華云*，郝松

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定　071000）

【涂裝】

汽車涂裝同步工程分析中應(yīng)注意的有關(guān)車身結(jié)構(gòu)的若干問題

華云*，郝松

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定071000）

從汽車同步工程（SE）的角度出發(fā)，探討了車身結(jié)構(gòu)與最終漆膜質(zhì)量的聯(lián)系，分別從車身間隙、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程SE分析的應(yīng)用和效果。

汽車車身；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”，是通過在整車開發(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)無縫對接。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)用也越來越廣范。就國內(nèi)汽車行業(yè)來說，涂裝 SE分析仍處于探索發(fā)展階段，雖然近年來部分主機(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)對車身數(shù)模進(jìn)行直觀查看分析。

筆者近年來一直從事汽車涂裝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)，探討了車身鈑金結(jié)構(gòu)與面漆之間的聯(lián)系，對車身結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)建議。

1　整車布置的間隙、面差對漆膜質(zhì)量的影響

設(shè)計(jì)人員在整車布置時(shí)習(xí)慣考慮內(nèi)外裝飾件及各功能件的布置和裝配，很少或者幾乎沒有考慮過漆膜質(zhì)量，然而實(shí)際上整車布置會顯著地影響涂裝質(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制件間隙對電泳二次流痕的影響

電泳漆膜在烘干過程中，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)。

在試制某車型時(shí)發(fā)現(xiàn)翼子板下部與門檻之間發(fā)生二次流痕。經(jīng)過測量，翼子板與門檻之間的間隙為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。測量其他無問題車型，發(fā)現(xiàn)該縫隙≥3.0 mm。因此，開發(fā)新車型時(shí)就需在主斷面設(shè)計(jì)階段控制翼子板與門檻間的間隙，建議≥3.0 mm，可有效避免問題。

圖1　翼子板與門檻間隙的示意圖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)可能還需要在自動噴涂前進(jìn)行手工預(yù)噴涂，以避免產(chǎn)生色差。類似問題同樣存在于翼子板與前門縫隙、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)杠間隙對漆面的影響

為避免在使用過程中由于運(yùn)動導(dǎo)致碰漆，在SE階段需要分析內(nèi)外飾件與車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），二者在汽車運(yùn)動時(shí)就會發(fā)生微小的相對運(yùn)動。但是此處間隙設(shè)計(jì)過大又會影響美觀，也不能靠增大間隙來解決問題?？赏ㄟ^在前杠上設(shè)計(jì)間隙限位凸臺以固定翼子板與前保險(xiǎn)杠之間的間隙來解決此問題，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)，需要在其鈑金上開孔。翼子板為噴漆A面，對漆膜質(zhì)量要求高。由于靜電環(huán)抱效應(yīng)，機(jī)器人噴涂時(shí)在孔洞邊緣部分會出現(xiàn)流漆，需要設(shè)計(jì)工裝導(dǎo)電來避免，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)車型時(shí)，需采取措施減少孔面積。圖 4為翼子板裝飾燈開孔示意圖，選擇右側(cè)設(shè)計(jì)對涂裝有利。隨著新能源車的推廣，在翼子板上開充電孔的情況與此類似，也需要避免發(fā)生類似問題。

圖4　翼子板裝飾燈開孔示意圖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。如果它們設(shè)計(jì)不佳，容易造成流漆、虛噴等漆膜弊病。尤其是門檻處的特征線，如果與裙邊膠的高度配合不良，會導(dǎo)致涂裝視覺上的質(zhì)量不良。這些都需要在汽車造型和SE階段進(jìn)行識別以避免。

3　鈑金焊接結(jié)構(gòu)、總裝裝配對漆膜質(zhì)量的影響

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

白車身由鈑金焊接而成，為了保證鈑金的強(qiáng)度，防止鈑金錯(cuò)動，需要在焊裝車間進(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，需要在涂裝車間對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，焊縫密封膠會開裂，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，如果此處長距離無焊點(diǎn)或焊裝結(jié)構(gòu)膠，那么在車身運(yùn)行以及后背門頻繁開啟中，后圍流水槽外板本體與側(cè)圍外板會相互錯(cuò)動，當(dāng)錯(cuò)動量超過涂裝用焊縫密封膠的拉伸斷裂長度，就會使其開裂，影響密封和外觀。以下給出了針對不同車型結(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)，也沒有涂覆焊裝結(jié)構(gòu)膠，該區(qū)域長達(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階段就要控制無焊點(diǎn)的焊縫長度，對于鈑金搭接不規(guī)則部位，需避免存在超過50 mm的無焊裝結(jié)構(gòu)膠或無焊點(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，在此過程中需要保護(hù)漆膜，防止污染和破壞，但往往會發(fā)生漆膜開裂。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)模就會發(fā)現(xiàn)，漆膜開裂與鈑金結(jié)構(gòu)之間存在因果關(guān)系。典型部位有四門安裝門鎖處、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裂。

在裝配過程中發(fā)現(xiàn)某款車型的水切裝飾條安裝處裂漆，測試了漆膜的附著力、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。此孔由門外板、窗框和門內(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_孔過大，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，其變形量超過了漆膜的變形量，所以漆膜開裂。具體變形過程如圖 7所示?？疾煳闯霈F(xiàn)問題的車型，內(nèi)板、窗框和外板的開孔直徑分別為7.0 mm、7.5 mm和7.0 mm，三層板之間無間隙，共同承受安裝壓力，變形量小，不會造成漆膜開裂，這也印證了結(jié)構(gòu)對漆膜質(zhì)量的影響。

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

為解決裂漆問題，需要更改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。在SE過程中，需分析安裝孔的制件的搭界關(guān)系，超過2層時(shí)，對中間層的開孔要求如下：（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題。

圖8　開孔建議Figure 8　Suggestion for opening holes

4　結(jié)語

漆膜雖然只在涂裝時(shí)形成，但其質(zhì)量受整車間隙、車身結(jié)構(gòu)、總裝裝配等相關(guān)方面的影響。對于正向開發(fā)的汽車，設(shè)計(jì)者過多關(guān)注性能、白車身精度等方面，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身設(shè)計(jì)過程中，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)要求涂裝工程師對白車身的制件、白車身制件搭界、總裝裝配模擬的知識進(jìn)行了解，科學(xué)決策，在設(shè)計(jì)初期就對漆膜質(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、汽車涂裝工藝規(guī)劃。

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