汽車車門常用包邊工藝比較及技術(shù)難點(diǎn)分析

張寶紅

摘 要：文章首先綜述汽車車門包邊工藝，然后介紹和比較分析了目前汽車廠商常用的液壓機(jī)加包邊模系統(tǒng)和機(jī)器人滾邊系統(tǒng)兩種車門包邊工藝，并重點(diǎn)闡述了機(jī)器人滾邊成形工藝的技術(shù)難點(diǎn)。為適應(yīng)汽車廠商小批量多車型生產(chǎn)模式的變化，自動(dòng)化、柔性化程度越來(lái)越高的組焊生產(chǎn)線會(huì)更多地采用機(jī)器人滾邊工藝進(jìn)行車門包邊成形生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：汽車;生產(chǎn)技術(shù);包邊工藝

中圖分類號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）12-162-03

Abstract： This paper firstly summarizes the technology of automobile door bounding， then introduces and analyzes the two kinds of technology of hydraulic machine bounding die system and robot bounding system commonly used by automobile manufacturers. In order to adapt to the changes in the production mode of small batch multi-vehicle， the highly automatic and flexible welding production line will use the robot roller technology more and more to produce the door envelope forming.

Keywords： automobile; production technology; wrapping process

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-162-03

前言

在汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化階段，各大汽車廠商紛紛推出新車型搶占市場(chǎng)份額。新車型的推出速度猶如雨后春筍般，原有生產(chǎn)線單一車型大批量生產(chǎn)方式已被淘汰，取而代之的是能適應(yīng)多車型小批量生產(chǎn)模式的生產(chǎn)線，并且這樣的生產(chǎn)線柔性化程度也越來(lái)越高。同時(shí)受國(guó)際油價(jià)上漲和國(guó)家稅收優(yōu)惠政策的影響，省油的微型轎車越來(lái)越受到市場(chǎng)偏好，銷量增速明顯大于其它型號(hào)的汽車。原本做大排量高檔汽車的企業(yè)也紛紛推出自己的微型轎車，使得利潤(rùn)原本不高的微型轎車細(xì)分市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，各廠商控制成本的需求迫在眉睫?；谝陨蟽蓚€(gè)方面，作為對(duì)汽車生產(chǎn)成本影響較大的組焊車間，其生產(chǎn)線的工裝設(shè)備選擇，也朝著低成本，高柔性化方面發(fā)展。

1 汽車車門包邊工藝綜述

一般汽車的車門是由內(nèi)板總成和外板兩大部分構(gòu)成，車門包邊工藝就是將內(nèi)外板進(jìn)行扣合，通過(guò)車門外板邊緣的塑性變形將內(nèi)板總成一部分邊緣包住的工藝過(guò)程（見(jiàn)下圖）。包邊量通常在5～15mm左右。傳統(tǒng)的車門包邊工藝有兩種，一種是采用液壓缸包邊，利用液壓缸作為動(dòng)力源，直接通過(guò)壓頭傳遞壓力進(jìn)行包邊的一種方式，這種方式包邊速度較慢，包邊質(zhì)量欠佳，主要應(yīng)用于載貨汽車和農(nóng)用機(jī)車的車門包邊，轎車車門包邊一般不采用。另一種是用液壓機(jī)配一套包邊模具的包邊方式，這種方式的最大優(yōu)點(diǎn)就是生產(chǎn)率高、工件質(zhì)量穩(wěn)定，大多數(shù)廠家采用這種工藝。除了上述傳統(tǒng)的兩種包邊方式外，機(jī)器人滾邊技術(shù)是近年來(lái)產(chǎn)生并得到迅速發(fā)展的一項(xiàng)車門包邊新工藝。本文主要對(duì)后兩種包邊生產(chǎn)方式進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明。略圖：

2 液壓機(jī)加包邊模系統(tǒng)

目前，液壓機(jī)加包邊模系統(tǒng)仍然是大多數(shù)汽車生產(chǎn)廠商采用車門包邊模式。該系統(tǒng)在設(shè)備選型上主要考慮生產(chǎn)效率是否能夠得到滿足，而較少考慮柔性化生產(chǎn)的需要。液壓機(jī)包邊系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是生產(chǎn)效率高，仍能低成本地滿足各汽車廠家對(duì)車門這種單件大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。

液壓機(jī)包邊系統(tǒng)采用液壓機(jī)進(jìn)行包邊，有上下包邊模具，根據(jù)焊接車間的生產(chǎn)綱領(lǐng)決定是否配置換模裝置，如果生產(chǎn)綱領(lǐng)小，一臺(tái)液壓機(jī)可帶兩套或三套包邊模具，利用換模裝置對(duì)模具進(jìn)行定時(shí)更換。車門液壓包邊機(jī)根據(jù)包邊車門的尺寸材質(zhì)厚度等選型，一般選用200T～300T左右的液壓機(jī)，液壓機(jī)的外框尺寸由模具的外形尺寸、模高等決定，每個(gè)汽車廠商的包邊模具制造標(biāo)準(zhǔn)不同，其匹配的包邊設(shè)備也不同，所以液壓包邊機(jī)屬于非標(biāo)設(shè)備，其設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)。液壓包邊系統(tǒng)的一次性投資較大，對(duì)土建的要求也較高，安裝液壓機(jī)時(shí)需要獨(dú)立的地下基礎(chǔ)。下圖是國(guó)內(nèi)某汽車廠商的液壓機(jī)包邊系統(tǒng)。

液壓包邊系統(tǒng)在進(jìn)行車門包邊時(shí)一般分為兩步驟完成：預(yù)彎和壓死。由下模預(yù)彎塊和上模本曲仞完成。

3 機(jī)器人滾邊系統(tǒng)

隨著汽車行業(yè)向小批量多品種的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，機(jī)器人滾邊系統(tǒng)最近幾年越來(lái)越多的被汽車廠商接受并應(yīng)用。機(jī)器人滾邊就是通過(guò)機(jī)器人帶動(dòng)滾邊頭，對(duì)外板翻邊處施加壓力使其發(fā)生塑性變形的過(guò)程。

3.1 機(jī)器人滾邊系統(tǒng)的構(gòu)成

機(jī)器人滾邊系統(tǒng)主要包括三大部分：下模具和內(nèi)板定位機(jī)構(gòu)、滾輪系統(tǒng)、機(jī)器人及其控制系統(tǒng)。下圖是國(guó)內(nèi)某汽車廠商的機(jī)器人滾邊系統(tǒng)。

（1）下模具和內(nèi)板定位機(jī)構(gòu)

此系統(tǒng)由下模具和內(nèi)板定位夾緊部分組成，下模采用整體鑄造數(shù)控加工而成，其型面與車門外板的型面相吻合，起保證車門包邊質(zhì)量的作用。與下模連接在一起的有外板定位裝置，外板定位優(yōu)先考慮孔定位，如外板上設(shè)計(jì)無(wú)孔時(shí)，則考慮以外形定位。外形定位可使用限位擋塊和彈簧擋塊，其位置和數(shù)量設(shè)計(jì)應(yīng)合理，防止外板位置產(chǎn)生位移。內(nèi)板定位采用孔定位，可采用擺臂式、下模內(nèi)置式或機(jī)器人抓持式，定位后夾緊裝置夾緊內(nèi)外板，機(jī)器人就開(kāi)始進(jìn)行滾邊作業(yè)。

（2）滾輪系統(tǒng)

滾輪系統(tǒng)是由一組形狀不同的滾邊頭組成，滾邊時(shí)根據(jù)需要轉(zhuǎn)換滾邊頭來(lái)完成滾邊任務(wù)。由于滾邊技術(shù)本身的特點(diǎn)，滾邊過(guò)程一般分為3～4次完成，滾邊頭通常設(shè)計(jì)為45度、90度、成型輪等。

（3）機(jī)器人及其控制系統(tǒng)

車門滾邊是通過(guò)加力或加壓使車門外板發(fā)生塑性變形，從而包住內(nèi)板，所以機(jī)器人在選型時(shí)，應(yīng)具有較大的承載能力?？紤]到包邊的質(zhì)量要求，機(jī)器人的重復(fù)精度應(yīng)控制在±0.3MM左右。

3.2 機(jī)器人滾邊成形工藝的技術(shù)難點(diǎn)分析

（1）成形后外板表面質(zhì)量缺陷

滾邊后的外板上會(huì)出現(xiàn)一些凹凸不平現(xiàn)象，這是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，有可能是由于內(nèi)板件在滾邊結(jié)合區(qū)域存在凹凸不平、變形，這些缺陷滾邊后就會(huì)印制在外板表面，需要與沖壓聯(lián)系解決內(nèi)板變形的問(wèn)題或在滾邊前對(duì)內(nèi)板變形的邊子給予手工校正。遇到此類似的問(wèn)題，需要具體問(wèn)題具體分析，對(duì)有可能產(chǎn)生的原因逐一排查，直到最終找到問(wèn)題的真正癥結(jié)，這樣才能對(duì)癥下藥，有效的解決問(wèn)題點(diǎn)。

（2）外板包不住內(nèi)板

這個(gè)問(wèn)題容易出現(xiàn)在角部，主要原因是由于外板沖壓件的翻邊高度不足造成，解決途徑主要靠修改沖壓模具，保證外板有足夠的翻邊高度。

（3）堆料起皺

這個(gè)問(wèn)題也容易出現(xiàn)在角部，產(chǎn)生的原因也是由于外板翻邊高度和翻邊角度不恰當(dāng)造成。

解決辦法是修改沖壓模具，保證適當(dāng)?shù)姆吀叨群头吔嵌?。如發(fā)動(dòng)機(jī)罩的角部堆料問(wèn)題，往往需要對(duì)沖壓模具的進(jìn)行多次手工修理，才能找到最合理的高度，從而解決角部堆料問(wèn)題。

（4）出現(xiàn)尖角

這個(gè)問(wèn)題同樣容易出現(xiàn)在角部，產(chǎn)生的主要原因一個(gè)是由于翻邊高度不足，另一個(gè)主要原因是滾邊程序設(shè)計(jì)不當(dāng)造成。解決對(duì)策需要具體問(wèn)題具體分析，重點(diǎn)從上訴兩個(gè)方面進(jìn)行調(diào)查解決。

（5）直邊出現(xiàn)波浪變形

這個(gè)問(wèn)題主要集中在前后門中部的內(nèi)板加強(qiáng)件滾邊處，產(chǎn)生的主要原因是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)造成，通過(guò)調(diào)整滾邊程序，可一定程度內(nèi)降低其波浪變形缺陷。

4 兩種滾邊工藝的優(yōu)缺點(diǎn)比較（表1）

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，一臺(tái)機(jī)器人的投資比一臺(tái)進(jìn)口液壓機(jī)的投資相對(duì)少，機(jī)器人滾邊系統(tǒng)使用的下模成本也比一套上下模的成本低，所以一套機(jī)器人滾邊系統(tǒng)的投資額遠(yuǎn)低于液壓機(jī)包邊系統(tǒng)。

在帶多套車門生產(chǎn)時(shí)，需要更換包邊模具，機(jī)器人滾邊系統(tǒng)只有下模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換模相對(duì)更容易，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)作業(yè)。

機(jī)器人滾邊速度比液壓包邊機(jī)慢，但可以滿足中等規(guī)模的生產(chǎn)需要。如果生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，可以根據(jù)需要在滾邊系統(tǒng)里增加多臺(tái)滾邊機(jī)器人來(lái)提高生產(chǎn)產(chǎn)能。

綜上所述，機(jī)器人滾邊系統(tǒng)以它成形美觀、柔性化制造、生產(chǎn)效率高、投入及維護(hù)成本低、作業(yè)面積小等顯著特點(diǎn)正贏得汽車廠商的青睞，它將是今后車門包邊成形技術(shù)的一個(gè)方向和趨勢(shì)。