汽车涂胶工艺应用研究

戴力

(比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳 518118)

汽车涂胶工艺应用研究

戴力

(比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳 518118)

涂胶工艺是汽车总装工厂的关键工艺之一，牵涉面广，技术要求高。各主机厂根据自身的发展情况，选择适合自己的涂胶工艺尤为重要，不仅关系到物料成本、项目投入，也关系到产能节拍。介绍常用涂胶物料，分析常见涂胶工艺设备的优缺点。

汽车；总装工厂；涂胶工艺

0 引言

涂胶工艺作为总装工厂的主要工艺之一，一直是各主机厂及配套商长期研究的课题。涂胶工艺牵涉到物料、工具、设备、生产等多个环节，在项目规划阶段就需要对工厂后期的发展情况有一定的了解，制定适合自身发展情况的涂胶工艺水平。

1 涂胶工艺物料

总装工厂内需要使用到的需涂胶操作物料主要是热熔胶、丁基不干胶、聚氨酯玻璃胶。热熔胶及丁基不干胶主要用于防水膜及车门等的涂胶作业，聚氨酯玻璃胶则主要用于汽车前后挡风玻璃及三角侧窗玻璃的涂胶。

使用最广、用量最大的是聚氨酯玻璃胶，对其要求一般为：

(1)高的剪切强度

即使在老化后也仍然能够保持足够的剪切强度，以保证即使在出现意外情况下也能将挡风玻璃与车身牢固地结合，防止驾乘人员被甩出车外。

(2)低拉丝性

考虑到在涂胶作业中，胶型需要迅速被切断，不能污染其他物料，保证接头处的一致性，降低漏雨风险。

(3)高的固化速度

在玻璃被安装到车身上之后，需要迅速固化。因挡风玻璃一般在内饰段进行装配，而一旦下线了会经历如淋雨、路试等复杂工况，此时如玻璃胶还未固化则有极大的安全隐患。

(4)与切割过的玻璃胶依然具有良好的粘接性

当出现挡风相关的异常时，会需要切割玻璃胶，取下挡风玻璃，处理完毕异常则需重新安装挡风玻璃，此时重新涂的玻璃胶就需要与原被切割过的玻璃胶粘接良好，达到第一次涂胶时一致的粘接效果。

(5)低气味及低挥发性

这类化工产品必须满足越来越严格的VOC要求，气味及挥发直接影响着生产作业人员以及驾乘人员的人身健康，必须从玻璃胶产品开发阶段就予以解决。

2 涂胶工艺设备

总装厂内常见的涂胶工艺配套硬件按照投资大小及节拍要求的高低，大致可划分为手动涂胶系统、半自动涂胶系统、自动涂胶系统、带辅助功能的自动涂胶系统。

2.1 手动涂胶系统

手动涂胶系统是最基础的涂胶系统，一般包含压缩空气供给系统、气路系统、气动胶枪、单工位旋转工装台、玻璃储存工装台。某总装厂的手动涂胶工艺如图1所示。

优点：场地要求低，能够根据内饰段的工序排布情况灵活规划；节拍设置可调整，根据实际要求进行工序配置，单工位手动涂胶最高节拍能满足约24JPH(Jobs Per Hour)，在节拍提升时，通过额外增补手动涂胶系统即可；投资低，后期维护费用低。

图1 某总装厂的手动涂胶工艺

缺点：对人员要求较高，在员工上岗之前需要进行较长周期的培训；使用支装玻璃胶，因胶型接口要求，此种包装的玻璃胶无法使用彻底，存在较为严重的物料浪费情况，如图2所示。

图2 支装胶的物料浪费情况

2.2 半自动涂胶系统

半自动涂胶系统主要是为了解决支装玻璃胶的物料浪费问题，与手动涂胶系统的区别是：将玻璃胶的供给由压缩空气挤压支装胶改为胶泵压出桶装胶。整套系统一般包括单泵或者双泵切换的55加仑胶泵、玻璃胶管路、手动胶枪、挡风玻璃工装，部分对精度要求高的会额外增加齿轮泵。半自动涂胶系统

原理图如图3所示。

图3 半自动涂胶系统原理图

优点：场地要求中等，受限于胶管长度及胶泵压力，泵站与涂胶工位的距离不能过长，如果过长，出胶速率及稳定性会受到影响；单个半自动涂胶工位最高节拍能满足30JPH；使用大桶包装玻璃胶会大幅降低物料使用成本。

缺点：同手动涂胶工艺一样，对人员要求较高，在员工上岗之前需要进行较长周期的培训。

2.3 自动涂胶系统

自动涂胶系统是目前已成熟配套系统，按照机器人抓取形式，一般分为抓取胶枪式和抓取玻璃式，抓取胶枪式是目前主流的方案。

如图4所示，抓取胶枪式涂胶系统包括涂胶系统、供胶系统、电气综合控制系统。其中涂胶系统标准的形式为5个工位：底涂工位、干燥工位、对中及涂胶工位、等待工位、翻转工位等。部分总装厂还会额外配置搬运辅助机构，即多出第6个工位——搬运工位。供胶系统标准形式包括：单泵或者双泵切换胶泵、温控胶路、计量型齿轮泵、气动控制单元。

图4 抓取胶枪式自动涂胶系统的构成

优点：自动化程度高，员工劳动强度低；整套自动涂胶系统能满足60JPH左右的节拍；对员工依赖程度低，涂胶胶型稳定；使用大桶供胶系统，物料成本较低，浪费小。

缺点：对场地要求大，需沿线边占用约3 m×10 m、整个前后挡风玻璃安装工位的上空区域；成本投入高，系统构成复杂。

2.3.1 涂胶系统中的关键元件

某自动涂胶系统平面布局如图5所示。在涂胶系统中最关键的为对中涂胶机构，主要由对中机构和涂胶机器人组成。

图5 某自动涂胶系统平面布局

对中机构。由气缸驱动，将玻璃从X、Y方向通过尼龙辊轴进行内部挤压，Z方向升起气缸及吸盘对挡风玻璃进行固定，迫使挡风玻璃根据各自不同的规格移动至不同的位置；传感器根据气缸的压缩程度判断正在对中的属于哪一种型号的玻璃。还有一种方式是采用多个光电接近开关对相关区域进行探测，确认玻璃型号。某自动涂胶系统对中机构平面布局如图6所示。

图6 某自动涂胶系统对中机构平面布局

一般来说一套涂胶系统只配置一套对中机构，但是为了加快节拍，达到更高的产能，如某日系主机厂采用的是两套对中机构，对中机构下方有输送机构，A对中机构对中完毕后，由输送机构将对中机构输送至机器人下方，由机器人开始涂胶，同时B对中机构开始对下一块玻璃进行对中及识别。在A对中机构上的玻璃完成涂胶、B对中机构上的玻璃完成对中及识别后，输送机构将A、B对中机构的位置进行互换，进入下一个循环。这种模式能够解决对中机构与涂胶作业相互牵制产生的工艺瓶颈，也是后期要配置自动涂胶系统的总装厂可参考的一种较好的方案。

涂胶机器人。一般为载荷200 N以上的6轴机器人，安置于对中机构附近，机器人第六轴与胶枪固定在一起，能够覆盖挡风玻璃最远端。常用的机器人品牌为ABB、FANUC、KUKA、MOTOMAN等。

机器人的重复定位精度至少在0.1 mm以内，涂胶轨迹重复性精度0.2 mm以内。需要注意的是：机器人涂胶过程中，拐角位置机器人的行走速度和出胶速率同时减小，在现场调试匹配时需多次验证，以保证涂胶效果。某总装厂的自动涂胶系统机器人单元如图7所示。

图7 某总装厂的自动涂胶系统机器人单元

2.3.2 供胶系统中的关键元件

供胶系统中最关键的元件为胶泵及齿轮泵。某总装厂的供胶系统如图8所示。

胶泵由压缩空气提供动力，由气动马达、下缸体、下压压盘、升降机立柱、气控部分组成。如节拍快的话，可使用双泵切换系统，在一桶胶用尽之后，系统自动切换为另一桶胶，此时员工有充分的时间将空桶取下，更换新桶胶。胶泵部分比较主流的厂家有NORDSON、GRACO等。

计量式齿轮泵采用伺服控制系统，确保供胶量稳定，与机器人速度配合，保证胶型质量，流量至少为3 L/min，能够根据机器人涂胶行走速度进行调整，流量计量误差小于±1%；流量泵进、出口配有压力传感器检测压力的变化，压力过高或过低时，系统有自动报警功能，过高机器人自动到泄压点排胶泄压。

部分主机厂还会额外增加辅助装配系统，能够从等待工位将玻璃搬运至车体上方，操作员工无须来回走动，在车身两侧玻璃自动输送过来，员工仅需要对位，安装即可，大大降低了员工的劳动强度。

3 结束语

涂胶工艺可优化改善的方向多，无论是从物料的配方优化、设备的参数调整，还是生产工序的变化都能够获得较大的收益，近些年也成为许多主机厂和配套商的研究重心。随着涂胶工艺水平的稳步提升，对整车质量及体验带来的提升效果也越来越明显，必将为客户提供越来越好的汽车产品。

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ApplicationofAutomobileGummingProcess

DAI Li

(BYD Auto Industry Co., Ltd.,Shenzhen Guangdong 518118,China)

Gumming process is one of the key processes in automobile assembly plant, which involves a wide range of technical requirements. According to own development, it is particularly important that assembly plant should choose their own gumming process, not only relating to materials cost and project inputs, but also relating to production rhythm. The frequently used gumming materials were introduced.The advantages and disadvantages of the common gumming devices were analyzed.

Automobile; Assembly plant; Gumming process

2017-05-17

戴力，男，本科，研究方向为汽车总装工艺。E-mail:506888922@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.08.018

U466

A

1674-1986(2017)08-071-04