李波 安敦仁 劉連超 趙鵬

（上海格麟倍科技發(fā)展有限公司，上海 201100）

1 前言

近些年，新能源汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)激烈，車(chē)型不斷推陳出新，燃油車(chē)不常采用的新設(shè)計(jì)、新工藝不斷涌現(xiàn)。相較于發(fā)動(dòng)機(jī)，純電動(dòng)車(chē)型的電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，故障率低，機(jī)艙開(kāi)啟頻次很低。另外，電動(dòng)車(chē)機(jī)艙內(nèi)存在高壓電，出于安全考慮，不主張用戶開(kāi)啟。因此，某純電動(dòng)多用途車(chē)型（MPV）提出固定式機(jī)蓋設(shè)計(jì)，即取消機(jī)蓋鉸鏈，增加機(jī)蓋固定插銷(xiāo)結(jié)構(gòu)，與機(jī)蓋鎖共同固定住機(jī)蓋，需要使用專(zhuān)用工具才能打開(kāi)。該方案可降低成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

2 全工藝流程方案選定

固定式機(jī)蓋制造工藝涉及焊裝、涂裝和總裝，其中的難點(diǎn)在于涂裝和總裝，為實(shí)現(xiàn)固定式機(jī)蓋方案，提出了4 種可行方案，如表1 所示。

表1 4種工藝方案簡(jiǎn)述

方案1 在焊裝階段安裝鉸鏈工裝，涂裝階段不需要調(diào)整改造，總裝階段拆卸鉸鏈工裝，裝上機(jī)蓋固定套件，但此方案最大問(wèn)題是鉸鏈工裝與車(chē)身接觸面沒(méi)有電泳漆，即使與內(nèi)外飾安裝孔共用，無(wú)法避免腐蝕。為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，方案2 和方案3 提出了機(jī)蓋隨車(chē)身掛件電泳后，再更換鉸鏈工裝或開(kāi)發(fā)噴涂掛具。由于掛件電泳不利于機(jī)蓋變形控制，難以避免電泳質(zhì)量問(wèn)題，掛具噴涂節(jié)拍損失大，因此，2 種方案仍需改進(jìn)。方案4（圖3）不使用鉸鏈工裝，將機(jī)蓋固定在一個(gè)角度進(jìn)行涂裝，滿足前處理/電泳、涂膠及噴涂需求，相比前3 種方案，對(duì)焊裝與總裝影響很小，但是開(kāi)啟角度仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

上述4 種方案從制造成本、防腐影響、變形影響、外觀影響、裝配影響進(jìn)行綜合考慮。將影響程度分為6 個(gè)級(jí)別：1 級(jí)代表影響最小，防腐與外觀最優(yōu)，制造成本最低；6 級(jí)則代表影響最大，腐蝕風(fēng)險(xiǎn)、變形風(fēng)險(xiǎn)及制造成本等最高。4 種方案影響等級(jí)對(duì)比如圖4 所示，綜合分析最終選擇方案4，即機(jī)蓋打開(kāi)一定角度固定在治具插銷(xiāo)位置，整個(gè)涂裝工藝流程不改變角度，對(duì)總裝影響最低。

3 機(jī)蓋固定開(kāi)啟角度選定

總裝同步工程（Synchronization Engineering，SE）部門(mén)反饋，機(jī)蓋固定角度開(kāi)啟為30～70°可滿足總裝裝配空間需求，而70°是最理想開(kāi)啟角度。接下來(lái)，重點(diǎn)分析不同開(kāi)啟角度對(duì)涂裝相關(guān)工段的影響，確定影響最小的開(kāi)啟角度。

3.1 對(duì)排氣瀝液的影響

白車(chē)身進(jìn)入電泳槽后，白車(chē)身內(nèi)腔殘存的氣體無(wú)法排除，影響電泳漆附著，降低電泳漆上漆率，最終影響車(chē)身防腐性能。積液是白車(chē)身出電泳槽后自身殘留的液體，會(huì)導(dǎo)致串槽、電泳不良、電泳流痕及烘烤不良等問(wèn)題。因此，在空腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)包含排液、排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本研究中車(chē)型所使用的前處理/電泳生產(chǎn)線，為45°出入槽的擺桿線，結(jié)合運(yùn)用Alsim 和Merge 仿真軟件進(jìn)行精準(zhǔn)仿真，得到白車(chē)身內(nèi)部氣泡及電泳殘液的分布情況，再結(jié)合機(jī)蓋內(nèi)板結(jié)構(gòu)，找出合適的機(jī)蓋開(kāi)啟角度。

3.1.1 排氣瀝液仿真流程

排氣瀝液仿真流程如圖5所示，建立與實(shí)際生產(chǎn)線相同的運(yùn)動(dòng)軌跡直接影響仿真分析的準(zhǔn)確性。

3.1.2 排氣瀝液?jiǎn)栴}

在前期SE 分析中，提出在內(nèi)板上增加排氣排液孔（圖6）。利用排氣瀝液仿真軟件分別對(duì)開(kāi)啟30°和70°進(jìn)行仿真分析，氣體均能通過(guò)增加的排氣孔排出，只是時(shí)間上有差異；絕大部分積液能及時(shí)排出，局部小的積液結(jié)構(gòu)可通過(guò)調(diào)整內(nèi)板進(jìn)行優(yōu)化（圖7）。因此，整個(gè)機(jī)蓋都能覆蓋電泳漆膜，滿足防腐要求。

3.2 對(duì)變形控制的影響

在前處理/電泳時(shí)，機(jī)蓋會(huì)受到來(lái)自電泳液流體的作用力。主要會(huì)受到自身重力、流體阻力、機(jī)蓋積氣引起的浮力、積液引入電泳液的重力的共同作用。根據(jù)以往實(shí)際電泳拆車(chē)經(jīng)驗(yàn)，機(jī)蓋在經(jīng)過(guò)電泳后面差增大，嚴(yán)重時(shí)甚至影響后續(xù)外飾件裝配。

對(duì)于45°擺桿線而言，機(jī)蓋開(kāi)啟角度越大，受槽液流體阻力越大。因此，開(kāi)啟角度為30°或70°均需要從工裝設(shè)計(jì)角度降低槽液流體阻力對(duì)機(jī)蓋變形的影響。根據(jù)以往車(chē)型經(jīng)驗(yàn)，將電泳工裝由中部1 點(diǎn)支撐優(yōu)化為3 點(diǎn)支撐（圖8）能有效改善流體阻力對(duì)機(jī)蓋變形的影響。

另外，上文已提到使用排氣瀝液仿真軟件，對(duì)機(jī)蓋在泳池中各個(gè)階段的積氣、積液進(jìn)行分析，解決了防腐問(wèn)題。排氣瀝液仿真軟件能夠輸出各個(gè)時(shí)間段機(jī)蓋上積氣位置、輪廓和體積，直觀分析在泳池中受到的浮力。分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)蓋腔體內(nèi)的積氣面積隨開(kāi)啟角度變大而加增大，排出時(shí)間隨開(kāi)啟角度變大而增長(zhǎng)（圖9），開(kāi)啟角度為70°時(shí)，受浮力影響最大。因此，從變形控制的角度，開(kāi)啟30°更有利于變形控制。

3.3 對(duì)噴涂的影響

3.3.1 對(duì)機(jī)蓋外板的影響

開(kāi)啟角度為70°時(shí)，機(jī)蓋就像一堵墻立在前風(fēng)擋區(qū)域（圖10），在門(mén)框區(qū)域進(jìn)行內(nèi)噴時(shí)，漆霧顆粒飛散到機(jī)蓋外表面，造成色差、顆粒等質(zhì)量問(wèn)題。從機(jī)蓋外板漆膜質(zhì)量控制角度來(lái)說(shuō)，機(jī)蓋開(kāi)啟角度越小越好。

圖1 機(jī)蓋裝配插銷(xiāo)孔與治具插銷(xiāo)孔位置示意

圖2 機(jī)艙裝配作業(yè)示意

圖3 方案4全工藝流程

圖4 4種方案對(duì)不同因素的影響程度

圖5 排氣瀝液仿真流程

圖6 機(jī)蓋內(nèi)板增加排氣排液孔

圖7 機(jī)蓋內(nèi)板積液結(jié)構(gòu)優(yōu)化

圖8 電泳工裝采用3點(diǎn)支撐

圖9 機(jī)蓋開(kāi)啟30°與70°氣體排出時(shí)間對(duì)比

圖10 機(jī)蓋開(kāi)啟70°時(shí)前門(mén)框內(nèi)噴示意

3.3.2 對(duì)機(jī)蓋噴涂的影響

內(nèi)板模擬噴涂發(fā)現(xiàn)，前蓋內(nèi)板后側(cè)區(qū)域與插銷(xiāo)撐板背面噴涂困難（圖11）。將插銷(xiāo)長(zhǎng)度加長(zhǎng)40 mm，從而使機(jī)蓋X向前移30 mm，機(jī)蓋后空間變大，噴涂角度變大，后部區(qū)域機(jī)器人可進(jìn)行噴涂。撐板背面噴涂有所改善，對(duì)標(biāo)有鉸鏈車(chē)型，與鉸鏈遮擋區(qū)域類(lèi)似，經(jīng)質(zhì)量評(píng)估，固定式機(jī)蓋撐板噴涂狀態(tài)可接受。

圖11 機(jī)蓋開(kāi)啟30°時(shí)內(nèi)板噴涂困難區(qū)域

通過(guò)排氣瀝液仿真軟件對(duì)開(kāi)啟一定角度后的機(jī)蓋積氣積液?jiǎn)栴}、變形控制的影響以及對(duì)噴涂外觀影響的分析，確定了開(kāi)啟角度為30°為最佳方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

此次固定式機(jī)蓋方案開(kāi)發(fā)，在SE 階段有效識(shí)別出可能存在的各項(xiàng)問(wèn)題，借助排氣瀝液仿真軟件對(duì)積氣積液位置與體量進(jìn)行了準(zhǔn)確的分析，通過(guò)積氣積液時(shí)間對(duì)不同開(kāi)啟角度情況下的變形風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，后續(xù)主要改進(jìn)如下。

a.在變形影響分析中存在局限性，后續(xù)項(xiàng)目可借助專(zhuān)業(yè)流體仿真分析軟件Simerics 對(duì)白車(chē)身在電泳過(guò)程中電泳液的流場(chǎng)狀態(tài)進(jìn)行分析，可分析機(jī)蓋表面在不同開(kāi)啟角度下的受力分布。借助傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析軟件，將流固耦合邊界條件合并導(dǎo)入，綜合分析車(chē)身結(jié)構(gòu)、焊接、鉚接工藝以及電泳工藝對(duì)鈑金變形的影響；

b.在噴涂影響分析中，后續(xù)項(xiàng)目可借助IPS 軟件的Spray 與Robotics 模塊進(jìn)行仿真分析。