開閉件包邊防止竄動(dòng)方案淺析

王彪　遲惠丹

摘 要：車身開閉件內(nèi)外板一般會(huì)采用包邊連接工藝，車間生產(chǎn)過程中由于搬運(yùn)、裝配、調(diào)整等受力會(huì)使內(nèi)外板產(chǎn)生相對(duì)竄動(dòng)，此時(shí)包邊的折邊膠還未固化并不能起到連接作用；往往會(huì)對(duì)車門匹配產(chǎn)生較大的影響，由于存在隨機(jī)性在生產(chǎn)過程很難控制，汽車廠會(huì)采用一些工藝防竄動(dòng)方案，如采用單面點(diǎn)焊、手持激光焊、高頻固化、雙組分折邊膠固化、突刺互鎖等工藝手段來解決。

關(guān)鍵詞：單面點(diǎn)焊 高頻固化 激光焊縫 雙組分折邊膠

1 前言

為適應(yīng)車身可視面美觀、安全等因素，大多數(shù)車廠會(huì)在開閉件內(nèi)外板搭接的位置采用包邊工藝，但是包邊后并不能像其它連接工藝那樣可以立即產(chǎn)生有效固定作用，在開閉件總成生產(chǎn)過程中會(huì)使內(nèi)外板竄動(dòng)，影響開閉件與車身匹配，直接影響焊裝車間的生產(chǎn)效率，為了解決竄動(dòng)問題本文闡述了當(dāng)前主流車廠對(duì)開閉件內(nèi)外板采用的防竄動(dòng)方案，并對(duì)其設(shè)備構(gòu)成、工作原理、質(zhì)量、效率等特點(diǎn)進(jìn)行分析。

2 開閉件內(nèi)外板竄動(dòng)原因、影響

焊裝車間生產(chǎn)開閉件總成時(shí)采用包邊加折邊膠接工藝保證內(nèi)外板連接強(qiáng)度，工人將開閉件總成由包邊工位通過器具轉(zhuǎn)運(yùn)至裝配調(diào)整線邊，由裝配工人采用抓手將開閉件用裝配到車身上；在此過程內(nèi)外板會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦力，當(dāng)震動(dòng)摩擦力大于內(nèi)外板之間的連接力時(shí)就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)外板竄動(dòng)情況，偏離開閉件輪廓的理論尺寸；此時(shí)折邊膠還未固化是不能夠起到連接的作用的，沒有增加固定內(nèi)、外板工藝是很容易竄動(dòng)，直接影響開閉件與車身裝配時(shí)的間隙和面差要求，且生產(chǎn)過程竄動(dòng)的缺陷是不穩(wěn)定因素不易進(jìn)行管理。

包邊前涂膠質(zhì)量也影響了開閉件內(nèi)外板穩(wěn)定性，涂膠直徑、涂膠位置如果不符合要求會(huì)使內(nèi)、外板壓合涂敷膠的面減少，當(dāng)涂膠面H≤1/2h判斷折邊膠不合格，總的涂膠截面設(shè)計(jì)長度為（-h+H）mm，涂膠截面降低會(huì)減少內(nèi)外板的摩擦力，從而更容易產(chǎn)生內(nèi)外板竄動(dòng)缺陷。（見圖1）

白車身在涂裝車間也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)外板竄動(dòng)情況，白車身從焊裝車間輸送到涂裝車間的過程會(huì)受滑橇、移栽機(jī)、抱具、升降機(jī)的平穩(wěn)性影響，當(dāng)輸送設(shè)備運(yùn)行震動(dòng)受力時(shí)，內(nèi)外板會(huì)由于慣性產(chǎn)生相對(duì)竄動(dòng)情況。

涂裝車間的烘烤溫度也會(huì)對(duì)開閉件總成的尺寸產(chǎn)生影響；烘烤房進(jìn)行升溫烘烤時(shí)，折邊膠還未固化并未有很強(qiáng)的粘接作用；包邊完成后內(nèi)外板還存在較強(qiáng)內(nèi)應(yīng)力，金屬板件先于膠加熱后應(yīng)力得到釋放導(dǎo)致內(nèi)外板相對(duì)位移，即產(chǎn)生內(nèi)外板竄動(dòng)缺陷。

3 主流車廠防止開閉件內(nèi)外板竄動(dòng)措施

為了防止包邊后內(nèi)外板竄動(dòng)，各主流汽車廠往往會(huì)在焊裝車間完成包邊后增加防竄動(dòng)工藝。

3.1 單面點(diǎn)焊工藝

工人完成開閉件總成包邊操作后，將總成置于補(bǔ)焊臺(tái)上對(duì)包邊的位置采用單面點(diǎn)焊進(jìn)行固定，由于此焊點(diǎn)為工藝過程點(diǎn)對(duì)連接強(qiáng)度不做強(qiáng)制要求，僅在上2層搭接板上形成連接焊核，既可以保內(nèi)外板相對(duì)固定又能夠保護(hù)外表面不受壓力、焊接電流影響導(dǎo)致變形；單面點(diǎn)焊的數(shù)量位置由產(chǎn)品大小、結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)節(jié)拍確定。（見圖2）

3.2 高頻固化折邊膠工藝

完成開閉件總成包邊后將總成放置到高頻固化設(shè)備內(nèi)進(jìn)行定位夾緊，折邊區(qū)域局部高頻熱線圈加熱；使折邊膠升高溫度并持續(xù)一段時(shí)間形成預(yù)固化狀態(tài)，提高內(nèi)外板的粘接力，達(dá)到防止外板竄動(dòng)。

高頻固化原理是利用高頻發(fā)射器輸出低壓高頻大電流，利用高頻電流對(duì)板件折邊位置產(chǎn)生高頻磁場，磁場通過高頻感應(yīng)加熱線圈從而產(chǎn)生熱量，使折邊膠達(dá)到預(yù)固化的時(shí)間和溫度；一般與夾具、包邊設(shè)備集成，可以減少占地面積，夾具定位機(jī)構(gòu)與絕源壓塊可以保證產(chǎn)品定位、固化狀態(tài)的一致性。（見圖3、圖示4）

溫度設(shè)定一般為100度-220度，設(shè)定時(shí)間（10-20S），保溫時(shí)間（10-20S），詳細(xì)參數(shù)據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整。

3.3 熱風(fēng)固化折邊膠工藝

熱風(fēng)固化是采用電阻絲產(chǎn)生熱量再由送風(fēng)系統(tǒng)吹送至需要加熱固化的位置，從而使折邊膠在高溫的狀態(tài)下達(dá)到預(yù)固化的效果，此設(shè)備結(jié)構(gòu)原理比較簡單，投資費(fèi)用較低，能源利用率相對(duì)較低，對(duì)夾具周邊產(chǎn)生較大熱量無有效隔絕，有效溫度利用到板件上的較少，導(dǎo)致熱風(fēng)固化操作時(shí)間較長，一般在200秒以上，節(jié)拍較低；不適用高節(jié)拍產(chǎn)品。

3.4 烘箱固化折邊膠工藝

烘箱固化系統(tǒng)是將開閉件鎖定在器具上推送至烘箱內(nèi)，烘箱設(shè)定好時(shí)間、溫度參數(shù)；烘箱將開閉件由外向內(nèi)升高溫度使折邊膠進(jìn)行預(yù)固化，可以將不同的產(chǎn)品進(jìn)行整體加熱所以柔性較高；固化后需要靜置降溫后方可以進(jìn)行下一序操作。

設(shè)備投資占地面積較大，能源消耗也較大，需要考慮物流、放置存儲(chǔ)、輸送等環(huán)節(jié)。

3.5 雙組分折邊膠固化工藝

采用雙組分折邊膠也可以防止內(nèi)外板竄動(dòng)，包邊面涂敷雙組分折邊膠在常溫（5-35℃）狀態(tài)下器具中靜置15分鐘，可以達(dá)到內(nèi)外板預(yù)固化粘接作用；隨著溫度提高可以縮短預(yù)固化的時(shí)間，不同品牌、不同型號(hào)的雙組分折邊膠參數(shù)會(huì)有差異，因此預(yù)固化的溫度、時(shí)間也會(huì)稍有差別。

雙組分折邊膠的成本遠(yuǎn)高于普通單組份折邊膠，通常應(yīng)用在竄動(dòng)量較明顯的鋁板開閉件總成；生產(chǎn)涂膠過程，在涂膠設(shè)備混合管中的膠品要在4-7分鐘排出至少一個(gè)混合管內(nèi)的膠量用以阻止混合膠在膠管內(nèi)預(yù)固化的影；超過9分鐘停產(chǎn)就需要更換膠管；所以生產(chǎn)運(yùn)營成本也高于普通單組份折邊膠。

3.6 采用突刺互鎖工藝（僅鋁板）

突刺互鎖工藝應(yīng)用在鋁板包邊的結(jié)構(gòu)上，鋁材的延展性高、硬度較軟容易使內(nèi)外板在包邊時(shí)產(chǎn)生互鎖壓扣；一般配合雙組分膠進(jìn)行使用，突刺互鎖結(jié)構(gòu)的數(shù)量、位置根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)定，一般鋁板發(fā)動(dòng)蓋總成設(shè)定8個(gè)（見圖5左）。

突刺互鎖結(jié)構(gòu)內(nèi)外板尺寸設(shè)定要求；內(nèi)外板互鎖量不小于料厚（0.9mm），可以有效降低內(nèi)外板相互竄動(dòng)，單個(gè)互鎖結(jié)構(gòu)的長度設(shè)定為40mm； 有效搭接尺寸參照4.5mm設(shè)計(jì)（見圖5右）。

3.7 低功率手持激光填絲焊

在包邊完成后由人/機(jī)器人把持激光焊槍對(duì)包邊搭接位置焊接固定的工藝；一般焊縫數(shù)量和位置可以參考單面點(diǎn)焊方式進(jìn)行，同時(shí)選取可以直焊縫位置，開閉件的結(jié)構(gòu)形式也有影響，采用填焊絲角焊縫便于人工操作和焊后的檢查同時(shí)也有利于外觀面的熱量控制。

激光焊接完成后會(huì)形成一道焊縫熔池，滿足板件固定要求，焊縫加長后產(chǎn)生熱量對(duì)外表面質(zhì)量影響較大，要求每段激光焊縫長度不超過20mm; 由于熱量輸出對(duì)局部折邊膠有影響，要求涂裝焊縫膠要有效；手持激光焊工藝對(duì)人員技能有一定的要求，需要培訓(xùn)后方可上崗；激光焊有一定的反射能量需要考慮作業(yè)人員安全，防護(hù)服、護(hù)目眼鏡以及周邊環(huán)境的影響，增加防護(hù)圍欄，避免交叉作業(yè)；同時(shí)要注意避免反光的零件將激光發(fā)射器的激光能量散色出去。

4 防竄動(dòng)工藝方案對(duì)比分析

基于各工藝方案原理、設(shè)備構(gòu)成、生產(chǎn)方式等特點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用反饋情況進(jìn)行總結(jié)；重點(diǎn)對(duì)投資成本、生產(chǎn)柔性、運(yùn)營成本、生產(chǎn)效率、占地面積、質(zhì)量效果六個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)，各維度參照高、中、低三擋進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

主流車廠現(xiàn)場應(yīng)用較多的是單面點(diǎn)焊、高頻固化，也有少部分車廠在應(yīng)用手持激光焊工藝；熱風(fēng)固化、烘箱固化由于物流及設(shè)備占地很少有企業(yè)在應(yīng)用了；雙組分膠和板件突刺互鎖一般在鋁件包邊應(yīng)用且相互配合一起效果更好。

5 結(jié)語

本文簡要介紹了車身開閉件包邊后產(chǎn)生內(nèi)外板竄動(dòng)缺陷的原因，影響車身匹配的間隙面差，為了規(guī)避這種缺陷需要額外增加些防止竄動(dòng)的工藝步驟，筆者列舉了當(dāng)前主流車廠大多數(shù)應(yīng)用的防竄動(dòng)工藝并概要的對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行客觀評(píng)估，為后期相關(guān)模塊工程師在規(guī)劃生產(chǎn)線及產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)參考選擇。