【一文读懂】汽车加油(充电)口盖选材及连接工艺

【汽车材料网】由于环境和资源的限制,轻量成为汽车发展趋势之一,并且随着消费者对于造型个性化的追求,造型风格多样化成为汽车发展的另一个趋势。因此给车身设计与制造带来越来越巨大的挑战。
加油(充电)口盖(以下统称为“口盖”)是实现汽车燃料加注的重要零件。除了需要满足开闭功能之外,还具有外观感知功能。在某些新能源车型上,还具有提供氛围灯安装点等辅助功能。
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车尾灯放置充电口
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前脸放置充电口
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前后翼子板放置充电口
目前,汽车口盖朝着低成本化、轻量化、美观化发展,这对车身口盖的连接工艺的选择及成型质量、精度有着极高的要求。
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一、口盖选材
口盖材质一般分为金属口盖塑料口盖以及钢塑混合口盖
1.1 金属口盖
一般纯金属金属口盖采用冲压工艺制造。外板、内板、铰链板等零件焊接为一个总成,少数车型口盖外板与加强板通过包边工艺连接,底盒与侧围焊接同时涂胶密封。
材料:Dc01等你普通钢板、DX51D+Z(50/50)等镀锌钢板。
1.2 塑料口盖
口盖属于汽车外观一目了然的部位,随着汽车外造型结构的不断变化,口盖的外观形面日趋复杂,其制造难度也越来越高,为了适应汽车轻量化发展趋势及满足人们审美的追求,口盖材质也相应的发生着变化,塑料口盖目前也正在被越来越多的主机厂所采用。塑料口盖一般采用注塑工艺,外板、铰链板、底盒等可装配为一个总成,总成与侧围通过塑料底盒上的卡扣卡接。
材料:一般采用PPE+PA等喷涂材料、PA6+GF50、PP+GF30等
1.3 钢塑混合口盖
钢塑混合口盖的各项性能,基本介于金属口盖与塑料口盖之间。
不同材质的口盖优缺点见下表
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二、车身口盖常见连接方式
2.1 塑料口盖
塑料口盖一般采用注塑工艺装配为一个总成,总成与侧围通过塑料底盒上的卡扣卡接。
特点:塑料口盖具有重量轻、结构简单、成型简单、外观整洁美观、无锈蚀风险、客户感官质量好等优点,但其成本较高、与车身色差难于控制、耐候性差等。
应用情况:塑料口盖主要被广泛应用于中高端车型上,如奔驰E级T-Model车型使用环保塑料(巴斯夫UltramidTOP 4000)口盖,有助于降低油耗和排放。目前,在国内外中低端车型中(低于12万)应用甚少。
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塑料口盖
2.2 电阻点焊
目前,国内外主机厂金属口盖大多采用电阻点焊实现口盖内外板的连接,如下图所示。
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金属点焊口盖
特点:电阻点焊是白车身最主要的连接方式,由于具有成本低、连接强度高、操作性好等优点,应用最为广泛。但是,由于口盖成型质量直接影响到车身外观质量及商品性,而点焊口盖会引起焊接变形,因此对口盖的精度及质量控制有较高的要求。
应用情况:根据2018年广州车展调研数据统计,价格8万以下车型,采用点焊口盖的占比约为85%;价格在8-12万区间的车型,采用点焊口盖的占比约为57%。其中,自主品牌采用点焊口盖的比重较大,达到71%左右。由此可见,点焊口盖在成本上的优势以及技术的成熟,是众多车企选择的主要因素。
2.3 包边
特点:金属包边口盖具有外观精致、整洁美观、防腐性好、涂装与车身无色差、与侧围的间隙面差易调整等优点,如下所示。同时,也存在零件数量多、工艺较复杂(冲压、焊装、涂装)、尺寸比较难控制、重量大、容易生锈等缺点。
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金属包边口盖
应用情况:而且金属包边口盖成本较点焊口盖略高,因此金属包边口盖并没有被其他主机厂广泛地应用。但随着汽车车身轻量化发展,汽车产品向“更轻、更安全、低成本、高性能”方向发展目标,包边口盖在平衡低成本化和轻量化、外观精致等多重看似矛盾的关系中,也许是最优的工艺选择方案。
2.4 内卷式点焊
这是点焊口盖衍生出来的一种口盖形式,主要是为了解决点焊式口盖翻边容易刮漆的问题进行工艺优化的产物。下图为艾瑞泽用的内卷式点焊口盖。
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内卷式点焊口盖
2.5 内塑料+外包边
口盖内板采用塑料+金属外板采用包边的工艺连接形式,解决了塑料口盖外板耐候性差的隐患,又可以一定程度地实现轻量化的目的。下图为雷克萨斯GS200T的内塑料+外包边口盖。
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内塑料+外包边口盖
几种口盖综合对比如下所示
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几种连接工艺类型口盖综合比对表
三、口盖选材趋势
按照外板、铰链板、底盒等主要部分的选材为钢材或者塑料,分为如下四类:钢-钢-钢、钢-钢-塑、钢-塑-塑、塑-塑-塑,如下图所示。其中全钢(钢-钢-钢)、全塑(塑料-塑料-塑料)为主要形式。
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口盖材质图例
从2016年到2019年,金属口盖占比显著下降、塑料口盖占比显著上升、钢塑混合方案占比显著下降,口盖全塑化趋势明显,详见图4。从车型售价区间上来看,塑料口盖在各价位车型区间均较为主流,在10万元以下售价区间,塑料口盖与金属口盖占比均为45.0%,10万元以上售价区间,塑料口盖明显占比明显高于金属口盖,其是价格越高的车辆,塑料口盖占比越高。但是在15万元以内的车辆,金属口盖仍然较为常见。钢塑混合口盖在各个售价区间占比均最小,一般不超过15.3%。具体数据详见图5。
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图4 2016、2019口盖材质占比图
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图5口盖材质占比与价格趋势图
表4口盖材质与控制方式推荐表
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四、口盖连接工艺应用情况及趋势
4.1 口盖工艺形式统计分析
根据2018年广州车展调研统计的155款车型的口盖工艺信息,结果如下所示。
2018年广州车展口盖工艺形式统计表
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根据上表数据显示,在调研的样本车型中,点焊占比最高为50%,其次是塑料46%,最低为包边仅4%;自主品牌采用点焊的占比为71%,合资品牌采用塑料的占比为58%,进口品牌采用塑料的占比为69%;车型价格在<8万区间点焊占85%,在8-12万区间点焊占57%;在12-20万区间塑料占56%,在>20万区间塑料占60%。
4.2 口盖工艺品牌分布
口盖工艺品牌分布如下所示,主流自主品牌新款车型的口盖已基本采用塑料形式,德系车型和欧美车型的口盖已基本摒弃点焊工艺,包边工艺在市场上应用较少。
口盖工艺品牌分布表
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综上所述:
点焊口盖问题多,感知品质差,精度低,但成本低,沿用无风险;包边口盖感知品质高,精度较高,但成本稍高,调试困难;塑料口盖感知品质高,精度高,重量轻,但成本高,且新工艺需要严格把关加强质量管控;金属+塑料口盖兼具金属包边和塑料口盖的优势,但成本相对较高。关于口盖几种连接工艺的选择,对价格低于8万元的车型,因其成本压力较大,感官品质和精度要求较低,口盖建议优选点焊连接工艺;价格在8-12万区间,建议优选包边口盖;中高端定位的车型,建议优选塑料口盖。
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来源:[1]期刊-《汽车科技》;汽车加油(充电)口盖选型趋势研究;作者:王艺璇1,马驰1,陈宇辰2,周雅1,李仲奎1(1.东风汽车集团有限公司技术中心;2.东风商用车技术中心)
[2]期刊-《汽车实用技术》;汽车加油口盖连接工艺研究;作者:张锦良,苏明,刘美娜,李阳修(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院)
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