白车身滚边区域表面问题研究

某A车型在系列化生产过程中，出现右后门总成外板滚边区域坑缺陷，具体位置在右后门外板腰线上部滚边区域，距离上沿51mm处，此缺陷VoCA质量考核为二级缺陷项，电泳后发现小批量缺陷，但焊装车间现场白车身总成及外板均未能再次发现，连续动检100件，合格率为100%。类似问题在其他位置也曾多次发生，具有一定的偶然性，右后门外板坑缺陷状态如图1所示。针对这类问题很难用传统的A3或8D等问题解决办法给出合理的解释，本文主要应用问题复现研究的方法，通过实验，得出滚边区域白车身外观缺陷状态和电泳后外观缺陷状态，并将两者的结果作为经验积累，支持后续类似问题的原因分析。同时指导现场更有针对性地进行问题防控和整改，提高外观缺陷的管控效率和外观的整体质量。

原因分析

1. 滚边知识

机器人滚边工艺主要是通过滚边轮压合的方式将覆盖件的外板和内板包在一起，机器人滚边设备主要由滚边胎膜、夹紧定位工装、吸盘及组合滚边轮等构成，组合滚边轮一般融合3~4个不同角度的滚轮，如图2所示。滚边的常见形式为平折、PE折边和水滴三种形式，在四门两盖、顶盖或轮罩滚边中都能见到。

影响滚边质量的因素很多，如折入角度、滚边速度、滚边压力（滚边轮距离滚边胎距离）、冲压来件质量及胎膜质量等。每次折入角度为30°，一般不大于35°，较大的法兰边开口角度往往采用4次或5次分步折边工艺实现，如图3所示，过大的角度会引起法兰边不平整有波浪，造成外板坑包缺陷；滚边速度机器人设定的Line语句运行速度为0.5m/s，由于点与点之间距离较近，实际速度在0.25m/s左右，继续增加机器人设定速度对运行时间影响不大，在边角处或者滚轮方向改变时速度降低；滚边压力主要是通过滚轮与胎膜间距离来判断，滚轮距离胎面的距离控制在1mm左右，如图4所示。同时保证在滚边过程中尽量保证滚边头和胎面保持垂直状态。

2. 影响滚边区域缺陷因素

在滚边压力、零件状态、折边角度等因素未进行调整或变化的情况下，分析滚边整体工艺，造成滚边区域缺陷的因素主要为胎膜本身及其表面的状态、滚轮状态。造成胎膜表面缺陷和脏污的问题源主要分三类，如图5所示。一类是工装自身的残渣，如定位块、移动机构、滚轮磨损的碎屑等。第二类是外来物质污染，如料框上的碎屑、擦油抹布、工作台的毛毡。第三类是生产辅料残渣，如胶。造成缺陷问题来源不同，展现出外观状态也千差万别。

3. 缺陷再现

为了更真实反映出各种问题源造成的缺陷，进行问题复现研究。分别选取和缺陷同等数量级的问题源，根据造成缺陷不同区域和位置设计各类的实验方案，如图6所示。

实验方案如下

1. 方案一：胎膜表面被污染，主要是尼龙块碎屑、除油布线头、铁屑、毛毡碎屑及胶。

2. 方案二：压合前外板和内板之间被污染，折边胶区域，主要是工装或滚轮上的碎屑。

3. 方案三：压合前外板法兰边和内板之间被污染，主要是工装或滚轮上的碎屑。

4. 方案四：内板包。

最后采用贴片显微镜和高倍放大镜的方式，观察不同问题源造成的表面缺陷状态。

4. 电泳前和电泳后状态对比

某公司的涂装车间采用IP2工艺-水性漆涂层，白车身在经过磷化和电泳后，会形成22~26mm涂层，车身表面更加光亮，相比白车身的油石打磨或贴膜实验，缺陷表现的更加明显，同时也造成了同一问题，电泳前和电泳后不同的表现形式。

实验研究中共进行了11组对比方案，经过对比，右后门外板腰线上部折边区域的坑缺陷，与尼龙块碎屑、除油布线头和毛毡造成的缺陷表现为同一状态。除此之外，还对其他有问题源造成的缺陷进行了系统的分析对比，结果如图7所示。

1. 线头和毛毡造成的缺陷，漆前和漆后状态类似，漆后更加明显，都有清晰的咯伤条纹。

2. 尼龙块造成的缺陷，漆前不易观察，触摸有感觉，漆后表现为一个坑，显现明显。

3. 铁屑造成的缺陷，漆前可见细微的尖坑，使用贴片显微镜可见清晰的“弹坑”，漆后是被漆填充的小坑，仍清晰可见。

4. 溢胶造成的缺陷，胶本身造成的缺陷漆前和漆后都不易察觉，但胶里有杂质时，杂质造成的缺陷较为明显。

5. 漆片造成的缺陷，漆前不易观察，触摸有轻微感觉，漆后表现为小坑。

6. 尼龙块磕伤，零件边沿发生变形，但没有锋利的边沿。

7. 铁磕伤（重），漆前/漆后都清晰可见磕伤边沿，Z 向很容易磕伤，但Y 向面非常困难。

8. 铁磕伤（轻），漆前/漆后都能明显分辨出，漆后伤痕变轻。

9. 划伤，漆前指甲触碰有羁绊感觉，漆后可识别。

10. 滚边前（内外板合拼），外板内侧有脏污（铁屑+胶），漆前可见“包”缺陷。

11. 滚边前（内外板合拼），内板外侧有脏污（铁屑+胶），无缺陷。

12. 内板边沿坑，滚边后，漆前可见“包”缺陷。

措施及结论

经过上述对比，这些问题源在白车身上产生的缺陷，在电泳后会更加明显，均无法满足VoCA的质量要求，这些问题源都带有一定的偶然性和隐蔽性，极易引起小批量的外观质量缺陷，后续再次复查时不容易发现“罪魁祸首”，需要对这些问题源进行重点控制：工装自身的残渣，通过调整磨损部件的位置并辅以定期的TPM检查可以有效避免，如减少定位面和零件接触的面积，降低磨损量；外来物质污染，通过减少零件在工艺流程中造成或接触到小颗粒物质，如图8所示在物流料框挡块上加装铁皮防止零件法兰边割伤挡块并粘上碎屑；生产辅料主要是胶，单纯未过期的胶并不会造成外观缺陷，当胶混有灰尘、碎屑等物质时会造成很明显的外观缺陷，这种问题通过调整胶量，增加滚轮清洁装置并定期做好TPM可以有效避免，如图9所示为滚轮清洁系统。

结语

综上所述，针对滚边区域表面缺陷等这类成因复杂，发生频率及位置具有极高的不确定性问题，通过问题复现的方式，来解决那些问题已经发生但当时无法再现的问题。再现实验中搜集现场所有可能的问题源，制作多种可能方案，同时通过对比白车身和电泳两种不同状态进行外观状态对比。通过这种方式，了解到客户（涂装车间）反馈的缺陷状态和焊装车间缺陷状态的差异性，认识到这些差异性有助于对客户反馈问题进行合理判断，更准确地推测可能造成的原因。

作者： 于光辉，姚森，贺宇婧

北京奔驰汽车有限公司 

本文已在《汽车工艺师》杂志

2020年第 12 期  “汽车制造” 栏目    P52-P55   发表，