引擎蓋外板的水滴造型引起的包邊不良

趙崇焱，孫梓清

（1.福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建 福州 350119；2.東南（福建）汽車工業(yè)有限公司，福建 福州 350119）

隨著汽車行業(yè)競爭的加劇，汽車的外觀造型越來越有美感。側(cè)圍以及門蓋等覆蓋件作為汽車車身的主要外觀件，其外觀質(zhì)量的要求卻不降反升，體現(xiàn)了市場對工藝水平的要求。包邊工藝因其成形美觀性，通常作為門板內(nèi)外板組立的關(guān)鍵工序。

1 問題發(fā)生的工藝環(huán)節(jié)

在汽車的制造過程中，引擎蓋總成需要進(jìn)行包邊工藝處理，包邊工藝因其特有的成形美觀性成為一項十分重要的鈑金裝配工藝。包邊工藝是將汽車的四門兩蓋的外板和內(nèi)板按設(shè)定的搭接關(guān)系疊放并壓合固定起來，將外板沿四周包住內(nèi)板并成為一體。四門兩蓋總成借此工藝以提高其強(qiáng)度和剛度。普通的包邊工藝采用包邊模進(jìn)行包邊，其主要工藝路徑如圖1所示。

圖1 普通的包邊工藝

采用包邊模進(jìn)行包邊的工藝成熟，效率高，但持續(xù)投入成本偏高。但是基于汽車造型的不斷發(fā)展，外形越來越流暢，肌肉也愈發(fā)明顯，傳統(tǒng)的包邊模工藝受限，很難滿足造型分割后的總成包邊角度要求。所以，機(jī)器人滾邊技術(shù)因其適應(yīng)汽車柔性化、智能化和節(jié)約化生產(chǎn)的要求，越來越多地得到應(yīng)用，成為車身門蓋及翼子板成形技術(shù)的發(fā)展方向，如圖2所示［1］。

圖2 機(jī)器人滾邊技術(shù)

總體來講，機(jī)器人滾邊工藝同傳統(tǒng)的包邊模壓合工藝并無不同，同樣經(jīng)歷了預(yù)彎和壓合兩道重要的工藝過程。但是相較于傳統(tǒng)的壓合工藝，目前的機(jī)器人滾邊技術(shù)還存在天生的不足，特別是其采用機(jī)械臂進(jìn)行施力壓合，其施力的力量受限，剛性和壓合面的壓強(qiáng)不如傳統(tǒng)的壓合工藝，易導(dǎo)致壓合不緊的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)折邊有一些成型特征時，機(jī)器人滾邊技術(shù)很難克服這些成型特征，往往需要沖壓工藝配合，先克服掉明顯的成型特征，才能達(dá)到預(yù)設(shè)的包邊品質(zhì)。另外，因為采用滾刃進(jìn)行滾邊，會發(fā)生趕料的情況，容易造成精度不良，導(dǎo)致其調(diào)試的周期往往也偏長。

2 包邊不實的現(xiàn)象描述

某車型的引擎蓋外板總成采用了機(jī)器人包邊工藝，在進(jìn)行初期包邊調(diào)試的時候，發(fā)現(xiàn)后段包邊總是存在包邊不實的情況，如圖3所示。

圖3 機(jī)器人滾邊后的包邊不實

包邊不實一般有兩種表現(xiàn)形式［2］：一種為包邊不緊實，主要體現(xiàn)在包邊完成后，內(nèi)外板的包邊之間存在間隙，有松動現(xiàn)象，若用力推動，會出現(xiàn)內(nèi)板和外板相錯的現(xiàn)象；另一種為包邊不平整，主要體現(xiàn)在包邊間隙不均勻，或緊或松，會在表面形成波浪狀。該車型的引擎蓋總成后段不實的兩個現(xiàn)象都有。

3 包邊不實的問題分析

3.1 滾邊壓力

機(jī)器人滾邊過程中選擇合適的滾邊壓力尤其重要，若滾邊壓力過小，則會導(dǎo)致外板不能緊固地包裹住內(nèi)板；若滾邊壓力過大，則會導(dǎo)致終滾邊后外板表面出現(xiàn)壓痕等缺陷。通常來講，終滾邊壓力大約為1 000 N～1 800 N，但是初期設(shè)定為1 200 N。所以，出現(xiàn)這個問題的時候，優(yōu)先考慮機(jī)器人終滾邊的力量調(diào)設(shè)得偏小，但是將壓力從1 200 N 提升到1 700 N后，對包邊不實現(xiàn)象的改良效果非常小。

3.2 滾邊速度

滾邊速度也是一項重要的參數(shù)。一般在平滑區(qū)，由于形狀簡單、曲率變化較小，板件在滾邊過程中的應(yīng)力容易得到釋放，不易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。因此，一般將速度設(shè)置為200 mm/s～300 mm/s。引擎蓋后段屬于平滑區(qū)，初期設(shè)定滾邊速度為260 mm/s。問題發(fā)生時，在調(diào)整滾邊的壓力無效后，隨即調(diào)整了滾邊速度，從260 mm/s降到了200 mm/s，甚至調(diào)整到150 mm/s，對改良包邊不實的現(xiàn)象依然沒有起到明顯的幫助。

在進(jìn)行滾邊壓力和滾邊速度的調(diào)整之前，已確認(rèn)外板對于胎膜的貼合情況良好。

3.3 內(nèi)板影響及余肉造型

鑒于調(diào)整機(jī)器人滾邊工藝參數(shù)無法解決包邊不實的問題，調(diào)查方向轉(zhuǎn)移到內(nèi)外板單品上來。內(nèi)板部分控制HEMING 面的平整，避免如圖4a 的上翹現(xiàn)象；圖4b 的下壓現(xiàn)象雖然影響較小，但是也要有所控制，要求在0.5 mm以內(nèi)。

圖4 內(nèi)板包邊面的要求

排除掉內(nèi)板造成的影響后，將調(diào)查方向聚焦在了引擎蓋外板的余肉造型上，如圖5所示。

圖5 成型工序的余肉造型

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，引擎蓋外板包邊不實都在后段，也就是折邊面不平整的部分，區(qū)域都集中在成型工序的余肉造型上，如圖6所示。

圖6 折邊后的余肉造型的狀況

鑒于該水滴造型的設(shè)計是工藝余肉，是為了折邊工序的折邊補(bǔ)料使用，所以無法取消［3］。比較以往車型的雨滴造型發(fā)現(xiàn)，雨滴造型不僅數(shù)量較少，個頭較大，車型R 角也比較大，整體比較舒緩。但該車型的水滴造型小而密集，并且成型和R角都比較小，在局部成型時已經(jīng)完成塑性變形，且因為造型小，局部的強(qiáng)度比較大，導(dǎo)致折邊后難以消除造型起伏，最終導(dǎo)致機(jī)器人包邊也無法壓平該形狀，導(dǎo)致包邊不實。

4 包邊不實的根因?qū)Σ?/h2>

通過調(diào)查明確改良方向后，針對成型造型的余肉進(jìn)行對應(yīng)的變更，數(shù)量從54個銳減到22個，造型變大，變舒緩，如圖7 所示。折邊后，折邊面的平整度得到了大幅度提升，如圖8 所示。經(jīng)過變更后，包邊不實的現(xiàn)象得以根除。

圖7 變更后的成型模水滴造型

圖8 水滴造型變更后的折邊效果

5 結(jié)語

雖然變更的是沖壓工序成型模的造型余肉，可是卻解決了機(jī)器人包邊不實的問題。在實際的調(diào)試過程中，前后工序往往都是相關(guān)聯(lián)的，看似包邊不實的問題，卻是在沖壓工序就埋下了根由，對汽車工程技術(shù)人員解決包邊不實以及其他包邊問題起到了一定借鑒作用。