摘 要：文章針對(duì)汽車門蓋線的包邊技術(shù)要求，分析了生產(chǎn)應(yīng)用中常見的機(jī)器人包邊常見的缺陷形式，研究了機(jī)器人包邊系統(tǒng)中影響包邊質(zhì)量的主要因素，重點(diǎn)講述了外板翻邊長(zhǎng)度、角度、內(nèi)R角、內(nèi)外板整體質(zhì)量對(duì)機(jī)器人包邊質(zhì)量的影響及控制方法，為汽車門蓋包邊質(zhì)量的提升提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；包邊；影響

中圖分類號(hào)：U468.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）17-0090-02

汽車產(chǎn)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，隨著生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，柔性自動(dòng)化的生產(chǎn)方式是現(xiàn)代企業(yè)所追求的目標(biāo)，面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)需求，提升汽車白車身生產(chǎn)線的柔性和自動(dòng)化程度勢(shì)在必行。機(jī)器人柔性滾邊技術(shù)是白車身焊裝技術(shù)的重要組成部分，它是通過(guò)安裝在機(jī)器臂上滾邊頭中的滾輪，在滾邊胎模的支撐下沿板件包邊型面進(jìn)行滾壓包邊的內(nèi)外板連接技術(shù)。機(jī)器人滾邊零件質(zhì)量的好壞直接影響車身裝配尺寸精度、車身覆蓋件的表面質(zhì)量、整車外觀美觀和強(qiáng)度，而沖壓件質(zhì)量的好壞是決定滾邊質(zhì)量的好壞重要因素之一，因此，研究沖壓件對(duì)機(jī)器人包邊質(zhì)量的影響及控制對(duì)機(jī)器人滾邊的質(zhì)量就顯得尤為重要。

1 機(jī)器人包邊工藝

滾邊是包邊的一種，機(jī)器人滾邊工藝是由機(jī)器人按預(yù)定的程序和軌跡控制滾邊工具的運(yùn)動(dòng)，按相應(yīng)程序?qū)⒘慵M(jìn)行折邊處理。其包邊過(guò)程同傳統(tǒng)的包邊形式相同，分為三個(gè)步驟：翻邊，預(yù)包邊，終包邊，如圖1（a），（b），（c）。在滾邊時(shí)，滾邊頭通過(guò)壓力裝置將壓力傳給滾輪，通過(guò)滾輪施加作用力在工件上，施壓過(guò)程中預(yù)留的翻邊向內(nèi)側(cè)翻折并最終壓平或成一定角度。

機(jī)器人滾邊系統(tǒng)主要包括三大部分組成：滾邊胎模定位系統(tǒng)、滾邊工具系統(tǒng)、機(jī)器人及其控制系統(tǒng)。滾邊胎模定位系統(tǒng)用于將待滾邊零件放置在滾邊模具上，然后用定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位；而滾邊工具系統(tǒng)中，滾邊頭上面的滾輪根據(jù)滾邊加工步驟的不同進(jìn)行選取，通過(guò)滾輪將零件外板的翻邊沿內(nèi)扳進(jìn)行彎曲。機(jī)器人及其控制系統(tǒng)主要用于控制滾輪的軌跡、速度和滾邊壓力，以及機(jī)器人與其他相關(guān)系統(tǒng)之間的通信。

2 機(jī)器人包邊常見缺陷

機(jī)器人包邊常見的缺陷主要有兩大類：尺寸精度缺陷和外觀質(zhì)量缺陷，除此之外，包邊失效也是機(jī)器人包邊在項(xiàng)目初期常見的缺陷。具體的機(jī)器人滾邊常見缺陷見表1。

3 機(jī)器人包邊的影響因素

機(jī)器人滾邊缺陷的產(chǎn)生，是一種或多種因素共同作用的結(jié)果，這些因素的不合理不僅影響了零件的外觀質(zhì)量與尺寸的穩(wěn)定性，同時(shí)，產(chǎn)生缺陷后零件及模具的返修在增加非增值時(shí)間的同時(shí)也大大增加了生產(chǎn)與制造成本，造成了很大的浪費(fèi)。因此，研究機(jī)器人包邊的影響因素顯得尤為重要，而在這些影響因素當(dāng)中，沖壓件質(zhì)量的高低及穩(wěn)定性將直接決定機(jī)器人包邊的質(zhì)量及穩(wěn)定性。

影響機(jī)器人包邊質(zhì)量的沖壓件主要是門蓋的外板和內(nèi)板。

3.1 外板的影響

①翻邊長(zhǎng)度h。翻邊長(zhǎng)度的大小直接影響到滾壓零件的質(zhì)量。一方面，翻邊稍大時(shí)，有利于沖壓模的設(shè)計(jì)和制造，有利于板料的生產(chǎn)，并且包邊后使得翻邊與內(nèi)板的接觸面積增加，有利于包邊件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，但是，翻邊長(zhǎng)度太大時(shí)，零件在滾壓過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力無(wú)處釋放，容易產(chǎn)生波浪、褶皺、平面變形、特征線不清晰等缺陷。另一方面，翻邊長(zhǎng)度較小時(shí)，由于翻邊角部產(chǎn)生的加工硬化，造成翻邊與角部加工硬化區(qū)域重合，這樣在滾邊時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力就要通過(guò)內(nèi)外板一起來(lái)消化，容易產(chǎn)生翻邊邊緣下塌；同時(shí)，翻邊過(guò)短，存在包邊包不住的風(fēng)險(xiǎn)，甚至造成包邊失效。普通包邊的翻邊長(zhǎng)度一般不大于10mm，角部曲率變化較大的區(qū)域一般取2.5～5 mm，水滴包邊的翻邊長(zhǎng)度以13～16 mm為佳，且在較長(zhǎng)邊中間加窄邊過(guò)渡以釋放應(yīng)力。

②翻邊角度θ。外板翻邊角度的大小決定了翻邊根部的加工硬化狀況，由于根部的加工硬化，在進(jìn)行包邊時(shí)變形往往優(yōu)先在根部附近的區(qū)域發(fā)生，而不直接發(fā)生在根部，翻邊角度越大，根部產(chǎn)生的加工硬化越不明顯，滾邊過(guò)程中發(fā)生變形的區(qū)域越不好控制，增加了包邊后尺寸的不確定性，影響到尺寸精度的穩(wěn)定性，同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生波浪、褶皺、平面變形、特征線不清晰等缺陷。反之，翻邊角度越小，根部產(chǎn)生的加工硬化越明顯，滾邊過(guò)程中發(fā)生變形的區(qū)域越容易控制，包邊后尺寸外形尺寸變化較小，產(chǎn)生缺陷的幾率也較小。但是，翻邊角度過(guò)小給沖壓件的脫模帶來(lái)很大的困難，生產(chǎn)過(guò)程中翻邊角度θ通常為90°～105°，在某些有特殊要求的被包件上翻邊角度θ也會(huì)有所不同，需視具體部位調(diào)節(jié)。

③翻邊內(nèi)R角。外板翻邊內(nèi)R角的影響機(jī)理與翻邊角度相似，內(nèi)R角越大，加工硬化的區(qū)域越大，產(chǎn)生尺寸及外觀質(zhì)量缺陷的幾率越大，反之，內(nèi)R角越小，加工硬化的區(qū)域越小，產(chǎn)生尺寸及外觀質(zhì)量缺陷的幾率越小，但是，當(dāng)內(nèi)R角過(guò)小時(shí)角部產(chǎn)生加工硬化的區(qū)域存在很大的應(yīng)力集中，而應(yīng)力集中往往是裂紋容易產(chǎn)生的地方，從而導(dǎo)致包邊部位開裂，影響到門蓋外觀質(zhì)量及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，生產(chǎn)過(guò)程中內(nèi)R角一般在0.2～0.5 mm之間，它往往隨著外板板厚δ的變化而變化，常見的內(nèi)R角通常取δ/2。

④外板的質(zhì)量穩(wěn)定性。外板的質(zhì)量是影響包邊質(zhì)量的重要因素，由于通常門蓋外板要比內(nèi)板薄一些，而對(duì)于薄板沖壓件的成型，由于應(yīng)力的作用，使得薄板沖壓成型后易于變形或者產(chǎn)生回彈，尤其是一些拐角、曲面或特征線部位，同時(shí)，在板料成型及物流運(yùn)輸過(guò)程中，一些不必要的灰塵和碰撞，可能會(huì)造成外板外表面的損傷，這些對(duì)于作為汽車覆蓋件的外板更是不允許的。因此，對(duì)于外板的質(zhì)量控制要從沖壓工藝及模具的質(zhì)量入手，同時(shí)控制物流的運(yùn)輸過(guò)程及料架設(shè)計(jì)，以把對(duì)外板的損傷減到最小。

3.2 內(nèi)板的影響

包邊過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的薄板成型過(guò)程，最終包邊質(zhì)量的好壞除受機(jī)器人滾邊工藝的影響外，更主要的取決于內(nèi)板的質(zhì)量。首先是內(nèi)板的切邊，當(dāng)沖壓工藝不當(dāng)時(shí)，切邊往往存有波浪變形、開裂、毛刺、凹凸不平、尺寸變化不規(guī)律等缺陷，而這些缺陷是造成翻邊類似缺陷的重要因素。其次，內(nèi)板的局部或整體變形會(huì)引起包邊件的局部或整體變形，甚至?xí)绊戙q鏈安裝孔的位置精度及穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響白車身的質(zhì)量匹配，更有甚者，當(dāng)變形較大時(shí)會(huì)造成包邊失效。因此，對(duì)沖壓件內(nèi)板的控制，必須制定合理的沖壓工藝，并嚴(yán)格按照模具的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，制定合理的定位與反變形策略，以防止內(nèi)板的變形及保持切邊的穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語(yǔ)

在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中，對(duì)機(jī)器人滾邊零件缺陷及其影響因素進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)各種不利因素加以調(diào)整和控制，不僅有利于減少機(jī)器人滾邊質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生，提升機(jī)器人滾邊零件的外觀質(zhì)量與尺寸精度，同時(shí)，對(duì)于提升整車匹配的質(zhì)量和尺寸精度以及提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力有著非常重要的作用。

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