頂蓋飾條安裝銷釘?shù)脑O(shè)計(jì)與焊接工藝

鐘能財(cái) 韋超忠 韋斌泉

（上汽通用五菱汽車股份有限公司）

車頂飾條是重要的外飾零件系統(tǒng)，該零件一般位于車頂兩側(cè)的車頂槽內(nèi)。車頂飾條可以起到裝飾作用，用于遮擋車身側(cè)圍與頂蓋鈑金連接產(chǎn)生的焊縫，美化車頂兩側(cè)區(qū)域；若車頂飾條貫穿整個(gè)側(cè)圍，還可以遮擋前后擋風(fēng)玻璃與車身側(cè)圍安裝產(chǎn)生的間隙，美化車身A，D柱兩側(cè)區(qū)域。車頂飾條的整體設(shè)計(jì)與整車相互協(xié)調(diào)，體現(xiàn)了整車和諧的視覺(jué)效果，在整車水管理中，可以導(dǎo)流車頂?shù)挠晁鸬綄?dǎo)流作用[1]。文章針對(duì)頂蓋飾條的T型銷釘卡接形式，探討銷釘?shù)脑O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和銷釘?shù)暮附庸に嚒?/p>

1 頂蓋飾條安裝方式

頂蓋飾條分為帶骨架和無(wú)骨架2種，安裝形式也不同。通常要求每100mm長(zhǎng)的車頂飾條，拉拔力大于60N。目前常有的安裝方式有頂蓋翻邊式卡扣連接、T型銷釘卡扣連接、SBT結(jié)構(gòu)膠卡扣連接、PU膠粘、膠帶粘接及鉚釘連接等。常見(jiàn)的車頂飾條與頂蓋配合連接通常有2種方式：1）T型銷釘卡接。通過(guò)車頂板上焊接T型銷釘來(lái)與飾條卡緊。2）車頂板翻邊卡接。沒(méi)有銷釘，直接通過(guò)車頂板的翻邊與飾條卡緊連接。安裝方式示意圖，如圖1所示。

2 頂蓋飾條安裝銷釘?shù)脑O(shè)計(jì)

頂蓋銷釘主要是滿足頂蓋裝飾條的固定，T型銷釘式是在車頂槽內(nèi)從前到后均勻焊接6～8個(gè)T型銷釘，卡扣插入T型銷釘上，車頂飾條通過(guò)卡扣卡接。若車頂飾條還需要在車身A，D柱區(qū)域連接，可在側(cè)圍上也打上T釘。銷釘結(jié)構(gòu)形式為圓柱頭焊釘，GB/T 10433—2002《電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘》中規(guī)定了直徑為10～25 mm的電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘。

2.1 銷釘?shù)陌惭b方式

頂蓋飾條安裝銷釘?shù)墓δ苁峭ㄟ^(guò)與裝飾條安裝卡扣的匹配固定，達(dá)到固定裝飾條的目的。裝飾條與銷釘?shù)陌惭b固定方式，如圖2所示。根據(jù)頂蓋飾條卡扣的輸入，銷釘直徑設(shè)計(jì)為2.6 mm，高度為（5.7±0.3）mm，銷釘頭直徑為（5±0.25）mm。

2.2 銷釘?shù)募夹g(shù)要求及優(yōu)缺點(diǎn)

銷釘材質(zhì)為SWRCH15-18A，表面經(jīng)過(guò)環(huán)保鍍鋅處理，并要達(dá)到中性鹽霧試驗(yàn)72 h無(wú)白銹以及192 h無(wú)紅銹的防腐要求。由于材料的性能直接影響焊接的可靠性，所以必須嚴(yán)格控制材料的性能，在保證具有良好的焊接性能的同時(shí)，又要符合強(qiáng)度要求和滿足冷鐓成型的工藝要求。同時(shí)銷釘要滿足相關(guān)機(jī)械性能，強(qiáng)度等級(jí)為4.8級(jí)，抗拉強(qiáng)度大于400 N/mm2。

采用T型銷釘卡接的安裝形式，優(yōu)點(diǎn)為：1）飾條安裝方便可靠；2）可Y，Z向定位，匹配效果良好。缺點(diǎn)為：1）對(duì)焊后銷釘位置度有一定要求，頂蓋分拼焊接需要專門夾具定位；2）銷釘焊接易虛焊，且返工困難；3）銷釘根部焊渣殘留過(guò)多、焊接位置不到位或尺寸不到位，都會(huì)影響卡子順利安裝。

2.3 某車型銷釘卡槍問(wèn)題及改善案例

某車型在裝配飾條安裝銷釘過(guò)程中出現(xiàn)卡槍的問(wèn)題，經(jīng)調(diào)查是由于T釘帽子部分尺寸過(guò)大造成的。而這次提供的零件，尺寸公差為0～0.25 mm，整體增大了0.2 mm左右，不符合設(shè)計(jì)要求（理論公差值應(yīng)該是-0.2～0.1 mm）。為解決該問(wèn)題，供應(yīng)商設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)銷釘專用篩網(wǎng)，如圖3所示。篩網(wǎng)孔徑為5.09 mm，能通過(guò)5.09 mm孔徑的零件為合格零件，以此來(lái)保證零件的上公差。

3 頂蓋飾條安裝銷釘?shù)暮附庸に?/h2>

3.1 螺柱焊接介紹

螺柱焊接主要有儲(chǔ)能式和拉弧式2種。儲(chǔ)能式焊接是將銷釘與基體（頂蓋外板）表面接觸，在銷釘與基體之間通電引燃電弧，待銷釘端部金屬與基體表面加熱到合適的溫度，并熔化形成一定的熔池后，給銷釘施加一定壓力推入焊接熔池并冷卻，以形成焊接接頭的方法[2]。其熔深小，主要用于薄板焊接，銷釘?shù)暮附蛹床捎脙?chǔ)能式螺柱焊接（以下簡(jiǎn)稱螺柱焊），圖4示出銷釘?shù)暮附舆^(guò)程示意圖。

3.2 螺柱焊接設(shè)備

螺柱焊焊接設(shè)備主要由螺柱焊機(jī)和專用的焊槍組成，某車型頂蓋飾條安裝銷釘使用的是半自動(dòng)螺柱焊機(jī)SW481.10型。該螺柱焊機(jī)由1臺(tái)螺柱焊機(jī)帶有2把焊槍構(gòu)成，可以讓2個(gè)工人同時(shí)操作。該螺柱焊機(jī)由于裝有過(guò)載保護(hù)裝置，所以具有全面安全保護(hù)功能，并包含焊接控制主機(jī)（含電源）、自動(dòng)送料器、自動(dòng)送釘線圈提升焊槍以及三者之間連接的控制電纜和送料管等各種管線的控制系統(tǒng)以及相應(yīng)的部件[3]，焊機(jī)參數(shù)，如表1所示。

表1 SW481.10型焊機(jī)參數(shù)

焊槍為自動(dòng)送釘線圈提升焊槍，該焊槍具有防堵塞裝置，能保證穩(wěn)定的自動(dòng)送料和接料；提升及下落動(dòng)作由司服電機(jī)完成，控制精度可精確到0.01 mm；能對(duì)送釘功能進(jìn)行空焊測(cè)試；最高焊接速度≥30個(gè)/min等特點(diǎn)。由于焊槍是人工操作，在輕便及耐沖擊方面做了很大提升。

文章的案例車型上采用了16顆（左右各8顆）Φ2.6mm的銷釘，實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試實(shí)際參數(shù)為電流300 A，焊接時(shí)間15 ms，提升高度0.8 mm，熔深-0.8 mm。經(jīng)測(cè)試該焊接參數(shù)下銷釘焊接質(zhì)量較好，不存在相關(guān)焊接質(zhì)量缺陷。

3.3 銷釘焊接常見(jiàn)缺陷

表2示出銷釘焊接常見(jiàn)缺陷及改進(jìn)措施。

表2 銷釘焊接常見(jiàn)缺陷及改進(jìn)措施

3.4 焊接質(zhì)量檢查

判定銷釘焊接后是否合格，通常有3種方法[4]。

1）視覺(jué)檢測(cè)：飛濺較小并規(guī)則，銷釘無(wú)歪斜。

2）彎曲試驗(yàn)：對(duì)焊接螺柱進(jìn)行彎曲，銷釘采用的是儲(chǔ)能式螺柱焊接，銷釘螺柱彎曲30°，銷釘測(cè)試數(shù)量為10個(gè)。圖5示出銷釘彎曲試驗(yàn)示意圖。試驗(yàn)適用于粗略檢查焊接數(shù)據(jù)的一個(gè)簡(jiǎn)單的基準(zhǔn)性試驗(yàn)，使用錘擊工具錘擊銷釘至螺柱彎曲30°后，如果在焊縫區(qū)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋，則焊縫通過(guò)了試驗(yàn)；如果在焊縫熱影響區(qū)出現(xiàn)脆性斷裂，則應(yīng)該檢查材料的焊接性。

3）拉力試驗(yàn)：使用扭力裝置將螺柱向軸的方向拉直至其斷裂為止，該試驗(yàn)只適用于溫度≤100℃的螺栓。圖6示出銷釘拉力試驗(yàn)示意圖。

3.5 銷釘焊接工藝的注意事項(xiàng)

1）銷釘?shù)亩瞬砍〗Y(jié)外，還要有較大的圓角，設(shè)計(jì)值為（105±10）°，不能有毛刺和尖角，避免多出引弧，影響焊接質(zhì)量；

2）選材上要求銷釘?shù)牟馁|(zhì)含碳量盡可能低，且與基體材質(zhì)盡量一致，以保證焊接性能；

3）焊接工藝評(píng)定（WPQR）測(cè)試完成后，才能批量焊接；

4）由于銷釘采用了鍍鋅工藝，在焊接部位的鍍鋅層要求清理干凈，否則會(huì)影響焊接質(zhì)量和導(dǎo)電性能；

5）銷釘?shù)膴A持套夾持部位要求保持清潔，定期清理和更換，否則會(huì)由于與銷釘頭部的接觸不良而影響焊接質(zhì)量；

6）專用焊槍加壓銷釘推入熔池、冷卻及形成焊接接頭的過(guò)程中，焊槍拔槍不要太快、待環(huán)形焊縫冷卻到一定溫度后，再雙手垂直提起焊槍，單手提槍會(huì)因受力不均勻使夾頭容易損壞。

4 結(jié)論

頂蓋飾條采用T型銷釘卡接安裝是目前主流車型常用的方式，銷釘采用的螺柱焊相對(duì)其他焊接效率高，可焊接銷釘10～35個(gè)/min。同時(shí)銷釘也是通過(guò)多工位冷鐓機(jī)大批量鐓鍛成型，生產(chǎn)效率也高。由于使用同一規(guī)格的銷釘，在相同尺寸和形狀的結(jié)構(gòu)件上進(jìn)行焊接，焊接電流、電壓及時(shí)間等焊接工藝參數(shù)也始終相同，且又適用同一臺(tái)螺柱焊機(jī)和焊槍焊接，螺柱焊具有高質(zhì)量、低廢品率及低返修率等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)銷釘卡接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在一定程度上避免了飾條安裝不牢靠和頂蓋漏水的風(fēng)險(xiǎn)。