车身开闭件包边设计对质量影响浅析

王彪　赵红建

摘 要：针对白车身开闭件的包边工艺设备选择进行描述，开闭件包边的内外板搭接尺寸包边质量的关系进行分析，着重阐述了设计阶段影响包边质量的几个关键因素以及可能存在的缺陷形式；用来辅助工程师理解包边产品设计与工艺实现之间的相互关系，也能够供规划滚边工艺设计初期设备选型进行参考。

关键词：开角角度 开角长度 曲率半径 0度包边 全包边结构 半包边结构 水滴包边结构

1 前言

由于客户感官安全等因素对车身上可以直接目测及触碰的区域尽量减少外露连接工艺；车身开闭件打开后可以直接看到门内外板周圈连接的位置，因此大部分的开闭件内外板都会采用包边加折边胶的连接形式，用以提高车身精致感和司乘人员触碰安全性。

汽车工程开发阶段，产品设计工程师对开闭件不同连接位置采用不同形式的包边结构，原因是为了满足造型设计意图并完成内外板连接，在外板复杂曲率的外表面上直包边会产生一些质量缺陷，本文结合现场包边的实践经验将设计阶段可能产生的包边缺陷进行详细分析，确保在工程阶设计阶段将问题最大规避，降低后期现场设计变更的风险，从而提高产品设计工作效率，降低工程开发周期，节约项目开发成本。

一般汽车企业在设计阶段会对数据包边位置做一个初始定义值包括外板开角角度，开角长度，内外板间隙值、内外板包边重叠量，各专业部门基于此开展相关工装设备开发，产品性能验证工作；在量产前工程师会基于现场情况调试零件搭接尺寸和相应包边设备参数从而达到包边后的质量要求。

2 包边工艺及设备分类

2.1 一般汽车企业规划包边生产线时采用的设备有三种类型，根据节拍，共线车型数量、品质要求、工厂布局等因素进行选择。

A．压机+模具组合

B．专用包边机

C．专机包边设备

D．机器人滚轮+滚边胎膜

2.2 由于造型、安全因素车身包边结构大体分成四类：

A．全包边结构，小曲率/直边包边时采用的包边连接形式，可以起到较好的连接作用；

B．半包边结构，尖角位置，大曲率包边位置采用此种结构，很少的连接功能；

C．0度包边结构，外板翻边带角度与内板贴合，不经过焊装包边设备加工处理，没有连接功能；

D．水滴包边，包边截面为水滴状一般用在发盖、侧围轮罩区域起到行人碰撞保护作用。

2.3 包边结构对产品设计的要求：

为了开闭件内外板扣合包边后具有较强的连接性能又能够使客户获得良好的精致感官，需要在内外板折边连接位置涂敷折边胶，这样可以起到防腐、提高连接强度作用，此时设计需要对内外板搭接尺寸涂胶位置等进行详细的规范，否则将会产生包边质量的问题。

2.3.1 包边涂胶的要求及目的

包边后内、外板之间无法做到整个面完全贴合（质量规定此间隙值小于0.2mm合格），此包边重叠区域在涂装车间由于密闭腔体原因，无法进入电泳液不能形成电泳漆膜，不具备防腐作用；所以务必在包边扣合前在内外板之间增加折边胶，使折边胶在外板压合后可以充分填充在内板与外板两接触面及间隙中，据有防腐、密封、连接的作用。

开闭件总成依靠包边后外板压合内板的金属变形力无法有效固定内、外板之间的相对位置，尤其在门盖总成线与装调线的转运、装配过程时会存在内外板相对窜动情况，导致开闭件与车身匹配的间隙、面差无法保证。

开闭件总成由焊装车间输送涂装后仍然需要对包边连接端头进行涂胶进行细密封处理，使空气、水汽无法进入到包边后的内外板间隙中，提高了车身防腐性；也增加了内外板之间的连接结合力，涂装密封也提高了车身精致感。

有些铝件包边结构防腐性能高且包边位置在车身上部相对较干区域也有不图涂装密封胶的案例车型。

2.3.2 包边内外板搭接尺寸要求

包边本质是外力驱动零件外板翻边产生塑性变形将内板包裹住，形成连接力，实质是金属物理变化；因此决定包边质量的重要因素取决与板件之间的搭接尺寸及材料的力学性能。

一般全包边结构内外板的搭接尺寸设计建议值如下：

A.内外板间隙，一般在1.5mm（钢材料）至2.0mm之间（铝材料）；

B.翻边角度，一般在95度至105之间；

（滚边设备可以适当加大角度至155度）

C.翻边高度，一般在8.3mm至9.6mm之间；

D.材料厚度，一般外板0.7-0.9mm，内板0.7-1.2mm；

E.缩进量，包边后翻边向内折叠外R切边点小于翻边前外板切边的轮廓尺寸，一般在0.1-0.4mm之间；设计时根据包边位置需要预留补偿值，便于关联零件匹配；

F.包边重叠量，一般在3.5-5.5mm之间，能够起到连接作用。

由于内外板包边面受造型影响较大，很多位置不可以设计成平直的全包边结构，此种情况的包边结构和尺寸要根据外表面曲率进行调整为特殊区域；这些情况一般包括内凹包边区域、外凸包边区域、尖角包边区域、过渡包边区域。

A-内凹包边区域：包边外表面向外凸出使外板翻边向内凹陷聚集形成包边的结构；

B-外凸包边区域：包边外表面向内凹陷使外板翻边向外凸出聚集形成的包边结构；

C-尖角包边区域：尖角位置区域包边的结构

D-过渡包边区域：完全直包边与半包边过渡区域的渐变包边区一般设置在15mm-25mm。

2.4 -机器人滚边工艺与压机、专机包边对产品外觀质量的影响：

2.4.1 模具压机、专机包边特点，都是采用压块推动外板压合内板形成锁紧力，压机模具包边采用上下模压块进行，采用压机作为动力源进行压合，上下模具内部结构多步动作完成折边；专机包边原理与模具压块工作原理基本一样，只是采用液压缸＼伺服缸动力推动机构。

2.4.2 机器人滚边特点是机器人连接机械滚轮使外板翻边在滚轮推力作用下弯曲并移动，达到所期望的角度（半包边/完全包边），一般包边区域滚轮需要滚压3遍。

有些车身的前、后盖受造型影响，外板翻边的开角角度需要大于105度，滚边工艺需增加一遍预滚边操作，一般使外板翻边角度达到正常滚边开角角度小于105度；此时滚边操作一共需要滚压4遍，才可以完成包边活动。

滚轮工具结构尺寸会根据包边位置、生产节拍、滚边角度的不同采用不同直径的锥形滚轮或圆柱滚轮；一般为了适用不同空间的滚边操作，可以将不同种类尺寸的滚轮集成到一起形成复合滚轮组，这样机器人在滚边操作时就可以根据需求采用不同的滚轮对零件进行操作，不需要进行滚轮工具切换操作提高效率。

2.5 滚边工艺与压机模具、专机包边对产品曲率要求：

压机、专机包边时，作用到外板力是模具刀块整体推压外板翻边实现折弯包边；上模刀块与下胎模是可以完全按照外板曲率设计的；能够使上模刀块压合外板翻边与下胎膜完全贴合压实可以获得较高的包边质量（见2.4.1）。

滚边包边是依靠滚轮圆柱侧面与外板翻边切线接触依序进行滚压板金使整个翻边逐渐折到设计要求；整个折弯过程是需要多次滚压且受滚轮圆柱体结构影响，第三步终折弯压实的过程对包边截面有要求，当截面为曲率凹、凸弧状时滚轮面无法使板件达到完全贴合状态；一般滚边会要求产品滚边面法相截面在20mm内为近直线，否则将由于弧度曲率拱高因素使外板受力不均匀易产生表面缺陷。

基于假设内外板包边各参数计算拱高、包边截面曲率的相互影响；当包边压合长度L按照10mm时，曲率R≥200mm时包边拱高小于0.1mm，此间隙可以用折边胶填充满足连接质量要求。

包边压合长度L按照20mm时，曲率R≥300mm，拱高小于0.2mm，可以用用折边胶填充，且满足内外包边厚度间隙检测要求。

特殊区域造型要求为小曲率半径包边时，如拱高＞0.2mm也可以采用曲面滚轮进行滚边操作；但是此种情况增加现场滚边调试难度；同一种曲率的滚轮要适应不同曲率的截面要求。

在进行包边设计、工装设备开发过程中要充分考虑包边曲率的对面品的影响，以及对包边设备的选择。

3 结语

本文简要介绍了包边工艺的种类、设备种类、质量缺陷；对不同包边设备包边的原理进行解析，由于滚边包边时对板件受力作用的特殊性会对产品包边外观面有反向需求。

所以在规划选择车身开闭件包边方式时除了考虑生产线节拍，场地布局、生产柔性，也需要重点考虑造型因素对包邊方式选择的影响；在A面外观影响较明显位置如果是包边截面为曲面，且曲率R较小时建议优先选用压机或者专机包边，质量更容易保证。