一种固定式机盖方案的前期工艺研究

李波 安敦仁 刘连超 赵鹏

（上海格麟倍科技发展有限公司，上海 201100）

1 前言

近些年，新能源汽车竞争激烈，车型不断推陈出新，燃油车不常采用的新设计、新工艺不断涌现。相较于发动机，纯电动车型的电机结构简单，尺寸小，故障率低，机舱开启频次很低。另外，电动车机舱内存在高压电，出于安全考虑，不主张用户开启。因此，某纯电动多用途车型（MPV）提出固定式机盖设计，即取消机盖铰链，增加机盖固定插销结构，与机盖锁共同固定住机盖，需要使用专用工具才能打开。该方案可降低成本，提高产品竞争力。

2 全工艺流程方案选定

固定式机盖制造工艺涉及焊装、涂装和总装，其中的难点在于涂装和总装，为实现固定式机盖方案，提出了4 种可行方案，如表1 所示。

表1 4种工艺方案简述

方案1 在焊装阶段安装铰链工装，涂装阶段不需要调整改造，总装阶段拆卸铰链工装，装上机盖固定套件，但此方案最大问题是铰链工装与车身接触面没有电泳漆，即使与内外饰安装孔共用，无法避免腐蚀。为了规避风险，方案2 和方案3 提出了机盖随车身挂件电泳后，再更换铰链工装或开发喷涂挂具。由于挂件电泳不利于机盖变形控制，难以避免电泳质量问题，挂具喷涂节拍损失大，因此，2 种方案仍需改进。方案4（图3）不使用铰链工装，将机盖固定在一个角度进行涂装，满足前处理/电泳、涂胶及喷涂需求，相比前3 种方案，对焊装与总装影响很小，但是开启角度仍需进一步验证。

上述4 种方案从制造成本、防腐影响、变形影响、外观影响、装配影响进行综合考虑。将影响程度分为6 个级别：1 级代表影响最小，防腐与外观最优，制造成本最低；6 级则代表影响最大，腐蚀风险、变形风险及制造成本等最高。4 种方案影响等级对比如图4 所示，综合分析最终选择方案4，即机盖打开一定角度固定在治具插销位置，整个涂装工艺流程不改变角度，对总装影响最低。

3 机盖固定开启角度选定

总装同步工程（Synchronization Engineering，SE）部门反馈，机盖固定角度开启为30～70°可满足总装装配空间需求，而70°是最理想开启角度。接下来，重点分析不同开启角度对涂装相关工段的影响，确定影响最小的开启角度。

3.1 对排气沥液的影响

白车身进入电泳槽后，白车身内腔残存的气体无法排除，影响电泳漆附着，降低电泳漆上漆率，最终影响车身防腐性能。积液是白车身出电泳槽后自身残留的液体，会导致串槽、电泳不良、电泳流痕及烘烤不良等问题。因此，在空腔结构设计时，应包含排液、排气结构设计。本研究中车型所使用的前处理/电泳生产线，为45°出入槽的摆杆线，结合运用Alsim 和Merge 仿真软件进行精准仿真，得到白车身内部气泡及电泳残液的分布情况，再结合机盖内板结构，找出合适的机盖开启角度。

3.1.1 排气沥液仿真流程

排气沥液仿真流程如图5所示，建立与实际生产线相同的运动轨迹直接影响仿真分析的准确性。

3.1.2 排气沥液问题

在前期SE 分析中，提出在内板上增加排气排液孔（图6）。利用排气沥液仿真软件分别对开启30°和70°进行仿真分析，气体均能通过增加的排气孔排出，只是时间上有差异；绝大部分积液能及时排出，局部小的积液结构可通过调整内板进行优化（图7）。因此，整个机盖都能覆盖电泳漆膜，满足防腐要求。

3.2 对变形控制的影响

在前处理/电泳时，机盖会受到来自电泳液流体的作用力。主要会受到自身重力、流体阻力、机盖积气引起的浮力、积液引入电泳液的重力的共同作用。根据以往实际电泳拆车经验，机盖在经过电泳后面差增大，严重时甚至影响后续外饰件装配。

对于45°摆杆线而言，机盖开启角度越大，受槽液流体阻力越大。因此，开启角度为30°或70°均需要从工装设计角度降低槽液流体阻力对机盖变形的影响。根据以往车型经验，将电泳工装由中部1 点支撑优化为3 点支撑（图8）能有效改善流体阻力对机盖变形的影响。

另外，上文已提到使用排气沥液仿真软件，对机盖在泳池中各个阶段的积气、积液进行分析，解决了防腐问题。排气沥液仿真软件能够输出各个时间段机盖上积气位置、轮廓和体积，直观分析在泳池中受到的浮力。分析发现，机盖腔体内的积气面积随开启角度变大而加增大，排出时间随开启角度变大而增长（图9），开启角度为70°时，受浮力影响最大。因此，从变形控制的角度，开启30°更有利于变形控制。

3.3 对喷涂的影响

3.3.1 对机盖外板的影响

开启角度为70°时，机盖就像一堵墙立在前风挡区域（图10），在门框区域进行内喷时，漆雾颗粒飞散到机盖外表面，造成色差、颗粒等质量问题。从机盖外板漆膜质量控制角度来说，机盖开启角度越小越好。

图1 机盖装配插销孔与治具插销孔位置示意

图2 机舱装配作业示意

图3 方案4全工艺流程

图4 4种方案对不同因素的影响程度

图5 排气沥液仿真流程

图6 机盖内板增加排气排液孔

图7 机盖内板积液结构优化

图8 电泳工装采用3点支撑

图9 机盖开启30°与70°气体排出时间对比

图10 机盖开启70°时前门框内喷示意

3.3.2 对机盖喷涂的影响

内板模拟喷涂发现，前盖内板后侧区域与插销撑板背面喷涂困难（图11）。将插销长度加长40 mm，从而使机盖X向前移30 mm，机盖后空间变大，喷涂角度变大，后部区域机器人可进行喷涂。撑板背面喷涂有所改善，对标有铰链车型，与铰链遮挡区域类似，经质量评估，固定式机盖撑板喷涂状态可接受。

图11 机盖开启30°时内板喷涂困难区域

通过排气沥液仿真软件对开启一定角度后的机盖积气积液问题、变形控制的影响以及对喷涂外观影响的分析，确定了开启角度为30°为最佳方案。

4 结束语

此次固定式机盖方案开发，在SE 阶段有效识别出可能存在的各项问题，借助排气沥液仿真软件对积气积液位置与体量进行了准确的分析，通过积气积液时间对不同开启角度情况下的变形风险进行分析，后续主要改进如下。

a.在变形影响分析中存在局限性，后续项目可借助专业流体仿真分析软件Simerics 对白车身在电泳过程中电泳液的流场状态进行分析，可分析机盖表面在不同开启角度下的受力分布。借助传统结构分析软件，将流固耦合边界条件合并导入，综合分析车身结构、焊接、铆接工艺以及电泳工艺对钣金变形的影响；

b.在喷涂影响分析中，后续项目可借助IPS 软件的Spray 与Robotics 模块进行仿真分析。