門蓋包邊后防止內(nèi)外板相對(duì)錯(cuò)動(dòng)技術(shù)研究

祁玉新 譚野

摘 要：隨著人們對(duì)整車外觀質(zhì)量的要求日益提高，如何控制白車身裝配的尺寸精度變得越發(fā)重要。文章對(duì)四門兩蓋在車身車間內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、存儲(chǔ)和裝配過程中可能產(chǎn)生的內(nèi)外板相對(duì)錯(cuò)動(dòng)影響匹配質(zhì)量的問題進(jìn)行了原因分析，并對(duì)目前常見的幾種防止內(nèi)外板相對(duì)錯(cuò)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，為消除內(nèi)外板錯(cuò)動(dòng)問題、提升整車外表面質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵字：外觀質(zhì)量;尺寸精度;防止錯(cuò)動(dòng)

中圖分類號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）12-158-04

Abstract： With people's requirements on the appearance quality of the vehicle are increasing day by day， how to control the dimensional precision of matching is more important. This paper analyzes the movement problems between the inner and outerpanel that may occur during the transportation， storage and assembly of the closures on the bodyshop， it also introduced several anti-channeling technologies in detail. It provides a reference for eliminating the movement problem between internal and external plate to improve the external surface quality of the vehicle.

Keywords： appearance quality; dimensional precision; anti – channeling

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-158-04

1 引言

車身車間制造一輛完整的白車身需要經(jīng)過裝配、焊接、涂膠、輸送和表面調(diào)整等一系列復(fù)雜的工藝流程，四門兩蓋作為白車身的重要組成部分，外表面質(zhì)量及與車身其他部位的尺寸配合程度直接影響整車外觀質(zhì)量。四門兩蓋的自動(dòng)化生產(chǎn)流程大致如下：裝配內(nèi)板及小件→焊接→涂折邊膠及減震膠→內(nèi)外板合裝→包邊壓合→下線。包邊壓合過程中為保證外板棱線及圓角質(zhì)量，需要在內(nèi)外板之間預(yù)留1.5～2mm的間隙用來布置外板定位。而門蓋總成在進(jìn)入涂裝車間之前折邊膠處于未固化狀態(tài)，對(duì)內(nèi)外板的連接作用很小，內(nèi)外板之間主要靠外板包邊的力進(jìn)行弱性連接。這導(dǎo)致門蓋總成在存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)和白車身裝配調(diào)整過程中，在扭轉(zhuǎn)力和切向力的作用下，門蓋內(nèi)外板之間易出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)。尤其對(duì)于前蓋，由于涉及行人保護(hù)法規(guī)要求，前蓋前部經(jīng)常采用水滴包邊的結(jié)構(gòu)形式，包邊有效接觸面積減少，導(dǎo)致內(nèi)外板壓緊力減小，在調(diào)整、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中更容易發(fā)生內(nèi)外板錯(cuò)動(dòng)。

針對(duì)以上問題，解決門蓋包邊壓合后的內(nèi)外板錯(cuò)動(dòng)已成為提升整車外表面尺寸匹配的關(guān)鍵問題。本文將總結(jié)目前整車廠所采用的幾種常見的防止門蓋包邊后內(nèi)外板位置相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的工藝，并對(duì)這些工藝的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行闡述。

2 常見的防錯(cuò)動(dòng)技術(shù)

各整車廠對(duì)于防止門蓋包邊壓合后的內(nèi)外板相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的工藝，主要集中在提高內(nèi)外板局部或整體的連接強(qiáng)度的方向。例如在局部翻邊處增加焊接，使用特殊折邊膠，對(duì)折邊膠進(jìn)行預(yù)固化處理等方法。

2.1 局部增加焊接

為了保證焊接不破壞門蓋外表面，在包邊翻邊結(jié)合處增加的焊接常用方式為單邊電阻點(diǎn)焊、阿普拉斯焊及電弧焊。

2.1.1 單邊電阻點(diǎn)焊

單邊電阻點(diǎn)焊是常規(guī)電阻點(diǎn)焊的一種演化形式，兩者都是通過電流流經(jīng)電阻產(chǎn)生的熱量使其在內(nèi)外板間形成熔核，冷卻后形成焊點(diǎn)。不同的是，單邊電阻點(diǎn)焊的電極在工件的同一側(cè)或者只有一個(gè)有效的壓力電極，另一側(cè)通過接地銅電纜的方式進(jìn)行饋電，形成電流回路[1]。普通的壓力電阻點(diǎn)焊和單邊電阻點(diǎn)焊的原理對(duì)比圖如圖1所示。

對(duì)于門蓋內(nèi)外板包邊處若使用普通的壓力電阻點(diǎn)焊，會(huì)由于電流的分流導(dǎo)致真正用于在內(nèi)外板之間形成熔核的回路電流較小，無法形成可靠焊核。同時(shí)由于焊接電極壓力直接作用于外板上，會(huì)形成破壞外表面的焊接壓痕，嚴(yán)重影響零件表面質(zhì)量。

單邊電阻點(diǎn)焊在避免普通電阻點(diǎn)焊在形成焊核時(shí)對(duì)門蓋外表面破壞的同時(shí)將門蓋內(nèi)板與折邊后的外板內(nèi)側(cè)連接在一起，起到固定住內(nèi)外板防止錯(cuò)動(dòng)的作用。

實(shí)際應(yīng)用中，為了防止焊接過程中電極桿與焊接面不垂直，焊接壓力過大等對(duì)門蓋外表面造成的缺陷影響，并考慮到需有足夠的焊接空間，手工焊接經(jīng)常采用引出傀儡焊式的特殊單邊電阻點(diǎn)焊形式，引出傀儡焊式單邊焊需要特定的夾具，如圖2所示。

引出傀儡焊式單邊電阻點(diǎn)焊的特點(diǎn)是每一個(gè)焊點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的小焊鉗，內(nèi)板側(cè)通過接地的銅電纜引出與外板側(cè)的引出電纜組成上下銅排，每一個(gè)銅排對(duì)應(yīng)一個(gè)焊點(diǎn)，使用普通的手工電阻點(diǎn)焊設(shè)備就可以完成焊接工作。由于引出傀儡焊式單邊焊每一個(gè)焊點(diǎn)的電極壓力都是由固定在夾具上的氣缸單獨(dú)供給，壓力比較穩(wěn)定，效果較好[2]。

機(jī)器人自動(dòng)焊接工位，一般直接采用單邊焊槍來完成焊接。單邊焊槍的電極桿均在工件的同一側(cè)，同時(shí)在焊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的工件底面設(shè)置仿形絕緣支撐。焊接時(shí)，一個(gè)電極頭接觸外板，另一個(gè)電極接觸內(nèi)板并利用緩沖接觸彈簧來避免干涉，兩電極接觸區(qū)域盡量保持平行。單邊焊槍焊接示意圖如圖3所示。

單邊電阻點(diǎn)焊具有焊接效率高、尺寸穩(wěn)定效果好、對(duì)零件的外表面質(zhì)量影響較小等優(yōu)點(diǎn)，但是其投資較高，需要單獨(dú)的焊接工裝，調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，電極磨損較快，與其他車型的共線性較差。較適用于低自動(dòng)化率工廠或單車型獨(dú)立區(qū)域。

2.1.2 阿普拉斯焊

阿普拉斯焊作為一種全新的焊接工藝，相對(duì)于常規(guī)電阻點(diǎn)焊，具有焊接變形小，焊接壓痕小的特點(diǎn)，對(duì)提高外觀質(zhì)量表現(xiàn)十分有利[3]，經(jīng)常用于側(cè)圍、門蓋等區(qū)域的外觀可視區(qū)域的焊接。典型阿普拉斯焊接成型如圖4所示。

阿普拉斯焊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的門蓋外板翻邊區(qū)域需要增加焊接所需的凸臺(tái)，可以選擇在沖壓車間模具上直接增加沖頭將特征一次成型，或者在車身車間增加獨(dú)立的凸臺(tái)成型分拼。車身車間增加該分拼會(huì)增加額外的場(chǎng)地及投資需求，但可以避免沖壓車間到車身車間駁運(yùn)過程中對(duì)凸臺(tái)尺寸的損傷，提高焊接質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需求靈活選擇。

相對(duì)于單邊電阻點(diǎn)焊，阿普拉斯焊接具有更高的多車型設(shè)備共用柔性、更小的焊接壓力及更小的工件熱變形影響，適用于多車型共線生產(chǎn)的高自動(dòng)化工廠。

2.1.3 電弧焊

車身車間常用的電弧焊包括惰性氣體保護(hù)焊（MIG）、活性氣體保護(hù)焊（MAG）及CO2電弧焊。電弧焊用于門蓋區(qū)域防內(nèi)外板錯(cuò)動(dòng)時(shí)需要嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，電流過大容易燒穿外板，造成無法修復(fù)的缺陷，電流過小容易虛焊，起不到連接作用。并且對(duì)于焊接之后的部位要增加打磨操作以便盡量減少外觀缺陷。某車型前蓋防止錯(cuò)動(dòng)CO2焊外觀如圖5所示。

由于電弧焊需要增加供氣系統(tǒng)及除塵系統(tǒng)，增加了車間的管理風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，同時(shí)焊接熱變形大且焊接后需要打磨，對(duì)外觀質(zhì)量的控制較差，一般只用于出現(xiàn)問題之后的返修，不適于大批量造車時(shí)使用。

2.2 使用特殊折邊膠

2.2.1 玻璃微珠折邊膠

折邊膠主要應(yīng)用于四門兩蓋的包邊區(qū)域，主要起連接、防水防銹等作用。折邊膠初始狀態(tài)為液態(tài)糊狀，只有經(jīng)過涂裝車間高溫烘烤固化之后才能達(dá)到有效的連接強(qiáng)度防止錯(cuò)動(dòng)。為了增強(qiáng)折邊膠在車身車間未固化狀態(tài)時(shí)的連接強(qiáng)度，目前各整車廠廣泛采用一種新型的折邊膠——玻璃微珠折邊膠，可以很好的從根本上起到防止錯(cuò)動(dòng)作用。

玻璃微珠折邊膠就是在普通的折邊膠中加入直徑約為0.2-0.3mm的玻璃珠，利用門蓋內(nèi)外板包邊壓合的作用力使玻璃微珠鑲嵌在內(nèi)外板上，達(dá)到鉚接的效果。玻璃微珠折邊膠壓合前后示意圖如圖6所示。

使用玻璃微珠折邊膠不需要增加額外的涂膠設(shè)備且膠水成本基本不變，效果相對(duì)穩(wěn)定，可以很大程度的提高生產(chǎn)效率。在增加內(nèi)外板連接強(qiáng)度防止錯(cuò)動(dòng)的同時(shí)改善了包邊后折邊膠外溢及涂裝車間高溫烘烤之后產(chǎn)生氣泡等質(zhì)量問題。但是玻璃微珠的珠徑大小和其在折邊膠中的含量對(duì)整體的連接效果有很大影響，一般情況下其混合比例為8%左右，珠徑為0.2-0.3mm。除了以上限制條件，還需要確保門蓋內(nèi)外板的間隙在包邊過程中的穩(wěn)定性，并且壓機(jī)的壓強(qiáng)要在24MPa以上[4]，才能充分的發(fā)揮玻璃微珠折邊膠的連接防止錯(cuò)動(dòng)作用。

2.2.2 雙組份折邊膠

雙組份折邊膠是指采用兩種不同成分的膠水，按照一定比例混合后使用，在室溫下能夠快速固化的結(jié)構(gòu)膠粘劑，主要應(yīng)用于車頂及四門兩蓋區(qū)域鍍鋅鋼板和鋁板的折邊粘接。雙組份折邊膠系統(tǒng)示意圖如圖7所示。

雙組份折邊膠基于其室溫固化的特性，相比于單組份折邊膠能夠提供更高的尺寸穩(wěn)定性，對(duì)抗涂裝車間烘烤固化之前的轉(zhuǎn)運(yùn)和調(diào)整過程中的內(nèi)外板錯(cuò)動(dòng)及涂裝車間烘烤過程中的變形及流掛等問題都有優(yōu)異表現(xiàn)。

但與單組份折邊膠比存在設(shè)備成本高、膠水混合頭易堵塞、每個(gè)生產(chǎn)班次必須更換膠水混合管、維護(hù)性差等問題。為保證雙組份膠達(dá)到較高的連接強(qiáng)度，需要涂膠后靜止120s以上，導(dǎo)致操作節(jié)拍高的工廠需要雙下線位或者配合感應(yīng)加熱設(shè)備加速折邊膠固化。

2.3 對(duì)折邊膠進(jìn)行預(yù)固化處理

2.3.1 高頻感應(yīng)加熱固化

高頻感應(yīng)加熱固化主要是通過電磁轉(zhuǎn)換的原理利用大電流對(duì)折邊區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)加熱，使液態(tài)糊狀的折邊膠固化，達(dá)到加強(qiáng)內(nèi)外板連接防止錯(cuò)動(dòng)的效果。高頻感應(yīng)固化設(shè)備主要包括高頻發(fā)生器、高頻加熱管、連接電纜和夾具和吸煙裝置幾部分。高頻感應(yīng)加熱設(shè)備系統(tǒng)示意圖如圖8所示：

某車型前蓋包邊后采用高頻感應(yīng)加熱設(shè)備固化折邊膠的使用案例如圖9所示。包邊后的前蓋總成通過自動(dòng)下料方式放入感應(yīng)加熱夾具內(nèi)，該夾具內(nèi)支撐及定位夾頭均為絕緣材料。通過與前蓋總成仿形的感應(yīng)加熱線圈對(duì)包邊涂膠部位進(jìn)行加熱。

高頻感應(yīng)加熱可以布置為對(duì)局部或者全部包邊區(qū)域進(jìn)行可控性加熱固化，平均單件加熱時(shí)間約40 s，能夠滿足高生產(chǎn)節(jié)拍的需求。可將固化設(shè)備與焊接夾具、下料臺(tái)甚至包邊模具整合為一體，減少占地面積的需求。

高頻感應(yīng)加熱的一次性投資較高，且感應(yīng)加熱夾具及線圈為仿形加工，無法多車型共用。感應(yīng)加熱參數(shù)需嚴(yán)格控制，防止溫度過高或過低造成缺陷。同時(shí)如果感應(yīng)加熱后為人工下料，必須增加輔助下料設(shè)備或設(shè)置過渡臺(tái)進(jìn)行冷卻。

2.3.2 烘干線加熱

為了解決感應(yīng)加熱設(shè)備無法共用的問題，部分整車廠采用在車身車間內(nèi)單獨(dú)建立門蓋烘干線的方案。將包邊壓合后的四門兩蓋總成運(yùn)至烘干線進(jìn)行短時(shí)間加熱，實(shí)現(xiàn)預(yù)烘干，使折邊膠受熱固化，達(dá)到防止錯(cuò)動(dòng)的作用。烘干線多采用自動(dòng)化輸送系統(tǒng)完成門蓋總成的批量進(jìn)出，烘干線原理示意圖如圖10所示。

烘干線具有投資低、多車型共線性強(qiáng)、設(shè)備利用率高等優(yōu)點(diǎn)，適合大批量生產(chǎn)。但烘干線占用面積大，空間利用率差，熱量從零件外向零件內(nèi)部滲透，熱量利用率低。一般烘干線都無法設(shè)置在緊鄰四門兩蓋的區(qū)域，存在駁運(yùn)過程中零件變形的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語

綜上所述，一般情況下優(yōu)先選用能滿足不同生產(chǎn)節(jié)拍且不額外增加場(chǎng)地及設(shè)備的玻璃微珠折邊膠的工藝方案，來解決白車身門蓋包邊后的內(nèi)外板錯(cuò)動(dòng)問題，提升整車的外表面尺寸匹配質(zhì)量。同時(shí)針對(duì)個(gè)別零件的內(nèi)外板錯(cuò)動(dòng)嚴(yán)重程度增加焊接或者感應(yīng)加熱工藝。對(duì)于個(gè)例或者小批次出現(xiàn)的內(nèi)外板錯(cuò)動(dòng)，可以手工整形之后用電弧焊返工調(diào)整。除工廠有整體規(guī)劃或有特殊的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的情況外不推薦采用雙組份折膠及烘干線方案。

在實(shí)際使用過程中，需要根據(jù)各自工廠的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)節(jié)拍、總成數(shù)量、工藝場(chǎng)地、投資預(yù)期等進(jìn)行綜合評(píng)估，選取適合的防止內(nèi)外板錯(cuò)動(dòng)的工藝方案。

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