商用車新產(chǎn)品涂裝工藝同步分析

張瑞欣，劉藝，高峰

（山東五征集團(tuán)有限公司，山東 日照 262306）

同步分析又稱工藝同步工程(SE)，特指工藝審核與產(chǎn)品研發(fā)同步，意為工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中早期介入，協(xié)助產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門優(yōu)化產(chǎn)品制造工藝，分析改善產(chǎn)品的可制造性。其意義在于由于工藝早期介入，令工藝實(shí)施時(shí)才會(huì)暴露的問(wèn)題被提前發(fā)現(xiàn)并得到解決，以期使早期的產(chǎn)品研發(fā)和后期的工藝實(shí)施盡量做到無(wú)縫對(duì)接，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期和降低研發(fā)投入，同時(shí)避免量產(chǎn)后出現(xiàn)的大量產(chǎn)品設(shè)變和開(kāi)發(fā)計(jì)劃的延期。

涂裝SE 分析是指在汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程中，涂裝工藝與設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)同步，為設(shè)計(jì)提供可行的工藝設(shè)計(jì)變更。其過(guò)程是在產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、數(shù)模生成階段進(jìn)行工藝審核，使新產(chǎn)品車身在防銹性、密封性、工藝操作性等方面得到改善，并在樣車驗(yàn)證階段通過(guò)車身拆解進(jìn)行驗(yàn)證。其工作內(nèi)容包括車身工藝性審核與評(píng)估、車身拆解質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面[1]。

1 涂裝SE 分析的內(nèi)容

1.1 電泳屏蔽性分析

電泳屏蔽性問(wèn)題一般不容易直觀地分析出來(lái)，需要借助分析軟件進(jìn)行識(shí)別，但是對(duì)于存在特殊結(jié)構(gòu)的部位，憑借經(jīng)驗(yàn)也能夠分析出是否存在電泳屏蔽風(fēng)險(xiǎn)。通常車身立柱部位最容易發(fā)生電泳屏蔽問(wèn)題，典型例子如下：車身立柱內(nèi)板與立柱內(nèi)板加強(qiáng)板貼合面積大，未貼合部位間隙在2 mm 左右，且對(duì)應(yīng)部位無(wú)防電泳屏蔽孔，如圖1 所示。此種結(jié)構(gòu)為典型的電泳屏蔽結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。一般做法為調(diào)整立柱內(nèi)板加強(qiáng)板與立柱內(nèi)板本體間隙，使非焊接部位間隙≥5 mm。另外，需要考慮在立柱內(nèi)板上加開(kāi)直徑≥10 mm 的防屏蔽孔，如圖2 所示。

圖1 立柱內(nèi)外板間隙優(yōu)化Figure 1 Optimization of clearance between inner and outer plates of pillar

圖2 立柱內(nèi)板開(kāi)孔優(yōu)化Figure 2 Optimization of opening of inner plate of pillar

電泳屏蔽性分析時(shí)要特別注意考慮空腔結(jié)構(gòu)電泳孔的位置、大小和數(shù)量是否合理，能否有效預(yù)防電泳屏蔽問(wèn)題。不同板件的開(kāi)孔標(biāo)準(zhǔn)可參考表1。

表1 板件開(kāi)孔標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Plate opening standard

1.2 瀝水性分析

瀝水性分析主要查看頂蓋加強(qiáng)梁、地板、前圍板等部位，它們經(jīng)常因?yàn)樾纬砂枷萁Y(jié)構(gòu)而導(dǎo)致液體無(wú)法順利排出。典型的是車身前圍零部件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)未考慮瀝水問(wèn)題，形成如圖3 所示的兜液結(jié)構(gòu)，加重了槽液串槽問(wèn)題，在烘烤時(shí)還容易導(dǎo)致電泳流痕，需要增加排液凸筋。

圖3 增加瀝水凸筋解決前圍零部件的設(shè)計(jì)缺陷Figure 3 Solution of the design defect of front-wall part by adding drainage ribs

以下是瀝水性分析的注意事項(xiàng)：

(1) 分析白車身掛裝到吊具后的出槽和水平狀態(tài)的瀝液狀況，盡量減少工序間槽液串槽。

(2) 注意對(duì)加強(qiáng)板等支架的分析，避免支架加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)存在積液風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 注意兩鈑金貼合形成的空腔結(jié)構(gòu)，立面或平面是否積液，可以在空腔底部開(kāi)瀝水孔或?qū)Я鹘顏?lái)改善瀝水效果。

(4) 地板上的排液孔大小、位置需符合瀝水標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)在最低點(diǎn)，保證良好的瀝水性；地板上瀝水孔下面若有鈑金遮擋(距離較近)，應(yīng)在鈑金上開(kāi)與地板上瀝水孔對(duì)穿的瀝水孔，以改善瀝水效果。

1.3 排氣性分析

排氣性分析主要考慮空氣室的問(wèn)題，多形成于底板、頂蓋等部位，有側(cè)扣碗狀特征結(jié)構(gòu)。由于氣體在槽液中的流動(dòng)較為復(fù)雜，氣室不一定形成于最高點(diǎn)，可以參考現(xiàn)有車型的實(shí)際情況作出判斷。典型問(wèn)題是如圖4 所示的前風(fēng)擋下橫梁積氣，導(dǎo)致電泳漆膜不完整，容易銹蝕。該問(wèn)題可通過(guò)增加5 個(gè)3 mm ×5 mm 的排氣筋來(lái)解決。

圖4 通過(guò)增加排氣凸筋來(lái)解決積氣問(wèn)題Figure 4 Solution of the gas accumulation problem by adding exhaust ribs

以下是排氣性分析的注意事項(xiàng)：

(1) 鈑金結(jié)構(gòu)本身就存在兜氣結(jié)構(gòu)的話，可以通過(guò)增加排氣孔和斷開(kāi)焊裝涂膠以防止形成氣室，適用于轉(zhuǎn)向柱下護(hù)罩、后輪罩內(nèi)板等處。

(2) 對(duì)于多鈑金貼合形成的兜氣空腔，可以在鈑金搭接形成的氣室位置開(kāi)排氣孔或排氣筋。開(kāi)孔時(shí)要考慮能否借用總裝的安裝孔，減少開(kāi)孔數(shù)量，并注意密封問(wèn)題。

(3) 在四門兩蓋內(nèi)板頂部增加排氣筋，可令氣體排出。

1.4 涂膠完整性分析

重點(diǎn)考慮與駕駛室相通部件、地板以及涂膠報(bào)告中細(xì)節(jié)部位的完整性。重點(diǎn)對(duì)前處理電泳排氣、瀝液用凸筋位置進(jìn)行確認(rèn)，保證該部位涂膠的完整性，同時(shí)要橫向拓展其他車型涉水試驗(yàn)中的問(wèn)題，避免問(wèn)題重復(fù)發(fā)生。

典型問(wèn)題是如圖5 所示的側(cè)圍裙邊內(nèi)板涉水部位的內(nèi)板焊縫，需要增加涂膠防銹。

圖5 側(cè)圍裙邊內(nèi)板焊縫增加涂膠密封Figure 5 Adhesive sealing on weld seam of inner plate of side skirt

對(duì)于有涂膠必要性且存在密封不良的區(qū)域，增加涂膠要求。另外，除了分析涂膠完整性，還要注意分析涂膠必要性，即檢查是否存在重復(fù)涂膠部位。對(duì)于能夠保證涂膠密封性且存在重復(fù)作業(yè)的區(qū)域，取消部分涂膠要求。

1.5 涂膠操作性分析

在進(jìn)行涂膠作業(yè)性分析時(shí)一般要區(qū)分是人工作業(yè)還是機(jī)器人作業(yè)，有針對(duì)性地開(kāi)展涂膠分析工作，分析涂膠作業(yè)性要多與現(xiàn)場(chǎng)相結(jié)合，了解線體的工位排布，機(jī)器人和人工的作業(yè)情況等，并了解現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程中實(shí)際遇到的問(wèn)題，重點(diǎn)進(jìn)行規(guī)避，這樣才能更好地開(kāi)展分析工作。

典型問(wèn)題如圖6，后輪罩涂膠面較小，不利于涂膠作業(yè)，需要增大涂膠面(＞ 5 mm)。

圖6 需要增大涂膠面的情況Figure 6 Situation needing enlargement of the area to be sealed by adhesive

還有如圖7 所示的問(wèn)題，前輪罩后板與減震器座拼焊結(jié)構(gòu)易積灰且無(wú)涂膠面，不利于涂膠作業(yè)，需要修邊來(lái)留出5 mm 以上的涂膠面。

圖7 需要預(yù)留涂膠面的情況Figure 7 Situation needing reservation of the area to be sealed by adhesive

以下是涂膠操作性分析的注意事項(xiàng)：

(1) 重點(diǎn)查看是否存在干涉人工或機(jī)器人涂膠作業(yè)的情況。若有干涉，可建議更改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或考慮取消干涉部位的涂膠要求。如果涂裝取消涂膠，那么必須考慮在焊裝或其他工序增加涂膠作業(yè)，以確保產(chǎn)品的密封性。

(2) 若無(wú)涂膠作業(yè)面或存在鈑金搭接縫隙過(guò)大的情況，要求更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以確保涂膠的操作性。

(3) 對(duì)于涂膠有可能污染工藝孔的問(wèn)題，首先考慮調(diào)整工藝孔至涂膠部位的距離，其次是考慮變更涂膠方式。

1.6 裝入件作業(yè)性分析

關(guān)于裝入件的作業(yè)性，首先需要分析是否有合適的工位能夠進(jìn)行安裝作業(yè)，如果涂裝無(wú)法實(shí)現(xiàn)安裝作業(yè)，可以考慮將相應(yīng)的零部件改至焊裝或總裝進(jìn)行安裝；其次需要考慮不同車型零部件的通用性。為了避免零部件的種類繁雜，可以考慮將不同車型的零部件做成通用的，從而提高防錯(cuò)率，降低錯(cuò)裝風(fēng)險(xiǎn)。典型問(wèn)題如圖8，側(cè)圍內(nèi)板裙邊區(qū)域的堵件孔徑不統(tǒng)一，生產(chǎn)操作過(guò)程容易出錯(cuò)。

圖8 需統(tǒng)一孔徑大小的情況Figure 8 Situation needing the unification of aperture size

以下是裝入件作業(yè)性分析的注意事項(xiàng)：

(1) 分析裝入件作業(yè)安排是否合理。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)排布，合理安排作業(yè)工位。對(duì)于無(wú)法進(jìn)行作業(yè)的零件，需要考慮改至前工序或后工序進(jìn)行安裝作業(yè)。

(2) 分析不同車型裝入件是否能夠通用。由于車型結(jié)構(gòu)不同，因此不可能所有裝入件都能實(shí)現(xiàn)通用。

1.7 總裝干涉性分析

車身涂膠后，需要提前識(shí)別涂裝涂膠對(duì)總裝件的影響，主要檢查內(nèi)飾件與鈑金件的間隙是否合理。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，一般存在干涉的總裝件是側(cè)圍護(hù)板和后圍護(hù)板。內(nèi)飾件與涂膠干涉的典型問(wèn)題如圖9 所示。對(duì)于間隙不足的情況，可更改內(nèi)飾件設(shè)計(jì)尺寸。若產(chǎn)品設(shè)計(jì)無(wú)法更改，可以考慮變更涂膠方式以消除干涉，例如將局部的刷膠作業(yè)改為刮膠作業(yè)。

圖9 內(nèi)飾件與涂膠干涉的情況Figure 9 Interference between interior part and adhesive

2 車身拆解驗(yàn)證

電泳車身拆解驗(yàn)證也就是車身防銹性驗(yàn)證，用于檢查車身內(nèi)板與外板及內(nèi)部空腔的電泳涂層厚度及完整性，同時(shí)驗(yàn)證排氣效果以及防銹蠟應(yīng)用的部位與必要性，分析目前的車身狀態(tài)是否滿足防腐要求。其主要工作步驟包括準(zhǔn)備電泳車身、拆解電泳車身、確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、得出拆解結(jié)論和提出改進(jìn)方法。

2.1 電泳車身的準(zhǔn)備

新產(chǎn)品試制首臺(tái)車身在涂裝通過(guò)性驗(yàn)證后，一般再被用作防銹性拆解驗(yàn)證用車。如不能拆解，需要協(xié)商相關(guān)部門安排拆解用車資源，做好拆解計(jì)劃。

2.2 電泳車身的拆解

2.2.1 記錄生產(chǎn)線參數(shù)

要記錄的參數(shù)包括磷化處理的各項(xiàng)參數(shù)，如溫度、時(shí)間、總酸、游離酸、P 比、pH 等，以及電泳過(guò)程各項(xiàng)參數(shù)，如電壓-時(shí)間曲線，槽液的溫度、固體分、pH，車身相對(duì)于槽液水平面的垂直(上、下)位置，陽(yáng)極形狀尺寸和在電泳槽內(nèi)的位置，車身在電泳槽內(nèi)的移動(dòng)路徑、旋轉(zhuǎn)角度以及在進(jìn)入點(diǎn)和出口點(diǎn)的角度、傳輸速度、全浸時(shí)間。

2.2.2 記錄車身外表面膜厚

車身拆解前必須完成對(duì)車身外表面膜厚的檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)。

2.2.3 左右對(duì)稱拆解

車身拆解必須要有涂裝專業(yè)人員在場(chǎng)，在涂裝專業(yè)人員的要求下進(jìn)行。

首先拆除側(cè)圍外板，將側(cè)圍各部位內(nèi)板裸露出來(lái)，包括A 柱、B 柱、C 柱及門檻、后輪罩的內(nèi)部空腔部位。然后拆解地板縱梁、地板橫梁、頂蓋橫梁、發(fā)蓋總成、后背門總成的內(nèi)部空間，以及包邊部位、鈑金跟鈑金形成的空腔部位。根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)分析會(huì)產(chǎn)生電泳不良的位置。

2.2.4 測(cè)量?jī)?nèi)腔膜厚

用膜厚儀測(cè)量拆解后的內(nèi)腔各部位膜厚，并用記號(hào)筆寫(xiě)在車身上，拍照保留，整理數(shù)據(jù)到表格內(nèi)。立柱內(nèi)腔、側(cè)圍裙邊內(nèi)腔和輪罩內(nèi)腔的膜厚檢測(cè)舉例如圖10 所示。

圖10 不同部位內(nèi)腔膜厚檢測(cè)位置Figure 10 Positions needing measurement of coating thickness

2.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

電泳質(zhì)量從“涂層厚度”與“肉眼判定”兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，內(nèi)腔電泳效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 內(nèi)腔面電泳評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Criteria for evaluating the quality of electrocoated internal cavity

1) 不完全的電泳涂層是指依據(jù)在前處理液完全瀝凈的狀態(tài)上電泳后形成的涂膜表面粗糙的外觀狀態(tài)。

2.4 拆解結(jié)論

對(duì)電泳車身拆解驗(yàn)證進(jìn)行最終評(píng)價(jià)，出具拆解報(bào)告(可參考表3)，對(duì)判斷為電泳質(zhì)量差的部位提出優(yōu)化方案，與相關(guān)部門協(xié)商后要求適當(dāng)更改設(shè)計(jì)。

表3 電泳車身拆解問(wèn)題點(diǎn)及改進(jìn)建議Table 3 Problems found after disassembly of electrocoated vehicle body and corresponding improvement measures

2.5 改進(jìn)方法

涂裝工藝及與之相關(guān)的部門協(xié)商的改進(jìn)方案可采取手工件驗(yàn)證完成。手工件驗(yàn)證過(guò)程中，涂裝工藝人員詳細(xì)跟蹤記錄相關(guān)問(wèn)題(如表4)，將方案提交產(chǎn)品部門，再由其下發(fā)給沖壓、焊裝專業(yè)人員分析可行性，盡量避免出現(xiàn)對(duì)模具、夾具的更改，如無(wú)法避免，應(yīng)根據(jù)驗(yàn)證效果會(huì)同產(chǎn)品部門協(xié)商解決方案。

表4 拆解問(wèn)題點(diǎn)整改匯總Table 4 Summary of rectification of the problems found after disassembly

3 結(jié)語(yǔ)

涂裝SE 需要根據(jù)具體車型和生產(chǎn)線進(jìn)行多次分析、多次拆解。對(duì)驗(yàn)證效果多總結(jié)，在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，才能達(dá)到SE 分析的目的。