包邊技術概述及機器人滾邊技術探討

李紅華，孫忠濤，孫保根，王楠，李斌，張旭光

一汽解放青島汽車有限公司 山東青島 266217

焊裝工藝設計師 李紅華

1 序言

隨著汽車行業(yè)競爭的加劇，汽車的外觀造型越來越受到重視。門蓋及翼子板等覆蓋件作為汽車車身的主要外觀件，其外觀質量的重要性不言而喻。包邊工藝因其特有的成形美觀性，通常取代點焊等工藝作為車身外觀覆蓋件的最后一道工序。

為適應汽車柔性化、智能化和節(jié)約化生產的要求，機器人滾邊技術已經逐步替代壓機包邊、專機包邊等工藝，成為車身門蓋及翼子板成形技術的發(fā)展方向。下面結合對不同包邊工藝的原理介紹和某車型車門機器人滾邊的實際應用，對機器人滾邊技術進行分析與研究。

2 包邊的定義

包邊（見圖1）工藝是指通過適當的壓力將一個鈑金件（通常為外板）的翻邊翻折壓平后，包裹住另一個鈑金件（通常為內板），使兩個鈑金件壓合成為一體的一種連接方式。

近年來，金融改革持續(xù)深化，民營銀行、村鎮(zhèn)銀行等相繼設立，其成立時間短、資本規(guī)模小、經營管理能力和抗風險能力相對較弱，出現(xiàn)破產的風險相對較高。同時，我國銀行業(yè)對外開放的速度、幅度和深度不斷擴大。2017年底，外資銀行在華營業(yè)性機構總數已達1013家。外資入股中資銀行的股比限制被正式取消，中外資適用統(tǒng)一的市場準入和行政許可辦法。在此背景下，建立適用于包括民營銀行、外資銀行在內的問題銀行市場化退出機制迫在眉睫。

圖1 包邊示意

3 包邊的分類

汽車行業(yè)常用的包邊工藝按其用途不同，主要分為手工包邊、壓力機模具包邊、專機包邊及機器人滾邊等[1]。

3.1 手工包邊

手工包邊（見圖2）是通過一個簡易的胎具支撐待包邊件，操作人員使用木榔頭等工具逐點、逐段敲砸成形，或使用液壓、風動折邊工具逐段壓合而成，完成門蓋等產品的包邊工作。

圖2 手工包邊

半包邊是指外板部分折彎，外板與內板不貼合的一種包邊，半包邊如圖9所示。該種包邊主要應用于車門拐角處等無法進行正常滾邊的情況。

3.2 壓力機模具包邊

壓力機模具包邊（見圖3）是在大型的壓力機上裝載包邊模具，將工件的內、外板總成分別放入包邊模具內，通過上下模具的壓合實現(xiàn)鈑金件的包邊連接。目前多采用復合包邊模具，即僅需一次壓合即可實現(xiàn)預包邊（45°包邊）和終包邊（90°包邊）兩道包邊工序。通過換模機構更換不同的包邊模具，實現(xiàn)不同產品的切換。

圖3 壓力機模具包邊

該方法包邊質量最可靠，包邊成形效果較好，效率高，但是存在一次投資成本大、柔性較差及占用場地面積大等缺點，不適用于小批量多品種生產。

3.3 專機包邊

專機包邊（見圖4）是把包邊設備和模具設計為一體，專用于一種產品的包邊技術。根據驅動源的不同，分為液壓式和伺服式兩種，分別利用液壓系統(tǒng)和伺服電動機產生動力，帶動壓刀塊推擠外板翻邊彎折到位，實現(xiàn)包邊。主要由主機、包邊模具、液壓站（或伺服電動機）以及電控系統(tǒng)等組成。根據需要可設置自動上料、出料傳送機構。

圖4 專機包邊

該工藝成本較低，生產效率高，空間需求小，布置方式靈活。但是一套包邊專機只能實現(xiàn)一種產品的包邊，產品變更時，必須將整個包邊機全部更換，柔性能力差，適用于單一品種大批量生產。

如住院患者不遵守住院規(guī)定，擅自離院外出，或雖然請假卻不能按時返回醫(yī)院；危重患者需陪護者，醫(yī)院雖進行告知，家屬因各種原因不履行應盡的責任、不合作；患者角色行為不適應，拒絕服從治療護理，或經濟承受能力以及所受教育的限制等因素也將會造成護理安全隱患[3]。

3.4 機器人滾邊

（3）終滾邊 將預滾邊后剩余的45°或30°翻邊繼續(xù)翻折至0°，使內外板壓緊貼合，實現(xiàn)內外板裝配。

圖5 機器人滾邊

楔形包邊（見圖7）是普通包邊的一種改良，通過將翻邊位置滾壓成楔形來實現(xiàn)。該種包邊結構具有從不同視角觀看時面差和角度相似的特點，主要應用于外觀要求較高的部位。

20世紀90年代，奧迪公司在研發(fā)鋁合金車身時發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的包邊工藝應用于鋁合金材質的門蓋總成時易出現(xiàn)裂紋等諸多問題，為此，奧迪公司聯(lián)合EDAG公司開發(fā)了一套適用于鋁合金材料的包邊技術，即機器人滾邊技術。

4 機器人滾邊類型

機器人滾邊適用于多種形式的包邊。根據包邊輪廓斷面的不同，分為普通包邊、楔形包邊、水滴包邊、半包邊及車頂天窗包邊等。

馬約翰先生在擔任清華大學體育部主任期間，對清華學子的體育要求特別嚴格，在他的努力倡導下，清華大學開始實行“強迫運動”，每天下午四點半到五點半(冬季下午四點到五點)，全校圖書館和教室鎖門，要求學生走出教室，走到操場上進行體育鍛煉，一開始實行期間學生們還沒對其重視，馬約翰先生則走遍校園，督促和指導學生們進行體育鍛煉，不僅如此，馬約翰先生還促成清華的“體育達標方能畢業(yè)”親自主持測驗和制定五項及格標準(100碼，游泳，跳遠，撐桿跳高，魚躍前滾翻)，親自把關，確保學生沒有蒙混過關。嚴格的科學體育教育致使清華大學學子體力與智力得到均衡發(fā)展，培養(yǎng)了一代又一代的人才。

4.1 普通包邊

普通包邊是實際應用中最常見的一種包邊類型，其工藝相對簡單，廣泛應用于門蓋、翼子板等區(qū)域。普通包邊如圖6所示。

郭啟明辭職來到洛陽的時候，身上只有6萬多元的存款。在和關小美同居的這段時間，兩個人過得很瀟灑，經常從宜陽坐車去洛陽城市里玩，還給她你買衣服首飾等，很快所剩無幾。情急之下，郭啟明只得打電話向父親求助，最后還是父母把15萬塊養(yǎng)老錢給了他救急。

圖6 普通包邊

4.2 楔形包邊

機器人滾邊技術通過設置滾邊胎模夾具的自動切換裝置，即可實現(xiàn)多種車型的共線生產，具有柔性高、自動化程度高、噪聲小以及可實現(xiàn)鋁合金板件的包邊等優(yōu)點。當產品更新?lián)Q代時，只需要更換胎模夾具、修改滾輪及更新控制程序即可，不僅降低了生產成本，而且縮短了項目準備周期。其缺點是生產效率比專機包邊和壓機模具包邊低。

圖7 楔形包邊

4.3 水滴包邊

水滴包邊是指在折彎區(qū)存在很大的圓弧，類似于水滴狀的一種包邊形式，水滴包邊如圖8所示。該種包邊不僅是為了外觀美觀，更重要的是考慮安全因素，通常應用于引擎蓋，以降低發(fā)生碰撞時對行人或乘客的傷害程度；或者是應用于延展性能較差的材料包邊，避免出現(xiàn)包邊裂紋。

圖8 水滴包邊

4.4 半包邊

該方法設備簡單，投入低，占地面積小。但是存在操作人員勞動強度大、包邊質量一致性差、工作效率低及車間噪聲大等缺點，只適用于試制或小批量生產。

圖9 半包邊

4.5 車頂天窗包邊

車頂天窗包邊指的是在包邊過程中，通過4～6道滾壓工序，將外板最終翻折變形180°的一種包邊，車頂天窗包邊如圖10所示。該種包邊主要應用于頂蓋天窗等特定場合。

圖10 車頂天窗包邊

5 機器人滾邊系統(tǒng)構成

機器人滾邊系統(tǒng)主要包括3大部分：滾輪系統(tǒng)、滾邊胎模夾具系統(tǒng)、機器人及其控制系統(tǒng)。

聚焦核心情節(jié) 薛老師通過研讀教材發(fā)現(xiàn)《愛之鏈》這篇小說在情節(jié)上有一個顯著的特點——人物不知道，讀者全知道。于是引導學生緊扣這一特點，快速地提煉出了小說中的核心情節(jié)。這樣的方式，獨特而高效，學生特別喜歡，一下子找出了好多“人物不知道，讀者全知道”的情節(jié)：喬依的妻子不知道喬依幫助老婦人修車還沒要報酬；喬依不知道老婦人給自己的妻子留下了錢；老婦人不知道女店主就是喬依的妻子……學生在一次次發(fā)言中，感悟到了小說故事情節(jié)的“巧”，感悟到了作者的匠心獨具，故意為之的“妙”。

5.1 滾輪系統(tǒng)

滾輪系統(tǒng)是直接執(zhí)行滾壓工件的系統(tǒng)，主要由滾輪組件和連接組件兩部分構成。

（1）滾輪組件 滾邊過程中，由于滾輪與板件直接接觸，對板件進行滾壓，因此需要對其表面進行硬化處理，使其表面硬度達到55HRC以上。根據滾邊工藝的不同，通常一套滾輪系統(tǒng)上會安裝多個不同形狀的滾輪，如錐形滾輪（一般作為預包邊輪）、圓柱滾輪（一般作為終包輪）以及水滴包邊輪等。滾輪種類如圖11所示。

圖11 滾輪種類

兩組患者均實現(xiàn)下頜阻生第三磨牙拔除，手術成功率為100.0%。兩組手術成功率比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。治療過程中，A組發(fā)生冠周炎36例、鄰牙遠中面齲40例、牙齦撕裂18例，不良反應發(fā)生率為43.9%(94/214)；B組發(fā)生冠周炎10例、鄰牙遠中面齲3例、牙齦撕裂2例，不良反應發(fā)生率為32.6%(15/46)。兩組不良反應發(fā)生率比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。兩組冠周炎患者經抗生素和激素治療后全部治愈；鄰牙遠中面齲患者經充填治療后全部治愈；牙齦撕裂患者經清創(chuàng)縫合和抗感染治療后全部治愈。

圖12 剛性滾輪系統(tǒng)結構

彈性滾輪系統(tǒng)設置有彈簧、氣囊或氣缸等壓力調節(jié)緩沖裝置，滾邊時可通過彈簧、氣囊的壓縮量變化或氣缸的伸縮調節(jié)滾邊壓力。該種結構能避免滾輪與板件和胎模之間的剛性沖擊，不僅提高了滾邊質量，而且能對滾邊系統(tǒng)起到很好的保護作用。彈性滾輪系統(tǒng)結構如圖13所示。

圖13 彈性滾輪系統(tǒng)結構

5.2 滾邊胎模夾具系統(tǒng)

滾邊胎模夾具系統(tǒng)主要由滾邊胎模和定位夾緊機構兩部分組成。

新課改背景下，教學手段愈加多樣化，這使得教師課堂教學形式并非局限于課堂教學。在小學德育教學及心理健康教學中，教師可以借助更多的活動及游戲等方式來開展教學。在小學教學中，為增強學生的社會責任感，教師可組織學生開展角色扮演活動，讓學生分別扮演環(huán)衛(wèi)工、交警、教師等角色，讓學生在角色扮演的過程中充分體會到各崗位人員、工作人員對社會發(fā)展所發(fā)揮的作用，并且讓學生學會尊重他人，設身處地為他人著想，這樣可進一步增強學生的社會責任感。

（2）連接組件 有剛性連接和彈性連接兩種。剛性連接滾輪系統(tǒng)無緩沖，機器人通過位移變化控制滾輪壓力，剛性滾輪系統(tǒng)結構如圖12所示。其特點是結構簡單、成本低，但是在滾邊過程中容易產生剛性沖擊，滾邊質量難以得到保證。

（1）滾邊胎模 滾邊胎模（見圖14）作為板件的支撐面，由于在滾邊過程中需要承受很大的滾邊壓力，所以要求其必須具備足夠的強度、剛度和耐磨性，通常要求其表面硬度≥50HRC。滾邊時，胎模與待滾邊件直接接觸，其表面質量直接影響滾邊后板件的最終成形質量。

圖14 滾邊胎模

（2）定位夾緊機構 在滾邊過程中，必須使用定位夾緊機構對內、外板進行夾緊和精定位，以保證外板外觀面與胎模面緊密接觸，以及內、外板之間的位置精度匹配，同時可以使?jié)L邊過程中板件不會因受力而發(fā)生竄動。

以閱讀積分來量化讀者的某段時間的閱讀量，并借助平臺以軟件的形式進行記錄，可以讀者的平均積分、某一階段的平均積分的增量、最高積分等指標對閱讀推廣活動的效果進行科學的評估，既簡單易行又科學合理。另外，還可以增加閱讀積分制執(zhí)行力，并將閱讀推廣的活動以積分的形式來進行統(tǒng)計，如讀者的借閱量、閱讀量等，并且可以憑借閱讀積分制有效的考評閱讀推廣活動的效果。

外板定位方式如圖15所示。對于外板的定位，要優(yōu)選專用定位孔方式。當外板沒有定位孔時，可采用可伸縮的擋塊（定位塊）對外板輪廓進行定位。此時定位塊的位置和數量要布置得合理、充分，以保證滾邊過程中當部分定位塊打開時（避讓滾輪），外板不會產生移動。另外，通常還會設置多個吸盤對外板進行輔助定位，以保證外板與胎模貼合良好[2]。

圖15 外板定位方式

內板的定位方式（見圖16）根據結構形式的不同，分為胎模夾具式定位、外部氣缸壓合式定位、擺臂式夾具定位和抓具式定位等。不同項目可根據實際需求選擇最合適的方式實現(xiàn)對內板的定位[3]。

圖16 內板的定位方式

5.3 機器人及其控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要用于控制機器人的動作，以及與涂膠系統(tǒng)、胎模夾具系統(tǒng)、切換單元、安全防護裝置和信號檢測等系統(tǒng)之間的通信，控制協(xié)調整個滾邊系統(tǒng)中各個單元之間的動作及順序，并對整個系統(tǒng)進行故障檢測和報警監(jiān)視。

機器人主要用于控制滾輪的運動軌跡，常用的滾壓機器人品牌有ABB、KUKA和FANUC等，不同品牌間的差別不大，實際應用時，根據具體工藝需求（如滾壓力、滾邊速度和滾邊范圍等）選擇合適的型號即可。

6 機器人滾邊工藝

6.1 滾邊流程

不同的滾邊種類，其滾邊過程也不相同，整體來講，機器人滾邊過程（見圖17）通常分為以下3步。

圖17 機器人滾邊過程

（1）定位夾緊 將焊接完的內板總成放入已涂好折邊膠的外板總成中，通過夾具或抓具對內外板進行定位夾緊。

（2）預滾邊 根據板件翻邊開角大小、翻邊高度、板件內外部幾何結構的復雜程度和材料特性等方面的差異，預滾邊又可通過一次或多次實現(xiàn)，根據實際經驗，一次預滾邊（如將外板翻邊由90°內折成45°包住內板）和兩次預滾邊（如每次翻折30°，將外板翻邊由90°內折成30°包住內板）應用最為廣泛。

機器人滾邊（見圖5）工藝是指通過控制安裝在機器人上的滾邊工具（滾輪系統(tǒng)），在固定的滾邊胎模夾具上，按預定的程序和軌跡，沿著已翻邊的外板的邊緣對外板進行多次反復滾壓，從而使外板包裹住內板，完成折邊壓合的一種連接技術。

自企業(yè)會計準則引入公允價值以來，其應根據不同行業(yè)企業(yè)需要進行相應的運用。公允價值同歷史成本相比較，其不管是在技術方面，還是在人才專業(yè)知識方面都對企業(yè)會計工作人員提出了更高水準的要求，并且極大的增加了企業(yè)所需投入的管理成本。當前企業(yè)會計準則下的公允價值運用，需要專業(yè)技術更完備、工作更為誠實守信的會計工作人員。企業(yè)公允價值計量和會計核算工作逐漸趨向于復雜化，也只有具備高水平、高素質的會計人才才能夠對公允價值進行操作，且完成相關會計處理。但就目前我國各行業(yè)企業(yè)公允價值運用現(xiàn)狀而言，大多數企業(yè)會計工作人員的業(yè)務素質和專業(yè)能力并不樂觀，其公允價值操作性明顯缺乏，難以對公允價值進行合理化運用。

另外，機器人滾邊的路徑設置采用的是正反方向交叉式，即上一次滾邊的終點，將作為下一次滾邊的起點，機器人滾邊路徑順序如圖18所示。以此來防止堆料缺陷的產生和避免尺寸誤差的累積。

圖18 機器人滾邊路徑順序

6.2 滾邊壓力

機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，則會導致外板不能緊固地包裹住內板；若滾邊壓力過大，則會導致終滾邊后外板表面出現(xiàn)壓痕等缺陷。

SHEN Fang, XING Peng-fei, HUANG Shi-ren, ZHANG Ping, SHEN Hong-jian, ZHANG Yong-wei, WU Tao, DENG Ben-qiang

機器人滾邊的壓力根據工件材質、工件幾何結構及滾邊類型等具體情況而定。另外，對相同部位，預包邊和終包邊的滾邊壓力不同，在不同部位的滾邊壓力也不相同。滾邊壓力的大小是根據實際經驗和滾邊設備生產廠家的試驗結果所得。一般來講，鋼件的滾邊壓力大于鋁合金件，而同一材料的終滾邊壓力大于預滾壓壓力。比如，鋼件的預滾邊壓力大約為500～900N，終滾邊壓力大約為1000～1800N；鋁合金件的預滾邊壓力大約為300～600N，終滾邊壓力大約為700～1400N。

6.3 滾邊速度

作為滾邊過程中的一項關鍵工藝參數，滾邊速度指的是滾輪沿著胎模邊緣行進的速度，它不僅關系著滾邊的生產節(jié)拍，更關系著板件滾邊成形后的質量。

機器人滾邊速度最高可達400mm/s以上，滾邊時需要根據實際包邊輪廓進行適當調整。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力容易得到釋放，不易產生質量缺陷，因此一般將速度設置為200～300mm/s；在曲率變化較大的區(qū)域，滾邊速度要慢一些，通常在80～200mm/s；在拐角等輪廓突變區(qū)，滾邊速度則要更慢一些，約為30～80mm/s。

6.4 車型切換

由于不同車型的滾邊軌跡可以通過編輯機器人和電氣的程序輕易實現(xiàn)，所以機器人滾邊工藝中，車型的切換主要受制于不同車型滾邊胎模的切換。目前最常用的兩種胎模柔性切換工藝是轉臺式胎模切換和導軌式胎模切換[4]。

當今時代，計算機軟件發(fā)展的主流趨勢就是智能化，實現(xiàn)計算機軟件的智能化有助于對計算機的進一步應用和開發(fā)。人工智能技術在各個領域的應用越來越成熟，也越來越廣泛，對于相關計算機產品的需求也越來越智能化，這就使得計算機軟件相關開發(fā)過程在未來也會朝著智能化的方向發(fā)展，這也是未來軟件開發(fā)相關人員的工作重點和課題攻關的方向。

轉臺式胎模切換（見圖19）指的是將2種或4種車型的胎模放置在兩面體轉臺或四面體轉臺上，通過電動機驅動轉臺旋轉，將要生產車型的胎模切換至滾邊工作位置，實現(xiàn)不同車型的柔性自動切換。

由圖4可知，當集裝箱運輸需求量小于90 TEU時，集裝箱拖車經濟性更好，集裝箱運輸需求量等于90 TEU時兩者經濟性相當，大于90 TEU時水上“巴士”優(yōu)勢更明顯.

圖19 轉臺式胎模切換

導軌式胎模切換（見圖20）指的是將不同車型的胎模放置在一字型或十字形導軌滑臺上，通過電氣程序控制電動機驅動胎模在導軌滑臺上滑移至滾邊位置，實現(xiàn)不同車型的柔性自動切換。

圖20 導軌式胎模切換

7 結束語

本文對傳統(tǒng)的手工包邊、壓機模具包邊和專機包邊進行了介紹，并對其優(yōu)缺點和應用場合進行了對比說明；探討機器人滾邊的類型、滾邊系統(tǒng)以及滾邊工藝等，印證了機器人滾邊技術具備高柔性、低成本和高質量的特點，代表著白車身四門兩蓋、翼子板及天窗等部位成形連接技術的發(fā)展方向。