CN107194084B - 一种车辆侧窗粘接固化工艺优化方法 - Google Patents

一种车辆侧窗粘接固化工艺优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，包括：通过单搭接接头对车辆侧窗粘接固化工艺的模拟，对其固化时间进行优化，首先计算胶粘剂在承受侧窗重力时的固化应力；设计单搭接接头，计算单搭接接头的固化载荷；单搭接接头在固化夹具上经过不同夹持固化时间后，卸下固化夹具，加载固化载荷进行固化，直到完全固化，测试不同夹持固化时间下单搭接接头的失效强度，确定夹持固化的最短时间，实现固化工艺的优化。

Description

一种车辆侧窗粘接固化工艺优化方法
技术领域
本发明涉及车辆侧窗粘接工艺领域，具体涉及一种车辆侧窗粘接固化工艺优化方法。
背景技术
车辆的侧窗与车体采用粘接的形式连接，为了保证其粘接强度，在粘接完成之后，经历两个固化阶段，即夹持固化阶段和载荷固化阶段。首先在固化夹具上进行夹持固化阶段，此时胶粘剂不受侧窗自重引起的载荷作用；卸下夹具，在侧窗自重的情况下进行载荷固化阶段，直到固化结束。若夹持固化时间太长，则生产效率低下，成本高；若夹持固化时间太短，则粘接强度不高，造成安全事故，因此，夹持固化的时间直接影响着粘接性能和生产效率。
发明内容
本发明设计开发了一种车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，本发明的发明目的是在保证粘接强度的前提下，确定夹持固化的最短时间。
本发明提供的技术方案为：
一种车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，包括如下步骤：
步骤一、获取侧窗质量，胶粘剂与车体、侧窗粘接区域的总的粘接面积，计算胶粘剂承受侧窗重力时的剪切力；
步骤二：设计单搭接接头几何尺寸，使单搭接接头的粘接胶层厚度与车辆侧窗粘接胶层厚度一致，单搭接接头粘接胶层的区域为正方形，正方形边长为车辆侧窗粘接胶层的宽度；
步骤三、选取多个单搭接接头，获取单搭接接头上的粘接基材的质量，计算所述单搭接接头加载的固化载荷；
步骤四、对所述多个单搭接接头进行不同时间的夹持固化，使前一个单搭接接头的夹持固化时间小于后一个单搭接接头的夹持固化时间，并且使相邻的单搭接接头的夹持固化时间差相等，对所述基材加载所述固化载荷，并且保持所述单搭接接头的载荷固化时间均相同；
步骤五、对所述单搭接接头进行轴向拉伸测试，采集失效载荷，计算后一个单搭接接头的夹持固化时间的平均失效强度相对于前一个单搭接接头的夹持固化时间的平均失效强度的增长率；
步骤六、当其中某个单搭接接头的平均失效强度的增长率小于经验计算值时，则前一个单搭接接头的夹持固化时间为最短夹持固化时间。
优选的是，将所述单搭接接头平均分为n组，每组m个，并且m≥5。
优选的是，所述平均失效强度计算方式如下：式中，F1,F2,…,Fj,…,Fm为每组m个单搭接接头的失效载荷。
优选的是，所述经验计算值η′＝k·η2，式中，k为经验常数，η2为第2个单搭接接头的夹持固化时间的平均失效强度相对于第1个夹持固化时间的平均失效强度的增长率。
优选的是，所述经验常数k＝0.05。
优选的是，在所述步骤四中，对所述基材进行载荷固化时，将所述单搭接接头竖直悬挂，所述粘接基材通过第一销孔悬挂固定，通过粘接基材的第二销孔加载载荷。
优选的是，在所述步骤五中，通过所述第一销孔和所述第二销孔与拉伸机上下两端连接，采集粘接接头的失效载荷F。
本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：
1、可靠性高，本文提出的车辆侧窗夹持固化时间计算方法，充分考虑了胶粘剂在固化时承受侧窗重力对粘接强度的影响，确保了固化工艺优化的可靠性；
2、提高生产效率，某些侧窗的夹持固化时间过长，通过本文提出的固化工艺优化方法，能够确定夹持固化的最短时间，缩短生产周期，提高生产效率；
3、可操作性强，本文采用单搭接接头来模拟车辆侧窗的固化过程，接头设计简单、加工方便，试验可行性好，方便快捷；
4、模拟精度高，本文设计的单搭接接头粘接胶层厚度、粘接区域边长与车辆侧窗的粘接胶层尺寸保持一致，消除了单搭接接头和车辆侧窗粘接胶层几何尺寸差异带来的影响，提高了单搭接接头的模拟精度。
附图说明
图1为本发明所述的车体、胶粘剂、侧窗结构示意图。
图2为本发明所述的单搭接接头尺寸示意图。
图3为本发明所述的单搭接接头固化载荷加载示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1～3所示，本发明提供了一种车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，具体步骤如下：
步骤一、获得侧窗130的质量m0，胶粘剂120与车体110、侧窗130粘接区域的粘接面积s。
步骤二、计算胶粘剂承受侧窗重力时的剪切应力其中，g为重力加速度，通常取9.8m·s-2；
步骤三、设计单搭接接头几何尺寸，使单搭接接头的粘接胶层厚度b与车辆侧窗粘接胶层厚度b一致，单搭接接头粘接胶层的区域为正方形，边长a为车辆侧窗粘接胶层的宽度a；
步骤四、设计单搭接接头n×m个，其胶粘剂160粘接区域为边长为a的正方形，胶层厚度为b，粘接基材152的质量为m1；
步骤五、计算单搭接接头加载的固化载荷P＝τ·a2-m1g；
步骤六、将单搭接接头平均分成n组，每组m个，一般m≥5，在夹具夹持的状态下进行夹持固化阶段，夹持固化时间分别为t1,t2,…,ti,ti+1,…,tn，任意夹持固化时间ti＜ti+1，且ti+1-ti＝ti-ti-1(i≥2)；
步骤七、进行载荷固化阶段，单搭接接头竖直悬挂，粘接基材151通过销孔141悬挂固定，通过粘接基材152的销孔142加载载荷P，固化时间均相同，直到固化结束；
步骤八、在拉伸试验机上对单搭接接头进行轴向拉伸测试，通过销孔141、142与拉伸机上下两端连接，获得每个粘接接头的失效载荷F；
步骤九、计算夹持固化时间ti条件下的平均失效强度其中F1,F2,…,Fj,…,Fm为每组m个接头的失效载荷；
步骤十、计算夹持固化时间ti平均失效强度(τi)ave相对于夹持固化时间ti-1平均失效强度(τi-1)ave的增长率
步骤十一、若固化时间超过ti(含ti)，其失效强度增长率均小于k·η2，则ti-1为最短夹持固化时间；其中，k＝0.05。
实施例
对动车客室某侧窗固化工艺进行优化，对本发明的方法进行详细说明。
具体步骤如下：
步骤一、获得侧窗130的质量m0＝129.25kg，胶粘剂120与车体110、侧窗130粘接区域的粘接面积s＝0.165m2；
步骤二、计算胶粘剂承受侧窗重力时的剪切应力其中，g为重力加速度，通常取9.8m·s-2；
步骤三、设计单搭接接头n×m＝6×5＝30个，其胶粘剂160粘接区域为边长为a＝0.025m的正方形，胶层厚度为b＝0.001m，粘接基材152的质量为m1＝0.086kg；
步骤四、计算单搭接接头加载的固化载荷P＝τ·a2-m1g＝7676.67×0.0252-0.086×9.8＝3.96N；
步骤五、将单搭接接头平均分成n＝6组，每组m＝5个，一般m≥5，在夹具夹持的状态下进行夹持固化阶段，夹持固化时间分别为t1＝5h，t2＝10h，t3＝15h，t4＝20h，t5＝25h，t6＝30h，任意夹持固化时间ti＜ti+1，且ti+1-ti＝ti-ti-1＝5h(i≥2)；
步骤六、进行载荷固化阶段，单搭接接头竖直悬挂，粘接基材151通过销孔141悬挂固定，通过粘接基材152的销孔142加载载荷P＝3.96N，该载荷通过悬挂砝码实现，固化时间均为20天，直到固化结束；
步骤七、在拉伸试验机上对单搭接接头进行轴向拉伸测试，通过销孔141、142与拉伸机上下两端连接，获得每个粘接接头的失效载荷F；
步骤八、计算夹持固化时间ti条件下的平均失效强度其中F1,F2,…,Fj,…,Fm为每组m个接头的失效载荷，计算平均失效强度结果如表1所示；
表1平均失效强度
步骤九、计算夹持固化时间ti平均失效强度(τi)ave相对于夹持固化时间ti-1平均失效强度(τi-1)ave的增长率平均失效强度增长率结果如表2所示；
表2平均失效强度增长率
步骤十、固化时间超过t5(含t5)，其失效强度增长率η5、η6均小于k·η2＝0.05×16.68％＝0.834％，则t4＝20h为最短夹持固化时间；其中，k＝0.05。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、获取侧窗质量，胶粘剂与车体、侧窗粘接区域的总的粘接面积，计算胶粘剂承受侧窗重力时的剪切力；
步骤二：设计单搭接接头几何尺寸，使单搭接接头的粘接胶层厚度与车辆侧窗粘接胶层厚度一致，单搭接接头粘接胶层的区域为正方形，正方形边长为车辆侧窗粘接胶层的宽度；
步骤三、选取多个单搭接接头，获取单搭接接头上的粘接基材的质量，计算所述单搭接接头加载的固化载荷；
步骤四、对所述多个单搭接接头进行不同时间的夹持固化，使前一个单搭接接头的夹持固化时间小于后一个单搭接接头的夹持固化时间，并且使相邻的单搭接接头的夹持固化时间差相等，对所述基材加载所述固化载荷，并且保持所述单搭接接头的载荷固化时间均相同；
步骤五、对所述单搭接接头进行轴向拉伸测试，采集失效载荷，计算后一个单搭接接头的夹持固化时间的平均失效强度相对于前一个单搭接接头的夹持固化时间的平均失效强度的增长率；
步骤六、当其中某个单搭接接头的平均失效强度的增长率小于经验计算值时，则前一个单搭接接头的夹持固化时间为最短夹持固化时间。
2.如权利要求1所述的车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，其特征在于，将所述单搭接接头平均分为n组，每组m个，并且m≥5。
3.如权利要求2所述的车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，其特征在于，所述平均失效强度计算方式如下：式中，F1,F2,…,Fj,…,Fm为每组m个单搭接接头的失效载荷，a为车辆侧窗粘接胶层的宽度。
4.如权利要求1-3中任一项所述的车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，其特征在于，所述经验计算值η′＝k·η2，式中，k为经验常数，η2为第2个单搭接接头的夹持固化时间的平均失效强度相对于第1个夹持固化时间的平均失效强度的增长率。
5.如权利要求4所述的车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，其特征在于，所述经验常数k＝0.05。
6.如权利要求5所述的车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，其特征在于，在所述步骤四中，对所述基材进行载荷固化时，将所述单搭接接头竖直悬挂，所述粘接基材通过第一销孔悬挂固定，通过粘接基材的第二销孔加载载荷。
7.如权利要求6所述的车辆侧窗粘接固化工艺优化方法，其特征在于，在所述步骤五中，通过所述第一销孔和所述第二销孔与拉伸机上下两端连接，采集粘接接头的失效载荷F。
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