浅谈门盖机器人包边工艺的应用

浅谈门盖机器人包边工艺的应用

杨贵柳

淮南钱潮轴承有限公司，安徽  淮南  232000

摘要：随着制造工艺水平的不断提升，现代车型开发周期已明显缩短，生产模式呈现出个性化和多品种化的趋势。在此背景下，柔性化与智能化生产线构建被认为是提升汽车产品竞争力的关键要素之一。特别在车身门盖件的生产领域，内外板连接通常采用包边工艺，而传统的内外板压合工艺却面临着建设周期长、成本高、切换时间长、柔性差等问题。此外，使用传统模具和压机进行压合时，外板翻边轮廓线角度不同、翻边角度过大部位以及翻边过渡急剧区域的压合质量也相对较差。

关键词： 门盖机器人；包边工艺；智能制造；家居产业；应用

引言： 为了提升新车型的竞争力并提高生产效率，越来越多地采用了柔性化制造和成本较低的机器人包边技术，应用于车身门盖件的制造过程。这种机器人包边技术克服了传统工艺的限制，使生产线配置更加灵活，降低了生产成本，缩短了切换时间，并且明显提升了压合质量。

一、机器人包边系统的五大构成部分

从应用角度来看，机器人包边系统在门盖制造过程中发挥着关键作用，它由五大部分组成，每一部分都在确保高效、精确的包边工艺中扮演着特定的角色。首先，机器人系统是整个包边工艺的核心。通过精密的抓手和滚边头等执行元件，机器人能够准确地抓取门盖零件，并控制滚边头的运动轨迹，以完成包边作业。这种自动化的操作保证了生产过程的一致性和准确性，从而提高了产品质量和生产效率。其次，包边胎模系统在门盖机器人包边工艺中起着定位和稳定零件的关键作用。下胎模和定位抓具协同工作，确保零件在包边过程中保持正确的姿态和位置。这种系统的精准性能确保了包边的准确性和一致性，从而避免了不必要的浪费和质量问题。再次，滚轮系统是实际完成包边操作的重要部分。滚轮与门盖零件接触，高硬度和质量要求保证了对零件的有效包边，使得包边过程更加平稳和高效。机器人控制滚轮的运动，以确保整个包边过程符合设计要求，提高了产品的外观和功能。此外，PLC控制系统在整个机器人包边过程中起着监测和控制的作用。通过收集传感器信号，该系统能够实时监测零件的位置、状态以及包边过程的各个阶段。这使得机器人能够根据实际情况做出及时的调整，保证包边的精确性和一致性。此外，PLC控制系统还负责与操作员进行人机互动，使整个工艺更加灵活和易于控制。最后，包边辅助系统在门盖机器人包边工艺中起到辅助作用。上件台、抓手、光栅、安全围栏等设备为机器人提供了操作环境和安全保障。上件台为零件的供应提供了便利，抓手确保了零件的稳定抓取，光栅和安全围栏则保障了操作人员的安全。这些辅助设备的存在使得整个包边过程更加协调和安全。

综上所述，机器人包边系统的五大部分密切合作，共同完成门盖的包边工艺。通过自动化、精确的操作，确保了产品质量、提高了生产效率，并且在人员安全方面也做出了充分的考虑。这种系统在现代制造中的应用，体现了先进技术在工业生产中的重要作用。

二、机器人包边的要点

在门盖制造过程中，机器人包边工艺的应用角度至关重要，以满足外板翻边高度、角度、间距以及交叠量等关键要求，从而确保最终产品具备良好的外观和功能性。首先，外板翻边高度是一个关键指标，一般不应超过10mm，常常选取8mm以保证门盖的整体外观。对于发动机盖水滴包边，考虑到风险因素，一般选取12mm的包边高度，以防止出现包边波浪的问题。其次，翻边角度的选择是需要经过慎重考虑的。翻边角度的合理设计应综合考虑零件整体造型、包边质量和内外板扣合的可行性。过小的翻边角度可能会影响内外板的扣合，而过大的角度则可能会影响包边的质量。通常情况下，部件的翻边角度不应超过115°，但在特殊情况下可能需要另行考虑。内外板的间距和交叠量也是机器人包边工艺中不可忽视的因素。内板边缘与外板折弯处的距离应保持在1-2mm之间，以确保装配的合适性。此外，内外板的交叠量通常在3-7mm之间，过小或过大的交叠量都可能导致包边不够牢固或产生波浪风险，因此需要在合适的范围内进行选择。除了上述要求外，还需要特别注意外板边缘与内板间距不得小于5mm，这样可以方便压料板的设计，确保在机器人包边过程中材料能够被合理压制，从而得到符合要求的包边结果。

三、门盖机器人包边工艺的常见缺陷和应对措施

1.堆料起皱和尖角

在门盖机器人包边工艺的应用中，堆料起皱和尖角问题是制造过程中经常遇到的挑战，它们会影响产品的质量和外观。堆料起皱问题是由多种因素引起的，其中最主要的因素之一是外板的翻边角度过大。这特别在尖角处表现得更为明显。当翻边角度太大时，材料堆积在一起，形成皱褶，严重影响了产品的外观和性能。为了解决这个问题，首先采取了方案验证一：机器人在包边时，对尖角处施加了较小的滚压力，并采用了半包模式。这降低了在尖角处堆料起皱的风险，但仍然存在一些表面缺陷，如叠料和棱线不顺。为了进一步改善堆料起皱问题，采取了方案验证二：将外板料边加长1~1.5mm，并优化了包边轨迹，保持了原有的包边压力。这一举措有效减轻了堆料起皱现象，但仍然存在叠料和棱线不顺等表面缺陷，这表明还需要进一步的改进措施。为了解决残留的表面缺陷问题，最终采取了最终解决方案：增加了一台预弯工装，将外板的翻边角度降低到约30°左右。通过降低外板的翻边角度，成功地解决了尖角、叠料等表面缺陷问题。这一解决方案经过实施后，产品质量得到了显著提升，堆料起皱和尖角等问题不再出现。总结起来，针对门盖机器人包边工艺中的堆料起皱问题，通过一系列方案验证和实施，最终采用了预弯工装降低外板的翻边角度的方式，彻底解决了尖角、叠料等表面缺陷问题。这些解决方案的逐步实施经验表明，在面对制造过程中的复杂问题时，持续的改进和创新是关键，以确保产品质量和生产效率的提升。

2. 拐角处外板未包住内板

在门盖制造领域，机器人包边工艺的应用具有重要意义，尤其是在解决类似于拐角处外板未包住内板的情况。这种问题可能由于造型设计不当或生产过程中的误差而引起，而机器人包边工艺则可以提供有效的解决方案。机器人包边工艺在汽车制造中已经变得越来越重要，因为它能够在提高生产效率的同时确保产品质量。在上述案例中，车型后背门的拐角处存在外板未包住内板的问题，这可能会影响车辆的外观和结构完整性。通过机器人包边工艺，可以实现以下几个方面的优势：（1）精准的角度控制：机器人可以精确地控制翻边的角度，确保每个部件都符合设计要求。在这种情况下，机器人可以确保拐角处的翻边角度达到规定的90°，避免出现翻边角度超过或不足的情况。（2）一致的质量：机器人包边可以保证每个零件都得到相同的处理，从而确保每个车门的外观和质量都一致。这有助于消除因人工操作不一致而引起的问题，如翻边角度和高度的变化。（3）高效的生产：机器人可以在短时间内完成大量的包边任务，提高生产效率。相比之下，手工包边可能需要更长的时间，并且容易受到人为疲劳和误差的影响。（4）可重复性验证：机器人包边工艺可以记录和保存每个零件的处理参数和结果，以便进行后续的质量验证和追溯。这有助于保持制造过程的可控性和一致性。在解决拐角处外板未包住内板的问题时，机器人包边工艺可以按照设计要求精确地进行包边，确保外板完全包住内板，消除任何可能影响外观和结构完整性的问题。通过对包边角度、高度以及包边轨迹的精细控制，机器人可以有效地改善并解决类似的生产问题。

3.包边表面波浪

在门盖制造过程中，内外板的包边工艺是一个至关重要的步骤。然而，这一步骤可能会引发一些挑战，尤其是在内外板的厚度差异较大时。通常情况下，内板较厚，而外板较薄。由于内板在冲压成形过程中经历较大的变形，一旦进行包边成形，内板上的波浪状变形会传递到外板表面，导致外表面产生波浪纹理。这个问题在外观上显然是不希望出现的，因此需要找到解决方法来消除这种表面波浪。解决这一问题的途径包括：（1）减少终包边滚压角度： 通过降低内外板之间包边滚压角度，可以减少内外板之间的直接影响，从而减轻波浪问题的产生。这样做有助于减少内板变形在外板上的传递，进而减少波浪纹理的形成。（2）适当减少包边压力： 降低包边过程中的压力可以减少内外板之间的变形传递，从而减少表面波浪的生成。通过调整包边过程中的参数，可以控制内外板的接触情况，降低变形的传递效应。（3）调整折边角度： 适当调整第一、第二道折边的角度，可以减少内外板变形传递的影响。这样的调整有助于在包边过程中更好地控制内外板之间的变形，从而减少表面波浪的发生。

除了厚度差异导致的问题，还有一些其他因素可能会引起表面波浪问题。例如，翻边高度过大，导致内外板之间的贴合不平整，或者存在一定的角度。这种情况下，冲压件的翻边角度回弹较大，难以控制，从而导致包边后外板产生波浪。针对这种情况，可以考虑对冲压件的设计进行改进。例如，调整翻边高度，优化机器人的运动轨迹等。以一个发动机盖为例，其包边棱线产生波浪问题。经过调查发现，前盖外板的翻边角度回弹超出了理论要求的142°，达到了实际的150°以上。此外，翻边高度也超出了2mm。最终的解决方法是通过降低翻边高度2mm，并优化机器人的轨迹。经过验证，这个方案成功地解决了包边波浪的问题。

结束语：综合而言，车身门盖件生产领域正在朝着柔性化制造和智能化生产的方向不断发展。这种发展趋势旨在满足不断变化的市场需求，同时也能够提高产品质量和生产效率。随着技术的不断演进，机器人包边工艺在汽车制造中的应用将进一步深化，为整个行业带来更多的创新和发展机会。

参考文献：

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[4]陈勇.机器人滚轮包边工艺及应用[J].汽车工艺与材料,2011(08):53-58.

作者简介：杨贵柳（1995.09-）男，汉，河北保定，本科，学士，助理工程师，主要研究方向：汽车及零部件制造设备周期性保养及维护，自动化生产设备应用及推广。