基于機器人涂膠生產(chǎn)工藝的汽車玻璃設計約束

李寧

廣州汽車集團乘用車有限公司 廣東省廣州市 511434

1 引言

在汽車零部件中，需要進行涂膠的玻璃可概述為：擋風玻璃、側(cè)窗玻璃、天窗玻璃。傳統(tǒng)手動涂膠的生產(chǎn)工藝，靈活性高，故對玻璃設計約束較弱。而采用機器人自動涂膠的生產(chǎn)工藝，對玻璃設計約束較強。

2 對擋風玻璃的設計約束

擋風玻璃分為前擋風玻璃和后擋風玻璃，由于尺寸較大，在自動涂膠裝配系統(tǒng)中，有兩種涂膠工藝方案。一是“膠槍不動、玻璃動”的涂膠工藝方案，另一種是“玻璃不動，膠槍動”的涂膠工藝方案。

機器人涂膠系統(tǒng)一般包括供膠系統(tǒng)、機器人、對中臺、抓具、膠槍等組成。

2.1 對玻璃整體尺寸的設計約束

對中臺的作用是將玻璃固定一個位置，保證玻璃相對于膠槍位置的一致性。顯然，對中臺X/Y向的尺寸是對玻璃的設計約束。

但這個約束屬于弱約束，在汽車造型必要時，可對對中臺進行相對簡單的改造。

2.2 對玻璃精度控制的約束

涂膠軌跡，可以理解為膠槍相對于玻璃抓具的運行軌跡，因為抓具是剛性的。

在某些整車廠中，由于需要兼容A/B/C多種平臺、多款車型，玻璃的抓具一般設計成吸盤居中布置。而玻璃自身的精度檢測基準為玻璃的邊緣。于是，機器人涂膠運動軌跡的基準與玻璃檢測的基準不一致，導致批量涂膠過程中，膠槍相對于玻璃（此時的玻璃已經(jīng)在抓具上了）的距離起伏波動，甚至出現(xiàn)偏膠漏水、玻璃被槍嘴刮花的問題。尤其是采用自重成型工藝制造的玻璃，其型面波動更大、不可控。

故，在玻璃精度控制的方面，需要著重增加針對抓具抓取位置的精度管控。

當然，為避免不良情況的出現(xiàn)，除了要求玻璃檢測范圍增加抓具抓取位置外，還可以從要求涂膠過程中玻璃的穩(wěn)定性，膠槍具有一定的浮動性方面考慮優(yōu)化改善。

2.3 對玻璃定位銷的設計約束

（1）玻璃與鈑金定位，一般采用玻璃定位銷配合鈑金孔的方式。在自動合裝風擋玻璃的生產(chǎn)工藝情況下，基于節(jié)拍需求，機器人扣裝玻璃的動作一般為直線（方向一般為玻璃弧面的法線）。為避免在扣裝過程中定位銷直接與鈑金干涉，要求玻璃銷的最小間距大于鈑金孔的最小間距。圖示如下：

（2）采用自動扣裝玻璃的生產(chǎn)工藝，機器人的安裝精度一般為±1mm；故要求在設計銷孔配合間隙時，單邊應≥1mm。

2.4 對海綿位置的設計約束

為限制密封膠安裝過程中的擠壓方向，一般玻璃上會粘貼阻擋海綿。海綿距離密封膠軌跡過近，不僅影響涂膠品質(zhì)，也影響膠形檢測功能。一般要求海綿距離涂膠軌跡有2mm以上的距離。

3 對側(cè)窗玻璃的設計約束

側(cè)窗玻璃尺寸小，一般采用工裝定位，機器人帶膠槍運動進行涂膠。涉及工藝約束如下：

（1）膠槍直徑約r mm，建議涂膠軌跡的最小轉(zhuǎn)彎直徑需大于（r+4）mm；

（2）有明確的收膠口位置，同時兼顧考慮溢膠風險。

4 對涂膠軌跡的設計約束

4.1 膠形尺寸

不同主機廠，對膠形的要求有所不同。常見的有膠形截面為高12mm，寬8mm的等腰三角形；

4.2 收膠口位置

設計之初，應充分考慮收膠口位置。收膠口有兩種形式，交叉收膠及堆疊收膠。兩種形式的收膠口在該處都會形成兩倍的膠量，為避免玻璃安裝后出現(xiàn)溢膠風險，收膠口位置要求黑邊、鈑金有足夠?qū)挘瑫r可以用海綿進行輔助阻擋溢膠；

4.3 涂膠軌跡需要有明確的打點標識，包括轉(zhuǎn)角處

4.4 為避免溢膠，涂膠軌跡中心線距離黑邊邊緣至少6mm

5 對玻璃安裝對手件的設計約束

玻璃安裝之前，需要在對手件車身鈑金上涂抹一層底涂。為保證底涂能夠與涂膠軌跡對齊重合，車身鈑金有明確的底涂涂抹軌跡標識，便于員工按設計軌跡進行涂抹底涂。

6 其他約束

（1）對于采用自動合裝玻璃的生產(chǎn)工藝，玻璃銷安裝孔與頂棚間隙不宜過小，否則視覺掃描建模效果差；

（2）玻璃黑邊材料光反射率過高，將影響膠形檢測功能。

7 結(jié)語

隨著裝配自動化程度的提高，不僅對產(chǎn)品品質(zhì)的要求提高，同時對產(chǎn)品設計的約束也更多。作為優(yōu)秀的產(chǎn)品設計工程師，充分把握現(xiàn)有設備的工藝約束條件，在實現(xiàn)產(chǎn)品特性的前提下，盡可能減少設備改造成本，是其必備的能力。