门盖包边后防止内外板相对错动技术研究

祁玉新 谭野

摘 要：随着人们对整车外观质量的要求日益提高，如何控制白车身装配的尺寸精度变得越发重要。文章对四门两盖在车身车间内转运、存储和装配过程中可能产生的内外板相对错动影响匹配质量的问题进行了原因分析，并对目前常见的几种防止内外板相对错动技术进行了详细的介绍，为消除内外板错动问题、提升整车外表面质量提供参考。

关键字：外观质量;尺寸精度;防止错动

中图分类号：U466  文献标识码：A  文章编号：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

车身车间制造一辆完整的白车身需要经过装配、焊接、涂胶、输送和表面调整等一系列复杂的工艺流程，四门两盖作为白车身的重要组成部分，外表面质量及与车身其他部位的尺寸配合程度直接影响整车外观质量。四门两盖的自动化生产流程大致如下：装配内板及小件→焊接→涂折边胶及减震胶→内外板合装→包边压合→下线。包边压合过程中为保证外板棱线及圆角质量，需要在内外板之间预留1.5～2mm的间隙用来布置外板定位。而门盖总成在进入涂装车间之前折边胶处于未固化状态，对内外板的连接作用很小，内外板之间主要靠外板包边的力进行弱性连接。这导致门盖总成在存储、转运和白车身装配调整过程中，在扭转力和切向力的作用下，门盖内外板之间易出现错动。尤其对于前盖，由于涉及行人保护法规要求，前盖前部经常采用水滴包边的结构形式，包边有效接触面积减少，导致内外板压紧力减小，在调整、转运过程中更容易发生内外板错动。

针对以上问题，解决门盖包边压合后的内外板错动已成为提升整车外表面尺寸匹配的关键问题。本文将总结目前整车厂所采用的几种常见的防止门盖包边后内外板位置相对错动的工艺，并对这些工艺的优缺点进行阐述。

2 常见的防错动技术

各整车厂对于防止门盖包边压合后的内外板相对错动的工艺，主要集中在提高内外板局部或整体的连接强度的方向。例如在局部翻边处增加焊接，使用特殊折边胶，对折边胶进行预固化处理等方法。

2.1 局部增加焊接

为了保证焊接不破坏门盖外表面，在包边翻边结合处增加的焊接常用方式为单边电阻点焊、阿普拉斯焊及电弧焊。

2.1.1 单边电阻点焊

单边电阻点焊是常规电阻点焊的一种演化形式，两者都是通过电流流经电阻产生的热量使其在内外板间形成熔核，冷却后形成焊点。不同的是，单边电阻点焊的电极在工件的同一侧或者只有一个有效的压力电极，另一侧通过接地铜电缆的方式进行馈电，形成电流回路[1]。普通的压力电阻点焊和单边电阻点焊的原理对比图如图1所示。

对于门盖内外板包边处若使用普通的压力电阻点焊，会由于电流的分流导致真正用于在内外板之间形成熔核的回路电流较小，无法形成可靠焊核。同时由于焊接电极压力直接作用于外板上，会形成破坏外表面的焊接压痕，严重影响零件表面质量。

单边电阻点焊在避免普通电阻点焊在形成焊核時对门盖外表面破坏的同时将门盖内板与折边后的外板内侧连接在一起，起到固定住内外板防止错动的作用。

实际应用中，为了防止焊接过程中电极杆与焊接面不垂直，焊接压力过大等对门盖外表面造成的缺陷影响，并考虑到需有足够的焊接空间，手工焊接经常采用引出傀儡焊式的特殊单边电阻点焊形式，引出傀儡焊式单边焊需要特定的夹具，如图2所示。

引出傀儡焊式单边电阻点焊的特点是每一个焊点对应一个固定的小焊钳，内板侧通过接地的铜电缆引出与外板侧的引出电缆组成上下铜排，每一个铜排对应一个焊点，使用普通的手工电阻点焊设备就可以完成焊接工作。由于引出傀儡焊式单边焊每一个焊点的电极压力都是由固定在夹具上的气缸单独供给，压力比较稳定，效果较好[2]。

机器人自动焊接工位，一般直接采用单边焊枪来完成焊接。单边焊枪的电极杆均在工件的同一侧，同时在焊点对应的工件底面设置仿形绝缘支撑。焊接时，一个电极头接触外板，另一个电极接触内板并利用缓冲接触弹簧来避免干涉，两电极接触区域尽量保持平行。单边焊枪焊接示意图如图3所示。

单边电阻点焊具有焊接效率高、尺寸稳定效果好、对零件的外表面质量影响较小等优点，但是其投资较高，需要单独的焊接工装，调试时间长，电极磨损较快，与其他车型的共线性较差。较适用于低自动化率工厂或单车型独立区域。

2.1.2 阿普拉斯焊

阿普拉斯焊作为一种全新的焊接工艺，相对于常规电阻点焊，具有焊接变形小，焊接压痕小的特点，对提高外观质量表现十分有利[3]，经常用于侧围、门盖等区域的外观可视区域的焊接。典型阿普拉斯焊接成型如图4所示。

阿普拉斯焊点对应的门盖外板翻边区域需要增加焊接所需的凸台，可以选择在冲压车间模具上直接增加冲头将特征一次成型，或者在车身车间增加独立的凸台成型分拼。车身车间增加该分拼会增加额外的场地及投资需求，但可以避免冲压车间到车身车间驳运过程中对凸台尺寸的损伤，提高焊接质量。在实際应用中可以根据需求灵活选择。

相对于单边电阻点焊，阿普拉斯焊接具有更高的多车型设备共用柔性、更小的焊接压力及更小的工件热变形影响，适用于多车型共线生产的高自动化工厂。

2.1.3 电弧焊

车身车间常用的电弧焊包括惰性气体保护焊（MIG）、活性气体保护焊（MAG）及CO2电弧焊。电弧焊用于门盖区域防内外板错动时需要严格控制焊接参数，电流过大容易烧穿外板，造成无法修复的缺陷，电流过小容易虚焊，起不到连接作用。并且对于焊接之后的部位要增加打磨操作以便尽量减少外观缺陷。某车型前盖防止错动CO2焊外观如图5所示。

由于电弧焊需要增加供气系统及除尘系统，增加了车间的管理风险点，同时焊接热变形大且焊接后需要打磨，对外观质量的控制较差，一般只用于出现问题之后的返修，不适于大批量造车时使用。

2.2 使用特殊折边胶

2.2.1 玻璃微珠折边胶

折边胶主要应用于四门两盖的包边区域，主要起连接、防水防锈等作用。折边胶初始状态为液态糊状，只有经过涂装车间高温烘烤固化之后才能达到有效的连接强度防止错动。为了增强折边胶在车身车间未固化状态时的连接强度，目前各整车厂广泛采用一种新型的折边胶——玻璃微珠折边胶，可以很好的从根本上起到防止错动作用。

玻璃微珠折边胶就是在普通的折边胶中加入直径约为0.2-0.3mm的玻璃珠，利用门盖内外板包边压合的作用力使玻璃微珠镶嵌在内外板上，达到铆接的效果。玻璃微珠折边胶压合前后示意图如图6所示。

使用玻璃微珠折边胶不需要增加额外的涂胶设备且胶水成本基本不变，效果相对稳定，可以很大程度的提高生产效率。在增加内外板连接强度防止错动的同时改善了包边后折边胶外溢及涂装车间高温烘烤之后产生气泡等质量问题。但是玻璃微珠的珠径大小和其在折边胶中的含量对整体的连接效果有很大影响，一般情况下其混合比例为8%左右，珠径为0.2-0.3mm。除了以上限制条件，还需要确保门盖内外板的间隙在包边过程中的稳定性，并且压机的压强要在24MPa以上[4]，才能充分的发挥玻璃微珠折边胶的连接防止错动作用。

2.2.2 双组份折边胶

双组份折边胶是指采用两种不同成分的胶水，按照一定比例混合后使用，在室温下能够快速固化的结构胶粘剂，主要应用于车顶及四门两盖区域镀锌钢板和铝板的折边粘接。双组份折边胶系统示意图如图7所示。

双组份折边胶基于其室温固化的特性，相比于单组份折边胶能够提供更高的尺寸稳定性，对抗涂装车间烘烤固化之前的转运和调整过程中的内外板错动及涂装车间烘烤过程中的变形及流挂等问题都有优异表现。

但与单组份折边胶比存在设备成本高、胶水混合头易堵塞、每个生产班次必须更换胶水混合管、维护性差等问题。为保证双组份胶达到较高的连接强度，需要涂胶后静止120s以上，导致操作节拍高的工厂需要双下线位或者配合感应加热设备加速折边胶固化。

2.3 对折边胶进行预固化处理

2.3.1 高频感应加热固化

高频感应加热固化主要是通过电磁转换的原理利用大电流对折边区域进行感应加热，使液态糊状的折边胶固化，达到加强内外板连接防止错动的效果。高频感应固化设备主要包括高频发生器、高频加热管、连接电缆和夹具和吸烟装置几部分。高频感应加热设备系统示意图如图8所示：

某车型前盖包边后采用高频感应加热设备固化折边胶的使用案例如图9所示。包边后的前盖总成通过自动下料方式放入感应加热夹具内，该夹具内支撑及定位夹头均为绝缘材料。通过与前盖总成仿形的感应加热线圈对包边涂胶部位进行加热。

高频感应加热可以布置为对局部或者全部包边区域进行可控性加热固化，平均单件加热时间约40 s，能够满足高生产节拍的需求。可将固化设备与焊接夹具、下料台甚至包边模具整合为一体，减少占地面积的需求。

高频感应加热的一次性投资较高，且感应加热夹具及线圈为仿形加工，无法多车型共用。感应加热参数需严格控制，防止温度过高或过低造成缺陷。同时如果感应加热后为人工下料，必须增加辅助下料设备或设置过渡台进行冷却。

2.3.2 烘干线加热

为了解决感应加热设备无法共用的问题，部分整车厂采用在车身车间内单独建立门盖烘干线的方案。将包边压合后的四门两盖总成运至烘干线进行短时间加热，实现预烘干，使折边胶受热固化，达到防止错动的作用。烘干线多采用自动化输送系统完成门盖总成的批量进出，烘干线原理示意图如图10所示。

烘干线具有投资低、多车型共线性强、设备利用率高等优点，适合大批量生产。但烘干线占用面积大，空间利用率差，热量从零件外向零件内部渗透，热量利用率低。一般烘干线都无法设置在紧邻四门两盖的区域，存在驳运过程中零件变形的风险。

3 结束语

综上所述，一般情况下优先选用能满足不同生产节拍且不额外增加场地及设备的玻璃微珠折边胶的工艺方案，来解决白车身门盖包边后的内外板错动问题，提升整车的外表面尺寸匹配质量。同时针对个别零件的内外板错动严重程度增加焊接或者感应加热工艺。对于个例或者小批次出现的内外板错动，可以手工整形之后用电弧焊返工调整。除工厂有整体规划或有特殊的产品设计的情况外不推荐采用双组份折胶及烘干线方案。

在实际使用过程中，需要根据各自工厂的产品设计、生产节拍、总成数量、工艺场地、投资预期等进行综合评估，选取适合的防止内外板错动的工艺方案。

参考文献

[1] 陆泳慎，钟旅健等.浅谈单面点焊在车门包边后焊接的应用[J].装备制造技术，2016（4）：141-142.

[2] 王保国.浅谈如何提升车门包边引出焊焊点质量[J].科技创新与应用，2013（25）：72.

[3] 任涛，潘青等.阿普拉斯焊接技术及应用[J].电焊机，2014（2）：35-38.

[4] 高海鹏，赵新会等.折边胶中玻璃微珠粒径与含量如何选择[J].中国新技术新产品，2015（12）：70.