車身覆蓋件折邊涂膠工藝優化

周昊澍，張 悅，靳延鵬，王 鑫，曹海濤，陳俊鵬

車身覆蓋件折邊涂膠工藝優化

周昊澍，張 悅，靳延鵬，王 鑫，曹海濤，陳俊鵬

（北京奔馳汽車有限公司前驅車工廠，北京 102600）

北京奔馳前驅車四門兩蓋內采用了涂膠與滾邊相結合的連接技術以連接覆蓋件內外板。覆蓋件折邊膠不僅用作強度連接，同時還起到防腐蝕的重要作用，因此，主機廠對于折邊連接工藝有著嚴格的考核。文章將對北京奔馳前驅車的覆蓋件折邊涂膠與滾邊工藝進行介紹，同時結合生產過程中遇到的問題進行分析并介紹解決方案。經過優化折邊膠涂膠工藝與滾邊工藝過程，減少了清膠工作量并解決了與其相關的生產停機問題；同時提升了生產過程中的穩定性，提升了產品質量。

折邊膠；滾邊工藝；冷連接技術；白車身覆蓋件工藝；汽車生產制造

現代白車身制造工藝過程中大量采用了機器人自動涂膠工藝以滿足車身剛度、密封與防腐蝕性，以及噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）等多項考核要求。涂膠在車身的大量應用對產品質量本身以及生產工藝過程帶來的巨大正面影響是顯而易見的：研究表明涂膠工藝在車身的應用有效減輕車體重量10%以上；涂膠的應用有便于實現工藝過程的自動化[1]；使用涂膠工藝還可以有效隔離板材鍍層，增加抗腐蝕能力[2]；同時相比于傳統熱連接技術，涂膠應用范圍更廣，可以用于連接不同材質的材料及厚度差異大的零部件，并且載荷分布更加均勻，面連接不易發生應力集中。通常白車身所用的膠可分為橡膠型膠與環氧樹脂型膠，其中環氧樹脂型膠可用作于汽車覆蓋件折邊膠以達到密封防腐、強度連接的作用。本文旨在針對北京奔馳前驅車車身工廠覆蓋件區域折邊膠與滾邊工藝運用過程中出現的問題進行分析討論，優化工藝流程[3]；經過工藝過程優化有效改善機器人島環境并消除相關質量問題，對類似工藝過程優化有一定指導意義。

1 項目背景

1.1 工藝簡介

涂膠是裝焊車間內普遍采用的一種連接技術。前驅車車身工廠覆蓋件區域采用涂膠與滾邊的連接方式連接四門兩蓋的內外板。在涂折邊膠時，首先機器人運轉覆蓋件外板至工裝胎上并對零件進行定位，隨后自動涂膠機器人會將膠涂抹在外板內側，完成涂膠工藝后，外板會被運轉至滾邊工位的工裝胎上并進行定位；另一臺運轉機器人會將內板總成運轉到滾邊工裝胎使內板總成與外板總成在定位胎上相互貼合，滾邊機器人會分別以30°、60°以及90°的角度對外板法蘭進行壓合，完成滾邊工藝[4]。

折邊膠不僅僅是用作內外板的強度連接，更是起到了密封防腐蝕的重要作用，因此，質量考核對于覆蓋件折邊膠有著極高的工藝要求。在考核折邊膠時候，需要進行破壞性試驗（剔試），完全破壞內外板連接去考核折邊膠粘連寬度與折邊填充狀態[5]；根據對折邊內不同程度的填充狀態，可以分為Fill1，Fill2和Fill3。（圖1—圖3）Fill1要求折邊膠需要至折邊內空腔（straw）處且折邊空腔填充度小于50%；Fill2要求折邊膠需要填滿折邊內空腔而外側無可見溢出；Fill3需要折邊膠完全填充滿straw，且在折邊外部有可視溢膠。質量考核時折邊膠填充程度應達到對應位置的設計的填充標準或以上。根據梅賽德斯奔馳工藝標準所有車型的車門鎖邊、鉸鏈邊與底邊均是Fill3標準；所有車型車門窗框邊，運動型多用途汽車（Sport Utility Vehicle, SUV）及Hatch-back車型背箱折邊膠，以及轎車車型除風擋側的尾門區域均是Fill2要求；轎車后備箱風擋側是Fill1要求[6]。

圖1 折邊膠Fill1切角示意圖

圖2 折邊膠Fill2切角示意圖

圖3 折邊膠Fill3切角示意圖

1.2 目標問題

北京奔馳前驅車車身工廠車門與背箱覆蓋件采用的是陶氏杜邦Betamate 1041GS結構膠；該種膠貯藏溫度為5～35 ℃；使用過程中會加熱至45 ℃以增加其流動性方便涂膠；在經過噴漆烤箱220 ℃高溫烘烤后固化達到強度連接的作用；在室溫下此類膠的粘度系數大于20 000 cP，因此，在涂膠作業過程中，由于膠的粘性，容易殘留在滾輪、工裝胎等處，引起設備在工藝過程中粘膠、甩膠等問題發生。

HOP島甩膠的問題會給生產帶來多方面的負面影響。最為直觀的是粘的膠逐漸累積最終會在島內甩膠，導致島內環境臟，額外增加清潔頻率。除此之外，甩膠會引發覆蓋件區域的停機，影響生產，如圖4所示，具體表現在以下幾點：

圖4 優化前甩到設備上的殘膠

1）累積的膠塊如果落在滾邊胎模具上還會給產品帶來外觀缺陷，需要返修；因此，在生產過程中加工人還需要額外花時間進島清膠，造成停機。

2）滾輪粘膠還有可能粘在在線測量點處影響在線測量導致報錯，造成故障停機。

3）粘膠可能會甩到總成件上，增加工人清膠以及檢查的時間，導致節拍緊張，甚至可能清膠超節拍。

4）此外，滾輪粘膠以后導致滾輪壓力發生變化，對于零件尺寸也會帶來波動。通過在線測量數據可以監測到單件尺寸變化的一個趨勢；這種不穩定對于整個后續工藝都帶來了困擾。

2 問題分析與解決方案

2.1 問題概述

通過觀察、分析得知島內甩膠的主要來源是夾具塊與滾輪，分別針對這兩個甩膠來源進行分析，并有針對性地制定解決措施。

經分析，滾邊胎夾具殘膠產生有三個原因：部分夾具塊距離折邊邊緣過近；折邊膠溢出量較大；以及滾輪端部粘到的膠蹭到夾具塊上。而滾輪粘膠同樣是有三個產生原因：滾邊工藝過程中滾輪邊緣軌跡超出折邊外側與溢出的膠相接觸；開口位置膠量溢出多，接觸到滾輪；部分造型過渡區域法蘭窄，滾邊軌跡優化困難。

2.2 問題解決方案

為解決夾具塊粘膠問題，首先排查全車型夾具塊位置。顯而易見的是如果滾邊胎抓手上的壓緊塊距離折邊過近，極其容易在過程中粘到折邊膠；并且由于環氧樹脂膠的粘性，一旦工裝胎開始粘膠而未被及時清理，會越來越多，直至影響生產，工段作出反應停線清理。因此，將所有夾具塊調至一個合理位置是控制這個問題的根本。由于前驅車覆蓋件生產線采用多車型共線柔性化生產，不同車型共用工位，通過切換工裝胎以及切換機器人程序實現同一套設備多車型生產，多個車型共用同一臺滾邊機器人；因此，任何一個車型粘膠后未對設備及時進行清理都會連帶影響其他車型。首先對所有車型進行排查，統一將夾具塊調整至距離折邊邊緣+方向5 mm處。同時細化涂膠分區使同一膠段內不同位置可以根據實際需要相對靈活調整出膠量，并逐點優化折邊膠機器人涂膠軌跡使折邊膠溢出均勻，最終達到工藝后整條折邊處有最小可見溢膠的目標。如圖5、圖6所示。

圖5 調整前法蘭邊緣到夾具塊距離（2 mm）

圖6 調整后的法蘭邊緣到夾具塊距離（5 mm）

針對滾輪粘膠，需要對首先需要對各車型滾邊工藝最后一工序進行軌跡優化，確保滾輪端面工藝過程中不會超出法蘭邊緣，避免滾邊過程中將溢出折邊膠粘染。為保證滾邊質量，逐點驗證滾輪軌跡，如圖7所示，優化后的滾輪軌跡與法蘭邊完全平齊，既保證滾邊完全封住，也避免了滾輪粘膠。

圖7 優化軌跡后滾輪端面與法蘭邊平齊

針對開口處溢膠問題，優化涂膠軌跡與膠量，避免開口處溢膠過多粘到滾輪與夾具。滾輪在完成滾邊工藝后，有清膠自動清膠的工序；在此工序添加噴油嘴對滾輪噴以油霧，在滾輪表面形成一層油膜，有效減少了環氧樹脂膠對滾輪設備的沾染。

3 效果收益

經過優化，最為直觀的成果是覆蓋件島內環境明顯改善；生產工段也有著非常正面的反饋；在工段日常清潔頻次的保證下，過去由于粘膠而導致的島內環境臟的問題已經得到了控制解決。班后只需對工裝胎、滾輪以及清膠設備進行簡單的清潔維護就可保證粘膠問題不再重復。圖8、圖9中是以某轎車車型左后門工裝胎為例，生產一個班次（單車型200+產量）工裝胎夾具塊的粘膠情況項目前后對比（虛線框內處）。

圖8 優化前夾具塊粘膠情況

圖9 優化后夾具塊粘膠情況

通過每日停機統計也能直接看到甩膠問題的有效控制。圖10是對比了項目開始前兩周（CW32/ CW33）與優化完結后（CW49）覆蓋件島區域膠相關的停機時長對比。通過I-Portal數據統計可以看到項目前后進島清膠以及相關停機每周約降低240分鐘，基本得到了消除。

圖10 覆蓋件島膠相關停機時間對比

同時，對于尾門區域的涂膠優化有效控制了尾門清膠工位的工作量，使得目前可以一人節拍內完成清膠作業，從而可以將該工位增設的1PMK取消或者轉移至其他工位。

4 結論

本工作通過問題表象倒推產生原因，分析得知甩膠來源是滾輪與工裝夾具，分別對其進行優化調整，從根本上解決了甩膠問題。

本項目的成功推進實施離不開各部門的通力協作緊密溝通；讓各職能組以及生產工段在分析問題時會從不同角度進行分析思考，有了更開闊的思路；多方影響因素都會對我們要解決的目標問題帶來影響，單靠任何一方都無法獨立得到有效解決；通過本項目的案例，職能組HOP責任人、生產工段間建立高效的溝通渠道明確責任劃分，對解決未來出現的新課題有指導和參考的意義。

[1] 中國汽車工業協會汽車相關工業分會.汽車膠粘劑密封膠實用手冊[M].北京:中國石化出版社,2018.

[2] 周一兵.汽車粘結劑密封膠應用手冊[M].北京:中國石化出版社,2003.

[3] 王曉寧,馬立業,劉忠華.折邊膠在汽車門蓋制造中的應用[J].汽車工藝與材料,2013(6),14-16,19.

[4] 劉陽,滾邊機器人在四門二蓋中運用[J].汽車實用技術,2021,46(6)120-132.

[5] 陶秋實,石鵬程.白車身涂膠質量控制方法[J].汽車實用技術,2021,46(2)116-118,125.

[6] 梅賽德斯奔馳集團.梅賽德斯奔馳工業標準MBN 10433 Hem Bonding in the Body Shop[S].辛德芬根: Reiner Jost.2010.

Hemming Glue Process Optimization of Body in White Hang-on Parts

ZHOU Haoshu, ZHANG Yue, JIN Yanpeng, WANG Xin, CAO Haitao, CHEN Junpeng

( Front Drive Car Factory, Beijing Benz Automobile Limited Liability, Beijing 102600, China )

Beijing Benz front-drive vehicle adopts a combination of gluing and hemming connection technology in the four doors and two covers to connect the inner and outer panels of the covering parts.The hemming glue of the covering part is not only used as a strength connection, but also plays an important role in corrosion prevention, so the main engine factory has a strict assessment of the hemming connection process.This article will introduce the hemming glue painting and hemming process of the cover parts of Beijing Benz front-drive vehicle, and analyze and introduce the solutions based on the problems encountered in the production process.After optimizing the hemming glue painting process and hemming process, the glue cleaning workload is reduced and the production downtime related to it is solved. At the same time, it improves the stability in the production process and improves product quality.

Hemming glue;Hemming process;Cold connection technology;Body in white hang-on parts process; Automobile manufacturing

U466

A

1671-7988(2023)11-184-04

周昊澍（1993－），男，碩士，研究方向為車身生產制造，E-mail:523035955@qq.com。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.011.034