车身前盖烘烤变形分析和设计优化

  车身前盖烘烤变形分析和设计优化  【摘要】随着人们逐渐增加对汽车的外观质量的关注，车身前盖的尺寸控制变得尤为重要，而前盖尺寸的一个关键影响点为油漆烘烤后产生的变形。这种变形问在汽车制造行业中普遍存在，解决该问题的也较为多样。本文汇总了汽车制造过程中的碰到的前盖烘烤变形问题，识别了车身前盖烘烤变形产生的具体原因，列举了烘烤变形试验的具体要求，分析了具体验证步骤和改进方案，为前盖烘烤变形的问题提供了解决思路。关键词：车身前盖;烘烤变形;设计优化1引言随着人们对汽车个性化需求的不断提升，除了外观造型和内饰设计等基本要求以外，外观质量也逐渐成为了人们关注的重点。前盖的外观特征复杂，匹配面较多，在汽车的尺寸匹配中占据了极为重要的位置，而前盖尺寸的关键影响点为油漆烘烤后产生的变形。本文主要针对前盖烘烤变形的问题解决过程及方法进行分析和阐述。2产生原因烘烤变形的产生有较多影响因素，通过收集制造过程中发生的案例，归纳分析后主要如下：图1烘烤变形产生原因零件重力及自身刚度的影响可以通过CAE分析准确预测，并在产品设计阶段进行结构优化。而烘烤过程温度变化的影响和其他外力影响无法通过CAE分析准确预知，需要进行实车验证分析。1）和板厚：由于行人保护法规要求及减重的需要，前盖材料一般选择薄板或铝合金材料，易导致烘烤变形。2）零件结构：1.前盖外板2.铰链加强件3.折边胶4.前盖内板5.铰链加强件6.内板加强件图2前盖零件组成前盖由于涉及的匹配面较多，结构较设计较为复杂；前盖内板由于减重，多为镂空设计；前盖内外板为包边的连接工艺。这几个因素都容易导致烘烤变形。3）支撑点数量及位置：弯矩是导致零件重力变形的主要因素，简支梁模型中改变支撑点的位置可以使最大弯矩减少为原有弯矩的1/5。由此可见前盖的油漆撑架位置和数量和烘烤变形量有极大的关系。4）材料的热膨胀系数：图3A车型前盖使用单组份/双组份折边胶变形量上图为A车型铝前盖在样件试生产阶段的单组分折边胶与双组分折边胶对比试验，由于铝制零件的热膨胀系数较钢制零件高，因此需要在烘烤前使用双组分胶对零件内、外板边界加固锁定，减少变形量。5）胶的固化应力：前盖折边胶固化应力属于LowStrength等级，因此剪切和抗拉强度较低，对前盖内外板固定力较低。6）板材残余应力：冲压成型过程使内、外板零件内部存在残余应力。车身包边过程使内、外板折边区域存在残余应力。总成零件的尺寸偏差会增大残余应力。7）其他外力影响：a.总成零件的运输料架设计问题造成的影响。b.门盖安装过程中调整不当的影响。c.整个试验过程的工艺状态影响。d.测量系统及测量过程的误差影响。e.总装后的零件受力状态影响（锁扣间隙、气弹簧、缓冲块等）。2验证要求由于烘烤变形问题发生于油漆烘烤工艺后，对整车配合质量有较大影响，因此必须通过特定的烘烤变形试验来定量分析，以此确定对尺寸配合问题的具体贡献。烘烤试验必须遵循如下要求：1）使用同一套总成零件。2）在相同的检具上。3）选择相同的测量点进行烘烤前后的数据测量及对比分析。4）按照正常工艺条件完成安装、调整及油漆烘烤过程。3验证步骤前盖烘烤变形问题验证在整个项目过程中分为两个阶段：1）项目设计阶段的CAE分析验证：项目设计阶段，产品设计部门在前盖的设计阶段需通过CAE仿真分析计算前盖烘烤变形量，并需满足设计要求的变形量，同时基于CAE的分析结果提供前盖支撑点数量和位置信息给生产制造部门。2）项目实施阶段的生产验证：项目实施阶段，生产制造部门在满足正常工艺的前提下完成前盖总成制造，然后按照设计部门所提供的支撑点信息进行烘烤变形的实车验证，并整个工艺过程状态，该阶段的验证结果需小于设计要求的变形量。图4烘烤变形试验过程记录步骤4改进方案针对烘烤变形量过大的问题，经过数据分析和实车验证，下来主要有如下几个解决方案：1）增加前盖结构强度，减少变形量：增加内外板板厚增强内外板结构或增加内板加强件2）加速折边胶固化速度，防止内外板错动：更改折边胶种类（单组份胶改为双组分胶）更改涂胶工艺（增加高频固化设备）增加内外板焊接工艺（包边后的外板翻边位置）3）更改前盖撑架位置，增加撑架数量，加强前盖支撑的稳定性5结语前盖经油漆烘烤后极易发生变形，此类问题属于综合问题，涉及冲压、车身、油漆、总装等各工工艺。一般情况下优先选用增加撑架数量或调整撑架位置的方案解决该问题。若变形量无法满足要求，可采用高频固化方案或增加包边后焊点方案。除非有特殊的产品设计的情况外，一般不推荐采用双组份折胶方案。在实际试验和分析过程中，可根据各自的产品设计、生产节拍、工艺场地、投资预期等进行综合评估，选取适合的烘烤变形改进方案。Reference[1]刘武生.乘用车前舱盖烘烤变形改善方案[J].机电技术，2019（2）.[2]杨凤兵.简析汽车白车身尺寸精度控制方法[J].时代汽车，2017（7）.[3]祁玉新.门盖包边后防止内外板相对错动技术研究[J].汽车实用技术，2019（12）.[4]张强.机盖烘烤变形研究[J].汽车工艺与材料，2018（11）. -全文完-