03粘接技术在整车轻量化中的运用

结构胶工艺在整车轻量化运用 神龙汽车公司技术中心 工艺技术规划室 2 目录 一 技术背景 三 国内外现状调查 二 预计收益及风险点 四 工艺设备因素 五 DPCA车型运用简介 项目背景Backgroundoftheproject 中国制造2025 汽车车身的轻量化已成为势不可挡的趋势 调查研究发现 用高强度高韧度的结构胶取代焊点可以降低白车身重量 降低制造成本 降低焊装粉尘及能耗 提高车辆性能 Automobilebodylightweighthasbecomeanunstoppabletrend Theinvestigationfoundthathighstrengthandhightoughnessstructuralgluetoreplaceweldingpointscanreducewhitebodyweight reducemanufacturingcost reducetheweldingdustandenergyconsumptionandimprovevehicleperformance 中国制造2025 于2015年5月8日通过国务院印发 检索全文 其中轻量化被三次提到 汽车轻量化在全面推行绿色制造中承担着重要的技术策略 调查研究发现 用高强度高韧度的结构胶取代焊点可以降低白车身重量 降低制造成本 降低焊装粉尘及能耗 提高车辆性能 Automobilebodylightweighthasbecomeanunstoppabletrend Theinvestigationfoundthathighstrengthandhightoughnessstructuralgluetoreplaceweldingpointscanreducewhitebodyweight reducemanufacturingcost reducetheweldingdustandenergyconsumptionandimprovevehicleperformance 预计收益及风险点TheexpectedProfitandriskpoint 整车性能收益 CAE计算与刚度试验对比 一阶模态频率 平均提高1 08Hz 性能收益 车身刚度 20 焊点刚度增加NHV 低频舒适性重量效应碰撞区域刚度提升环境噪音 预计收益及风险点TheexpectedProfitandriskpoint 理论性计算 使用涂胶取代焊点后 约可以降低成本7元 米 受胶的种类 涂胶工艺设备 涂胶检测手段 焊点密度等因素影响 Thiscanreducecost7yuanRMB Mafterusingthisglue 技术成本收益 预计收益及风险点TheexpectedProfitandriskpoint 风险点riskpoint 1 CAE模拟的准确性影响性能 AccuracyofCAEsimulationaffectstheperformance2 尺寸稳定性影响胶的性能 许可间隙内才能最大发挥材料性能 3 胶的性能受温度等环境因素影响 4 涂胶质量监控手段 建议采用机器人视觉系统 运用过程 applicationprocess利用材料性能模拟可以取代的焊点 进行CAE计算确认后实物验证Baseonthematerialproperty simulatethePsecanbereplacedbyglue thencalculatebyCAE confirmandthentest 现状调查Backgroundoftheproject 如下对国内三家结构胶供应商 西卡 陶氏 汉高 运用情况做了对比分析 Thefollowingdescriptionisaboutthestructuraladhesivesupplier Sika Dow Henkel usinginChina 国内已应用车型在侧围区域大面积使用螺旋涂胶 焊点间距平均为60mm 不使用涂胶约为30mm 某些车型车门全部使用铝合金 冲铆 涂胶 无焊点 sidebodyusingspiralglue thespotsaveragedistanceis60mm allisabout30mm doorsallusealuminumalloy punchingandglue nowelding 工艺因素Thefactorofprocess 机器人抓胶嘴或固定式胶嘴二种形式 3 8的胶枪 ROBOT上无需防撞器 ROBOT管线包 胶管径40mm 胶管和电缆分开便于维护和使用 胶管使用高强高韧胶布清洗可用三年 结构胶涂胶需全程加热40 60度 从压盘开始加热 压盘 泵机 管路 定量机 胶枪 所有部件都采用电加热 每个加热部分用一个加热通道控制 从压盘到胶枪喷嘴逐级提高温度 设备自身可提供加热温度到120度 极端到180度 设备投资增加30 压缩比选常规倍数比 加热功率4kw 工艺因素Thefactorofprocess 和焊点结合应用 断续的强度胶不适合螺旋涂胶工艺 涂胶参考速度 300 500mm s 如考虑空间位置的需要 可以考虑ROBOT上定量机和胶嘴的分离形式 定量机的填充时间跟胶料粘度以及胶管长度有很大关系 高粘度胶料严格控制加热胶管的长度 12m 从而保持填充时间不会影响生产节拍 工艺因素Thefactorofprocess 现有设备回收利用 增加相应的加热系统即可实现 如更换现有的单层加热盘为双层加热盘等 强度胶的全程加热设备泵机选压缩比63倍即可 需双泵切换 过滤器加热不佳而不选用以免杜塞 对于涂胶设备而言 用新或老机器人要求一样 机器人额外增加的附件就是定量机支架和管线夹 包 涂胶设备的供货货周期16周 现有的设备厂家REXON和SCA实验室均可开展应用测试 仅需提供胶料 工艺因素Thefactorofprocess 如焊接机器人改造为机器人手持胶枪 应用类型G 涂胶 将原焊接管线拆掉 安装接口板 法兰处 需要更换 重新订货一根信号电缆及接头到涂胶控制器 机器人软件更新即可 更改为动态工艺 涂胶管线由供胶厂家提供 如果是固定胶枪涂胶 应用类型GPF 机器人上的管线包也需要重新订一套 新订一套管线包交货期大约3 3 5个月 需要提供机器人的型号 应用类型 订货YH号或G编号 工艺因素Thefactorofprocess 待研究的事项 Adecider监控方案 视觉跟踪系统 现有的涂胶质量指标IQPO还在逐步建立之中 视觉监控系统 应用于不可见 易产生功能缺失的缺陷自动监控 中国市场偶有应用 投资需要35万RMB 套 例如武汉通用某些主机厂自动涂胶设备100 采用视觉系统 60JPH 27套 66台照相机 2 质量接收标准 以往DPCA遵循B131227的PSA标准 在增加了 替代焊点的强度胶 之后 PSA更新的质量接收标准 DPCA车型运用简介 R83车型为例 13 虚线是使用胶 胶上不再有焊点 已保证和BIWE工艺的兼容性虚线表示的胶的长度 平均120毫米焊点的几何尺寸保留前纵梁零件上无胶 沿用碰撞方案 1 产品 工艺策略 2 性能评估 两种类型的胶碰撞胶 SIKASP498 刚度胶 EFTECRA606 钢板减薄带来的减重 8KG减重 4kg 3 材料 4 工艺策略为了减少涂胶设备投资和产品生产成本 工艺设计应尽量考虑集中涂胶 充分发挥涂胶设备能力 断续涂胶新工艺 对涂胶设备有更多的功能及更高的性能要求 关注设备的集成系统 胶连接工艺技术 对产品零件胶连接搭接面间隙有更高的要求 应作为关键功能特性面进行监控 DPCA车型运用简介 R83车型为例 碰撞胶 21 2m 2mm 1 3Kg 分米 160元 Kg 单车费用 14 2元RMB V结构胶 18m 3mm 1 5Kg 分米