百余年來(lái)，整車(chē)組裝一直由傳統的機械接合技術(shù)唱主角。隨著(zhù)現代汽車(chē)工業(yè)不斷引入各類(lèi)新型制造材料，零部件與金屬底盤(pán)的接合工藝也日趨多樣化。

   下文摘編自Ruari McCallion首發(fā)于《汽車(chē)制造解決方案》11/12月號的一篇文章

   百余年來(lái)，整車(chē)組裝的零部件接合工藝主要依賴(lài)焊接、螺栓螺母緊固等傳統機械手段，而膠合、縫合等技術(shù)僅限于內飾裝配等少數幾個(gè)環(huán)節。隨著(zhù)熱塑性材料等各類(lèi)新材料在現代汽車(chē)工業(yè)中的逐漸普及，零部件與金屬底盤(pán)的接合工藝也在不斷演進(jìn)。

   “一開(kāi)始，新型的、替代性的接合技術(shù)在應用上有比較大的局限性，短期內不見(jiàn)得能取代傳統工藝——比如點(diǎn)焊——的地位，因為今后10年，也就是到2020年左右，汽車(chē)設計已經(jīng)基本定型。”ABB機器人部汽車(chē)機器人系統分部技術(shù)經(jīng)理Srinivas Nidamarthi博士預測道。該分部專(zhuān)為航天和汽車(chē)企業(yè)提供包含鉚接、焊接、壓接、滾邊、粘合等一系列作業(yè)環(huán)節在內的“交鑰匙”組裝線(xiàn)。
  
                
                                 典型的ABB白車(chē)身點(diǎn)焊系統

   他指出，現代的白車(chē)身組裝涉及15～20種接合技術(shù)，其中最常見(jiàn)的3種自動(dòng)化工藝是點(diǎn)焊（占30%～60%）、弧焊和膠合。

   其他次要技術(shù)包括鉚接（以鋁合金車(chē)身為主）、壓接和滾邊等。Nidamarthi認為，滾邊雖是一種傳統工藝，但在當今的汽車(chē)組裝環(huán)節中依然不可或缺。

   “冷美學(xué)”

    “車(chē)門(mén)等外露區域采用滾邊加工，更具有美感，還能提高安全性。”Nidamarthi說(shuō)，“尾門(mén)、后備箱蓋、輪罩這些地方也需要滾邊。”滾邊與壓接類(lèi)似，屬于冷成型工藝。滾邊需要對金屬邊緣或法蘭施以強力彎曲，整個(gè)流程包含三至四道工序。壓接技術(shù)則利用金屬板材的塑性變形特性，通過(guò)沖壓法完成部件接合。這兩種技術(shù)均屬機械性緊鎖，只要不涉及脆性材料，都可實(shí)現多層接合。二者工藝相對簡(jiǎn)單，噪聲小，能耗低，不像焊接需要高壓電支持。
  
                          
                          ABB滾邊系統

   滾邊技術(shù)也有其局限性：一是非扁平材料不能發(fā)揮最佳效果；二是材料需要帶法蘭邊，導致重量增加。不過(guò)總體而言，還是利大于弊。“金屬卷邊很難點(diǎn)焊，由此催生了激光焊、銅焊等一批接近無(wú)法蘭接合的技術(shù)。”ABB正是這些新型技術(shù)的提供商之一。

   “我們將壓接、鉚接和滾邊歸為一類(lèi)，稱(chēng)為冷壓力應用技術(shù)。”Nidarmarthi繼續介紹說(shuō)，“不同的技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。究竟選擇哪一項技術(shù)，取決于具體的材料組合和車(chē)輛約束條件。冷壓力技術(shù)需要使用重型沖壓機，因此，壓接和滾邊的理想對象是延展性材料。至于脆性材料，比如雪佛蘭Corvette使用的鎂合金，就不適合這兩種工藝了，而應該有針對性地選用其他接合技術(shù)。”對于該車(chē)型，Nidamarthi傾向于粘合工藝，這種技術(shù)更清潔，無(wú)需施加強壓力，而且能一次加工完成。不過(guò)，壓接和滾邊也自有其優(yōu)勢。

   “在一個(gè)表面涂覆粘合劑時(shí)，另一個(gè)表面不會(huì )自動(dòng)同時(shí)到位。”他解釋說(shuō)，“壓接和滾邊卻能準確無(wú)誤地自動(dòng)完成接合，不用操心對位問(wèn)題。”大部分自動(dòng)化工序都存在一定的錯位率，粘合也不例外，采用視覺(jué)系統和高精度計算技術(shù)（如機器人控制膠槍?zhuān)┛梢钥朔@一點(diǎn)。陶氏化學(xué)的一項相關(guān)研究顯示，僅用0.5千克粘合劑最多可為車(chē)輛減重23千克。

   一方面，激光焊等先進(jìn)技術(shù)的投資和運營(yíng)成本居高不下，使一批潛在用戶(hù)望而卻步；而另一方面，這些技術(shù)又因其柔性?xún)?yōu)勢而獲得青睞。除新興的膠槍粘合技術(shù)之外，由機器人控制的焊機及壓接/滾邊設備也可在車(chē)身裝配車(chē)間自由移位，從而使接合環(huán)節的成本效益達到最大化。

   各顯其能

   面對不斷出現的新材料，OEM廠(chǎng)商必須做出決策，是對現有接合工藝實(shí)施適應性改造，還是直接采用相匹配的新工藝。新型焊接技術(shù)、強適應性的壓接/滾邊技術(shù)、以及對連接不同金屬極富靈活性的緊固技術(shù)，都將在接合領(lǐng)域中占有一席之地。與此同時(shí)，隨著(zhù)車(chē)體輕量化需求的上升，接合強度標準的提高，粘合技術(shù)的市場(chǎng)份額很可能持續擴大，但固化時(shí)間長(cháng)、投資成本大的劣勢又會(huì )延緩其普及速度。