門蓋包邊后防止內外板相對錯動技術研究

祁玉新 譚野

摘 要：隨著人們對整車外觀質量的要求日益提高，如何控制白車身裝配的尺寸精度變得越發重要。文章對四門兩蓋在車身車間內轉運、存儲和裝配過程中可能產生的內外板相對錯動影響匹配質量的問題進行了原因分析，并對目前常見的幾種防止內外板相對錯動技術進行了詳細的介紹，為消除內外板錯動問題、提升整車外表面質量提供參考。

關鍵字：外觀質量;尺寸精度;防止錯動

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：A ?文章編號：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過裝配、焊接、涂膠、輸送和表面調整等一系列復雜的工藝流程，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量。四門兩蓋的自動化生產流程大致如下：裝配內板及小件→焊接→涂折邊膠及減震膠→內外板合裝→包邊壓合→下線。包邊壓合過程中為保證外板棱線及圓角質量，需要在內外板之間預留1.5～2mm的間隙用來布置外板定位。而門蓋總成在進入涂裝車間之前折邊膠處于未固化狀態，對內外板的連接作用很小，內外板之間主要靠外板包邊的力進行弱性連接。這導致門蓋總成在存儲、轉運和白車身裝配調整過程中，在扭轉力和切向力的作用下，門蓋內外板之間易出現錯動。尤其對于前蓋，由于涉及行人保護法規要求，前蓋前部經常采用水滴包邊的結構形式，包邊有效接觸面積減少，導致內外板壓緊力減小，在調整、轉運過程中更容易發生內外板錯動。

針對以上問題，解決門蓋包邊壓合后的內外板錯動已成為提升整車外表面尺寸匹配的關鍵問題。本文將總結目前整車廠所采用的幾種常見的防止門蓋包邊后內外板位置相對錯動的工藝，并對這些工藝的優缺點進行闡述。

2 常見的防錯動技術

各整車廠對于防止門蓋包邊壓合后的內外板相對錯動的工藝，主要集中在提高內外板局部或整體的連接強度的方向。例如在局部翻邊處增加焊接，使用特殊折邊膠，對折邊膠進行預固化處理等方法。

2.1 局部增加焊接

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

2.1.1 單邊電阻點焊

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

對于門蓋內外板包邊處若使用普通的壓力電阻點焊，會由于電流的分流導致真正用于在內外板之間形成熔核的回路電流較小，無法形成可靠焊核。同時由于焊接電極壓力直接作用于外板上，會形成破壞外表面的焊接壓痕，嚴重影響零件表面質量。

單邊電阻點焊在避免普通電阻點焊在形成焊核時對門蓋外表面破壞的同時將門蓋內板與折邊后的外板內側連接在一起，起到固定住內外板防止錯動的作用。

實際應用中，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，手工焊接經常采用引出傀儡焊式的特殊單邊電阻點焊形式，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焊的特點是每一個焊點對應一個固定的小焊鉗，內板側通過接地的銅電纜引出與外板側的引出電纜組成上下銅排，每一個銅排對應一個焊點，使用普通的手工電阻點焊設備就可以完成焊接工作。由于引出傀儡焊式單邊焊每一個焊點的電極壓力都是由固定在夾具上的氣缸單獨供給，壓力比較穩定，效果較好[2]。

機器人自動焊接工位，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，同時在焊點對應的工件底面設置仿形絕緣支撐。焊接時，一個電極頭接觸外板，另一個電極接觸內板并利用緩沖接觸彈簧來避免干涉，兩電極接觸區域盡量保持平行。單邊焊槍焊接示意圖如圖3所示。

單邊電阻點焊具有焊接效率高、尺寸穩定效果好、對零件的外表面質量影響較小等優點，但是其投資較高，需要單獨的焊接工裝，調試時間長，電極磨損較快，與其他車型的共線性較差。較適用于低自動化率工廠或單車型獨立區域。

2.1.2 阿普拉斯焊

阿普拉斯焊作為一種全新的焊接工藝，相對于常規電阻點焊，具有焊接變形小，焊接壓痕小的特點，對提高外觀質量表現十分有利[3]，經常用于側圍、門蓋等區域的外觀可視區域的焊接。典型阿普拉斯焊接成型如圖4所示。

阿普拉斯焊點對應的門蓋外板翻邊區域需要增加焊接所需的凸臺，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立的凸臺成型分拼。車身車間增加該分拼會增加額外的場地及投資需求，但可以避免沖壓車間到車身車間駁運過程中對凸臺尺寸的損傷，提高焊接質量。在實際應用中可以根據需求靈活選擇。

相對于單邊電阻點焊，阿普拉斯焊接具有更高的多車型設備共用柔性、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的高自動化工廠。

2.1.3 電弧焊

車身車間常用的電弧焊包括惰性氣體保護焊（MIG）、活性氣體保護焊（MAG）及CO2電弧焊。電弧焊用于門蓋區域防內外板錯動時需要嚴格控制焊接參數，電流過大容易燒穿外板，造成無法修復的缺陷，電流過小容易虛焊，起不到連接作用。并且對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。某車型前蓋防止錯動CO2焊外觀如圖5所示。

由于電弧焊需要增加供氣系統及除塵系統，增加了車間的管理風險點，同時焊接熱變形大且焊接后需要打磨，對外觀質量的控制較差，一般只用于出現問題之后的返修，不適于大批量造車時使用。

2.2 使用特殊折邊膠

2.2.1 玻璃微珠折邊膠

折邊膠主要應用于四門兩蓋的包邊區域，主要起連接、防水防銹等作用。折邊膠初始狀態為液態糊狀，只有經過涂裝車間高溫烘烤固化之后才能達到有效的連接強度防止錯動。為了增強折邊膠在車身車間未固化狀態時的連接強度，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動作用。

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，利用門蓋內外板包邊壓合的作用力使玻璃微珠鑲嵌在內外板上，達到鉚接的效果。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備且膠水成本基本不變，效果相對穩定，可以很大程度的提高生產效率。在增加內外板連接強度防止錯動的同時改善了包邊后折邊膠外溢及涂裝車間高溫烘烤之后產生氣泡等質量問題。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，還需要確保門蓋內外板的間隙在包邊過程中的穩定性，并且壓機的壓強要在24MPa以上[4]，才能充分的發揮玻璃微珠折邊膠的連接防止錯動作用。

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構膠粘劑，主要應用于車頂及四門兩蓋區域鍍鋅鋼板和鋁板的折邊粘接。雙組份折邊膠系統示意圖如圖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定性，對抗涂裝車間烘烤固化之前的轉運和調整過程中的內外板錯動及涂裝車間烘烤過程中的變形及流掛等問題都有優異表現。

但與單組份折邊膠比存在設備成本高、膠水混合頭易堵塞、每個生產班次必須更換膠水混合管、維護性差等問題。為保證雙組份膠達到較高的連接強度，需要涂膠后靜止120s以上，導致操作節拍高的工廠需要雙下線位或者配合感應加熱設備加速折邊膠固化。

2.3 對折邊膠進行預固化處理

2.3.1 高頻感應加熱固化

高頻感應加熱固化主要是通過電磁轉換的原理利用大電流對折邊區域進行感應加熱，使液態糊狀的折邊膠固化，達到加強內外板連接防止錯動的效果。高頻感應固化設備主要包括高頻發生器、高頻加熱管、連接電纜和夾具和吸煙裝置幾部分。高頻感應加熱設備系統示意圖如圖8所示：

某車型前蓋包邊后采用高頻感應加熱設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下料方式放入感應加熱夾具內，該夾具內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加熱線圈對包邊涂膠部位進行加熱。

高頻感應加熱可以布置為對局部或者全部包邊區域進行可控性加熱固化，平均單件加熱時間約40 s，能夠滿足高生產節拍的需求。可將固化設備與焊接夾具、下料臺甚至包邊模具整合為一體，減少占地面積的需求。

高頻感應加熱的一次性投資較高，且感應加熱夾具及線圈為仿形加工，無法多車型共用。感應加熱參數需嚴格控制，防止溫度過高或過低造成缺陷。同時如果感應加熱后為人工下料，必須增加輔助下料設備或設置過渡臺進行冷卻。

2.3.2 烘干線加熱

為了解決感應加熱設備無法共用的問題，部分整車廠采用在車身車間內單獨建立門蓋烘干線的方案。將包邊壓合后的四門兩蓋總成運至烘干線進行短時間加熱，實現預烘干，使折邊膠受熱固化，達到防止錯動的作用。烘干線多采用自動化輸送系統完成門蓋總成的批量進出，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、設備利用率高等優點，適合大批量生產。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部滲透，熱量利用率低。一般烘干線都無法設置在緊鄰四門兩蓋的區域，存在駁運過程中零件變形的風險。

3 結束語

綜上所述，一般情況下優先選用能滿足不同生產節拍且不額外增加場地及設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外板錯動問題，提升整車的外表面尺寸匹配質量。同時針對個別零件的內外板錯動嚴重程度增加焊接或者感應加熱工藝。對于個例或者小批次出現的內外板錯動，可以手工整形之后用電弧焊返工調整。除工廠有整體規劃或有特殊的產品設計的情況外不推薦采用雙組份折膠及烘干線方案。

在實際使用過程中，需要根據各自工廠的產品設計、生產節拍、總成數量、工藝場地、投資預期等進行綜合評估，選取適合的防止內外板錯動的工藝方案。

參考文獻

[1] 陸泳慎，鐘旅健等.淺談單面點焊在車門包邊后焊接的應用[J].裝備制造技術，2016（4）：141-142.

[2] 王保國.淺談如何提升車門包邊引出焊焊點質量[J].科技創新與應用，2013（25）：72.

[3] 任濤，潘青等.阿普拉斯焊接技術及應用[J].電焊機，2014（2）：35-38.

[4] 高海鵬，趙新會等.折邊膠中玻璃微珠粒徑與含量如何選擇[J].中國新技術新產品，2015（12）：70.