車身開閉件包邊品質(zhì)控制方法

呂 凡，李 平

（東風本田汽車有限公司，湖北武漢 430056）

1 引言

汽車開閉件為提高剛性和強度，提升美感，通常會對其做包邊處理。目前包邊工藝有3種方式：①滾邊；②包邊專機；③包邊模。3種方式各有優(yōu)劣。表1將3種工藝方式簡單作對比。

表1 3種包邊工藝對比

目前國內(nèi)主機廠開閉件基本都使用滾邊或包邊模的方式。由于包邊模質(zhì)量穩(wěn)定性好，生產(chǎn)效率高等特點，我司一直采用包邊模包邊，因此下文重點介紹包邊模包邊工藝的品質(zhì)控制。

2 包邊模工作過程

包邊模通過上型模的導向銷和壓料芯共同作用定住內(nèi)板位置精度，下型模通過下型定位塊與外板輪廓保證外板位置精度，預包鑲塊與壓合刀依次作用于外板上完成包邊作業(yè)。

2.1 包邊模包合過程

包邊模包合工作順序：①扣合完成的內(nèi)外板放置在下型模中；②上型模下壓，導向銷與壓料芯接觸內(nèi)板；③預彎機構(gòu)運動，預包鑲塊前進；④預包鑲塊完成預包（見圖1），預包鑲塊開始后退；⑤預包鑲塊退回，壓合刀壓平外板（見圖2）；⑥上型模上升。

圖1 預包完成示意圖

圖2 壓合刀作業(yè)示意圖

2.2 包合過程內(nèi)外板部品變化

包邊前將內(nèi)板件放入外板件中狀態(tài)（見圖3），在預包鑲塊的作用下使外板的翻邊角度由95°～110°變化為35°～55°，預包邊后的狀態(tài)（見圖4），然后，在壓合刀的作用下，使外板翻邊部位與內(nèi)板貼合，完成終包邊，終包邊后的狀態(tài)（見圖5）。

圖3 包合前狀態(tài)

圖4 預包狀態(tài)

圖5 包合后狀態(tài)

3 包邊種類

對于不同制件需要采取不同包邊形式，常見的包邊形式可分為四種，普通包邊、直接包邊、楔邊包邊、水滴包邊，表2是4種包邊形式。

表2 4種包邊形式

4 包邊品質(zhì)及控制方法

包邊品質(zhì)對開閉件品質(zhì)極其重要。開閉件做為重要的車身外觀件，需要兼顧外觀型面品質(zhì)和尺寸精度要求。

4.1 外觀型面

汽車制造市場的競爭加劇和顧客不斷提升的美感要求，一款具有流暢完美的造型的車往往更易在市場獲得顧客青睞。開閉件做為車身造型的重要部分，其外觀型面就更需要得到保障。

常見的包邊外觀問題有：

（1）鈑金凹凸。

引起包邊后鈑金凹陷發(fā)生因素有很多：①來件不良，內(nèi)、外板鈑金凹凸會導致包邊后產(chǎn)生鈑金凹凸；②內(nèi)板工藝凹臺（沖壓加工內(nèi)板時防止零件竄動，用來增加摩擦力），如圖6所示；③下型模具胎膜受損，表面凹凸；④下型模具預包鑲塊與外板翻邊角度不匹配，造成這種事項的原因有可能是預包鑲塊制作不良或磨損導致，同樣也有可能外板翻邊角度過大導致；⑤包合刀接刀口匹配不良；⑥模具內(nèi)存在異物，如焊渣、來件帶入的異物等。

圖6 內(nèi)板工藝導致包邊鈑金凹陷案例

根據(jù)因素②，內(nèi)板工藝凹臺造成鈑金凹陷，改善方法：①取消內(nèi)板單品凹臺（需與沖壓工藝共同確認，并獲認可）；②調(diào)整壓合刀，將該處不做壓死處理，該方式對于內(nèi)板輕微緩凹陷可以緩解。內(nèi)板凹陷過大（見圖7）只能通過方法①緩解。

針對圖7包邊凹陷，嘗試調(diào)整包合刀，使內(nèi)外板間隙達6.5mm，但用油石打磨還是可見輕微凹陷，只是與初始狀態(tài)相比較有較大緩解。針對包合后內(nèi)外板間隙也有相關(guān)標準（見圖8）。

圖7 內(nèi)板包邊凹陷

圖8 包合后內(nèi)外板間隙圖示

根據(jù)因素③，下型模具胎膜磨損狀況不同體現(xiàn)在總成的狀態(tài)也會不同。胎膜凹點，一般該凹點位于包邊邊緣內(nèi)，總成對應位置附近產(chǎn)生凹陷；胎膜條狀磨損，加工的總成對應位置也會產(chǎn)生條狀凹凸（見圖9）。

根據(jù)因素⑤，包合刀接刀口匹配不良造成鈑金凹陷通常會導致外板與包合刀接觸側(cè)產(chǎn)生明顯扭曲（見圖10），此原因?qū)е骡k金問題只需優(yōu)化包合刀接刀口不平整問題。

圖10 包含扭曲

（2）倒邊。

倒邊指的是包合后門外板翻邊未向內(nèi)板側(cè)翻，而是向另一側(cè)翻或者外板翻邊重疊，如圖11所示。造成倒邊原因是預包鑲塊角度與外板翻邊角度不匹配，解決方案兩種：①減小外板翻邊角度；②補焊預包鑲塊，增大預包鑲塊角度，如圖12所示。

圖11 翻邊重疊

圖12 倒邊解決方案

外板翻邊角度90°≤θ≤100°，若過大制件表面有可能出現(xiàn)回彈等質(zhì)量問題，特殊情況下可以放大到110°（此時要增大過翻邊量），如圖13所示。

圖13 外板翻邊角度

（3）外板未包住內(nèi)板。

外板未包住內(nèi)板指外板翻邊經(jīng)包邊模作用后，內(nèi)板修邊線依然裸露在外面（見圖14）。造成該不良因素有：①外板翻邊高度不足或內(nèi)板型面回彈；②內(nèi)板輪廓修邊過短；③外板在下模中定位偏差，在包合過程中外板竄動；④預包鑲塊與外板翻邊角度不匹配。

圖14 外板未包住內(nèi)板

根據(jù)因素1，外板翻邊高度（見圖15）按照包邊型面差異需設(shè)置不同翻邊高度。內(nèi)板型面回彈是指內(nèi)外板扣合后放置在下型模具中，上型模具還未下壓，內(nèi)板回彈至外板外面（見圖16）。由于現(xiàn)在大部分四門兩蓋加工線體內(nèi)板扣合都是機器人扣合，若扣合機器人軌跡不理想，扣合時內(nèi)板就未扣合進外板，包邊也會產(chǎn)生外板未包住內(nèi)板的情況。

圖15 外板翻邊高度示意圖

圖16 在下型模中內(nèi)板回彈

根據(jù)因素②，判斷內(nèi)板輪廓修邊是否與理論有差異可通過沖壓單品檢具或與圖紙對比，一般單品內(nèi)板輪廓修邊線公差為±0.5mm。

根據(jù)因素④，預包鑲塊與外板翻邊角度不匹配會導致在預包時外板在受力集中部位變形，下一步包合刀下壓與外板作用，使外板材料向內(nèi)板另一側(cè)蠕動，作用過程如圖17所示。對于這種因素造成的外板未包住內(nèi)板，良品總成與不良總成在檢具上測量間隙會產(chǎn)生差異，良品總成間隙值＞不良品總成間隙值。

圖17預包鑲塊與外板翻邊角度不匹配包合過程

（4）角不圓。

角不圓是指門蓋在包邊后拐彎圓角處不圓滑，如圖18所示。造成該缺陷的不良因素主要是預包鑲塊在推動圓角部產(chǎn)生了聚料，料多了疊在一起造成外擠，從而造成角部變形。因此，控制角不圓主要是保證圓角部外板翻邊高度。

圖18 角不圓

為提升造型美感和降低風阻，需四門兩蓋設(shè)計不同型面從而達到目的。對于不同型面包邊要特殊區(qū)分（見圖19）。在這種特殊型面包邊材料受拉應力或是壓應力，兩種不同應力包邊材料蠕動情況有差異（見圖20）。

圖19 后門包邊需要特殊區(qū)分的型面

圖20 不同型面包邊材料蠕動

按照長期經(jīng)驗總結(jié)翻邊高度：①在直邊、型面曲率較小和曲率變化小部位可以取較大翻邊高度；②在型面曲率較大部位要減小翻邊高度，以減小包邊后的變形量；③在拐角部位應設(shè)計過渡區(qū)，以避免翻邊后干涉；④拐角部位3mm，漸變區(qū)域5mm，一般區(qū)域8mm，如圖21所示。

圖21 不同區(qū)域翻邊高度

（5）棱線不順。

棱線不順是指包邊后特征棱線（直線、弧線）出現(xiàn)非特征棱線現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因是弧線與弧線之間的直線段在預包邊時，直線部位先接觸預包鑲塊，導致材料向兩端的弧線部位流動，使弧線部位材料過多。解決方案是在預包鑲塊上對應的弧線部位進行補焊、研配，對直線段預包鑲塊進行打磨，預包時讓兩端的弧線部位先接觸，直線段后接觸，讓材料向中間流動。

另外，在下型模的下型定位塊處也容易發(fā)生棱線不順，如圖22所示。下型模由于定位塊的存在所以定位塊位置沒有預包鑲塊，同理，預包時材料會進行內(nèi)部流動。這種情況就需要根據(jù)包邊后總成狀態(tài)調(diào)整定位塊兩側(cè)預包鑲塊角度。

圖22 棱線不順

（6）包邊未壓死。

未壓死是指包邊后內(nèi)外板之間的間隙大于E=內(nèi)板料厚+2×外板料厚+0.1mm（0～+0.2）的情況。門蓋包邊邊緣會在涂裝車間涂布一層防腐蝕膠（見圖23），間隙過大門蓋包邊內(nèi)部空氣增多，經(jīng)過烘烤后空氣外排，防腐蝕膠易產(chǎn)生氣泡。造成內(nèi)外板間隙過大原因有：①壓合刀之間平整性較差，導致部分型面包邊未壓死；②外板翻邊根部R角過小，預包時從翻邊根部開始變形，包合刀下壓，材料首先在翻邊根部聚集，使得該位置先被壓死，但由于聚料原因，導致翻邊的端頭位置上翹，從而產(chǎn)生間隙,如圖24所示。

圖23 門蓋涂布防腐蝕膠

圖24 R角過小時狀態(tài)

4.2 尺寸精度

開閉件尺寸相對于車身部件要求公差更?。ㄩg隙段差管控公差±0.5mm），開閉件上的孔做為水切、亮條、玻璃支架安裝孔都是有較高要求，較大的偏差不僅會造成外飾件的安裝困難，更會造成外飾件匹配不協(xié)調(diào)，影響美觀感受。同時不符合標準的段差會加大風噪，給顧客帶來不好的駕乘感受。

內(nèi)板定位依靠上型模中的導向銷（見圖25），有存在三銷定位，有存在兩銷定位（見圖26），在實際使用過程中也并未發(fā)現(xiàn)優(yōu)劣之分。內(nèi)板用頭部錐形導向銷定位,定位銷在X,Y向可調(diào)。直徑一般為內(nèi)板孔徑減0.2mm，導向銷的調(diào)整方式也存在不同，一種是三銷一體式調(diào)整（見圖27）；另一種是分體式調(diào)整（見圖28）。針對上述兩種方式個人認為三銷定位采用一體式調(diào)整會更好，避免調(diào)整其中某一銷后需要根據(jù)總成狀態(tài)與其他兩導向銷做匹配性調(diào)整工作。

圖25 導向銷

圖26 兩銷分體式

圖27 三銷一體式

圖28 三銷分體式

壓料芯（見圖29）一般在關(guān)鍵安裝面處（如：鉸鏈安裝面，門鎖安裝面）采用局部附型面結(jié)構(gòu)。以約束內(nèi)外板之間的移動，提高安裝面的尺寸精度，提高表面品質(zhì)，不能做整面壓料方式時（因制件形狀不能整面壓料），要以定位方式做平衡結(jié)構(gòu)來確保壓料芯平衡，判斷壓料芯是否平衡使用涂紅丹，看內(nèi)板紅丹附著量。

圖29 壓料芯作用示意圖

外板利用胎膜和四周輪廓線定位，在四周輪廓線分布著6到8個不等的下型定位塊（見圖30）。

圖30 下型定位塊及其分布

內(nèi)外板通過以上定位方式保證間隙。在內(nèi)外板的結(jié)構(gòu)設(shè)計中內(nèi)板修邊與外板翻邊間隙為1.0～1.5mm，內(nèi)板到外板包邊切點處約1.0mm間隙，外板包邊后到內(nèi)板R角距離5mm以上，內(nèi)板修邊線公差±0.5mm，外板翻邊高度公差±1.0mm（見圖31）。

圖31 包邊相關(guān)尺寸要求

通過上述尺寸約束使包邊模能在一定程度下可配合完成車完成尺寸優(yōu)化。從完成車匹配性來看，通過上型模導向銷的調(diào)整能使外板間隙相對于窗框在X方向（-1.0～+1.0），Z方向上（-1.0～+1.0）變化（見圖32），或者使內(nèi)板在X/Z方向同時旋轉(zhuǎn)以滿足完成車前后門或者外飾件之間的匹配，在生產(chǎn)制造領(lǐng)域中該方法具有較高使用價值。

圖32 上型模導向銷調(diào)整門姿態(tài)變化

調(diào)整導向銷需注意壓料芯干涉情況，否則易發(fā)生內(nèi)板定位孔變形。

5 結(jié)束語

包邊工序是開閉件最為重要的加工工序之一，包邊優(yōu)劣直接影響整車外觀品質(zhì)，包邊外觀缺陷通常是由于預包鑲塊進入方向與外板翻邊角度不匹配造成的，維護好預包鑲塊的狀態(tài)，控制外板翻邊角度是外觀品質(zhì)得以保障的重要手段。開閉件的尺寸精度著重需控制內(nèi)外板回彈、夾具精度及模具導向銷和下模下型定位塊精度。定期維護好以上相關(guān)因素可避免開閉件絕大部分不良問題，剩余不良問題根據(jù)各要素進行逐一分析，不斷實踐積累，提升開閉件品質(zhì)。