機(jī)器人滾邊壓合工藝及常見(jiàn)缺陷處理方法

文/郝俊偉，謝躍文，王蘋蘋，董功杰·中國(guó)第一汽車股份有限公司工程與生產(chǎn)物流部

機(jī)器人滾邊壓合工藝是如今主機(jī)廠四門兩蓋生產(chǎn)時(shí)采用較多的一種生產(chǎn)工藝，但是由于滾邊成形的獨(dú)特性，例如機(jī)器人滾邊時(shí)的壓力、角度及速率等都會(huì)影響產(chǎn)品成形質(zhì)量，為確保產(chǎn)品高質(zhì)量的交付用戶，生產(chǎn)線需要大量時(shí)間調(diào)試。總結(jié)歸納機(jī)器人滾邊壓合常見(jiàn)缺陷及處理方法，為滿足生產(chǎn)線工藝要求，從而獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，汽車開(kāi)發(fā)周期不斷縮短，新車型不斷涌現(xiàn)，生產(chǎn)模式從之前的大批量、單一品種發(fā)展為如今的小批量、多品種化。因此，提高生產(chǎn)線柔性，使生產(chǎn)線適用于多種車型，是主機(jī)廠降低生產(chǎn)成本，縮短生準(zhǔn)周期的關(guān)鍵因素之一。為縮短汽車開(kāi)發(fā)周期、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，機(jī)器人滾邊技術(shù)大量應(yīng)用于白車身生產(chǎn)中。

壓合工藝

四門兩蓋是乘用車白車身的重要表面覆蓋件，一般情況下，四門兩蓋都會(huì)采用壓合包邊工藝。壓合過(guò)程實(shí)際上是外板通過(guò)塑性變形與內(nèi)板連接在一起的工藝過(guò)程，即通過(guò)外板四周邊緣的翻邊彎曲變形，將內(nèi)板四周包壓在其內(nèi)形成牢固的連接，如圖1 所示。

機(jī)器人滾邊壓合系統(tǒng)

機(jī)器人滾邊壓合系統(tǒng)主要包括三大部分：滾邊壓合模夾具、機(jī)器人及其控制系統(tǒng)、滾邊工具，如圖2所示。

圖1 包邊示意圖

圖2 機(jī)器人滾邊壓合工作站

滾邊壓合模夾具

滾邊壓合模夾具由滾邊胎模及其定位夾緊部分組成，如圖3 所示。胎模根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)及外板的型面采用整體鑄造數(shù)控加工而成，主要是作為滾邊壓合過(guò)程中內(nèi)、外板總成的支撐，它的精度要求很高，設(shè)計(jì)中對(duì)外板有定位作用，直接影響著門蓋成形的整體尺寸精度。

圖3 滾邊壓合模夾具

夾具的作用主要是定位夾緊。外板定位通常有2種：外板上如果有定位孔，采用定位孔定位，如車門外板，可采用車門下護(hù)板安裝孔作為定位孔使用；外板上如果沒(méi)有定位孔，則需要設(shè)計(jì)歸邊定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位，如圖4 所示。夾緊定位一般設(shè)計(jì)在滾壓面的附近，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)不同而不同，原則上要求保證在滾輪壓合過(guò)程中內(nèi)、外板不產(chǎn)生移動(dòng)或者相互竄動(dòng)。

圖4 歸邊定位機(jī)構(gòu)

胎模和夾具應(yīng)單獨(dú)加工，為保證加工和組裝的精度，胎模和夾具上都有基準(zhǔn)孔，將其作為三坐標(biāo)檢測(cè)的基準(zhǔn)。胎模和夾具在現(xiàn)場(chǎng)組裝后，采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，用胎模的定位基準(zhǔn)重新校正夾具的基準(zhǔn)和精度，以保證整體系統(tǒng)的加工組裝精度。

機(jī)器人及其控制系統(tǒng)

機(jī)器人及其控制系統(tǒng)主要有滾邊機(jī)器人、機(jī)器人編程程序及其整個(gè)電控程序和安全電控(光柵、掃描儀等）裝置。機(jī)器人的動(dòng)作程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，通過(guò)PLC 電控連接，與整個(gè)工作站的安全保護(hù)系統(tǒng)及人工取放工件操作的工藝要求連接在一起成為一個(gè)完整安全的電控系統(tǒng)。

滾邊工具

滾邊工具一般為滾頭，是機(jī)器人滾邊壓合中的另一重要組成部分，見(jiàn)圖5。滾邊壓合工藝，一般根據(jù)滾邊對(duì)象的不同情況，需滾壓2 ～4 序，實(shí)際應(yīng)用最多的是3 道序，由機(jī)器人程序控制滾頭的滾壓角度，分別實(shí)現(xiàn)60°、30°、0°的包邊，如圖6 所示。對(duì)應(yīng)采用的3 種滾頭安裝在滾頭支架上，通過(guò)與機(jī)器人6 軸法蘭的連接，隨機(jī)器人的動(dòng)作程序完成滾邊過(guò)程。

圖5 滾頭

常見(jiàn)缺陷及處理方法

機(jī)器人滾邊壓合相較于傳統(tǒng)壓合包邊方式而言，由于其滾邊過(guò)程是逐段發(fā)生塑性變形，且滾邊過(guò)程中，滾邊壓力及角度在每個(gè)軌跡點(diǎn)都會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致制件出現(xiàn)不同程度的缺陷。影響滾邊壓合成形質(zhì)量的因素很多，分析問(wèn)題成因比較困難，解決問(wèn)題周期較長(zhǎng)?，F(xiàn)對(duì)常見(jiàn)滾邊壓合缺陷及處理方法作簡(jiǎn)要說(shuō)明，如表1 所示。

結(jié)束語(yǔ)

機(jī)器人滾邊壓合制件的成形質(zhì)量與多種因素息息相關(guān)：沖壓件的質(zhì)量、滾邊壓合工裝的精度、機(jī)器人的移動(dòng)軌跡等等。每項(xiàng)質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)不一定是一項(xiàng)原因造成的，很可能是多種因素共同作用的結(jié)果。在實(shí)際的調(diào)試應(yīng)用過(guò)程中，需結(jié)合實(shí)際情況，制定合理的調(diào)試計(jì)劃，從多個(gè)維度想問(wèn)題，快速準(zhǔn)確地解決滾邊壓合質(zhì)量問(wèn)題。

表1 常見(jiàn)滾邊壓合缺陷及處理方法