铝合金发动机舱盖制造工艺

仝辉，邵金金，张逸，王知，谷家坤

奇瑞汽车股份有限公司 安徽芜湖 241000

进入21世纪以来，国际汽车工业发生了一系列重大变化。在市场竞争日趋激烈，汽车产品的多样化，客户对汽车安全性、舒适性和节能要求的提高，着眼于可持续发展战略，国家对汽车主机厂产品节能减排要求的趋势下，减轻汽车质量、降低燃油消耗和减少污染物排放是各个主机厂无法回避的问题。轻量化节能成为汽车工业发展的核心问题，也是汽车技术研究的热点问题。

据统计，汽车质量每减轻10%，油耗可降低6%～8%。车身的轻量化对整车的轻量化起着举足轻重的作用。因此车身的轻量化对于节能减排、环境保护的意义十分巨大。车身的合理轻量化还能提升汽车行驶的动力性、制动性、操稳性、NVH及安全性能，对产品的市场竞争力提升也具有巨大意义。

目前汽车轻量化方法主要分为五大类，即材料轻量化、工艺轻量化、结构轻量化、框架轻量化及边界轻量化。本文主要对铝合金发盖的制造工艺进行专题研究，铝合金发盖为整车带来的优点如图1所示。

图1 铝合金发盖的应用效果

连接工艺

目前，钢制发盖的连接方式主要采用电阻点焊、MIG焊和MAG焊等焊接方式。由于发盖的产品性能特征——对耐久性、行人保护的需求，对比现有铝合金的连接工艺，故建议采用自冲铆接的连接方式（见表1）。

表1 各种连接工艺对比

自冲铆接工艺原理：通过液压缸或伺服电动机提供动力将铆钉直接压入待铆接板材，待铆接板材在铆钉的压力作用下和铆钉发生塑性变形，成形后充盈于铆模之中。

自冲铆接根据生产设备不同分为机器人自冲铆接和手持式自冲铆接。机器人自冲铆接便于对铆钉质量进行实时监控，主要应用于批量车型。手持式自冲铆接设备不适合批量化生产，主要应用于一些汽车维修、工业现场安装等。

自冲铆工艺对产品结构的需求如下：

（1）零件搭接顺序的要求 薄板铆向厚板，硬材质铆向软材质。

（2）板件搭接料厚的要求 可适用于2层及以上板件连接，板厚在2～10 mm都可实现铆接。

（3）对板件搭接组合的要求 搭接的最底层板厚要大于总搭接板厚的1/3。

（4）对料边的要求 铆接面需是平面，铆接边宽度需≥18mm（铆钉尺寸：φ3mm）或宽度≥20mm（铆钉尺寸：φ5mm）。

涂胶工艺

包边胶品，也称为包边粘接剂，是用于车身钣金件包边处粘接剂的统称。主要用于车门、发盖、行李舱盖板、顶盖天窗及后轮罩内外板包边处的连接，以取代点焊连接工艺（见图2）。目前的胶品主要为满足钢制板材的性能要求，由于铝合金的性能特征，需要开发适用于铝合金连接的胶品。

图2 机器人涂胶

影响胶品粘结性的因素主要有两方面：基材条件和工序条件。具体见表2。

表2 影响胶品粘结性的因素

包边工艺

受车身造型的影响，铝合金发盖的造型一般较犀利，包边质量要求较高，故铝合金发盖的包边优先采用机器人滚边的方案。

由于铝合金的韧性较碳钢差，因此铝合金发盖的包边需要更加完善的滚边工艺分析（如冲压件圆角、翻边高度控制等）。滚边压力及滚边速度需精确控制，以防止滚边裂纹的产生。为获得高质量的滚边效果，还需对滚边角度进行控制。对标行业情况，铝合金发盖外板翻边角度＞105°。

行业主流车型的翻边角度及包边工艺见表3。

表3 主流车型的翻边角度及包边工艺

机器人滚边形式的典型截面主要有三种：

（1）半包 特殊区域如过渡区域，半包边或不包边区域的翻边高度适当降低。

（2）全包 外板间需要有一定交叠量，通常不得小于3mm，同时不得超过7mm；内外板间隙，即从外板开始折弯处到内板间距离，不得超过1～2mm。

（3）水滴包边 大开角区域滚压次数多，由于铝合金延展性差，易产生裂纹，故采用小水滴包边增大包边圆角。

铝合金发盖包边尺寸要求如图3所示。

图3 包边尺寸需求

固化工艺

为防止在运输及装配过程中发盖内外部产生窜动，需要在包边完成后进行胶品的固化工作（高频加热固化，温度控制在120℃±10℃，测点差异温度小于5℃）。图4所示为高频固化的工装。

图4 高频固化的工装

固化完成后，对胶品质量进行确认，如有溢胶、气泡等缺陷需修磨返工。因此需要在发盖线边增加打磨房，打磨工具建议采用负压工具，以避免铝粉污染及防爆。

过程质量控制

（1）工位自检 对零件的来件外观质量，涂胶后对涂胶的位置、涂胶量进行100%自检，且不能出现断胶情况，焊接成总成后确认是否溢胶。

（2）过程检验 针对过程检验点或CP5检验点能够识别的表面质量、涂胶部位、铆接强度、焊点数量及滚边质量进行检查，特别要重点控制溢胶的处置。

（3）剖检检验 对铆接强度、隔振胶及折边胶的有效性进行检验。

原则上出现溢胶必须进行清擦。对经过涂装和总装工艺分析无影响的溢胶部位，且不会导致涂装工艺实施困难和产生质量问题的（如PVC涂抹和制件装配），可以考虑不用清擦。溢胶的清擦可以采用浸润有机溶剂（比如焊机和夹具的气路润滑油）的干净抹布。

结语

未来汽车的发展方向是节能环保和轻量化。汽车车身轻量化并非是简单地将汽车质量减轻，而是在保证车身的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车车身质量，同时要保证汽车车身的制造成本在合理范围内。

铝合金因其密度低、强度高，在显著减重的同时仍然能够大幅提高车身零部件的刚性，其中尤以铝合金发盖的应用最为广泛。在铝合金发盖的工艺设计时应根据企业实际情况，按照生产线总体规划方案，综合考虑成本、节拍、效率及质量目标等因素，选择合适的生产工艺。