表板和安全氣囊等，分割復(fù)雜的面時(shí)稍有偏差就很明顯， 分割簡(jiǎn)單的面時(shí)即使有偏差也不明顯。 評(píng)析：分割規(guī)則即分縫原則，內(nèi)飾分縫、表面分縫都存在該問題：將一個(gè)部件分割出幾個(gè)安裝件或閉合件，分隔線要在平坦簡(jiǎn)單的大面上分割，避免跨特征分割，制造時(shí)容易保證，否則會(huì)出現(xiàn)特征分割處對(duì)不齊的問題。 構(gòu)成部件的插入感、使P/L看不見的設(shè)計(jì)（P/L規(guī)則）  原解釋：喇叭裝飾件、面板等，末端要比基準(zhǔn)面低一些，并且在

37、末端里做兩個(gè)R，確 保末端確實(shí)插入。 評(píng)析：1、部件的“插入感”就是我們所說的安裝感覺踏實(shí)、牢靠，很多人容易誤解為其他的意思；要想安裝感覺踏實(shí)，通常是靠一定的造型效果來表現(xiàn)的，影響效果的因素有：面差、突臺(tái)、沉臺(tái)、突臺(tái)周邊圓角、沉臺(tái)周邊圓角、安裝件周邊圓角等；GetToR（漸近倒圓角）和RunInR（埋入倒圓角）是常用的表現(xiàn)手法；“喇叭裝飾件、面板等，末端要比基準(zhǔn)面低一些，并且在末端里做兩個(gè)R，確 保末端確實(shí)插入” 實(shí)際上就是RunInR（埋入倒圓角）。 2、P/L即PartLine，即模具分型線，做到不可見處，無法避免時(shí)就做在不明顯處；頂桿也不要頂在外表面上。 不一體的部件是不同的面的構(gòu)成（另

38、外的部件的規(guī)則）  原解釋：為了使安全氣囊等不在一體的部件的連接狀態(tài)較好偏差不明顯，兩個(gè)零件表面需要為不同的面做出面差  評(píng)析：不同的件由不同的面來構(gòu)造，特征分明，錯(cuò)落有致，給人感覺很有空間感，各部件之間制造匹配就容易的多。 開口部的水平間隙，設(shè)定為從目線開始看不見的位置（間隙的規(guī)則）  原解釋：為了從前座看不見雜物箱、小物件袋等的水平開縫線末端，設(shè)定目線看不見的 位置。（也考慮連接偏差）  評(píng)析：縫隙不要正對(duì)著乘客人的視線，否則人看起來不太舒服，盡量隱藏 設(shè)定和臨接部件同樣的安裝基準(zhǔn)，使變動(dòng)變?yōu)殁g感（安裝基準(zhǔn)的規(guī)

39、則）  原解釋：安裝基準(zhǔn)與臨接部件一樣，明確安裝基準(zhǔn)不同的部分進(jìn)行間隙管理，采取簡(jiǎn)單 的面的構(gòu)造  評(píng)析：即相鄰兩個(gè)件的配合間隙為重要的配合，那么兩個(gè)件的定位孔之間的尺寸就是相對(duì)基準(zhǔn)尺寸；如果分別另定基準(zhǔn)，那么兩個(gè)件的定位孔之間的尺寸就成了閉合尺寸鏈，做起來就沒準(zhǔn)了。 蓋子的開口末端部要有厚感（開口末端的規(guī)則）  原解釋：、小物件袋等的蓋子，確保末端厚度（5mm以上），外觀看起來具有剛性。  評(píng)析：即蓋類開口周圍翻邊、也可以在翻邊背面做加強(qiáng)筋，提高剛性，不僅外觀看起來有厚重感，實(shí)際上本來翻邊就能增加剛性，（翻邊、起

40、筋、是塑料和鈑金最基本的加強(qiáng)剛性的方法）；局部加厚是另一種選擇，但要逐漸過渡，太厚了浪費(fèi)材料且易縮水，不同的材料注塑是都有推薦的最大料厚，只要不超過就問題不大。 儀表、的文字、標(biāo)志，設(shè)定為兩眼或單眼能看見（視認(rèn)的規(guī)則）  原解釋：進(jìn)行眼橢圓、用左右哪個(gè)眼睛都能看見的設(shè)定。  評(píng)析：涉及重要的標(biāo)識(shí)、標(biāo)志等，必須在雙眼視野范圍內(nèi)，單眼缺乏立體感，看到的東西感覺不真，就象雞看東西總是左瞧右看，因?yàn)樗惶嘈抛约旱膯窝?，如果是駕駛員，那也是很不安全的；如后視鏡的視野校核，要求必須是雙眼的視野，平面的東西分不出遠(yuǎn)近來。 用手按壓時(shí)有剛性感（剛性的規(guī)則）  原解釋：按壓面時(shí)的變形以下，格柵形狀等的變形以下，目的是給人結(jié)實(shí)的感覺，避免感覺“疲軟”  評(píng)析：1、結(jié)構(gòu)方面合理布置安裝點(diǎn)、定位點(diǎn)、加強(qiáng)筋、避免懸臂、適當(dāng)料厚 2、選擇合適材料、填充、加強(qiáng) 3、“按壓面時(shí)的變形