汽車車身側(cè)密封條裝配工藝開發(fā)

馮一蛟 韋進(jìn) 劉輝

上汽通用汽車有限公司 上海市 200129

1 引言

密封條是汽車的重要零部件之一，廣泛應(yīng)用于車身、車門、前蓋、車窗、天窗和后備箱等區(qū)域[1]。汽車密封條的主要作用是防止車外的液體和氣體進(jìn)入車內(nèi)，具備一定的減震、防塵、保護(hù)車身部件以及裝飾的作用，同時還能降低車輛行駛時的風(fēng)噪，提高駕車舒適性[2]。車身側(cè)密封條在整車所有涉及的密封條中，操作相對復(fù)雜，工藝要求較高，裝配的質(zhì)量又與整車的性能相關(guān)，需要在總裝工藝評估中重點(diǎn)關(guān)注。而現(xiàn)有的密封條裝配工藝開發(fā)相關(guān)評估內(nèi)容分布在不同體系中，有待系統(tǒng)性的歸納和整合。同時對于產(chǎn)品設(shè)計上的裝配要求多為定性描述，可以建立更為細(xì)化的制造標(biāo)準(zhǔn)。此外，在密封條裝配檢測上可研究采取更為量化的控制標(biāo)準(zhǔn)。在已有文獻(xiàn)中，閆曉玲通過對門框密封條與周圍零件安裝搭接關(guān)系的研究提高裝配質(zhì)量[3]。楊平等人通過密封條特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料的分析確定搭接情況，改進(jìn)產(chǎn)品提高裝配效果[4]。周玉成提出一種新的天窗粘結(jié)工藝，可以減少操作工序[5]。在文獻(xiàn)中少有密封條裝配工藝開發(fā)方面的研究，也未發(fā)現(xiàn)需產(chǎn)品端關(guān)注的制造需求，對密封條裝配的檢測也缺乏相關(guān)論述。本文主要從車身側(cè)密封條裝配工藝開發(fā)角度進(jìn)行梳理與研究。

2 汽車車身側(cè)密封條

2.1 分布和作用

車身側(cè)密封條主要涉及前后門框密封條、后備箱密封條、天窗密封條。為滿足防水、防塵、密封、隔音、減震、保溫等功能[6]，密封條必須具有較強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度，良好的彈性、耐溫性和耐老化性。

圖1 車身側(cè)密封條分布示意圖

2.2 分類

密封條有多種分類方式，主要通過張口形式、骨架形式、密封特點(diǎn)、材料組成等進(jìn)行分類，具體如表1所示。

表1 密封條常用類型

2.3 結(jié)構(gòu)

車身側(cè)密封條主要由橡膠基材、海綿膠泡管、金屬骨架、拉繩等組成。橡膠基材多采用三元乙丙橡膠（EPDM）、熱塑性彈性體（TPE）等材質(zhì)，膠料具有耐老化、耐水氣、耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)[7]。海綿膠泡管柔軟并富有彈性，具有受壓變形，卸壓反彈的功能。金屬骨架則植入在密實膠內(nèi)，型面尺寸與鈑金相匹配，起到定型膠條和加強(qiáng)固定作用。拉繩結(jié)構(gòu)可節(jié)約整理密封條的時間，提高操作效率。通常在內(nèi)飾相關(guān)零件安裝好之后，利用拉繩將密封條唇邊拉出以包覆內(nèi)飾零件。

圖2 密封條截面示意圖

3 裝配工藝開發(fā)

3.1 同步工程開發(fā)

在前期工藝虛擬評估中，從制造角度會對產(chǎn)品設(shè)計提出一定的要求，具體歸納如下：

如果車身側(cè)或尾門密封條與內(nèi)飾零件邊緣存在交集，應(yīng)該設(shè)計有內(nèi)置拉繩；如密封條有滾壓要求，設(shè)計應(yīng)在整個路徑提供足夠的空間以保證工具通過性；密封條的插入力需要滿足人機(jī)安裝力標(biāo)準(zhǔn)；密封條應(yīng)通過零件號來區(qū)分零件。左右側(cè)密封條應(yīng)該使用同一個零件號，零件號需要清晰可見，噴印距離間隔應(yīng)不超過1米以方便尋找；密封條需要在固定位置提供易識別的色標(biāo)點(diǎn)作為初始安裝定位的參考。

前期工藝規(guī)劃需要考慮零件上線方式及防錯。密封條通常以掛件的形式存放在工位線邊，懸掛裝置設(shè)計時應(yīng)讓支撐區(qū)域與密封條接觸面積盡量大些，更好地維持密封條結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在混合車型共線生產(chǎn)時，鑒于存在多種密封條且外觀具有一定的相似性，可采用提示燈用于零件防錯。此外，也要考慮多種密封條擺放對線邊布局及場地的影響。

3.2 滾壓工具開發(fā)

從零件的可裝配性角度出發(fā)，需要密封條安裝時有較小的插入力[8]，同時要保證一定的拉拔力，當(dāng)產(chǎn)品對密封條釋放滾壓要求時，則需要考慮使用密封條滾壓工具以滿足產(chǎn)品要求。滾壓工具常規(guī)類型如表2和圖3所示，可以根據(jù)具體使用工況和場景選擇合適的工具。

表2 滾壓工具常用類型

圖3 滾槍示意圖

直角彎頭型或直柄型工具主要根據(jù)人機(jī)因素進(jìn)行選擇，直角彎頭型最為常用，當(dāng)密封條滾壓路徑在較高的位置時可以考慮直柄型以滿足操作高度要求。

按驅(qū)動源可分為電池工具和氣動工具。電池工具具有體積小、使用靈活度高等優(yōu)點(diǎn)，適合通過性限制較高，空間狹小的情況，但是電池工具的電池板、電機(jī)的損耗會造成日常維護(hù)成本增加。氣動類工具的部件相對耐用，在成本及后期維護(hù)上優(yōu)勢明顯，但尾端需要連接氣管，對操作空間有一定要求，整體操作便利性不如電池類工具。

滾槍根據(jù)滾軸間距可以分為定開口和可變間距兩種類型?？勺冮g距的滾軸能根據(jù)路徑上鈑金的厚度自行調(diào)節(jié)，可以兼顧不同車型的密封條，但槍頭整體尺寸會比固定間距略大，對工具的通過性要求更高。

滾槍的滾軸的尺寸需要結(jié)合密封條的寬度和高度，滾軸一般采用鋸齒型增加摩擦力，降低人工的推力。滾壓工具本身的重量、尺寸等方面須滿足人機(jī)工程要求。工具滾壓速度應(yīng)滿足生產(chǎn)節(jié)拍，使整個操作能在規(guī)定時間內(nèi)完成。密封條輥壓工具應(yīng)考慮車型兼容性，可涵蓋基于同種或類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計。滾壓工具交貨入廠后，在實車上對滾壓工具進(jìn)行調(diào)試，將密封條按照工藝要求安裝至車身，檢查工具滾壓過程中是否與車身及相關(guān)零件發(fā)生干涉，以及密封條滾壓后的狀態(tài)。然后使用密封條夾緊力測試工具對密封條進(jìn)行拉拔力測試。

密封條不同位置的拉拔力測量值存在差異，可以積累實車測量值建立統(tǒng)計過程控制。舉例：選取密封條滾壓后某固定位置，收集30組拉拔力數(shù)據(jù)，使用單值-移動極差控制圖，根據(jù)圖4顯示，數(shù)據(jù)基本滿足正態(tài)分布的要求，計算拉拔力控制邊界，繪出相應(yīng)控制圖5，具體如下，

圖4 正態(tài)檢驗圖

圖5 拉拔力單值-移動極差控制圖

表3 拉拔力測試數(shù)據(jù)

3.3 工藝操作開發(fā)

在工藝操作安排前，需要明確幾個產(chǎn)品細(xì)節(jié)：密封條與相鄰內(nèi)飾是否存在包覆關(guān)系、密封條是否設(shè)計有內(nèi)置拉繩以及密封條安裝后是否有滾壓要求。通常，車身側(cè)密封條會被安排在任何與其接觸的內(nèi)飾零件之前安裝，一般規(guī)劃在內(nèi)飾線前部的工位。

1）準(zhǔn)備工作。檢查滾槍滾軸是否牢固，槍體是否完好，驅(qū)動源是否運(yùn)行穩(wěn)定無噪音。同時注意使用安全性，勿將任何無關(guān)零件或物品放置在兩個滾輪之間。

2）拿取密封條。從料架上拿取零件，檢查密封條表面完好性以及所提供零件的正確性。拿放過程中保持密封條自然的彎曲度，并盡量減少過渡性的周轉(zhuǎn)和擺放。若發(fā)現(xiàn)異常，及時更換新零件。

3）預(yù)裝密封條。將門框密封條位置色標(biāo)點(diǎn)對準(zhǔn)車身鈑金特征點(diǎn)進(jìn)行輔助定位，沿色標(biāo)點(diǎn)分別向兩側(cè)進(jìn)行安裝。色標(biāo)點(diǎn)的位置可以根據(jù)實際便利性設(shè)定，四門密封條可位于B柱彎角處，尾門密封條色標(biāo)點(diǎn)可位于后蓋兩個鉸鏈的中部。預(yù)裝過程保證所有密封條都嵌入對應(yīng)的鈑金區(qū)域，整根密封條平順無局部突起。

4）滾壓密封條。將滾槍插入密封條，使阻擋塊壓緊基材并保證主動軸從動軸與密封條貼合后激活扳機(jī)。保持滾軸在骨架上移動，滾壓操作覆蓋整根密封條。有些密封條只支持一次完整的裝配，若需重復(fù)安裝，則要考慮更換新的密封條。

5）去除拉繩，整理密封條。拉繩只有在相關(guān)內(nèi)飾零件裝完之后才能拉掉，從密封條接縫處開始去除拉繩，過程中拉繩可以停留在密封條的非轉(zhuǎn)角位置。去除拉繩后，檢查密封條唇邊是否已完整包覆內(nèi)飾并適時進(jìn)行局部調(diào)整。

4 結(jié)論

綜上所述，汽車車身側(cè)密封條類型多樣，分布區(qū)域廣泛，每個位置的密封條都發(fā)揮著獨(dú)特的作用。通過工藝過程開發(fā)的經(jīng)驗總結(jié)，針對產(chǎn)品設(shè)計提出了相關(guān)的制造標(biāo)準(zhǔn)，為落實后期的可制造性奠定基礎(chǔ)。同時根據(jù)工況的差異及產(chǎn)品需求，整合了各類型的滾壓工具及其開發(fā)方法。此外，還梳理了密封條的主要裝配步驟及相關(guān)工藝要點(diǎn)以供參考。隨著密封條設(shè)計不斷的推陳出新以及持續(xù)的發(fā)展，裝配工藝也在隨之演變和改進(jìn)，值得進(jìn)行更加細(xì)致深入地分析與探究。