汽車側圍輪罩包邊技術的應用

雷振華 蔡鋼 李釗文

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院）

側圍輪罩包邊工藝是為了提高車身表面質量，增大輪胎包絡與后輪罩的間隙（提升造型效果和安全性）而開始的一項新技術。在傳統車身結構工藝中，側圍外板與后輪罩總成搭接采用點焊連接，但點焊造成的焊接扭曲、外板變形及板件分流等現象幾乎無法避免，工藝的改進雖然在一定程度上改善了這些外觀缺陷，但常見的表面問題依然無法杜絕。同時，點焊工藝Y向翻邊較大，間接地限制了輪胎的大小和輪距。少數車型采用的輪罩涂膠工藝則存在單臺成本過高的缺陷和耐久性差的隱患。為解決這些問題，行業內部開始流行將包邊工藝使用在側圍后輪罩上，以解決后輪罩處點焊和涂膠工藝存在的種種缺陷，從而減少焊裝工藝對造型的約束，提高車身外觀質量。文章基于實際項目的應用經驗，對輪罩包邊的工藝方法和技術難點做了簡要分析，總結并明確了該項技術需要用到的工藝約束和技術指標。經驗證，采用這些技術參數可以使輪罩包邊品質達到較高標準。

1 輪罩包邊技術的分類及應用場景

1.1 按工藝方式分類

1.1.1 機器人在線滾邊

機器人在線滾邊是在焊裝主線進行的，使用一個輪罩大小的簡易胎膜作為支撐，通過一個小滾輪的滾壓去實現輪罩的包邊，包邊過程類似于開閉件滾邊，其機構如圖1所示。它的優勢比較明顯：柔性好、占地小且1條生產線能適應多種車型。但同時它的技術難度比較大，主要表現在3個方面：1）需要確保在生產節拍內完成所有動作；2）需要設備品質穩定，不影響主線生產；3）需要車身精度高，位置重復性好，以便精確定位。所以該工藝對工位規劃、設備品質及車身精度都提出了較高的要求。

圖1 輪罩機器人在線滾邊機構示意圖

1.1.2 機器人離線滾邊

機器人離線滾邊是在焊裝側圍進行的，用一個側圍大小的夾具作為支撐，輪罩胎膜集成在夾具中，也是通過一個小滾輪的滾壓去實現輪罩的包邊，包邊過程類似于開閉件滾邊。它的主要優勢在于不影響主線，缺點主要表現為占地大、投入大及柔性差，一般只在主線場地、節拍、車型數量及尺寸鏈等受到限制的情況下才考慮采用離線滾邊。它的滾邊原理及形狀與在線滾邊類似，主要區別在于：離線滾邊時側圍是一個橫放的單體，需要一個與整個側圍尺寸接近的夾具（含胎膜）去支撐；在線滾邊時側圍是豎著的，與車身已經合為一體，滾邊胎膜只有輪罩大小。

1.1.3 專機壓邊（專用模具壓邊）

專機壓邊是將一個小型專用模具集成在側圍夾具中，一般用大氣缸作為壓力來源，通過氣缸推動胎膜的運動來實現輪罩的整體包邊，過程類似于開閉件專機壓邊。其主要優勢在于初期投入低、包邊品質好及節拍快[1]；主要缺點在于當車型較多時，占地面積大，而且每個新車型都要重新投入專機成本。

1.2 按形狀分類

汽車側圍輪罩常見的包邊形式有直包邊和水滴包邊2種，各自特點如表1所示。

表1 汽車側圍輪罩常見包邊形式對比

2 輪罩包邊的工藝約束及技術指標

輪罩包邊形狀需要滿足一定的參數約束方可實現生產。圖2示出汽車側圍輪罩包邊工藝產品參數示意圖。經過反復模擬分析及試驗驗證，文章總結了一套經驗參數值，按照這套參數值去設計輪罩包邊的各項參數，能夠較好地實現預期的包邊品質及外觀效果，具體的參數值，如表2所示。

圖2 汽車側圍輪罩包邊工藝產品參數示意圖

表2 汽車側圍輪罩包邊產品參數約束[3]

另外，輪罩本身的弧度不能小于100 rad，否則受滾邊設備限制，無法完成完整軌跡。輪罩兩端收尾處需要一個過渡區域，常見形狀及其約束，如圖3所示。

圖3 輪罩包邊工藝收尾處常見形狀及其約束

3 輪罩包邊的現場驗證和調試

在包邊現場驗證和調試過程中需要重點關注以下3項，以保證包邊順利完成。

1）內外板間隙需要保證小于0.5 mm，過大會導致包邊后外板完全變形[4]。要保證內外板間隙，需要控制輪罩外板及內板的沖壓件精度。

2）內板邊緣和外板R角邊緣間隙（如圖2a中b處所示）需保證在（2±0.5）mm范圍內，過小會導致包邊位置外板變形，過大會造成包邊量過小，包邊不到位。要保證內外板邊緣間隙，需要控制輪罩外板和內板的沖壓件精度，以及組焊時的定位精度。

3）包邊厚度值是檢驗包邊是否壓緊的重要依據，由于鈑金之間存在空氣間隙及鈑金壓緊后的回彈，并且輪罩包邊內外板之間一般會存在一層折邊膠，所以包邊厚度實際值一般會比理論值大0～0.6 mm。調整過程中可以通過調整滾輪的壓力或者模具的壓合力來保證內外板壓緊，必要時還可以通過剖面切割來判斷是否壓緊。

在滾邊調試過程中，需要保證以上3項參數均在公差范圍內，對于多次調試仍然無法滿足參數要求的，需要重新校核產品參數，并根據實際情況判斷是否需要設變。

4 結語

輪罩包邊工藝相對常規輪罩點焊工藝在外觀和性能方面存在明顯優勢，將會在國內各大主機廠逐步普及。輪罩包邊的過程是一個復雜的受力運動過程，對車身設計及工藝開發人員的設計水平、現場經驗、調試能力、規劃及工裝設計等方面都提出了很高的要求。工藝參數和工裝設計開發決定了輪罩包邊的品質。在實際工作過程中，車身設計和工藝開發人員需要對輪罩包邊位置的各項參數進行反復評審，現場工程師需要對胎膜等工裝進行反復研磨、整改及調試，最終達到品質要求。目前輪罩包邊技術在國內還存在一定的不足，需要不斷地進行經驗總結，知識積累，為輪罩包邊技術水平的提升持續努力。