王祿史，曾平，陳曉鏈，熊盛勇

(廣州汽車集團乘用車有限公司，廣東廣州 511434)

0 引言

隨著人們對汽車品質(zhì)的要求不斷提升，汽車感知質(zhì)量成為汽車主機廠汽車質(zhì)量評價的重要指標(biāo)[1]。間隙面差是影響整車外觀品質(zhì)的主要因素之一[2]。某車型轎車的發(fā)動機罩在實際裝配時，出現(xiàn)面差配合不良缺陷，該配合不良嚴(yán)重影響整車商品性。因此，必須在正式量產(chǎn)前解決。

零件尺寸不穩(wěn)定的因素主要有：工裝的穩(wěn)定性、工裝設(shè)備故障、來料質(zhì)量變化、制造工藝缺陷、工藝變化[3]。針對涂裝烘烤變形，國內(nèi)外一些專家對其進行了研究。WU等[4]基于有限元模擬，探究了烘烤距離對涂裝變形的影響。陳興等人[2]通過實驗驗證的方法，探究了結(jié)構(gòu)膠對烘烤變形的影響，提出更改結(jié)構(gòu)膠的組成成分，減小結(jié)構(gòu)膠的模量能改善烘烤變形。王得天等[5]研究了減震膠的固化特性及結(jié)構(gòu)，預(yù)測了頂蓋烘烤變形，指出膠模量與膨脹特性是烘烤變形的主要原因。

本文作者采用工程過程控制方法(Engineering Process Control)，即對于一個系統(tǒng)檢測量，它有一個明確并且恒定的控制界限，當(dāng)檢測量超出該控制界限時系統(tǒng)即可報警[6]。明確了導(dǎo)致發(fā)動機罩面差不良產(chǎn)生的工序；分析了發(fā)動機罩烘烤變形產(chǎn)生的主要原因；通過實驗驗證，確定了改善發(fā)動機罩涂裝烘烤變形的有效措施。

1 問題描述

電泳前后精度對比如圖1所示。

圖1 電泳前后精度對比

某國產(chǎn)兩廂轎車在試制過程中，整車前圍環(huán)境與發(fā)動機罩配合間隙段差較差，主要是發(fā)動機罩總成面差不良問題，檢具檢測總成電泳前和電泳烘烤后精度數(shù)據(jù)如圖1所示，精度最大變化量為2.3 mm，位于測量點2處?？芍娪厩翱偝删群细瘢瑖娡亢罂偝删炔缓细?。該面差不良直接影響整車相關(guān)間隙配合，影響商品美觀性。

2 相關(guān)數(shù)據(jù)輸入

2.1 發(fā)動機罩定位及公差分配

機罩的尺寸測量和評價主要通過檢具，檢具具有迅速、準(zhǔn)確、直觀、方便等優(yōu)點。機罩檢測定位方式有3種：內(nèi)板定位、外板定位、鉸鏈定位。選擇內(nèi)板定位能夠直觀準(zhǔn)確地評價其各工序前后變量。其檢具定位為一圓一菱銷，7個支撐基準(zhǔn)面，RPS點分布如圖2所示，其中，A1—A7為第一基準(zhǔn)，控制Z向移動、X向轉(zhuǎn)動、Y向轉(zhuǎn)動；B為第二基準(zhǔn)，控制X、Y向的移動；C為第三基準(zhǔn)，控制Z向轉(zhuǎn)動。

發(fā)動機罩總成GD&T定義為：間隙配合公差帶為1.4 mm，極差為0.7 mm；面差配合公差帶為1.4 mm，極差為0.7 mm，如圖3所示。

圖2 發(fā)動機罩定位點布置圖

圖3 發(fā)動機罩總成GD&T要求

2.2 發(fā)動機罩制造工藝

一般發(fā)動機罩由零件單品到總成，白車身裝配后清潔再到涂裝各工序，其加工工序為：(1)內(nèi)板與各加強件焊接成分總成；(2)分總成與外板滾邊包合；(3)機罩鉸鏈安裝工序；(4)白車身四門兩蓋裝配；(5)除去車內(nèi)雜物粉塵；(6)涂裝治具安裝；(7)電泳前處理；(8)涂裝電泳；(9)涂裝電泳烘烤；(10)鈑金修后密封膠等。

3 問題調(diào)查

為了調(diào)查發(fā)動機罩總成精度不良主要由哪個工序影響，采用工程過程控制方法，對發(fā)動機罩相關(guān)的各工序進行質(zhì)量監(jiān)控。對涂裝各工位進行工序變量調(diào)查，測量工序前后發(fā)動機罩總成精度數(shù)據(jù)變化。此次調(diào)查涉及工序有涂裝電泳、涂裝烘烤、噴涂。

此次工序變量調(diào)查是在保證電泳前的發(fā)動機罩總成已滿足以下條件：

(1)機罩總成在檢具上間隙段差符合要求；

(2)機罩滾邊后厚度符合公差符合要求；

(3)機罩折邊膠工序，打膠的位置和膠直徑均符合工藝要求；

(4)機罩內(nèi)板修邊線和外板包邊間隙符合要求；

(5)折邊膠產(chǎn)品出廠各項指標(biāo)符合要求；

(6)白車身裝配調(diào)整不影響機罩尺寸。

分別將涂裝電泳、烘烤、噴涂前后的發(fā)動機總成裝檢具，測量發(fā)動機罩測量點2處的面差，測量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 發(fā)動機罩各工序面差 mm

由表1可知，發(fā)動機罩面差變化主要發(fā)生在涂裝烘烤工位，烘烤前后面差為2.03 mm。另外，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機罩總成在經(jīng)過涂裝烘烤后，發(fā)蓋內(nèi)外板錯動，包邊處出現(xiàn)明顯脫邊現(xiàn)象，如圖4所示。

圖4 發(fā)動機罩總成脫邊現(xiàn)象

4 原因分析

為了保證白車身電泳充分性，涂裝電泳工藝采用的是翻轉(zhuǎn)工藝(如圖5所示)，即白車身進入電泳池內(nèi)進行翻轉(zhuǎn)運動。焊裝流動時，發(fā)動機罩與車身的固定只有鉸鏈連接。為了防止發(fā)動機罩翻轉(zhuǎn)過程中打開，在電泳前，位于機罩鎖扣環(huán)處安裝涂裝定位治具。發(fā)動機罩與車身連接如圖6所示。

圖5 電泳翻轉(zhuǎn)示意圖

圖6 發(fā)動機罩與車身連接示意圖

在電泳過程中，由于白車身和液體均是運動的，電泳液對白車身產(chǎn)生浮力和阻力作用。由于發(fā)動機罩總成自身內(nèi)外板間折邊膠未完全固化，機罩受電泳液沖擊作用，機罩內(nèi)外板相對位置會產(chǎn)生脫邊現(xiàn)象。在烘烤過程中，由于內(nèi)外板造型不同，熱變形方向不同，且沒有了折邊膠的固定作用，內(nèi)外板連接強度不夠，經(jīng)過烘烤后，發(fā)動機罩應(yīng)力釋放產(chǎn)生永久變形，精度超差。

5 方案對策

發(fā)動機罩內(nèi)外板結(jié)合采用的是滾邊工藝，由于內(nèi)外板包合連接強度小于電泳液的沖擊力，導(dǎo)致脫邊現(xiàn)象。為此，在電泳前通過增加焊點，固化內(nèi)外板相處位置，增強內(nèi)外板連接強度，以改善發(fā)罩內(nèi)外板脫邊問題。焊點數(shù)量是影響生產(chǎn)節(jié)拍和成本的關(guān)鍵因素，為此，需要對焊點數(shù)量進行驗證。

對滾邊后的發(fā)動機罩總成分別增加5、7、9、11個焊點進行驗證，驗證結(jié)果如表2所示。

表2 焊點數(shù)量驗證表

綜上考慮生產(chǎn)節(jié)拍和成本因素，最終采取增加7個焊點，焊點位置示意圖如圖7所示。實施該方案后，通過多批次不斷驗證和數(shù)據(jù)采集，發(fā)動機罩總成精度變化量均控制在0.5 mm以內(nèi)(標(biāo)準(zhǔn)≤0.7 mm)，解決了發(fā)動機罩烘烤變形問題。

圖7 焊點位置示意圖

6 總結(jié)

基于過程控制，通過工序變量調(diào)查，明確了烘烤變形產(chǎn)生的工序，分析了烘烤變量產(chǎn)生的原因，通過實驗論證，最終解決了烘烤變形。通過此次研究，可以得到以下結(jié)論：

(1)發(fā)動機罩內(nèi)外板的連接強度和涂裝烘烤應(yīng)力釋放是導(dǎo)致發(fā)動機罩總成變形的主要原因；

(2)通過增加焊點，增強發(fā)動機罩內(nèi)外板連接強度、相對位置的固化，能有效解決發(fā)動機罩變形問題。