劉 陽

（杭州吉利汽車有限公司，浙江 杭州 310000）

1 引言

汽車四門二蓋（左前車門、右前車門、左后車門、右后車門、前蓋、后蓋）內(nèi)外板之間裝配不能采用焊接工藝[1]，傳統(tǒng)四門二蓋包邊工藝需起重機(jī)或其他裝（承）載設(shè)備將模具吊裝搬運(yùn)到液壓機(jī)上固定，人員將沖壓零部件內(nèi)外板放入模具內(nèi)。通過液壓機(jī)往復(fù)行程運(yùn)動(dòng)，控制模具上模使其與下模沖壓完成包邊，人員搬運(yùn)沖壓內(nèi)外板零部件易出現(xiàn)邊角磕碰，板件表面劃痕等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)過程中也常因沖壓零部件會(huì)在模具內(nèi)產(chǎn)生金屬或其他灰塵雜質(zhì)進(jìn)行停機(jī)擦模，造成等待時(shí)間成本浪費(fèi)，這也一直是汽車制造行業(yè)內(nèi)普遍現(xiàn)象。近幾年汽車行業(yè)各大汽車廠商車型更新?lián)Q代快，周期短，相配套四門二蓋模具開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，研發(fā)費(fèi)用高，維護(hù)成本大等原因促使?jié)L邊機(jī)器人設(shè)備得到廣泛推廣，機(jī)器人滾邊技術(shù)可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)節(jié)拍需要采用一機(jī)多?；蛞荒６鄼C(jī)的工藝方案生產(chǎn)加工產(chǎn)品，也可根據(jù)車型的生命周期隨時(shí)更換滾邊壓合夾具來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代[2]，運(yùn)用機(jī)械手搬運(yùn)解決人工誤操作大大降低生產(chǎn)過程中人工成本同時(shí)滾邊機(jī)器人與傳統(tǒng)液壓機(jī)包邊工藝一樣滿足汽車開啟件標(biāo)準(zhǔn)要求，任何新的設(shè)備技術(shù)在運(yùn)用過程都會(huì)出現(xiàn)一些特有的小問題點(diǎn)。本文主要針對(duì)滾邊機(jī)器人和在生產(chǎn)過程中造成產(chǎn)品質(zhì)量工藝問題解決措施進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹和學(xué)習(xí)。

2 滾邊技術(shù)及工藝

2.1 機(jī)器人介紹

目前市場(chǎng)上提供機(jī)器人廠家很多如Fanuc（發(fā)那科）、ABB、KUKA（庫卡）、Yaskawa（安川）、SIASUN（新松）等等用戶可以根據(jù)使用習(xí)慣和實(shí)際要求選取不同廠家機(jī)器人，機(jī)器人廠家對(duì)滾邊技術(shù)運(yùn)用要求標(biāo)準(zhǔn)都很清晰，只需要把機(jī)器人承載能力和工作范圍還有現(xiàn)場(chǎng)工藝要求確定下來即可[3]。滾邊技術(shù)是在工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)上工作的，工業(yè)機(jī)器人手臂的六軸（機(jī)器人末端）上通過法蘭盤剛性連接滾輪來控制滾輪頭運(yùn)動(dòng)，四門二蓋滾邊是通過機(jī)器人控制系統(tǒng)控制機(jī)器人六軸上的切換盤夾具抓手在轉(zhuǎn)臺(tái)上抓取沖壓內(nèi)外板件固定到胎膜上，工業(yè)機(jī)器人開始使用滾邊頭在胎膜上完成滾邊。

2.2 滾輪介紹

滾輪是滾邊機(jī)器人重要組成工具之一，主要是將機(jī)器人抓手放置在胎膜上沖壓外板零部件邊緣部分與沖壓內(nèi)板零部件重合包起來，將兩個(gè)獨(dú)立個(gè)體，組合成一個(gè)整體過程。滾輪包邊總體概括為兩大部分，第一部分叫預(yù)包邊，第二部分叫終包邊，滾輪包邊并不是機(jī)器人只需在沖壓外板件輪廓邊緣邊進(jìn)行二次就可以，只要滾輪沒有完成最終一次包邊都屬于預(yù)包邊，目前針對(duì)四門二蓋采用最多的是二臺(tái)到三臺(tái)工業(yè)機(jī)器人同時(shí)用滾輪對(duì)沖壓板件進(jìn)行三到四次包邊。

2.3 滾邊工具構(gòu)成及分類

滾邊工具基本構(gòu)造（圖1）是由包邊輪、軸、彈簧、端蓋構(gòu)成，包邊輪通過軸承固定在軸上，機(jī)器人受控制系統(tǒng)使?jié)L輪在沖壓板件上運(yùn)動(dòng)的力度由軸傳遞給彈簧到端蓋傳感器，用戶根據(jù)所選取材料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試需求對(duì)壓力值進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖1 滾邊工具基本構(gòu)造

2.3.1 滾邊輪分類

根據(jù)不同零部件現(xiàn)場(chǎng)工藝要求，滾邊輪主要分為二邊輪，多邊輪，非標(biāo)輪，氣動(dòng)伸縮輪，本文介紹的多邊輪（圖2）在四門二蓋生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用，多邊輪在對(duì)不同沖壓外板件進(jìn)行包邊會(huì)根據(jù)不同類型包邊成型效果會(huì)將滾輪設(shè)計(jì)不同形狀，某車型四門二蓋預(yù)包邊滾輪分別采用的是內(nèi)錐輪、外錐輪、柱輪，終包邊采用水滴輪和指輪，不同部位不同角度所使用的滾輪不同，具體采取哪些滾輪組成一套完整滾邊工具完全由車型和相應(yīng)沖壓外板零部件決定的。

圖2 多邊輪

2.4 滾邊工藝

完整、成型美觀、表面光滑的四門二蓋通常會(huì)由以下五種滾邊工藝中一種模式完成，滾邊工藝包邊主要由三道滾邊，四道滾邊，五道滾邊，機(jī)器人控制滾輪不同角度對(duì)沖壓外板件進(jìn)行包邊，根據(jù)四門二蓋不同位置，不同板材采取不同方案。

第一種三道滾邊（圖3）90°→45°→ 0°；

圖3 90°→ 45°→ 0°

第二種四道滾邊（圖4）90°→ 60°→ 30°→ 0°；

圖4 90°→ 60°→ 30°→ 0°

第三種四道滾邊（圖5）130°→ 90°→ 45°→ 0°；

圖5 130°→ 90°→ 45°→ 0°

第四種五道滾邊（圖6）130°→90°→ 60°→ 30°→ 0°；

圖6 130°→90°→ 60°→ 30°→ 0°

第五種五道滾邊（圖7）180°→ 145°→ 95°→ 45°→ 0°。

圖7 180°→ 145°→ 95°→ 45°→ 0°

2.4.1 滾邊速度

機(jī)器人滾邊滾輪運(yùn)行速度是影響產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備狀態(tài)的因素之一，機(jī)器人在滾邊要控制好滾壓部位速度和角度，速度過快可能會(huì)造成零部件起皺、同時(shí)滾輪硬度大于胎膜硬度，防止?jié)L輪進(jìn)入沖壓零部件切入點(diǎn)位置不當(dāng)對(duì)胎膜磕碰，速度過慢，則會(huì)降低生產(chǎn)效率，對(duì)能源與人員等待成本浪費(fèi)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以ABB 機(jī)器人對(duì)某車型四門二蓋為例，直線速度200m/s-500m/s，曲線速度50m/s-100m/s，具體采取速度值受現(xiàn)場(chǎng)零部件滾邊角度、形狀、滾邊壓力合理設(shè)置。

2.4.2 滾邊壓力

滾邊壓力大小取決于車型結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和沖壓零部件板件的材料，滾輪壓力調(diào)整過大會(huì)導(dǎo)致包邊好零部件出現(xiàn)開裂，褶皺，壓力過小會(huì)出現(xiàn)板件回彈，包邊過松終包邊角度及變形量增大，滾壓頭壓力控制不均也會(huì)出現(xiàn)眾多質(zhì)量問題，現(xiàn)以ABB 機(jī)器人對(duì)某車型四門二蓋為例，滾邊工具在預(yù)滾步驟中所承受的壓力鋼鐵：大約400-700N，鋁材：大約300-650N，終包邊步驟中所承受的壓力鋼鐵：大約1000-1500N，鋁材：大約900-1250N，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)要根據(jù)零部件結(jié)構(gòu)性，板件材料選擇，機(jī)器人選型合理控制滾壓壓力，保障產(chǎn)品質(zhì)量。

3 四門二蓋滾邊技術(shù)常見質(zhì)量問題

四門二蓋是汽車整體構(gòu)架展現(xiàn)給消費(fèi)者和大眾最直接的位置，四門二蓋產(chǎn)品質(zhì)量，裝配精度直接影響著整車的美觀性、使用者舒適度及對(duì)品牌價(jià)值的滿意度，現(xiàn)對(duì)一些滾邊常見問題點(diǎn)做出原因分析，提供一種方案參考。

3.1 前蓋左右下尖角外漲且不一致

3.1.1 原因分析

（1）外板單件左右尖角的翻邊R 半徑大小不一致，圖8；

圖8 前蓋左右下尖角外漲且不一致

（2）板件在胎模上定位后，與胎?；€相對(duì)位置狀態(tài)不一致。

3.1.2 解決策略

（1）修復(fù)零部件外板單件：兩側(cè)尖角翻邊R 可開角修復(fù)一致，規(guī)避翻邊出現(xiàn)尖角或硬點(diǎn)；

（2）由于在胎模上定位后，左右縮進(jìn)狀態(tài)不一致。外板輪廓不予整改，故需調(diào)整定位或調(diào)整滾邊軌跡基準(zhǔn)位置。

3.2 前蓋左右后部短邊肥邊

3.2.1 原因分析

（1）外板單件存在平面棱線不順，與總成狀態(tài)一致；

（2）涂裝工藝缺陷。

3.2.2 解決策略

（1）整改外板單件：通過油石劃線，要求線條均勻連貫；

（2）涂裝整改：確認(rèn)總成和電泳件沒有高棱為前提；

（3）到涂裝對(duì)比電泳件和油漆件狀態(tài)。

3.3 前蓋左側(cè)后部上尖角與膠槽干涉

3.3.1 原因分析

前蓋左側(cè)平行面差，可將左側(cè)短邊的包邊長(zhǎng)度減少了約1.5cm，從而折邊角度減小的翻邊與總裝的膠槽干涉圖9。

圖9 翻邊與總裝的膠槽干涉

3.3.2 解決策略

延長(zhǎng)包邊長(zhǎng)度如圖所示：

3.4 前蓋左側(cè)直邊后部棱線凹陷

3.4.1 原因分析

板件在HD080 工位胎模上定位后，內(nèi)板輪廓頂?shù)搅送獍宓膬?nèi)R 角上（圖10），在預(yù)包邊過程中，滾輪從翻邊根部壓板件時(shí)，受內(nèi)板支撐的影響，翻邊折彎效果減小，板件由胎模面向上（既壓力方向）變形（圖11）。

圖10 外板的內(nèi)R 角

圖11 板件由胎模面向上變形

在080 預(yù)包邊工位完成后，此處的R 相比旁邊的R 較大，且面品在胎模上翹起。另外HD080 和HD090 的內(nèi)板定位不同，在090 終包邊工位此處的內(nèi)外板間隙有所改善，未干涉。

雖第三道滾邊對(duì)此處R 大小進(jìn)行了改善，但因面品在胎模上翹起，結(jié)合第三道滾邊的施力方向（圖12），板件R 角面與滾輪接觸面大，加劇了外板輪廓縮進(jìn)量，從而使內(nèi)板頂?shù)酵獍彘g隙的包邊，不但沒有脹出，反而縮進(jìn)。

圖12 件R 角面與滾輪接觸面

3.4.2 解決策略

（1）（現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證件有明顯改善效果）整改內(nèi)板單件輪廓：據(jù)前蓋特殊情況，整改后內(nèi)外板間隙不小于0.5mm 即可；

（2）調(diào)整滾邊角度：增加第一道折邊角度，壓力不做修改。（此方案可暫時(shí)修復(fù)，不能做永久措施?？勺雠R時(shí)措施。）

3.5 四門形狀凸起變形

3.5.1 原因分析

車門斷面比較窄的部位和門外板的翻邊角度有密切關(guān)聯(lián)，當(dāng)夾角α 超過105°時(shí)，極易出現(xiàn)這類問題。若45°滾輪與翻邊接觸時(shí)，當(dāng)作用力的方向與翻遍面平行，零件斷面則產(chǎn)生凸起變形。

3.5.2 解決策略

（1）設(shè)計(jì)包邊機(jī)時(shí)，要注意門外板翻邊角度，一般在90°～105°之間，不會(huì)產(chǎn)生此變形，超過105°時(shí)，必須認(rèn)真考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（2）修正45°包邊滾輪角度，使包邊力減小。

（3）適當(dāng)加大壓料力。

3.6 車門外表面凹陷變形

本文所指是發(fā)生在剛性薄弱的斷面上的凹陷，與包邊面無關(guān)。

3.6.1 原因分析

第一個(gè)是車門外板零部件本身表面就有凹陷，第二個(gè)是與車門外板沖壓零部件翻邊角度有關(guān)，當(dāng)夾角超過105°時(shí)，而45°包邊滾輪角度不對(duì)，就會(huì)在包邊中產(chǎn)生凹陷（圖13）。第三個(gè)原因是門外板和門里板間隙的影響，一般認(rèn)為合理的間隙值為2.0mm，合理把控間隙上下的公差。當(dāng)間隙值過小，門外板翻邊在45°彎曲時(shí)，就會(huì)碰到門里板的凸緣邊，使門外板翻邊彎曲受到限制，門外板表面材料受到拉力作用，剛性薄弱的形狀面就產(chǎn)生凹陷。在包邊的動(dòng)態(tài)中，保證2.0mm間隙穩(wěn)定，是很重要的。特別指出的是，在前門外板的車輪曲線部位，材料在沖壓翻邊成行時(shí)，受到徑向拉伸力的作用，翻邊后剛性增大。在45°包邊時(shí)，這部分材料再次受到徑向拉伸力的作用。因此，需要對(duì)這部分翻邊施以較大的力，才能使其變形，但又容易使門外板在包邊過程中產(chǎn)生竄動(dòng)，與門里板的間隙變小，造成外板變形。

圖13 包邊中產(chǎn)生凹陷

3.6.2 解決策略

調(diào)整45°包邊滾輪角度，縮小45°包邊力。適當(dāng)調(diào)整增加壓料力，保證門外板在包邊過程中穩(wěn)定牢固。確保門外板與門里板間隙在2.0mm 左右（靜態(tài)或動(dòng)態(tài)狀態(tài)下都可以）。

4 結(jié)語

滾邊技術(shù)在汽車制造業(yè)主要運(yùn)用在四門二蓋，相對(duì)傳統(tǒng)液壓機(jī)包邊具有一定優(yōu)勢(shì)。滾邊技術(shù)出現(xiàn)加快汽車產(chǎn)業(yè)換代周期和產(chǎn)品的更新，補(bǔ)充設(shè)備裝備領(lǐng)域的完善。本文為滾邊設(shè)備技術(shù)構(gòu)造工藝原理和質(zhì)量產(chǎn)品缺陷問題學(xué)習(xí)提供新思路和參考價(jià)值。