四门两盖包边新工艺

宋洋sy 2022-10-13 发布于北京

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现车身的四门两盖生产工艺绝大多数是采用包边工艺将内外板结合在一起，内外板压合处涂有折边胶(构造粘着剂)，经过高温烘干使折边胶固化后将内外板粘结，从而得到理想刚性的总成件。但在折边胶未固化前，内外板包边的摩擦力并不能防止内外板之间的相对移动，从而使得在总成件工序流动过程中造成一定程度的扭曲变形。为了确保在烘干前总成件不会因为工序流动而造成精度变化，现生产企业普遍采用两种工艺：包边同时对折边部位局部烘干和包边后在折边部位增加点焊或CO2焊。第一种工艺投资成本较高，不利于小批量生产；第二种工艺增加生产成本且不符合节能减排要求。经实践，得出一种新的生产工艺：通过在折边胶中加入玻璃珠成分，并采用合适的包边工艺参数，使玻璃珠嵌入包边压合部位的钢板，限制了内外板之间的相对移动，使总成件在折边胶烘干前也能获得理想的刚性，从而保证其理想精度。

四门两盖的结构特点

在汽车制造工艺中，车身的四门两盖是由外板和内部加强板组成的，两者之间的装配采用包边工艺。包边一般是指对两个钣金件装配时采用一个零件的折边包裹住另一个零件周边的方式连接(如图1)。为了提高四门两盖的压合强度, 车门制造中通常采用涂布折边胶、包边并进行包边后点焊的方式, 有效地提高车门总成的安全性和耐久性。随着新技术及新材料的出现, 车门加工水平也在不断提高。

作为汽车制造中重要的辅助材料，折边胶的运用能够有效地防止水分、湿气、异物等从内外板的板缝间进入引起锈蚀以及防止板材之间的错位，提高四门两盖的整体刚性。

四门两盖的刚性要求

四门两盖均为外观件，因此对于其与周围外观件配合的间隙、段差要求较高。而根据汽车制造工艺设定，四门两盖从加工总成到涂装烘干需要较长的移动距离，且在白车身状态需对四门两盖与周围配合部件的段差进行修整。为了保证移动过程中四门两盖的精度不受振动或其它因素影响和保持段差修正后的形面状态，因此需要其具备较高的刚性。

既然刚性这么重要，那刚性如何判定呢？在此引入“挠变量”这个名词，挠变量是衡量刚性的一种测量方式。这里以发动机罩为例进行说明。如图2，在四个部位支撑固定发动机罩，点A、点B、点C三点处施加一定荷重(使用5~30kgf的荷重，间隔为每5kgf进行测试)，测定三点处的挠变量，通过挠变量的大小判断刚性情况。同时，经过现场试验，将测量简化，得出一种更为简单的测量方法，即将发动机罩放置平台上，通过提升一个支点后观察另一支点离开平面时的高度来测量发动机罩总成变形情况，以此来衡量挠变量(如图3)。

根据四门两盖的制造工艺分析，影响四门两盖刚性的主要因素有以下三个方面：包边工艺、包边后工艺以及折边胶性能。

包边工艺分析

包边工艺是指使用压块将折边压紧，包裹另一零件达到装配的目的。在目前的汽车制造企业中，常见的包边工艺有两种：模具包边和滚边。两种工艺各有优缺点。

采用压合模具包边工艺有以下优点：

1.包边尺寸容易控制，加之冲床的导柱、限位块等定位，确保了上下模的相对位置及包边精度。

2.压合包边效率高，压合节奏快，冲床与车门压合模的结合应当为最佳工艺途径，为车门压合实现自动化走出一条新路。

3.柔性化程度高，冲床通用的情况下可供多品种压合模使用，如果采用快速轨道式下台面为活动台面，会更有利于提高多品种加工。

但采用压合模具包边同时也存在压边厚度超标的可能，压合厚度超标有三个方面原因：

1.压合模下死点间隙调整不当。

2.滑块平行度不好。

3.压合面研磨不均匀。如果车门压合不到位，就会使车门在成千上万次的开关冲击中造成门里板与门外板串动，从而造成车门在重力作用下失效。

滚边工艺是采用滚轮(一边通过机器人手臂驱动)将折边辊压并包裹住另一个零件，以实现装配的目的。

包边后工艺分析

四门两盖完成包边后，为了减少移动过程中振动等因素对精度的影响，通常会安排包边后工艺进行加固。目前比较常用的是增加焊点(点焊或CO2焊)和预固化。

增加焊点可以有效地限制在后续工艺流程中内外板之间的错位，提高四门两盖总成刚性，但是增加焊点和表面处理工序，需要增加一定的制造成本；预固化工序的运用，能够提前将折边胶加热固化，使其起到限制内外板错位的作用，但是预固化设备的导入和使用也需要增加一定的制造成本。

能否取消包边后工艺，同时又能保证后续工艺流程中精度不产生波动呢？

新工艺研讨及现场应用

包边工艺对于一个较成熟的汽车企业已经成型，而导入新的包边设备需要投资成本太高，包边后工艺则是我们希望取消的工艺。因此，折边胶性能的改善成为分析和试验的重点。

经过与密封胶供应商的技术交流，了解到有一种新的折边胶，比现用折边胶增加了玻璃珠成分。玻璃珠是一种比钢板强度要高的固体微粒，经过压边工艺后，能够嵌入在内外板之间，形成均匀嵌入分布，限制内外板之间的错位和移动(如图4)。

千万别简单地理解成只需把折边胶更换成含玻璃珠的就可以了，笔者初时也陷入了此误区：更换成为含玻璃珠的折边胶后，发现并没有提高总成刚性(减少挠变量)。经过多次试验分析和与折边胶厂家共同研究后，发现玻璃珠没有充分嵌入板材中，也就起不到限制板材间相对移动的作用。最终试验论证的结果是：要确保玻璃珠充分嵌入板材，必需考虑以下几个因素。

1.对折边胶的要求

对于玻璃珠的规格有着严格的要求。经过试验，玻璃珠规格在直径250μm，含量5%，受压在300kg/cm2以上的条件下，嵌入效果较好(如图5)。

2.对涂胶工艺的要求

包边面中涂胶量需足够，目的是保证玻璃珠的个数。胶量过多或过少均不宜：胶量过多则包边时会使胶溢出，增加用胶成本和后工序品质处理成本；胶量太少则包边面的玻璃珠含量太少，阻力不足。可通过对试验件进行拆解检证，结合图纸要求，来确定合适胶量。涂胶现采用的工艺一般有两种：其一是机器人+限量胶泵的自动化涂胶，此工艺在涂胶量和涂胶位置均有保证，调整参数后易于保证稳定性；其二是手工+胶泵，此工艺因投资少，在我国使用较多，但缺点多，品质安定化困难：胶量和涂胶位置靠人保证，波动较大。若用手工打胶，则需尽可能考虑能给人参照物，去更好地保证胶量和位置，采用的方法：第一通过调整胶泵压力、更改枪嘴出胶孔径和规范胶枪移动速度来控制胶量，不靠作业者控制胶枪阀门开度来控制出胶量；第二采用辅助定位，保证打胶位置，如用胶枪枪嘴外圆柱面靠住外板翻边面来确定涂胶位置；第三是生产过程中加以监控，可制作折边胶直径量规，在生产中按照一定频率进行打胶量的检测。

3.对压边参数的要求

四门两盖的压边厚度对于玻璃珠的嵌入状态影响很大，从而决定能否最大限度起作用以保证刚性。如果压边厚度过大，玻璃珠就无法全部均匀地嵌入内外板之间，起不到限制内外板移动的作用，总成刚性也就无法得到保证。而压边厚度主要由模具的闭合间隙、压力以及压边延时决定。之前已经试验过，玻璃珠直径为0.25mm，经过分析计算，压边间隙最佳值为0.05~0.15mm。

而压边力的大小目的是保证模具的闭合间隙，用于试验的是液压式四柱压力机，之前试验已经得出，玻璃珠受压在300kg/cm2以上的条件下，嵌入效果较好，把300kg/cm2根据压边面积计算出压力机输出的压边力，以此为参考值进行调整试验，通过测量包边后总成厚度(参照图8)、挠变量(参照图3)和外观是否变形来确定合适的压边力。图9是关于压边力与挠变量的试验数据，从数据中判断，压力并不是越大越好，且有一点不稳定性。

压边延时是指当压力机滑块行程在下死点时(模具最小闭合间隙状态)的维持施压时间，此时间的作用在于减小包边后回弹。可通过逐秒递增的方法进行试验分析，结合生产节拍允许的时间确定出合适的压边延时。试验的结果是：4~5s延时是生产节拍可接受，包边稳定性又较高的。

经过压边间隙、压边力以及压边延时的调整，再进行试验，试验后测量，四门两盖刚性可得到很大的提高，达到了理想的刚性，包边后不需加焊或预固化，可满足烘干前的工艺要求。