商用車新產品涂裝工藝同步分析

張瑞欣，劉藝，高峰

（山東五征集團有限公司，山東 日照 262306）

同步分析又稱工藝同步工程(SE)，特指工藝審核與產品研發同步，意為工藝在產品設計開發過程中早期介入，協助產品設計部門優化產品制造工藝，分析改善產品的可制造性。其意義在于由于工藝早期介入，令工藝實施時才會暴露的問題被提前發現并得到解決，以期使早期的產品研發和后期的工藝實施盡量做到無縫對接，縮短產品研發周期和降低研發投入，同時避免量產后出現的大量產品設變和開發計劃的延期。

涂裝SE 分析是指在汽車開發過程中，涂裝工藝與設計開發同步，為設計提供可行的工藝設計變更。其過程是在產品圖紙設計、數模生成階段進行工藝審核，使新產品車身在防銹性、密封性、工藝操作性等方面得到改善，并在樣車驗證階段通過車身拆解進行驗證。其工作內容包括車身工藝性審核與評估、車身拆解質量評價等方面[1]。

1 涂裝SE 分析的內容

1.1 電泳屏蔽性分析

電泳屏蔽性問題一般不容易直觀地分析出來，需要借助分析軟件進行識別，但是對于存在特殊結構的部位，憑借經驗也能夠分析出是否存在電泳屏蔽風險。通常車身立柱部位最容易發生電泳屏蔽問題，典型例子如下：車身立柱內板與立柱內板加強板貼合面積大，未貼合部位間隙在2 mm 左右，且對應部位無防電泳屏蔽孔，如圖1 所示。此種結構為典型的電泳屏蔽結構，必須進行結構調整。一般做法為調整立柱內板加強板與立柱內板本體間隙，使非焊接部位間隙≥5 mm。另外，需要考慮在立柱內板上加開直徑≥10 mm 的防屏蔽孔，如圖2 所示。

圖1 立柱內外板間隙優化Figure 1 Optimization of clearance between inner and outer plates of pillar

圖2 立柱內板開孔優化Figure 2 Optimization of opening of inner plate of pillar

電泳屏蔽性分析時要特別注意考慮空腔結構電泳孔的位置、大小和數量是否合理，能否有效預防電泳屏蔽問題。不同板件的開孔標準可參考表1。

表1 板件開孔標準Table 1 Plate opening standard

1.2 瀝水性分析

瀝水性分析主要查看頂蓋加強梁、地板、前圍板等部位，它們經常因為形成凹陷結構而導致液體無法順利排出。典型的是車身前圍零部件在產品設計時未考慮瀝水問題，形成如圖3 所示的兜液結構，加重了槽液串槽問題，在烘烤時還容易導致電泳流痕，需要增加排液凸筋。

圖3 增加瀝水凸筋解決前圍零部件的設計缺陷Figure 3 Solution of the design defect of front-wall part by adding drainage ribs

以下是瀝水性分析的注意事項：

(1) 分析白車身掛裝到吊具后的出槽和水平狀態的瀝液狀況，盡量減少工序間槽液串槽。

(2) 注意對加強板等支架的分析，避免支架加強筋結構存在積液風險。

(3) 注意兩鈑金貼合形成的空腔結構，立面或平面是否積液，可以在空腔底部開瀝水孔或導流筋來改善瀝水效果。

(4) 地板上的排液孔大小、位置需符合瀝水標準，開在最低點，保證良好的瀝水性；地板上瀝水孔下面若有鈑金遮擋(距離較近)，應在鈑金上開與地板上瀝水孔對穿的瀝水孔，以改善瀝水效果。

1.3 排氣性分析

排氣性分析主要考慮空氣室的問題，多形成于底板、頂蓋等部位，有側扣碗狀特征結構。由于氣體在槽液中的流動較為復雜，氣室不一定形成于最高點，可以參考現有車型的實際情況作出判斷。典型問題是如圖4 所示的前風擋下橫梁積氣，導致電泳漆膜不完整，容易銹蝕。該問題可通過增加5 個3 mm ×5 mm 的排氣筋來解決。

圖4 通過增加排氣凸筋來解決積氣問題Figure 4 Solution of the gas accumulation problem by adding exhaust ribs

以下是排氣性分析的注意事項：

(1) 鈑金結構本身就存在兜氣結構的話，可以通過增加排氣孔和斷開焊裝涂膠以防止形成氣室，適用于轉向柱下護罩、后輪罩內板等處。

(2) 對于多鈑金貼合形成的兜氣空腔，可以在鈑金搭接形成的氣室位置開排氣孔或排氣筋。開孔時要考慮能否借用總裝的安裝孔，減少開孔數量，并注意密封問題。

(3) 在四門兩蓋內板頂部增加排氣筋，可令氣體排出。

1.4 涂膠完整性分析

重點考慮與駕駛室相通部件、地板以及涂膠報告中細節部位的完整性。重點對前處理電泳排氣、瀝液用凸筋位置進行確認，保證該部位涂膠的完整性，同時要橫向拓展其他車型涉水試驗中的問題，避免問題重復發生。

典型問題是如圖5 所示的側圍裙邊內板涉水部位的內板焊縫，需要增加涂膠防銹。

圖5 側圍裙邊內板焊縫增加涂膠密封Figure 5 Adhesive sealing on weld seam of inner plate of side skirt

對于有涂膠必要性且存在密封不良的區域，增加涂膠要求。另外，除了分析涂膠完整性，還要注意分析涂膠必要性，即檢查是否存在重復涂膠部位。對于能夠保證涂膠密封性且存在重復作業的區域，取消部分涂膠要求。

1.5 涂膠操作性分析

在進行涂膠作業性分析時一般要區分是人工作業還是機器人作業，有針對性地開展涂膠分析工作，分析涂膠作業性要多與現場相結合，了解線體的工位排布，機器人和人工的作業情況等，并了解現場操作過程中實際遇到的問題，重點進行規避，這樣才能更好地開展分析工作。

典型問題如圖6，后輪罩涂膠面較小，不利于涂膠作業，需要增大涂膠面(＞ 5 mm)。

圖6 需要增大涂膠面的情況Figure 6 Situation needing enlargement of the area to be sealed by adhesive

還有如圖7 所示的問題，前輪罩后板與減震器座拼焊結構易積灰且無涂膠面，不利于涂膠作業，需要修邊來留出5 mm 以上的涂膠面。

圖7 需要預留涂膠面的情況Figure 7 Situation needing reservation of the area to be sealed by adhesive

以下是涂膠操作性分析的注意事項：

(1) 重點查看是否存在干涉人工或機器人涂膠作業的情況。若有干涉，可建議更改產品結構或考慮取消干涉部位的涂膠要求。如果涂裝取消涂膠，那么必須考慮在焊裝或其他工序增加涂膠作業，以確保產品的密封性。

(2) 若無涂膠作業面或存在鈑金搭接縫隙過大的情況，要求更改產品設計，以確保涂膠的操作性。

(3) 對于涂膠有可能污染工藝孔的問題，首先考慮調整工藝孔至涂膠部位的距離，其次是考慮變更涂膠方式。

1.6 裝入件作業性分析

關于裝入件的作業性，首先需要分析是否有合適的工位能夠進行安裝作業，如果涂裝無法實現安裝作業，可以考慮將相應的零部件改至焊裝或總裝進行安裝；其次需要考慮不同車型零部件的通用性。為了避免零部件的種類繁雜，可以考慮將不同車型的零部件做成通用的，從而提高防錯率，降低錯裝風險。典型問題如圖8，側圍內板裙邊區域的堵件孔徑不統一，生產操作過程容易出錯。

圖8 需統一孔徑大小的情況Figure 8 Situation needing the unification of aperture size

以下是裝入件作業性分析的注意事項：

(1) 分析裝入件作業安排是否合理。依據現場實際作業排布，合理安排作業工位。對于無法進行作業的零件，需要考慮改至前工序或后工序進行安裝作業。

(2) 分析不同車型裝入件是否能夠通用。由于車型結構不同，因此不可能所有裝入件都能實現通用。

1.7 總裝干涉性分析

車身涂膠后，需要提前識別涂裝涂膠對總裝件的影響，主要檢查內飾件與鈑金件的間隙是否合理。根據工作經驗，一般存在干涉的總裝件是側圍護板和后圍護板。內飾件與涂膠干涉的典型問題如圖9 所示。對于間隙不足的情況，可更改內飾件設計尺寸。若產品設計無法更改，可以考慮變更涂膠方式以消除干涉，例如將局部的刷膠作業改為刮膠作業。

圖9 內飾件與涂膠干涉的情況Figure 9 Interference between interior part and adhesive

2 車身拆解驗證

電泳車身拆解驗證也就是車身防銹性驗證，用于檢查車身內板與外板及內部空腔的電泳涂層厚度及完整性，同時驗證排氣效果以及防銹蠟應用的部位與必要性，分析目前的車身狀態是否滿足防腐要求。其主要工作步驟包括準備電泳車身、拆解電泳車身、確定評價標準、得出拆解結論和提出改進方法。

2.1 電泳車身的準備

新產品試制首臺車身在涂裝通過性驗證后，一般再被用作防銹性拆解驗證用車。如不能拆解，需要協商相關部門安排拆解用車資源，做好拆解計劃。

2.2 電泳車身的拆解

2.2.1 記錄生產線參數

要記錄的參數包括磷化處理的各項參數，如溫度、時間、總酸、游離酸、P 比、pH 等，以及電泳過程各項參數，如電壓-時間曲線，槽液的溫度、固體分、pH，車身相對于槽液水平面的垂直(上、下)位置，陽極形狀尺寸和在電泳槽內的位置，車身在電泳槽內的移動路徑、旋轉角度以及在進入點和出口點的角度、傳輸速度、全浸時間。

2.2.2 記錄車身外表面膜厚

車身拆解前必須完成對車身外表面膜厚的檢測和統計。

2.2.3 左右對稱拆解

車身拆解必須要有涂裝專業人員在場，在涂裝專業人員的要求下進行。

首先拆除側圍外板，將側圍各部位內板裸露出來，包括A 柱、B 柱、C 柱及門檻、后輪罩的內部空腔部位。然后拆解地板縱梁、地板橫梁、頂蓋橫梁、發蓋總成、后背門總成的內部空間，以及包邊部位、鈑金跟鈑金形成的空腔部位。根據數據來分析會產生電泳不良的位置。

2.2.4 測量內腔膜厚

用膜厚儀測量拆解后的內腔各部位膜厚，并用記號筆寫在車身上，拍照保留，整理數據到表格內。立柱內腔、側圍裙邊內腔和輪罩內腔的膜厚檢測舉例如圖10 所示。

圖10 不同部位內腔膜厚檢測位置Figure 10 Positions needing measurement of coating thickness

2.3 評價標準

電泳質量從“涂層厚度”與“肉眼判定”兩方面進行評價，內腔電泳效果評價標準見表2。

表2 內腔面電泳評價標準Table 2 Criteria for evaluating the quality of electrocoated internal cavity

1) 不完全的電泳涂層是指依據在前處理液完全瀝凈的狀態上電泳后形成的涂膜表面粗糙的外觀狀態。

2.4 拆解結論

對電泳車身拆解驗證進行最終評價，出具拆解報告(可參考表3)，對判斷為電泳質量差的部位提出優化方案，與相關部門協商后要求適當更改設計。

表3 電泳車身拆解問題點及改進建議Table 3 Problems found after disassembly of electrocoated vehicle body and corresponding improvement measures

2.5 改進方法

涂裝工藝及與之相關的部門協商的改進方案可采取手工件驗證完成。手工件驗證過程中，涂裝工藝人員詳細跟蹤記錄相關問題(如表4)，將方案提交產品部門，再由其下發給沖壓、焊裝專業人員分析可行性，盡量避免出現對模具、夾具的更改，如無法避免，應根據驗證效果會同產品部門協商解決方案。

表4 拆解問題點整改匯總Table 4 Summary of rectification of the problems found after disassembly

3 結語

涂裝SE 需要根據具體車型和生產線進行多次分析、多次拆解。對驗證效果多總結，在實踐中不斷積累經驗，才能達到SE 分析的目的。