汽車(chē)涂裝同步工程分析中應(yīng)注意的有關(guān)車(chē)身結(jié)構(gòu)的若干問(wèn)題

華云*，郝松

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定　071000）

【涂裝】

汽車(chē)涂裝同步工程分析中應(yīng)注意的有關(guān)車(chē)身結(jié)構(gòu)的若干問(wèn)題

華云*，郝松

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定071000）

從汽車(chē)同步工程（SE）的角度出發(fā)，探討了車(chē)身結(jié)構(gòu)與最終漆膜質(zhì)量的聯(lián)系，分別從車(chē)身間隙、沖壓制件結(jié)構(gòu)、焊接搭接方式以及裝配孔結(jié)構(gòu)這4個(gè)方面舉例闡述了涂裝過(guò)程SE分析的應(yīng)用和效果。

汽車(chē)車(chē)身；結(jié)構(gòu)；涂裝；同步工程；漆膜弊病

First-author's address: Technology Center of Great Wall Motor Co.， Ltd.， Hebei Automotive Engineering Technology Research Center， Baoding 071000， China

SE全稱“simultaneous engineering”，即“同步工程”，是通過(guò)在整車(chē)開(kāi)發(fā)階段分析成本、產(chǎn)品性能、工藝性、質(zhì)量控制、維修等方面，提出改進(jìn)建議，盡量使產(chǎn)品研發(fā)與后期的工藝實(shí)施實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。相比傳統(tǒng)的“順序研發(fā)”模式，同步工程在縮短研發(fā)周期、降低費(fèi)用和提高產(chǎn)品的可制造性上有異常優(yōu)異的表現(xiàn)，在業(yè)界應(yīng)用也越來(lái)越廣范。就國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō)，涂裝 SE分析仍處于探索發(fā)展階段，雖然近年來(lái)部分主機(jī)廠引進(jìn)了涂裝SE分析專用軟件，如VirtualPaintShop的DIP（浸洗）、EDC（電泳）、ESC（靜電噴涂）、DRY（烘干）軟件［1］，比利時(shí)Elsyca公司的ECoatMaster軟件，MAGNA的ALSIM軟件等來(lái)進(jìn)行數(shù)字化仿真，但使用尚未普及，大部分涂裝SE分析依然憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)車(chē)身數(shù)模進(jìn)行直觀查看分析。

筆者近年來(lái)一直從事汽車(chē)涂裝SE方面的分析工作，在電泳、涂膠作業(yè)性、排氣和瀝液性方面總結(jié)提煉了部分標(biāo)準(zhǔn)，但是發(fā)現(xiàn)目前關(guān)于面漆作業(yè)性方面的研究不多。本文從面漆作業(yè)性SE分析要點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，探討了車(chē)身鈑金結(jié)構(gòu)與面漆之間的聯(lián)系，對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)建議。

1　整車(chē)布置的間隙、面差對(duì)漆膜質(zhì)量的影響

設(shè)計(jì)人員在整車(chē)布置時(shí)習(xí)慣考慮內(nèi)外裝飾件及各功能件的布置和裝配，很少或者幾乎沒(méi)有考慮過(guò)漆膜質(zhì)量，然而實(shí)際上整車(chē)布置會(huì)顯著地影響涂裝質(zhì)量，為避免后期產(chǎn)生漆膜弊病，需要涂裝工程師在設(shè)計(jì)階段就提出要求和建議。

1. 1制件間隙對(duì)電泳二次流痕的影響

電泳漆膜在烘干過(guò)程中，被涂物的夾縫結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漆液流痕的現(xiàn)象叫做電泳二次流痕，屬于漆膜缺陷，如果在外露面上就需要后序打磨。造成二次流痕的原因與車(chē)身結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，造型階段是避免產(chǎn)生二次流痕的最佳時(shí)機(jī)。

在試制某車(chē)型時(shí)發(fā)現(xiàn)翼子板下部與門(mén)檻之間發(fā)生二次流痕。經(jīng)過(guò)測(cè)量，翼子板與門(mén)檻之間的間隙為1.7 mm，如圖1所示。分析認(rèn)為該處由于不易沖洗，烘烤時(shí)殘留的電泳漆噴出，形成二次流痕。測(cè)量其他無(wú)問(wèn)題車(chē)型，發(fā)現(xiàn)該縫隙≥3.0 mm。因此，開(kāi)發(fā)新車(chē)型時(shí)就需在主斷面設(shè)計(jì)階段控制翼子板與門(mén)檻間的間隙，建議≥3.0 mm，可有效避免問(wèn)題。

圖1　翼子板與門(mén)檻間隙的示意圖Figure 1　Schematic diagram of the gap between automobile fender and door sill

1. 2A柱與翼子板間隙對(duì)色差的影響

A柱與翼子板搭接處是人眼容易看到的地方，屬于外觀要求最嚴(yán)格的部位。如果此處設(shè)置不當(dāng)，例如間隙超出4.0 mm，同時(shí)翼子板高于A柱的情況下，會(huì)導(dǎo)致虛噴，存在色差的風(fēng)險(xiǎn)。一般要求該間隙為3.5 mm左右（見(jiàn)圖2），同時(shí)應(yīng)避免翼子板高于A柱。如果達(dá)不到此要求，那么在調(diào)試時(shí)可能還需要在自動(dòng)噴涂前進(jìn)行手工預(yù)噴涂，以避免產(chǎn)生色差。類似問(wèn)題同樣存在于翼子板與前門(mén)縫隙、油箱蓋與側(cè)圍縫隙等處。因此，應(yīng)在SE階段分析以上縫隙的涂裝性，如不能更改數(shù)模，則需要在設(shè)計(jì)涂裝工藝時(shí)增加人工找補(bǔ)。

圖2　翼子板與A柱間隙的示意圖Figure 2　Schematic diagram of the gap between automobile fender and A-pillar

1. 3翼子板與前保險(xiǎn)杠間隙對(duì)漆面的影響

為避免在使用過(guò)程中由于運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致碰漆，在SE階段需要分析內(nèi)外飾件與車(chē)身鈑金件搭接間隙的合理性。

若翼子板與前保險(xiǎn)杠間的間隙比較?。ā?.5 mm），二者在汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)發(fā)生微小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。但是此處間隙設(shè)計(jì)過(guò)大又會(huì)影響美觀，也不能靠增大間隙來(lái)解決問(wèn)題?？赏ㄟ^(guò)在前杠上設(shè)計(jì)間隙限位凸臺(tái)以固定翼子板與前保險(xiǎn)杠之間的間隙來(lái)解決此問(wèn)題，如圖3所示。

圖3　翼子板與前杠間隙的示意圖Figure 3　Schematic diagram of the gap between automobile fender and front bumper

2　沖壓制件結(jié)構(gòu)對(duì)漆膜工藝性的影響

在翼子板上設(shè)計(jì)裝飾燈時(shí)，需要在其鈑金上開(kāi)孔。翼子板為噴漆A面，對(duì)漆膜質(zhì)量要求高。由于靜電環(huán)抱效應(yīng)，機(jī)器人噴涂時(shí)在孔洞邊緣部分會(huì)出現(xiàn)流漆，需要設(shè)計(jì)工裝導(dǎo)電來(lái)避免，但是在A面設(shè)置導(dǎo)電工裝難度大，且易碰漆，不建議使用。因此在設(shè)計(jì)車(chē)型時(shí)，需采取措施減少孔面積。圖 4為翼子板裝飾燈開(kāi)孔示意圖，選擇右側(cè)設(shè)計(jì)對(duì)涂裝有利。隨著新能源車(chē)的推廣，在翼子板上開(kāi)充電孔的情況與此類似，也需要避免發(fā)生類似問(wèn)題。

圖4　翼子板裝飾燈開(kāi)孔示意圖Figure 4　Schematic diagram showing the way of opening holes for decorative lamp on the automobile fender

為了滿足轎車(chē)的流線美以及沖壓性的要求，制件上設(shè)計(jì)了許多棱角和特征線。如果它們?cè)O(shè)計(jì)不佳，容易造成流漆、虛噴等漆膜弊病。尤其是門(mén)檻處的特征線，如果與裙邊膠的高度配合不良，會(huì)導(dǎo)致涂裝視覺(jué)上的質(zhì)量不良。這些都需要在汽車(chē)造型和SE階段進(jìn)行識(shí)別以避免。

3　鈑金焊接結(jié)構(gòu)、總裝裝配對(duì)漆膜質(zhì)量的影響

3. 1 無(wú)焊點(diǎn)、無(wú)焊裝結(jié)構(gòu)膠的鈑金搭接縫的影響

白車(chē)身由鈑金焊接而成，為了保證鈑金的強(qiáng)度，防止鈑金錯(cuò)動(dòng)，需要在焊裝車(chē)間進(jìn)行點(diǎn)焊焊接或者涂覆焊裝結(jié)構(gòu)膠。而為了保證焊縫處的密封性和防銹效果，需要在涂裝車(chē)間對(duì)焊縫處涂覆焊縫密封膠。如果焊縫處理得不好或者結(jié)構(gòu)不良，焊縫密封膠會(huì)開(kāi)裂，進(jìn)而導(dǎo)致漆膜破裂，既影響密封效果，也影響漆面美觀。典型部位有側(cè)圍與后圍流水槽焊縫處，如果此處長(zhǎng)距離無(wú)焊點(diǎn)或焊裝結(jié)構(gòu)膠，那么在車(chē)身運(yùn)行以及后背門(mén)頻繁開(kāi)啟中，后圍流水槽外板本體與側(cè)圍外板會(huì)相互錯(cuò)動(dòng)，當(dāng)錯(cuò)動(dòng)量超過(guò)涂裝用焊縫密封膠的拉伸斷裂長(zhǎng)度，就會(huì)使其開(kāi)裂，影響密封和外觀。以下給出了針對(duì)不同車(chē)型結(jié)構(gòu)的更改建議。

3. 1. 1增加二保焊點(diǎn)以及焊裝結(jié)構(gòu)膠

改善案例1如圖5所示。此處因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)所限，鈑金搭界寬度只有6.0 mm，小于焊接要求的搭界寬度（13.0 mm），所以產(chǎn)品在此處并未設(shè)計(jì)焊點(diǎn)，也沒(méi)有涂覆焊裝結(jié)構(gòu)膠，該區(qū)域長(zhǎng)達(dá)130.0 mm，鈑金搭接不良。更改措施為：在此處增加2個(gè)二保焊點(diǎn)以及增加焊裝結(jié)構(gòu)膠。

圖5　側(cè)圍與后圍流水槽焊縫改善案例1Figure 5　Case 1 explaining how to improve the weld seam between side wall and rain gutter of rear wall

3. 1. 2改變型面，增加焊點(diǎn)

改善案例2如圖6所示。該部位鈑金搭接面寬度盡管大于13.0 mm，但此處曲面多，鈑金不平整，點(diǎn)焊困難，造成鈑金搭接不良。修改鈑金造型以便增加點(diǎn)焊，可解決問(wèn)題。

圖6　側(cè)圍與后圍流水槽焊縫改善案例2Figure 6　Case 2 explaining how to improve the weld seam between side wall and rain gutter of rear wall

綜上所述，在SE階段就要控制無(wú)焊點(diǎn)的焊縫長(zhǎng)度，對(duì)于鈑金搭接不規(guī)則部位，需避免存在超過(guò)50 mm的無(wú)焊裝結(jié)構(gòu)膠或無(wú)焊點(diǎn)的焊縫，尤其是局部連接強(qiáng)度要求較高的部位，焊縫間距應(yīng)適當(dāng)減小。

3. 2 裝配孔結(jié)構(gòu)對(duì)漆膜質(zhì)量的影響

總裝裝配是在完好的漆膜上進(jìn)行的，在此過(guò)程中需要保護(hù)漆膜，防止污染和破壞，但往往會(huì)發(fā)生漆膜開(kāi)裂。很多時(shí)候被認(rèn)為是總裝裝配不良或者漆膜硬所致，實(shí)際上分析數(shù)模就會(huì)發(fā)現(xiàn)，漆膜開(kāi)裂與鈑金結(jié)構(gòu)之間存在因果關(guān)系。典型部位有四門(mén)安裝門(mén)鎖處、后牌照燈護(hù)板處、水切裝飾條安裝處，等等。共同點(diǎn)主要是安裝孔周邊漆膜開(kāi)裂。

在裝配過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某款車(chē)型的水切裝飾條安裝處裂漆，測(cè)試了漆膜的附著力、杯突和沖擊強(qiáng)度，均合格，于是從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上找原因。此孔由門(mén)外板、窗框和門(mén)內(nèi)板三層板組成，孔徑分別為7.0 mm、10.0 mm和7.5 mm。因?yàn)榇翱蜷_(kāi)孔過(guò)大，內(nèi)板和外板之間有1.0 mm的間隙，導(dǎo)致內(nèi)板受力超標(biāo)而變形，其變形量超過(guò)了漆膜的變形量，所以漆膜開(kāi)裂。具體變形過(guò)程如圖 7所示?？疾煳闯霈F(xiàn)問(wèn)題的車(chē)型，內(nèi)板、窗框和外板的開(kāi)孔直徑分別為7.0 mm、7.5 mm和7.0 mm，三層板之間無(wú)間隙，共同承受安裝壓力，變形量小，不會(huì)造成漆膜開(kāi)裂，這也印證了結(jié)構(gòu)對(duì)漆膜質(zhì)量的影響。

圖7　裝配孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致漆膜開(kāi)裂問(wèn)題分析示意圖Figure 7　Schematic diagram showing the cracking of coating caused by the structural problem of assemble hole

為解決裂漆問(wèn)題，需要更改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。在SE過(guò)程中，需分析安裝孔的制件的搭界關(guān)系，超過(guò)2層時(shí)，對(duì)中間層的開(kāi)孔要求如下：（1）孔徑盡量不能是多層板中最大的，如果是，也要控制在相差1.0 mm以內(nèi)；（2）鈑金制件必須延伸到第一層安裝孔的邊緣，以增大接觸面積，避免出現(xiàn)內(nèi)外板有間隙的情況。建議開(kāi)孔標(biāo)準(zhǔn)如圖 8所示。這樣能有效避免總裝裝配后裂漆的問(wèn)題。

圖8　開(kāi)孔建議Figure 8　Suggestion for opening holes

4　結(jié)語(yǔ)

漆膜雖然只在涂裝時(shí)形成，但其質(zhì)量受整車(chē)間隙、車(chē)身結(jié)構(gòu)、總裝裝配等相關(guān)方面的影響。對(duì)于正向開(kāi)發(fā)的汽車(chē)，設(shè)計(jì)者過(guò)多關(guān)注性能、白車(chē)身精度等方面，忽略了漆膜的設(shè)計(jì)質(zhì)量。這就需要涂裝工程師在正向車(chē)身設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠從漆膜本身性能出發(fā)，結(jié)合鈑金結(jié)構(gòu)，進(jìn)行理論分析和實(shí)際驗(yàn)證，提出科學(xué)的建議。這些同時(shí)要求涂裝工程師對(duì)白車(chē)身的制件、白車(chē)身制件搭界、總裝裝配模擬的知識(shí)進(jìn)行了解，科學(xué)決策，在設(shè)計(jì)初期就對(duì)漆膜質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，避免后期更改。

［1］ 王輝， 宗言峰， 華云， 等. 涂裝工藝對(duì)SE標(biāo)準(zhǔn)的影響［J］. 上海涂料， 2012， 50 （11）: 41-43.

［ 編輯：杜娟娟 ］

Some problems related to car body structure needing attention in vehicle painting based on simultaneous engineering analysis

HUA Yun*， HAO Song

The relationship between automobile body structure and final quality of coating was discussed from the viewpoint of simultaneous engineering （SE）. Some examples were given to explain the application and effectiveness of SE analysis in painting process from four aspects， including the gap between parts， the structure of stamping part， the way of lap welding and the structure of assemble hole.

car body； structure； painting； simultaneous engineering； coating defect

TQ638

B

1004 - 227X （2016） 10 - 0521 - 04

2015-09-16

2015-12-06

華云（1972-），女，湖北紅安人，本科，工程師，從事汽車(chē)涂裝工藝設(shè)計(jì)及管理工作，研究方向?yàn)橥垦b同步工程分析、汽車(chē)涂裝工藝規(guī)劃。

作者聯(lián)系方式：（E-mail） hy13832247045@126.com。