汽車天窗頂蓋總成包邊R角凹陷分析及改進(jìn)

胡珂

安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司 230601

頂蓋是汽車重要的外覆蓋件之一，其質(zhì)量的好壞直接影響整車的外觀品質(zhì)。汽車天窗頂蓋總成常使用點(diǎn)焊和包邊的工藝將天窗加強(qiáng)框與頂蓋外板連接起來。由于各種原因，點(diǎn)焊和包邊完成后，天窗R角區(qū)域往往會(huì)出現(xiàn)凹陷變形缺陷，導(dǎo)致車廂頂部的外觀品質(zhì)不能滿足質(zhì)量要求。在設(shè)計(jì)階段通過零件造型結(jié)構(gòu)優(yōu)化，工藝階段通過焊接工藝調(diào)整、工裝調(diào)試優(yōu)化以及鈑金精度提升等措施，可改善甚至消除生產(chǎn)過程中的天窗R角凹陷問題，滿足整車外觀精細(xì)化要求。

天窗R角凹陷實(shí)例

經(jīng)包邊后的頂蓋，天窗后部R角區(qū)域出現(xiàn)凹陷變形，此缺陷經(jīng)油石打磨后清晰可見，如圖1所示。

圖1 天窗R角凹陷問題

引起天窗后部R角包邊凹陷的常見原因及改進(jìn)措施如下：

（1）焊接工藝影響 由于零件的公差累積，天窗加強(qiáng)框與頂蓋外板貼合存在一定的間隙，導(dǎo)致焊接過程中焊槍對(duì)零件造成沖擊及拉扯，從而引起頂蓋外板發(fā)生一定的變形，而靠近包邊折邊線的焊接會(huì)對(duì)天窗R角區(qū)域的面品帶來不良影響。

改進(jìn)措施：在保證天窗加強(qiáng)框與頂蓋外板貼合間隙小于0.5mm、焊槍頭與鈑件角度保持90°±5°的前提下，天窗周圍的連接順序采用先焊接后包邊，有利于降低焊接工藝對(duì)天窗R角區(qū)域面品的不良影響。如圖2所示，優(yōu)先選擇的焊接包邊順序?yàn)椋杭t色焊點(diǎn)→橙色焊點(diǎn)→包邊+藍(lán)色焊點(diǎn)。

圖2 天窗頂蓋焊接順序

（2）頂蓋外板與包邊胎模貼合不良 頂蓋外板與包邊胎膜貼合不良，會(huì)導(dǎo)致包邊過程中頂蓋受力不均，進(jìn)一步導(dǎo)致包邊后頂蓋外板的變形。

頂蓋外板與包邊胎模貼合不良主要原因有兩點(diǎn)：

1）頂蓋外板精度不良。頂蓋外板單件涂紅丹（或藍(lán)丹）與胎膜進(jìn)行貼合調(diào)研，判斷不貼合部位并對(duì)照零件的測(cè)量報(bào)告整改沖壓模具。如圖3所示，頂蓋外板與包邊胎膜有三處貼合不良。

圖3 頂蓋外板與包邊胎膜三處貼合不良

2）包邊胎模高度偏差大。包邊胎膜高度偏差會(huì)使頂蓋外板與胎膜貼合不良，如圖4所示，天窗R角區(qū)域的胎膜高度偏高0.5mm，會(huì)加劇天窗R角包邊凹陷問題。

圖4 包邊胎模高度標(biāo)定

改進(jìn)措施：對(duì)胎膜進(jìn)行打磨研和，使胎膜高度公差不超過±0.1mm。

（3）天窗加強(qiáng)框與頂蓋在包邊位置貼合不良 當(dāng)天窗加強(qiáng)框與頂蓋在包邊位置貼合不良時(shí)，焊接包邊后加強(qiáng)框會(huì)發(fā)生回彈將頂蓋外板拉扯變形，帶來頂蓋外板面品問題。圖5所示是頂蓋外板涂藍(lán)丹與天窗加強(qiáng)框貼合情況的調(diào)研，可以看出，加強(qiáng)框僅小部分區(qū)域著色，兩零件貼合情況較差。

圖5 天窗加強(qiáng)框與頂蓋外板貼合較差

改進(jìn)措施：判斷加強(qiáng)框與頂蓋的不貼合部位，對(duì)照加強(qiáng)框與頂蓋外板的測(cè)量報(bào)告整改對(duì)應(yīng)沖壓件。

（4）包邊上模過壓 包邊夾具的上模與胎膜之間應(yīng)保持一定間距，此間距為被包邊鈑金件的厚度。如圖6所示，夾具空包時(shí)包邊上模與胎膜間距為0，上模過壓會(huì)導(dǎo)致包邊壓力過大，頂蓋外板為柔性件，過壓情況下易產(chǎn)生表面變形。

圖6 天窗頂蓋包邊夾具上模包邊過壓

改進(jìn)措施：包邊夾具設(shè)計(jì)增加上模限位機(jī)構(gòu)，限制包邊上模下壓后的位置，以控制包邊間隙。

（5）包邊過渡區(qū)域鈑件干涉 天窗加強(qiáng)框翻邊止口偏長，包邊過程中翻邊止口與頂蓋外板干涉，發(fā)生應(yīng)力集中。如圖7所示為天窗加強(qiáng)框包邊過渡區(qū)域鈑件干涉情況示例。

圖7 天窗加強(qiáng)框包邊干涉

優(yōu)化鈑金結(jié)構(gòu)實(shí)例

天窗加強(qiáng)框包邊止口縮短至合格范圍，消除鈑件包邊干涉。

此外，設(shè)計(jì)之初優(yōu)化鈑金結(jié)構(gòu)能夠很好地改善天窗R角包邊凹陷問題。

（1）優(yōu)化包邊起始結(jié)構(gòu) 包邊起始點(diǎn)距離天窗R角越近，包邊過程對(duì)R角區(qū)域的拉扯力就越大，R角凹陷就越嚴(yán)重。考慮到包邊起始點(diǎn)距離R角過大會(huì)產(chǎn)生天窗漏雨風(fēng)險(xiǎn)，建議包邊起始點(diǎn)與R角距離設(shè)計(jì)為40mm左右，如圖8所示。

圖8 天窗包邊起始結(jié)構(gòu)

包邊起始角度越大，包邊過程對(duì)R角區(qū)域的拉扯力就越大，R角凹陷就越嚴(yán)重。設(shè)計(jì)時(shí)取消包邊過渡斜邊有利于降低包邊對(duì)R角區(qū)域面品的不良影響，如圖9所示。

圖9 天窗包邊起始角度

（2）優(yōu)化加強(qiáng)框與頂蓋R角區(qū)域的結(jié)構(gòu) 加強(qiáng)框與頂蓋在R角區(qū)域匹配有空腔時(shí)，頂蓋在包邊過程中會(huì)受力內(nèi)凹，R角區(qū)域易產(chǎn)生包邊凹陷。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加強(qiáng)框與頂蓋在R角區(qū)域貼合，如圖10所示。

圖10 加強(qiáng)框與頂蓋在R區(qū)域結(jié)構(gòu)

（3）優(yōu)化頂蓋與側(cè)圍的連接方式 頂蓋R角區(qū)域與側(cè)圍采用螺栓打緊連接時(shí)，因螺栓擰緊力度大，易將頂蓋下拉，導(dǎo)致R角區(qū)域下塌，加重R角凹陷，此處連接方式可采用對(duì)變形影響較小的點(diǎn)焊連接，如圖11所示。

圖11 頂蓋與側(cè)圍連接方式

結(jié)語

本文介紹了天窗頂蓋總成包邊R角凹陷問題和引起此缺陷的常見原因及對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施，并給出了鈑金結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)建議，用以指導(dǎo)天窗頂蓋總成的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)審查及現(xiàn)場工藝調(diào)試。后續(xù)新車型天窗頂蓋包邊可借鑒使用，以減少不必要的整改，達(dá)到降低調(diào)試成本、縮短調(diào)試周期以及快速提升整車頂蓋面品的目的。