《汽車制造工藝技術(shù)》 教案 .任務(wù)十三 汽車焊裝涂膠工藝

編號(hào)：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元27授課時(shí)間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)十三汽車焊裝涂膠工藝教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握膠的分類、涂膠的尺寸和位置要求；掌握涂膠的方法；了解結(jié)構(gòu)膠/膨脹膠/折邊膠技術(shù)能力目標(biāo)：能會(huì)用膠進(jìn)行汽車焊裝涂膠素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛動(dòng)腦、善于查資料的素質(zhì)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：涂膠的尺寸和位置要求難點(diǎn)：結(jié)構(gòu)膠/膨脹膠/折邊膠技術(shù)教學(xué)地點(diǎn)普通教室□一體化教室R多媒體教室R實(shí)訓(xùn)室□實(shí)驗(yàn)室□企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項(xiàng)目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)十三汽車焊裝涂膠工藝【復(fù)習(xí)】

1.機(jī)器人焊接原理?

2.機(jī)器人焊接設(shè)備？【導(dǎo)入】涂膠技術(shù)是借助粘結(jié)劑黏在固體表面上所產(chǎn)生的黏合力，將同種或不同種材料牢固地連接在一起的方法。粘結(jié)的主要形式有兩種：非結(jié)構(gòu)型和結(jié)構(gòu)型。非結(jié)構(gòu)型粘結(jié)主要是指表面黏涂、密封和功能性粘結(jié)，典型的非結(jié)構(gòu)型粘結(jié)膠包括表面粘結(jié)用粘結(jié)劑、密封和導(dǎo)電粘結(jié)劑等；結(jié)構(gòu)型粘結(jié)是將結(jié)構(gòu)單元用粘結(jié)劑牢固地固定在一起的粘結(jié)，所用粘結(jié)膠的種類非常多，如金屬結(jié)構(gòu)膠、玻璃膠、建筑結(jié)構(gòu)膠等，其主要特征是粘結(jié)點(diǎn)必須能傳遞結(jié)構(gòu)應(yīng)力?！局v授新課】一、膠的分類膠的種類很多，其分類方式亦各不相同，若按應(yīng)用領(lǐng)域分，膠可分為工業(yè)膠、玻璃膠、建筑結(jié)構(gòu)膠等；若按用途分，膠可分為嵌入膠、結(jié)構(gòu)膠、密封膠。當(dāng)然還有許多其他的分類，在此不一一列舉。汽車焊裝工藝過程中所用的膠主要是按照用途進(jìn)行分類。嵌入膠：主要用于隔聲、隔振等。結(jié)構(gòu)膠：主要用于折邊的固定、內(nèi)外板的膠接等。密封膠：主要用于防水、防氣、防塵等。二、涂膠的尺寸要求車身焊裝工藝過程中的涂膠，根據(jù)車型和膠接功能的不同，涂膠前的貼合間隙各不相同，具體參數(shù)見表3-5。三、涂膠的位置要求為了保證涂膠工藝的有效性，涂膠位置應(yīng)符合不會(huì)被擠出、避免膠接面被騰空等基本原則的要求。1.平面金屬板與拐折板間的涂膠位置平面金屬板與拐折板間的涂膠位置應(yīng)遵循的原則是“不會(huì)被擠出”的原則，涂膠的具體位置如圖4-16所示。2.折彎金屬板上的涂膠位置折彎金屬板上的涂膠位置應(yīng)遵循的原則是“避免膠接面被騰空”的原則，涂膠的具體位置如圖4-17所示。

3.推薦和禁止采取的涂膠方案上面通過兩個(gè)示例介紹了車身焊裝工藝過程中涂膠位置應(yīng)遵循的兩項(xiàng)基本原則，為了幫助讀者正確理解此原則，表4-4中給出了四個(gè)圖例，其中前兩項(xiàng)是推薦用的結(jié)構(gòu)方案，后兩項(xiàng)是禁止用的方案。無論是推薦還是禁止的結(jié)構(gòu)方案，都是基于上述兩項(xiàng)基本原則。四、涂膠的方法涂膠方法有手動(dòng)涂膠或自動(dòng)涂膠兩種，無論是手動(dòng)涂膠還是自動(dòng)涂膠，都禁止將剛涂完膠的帶膠零件翻起或垂直存放，零件相對(duì)于地平線的傾斜角應(yīng)小于40°，如圖4-5所示。手動(dòng)涂膠在汽車制造公司的應(yīng)用已越來越少，汽車制造公司大多已采用自動(dòng)涂膠。1.手動(dòng)涂膠手動(dòng)涂膠時(shí)，應(yīng)特別注意膠條在工件上的位置，為此常采用樣板對(duì)涂膠嘴進(jìn)行導(dǎo)向或借助于導(dǎo)向爪用零件邊緣導(dǎo)向。焊接工藝過程中的涂膠，整個(gè)涂膠裝置應(yīng)進(jìn)行溫度控制。當(dāng)焊接涂膠涉及安全與法規(guī)特性參數(shù)時(shí)，就不應(yīng)采用手工涂膠，否則應(yīng)有相適應(yīng)的監(jiān)控措施。

2.自動(dòng)涂膠目前，汽車制造公司的涂膠大多采用機(jī)器人自動(dòng)涂膠。在進(jìn)行涉及安全和／或法規(guī)特性參數(shù)的焊接涂膠時(shí)(或其他如沖焊、鉚接等裝配技術(shù)輔助涂膠時(shí))，涂膠裝置應(yīng)帶一攝像機(jī)以控制膠條的位置與寬度。

每個(gè)涂膠機(jī)組的涂膠槍數(shù)量為：嵌入膠、密封膠、焊接膠最多兩把涂膠槍同時(shí)工作，結(jié)構(gòu)膠最多四把涂膠槍同時(shí)工作。

上述數(shù)量是為了保證每把涂膠槍的最小流量，通過機(jī)器人的互鎖以按順序工作可以增加涂膠槍的數(shù)量，但要考慮涂膠槍下方排放桶的擺放位置。若使用與涂膠泵連接的涂膠槍，如果軟管太長，則應(yīng)選擇帶罐的涂膠槍(管網(wǎng)最長18m+涂膠槍軟管最長6m)。五、結(jié)構(gòu)膠/膨脹膠/折邊膠技術(shù)1.定義及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)膠是指強(qiáng)度高，能承受較大的載荷，且耐老化、耐疲勞、耐腐蝕，在預(yù)期壽命內(nèi)性能穩(wěn)定，適用于承載力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)件粘接的粘結(jié)劑，可替代部分焊接、鉚接、螺栓聯(lián)接等傳統(tǒng)的連接方式。膨脹膠又稱發(fā)泡膠、隔振膠，用來減弱鋼板與加強(qiáng)梁在行車過程中的振動(dòng)和噪聲，提升整車的舒適性，減少或完全取消了結(jié)合焊點(diǎn)，提高了車身外表的美觀性。涂膠的直徑由板層的間隙來設(shè)定，在板層間隙為2~3mm時(shí)，采用直徑為5~8mm，膨脹率為30%~50%的膨脹膠。折邊膠是用于車身包邊處粘結(jié)劑的統(tǒng)稱。包邊采用粘接工藝已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于焊接強(qiáng)度，而且不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，大大提升了車身撞擊時(shí)安全性能和車身壽命。結(jié)構(gòu)膠和膨脹膠在焊裝加工的過程中并不能起到強(qiáng)度連接的作用，因此，在焊裝的加工過程中，板層直接的連接不能只靠結(jié)構(gòu)膠或膨脹膠，需要借助其他的連接方式，如定位焊、焊條電弧焊、激光焊等。但是，由于膠在高溫的情況下會(huì)失去原有的性能，因此膠與焊條電弧焊和激光焊是不能兼容的，但是與定位焊是兼容的，如圖4-6所示。汽車的車門、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋和行李艙蓋等部件通常是將內(nèi)、外蓋板折邊后定位焊連接的。定位焊產(chǎn)生的熔核在車身表面形成凹坑，對(duì)車身的外觀質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。為了解決這個(gè)問題，開始采用粘接取代定位焊的方法來生產(chǎn)汽車車門、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋和行李艙蓋的折邊結(jié)構(gòu)，所用的粘結(jié)劑被稱為折邊膠，如圖4-7所示。折邊膠按是否需要采用預(yù)固化工藝可分為采用兩步固化的普通折邊膠、不需要預(yù)固化的帶玻璃微珠的折邊膠（圖4-8）和自固化折邊膠。普通折邊膠在焊裝車間需要預(yù)固化，將內(nèi)、外板的相對(duì)位置固定，為了保證內(nèi)、外板之間的裝配精度，在預(yù)固化之前，采用定位焊接（定位焊、CO2焊）。由于外板屬于外觀件，部分廠家采用單邊定位焊接，如圖4-9所示。不需要固化的帶玻璃微珠的折邊膠中的玻璃珠在壓力的作用下具有鉚釘?shù)淖饔?，從而提高了?nèi)、外板的連接強(qiáng)度。自固化折邊膠指的是雙組分的折邊膠，其中的一種成分起到了催化劑的作用，能使折邊膠在常溫下5~15min內(nèi)固化，從而起到連接內(nèi)、外板的作用。在焊裝車間無獨(dú)立的粘結(jié)劑固化設(shè)備，因而膠的固化要隨同電泳底漆的烘干而固化，這就要求未固化的膠經(jīng)得起堿洗、磷化、水洗、陰極電泳漆及電泳后的沖洗等介質(zhì)的作用。另外，還要求膠具有良好的油面粘接性能，這樣就可以使被粘接的鋼板不必嚴(yán)格除油，適應(yīng)大批量流水線生產(chǎn)。2.用途結(jié)構(gòu)膠不僅能起到強(qiáng)度連接的作用，對(duì)于那些裝配后被遮蔽而難以涂布焊縫密封膠的部位，結(jié)構(gòu)膠也起到了密封的作用。（1）結(jié)構(gòu)膠主要用于以下幾種情況1）用于無法采用定位焊連接的位置，如圖4-10所示。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了防止板層與板層之間在運(yùn)動(dòng)的過程中產(chǎn)生噪聲，在板層與板層有接觸的地方，都需要設(shè)置連接方式以達(dá)到固定板層的目的，同時(shí)也是為了起到強(qiáng)度連接的作用。但是在部分位置，由于結(jié)構(gòu)的特殊性，不能采用定位焊，因此設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)采用具有強(qiáng)度連接效果的結(jié)構(gòu)膠或者是焊條電弧焊來代替。焊條電弧焊的工藝比結(jié)構(gòu)膠的工藝復(fù)雜，在特殊的不能采用結(jié)構(gòu)膠替代的位置才會(huì)采用焊條電弧焊，而大部分無法采用定位焊連接的位置，都采用結(jié)構(gòu)膠。2）用于高連接強(qiáng)度的位置。汽車在行駛的過程中，車身會(huì)受到兩種工況的影響，分別是彎曲和扭轉(zhuǎn)。因此提高車身抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的能力對(duì)于提高車身的整體強(qiáng)度起到了至關(guān)重要的作用。車身在彎曲工況下應(yīng)力的分布如圖4-11所示，應(yīng)力主要分布在前縱梁、上邊梁、A柱、門檻、B柱、門檻梁、底板中間橫梁上。車身在扭轉(zhuǎn)工況下應(yīng)力的分布如圖4-12所示，應(yīng)力主要分布在上邊梁局部、三角窗、前指梁、A立柱以及后輪罩與底板的輪罩的搭接處。為了提高車身在彎曲工況和扭轉(zhuǎn)工況下應(yīng)力分布集中部分的強(qiáng)度，在定位焊的基礎(chǔ)上，增加結(jié)構(gòu)膠，從而提高連接強(qiáng)度，如圖4-13所示。3）用于在焊裝之后被零件遮蔽或不易涂布焊縫密封膠的豎立縫隙。此時(shí)結(jié)構(gòu)膠不僅起到了強(qiáng)度連接的作用，還起到了密封的作用，所以這類結(jié)構(gòu)膠又稱定位焊密封膠，如圖4-14所示。（2）膨脹膠膨脹膠主要用于白車身外觀件與橫梁的搭接。車門外板與橫梁的搭接（圖4-19）、前后蓋外板與肋板的搭接、頂棚與橫梁的搭接，在焊接前，將膨脹膠涂在內(nèi)、外板搭接處，經(jīng)過涂裝油漆烘干設(shè)備加熱固化后，膨脹膠具有了較高的粘接強(qiáng)度，將橫梁與外板緊密的連接在一起，從而起到了減少振動(dòng)和噪聲的作用。（3）折邊膠折邊膠用于車門、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、行李艙蓋、翼子板內(nèi)外板、帶天窗頂棚外板與內(nèi)板滾邊搭接處，以粘接代焊接，避免了焊接工藝造成的車身凹坑（熔核痕跡），固化后的折邊膠與內(nèi)外板形成了一個(gè)整體，有效地解決了汽車運(yùn)動(dòng)過程中內(nèi)板與外板之間因摩擦而產(chǎn)生噪聲的問題。3.實(shí)現(xiàn)形式膠是如何涂在板層之間的？根據(jù)操作方式分為兩種涂膠形式：一是人工涂膠，二是自動(dòng)涂膠。人工涂膠是指操作者手持涂膠設(shè)備，將膠涂至工件表面。人工涂膠設(shè)備有兩種，一種是便攜式的膠槍，如圖4-16所示，此類膠是采用支狀形式進(jìn)行儲(chǔ)存的。此類涂膠方式前期設(shè)備投資成本低，但是由于儲(chǔ)存量少，單位成本比桶裝膠高，因此這類涂膠設(shè)備用于涂膠量少的地方。另外一種是采用高壓無氣涂膠，利用壓縮空氣或電力作為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)高壓泵，將密封膠由料桶吸入泵的工作腔內(nèi)，并增至高壓（5～30MPa），然后通過高壓軟管、膠槍，由人工操作將膠液涂在工件表面，如圖4-17所示。此類涂膠方式可用于黏度高的膠液，膠泵、膠槍的輸膠壓力可調(diào)，出膠量易于控制，對(duì)于不同的焊縫部位，可采用不同形式的槍嘴，操作靈活簡便，連續(xù)作業(yè)性好。這類涂膠方式前期設(shè)備投入成本相對(duì)于便攜式膠槍的高，但是后期的成本低。采用人工涂膠，人是作為操作者，涂膠質(zhì)量的好壞由人來控制，因此需要操作者具有很強(qiáng)的責(zé)任感，做事認(rèn)真負(fù)責(zé)，并需要有一套系統(tǒng)的質(zhì)量管理體系。自動(dòng)涂膠是指通過機(jī)器人將膠涂至工件表面。自動(dòng)涂膠有兩種方式，一種是機(jī)器人抓著工件通過機(jī)器人的移動(dòng)在固定式膠槍槍嘴下涂膠，另外一種是工件固定，機(jī)器人帶著膠槍槍嘴，通過機(jī)器人的移動(dòng)將膠涂至工件上。自動(dòng)涂膠也是采用高壓無氣涂膠的方式，但是由于涂膠量是自動(dòng)控制，需要增加控制膠量的定量設(shè)備。根據(jù)膠是否需要加熱分為加熱性的和非加熱性的自動(dòng)涂膠機(jī)，如圖4-18所示。自動(dòng)涂膠前期投入成本最高。采用自動(dòng)涂膠如何控制其涂膠的質(zhì)量？一般采用兩種方式，一種是定期的檢查，并在涂裝車間通過人工涂膠方式進(jìn)行修補(bǔ)。根據(jù)不同公司的要求，其檢查頻率不一樣。另一種是通過視覺系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，其原理是在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)理論值，每次涂膠都會(huì)將實(shí)際值與理論值進(jìn)行比對(duì)，超過一定的量（由車間根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。后者的成本高，適用于涂膠要求高的位置。4.現(xiàn)狀膠作為汽車生產(chǎn)中重要的工藝材料之一，滲透在汽車制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有獨(dú)特的功能，推動(dòng)著汽車的發(fā)展。結(jié)構(gòu)膠/膨脹膠/折邊膠在汽車的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)、密封防銹、減振降噪以及簡化制造工藝、減輕車身重量等方面起著重要的作用。隨著汽車向環(huán)保節(jié)能、安全舒適、輕量化、低成本、長壽命和無公害方向發(fā)展的需求，新型的高品質(zhì)的汽車用膠也會(huì)越來越重要。焊裝車間主要用膠有結(jié)構(gòu)膠、膨脹膠、折邊膠、補(bǔ)強(qiáng)膠貼和高膨脹阻尼填充膠等。結(jié)構(gòu)膠、膨脹膠以及折邊膠在之前都有詳細(xì)的描述，這里主要討論補(bǔ)強(qiáng)膠貼以及高膨脹阻尼填充膠在車身上的應(yīng)用。補(bǔ)強(qiáng)膠貼的目的是使車身輕量化，在使用薄板材的前提下，車身的剛度同樣也可以保證。補(bǔ)強(qiáng)膠貼經(jīng)過涂裝烘烤后，會(huì)硬化從而達(dá)到增強(qiáng)鈑金件剛度的效果，圖4-19為補(bǔ)強(qiáng)膠貼的補(bǔ)強(qiáng)效果圖。補(bǔ)強(qiáng)膠貼主要用在側(cè)圍后部與其他工件無法搭接的地方，以及車門、翼子板的外板上，從而可以提高粘貼處工件的剛度。高膨脹阻尼填充膠主要用于車身結(jié)構(gòu)的空腔中，目的是隔離外界及內(nèi)部噪聲。噪聲從車身前端進(jìn)行側(cè)圍內(nèi)部，因側(cè)圍結(jié)構(gòu)為空腔結(jié)構(gòu)，外界噪聲及空氣通過側(cè)圍內(nèi)部流通，噪聲從車外界傳到車的內(nèi)部，再通過側(cè)圍空腔流動(dòng)，貫通整車側(cè)圍內(nèi)部，使整車NVH性能指標(biāo)下降，無法保證乘員在車內(nèi)的舒適性。高膨脹阻尼填充膠分為片式膨脹膠（圖4-20）和骨式膨脹膠（圖4-94）。片式膨脹膠因結(jié)構(gòu)單一，無需復(fù)雜成形結(jié)構(gòu)，價(jià)格較低，在車身小空間及空間簡單結(jié)構(gòu)處應(yīng)用廣泛；骨式膨脹膠結(jié)構(gòu)多變，膨脹容易控制，骨架具有限制其膨脹方向的作用，強(qiáng)度較高，對(duì)空腔封堵效果較好，但是成本高。5.車身用膠的質(zhì)量控制車身用膠的質(zhì)量控制包括3個(gè)方面：原材料的質(zhì)量控制、工藝過程的控制和成品件的檢查。（1）原材料的質(zhì)量控制每批膠到車間，都必須對(duì)其進(jìn)行檢查，首先確認(rèn)是否在有效期范圍內(nèi)，每批原材料用于批生產(chǎn)的產(chǎn)品之前應(yīng)按材料性能的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，材料復(fù)驗(yàn)之后如果試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)合乎標(biāo)準(zhǔn)，才可用于生產(chǎn)。（2）工藝過程的控制在保證原