汽車門蓋零部件生產(chǎn)工藝方法

陳 建 ，薛金磊

（1.廣西艾盛創(chuàng)制科技有限公司，廣西 柳州 545000；2.柳州五菱汽車工業(yè)有限公司 山東分公司，山東 青島 266555）

0 引言

通常乘用車的“四門兩蓋”是指前、后、左、右4個(gè)車門，以及發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋和后備廂蓋。這些門蓋零件的主體結(jié)構(gòu)部件是由沖壓成型的外板和內(nèi)板組成，這其中生產(chǎn)過(guò)程涉及沖壓拉延成型、沖孔切邊/激光切割切邊開孔、沖壓翻邊、內(nèi)外板黏膠、外板包邊等工藝過(guò)程。門蓋外板屬于車輛的直接外觀件，不允許出現(xiàn)焊點(diǎn)、變形、凹凸不平等影響觀感問(wèn)題，因而內(nèi)外板之間不能直接使用點(diǎn)焊、弧焊等影響表面質(zhì)量的方式連接；內(nèi)板的主要作用是整體對(duì)外板進(jìn)行加強(qiáng)，車門的加強(qiáng)橫梁等零件都是焊接在內(nèi)板上，然后通過(guò)結(jié)構(gòu)膠和邊緣包邊的方式與外板連接到一起，包邊量通常是5～15 mm。

圖1為典型的車門零件的結(jié)構(gòu)剖視圖，其中加強(qiáng)橫梁是通過(guò)黑色的減震膠粘貼到外板上，在邊緣位置先涂折邊膠，然后外板通過(guò)折彎反向包回內(nèi)板而形成內(nèi)外板連接結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋和后備廂蓋連接結(jié)構(gòu)與車門內(nèi)外板連接結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別是通常這兩種蓋總成內(nèi)部不需要增加加強(qiáng)梁，總成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要由內(nèi)板提供。門蓋類零件涉及的汽車零部件生產(chǎn)工藝相對(duì)較廣，而且是汽車白車身零部件中對(duì)生產(chǎn)工藝要求比較高的典型部件，因此研究“四門兩蓋”這些零部件的生產(chǎn)和包邊工藝方案對(duì)提升整車零部件生產(chǎn)工藝水平具有重要指導(dǎo)意義。

圖1 某車型車門（平放）剖視圖及包邊結(jié)構(gòu)

本文將通過(guò)門蓋零件的實(shí)際生產(chǎn)流程案例探討生產(chǎn)過(guò)程容易產(chǎn)生的缺陷及其問(wèn)題解決方法，特別是關(guān)鍵的包邊工藝方法，為汽車門蓋類零部件生產(chǎn)及包邊場(chǎng)景下的制造需求提供一些指導(dǎo)性建議。

1 門蓋零件生產(chǎn)工藝案例

以汽車車門類零部件零件生產(chǎn)為例，其生產(chǎn)過(guò)程如下：沖壓拉延成型→沖孔切邊/激光切割切邊開孔→沖壓翻邊→內(nèi)外板粘膠→外板包邊等工藝過(guò)程。本文將分析生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷及提供對(duì)應(yīng)解決方法。

1.1 沖壓拉延成型

沖壓拉延成型是指使用模具將鋼板料片按指定的形狀拉延達(dá)成設(shè)計(jì)要求造型的生產(chǎn)過(guò)程。沖壓拉延成型時(shí)容易發(fā)生的問(wèn)題是沖壓車間防塵措施不足，導(dǎo)致模具上有灰塵顆粒，導(dǎo)致沖壓后零件表面輕微凹凸不平，影響零件外觀。一般通過(guò)對(duì)關(guān)鍵外覆蓋件沖壓車間進(jìn)行封閉防塵處理，這種方案多用于批量生產(chǎn)階段；試制生產(chǎn)階段一般是在沖壓生產(chǎn)開始前使用壓縮空氣吹干凈模具表面再進(jìn)行沖壓，盡量降低灰塵顆粒的影響；沖壓后發(fā)現(xiàn)有輕微凹凸不平時(shí)，則會(huì)根據(jù)不平整情況的嚴(yán)重程度使用電梯導(dǎo)軌銼刀和氣動(dòng)拋光機(jī)對(duì)表面進(jìn)行修復(fù)處理，實(shí)在無(wú)法修復(fù)則只能進(jìn)行報(bào)廢。

1.2 沖孔切邊/激光切割切邊開孔

沖孔切邊/激光切割切邊開孔這個(gè)工藝過(guò)程一般分為兩種情況使用，批量生產(chǎn)時(shí)為提升生產(chǎn)效率，通常會(huì)根據(jù)需求開發(fā)一副或多副沖孔切邊模具，完成第一步的拉延后的零件進(jìn)行沖壓開孔，切除多余料邊的工序；當(dāng)生產(chǎn)階段為試制生產(chǎn)或小批量生產(chǎn)時(shí)，為節(jié)約模具開發(fā)費(fèi)用，通常使用柔性激光切割設(shè)備對(duì)零件進(jìn)行開孔和切除多余料邊的工序。這個(gè)工序容易產(chǎn)生的問(wèn)題有以下兩種。①零件邊緣尺寸超差，導(dǎo)致零件最終包邊時(shí)內(nèi)板切邊裸露，車門異響。試制狀態(tài)產(chǎn)生該問(wèn)題的原因通常是內(nèi)板成型后激光切割零件料邊時(shí)，零件由于局部沖壓未到位而產(chǎn)生整體定位尺寸偏差，進(jìn)而激光切割時(shí)零件定位也會(huì)產(chǎn)生偏差，最終導(dǎo)致零件邊緣切割過(guò)多，包邊時(shí)外板翻邊無(wú)法覆蓋內(nèi)板邊緣。該問(wèn)題的解決方案是在沖壓下模上刻上零件邊緣線，激光切割時(shí)使用下模對(duì)零件進(jìn)行檢測(cè)，確保邊緣尺寸合格后再批量切割。這個(gè)模具刻線工作通常是在前期模具加工數(shù)據(jù)上設(shè)計(jì)好需要刻線的位置，模具加工時(shí)使用數(shù)控機(jī)床在下模上指定的位置使用刻線刀在模具上刻出清晰可見的零部件邊緣線，激光切割生產(chǎn)時(shí)使用該模具對(duì)零件進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)，即使用模具代替檢具進(jìn)行檢驗(yàn)的方法，簡(jiǎn)稱以模代檢。②零件轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)生變形和劃傷。外板變形和劃傷多由外板零件搬運(yùn)轉(zhuǎn)序過(guò)程中，零部件在工裝上受力集中，轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程晃動(dòng)導(dǎo)致零件產(chǎn)生變形；工裝上未針對(duì)零件接觸面位置做軟包防護(hù)，而在轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)生劃傷。該問(wèn)題需要針對(duì)搬運(yùn)工裝進(jìn)行零件固定和接觸面軟包防護(hù)處理，避免零件轉(zhuǎn)序過(guò)程產(chǎn)生晃動(dòng)而產(chǎn)生變形和劃傷。零部件變形問(wèn)題，多是由于搬運(yùn)工裝支撐結(jié)構(gòu)位置選擇不合理，一般根據(jù)零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇非關(guān)鍵面進(jìn)行支撐，并盡可能在重心位置豎直方向采用多處支撐分散支撐力的方式，減輕應(yīng)力集中而產(chǎn)生的變形，如圖2所示。

圖2 某采用多點(diǎn)支撐的工裝

1.3 沖壓翻邊

沖壓翻邊試制外板零件需要通過(guò)使用沖壓模具對(duì)其邊緣位置進(jìn)行沖壓翻邊，形成與零件90°垂角的待包邊邊緣（如圖3）。該過(guò)程容易產(chǎn)生的灰塵顆粒污染問(wèn)題與第一序沖壓拉延成型一樣，解決方案也相同；當(dāng)?shù)诙蚯羞叺牧线呥^(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致翻邊料邊過(guò)多，翻邊R角不順暢，翻邊褶皺，影響后續(xù)包邊效果。料邊過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題的解決辦法與第二序零件邊緣尺寸超差問(wèn)題的解決方法相同。

圖3 完成翻邊待包邊的零件

1.4 內(nèi)外板黏膠

內(nèi)外板黏膠工藝是指使用減震膠和折邊膠在內(nèi)外板零件接觸的位置進(jìn)行定量涂抹，達(dá)到內(nèi)外板零件接觸位置消除減震、邊緣密封的效果。該工序容易發(fā)生包邊局部溢膠，影響外觀及涂裝質(zhì)量問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題關(guān)鍵原因是涂膠量及涂膠位置未按規(guī)范執(zhí)行，導(dǎo)致包邊時(shí)膠未按設(shè)計(jì)路徑溢散而發(fā)生局部溢膠情況。解決該問(wèn)題的方法：在量產(chǎn)階段使用自動(dòng)涂膠設(shè)備精確控制涂膠量和涂膠路徑，如果是試制階段則在涂膠前在零件上根據(jù)設(shè)計(jì)涂膠位置做好標(biāo)記，涂膠時(shí)嚴(yán)格按照標(biāo)記進(jìn)行涂膠，確認(rèn)涂膠位置和涂膠量無(wú)問(wèn)題后再進(jìn)行包邊操作。包邊時(shí)，根據(jù)實(shí)際膠量溢出情況適當(dāng)調(diào)整包邊工藝的參數(shù)或手工手法也可以輔助改善溢膠情況。

1.5 外板包邊

外板包邊是指將外板和內(nèi)板按要求放置于包邊胎模后，使用人工或設(shè)備對(duì)外板的翻邊進(jìn)行反向包回內(nèi)板的過(guò)程。如圖4所示，待包邊的內(nèi)板和外板放置于胎膜上，使用壓緊鉗壓緊固定，然后使用橡膠定型錘或其他方式將翻邊沿著箭頭方向錘擊變形至壓緊貼合內(nèi)板的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程容易產(chǎn)生如下問(wèn)題：①外板凹凸不平或內(nèi)板劃傷的主要原因是包邊胎模上有顆粒雜物，或者是手工包邊沒(méi)有使用規(guī)定的橡膠定型錘進(jìn)行作業(yè)引起的。門蓋零部件放置在胎模上時(shí)，外板與胎模直接接觸，胎模上顆粒雜物在包邊壓力會(huì)將外板頂起產(chǎn)生凹凸不平的鼓包，包邊生產(chǎn)作業(yè)時(shí)必須按要求使用壓縮空氣配合清理胎模上的顆粒雜物后方可進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。手工包邊時(shí)，使用的包邊敲擊錘子，如果硬度不足則無(wú)法施加要求的包邊力，包邊貼合程度不足，如果硬度超差則會(huì)在零件上留下錘痕劃傷影響零件總成外觀效果。因此，手工包邊須按要求使用指定的橡膠定型錘進(jìn)行錘擊包邊生產(chǎn)，才能保證得到符合外觀要求的包邊零部件。②內(nèi)板切邊裸露導(dǎo)致車門異響，影響使用效果。這個(gè)問(wèn)題多發(fā)生在量產(chǎn)階段，原因是零件包邊時(shí)內(nèi)板零件未放到指定位置，內(nèi)板局部偏移量超差，導(dǎo)致外板翻邊長(zhǎng)度不足以覆蓋內(nèi)板邊緣而產(chǎn)生裸露，該問(wèn)題的解決方案是增加內(nèi)板定位銷，定位銷將零件固定到位后才能進(jìn)行包邊生產(chǎn)，同時(shí)內(nèi)板沖壓生產(chǎn)時(shí)也需要使用正式檢具對(duì)零件進(jìn)行首、中、末件檢驗(yàn)，避免內(nèi)板邊緣尺寸不符合設(shè)計(jì)要求。③包邊間隙過(guò)大導(dǎo)致外板竄動(dòng)，影響產(chǎn)品使用質(zhì)量。產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因是包邊刀間隙過(guò)大，包邊壓力參數(shù)設(shè)置不正確，該問(wèn)題多發(fā)生在量產(chǎn)階段。在生產(chǎn)時(shí)，針對(duì)零件進(jìn)行首件檢驗(yàn)、生產(chǎn)中間過(guò)程檢驗(yàn)及生產(chǎn)結(jié)束時(shí)的末件檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)包邊異常情況，及時(shí)反饋問(wèn)題并調(diào)整相關(guān)設(shè)備參數(shù)值，如無(wú)法解決則需要考慮研配上下模壓合刀[2]，及時(shí)修整糾正問(wèn)題，避免造成批量零部件質(zhì)量損失。

圖4 某車型車門包邊示意

門蓋類零件的包邊工藝是這類零件生產(chǎn)的難點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)企業(yè)能按要求生產(chǎn)應(yīng)用這個(gè)包邊工藝，代表著已經(jīng)跨過(guò)這類門蓋零件的生產(chǎn)門檻，意味著距離成功生產(chǎn)已經(jīng)近在咫尺。根據(jù)不同的生產(chǎn)階段應(yīng)用的包邊生產(chǎn)工藝有所區(qū)別。試制階段的門蓋零部件包邊一般采用胎模結(jié)合手工包邊的工藝方式，正式量產(chǎn)階段采用模具包邊[2]和機(jī)械手滾邊[1]等工藝方式。 表1是常用幾種包邊工藝的特點(diǎn)。

表1 幾種包邊工藝的特點(diǎn)

2 結(jié)語(yǔ)

汽車門蓋類零件是汽車消費(fèi)者可以接觸到的最直接的外觀零部件，從這些零件的質(zhì)量表現(xiàn)就能分辯一輛車制造水平的高低，因此生產(chǎn)企業(yè)必須針對(duì)這些零件的質(zhì)量進(jìn)行全方位把控。隨著智能化技術(shù)發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)制造的工藝技術(shù)越來(lái)越成為主流，同時(shí)針對(duì)輕量化的需求，鋁合金材料的門蓋零件也有了初步的發(fā)展，需要不斷地進(jìn)行工藝技術(shù)研發(fā)才能跟上行業(yè)的發(fā)展潮流。本文以門蓋類零件的工藝過(guò)程為主線，將實(shí)際生產(chǎn)中容易遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行匯總，并提供對(duì)應(yīng)的解決方法，也對(duì)門蓋類零件的關(guān)鍵生產(chǎn)包邊工藝進(jìn)行應(yīng)用情況總結(jié)，為后續(xù)車型項(xiàng)目開發(fā)提供一些指導(dǎo)性意見。