當(dāng)前，車身門蓋內(nèi)外板的連接通常都使用包邊工藝，使用傳通模具和壓機(jī)進(jìn)行沖壓包邊時，由于外板的包邊輪廓要根據(jù)車身外形的變化而變化， 沿整個輪廓包邊的角度也不同，包邊過渡急劇的區(qū)域和包邊角度過大的區(qū)域，包邊都會非常困難。同時，傳統(tǒng)的沖壓包邊模具占地多，成本高，柔性差。為縮短汽車開發(fā)周期、提高產(chǎn)品競爭力，新型內(nèi)外板的連接技術(shù)—機(jī)器人滾邊技術(shù)逐漸應(yīng)用于車身生產(chǎn)中。
1 機(jī)器人滾邊技術(shù)及現(xiàn)狀
機(jī)器人滾邊系統(tǒng)主要包括三大部分：滾邊夾具系統(tǒng)、滾輪系統(tǒng)、機(jī)器人及其控制系統(tǒng)。滾邊夾具系統(tǒng)用于將待滾邊鋼板固定在滾邊模具上，而滾輪系統(tǒng)中，滾邊頭固定在工業(yè)機(jī)器人上，滾邊頭上面的滾輪根據(jù)折疊加工步驟的不同進(jìn)行選取，通過滾輪將外部鋼板的邊緣繞里面的鋼板進(jìn)行彎曲。機(jī)器人及其控制系統(tǒng)主要用于控制滾輪的運(yùn)動軌跡，以及機(jī)器人與其它相關(guān)系統(tǒng)間的通信，可根據(jù)車身外形變化設(shè)定程序，以滿足不同零件形狀的滾邊需求。在滾邊時，滾邊頭通過壓力裝置將壓力傳給滾輪，通過滾輪施加作用力將工件在沖壓過程中預(yù)留的翻邊向內(nèi)側(cè)翻折，從而將外板的待包邊緊緊壓緊內(nèi)板，使外板和內(nèi)板被整合成一體。
與傳統(tǒng)的沖壓包邊相比，機(jī)器人滾邊由于模具數(shù)量少，包邊單元的投資和維護(hù)費(fèi)用都相對較低，且其開發(fā)時間和投入使用的準(zhǔn)備時間比較短。 另外滾邊系統(tǒng)具有極高的靈活性，不同型號可以在同一個制造單元中生產(chǎn)，滾邊機(jī)器人還可以在制造單元中進(jìn)行其他抓取和涂膠等任務(wù)。滾邊零件的成形精度高，便面質(zhì)量好。因此，機(jī)器人滾邊技術(shù)已經(jīng)成為塑性加工領(lǐng)域的一個研究熱點，這得益于國內(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)和大型汽車制造企業(yè)的深入研究?，F(xiàn)在國內(nèi)外一些先進(jìn)的汽車制造企業(yè)已將此項技術(shù)應(yīng)用于制造外掛件，如車門，后蓋和發(fā)動機(jī)罩，其它的應(yīng)用領(lǐng)域包括天窗開口，以及輪罩包邊。
2 滾邊機(jī)器人現(xiàn)實應(yīng)用案例
本案例中，零件為發(fā)動機(jī)蓋，將零件外板和內(nèi)板利用機(jī)器人滾邊壓合在一起。
2.1 工藝方法
本案例中，零件上下側(cè)采用三次滾壓成型法，每次壓合角度依次為30°、60°、90°，左右采用，四次滾壓成型的工藝過程，每次壓合角度依次為30°、90°、120°、180°。從以上可以看出本案例為明顯的歐式壓合風(fēng)格。
2.2 機(jī)器人的選型
選擇機(jī)器人時只需確定兩大參數(shù)即機(jī)器人的承載大小和機(jī)器人的工作范圍，機(jī)器人的工作范圍根據(jù)我們的工藝布局和模擬仿真結(jié)果來確定，機(jī)器人承載大小則根據(jù)工藝要求，機(jī)器人需要抓多重的物體、機(jī)器人工作過程中需施加多大的力及機(jī)器人運(yùn)行速度，目前所采用的滾壓工藝方法對機(jī)器人的要求只需計算機(jī)器人的滾壓力即可。機(jī)器人滾壓過程中，在相同部位，初壓和終壓的壓合力不同，在不同部位的滾壓力也不同，根據(jù)經(jīng)驗和所了解的多家滾邊設(shè)備制造廠家所測試結(jié)果表明機(jī)器人滾邊壓合所用最大的滾邊壓合力小于200kg，所以本案例中選擇的是能提供 200kg 滾壓力的 ABB品牌機(jī)器人。
2.3 滾邊壓合速度
這是機(jī)器人滾邊壓合的關(guān)鍵參數(shù)，一般情況下，機(jī)器人的滾邊速度設(shè)置在平均 200mm/s，在滾邊曲率變化大、翻邊角度大的區(qū)域，機(jī)器人滾邊速度要慢一些， 通常在 50～
50mm/s，相對平直、曲率變化小、翻邊角度小的區(qū)域滾邊速度可適當(dāng)增大一般在200～300mm/s，機(jī)器人軌跡優(yōu)化較好的也可以達(dá)到500mm/s。
2.4 壓邊模
本案例中滾邊底模采用整體鑄造形式， 底模具有強(qiáng)度好，裝配調(diào)試方便，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。滾邊底模具有高的穩(wěn)定性和耐磨性能，做表面淬火，以滿足耐磨性能的要求并且在熱處理過程中變形較小具有較高的穩(wěn)定性。 底模使用球鐵材料，在整體加工后做表面淬火，硬度在HRC50 以上，滾邊底模是鏤空結(jié)構(gòu)。
2.5 滾頭
本案例采用機(jī)械柔性滾頭，連接在機(jī)器人六軸上，滾頭主要有機(jī)器人連接法蘭、基板、滾壓輪組等組成。
2.6 滾邊軌跡模擬編程
應(yīng)用機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)必須掌握計算機(jī)模擬仿真技術(shù)，目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的仿真軟件是 Robcod。使用 Robcod軟件按照工藝要求做出離線程序，模擬實際的工作狀況，做到預(yù)先檢查干涉，驗證工藝節(jié)拍。在現(xiàn)場調(diào)試時，將離線程序?qū)氲綑C(jī)器人中，大并且可以將調(diào)試好的機(jī)器人控制程序?qū)氲接嬎銠C(jī)中，找出離線程序和在線程序差異，總結(jié)經(jīng)驗，提高機(jī)器人滾邊壓合的編程水平。
3 機(jī)器人滾邊技術(shù)在實際應(yīng)用中遇到的問題
3.1 對沖壓件質(zhì)量要求高
沖壓件的翻邊高度一般要控制在11mm以下， 在曲率變化大形狀陡變區(qū)域翻邊高度控制在 4mm 左右為宜。沖壓件的最大外形尺寸與滾邊壓合后的總成外形尺寸變化不大，壓合預(yù)留量為 0~0.1mm。采用機(jī)器人滾邊壓合對工件的內(nèi)板要求也較高，在工件內(nèi)外板的結(jié)合面，要求工件內(nèi)板平整，無明顯波浪、凹坑、凸起等缺陷.當(dāng)沖壓件發(fā)生不穩(wěn)定時，會導(dǎo)致各種包邊不良，對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，也給后期調(diào)試帶來較大的工作量。
3.2 機(jī)器人滾邊生產(chǎn)效率低于傳統(tǒng)包邊壓力機(jī)。
在本案例中機(jī)器人每滾邊生產(chǎn)單個零件節(jié)拍為2分鐘30秒，且大部分軌跡較好的滾邊速度已經(jīng)優(yōu)化大 500mm/s，而傳統(tǒng)的壓力機(jī)生產(chǎn)單個零件生產(chǎn)節(jié)拍為 30 秒。從中可以看出，如果對生產(chǎn)速度較高、滾邊量大的零件，并不一定適合機(jī)器人滾邊這種生產(chǎn)方式。
3.3 典型滾邊不良的處理
發(fā)動機(jī)蓋板兩個下角經(jīng)常出現(xiàn)滾邊皺褶或擠出現(xiàn)場積累的解決經(jīng)驗： (1)滾邊順序上，建議不要采取一圈完整滾下來的方式，而是首先對角落滾壓再對平坦區(qū)域滾壓的方式;(2)跟第一種方法類似，也是先處理角落的難點，但是通過在滾邊的夾具上增加定位臺面，相應(yīng)的在機(jī)器人臂的滾輪旁邊增加配合定位面，讓機(jī)器人臂以該臺面定位用滾輪先把角落的地方壓一下(注意是壓而不是滾)，然后再周圈滾邊。
3.4 常見包邊不良的處理
機(jī)器人包邊不良大部分原因是由于沖壓件外板翻邊預(yù)留變短和內(nèi)板尺寸變小，導(dǎo)致現(xiàn)象為包邊被擠出。在沖壓件模具短期內(nèi)不能修復(fù)情況下的處理方法:修改機(jī)器人預(yù)包邊角度，通過角度的調(diào)整來來彌補(bǔ)零件翻邊和內(nèi)板的尺寸變化。
3.5 對維護(hù)技術(shù)人員的要求
目前機(jī)器人滾邊的調(diào)試對技術(shù)人員的要求較高，應(yīng)用機(jī)器人滾邊壓合不僅要熟知機(jī)器人滾邊壓合工藝、熟練掌握應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)，而且還要對出現(xiàn)不同的包邊質(zhì)量問題拿出對策。
4 結(jié)束語
機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)是多方面技術(shù)結(jié)合到一起的一項柔性化生產(chǎn)技術(shù)，要想掌握這項技術(shù)，必須在多方面打好基礎(chǔ)，并將其融合在一起，這樣才能真正發(fā)揮其效用，在實際運(yùn)用總結(jié)經(jīng)驗不斷完善，從而推動國內(nèi)汽車制造業(yè)的發(fā)展。
（轉(zhuǎn)載）
