夏鳳鳴，劉 英，眭蓓蓓，房友盼

(南京林業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院，江蘇南京 210037)

隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，車(chē)型更新日新月異，汽車(chē)的質(zhì)量在不斷提高。車(chē)門(mén)包邊質(zhì)量的好壞直接影響汽車(chē)車(chē)身的外觀質(zhì)量。一般汽車(chē)車(chē)門(mén)由內(nèi)板總成和外板構(gòu)成，內(nèi)板總成主要是由車(chē)門(mén)內(nèi)板、窗框、加強(qiáng)小件、防撞桿等件通過(guò)焊接而成。車(chē)門(mén)包邊是先將內(nèi)、外板扣合，然后使車(chē)門(mén)外板邊緣塑性變形將內(nèi)板總成的一部分邊緣包住，包邊量在5～15mm。有的車(chē)門(mén)包邊完成后還需要采用弧焊或點(diǎn)焊的方法進(jìn)行補(bǔ)焊［1－3］。

目前國(guó)內(nèi)外中高檔汽車(chē)門(mén)的包邊方法主要有模壓包邊、臺(tái)式機(jī)包邊和機(jī)器人滾壓包邊。模壓包邊需配大型壓機(jī)，造價(jià)高且占地面積大、噪聲大，因此一般廠(chǎng)家不采用此法。臺(tái)式機(jī)包邊是將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用于專(zhuān)用臺(tái)式機(jī)，用于汽車(chē)門(mén)包邊，結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、成本適中、質(zhì)量穩(wěn)定，缺點(diǎn)是設(shè)備專(zhuān)用性強(qiáng)，通用程度低。機(jī)器人滾壓包邊，是通過(guò)機(jī)器人手臂上安裝的輥?zhàn)舆M(jìn)行滾壓包邊，其靈活性強(qiáng)，包邊精度高，但與模壓包邊相比工作效率較低，因此只適用于產(chǎn)能要求不高的生產(chǎn)線(xiàn)［4－6］。

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)主要采用的是液壓包邊機(jī)，該機(jī)以其生產(chǎn)效率高、包邊質(zhì)量好、設(shè)備占地面積小、設(shè)備投資少、維修方便等特點(diǎn)成為汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的首選。本文研究的新型包邊機(jī)亦屬于液壓包邊機(jī)。

1 包邊工藝介紹

汽車(chē)門(mén)蓋類(lèi)零件的成形工藝主要是包邊，即將汽車(chē)門(mén)蓋外板的外緣部分壓彎覆蓋在內(nèi)板上，這樣不僅可以保證外觀光潔，而且可以提高車(chē)門(mén)的剛度和強(qiáng)度。

為保證包邊的質(zhì)量，在包邊之前會(huì)對(duì)內(nèi)板進(jìn)行定位，包邊時(shí)一般很難將90°的翻邊一步就翻折至0°，因此將包邊步驟分為兩步:首先是將翻邊從90°翻折至45°，稱(chēng)之為預(yù)包邊;然后再?gòu)?45°處翻折至0°并壓實(shí)，稱(chēng)之為終包邊。包邊過(guò)程見(jiàn)表1。汽車(chē)車(chē)門(mén)包邊效果如圖1所示。

圖1 車(chē)門(mén)包邊效果圖

2 新型包邊機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型包邊機(jī)主機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成:舉升裝置、壓緊定位裝置、外?？颉吔M件(包含預(yù)包邊上模和終包邊上模等)。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

新型包邊機(jī)采用龍門(mén)架式結(jié)構(gòu)，龍門(mén)架固定在大底板上，其頂端設(shè)有氣缸，在包邊過(guò)程中由氣缸驅(qū)動(dòng)壓緊裝置對(duì)包邊件內(nèi)板進(jìn)行定位、壓緊。大底板上還固定有外?？蚝?個(gè)起驅(qū)動(dòng)作用的油缸。底模底部和外?？蛑g設(shè)有導(dǎo)向裝置，底模四周和外?？騼?nèi)部在接近端部的位置采用過(guò)渡配合，起到定位作用。底模在3個(gè)油缸的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)導(dǎo)向裝置和外?？蜻M(jìn)行限位，實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)。底模的底部中心位置安裝了一個(gè)氣缸，以完成包邊機(jī)的頂出動(dòng)作。預(yù)包上模和終包上模固定在包邊總成支架上，包邊總成上設(shè)有驅(qū)動(dòng)油缸。在預(yù)包邊時(shí)，預(yù)包上模在油缸的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)指定位置，底模再由固定在大底板上的3個(gè)油缸驅(qū)動(dòng)上升，實(shí)現(xiàn)預(yù)包邊。終包邊的過(guò)程和預(yù)包邊一樣，只是參與工作的上模是終包邊上模。

表1 包邊工藝過(guò)程

圖2 新型包邊機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

相對(duì)于舊包邊機(jī)而言，新型包邊機(jī)在以下幾個(gè)方面做了改進(jìn)，見(jiàn)表2。

表2 新型包邊機(jī)的改進(jìn)內(nèi)容

3 新型包邊機(jī)工作原理

新型包邊機(jī)采用上模塊運(yùn)動(dòng)到位形成一個(gè)完整的型面之后再由底模托著工件向上運(yùn)動(dòng)的總體設(shè)計(jì)方案。工作時(shí)，首先頂出器上升到位，工人將要包邊的板料放在頂出器上，頂出器下降到位，壓緊定位裝置下行壓緊，預(yù)包邊模塊運(yùn)動(dòng)到位，底模上升完成預(yù)包邊，然后底模下降，預(yù)包邊模塊回位，包邊模塊運(yùn)動(dòng)到位，底模再次上升完成終包邊，最后底模下降，包邊模塊回位，壓緊定位裝置上行回位。

具體流程如下:

a．按下啟動(dòng)按鈕后，頂出器上升觸碰限位開(kāi)關(guān)后停止，并在原位停留30s，工人將要包邊的板料放在頂出器上;

b．定時(shí)結(jié)束，頂出器下降，觸碰限位開(kāi)關(guān)，頂出器停止下降，壓緊定位裝置下行;

c．壓緊定位裝置在下行時(shí)觸碰限位開(kāi)關(guān)，下行停止，預(yù)包邊模塊運(yùn)動(dòng);

d．預(yù)包邊模塊觸碰限位開(kāi)關(guān)，運(yùn)動(dòng)停止，底模上升;

e．底模上升觸碰限位開(kāi)關(guān)，延時(shí)30s;

f．定時(shí)結(jié)束，底模下降，觸碰限位開(kāi)關(guān)，底模停止下行，預(yù)包邊模塊回到初始位置;

g．預(yù)包邊模塊觸碰限位開(kāi)關(guān)，停止運(yùn)動(dòng)，包邊模塊運(yùn)動(dòng);

h．包邊模塊運(yùn)動(dòng)觸碰限位開(kāi)關(guān)，停止運(yùn)動(dòng)，底模上升;底模上升再次觸碰限位開(kāi)關(guān)，停止運(yùn)動(dòng)，定時(shí)器定時(shí)30s;

i．定時(shí)結(jié)束，底模向下運(yùn)動(dòng);底模再次觸碰限位開(kāi)關(guān)，停止運(yùn)動(dòng)，包邊模塊回到初始位置;

j．包邊模塊觸碰限位開(kāi)關(guān)，包邊模塊停止運(yùn)動(dòng)，壓緊定位裝置向上運(yùn)動(dòng)，觸碰限位開(kāi)關(guān)，停止運(yùn)動(dòng)。

4 新型包邊機(jī)的控制方案

新型包邊機(jī)采用PLC對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過(guò)獲取各檢測(cè)點(diǎn)傳感器的數(shù)據(jù)，由程序進(jìn)行邏輯判斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)包邊機(jī)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制。例如:頂出器下降時(shí)一旦碰到限位開(kāi)關(guān)，PLC可以檢測(cè)到該信號(hào)，程序會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)發(fā)出指令，頂出器停止下降。

4．1 控制參數(shù)

根據(jù)控制要求，PLC有11個(gè)輸入端口，分別為X0～X7，X10～X12，用于讀取啟動(dòng)按鈕以及各限位開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài);有10個(gè)輸出端口，分別為Y0～Y7，Y10～Y11，用于控制各氣缸、油缸的工作狀態(tài)。具體分配見(jiàn)表3。

表3 PLCI/O端口分配表

4．2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖又稱(chēng)為順序功能圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的圖形，是設(shè)計(jì)可編程序控制器中順序控制程序的有力工具［7］。新型包邊機(jī)控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了汽車(chē)車(chē)門(mén)的包邊工藝，分析了新型包邊機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理。新型包邊機(jī)現(xiàn)已應(yīng)用于北汽福田南海工廠(chǎng)，其加工效率為30件/h，產(chǎn)品合格率達(dá)到98%以上，底模型面精度達(dá)±0．1mm，零件重復(fù)定位精度達(dá)0．2mm，包邊后零件重復(fù)精度0．15mm，厚度誤差小于 0．3mm，零件周邊尺寸誤差小于±0．5mm，加工工件質(zhì)量高，包邊處正反面平整，無(wú)接刀產(chǎn)生的折皺現(xiàn)象，拐角部位平整嚴(yán)實(shí)，外沿平順，性能穩(wěn)定，成本低廉，滿(mǎn)足了用戶(hù)的工藝要求，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 鄔華輝，孫躍東，周萍．汽車(chē)外覆蓋件包邊要求及表面質(zhì)量分析［J］．制造業(yè)自動(dòng)化，2012，34(7):32 －36．

［2］ 武敬偉，賈麗剛，張玉珠．某車(chē)型包邊機(jī)強(qiáng)度分析及改進(jìn)［J］．企業(yè)科技與發(fā)展，2010(22):76－80．

［3］ 程楠．基于CN100車(chē)型臺(tái)式包邊機(jī)的設(shè)計(jì)［J］．汽車(chē)工藝與材料，2012(10):61 －64．

［4］ 林瓊，宮正軍．汽車(chē)覆蓋件包邊機(jī)及油壓機(jī)上壓合模的研究［J］．汽車(chē)工藝與材料，2010(12):55 －60．

［5］ 林海，蘇傳慶．淺談車(chē)身開(kāi)閉件包邊［J］．機(jī)械與電子，2011(19):121－122．

［6］ 艾義軍，周杰．淺談微車(chē)包邊機(jī)包邊機(jī)構(gòu)［J］．鍛壓裝備與制造技術(shù)，2009(4):51 －52．

［7］ 向曉漢，王寶銀．三菱FX系列PLC完全精通教程［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2012．