汽車側(cè)圍輪罩包邊技術(shù)的應用

雷振華 蔡鋼 李釗文

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院）

側(cè)圍輪罩包邊工藝是為了提高車身表面質(zhì)量，增大輪胎包絡與后輪罩的間隙（提升造型效果和安全性）而開始的一項新技術(shù)。在傳統(tǒng)車身結(jié)構(gòu)工藝中，側(cè)圍外板與后輪罩總成搭接采用點焊連接，但點焊造成的焊接扭曲、外板變形及板件分流等現(xiàn)象幾乎無法避免，工藝的改進雖然在一定程度上改善了這些外觀缺陷，但常見的表面問題依然無法杜絕。同時，點焊工藝Y向翻邊較大，間接地限制了輪胎的大小和輪距。少數(shù)車型采用的輪罩涂膠工藝則存在單臺成本過高的缺陷和耐久性差的隱患。為解決這些問題，行業(yè)內(nèi)部開始流行將包邊工藝使用在側(cè)圍后輪罩上，以解決后輪罩處點焊和涂膠工藝存在的種種缺陷，從而減少焊裝工藝對造型的約束，提高車身外觀質(zhì)量。文章基于實際項目的應用經(jīng)驗，對輪罩包邊的工藝方法和技術(shù)難點做了簡要分析，總結(jié)并明確了該項技術(shù)需要用到的工藝約束和技術(shù)指標。經(jīng)驗證，采用這些技術(shù)參數(shù)可以使輪罩包邊品質(zhì)達到較高標準。

1 輪罩包邊技術(shù)的分類及應用場景

1.1 按工藝方式分類

1.1.1 機器人在線滾邊

機器人在線滾邊是在焊裝主線進行的，使用一個輪罩大小的簡易胎膜作為支撐，通過一個小滾輪的滾壓去實現(xiàn)輪罩的包邊，包邊過程類似于開閉件滾邊，其機構(gòu)如圖1所示。它的優(yōu)勢比較明顯：柔性好、占地小且1條生產(chǎn)線能適應多種車型。但同時它的技術(shù)難度比較大，主要表現(xiàn)在3個方面：1）需要確保在生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)完成所有動作；2）需要設備品質(zhì)穩(wěn)定，不影響主線生產(chǎn)；3）需要車身精度高，位置重復性好，以便精確定位。所以該工藝對工位規(guī)劃、設備品質(zhì)及車身精度都提出了較高的要求。

圖1 輪罩機器人在線滾邊機構(gòu)示意圖

1.1.2 機器人離線滾邊

機器人離線滾邊是在焊裝側(cè)圍進行的，用一個側(cè)圍大小的夾具作為支撐，輪罩胎膜集成在夾具中，也是通過一個小滾輪的滾壓去實現(xiàn)輪罩的包邊，包邊過程類似于開閉件滾邊。它的主要優(yōu)勢在于不影響主線，缺點主要表現(xiàn)為占地大、投入大及柔性差，一般只在主線場地、節(jié)拍、車型數(shù)量及尺寸鏈等受到限制的情況下才考慮采用離線滾邊。它的滾邊原理及形狀與在線滾邊類似，主要區(qū)別在于：離線滾邊時側(cè)圍是一個橫放的單體，需要一個與整個側(cè)圍尺寸接近的夾具（含胎膜）去支撐；在線滾邊時側(cè)圍是豎著的，與車身已經(jīng)合為一體，滾邊胎膜只有輪罩大小。

1.1.3 專機壓邊（專用模具壓邊）

專機壓邊是將一個小型專用模具集成在側(cè)圍夾具中，一般用大氣缸作為壓力來源，通過氣缸推動胎膜的運動來實現(xiàn)輪罩的整體包邊，過程類似于開閉件專機壓邊。其主要優(yōu)勢在于初期投入低、包邊品質(zhì)好及節(jié)拍快[1]；主要缺點在于當車型較多時，占地面積大，而且每個新車型都要重新投入專機成本。

1.2 按形狀分類

汽車側(cè)圍輪罩常見的包邊形式有直包邊和水滴包邊2種，各自特點如表1所示。

表1 汽車側(cè)圍輪罩常見包邊形式對比

2 輪罩包邊的工藝約束及技術(shù)指標

輪罩包邊形狀需要滿足一定的參數(shù)約束方可實現(xiàn)生產(chǎn)。圖2示出汽車側(cè)圍輪罩包邊工藝產(chǎn)品參數(shù)示意圖。經(jīng)過反復模擬分析及試驗驗證，文章總結(jié)了一套經(jīng)驗參數(shù)值，按照這套參數(shù)值去設計輪罩包邊的各項參數(shù)，能夠較好地實現(xiàn)預期的包邊品質(zhì)及外觀效果，具體的參數(shù)值，如表2所示。

圖2 汽車側(cè)圍輪罩包邊工藝產(chǎn)品參數(shù)示意圖

表2 汽車側(cè)圍輪罩包邊產(chǎn)品參數(shù)約束[3]

另外，輪罩本身的弧度不能小于100 rad，否則受滾邊設備限制，無法完成完整軌跡。輪罩兩端收尾處需要一個過渡區(qū)域，常見形狀及其約束，如圖3所示。

圖3 輪罩包邊工藝收尾處常見形狀及其約束

3 輪罩包邊的現(xiàn)場驗證和調(diào)試

在包邊現(xiàn)場驗證和調(diào)試過程中需要重點關(guān)注以下3項，以保證包邊順利完成。

1）內(nèi)外板間隙需要保證小于0.5 mm，過大會導致包邊后外板完全變形[4]。要保證內(nèi)外板間隙，需要控制輪罩外板及內(nèi)板的沖壓件精度。

2）內(nèi)板邊緣和外板R角邊緣間隙（如圖2a中b處所示）需保證在（2±0.5）mm范圍內(nèi)，過小會導致包邊位置外板變形，過大會造成包邊量過小，包邊不到位。要保證內(nèi)外板邊緣間隙，需要控制輪罩外板和內(nèi)板的沖壓件精度，以及組焊時的定位精度。

3）包邊厚度值是檢驗包邊是否壓緊的重要依據(jù)，由于鈑金之間存在空氣間隙及鈑金壓緊后的回彈，并且輪罩包邊內(nèi)外板之間一般會存在一層折邊膠，所以包邊厚度實際值一般會比理論值大0～0.6 mm。調(diào)整過程中可以通過調(diào)整滾輪的壓力或者模具的壓合力來保證內(nèi)外板壓緊，必要時還可以通過剖面切割來判斷是否壓緊。

在滾邊調(diào)試過程中，需要保證以上3項參數(shù)均在公差范圍內(nèi)，對于多次調(diào)試仍然無法滿足參數(shù)要求的，需要重新校核產(chǎn)品參數(shù)，并根據(jù)實際情況判斷是否需要設變。

4 結(jié)語

輪罩包邊工藝相對常規(guī)輪罩點焊工藝在外觀和性能方面存在明顯優(yōu)勢，將會在國內(nèi)各大主機廠逐步普及。輪罩包邊的過程是一個復雜的受力運動過程，對車身設計及工藝開發(fā)人員的設計水平、現(xiàn)場經(jīng)驗、調(diào)試能力、規(guī)劃及工裝設計等方面都提出了很高的要求。工藝參數(shù)和工裝設計開發(fā)決定了輪罩包邊的品質(zhì)。在實際工作過程中，車身設計和工藝開發(fā)人員需要對輪罩包邊位置的各項參數(shù)進行反復評審，現(xiàn)場工程師需要對胎膜等工裝進行反復研磨、整改及調(diào)試，最終達到品質(zhì)要求。目前輪罩包邊技術(shù)在國內(nèi)還存在一定的不足，需要不斷地進行經(jīng)驗總結(jié)，知識積累，為輪罩包邊技術(shù)水平的提升持續(xù)努力。