新车型涂装开发流程

作者:刘长春 徐倩倩 许 龙 文章来源:奇瑞汽车股份有限公司 发布时间:2011-11-30
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图1  内腔电泳膜厚普遍能达到10mm以上

新车型开发过程中,涂装占的比重不大,但是涂装所涉及到的整车外观、防腐、防水和降噪等各项工作对一款新车型的上市及售后的口碑却有着至关重要的影响。

新车型的开发包括很多问题,涂装是影响整车外观的重要方面,下面结合几年的现场工作经验对新车型开发中涂装涉及到的一些问题做简单的分析。

新车型开发一般分为10个节点,P0~P9,P0为新项目研究启动;P1为项目立项;P2为项目工程启动;P3为规划认可;P4为产品设计验证完成;P5为采购认可;P6为生产试制批量完成;P7为零件和材料订货认可;P8为批量生产启动以及P9的市场导入。

P1节点主要内容

涂装的工作从P1节点开始,主要工作是预可研报告的编制。预可研报告中包括通过性分析及产品设计工艺要求、涂装产能分析与路线规划、涂装投资初步预算、涂装项目风险分析以及最终的涂装分析结论。

1.通过性分析及产品设计工艺要求

此阶段的信息只是车身的尺寸和重量等较模糊的概念,只能根据已有车间的具体情况提出通过性分析中车身的结构设计需要避让的一些问题。

2.涂装产能分析和路线规划

需要考虑到公司整体发展趋势,根据原有车间最大产能以及现有车型销量,推测出新车型合适的工艺路线,最好是冲压、焊装、涂装和总装四大车间在同一个厂区,尤其是焊装、涂装和总装三个车间。

3.投资初步预算

根据其他新车型开发时投资的经验,确定大致的改造项目,大的方面可以分为识别系统和机械化系统的改造。识别系统包括焊涂通廊识别、锁紧识别、入电泳槽前识别、解锁识别、PVC后识别和喷蜡识别。机械化系统包括前处理滑橇(或吊具)、PVC吊具、面漆滑橇(或工艺台车)、喷蜡吊具和各处升降机等。同时还要考虑车间转运小车的设计费用和涂装专用工位器具等费用。


图2  内腔电泳膜厚高于5umm,低于10umm

4.涂装项目风险分析

涂装的风险主要有车型尺寸太大,重量超重,车间通过性不能满足;车间产能不能满足新车型投产需要;新车型在新建车间批量投产,新车型投产时车间尚未建成;车间通过性、产能都可以满足,但是中控室控制系统里车型已满,无法添加新车型以及车间滑橇吊具等不能通用。

通过以上4个方面的分析就可以确定出最终的涂装分析结论,方案可行或不可行。

P2节点工作内容

1.根据下发的一层网络计划编制二层网络计划,将涂装的各项具体工作从头到尾细细地排一下,分析一下时间上能不能满足。

2.汇总同一平台历史车型典型问题清单,后续开发中避免相同问题发生。这个节点时车型的M0数模已经下发,但由于数模不够具体,涂装分析工作还不能进行。

P3节点工作内容

1.涂装SE分析

评审产品部门下发的M1数模,对车身各处结构进行涂装同步工程分析(SE分析),对车身四门两盖、顶盖、地板以及内腔等结构充分分析,在前处理过程中是否有足够的排气孔和沥液孔,电泳过程中是否有足够的电泳孔,液体能不能顺畅地在车身内流进流出,车身在各个槽体中运行时会不会发生串槽现象,内腔电泳膜厚能不能达到质量要求;前、后盖,四门要留有工装安装孔,尽量沿用车间已有的工装结构;车身各处焊缝是否满足涂装密封的基本工艺需求,四门两盖的钣金包边能不能保证细密封时员工操作的便利和外观质量的优良,顶盖的装饰条卡扣容不容易留有残胶等。

2.PFMEA分析

编制失效模式及效果分析(PFMEA),针对工艺遗留问题,确定应对措施。


图3 内腔电泳膜厚普遍低于5umm

3.涂装工艺可行性分析

根据M1数模评审结果及产品部门下发的各项操作PDM图,做出涂装工艺可行性分析问题清单,涂装工艺分析问题清单、涂装工艺问题反馈单和涂装通过性分析报告等共4份报告。

4.完成车身防腐数据校核

在M1数模评审后,产品会根据各专业需要对数模进行更改,涂装需要在车身内板和加强板上开一定数量和尺寸的孔。一般情况下,在骨架、纵梁、横梁、边梁和门槛等部位每隔200mm的距离需要开一个直径20mm的圆孔;在A、B和C柱区域每隔200mm要开一个直径30~40mm的孔;在车身前盖、后盖、后门加强板等区域每隔200mm需要开一个直径40mm的孔或者20mm×80mm的方孔。

产品设计部门能改的会全部给予修改。但有些区域由于模具实现上的障碍、碰撞安全强度的考虑或者外观质量的保证无法在最佳位置开孔,这个时候只能够多次评审更改可行的开孔位置。有些孔可能会略小一些,有的地方可能根本就开不了孔,这个时候只能考虑电泳不良的地方留有喷蜡孔,在最后一道工序用喷蜡来保证其防腐性能,若是连喷蜡工艺也实现不了只有将对应的板材换成镀锌板了。

5.投资预算

这个阶段车身数模已经确定,可以根据数模分析出较为精确的投资预算了。如车身与各处机械化设备配合较好就可以免去机械化投资费用,若是整车开发则还要保留识别系统费用,若是换脸项目,在数模上与原型车进行比对之后整体尺寸没有变动则可以取消识别改造费用。

P4节点工作内容

1.第一版工艺文件的编制

此阶段已有焊装白车身,可以对照产品下发的各PDM图对车身进行各项涂装操作,对车身涉及到的堵件沥青板的装配、粗细密封的具体操作、涂装工装结构的合理性以及喷漆仿形的符合率等工作进行一番验证。将操作步骤做成作业指导书,对员工进行培训,再不断总结现场员工的反馈,对作业指导书进行修改,使之具有初步的指导生产的作用。


图4  后尾灯钣金拼接结构

2.车间设备改造

第一台白车身出车后,车间设备改造具体工作即开始实施。首先是车身地板支点孔与滑橇、吊具和台车等机械化设备的匹配验证,若车间烘干炉是带有爬坡的还要验证一下车身在爬坡过程中是否会有翻车隐患。第二个是识别系统,两项改造可同步进行。车间一般有焊涂转挂识别、锁紧识别、电泳识别、解锁识别、PVC后识别和喷蜡识别等六处,在车间停线时间让车身从几处识别点一一通过,找到特征点,在识别系统中增加该车型的信息。识别系统一般有光栅(光幕)识别和视觉识别两种,根据几款车型的实际试制效果,笔者认为光栅(光幕)识别的性能更加稳定一些。

3.制造工艺性实车验证

这是数模分析与实车生产对接的一项工作,是新车型开发中最重要的工作,主要包括涂装工艺性问题验证清单、电泳车身剖解计划、电泳车身剖解报告和电泳车身剖解问题整改计划。

在数模阶段,对车身的分析如打胶的操作、堵件的装配等问题此刻可以验证,不符合设计要求的需要进行变更。出具的工艺问题验证清单可以避免出现类似的质量问题。

同时,可以验证的还有车身内腔防腐问题。先要根据项目实际进度编制电泳车身剖解计划,计划剖解的车身和日期。车身送入涂装车间后要记录下当时电泳槽液的各项工艺参数,包括温度、电压、固体份、灰分、pH值、MEQ值和链速等。电泳车身剖解尽量将每处封闭空间都给剖开,观察在车身内部的一些电泳孔有没有起到分析的作用。如果内腔电泳膜厚普遍能达到10mm以上,如图1中所示的效果,则说明前期的SE分析工作还是比较理想的,内腔防腐满足需要,模具无须更改。

若内腔电泳膜厚高于5mm,低于10mm(见图2),没有明显锈迹,则需要分析一下车间电泳槽液参数,看看各项参数是否在规定范围内,不在规定范围内的将其调整到规定值再做一台车剖解验证。若是各参数都符合标准只有将电泳参数做适当调整,一般情况下比较可行的方法是提高电泳电压,将第二段或第三段电压提高30V(在安全电压范围内)即可起到明显的作用。

若内腔电泳膜厚普遍低于5mm,大片区域看不到电泳膜的颜色,局部或大部份区域有明显锈迹(见图3),则要分析更多的原因了。首先,要确定模具是不是符合前期数模冻结时的状态,然后查一下白车身进涂装车间时本身是不是已经有锈迹,最后还要检验车间电泳参数。如果各项内容都符合规定,则要考虑更改模具。先根据分析方案在对应位置上进行手工开孔,再将开孔后的车身做电泳剖解验证,内腔合格则按照分析方案实施模具更改,不合格继续进行分析直至解决为止。当在车身开孔或者提高电泳参数等方法都不能解决问题时,只能将无法改善的部件更换为耐腐蚀的镀锌板,并在出涂装前对其进行喷蜡处理。

内腔防腐合格是新车型能够顺利上市的先决条件,在产品设计之初就要考虑到这一点,否则后期更改模具或者更换板材将会增加开发费用,延长开发周期,影响车型的上市计划。

P5节点工作内容

1.书面版工艺文件指导现场

到这一阶段车身已经试制了至少50辆,生产过程中出现的问题经不断反馈、整改,基本上已经有了一定的解决措施。

2.BOM编制

BOM即物料清单,生产一台车需要的各种物料的零件号和消耗量,BOM编制好之后便于公司管理供应商,准确算出一台车的生产成本。对于涂装车身消耗的堵件和沥青板等物料可以较准确给出消耗,但油漆、稀释剂等的消耗,需要在批量生产之后才能比较准确统计出来,P5阶段做的油漆消耗一般用新车型的车身面积和已有车型进行对比,参考已有车型实际消耗进行计算后得出的理论数据,后期还需生产部门根据实际情况修正。

3.工艺验证问题清单

针对具体生产中出现的工艺方面的问题,系统的总结问题发生的原因,解决措施,新方案实施后实际效果。保证了本款车型生产中的质量,同时将其汇总后作为资料库,可以指导后续新车型的开发过程。

4.工装评审及小批量到货

涂装工装包括两类,前处理电泳工装和面漆工装。前处理电泳工装在开发中有以下设计准则:保证车身不触碰槽体和吊具的前提下尽量大地打开四门两盖和有足够的强度确保车身在槽中运行时工装不脱落。

面漆工装有以下设计准则:装卸方便,开关便利;四门两盖在开关过程中不会喷伤油漆;工装装上后,四门两盖高过车身的距离不能超过10mm和有足够的强度保证车身在上升、下降和旋转过程中车门不打开。

工装样件做出来之后需要供应商、规划和生产三方现场评审,确定工装结构的改进方案,特殊情况下需要产品设计部门一起评审。工装结构满足之后,各部门会签评审纪要。

5.车身电泳防腐验收报告

此项工作只适用于P4节点时防腐报告没有通过的前提。一般到了P5节点还没有解决电泳防腐问题的原因是前期同步工程的缺失,造成改动模具的成本太大。这个时候只能采取一些补救措施:局部板材更改为镀锌板,在侧围、门槛等处增加喷蜡点,加大喷蜡量,请电泳供应商调整电泳参数,提高电泳泳透力。

6.质量问题整改

新车型涂装质量问题主要包括四大类:油漆外观、PVC刷胶、沥青板装配和车身漏水。

(1)油漆外观

主要包括车身流平不良、颗粒、桔皮和局部掉漆等问题。出现大面积的流平不良先要检查喷涂机仿形是否有问题,然后是检查当天油漆参数和施工参数,调查清楚后对各参数进行调整,同时加强修饰段的检查和修饰工作。车身局部掉漆一般有两种原因,一是车身钣金件干涉,在车门开启闭合时刮擦所致,一般出现在门边、车身翼子板和侧围等处。二是车身在线下人工物流时,各种磕碰划伤造成的,这种划伤位置没有规律。第一种情况下需要车身部门去处理钣金配合度等问题,第二种原因需要加强车间管理,提高员工保护油漆车身意识。

(2)PVC刷胶

在车型工作进行到P3节点时,涂装SE工作已经对车身进行刷胶分析。四门两盖包边宽度在8~10mm,螺栓距离最近焊缝要大于20mm,焊缝本身不能大于2mm,顶盖装饰条卡扣高度大于8mm。这些要求有些车身设计部门会接受,有些则因为各种硬件和软件方面的困难而实现不了。这样我们就得在现场工艺上进行弥补。四门两盖包边宽度小于8mm大于6mm时,原有胶枪还可以勉强使用。包边宽度小于6mm大于4mm的情况下就必须使用专用胶枪了,将胶枪的限位杆距离枪嘴的位置调小至方便操作的位置。

包边宽度小于4mm后限位杆已经起不到作用,换用其他口径的胶枪又会产生胶条的上下粗细不一致,影响美观,这时一般采用刮板刮胶。

螺栓距离焊缝较近的在刷胶前要先用胶带纸将螺栓保护起来,刷完胶后撕掉胶带纸。焊缝大于2mm的,根据焊缝大小尺寸可以选用在里面加焊装黑胶,外贴丁基胶带或PE膜,最后再用涂装PVC刷胶抹平等方法处理。顶盖装饰条卡扣高度小于8mm大于5mm时可以在员工刷完胶之后用刷笔的另一端将卡扣上的残胶抹去,当卡扣小于5mm时涂装残胶处理起来特别麻烦。

涂装PVC刷胶最好在前期数模分析阶段就向产品设计部门提出具体操作要求,否则会给后期质量整改带来很多问题。

(3)沥青板装配

沥青板在车身上经过高温烘烤后可起到降噪、隔音和增强钢板强度的作用。经常出现的问题有沥青板堵到螺栓、装配孔,烘干后起泡和掉落,装配时较困难需要两个人配合等。沥青板堵螺栓和装配孔有两个原因,一个是沥青板存在设计问题,需要更改结构避开这些部位。二是员工误操作,需要现场加强培训。烘干后起泡、掉落主要是沥青板配方问题,需要尽早联系供应商更改配方增加磁性。同时员工在贴沥青板时尽量贴平,使沥青板和钣金之间没有缝隙。沥青板在结构上尽量不要做的太长,太长的话不利于员工操作,也容易折断。目前沥青板发展有一种模块化的趋势,将其做成同一规格的小块。带有磁性的用来铺门和顶盖上,不带磁性的铺在地板上。这样一来可以方便仓库管理,不需要各种不同尺寸的料盒,而且沥青板尺寸较小,可以轻松避开螺栓、装配孔。再有,较小的沥青板在烘干时不易脱落。

(4)车身漏水

车身漏水是一个体系工程。原因有焊缝没密封住、密封胶条配合不严、堵件漏装、通风窗密封不严、螺栓下的密封圈不严和风挡玻璃涂胶量不够等原因,涉及到涂装的主要有后尾灯和油箱口盖的问题。

为了适应市场需求,后尾灯的设计既要考虑到造型好看又要兼顾到几块钣金的拼接,因此,一般情况下这里都有漏水隐患。按照产品下发的涂胶图来操作,刷完胶后伸进内舱从里向外看,有时可以看到有亮光,这里就是将来的漏水点,因为此处非常狭窄,胶枪打过之后,用胶笔一刷,感觉好像堵上了,事实上还有些小小的漏洞。解决措施:同步工程时提出此处不能有大于1mm的焊缝,钣金焊接结构要按照图4右边所示。图中浅红色为外板,绿色为内板,右边的结构在淋到雨后,雨水会从外板流下去。

模具实现不了的情况下,首先要验证通过加大刷胶量能不能解决漏水问题,如果解决不了,则要在大的焊洞处先以丁基胶带或PE膜覆盖,再于其上刷胶密封。

P6节点工作内容

1.工艺文件下发

经过100多台车的生产,有了较为丰富的经验积累,生产中容易出现的问题此时可以一一体现在工艺文件上,确保后期车身质量的可靠性。

2.BOM验证完成

生产一台车需要消耗的各种物料经过验证已经有了较为准确的数据,对BOM进行优化。

3.工位器具到货

为满足批量生产的需求,前期报的100套工装需要全部提供,在使用过程中出现的问题要及时和供应商沟通。

4.关键工序清单

针对涂装磷化、电泳、中涂和面漆四处关键工序,根据下发的PDM图及现场生产中常出现的问题,对每个工序的质量要求和控制方法提出具体的改进方案。

P7、P8、P9节点工作内容

对于涂装来说,余下的几个节点主要工作就是生产陪产,处理生产中出现的各种问题,包括质量、物流和协调等。待车型SOP后再陪产3个月,一个车型项目至此结束。

结语

车型开发工作是一项系统工程,前期工作准备得越充分,后期工作就越轻松。当然,前期的规划设计、中期的生产验证、工艺弥补,后期的不断改进,每一环都要控制好。只有这样才能生产出内腔防腐性优良,外观绚丽大气的新车型,才能在竞争日益激烈的市场中生存下去。

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