基于制造工艺车身钣金异响分析及对策

刘钦帅　闯超

摘 要：本文通过对钣金异响发生机理进行说明，结合整车生产工艺以及实际的案例，分析产生的原因，制定异响消除对策，阐述整个钣金异响处理的一般流程。

关键词：车身钣金异响 碰撞异响 共振异响 摩擦异响

1 引言

随着人们生活质量的提高，人们对汽车舒适性要求也越来越高，而车身异响严重影响驾驶舒适性，影响驾驶者心情，车身异响包括胎噪、风噪、发动机声音、电机杂音以及钣金异响等，其中钣金异响因覆盖在密闭的内饰里，无法直接观察到，排查及维修難度相对较高。另外，整车制造涉及到冲压、焊装、涂装、总装四大工艺过程，每个工艺过程都可能是产生钣金异响的影响因素，增加了从根本上解决钣金异响问题的复杂程度。本文通过对冲压，焊装，涂装，总装四大工艺过程分析，提供钣金异响解决思路。

2 异响机理及解决方法

异响机理主要有碰撞异响、共振异响、摩擦异响。碰撞异响：车辆行驶过程中，车身受力产生扭曲运动，钣金之间约束限制不足，发生法向相对运动接触，导致异响。共振异响：车辆行驶过程中，车身受振动激励，钣金刚度及阻尼不足，产生共振异响。摩擦异响：道路载荷传递到车身，钣金之间约束限制不足，部分运动件相对滑移摩擦，造成异响。结合异响机理，钣金异响的处理中心思想是，消除钣件之间的相互碰撞、接触摩擦，提升钣金刚度，主要通过以下几种方式：（1）增大钣金件间隙或者使用填充物，如膨胀胶等消除或隔离钣金件接触：（2）更改钣金结构，如增加加强筋、增加翻边、增加补强胶片等提升钣金刚度，消除车身共振异响；（3）增加焊点或者结构胶消除相对摩擦运动。

3 钣金异响分析验证

3.1 主要产生部位

通过对路试和市场钣金异响问题反馈，钣金异响发生的主要部位集中在以下区域，如图1：

（1）A柱下部；

（2）B柱下部；

（3）车门铰链处

运用CAE软件对车辆行驶在扭曲路面受力状态进行模拟分析，其中主要受力部位集中在A柱、B柱处，如图2，A、B柱扭动，车身钣金发生摩擦、碰撞、共振异响，而路试实验及市场反馈钣金异响也正集中在A、B柱处，符合异响发生机制。

3.2 原因分析及对策

钣金异响问题解决的一般流程：首先通过路试明确问题，明确异响发生的部位，此时可以借用专用的工具，比如，听诊器和内窥镜等，A、B柱及车门铰链处较多，可以优先确认这几处位置提升效率；其次，组建专业的团队，对于钣金异响这种复杂的问题通常是多种专业部门共同参与；再次，结合树状图或者鱼骨图等管理工具对产生的可能原因进行排查分析，明确主要原因，根据原因制定相应的对策并巩固措施。

下面从冲压、焊装、涂装、总装四大工艺方面分析引起钣金异响的主要原因并制定相应对策，其中焊装涉及的因素最多，我们做最后讨论。

3.2.1 冲压

冲压引起钣金异响的主要因素有钣金单件搭接面精度超差和单件毛刺，其中精度超差会引起装配后间隙减小，产生碰撞异响；单件毛刺，会产生接触摩擦异响；图3是某自主车型前围连接板安装型面超差导致钣金异响，通过修模模具型面提升钣金型面符合率消除异响。

对于单件毛刺引起的钣金异响问题，解决办法主要通过修模模具刃口消除钣金毛刺。

3.2.2 涂装

涂装工艺造成钣金异响的机制类似与共振异响，主要因素是烘烤不当造成的热应力以及水性油漆材料的玻璃化转变温度过低等引起，主要表现为膨胀胶发泡不良、油漆粘连等，如下图4所示。

玻璃化转变温度是水性油漆高聚物材料性能发生转变的一个临界温度，当环境温度低于玻璃化转变温度时，高聚物表现出的脆性；当环境温度高于玻璃化转变温度时，表现出的弹性。产生异响主要原因也就是环境温度高于玻璃化转变温度。而玻璃化转变温度主要受烘烤温度、升温速率以及烘烤时长影响，在这里不在详述其发生的机理，若想了解水性油漆玻璃化转变温度对钣金异响的影响可以参考2018年发表在时代汽车杂志的《水性涂装材料玻璃化温度对车身钣金异响的重要性研究》文章。

对于烘烤不当造成的热应力以及水性油漆材料的玻璃化转变温度过低引起的钣金异响主要的解决方案是改变烘烤温度、升温速率以及烘烤时长。

3.2.3 总装

总装工艺影响钣金异响的主要因素是安装件螺栓扭矩未打紧，该类问题比较简单，解决办法是按照扭矩要求打紧螺栓并做好检验。

3.2.4 焊装

焊装是钣金异响涉及因素最多的工艺过程，需要通过人、机、料、法、环等方面综合分析。

人：人工作业一致性较差，作业过程中容易引起钣金变形、焊点飞溅毛刺，装配后引起摩擦异响。可以通过提升自动化率或者增加工艺纪律检查频次提升人的作业一致性来降低人的因素引起的钣金异响故障率。

机：主要指夹具工装以及焊接设备。夹具工装缺少夹紧点或者夹紧不到位容易引起焊装件钣金变形、钣金件内飞溅等质量缺陷。焊接设备焊接参数设置不当，引起焊接飞溅、毛刺、虚焊等焊接质量缺陷。以上都会引起钣金件装配后摩擦和碰撞异响。主要解决方案就是增加夹紧点消除夹紧不到位，优化焊接参数消除焊接质量缺陷。

料：是指钣金单件来料型面变形、反弹、料边毛刺等缺陷，主要解决方案是提升钣金单件质量，降低运输过程中引起的变形，增加进货检验频次等。

法：指车身设计方面。主要有钣金件间隙设计过小、受力部位焊点间距设计过大以及焊接搭接面设计过小等。两钣金件间隙通常设计为3mm，过小设计车辆在行使时容易引起两板件碰撞异响。如图5是某车型钣金件设计间隙过小，仅有1.9mm，引起钣金异响。

受力部位焊点间距设计过大。在非受力部位两焊点间距可以加大到70mm，但受力部位焊点设计间距应小于50mm，这样可以增加车身刚度。

焊接搭接面过小，容易引起焊接咬边、焊接飞溅等质量缺陷，通常搭接面设计最小13mm。

针对车身设计缺陷，要结合异响发生部位审查车身数据是否符合设计标准，对不符合标准的数据提出設变整改。

环：主要指生产线体焊渣、来料油污等。生产线体焊渣容易引起夹具装夹不到位，焊接总成精度下降，总成装配后摩擦异响。来料油污则会影响到焊接质量，如飞溅毛刺。通过定期清理线体焊渣以及降低来料油污等方法来降低该因素引起的钣金异响。

4 钣金异响案例

下面以实际案例来阐述下钣金异响处理整个过程。某车型通过市场及路试反馈，A柱下部有“哒哒哒”异响声音，数据统计，故障率为10%。根据故障车型，复现异响，确认为钣金异响。焊装牵头，组建包括冲压、涂装、总装、技术部在内的钣金异响攻关团队，冲压排查异响部位钣金件有无型面超差、有无毛刺问题。焊装确认异响位置总成精度、焊点质量、有无焊点飞溅毛刺、作业遵守率等问题，涂装针对异响位置放置温控探头，确认烘烤温度及玻璃化转换温度。总装确认异响位置螺接件扭矩是否符合标准。技术部确认设计问题，如焊点间距、钣金件面与面之间的间隙、切边与切边、切边与面之间的间距等。经过排查最终确认前围骨架连接板型面超差、涂装烘烤温度不良、焊点设计间距195mm过大（正常要求30-80mm之间），为引起钣金异响的主要因素。

针对引起钣金异响的主要因素，通过以下措施有效降低钣金异响故障率，从10%降低至0%。

1、修改超差型面，提升钣金件合格率，图6所示。

2、改变烘烤温度、升温速率以及烘烤时长工艺参数，图7所示。

3、焊点间距过大，临时措施增加结构胶，永久措施结构设变增加焊点，图8所示。

5 结束语

钣金异响问题比较复杂，涉及因素较多，要结合异响部位及故障现象综合分析。本文通过对整车制造过程四大工艺重点焊装工艺方面影响钣金异响的因素分析，提出相应对策，为解决钣金异响问题提供思路和方法。

参考文献：

[1] 缑庆伟，关云霞. 基于轿车车身钣金异响的分析研究[J].北京：时代汽车 2018.

[2] 梁波. 水性涂装材料玻璃化温度对车身钣金异响的重要性研究[J].宁波：时代汽车2018.