奔馳V253車型發動機艙蓋表面坑包問題分析及解決

發動機艙蓋后沿前風擋位置是處于正副駕駛位的正前方，此區域的表面坑包很容易被客戶發現，從而引起客戶的抱怨，所以此位置的表面質量必須解決。奔馳的V253車型在投產之初發現，發動機艙蓋后沿位置有較嚴重的表面坑包問題，亟待解決。

奔馳V253車型發動機艙蓋生產區域工藝

奔馳V253車型發動機艙蓋區域生產使用的主要連接工藝有機器人電阻點焊、機器人壓鉚、涂膠、機器人滾邊及傀儡式單邊焊。通過電阻點焊及機器人壓鉚的連接方法使內板的小零件組合成內板總成，然后通過涂膠及機器人滾邊使外板包裹住內板，最后通過愧儡式單邊焊保證內外板在經過噴漆烤箱之前相對位置不變。由于V253車型發動機艙蓋的折邊膠使用的是1K膠，因此需要使用單邊焊固定內外板位置。奔馳V253車型發動機艙蓋生產工藝流程如圖1所示。

在V253車型剛投產前期，發動機艙蓋表面質量缺陷主要集中在前風擋區域，修復量幾乎是 100% ，如圖2所示。對前風擋區域的表面質量產生影響的因素主要有沖壓件內外板的表面質量情況。另外一個很重要的影響因素是相關工藝過程：涂膠、機器人滾邊、傀儡式單邊焊。

V253車型發動機艙蓋前風擋區域表面質量影響因素分析

由于對于發動機艙蓋外表面坑包的影響因素眾多，為了更全面地分析該問題的根本原因，借助魚骨圖（見圖3）對人、機、料、法、環幾方面的影響因素進行一一排查及分析，通過這種方法最終篩查出最主要的影響因素。

1.沖壓件狀態的影響

汽車覆蓋件沖壓成形的基本工序有落料、預彎、拉延、修邊、沖孔、翻邊及整形等。典型結構的汽車覆蓋件一般需要4～6道工序，并可根據需要將一些工序合并，如落料拉延、修邊沖孔、翻邊整形等。

其中影響總成件表面質量的主要是內板折邊面的表面質量情況和外板法蘭邊的表面質量和切邊線接刀口情況。內板一般需要平整，無明顯波浪、凹坑及凸起等缺陷，如果內板被法蘭邊包裹的部分表面不平，在機器人滾邊過程中造成內外板接觸面上的垂直壓力不同，造成外板表面變形程度不同，從而表現出不同的表面平整度。經檢查，V253車型沖壓件內板的表面平整度沒有問題，不會造成總成件的外表面質量問題。沖壓件外板的外表面質量要求、法蘭邊立面表面平整度、切邊線平整度（無毛刺）和切邊線接刀口形狀及尺寸都會對總成零件外表面質量有影響。V253車型沖壓件外板法蘭邊切邊線上有很多圓弧性過臺階形接刀口，Daimler標準規定為 0.5mm 。根據經驗，該切邊會影響總成件的表面質量，一般情況下，切邊線接刀口會造成總成件在機器人滾邊后外表面出現不平的現象，因此法蘭邊接刀口半徑越小越好。而V253車型最初的沖壓件外板法蘭邊接刀口半徑1mm，遠大于Daimler標準規定值。另外，在沖壓件外板法蘭邊立面上有很多凹坑，如圖4所示。

2.單邊焊參數的影響

單邊焊工藝有別于普通電阻點焊：電阻點焊的負極通過線管連接到內板上，焊接時電流從正極流過零件（內板）流向負極，在外板包裹的法蘭邊上與內板間形成焊點，而外板外露面上沒有焊點，因此不會造成外露面表面上的缺陷，這也是該工藝稱作單邊焊的原因。如圖5所示，奔馳V253車型的單邊焊結構為：在零件下方會有一個固定的銅塊作為外板外露面的支撐塊，零件上方為氣缸帶動的可動電極。支撐塊下方有一層絕緣層，杜絕了電流從法向方向穿過零件，因此該支持塊只是起到了焊接時對外表面的支持作用，從而減少外表面的質量缺陷。在實際調整過程中，需要調整支撐塊的高度及接觸面的曲面形狀，使支撐塊整個曲面能與被焊接零件表面完全面接觸。控制單邊焊質量的參數有電極壓力，焊接電流及焊接時間，其中電極壓力對總成件外表面質量有很大影響。

單邊焊的下支撐塊表面對發動機艙蓋表面坑包情況影響很大，如果支撐塊表面不能與零件表面完全貼合，表面極易出現坑包缺陷。在解決V253車型表面質量問題時，首先將零件下方的支撐銅塊表面進行打磨，使支撐面與零件表面曲面完全隨形而貼合。然后分別研究電流、電極壓力、焊接電流及焊接時間等參數對發動機艙蓋表面質量影響。觀察在不同壓力參數下發動機艙蓋表面質量情況。電極壓力與表面質量之間的關系如圖6所示。通過實驗表明，在支撐銅塊高度及銅塊上表面與零件曲面完全貼合時，焊接時焊接電流及電極壓力對發動機艙蓋的外表面質量影響最大。

3.機器人滾邊工藝的影響

機器人滾邊工藝是機器人驅動滾邊輪以不同角度滾壓零件外板，使外板最終包裹住內板，根據沖壓件外板法蘭邊開口角度不同，機器人滾邊的步驟也不同，一般來說法蘭邊開口 折邊分為3步進行，大于 則需分為4步或5步。發動機艙蓋滾邊如圖7所示。

影響機器人滾邊質量的參數有滾邊角度（即滾輪與零件法蘭邊之間的夾角）、滾邊速度、滾邊壓力等，其中對外表面質量影響最大的是最后一步滾邊的壓力大小（主要由機器人滾邊輪的Z方向提供）。針對V253車型發動機艙蓋的表面質量問題，排查了最后一步滾邊過程的滾輪與滾邊胎膜之間的間隙（誤差±0.1mm） ），保證在滾邊過程中每個軌跡點上滾邊輪對滾邊胎表面的壓力值基本相同，如圖8所示。

4.硬件設備的影響

發動機艙蓋外板上件工位發現外板法蘭邊有嚴重變形，經排查發現有些沖壓外板的物流料框KTL上的分割塊安裝成反方向，導致分割塊把發動機艙蓋法蘭邊立面隔傷，使得外表面出現坑包。同時檢查了與缺陷表面接觸的工裝夾具及支撐塊，均不會造成發動機艙蓋表面坑包。發動機艙蓋外板對表面質量影響如圖9所示。

5.人員的影響

V253車型的生產區域都是自動化生產線，工人只負責上下零件，過程中工人用手拿取的只是發動機艙蓋外板兩端，并且中間過程中有托的過程，不會對零件外表面造成影響，操作過程符合SWI要求，因此，基本排除了人員的影響。

優化方案

1.沖壓件法蘭邊翻邊面優化

針對沖壓件外板翻邊面表面不平以及切邊線接刀口的問題，沖壓車間首先優化了翻邊面表面情況，優化后的翻邊表面平整如圖10所示。針對切邊線接刀口的問題，沖壓車間優化了接刀口的高度，使其小于0.5mm ，經過以上優化方案的實施，沖壓件外板的狀態得到極大改善，如圖11所示，總成零件外表面質量在外板改善后也得到極大改善，由沖壓件來件造成的外表面質量問題基本消除。

2.單邊焊參數優化

首先將單邊焊支撐塊的表面打磨與零件表面完成貼合狀態，然后調整單邊焊控制參數中的焊接壓力大小以及焊接電流大小，通過大量實驗得出圖10的關系。可以看出，在電極焊接壓力為 0.14～0.2kN ，焊接電流在 ，發動機艙蓋的表面質量良好。

3.機器人滾邊程序優化

試驗表明，滾邊輪繞開接刀口的距離一般是由接刀口的尺寸決定的：滾邊輪的外切邊與接刀口的邊在Y向保持平齊即可。經過優化滾邊過程，一方面適當更改機器人滾邊軌跡，使滾邊輪能夠更好地沿著沖壓件法蘭邊的切邊線進行包邊運動，使最后一步滾邊輪對零件表面的作用力均勻一致，包邊完成之后零件外表面狀態一致，避免了坑包出現。另一方面，在接刀口的位置，使滾邊輪往外（胎膜外方向）調整，使滾邊時滾邊輪的壓力不對接刀口有作用力，從而避免接刀口處由于材料的缺失而產生的滾邊壓力與其他地方產生差異，在外表面產生坑包問題。

4.物流料框優化

將部分KTL上的尼龍支撐塊反向安裝的尼龍支撐塊方向糾正，使尼龍塊的槽口與零件法蘭邊面接觸，更好地托起發動機艙蓋外板，減少法蘭邊變形。

經過上述優化措施的實施，奔馳V253車型發動機艙蓋后沿表面質量得到很大改善，完全滿足外覆蓋件表面質量要求。

結語

影響V253車型發動機艙蓋總成外表面質量的因素很多，本文經過對BBAC生產過程中的研究發現：

1）發動機艙蓋總成外表面質量缺陷主要是由來件變形，沖壓件狀態影響了機器人滾邊效果，以及單邊焊后的表面坑包造成。其中沖壓件外板翻邊面凹凸不平以及切邊線接刀口太深會是影響V253車型發動機艙蓋外表質量缺陷的最重要的影響因素，通過沖壓車間優化沖壓模具使外板翻邊面表面平整，切邊線接刀口深度同時結合機器人滾邊程序優化后，由沖壓件造成的表面缺陷得到很大改善。

2）單邊焊工藝調整的好壞對發動機艙蓋外表面 狀態影響也很大，保證了單邊焊下支承塊表面與發動 機艙蓋外表完全隨形基礎上，保證焊接壓力為 0.14～ 0.2kN時表面質量較好。AUTO1950