涂裝SE主要內(nèi)容及典型問題解決方案

霍 鵬，李 剛，趙文杰

（長(zhǎng)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）

0 引言

1 分析內(nèi)容

“SE”又稱“同步工程”，指對(duì)整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程實(shí)施同步、一體化設(shè)計(jì)，促使開發(fā)者始終考慮產(chǎn)品生命周期內(nèi)（從概念形成到后期維修）的所有因素（包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶要求）。只有在車型開發(fā)前期充分進(jìn)行SE分析及研討，并提出合理化解決方案，才能最大程度地減少調(diào)試階段的設(shè)計(jì)變更，達(dá)到降低成本、縮短開發(fā)周期的目的。涂裝SE分析主要包括電泳性（電泳防屏蔽、排氣性、瀝水性）、涂膠操作性（焊縫密封膠、PVC、裙邊膠等）、噴涂可行性、噴蠟可行性、車身通過性、設(shè)備能力等方面。下面主要從分析內(nèi)容及車身結(jié)構(gòu)方面詳細(xì)介紹涂裝SE。

1.1 通過性分析

車型通過性分析包括2個(gè)階段，第一階段在項(xiàng)目預(yù)研時(shí)期，主要任務(wù)是確認(rèn)生產(chǎn)線體通過性是否滿足車型尺寸；第二階段在車型數(shù)?；境尚蜁r(shí)期，即車身主體方案已確定可開啟工藝設(shè)計(jì)時(shí)期，主要對(duì)車間主要工位、機(jī)運(yùn)、轉(zhuǎn)接支撐孔是否干涉等進(jìn)行確認(rèn)。

第一階段：當(dāng)接收到一款新車型的開發(fā)指示或預(yù)研方案時(shí)，需識(shí)別出白車身狀態(tài)下的長(zhǎng)、寬、高尺寸；而且需要結(jié)合涂裝各線體輔具安裝狀態(tài)分析是否滿足通過性，主要分析前處理電泳、電泳烘烤線體的通過性。一般來講，最大寬度主要是指車門安裝電泳輔具后的寬度，一般安裝輔具后的寬度較白車身狀態(tài)下的寬度增加200~400 mm，長(zhǎng)度方向主要受后背門開啟角度（SUV車型，開度過大時(shí)對(duì)高度也有影響）/貨廂后擋板開啟角度（皮卡車型）的影響，最大長(zhǎng)度指后背門/后擋板開啟至水平高度時(shí)的長(zhǎng)度，此時(shí)后背門存在超出頂蓋高度的情況。如果工廠通過尺寸在長(zhǎng)度方向上不允許后背門開啟角度過大，可在數(shù)模設(shè)計(jì)階段提出，通過改善結(jié)構(gòu)減小后背門的開啟角度，提升電泳性能，并滿足通過性要求。

第二階段：使用滿足工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量的數(shù)模，使用數(shù)字化工廠校核生產(chǎn)線體的通過性（也可繪制工廠的一些關(guān)鍵工位，例如轉(zhuǎn)接設(shè)備、前處理電泳線體、升降工位等），通過數(shù)據(jù)校核提前識(shí)別瓶頸工位，優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)，或著手設(shè)計(jì)線體改造工作（圖1）。

圖1 通過性分析Figure 1 Passivity analysis

1.2 電泳性分析

車身結(jié)構(gòu)對(duì)前處理電泳的影響主要體現(xiàn)在電泳方面，而電泳涂層對(duì)車身防腐起到了至關(guān)重要的作用，所以需要解決車身結(jié)構(gòu)缺陷引起的電泳問題，包括車身內(nèi)腔因電泳屏蔽導(dǎo)致的無電泳漆膜問題、地板或其他凹陷位置電泳液無法完全排出導(dǎo)致的瀝液不盡問題、凸起結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的氣室問題等。電泳屏蔽、氣室問題直接導(dǎo)致了電泳漆膜不連續(xù)，進(jìn)而影響電泳漆膜的防腐性能，如果這兩項(xiàng)問題處于車身非干燥區(qū)則是必須要進(jìn)行解決的。嚴(yán)重的積液?jiǎn)栴}會(huì)導(dǎo)致車身經(jīng)過烤房烘烤后漆膜無法固化，對(duì)積液部位使用丙酮/MIBK（甲乙酮）往復(fù)擦拭8次，如漆膜出現(xiàn)失光、變色、沙質(zhì)等現(xiàn)象，則必須對(duì)積液?jiǎn)栴}進(jìn)行解決。

1.2.1 電泳屏蔽性分析及典型案例

電泳屏蔽性重點(diǎn)分析B柱、門檻梁及車身各橫/縱加強(qiáng)梁區(qū)域，針對(duì)電泳屏蔽性分析的基本原則是保證腔體內(nèi)電泳液流動(dòng)、電場(chǎng)不被屏蔽，主要解決方法是在滿足車身強(qiáng)度等各項(xiàng)性能指標(biāo)的前提下，增加腔體內(nèi)各鈑金的間距，增加電泳防屏蔽孔的數(shù)量及增大孔徑等。

因車身設(shè)計(jì)受成本限制，目前較為合理的方案是車身外板采用鍍鋅鋼板，加強(qiáng)板等位置使用普通鋼板。針對(duì)電泳性的分析主要是通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)增加電泳漆膜的厚度，主要分析思路：（1）直接影響車身強(qiáng)度的部位，要求非焊接區(qū)域的鈑金間距在2~5 mm，其他區(qū)域鈑金間距建議≥10 mm；（2）各鈑金件開孔需形成對(duì)穿孔，內(nèi)板孔徑建議≥30 mm，腔體內(nèi)加強(qiáng)板如受結(jié)構(gòu)尺寸影響，孔徑需≥10 mm，間隔要求≤150 mm，且加強(qiáng)板每個(gè)側(cè)面均需開孔，開孔形式不只局限于圓形孔，可依據(jù)具體結(jié)構(gòu)形式或沖壓工藝進(jìn)行排布，開方形、長(zhǎng)圓孔等，只需開孔面積相等即可；（3）B柱下段盡量利用車身減重孔來實(shí)現(xiàn)；（4）針對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)期的數(shù)模，可以采用電泳膜厚仿真軟件來輔助人工分析，確定各部位的具體膜厚。

典型案例：某車型分析過程中發(fā)現(xiàn)B柱及門檻梁區(qū)域加強(qiáng)板無有效開孔，依據(jù)前期車型相似結(jié)構(gòu)判定，此區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)無電泳漆膜的問題，存在極大的銹蝕隱患。依據(jù)車型結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度分析報(bào)告確定此加強(qiáng)板存在可優(yōu)化空間，提出將加強(qiáng)板與外板間隙增加至10 mm以上，并在加強(qiáng)板各側(cè)面均增開電泳防屏蔽孔，如圖2所示。

圖2 開設(shè)電泳防屏蔽孔Figure 2 Opening the electrophoresis anti-shield hole

針對(duì)電泳屏蔽區(qū)域新開2個(gè)直徑30 mm的電泳防屏蔽孔，開孔間隔120 mm，經(jīng)過后期電泳效果確認(rèn)此解決方案可行，此位置電泳漆膜連續(xù)且厚度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

對(duì)于非腔體屏蔽結(jié)構(gòu)，主要指車身鈑金焊接邊，將非焊點(diǎn)區(qū)域通過起凸臺(tái)來減小貼合面積，提升電泳整體質(zhì)量。建議凸臺(tái)高度≥3 mm，如涉及涂膠密封的焊縫，建議凸臺(tái)高度調(diào)整至2 mm以下，保證提升電泳質(zhì)量的同時(shí)滿足密封性要求。

1.2.2 排氣性分析及典型案例

氣室一般會(huì)導(dǎo)致電泳漆露底，嚴(yán)重的則會(huì)在脫脂后直接出現(xiàn)銹蝕問題。對(duì)于氣室問題的解決主要有3種措施：（1）調(diào)整噴嘴方向，改善層流；（2）從車身結(jié)構(gòu)入手，直接杜絕氣室結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)；（3）確定最優(yōu)的開閉件角度，將氣體完全排出。除第1種措施外，其他兩種措施實(shí)施前需要確定精準(zhǔn)的車型行進(jìn)軌跡，這就不能簡(jiǎn)單地將“C形”吊具30°、擺桿45°作為車身分析角度，因?yàn)檐嚿砀鞑课贿M(jìn)出槽的角度在不斷變化，水平狀態(tài)判定有氣室時(shí)，往往在入槽過程中就可將氣體完全排出。為提升排氣及瀝液的準(zhǔn)確性，需要將線體軌跡繪制成三維數(shù)模，通過CATIA（計(jì)算機(jī)輔助三維交互應(yīng)用軟件）運(yùn)動(dòng)仿真功能完全模擬車身的入槽過程。通過一些輔助操作不僅可以確定氣室位置，而且可以確定氣室面積、深度等。通過這些數(shù)據(jù)判定是否需要整改，并確定解決方案。根據(jù)以往車型的經(jīng)驗(yàn)，地板下部及層流沖洗效果好的位置凸臺(tái)高度要求<6 mm；駕駛室內(nèi)部因處在完全封閉環(huán)境，允許輕微氣室的存在；后背門則是出現(xiàn)氣室問題頻率最高的部位，一般調(diào)試時(shí)是通過不斷調(diào)整開啟角度來減小氣室面積。下面以后背門有半尾翼結(jié)構(gòu)為例，介紹數(shù)模階段分析時(shí)如何確定后背門的開啟角度。

后背門導(dǎo)流板不能完全覆蓋后背門外板上部時(shí)（電泳時(shí)需開啟后背門，后背門開啟角度≥導(dǎo)流板未覆蓋區(qū)域鈑金后部棱線與導(dǎo)流板安裝部位最高點(diǎn)連線成水平狀態(tài)），后背門內(nèi)板上部在積氣結(jié)構(gòu)處開設(shè)直徑≥20 mm的排氣孔，排氣孔距積氣結(jié)構(gòu)最高位置≤5 mm，如圖3所示。

此方案不僅可以快速確定此類型后背門的最優(yōu)開啟角度，而且可以同時(shí)解決后背門內(nèi)、外板的氣室問題。

圖3 開設(shè)排氣孔Figure 3 Opening the vent

1.2.3 瀝液?jiǎn)栴}分析及典型案例

車身瀝液性與排氣性問題可采用相似的分析方式，只需將關(guān)注點(diǎn)從凸起產(chǎn)生氣室的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)移到凹陷形成積液的結(jié)構(gòu)上。一般涉及密封區(qū)域的，并不建議通過開瀝液孔來解決問題，可以使用引瀝液筋，或?qū)⒎e液深度控制在3 mm以內(nèi)，這樣即使出現(xiàn)積液也可以通過烘烤使漆膜完全固化。

典型案例：某車型頂蓋外板與頂蓋后橫梁上板間積液，導(dǎo)致流痕問題。

解決方案：頂蓋后橫梁下板、頂蓋后橫梁上板在圖4所示位置起凸筋結(jié)構(gòu)，使兩鈑金與頂蓋外板形成2 mm間隙，使頂蓋后橫梁上板與頂蓋外板間的積液通過圖4所示的3處2 mm高的導(dǎo)流筋流出。

圖4 導(dǎo)流筋的設(shè)置Figure 4 Setting of the guide ribs

1.3 涂膠作業(yè)分析

涂膠的主要作用是密封與防腐，涂膠種類涉及焊縫密封膠、PVC底涂防護(hù)膠、裙邊膠、LASD（液態(tài)噴涂隔聲材料）等，按作業(yè)形式分為人工涂膠和機(jī)器人涂膠；按密封類型分為粗密封與細(xì)密封。不論哪種涂膠功能的實(shí)現(xiàn)，其實(shí)都是對(duì)涂膠操作性進(jìn)行分析，只有滿足涂膠要求的結(jié)構(gòu)，才能在保證密封、防腐的前提下既提升作業(yè)效率又保證涂膠不與總裝件干涉。

為規(guī)避問題發(fā)生，主要從以下途徑開展工作：（1）鈑金間隙≤2 mm；（2）涂膠作業(yè)面要求≥5 mm；（3）安裝孔、螺栓與焊縫距離，粗密封≥25 mm，細(xì)密封≥5 mm；（4）涉及包邊寬度，要求同一車間車型保持一致，以滿足膠槍通用化，避免頻繁換槍，如某車型包邊寬度7 mm，膠槍限位3 mm；（5）避免內(nèi)飾安裝件支撐在焊縫位置，如無法避讓，需考慮密封膠高度，膠厚一般2 mm，密封條安裝也可參照此要求，避免人工刮膠。

典型案例1：某SUV車型后背門開啟后，后背門上角低于側(cè)圍，此位置修膠工時(shí)由15 s增加至50 s，直接導(dǎo)致工時(shí)嚴(yán)重增加，且存在修膠后污染側(cè)圍的問題，如圖5a所示。

解決方案：后背門開啟至打膠角度后（即后背門上角接近豎直狀態(tài)），后背門上角最低點(diǎn)距同一YZ向平面?zhèn)葒獍彘g距Z向≥5 mm。

典型案例2：某皮卡車型貨廂后繩鉤與焊縫距離10 mm，涂膠時(shí)與膠槍、刮膠板干涉，如圖5b所示。

解決方案：（1）改變繩鉤安裝位置，在貨廂后立柱單獨(dú)設(shè)置安裝面，使繩鉤與車身X向呈45°，即遠(yuǎn)離焊縫不干涉涂膠；（2）將繩鉤改為掛泳件或黑漆件，涂膠后安裝。

圖5 涂膠干涉問題的解決Figure 5 Solution to the problem of glue interference

1.4 噴漆與注蠟

結(jié)構(gòu)對(duì)噴漆的影響是機(jī)器人內(nèi)板虛噴問題，易出現(xiàn)問題的位置有A柱下段、B柱車門密封面、機(jī)蓋內(nèi)板后沿。解決方案是增加開閉件開度，使用機(jī)器人離線仿形驗(yàn)證，如某車型機(jī)蓋后側(cè)開度由45°增加至50°即可解決問題。

注蠟質(zhì)量主要是通過焊縫中蠟的狀態(tài)是否均勻來判斷，需要模擬蠟槍不能與噴蠟區(qū)制件干涉，如使用長(zhǎng)桿蠟槍，要求注蠟孔與焊縫Z向處于同一高度，以保證注蠟口附近蠟?zāi)ぞ鶆?。如皮卡車型采用駕駛室與貨廂一同過線形式，受貨廂影響，可在駕駛室底部開注蠟孔實(shí)現(xiàn)注蠟。

2 結(jié)語(yǔ)

隨著目前車型開發(fā)周期的縮短，只有保證了車型開發(fā)前期的質(zhì)量，才能減少后期調(diào)試及變更的成本；分析模式也正在從前期經(jīng)驗(yàn)總結(jié)這種事后行為，向數(shù)字化模擬及仿真充分發(fā)現(xiàn)問題這種事前行為方向發(fā)展。