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10.16638/jki.1671-7988.2021.01.038
汽车前盖烘烤变形问题分析及解决方案
刘俊杰，薛礼
（上汽通用汽车有限公司 整车制造工程，上海 201805）
摘 要：文章介绍影响前盖烘烤变形问题产生的原因。通过仿真模拟、现场数据收集、实车验证等方式，总结了几种解决前盖烘烤变形问题的方法。在项目中进行了验证，能够有效地降低前盖烘烤变形量，减少后续匹配调整工作量，为后续新车型项目类似问题提供参考和指导。 关键词：汽车；前盖；电泳；烘烤；变形
中图分类号：U464.13  文献标识码：A  文章编号：1671-7988(2021)01-121-03
Hood Curing Deformation Analysis and Solution
Liu Junjie, Xue Li
( Vehicle Manufacturing Engineering, SAIC-GM Limited Company, Shanghai 201805 )
Abstract: Study root cause of hood curing deformation after painting. Summary several problem-solving methods by simulation, data collection, expound and prove. Verify in projects, can reduce deformation effectively, reduce the workload of adjustment. Provide reference and support for similar issues in future project. Keywords: Vehicle; Hood; E-Coat; Bake; Deformation
CLC NO.: U464.13  Document Code: A  Article ID: 1671-7988(2021)01-121-03
引言
整车外观是客户购车时的第一印象，随着汽车市场多元化，外观已经成为影响客户购车的一个重要指标。由于前盖是一个面积大、钣金较薄、支点少的零件，加上制造过程中工序较多，在复杂外力相互作用下可能会导致制造过程中容易产生局部区域变形。[1]前盖需要同时与前格栅、前大灯、翼子板匹配，变形将影响前盖与前保险杠、翼子板和前大灯等前部的间隙、平整度，增加匹配调整工作量。本文将介绍影响前盖烘烤变形的因素，通过仿真模拟、现场数据收集、实车验证等方式，总结几种解决前盖烘烤变形问题的方法，为后续新车型项目过程中前盖烘烤变形问题解决提供参考和指导。
1 前盖结构及烘烤变形因素分析
1.1 汽车前盖产品结构及制造工艺
前盖折边区域结构如图1所示，主要为内板、外板、折边胶，内板与外板连接主要靠外板折边包覆内板及内外板之间折边胶连接。
图1  前盖总成结构
前盖在车身车间的制造工艺如图2所示，主要是内板分拼焊接、内板涂减震胶、外板涂折边胶、折边等。 1.2 前盖烘烤变形影响因素
车身制造完成并安装到白车身上后，进入油漆车间电泳，并经过175℃20min 烘烤。在高温烘烤下折边胶发生固化，
作者简介：刘俊杰，男，江西宜春人，在职研究生，毕业于南昌大学，就职于上汽通用汽车有限公司整车制造工程部，任车身工艺工程师，研究方向：汽车制造技术。
汽车实用技术
122 同时由于板材冲压、包边成型积累的内应力也会逐步释放而导致轮廓边沿发生变形。由于此过程中变形区域处于自由状态不受任何外力作用，因此其变形位置、变形量及变形方向均无法控制。下图3为某车型在油漆烘烤前后型面变化，前部中间位置变形量达到了2mm ，远远超过公差（±1mm ）要求。
图2  某车型前盖制造工艺盖工艺
图3  某车型油漆烘烤前后型面对比分析结果
通过人、机、料、法、环五方面的分析，与前盖烘烤变形相关的因素主要有产品自身强度、油漆撑架、油漆烘烤过程温度变化及其他外力影响等。
（1）产品自身强度及制造过程支撑对烘烤变形影响 前盖为外覆盖件，为满足造型需求，往往设计为薄板，容易在生产制造过程中产生变形。近年来出于行人保护及减重需求，一些主机厂开始使用更薄的外板板材。同时，复杂的轮廓造型由于受张力影响也容易发生变形。
（2）油漆支撑工装对烘烤变形影响
为保证在油漆过程中前盖与车身的电泳和油漆质量，需要在前盖上安装支撑工装以避免前盖与车身磕碰。支撑点的位置不同，前盖受到的弯矩也不同。弯矩是前盖因自身重力导致变形的主要因素，故可
以通过改变支撑的位置来减小弯矩。[2]
（3）油漆烘烤过程高温对烘烤变形影响
白车身在油漆车间经过电泳后，烘烤过程中折边胶固化、板材的残余应力会释放。同时由于材料本身的热膨胀，导致钣金不同程度的变形。
2 前盖烘烤变形问题解决工艺方案
从工艺角度分析，优化解决烘烤变形问题方案有以下几个：
（1）调整油漆支撑工装位置
通过CAE 软件仿真，可以对不同位置支撑点产生的变形进行分析。如图4、图5前盖不同支撑点位置情况下的前盖变形量仿真云图，从图中可以看出支撑点在靠近中间位置与靠近两侧时前盖变形量相差约0.4mm 。通过不同位置模拟仿真，选择变形量最小位置设计油漆支撑工装，可以降低变前盖形量。
图4  支撑点靠近中间变形分析
图5  支撑点靠近两侧变形分析
（2）折边胶种类选择优化
目前常用的折边胶主要是单组份折边胶，在车身车间处于胶状，进入油漆车间烘烤后才开始固化。一些主机厂开始采用双组份胶，这种折边胶在车身车间涂胶完成后约15min 之内自然状态下就会固化，提前将零件内、外板边界加固锁定从而降低因高温折边胶固化、板材热膨胀导致的烘烤变形。
如图6、图7为某车型使用单组份胶、双组份胶烘烤前后前盖变形量对比，使用单组份胶的前盖局部变形量超过2mm ，而使用双组份胶的前盖变形量在±1mm 以内。
图6  单组份胶烘烤变形状态
图7  双组份胶烘烤变形状态
但是双组份胶初期设备投入以及日常运营费用都比较高。由于双组份胶需要两种胶直接在现场混合，需要投入2
刘俊杰 等：汽车前盖烘烤变形问题分析及解决方案
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套涂胶系统。涂胶完成后在18min 内需完成折边，涂胶设备停止涂胶一段时间后（夏令时6min ，冬令时9min ）必须自动清理一次混合管内的胶水以防混合管凝结，每个班次均需要更换一次胶管。
（3）折边完成后对折边区域进行加热
目前生产工艺流程中，前盖在压机区域折边完成后直接下线，放置在料架中驳运至调整线安装至白车身上。为了提前让折边胶固化，减少包边区域型面、轮廓在油漆车间因高温烘烤而发生的变形，一些主机厂会在线体末端增加感应加热系统。前盖折边完成后放置在定位工装上，工装夹紧状态下对折边区域进行加热，提前固化折边胶及释放钣金内应力，减少在油漆车间的烘烤变形量。
感应加热系统组成如图8所示，主要有控制器、感应线圈、定位工装等。其中感应线圈通电后可产生110℃高温，定位工装上设置有仿型面，用来控制加热过程折边区域型面。由于感应时间需要90s ，在高节拍线体上需要考虑增加多套感应加热设备来满足线体节拍要求。
图8  感应加热设备组成
（4）对前盖变形区域进行反变形补偿
在试生产阶段进行批量验证后，如果烘烤变形位置、变形量趋于稳定而非离散的。可以尝试通过对变形区域进行反变形，补偿在油漆烘烤过程产生的变形量。
图9  反变形前TAC 上前盖与格栅间隙
如图9为试生产阶段前盖在TAC （Totally Assembly Check ）上与格栅间隙，通过批量现场数据收集发现此处变形量稳定在向上变形2.0-2.5mm 之间，且其他区域未发现烘
汽车前保险杠多少钱
烤变形问题。因此对此变形区域进行反变形补偿验证，通过对前盖内板往下进行整形，补偿因油漆烘烤而产生的向上变形。对前盖内板冲压件进行修模，对前盖单件及总成往下进行偏离理论值控制。最终验证结果如图10，反变形后在TAC 上前盖与格栅间隙5.75-6.75mm ，满足要求。
图9  反变形补偿后TAC 上前盖与格栅间隙
在试生产过程中使用反变形补偿方法是解决已经形成稳定趋势的变形（位置和变形量稳定）快速且有效的方法，但需要进行大量的数据收集、验证，确定变形位置及变形量。需要将数据收集的样本量加入试生产计划安排。
3 结论
本文对前盖烘烤变形问题进行了研究，分析了变形问题产生的几个影响因素，总结前盖烘烤变形问题工艺解决方案。因油漆支撑工装产生的变形可通过CAE 仿真软件对油漆支撑工装位置进行模拟，优化工装支撑点位置。油漆高温烘烤
过程的变形是多个因素互相影响累积，目前还无法完全通过CAE 仿真进行分析，只能在试生产早期现场实车验证，通过总结实车数据，优化制造工艺降低烘烤变形量。通过采用双组份胶或增加感应加热设备可以提前使折边胶固化，加强包边区域强度，减少变形风险；通过对钣金进行预变形，可以补偿因在油漆高温下烘烤而产生的变形量。
参考文献
[1] 董功杰，郝俊伟.发动机盖变形研究[J].汽车实用技术.2019,24:
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[2] 张鸿荣，雷金凡.轿车车身发动机盖变形分析及焊点优化[J].电焊
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[3] 虞敬文，李涛，李金洪.发动机盖变形研究[J].机械工程师.2009,12:
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[4] 邹凤祥，周满红，蒋玲丽.引起汽车发盖变形的涂装工艺改进[J].创
新科技.2013,10:72-74.