汽車車門常用包邊工藝比較及技術難點分析

張寶紅

摘 要：文章首先綜述汽車車門包邊工藝，然后介紹和比較分析了目前汽車廠商常用的液壓機加包邊模系統和機器人滾邊系統兩種車門包邊工藝，并重點闡述了機器人滾邊成形工藝的技術難點。為適應汽車廠商小批量多車型生產模式的變化，自動化、柔性化程度越來越高的組焊生產線會更多地采用機器人滾邊工藝進行車門包邊成形生產。

關鍵詞：汽車;生產技術;包邊工藝

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）12-162-03

Abstract： This paper firstly summarizes the technology of automobile door bounding， then introduces and analyzes the two kinds of technology of hydraulic machine bounding die system and robot bounding system commonly used by automobile manufacturers. In order to adapt to the changes in the production mode of small batch multi-vehicle， the highly automatic and flexible welding production line will use the robot roller technology more and more to produce the door envelope forming.

Keywords： automobile; production technology; wrapping process

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-162-03

前言

在汽車行業競爭日趨白熱化階段，各大汽車廠商紛紛推出新車型搶占市場份額。新車型的推出速度猶如雨后春筍般，原有生產線單一車型大批量生產方式已被淘汰，取而代之的是能適應多車型小批量生產模式的生產線，并且這樣的生產線柔性化程度也越來越高。同時受國際油價上漲和國家稅收優惠政策的影響，省油的微型轎車越來越受到市場偏好，銷量增速明顯大于其它型號的汽車。原本做大排量高檔汽車的企業也紛紛推出自己的微型轎車，使得利潤原本不高的微型轎車細分市場，競爭愈加激烈，各廠商控制成本的需求迫在眉睫。基于以上兩個方面，作為對汽車生產成本影響較大的組焊車間，其生產線的工裝設備選擇，也朝著低成本，高柔性化方面發展。

1 汽車車門包邊工藝綜述

一般汽車的車門是由內板總成和外板兩大部分構成，車門包邊工藝就是將內外板進行扣合，通過車門外板邊緣的塑性變形將內板總成一部分邊緣包住的工藝過程（見下圖）。包邊量通常在5～15mm左右。傳統的車門包邊工藝有兩種，一種是采用液壓缸包邊，利用液壓缸作為動力源，直接通過壓頭傳遞壓力進行包邊的一種方式，這種方式包邊速度較慢，包邊質量欠佳，主要應用于載貨汽車和農用機車的車門包邊，轎車車門包邊一般不采用。另一種是用液壓機配一套包邊模具的包邊方式，這種方式的最大優點就是生產率高、工件質量穩定，大多數廠家采用這種工藝。除了上述傳統的兩種包邊方式外，機器人滾邊技術是近年來產生并得到迅速發展的一項車門包邊新工藝。本文主要對后兩種包邊生產方式進行對比說明。略圖：

2 液壓機加包邊模系統

目前，液壓機加包邊模系統仍然是大多數汽車生產廠商采用車門包邊模式。該系統在設備選型上主要考慮生產效率是否能夠得到滿足，而較少考慮柔性化生產的需要。液壓機包邊系統最大的優點就是生產效率高，仍能低成本地滿足各汽車廠家對車門這種單件大批量產品的生產需要。

液壓機包邊系統采用液壓機進行包邊，有上下包邊模具，根據焊接車間的生產綱領決定是否配置換模裝置，如果生產綱領小，一臺液壓機可帶兩套或三套包邊模具，利用換模裝置對模具進行定時更換。車門液壓包邊機根據包邊車門的尺寸材質厚度等選型，一般選用200T～300T左右的液壓機，液壓機的外框尺寸由模具的外形尺寸、模高等決定，每個汽車廠商的包邊模具制造標準不同，其匹配的包邊設備也不同，所以液壓包邊機屬于非標設備，其設計制造周期較長。液壓包邊系統的一次性投資較大，對土建的要求也較高，安裝液壓機時需要獨立的地下基礎。下圖是國內某汽車廠商的液壓機包邊系統。

液壓包邊系統在進行車門包邊時一般分為兩步驟完成：預彎和壓死。由下模預彎塊和上模本曲仞完成。

3 機器人滾邊系統

隨著汽車行業向小批量多品種的生產模式轉變，機器人滾邊系統最近幾年越來越多的被汽車廠商接受并應用。機器人滾邊就是通過機器人帶動滾邊頭，對外板翻邊處施加壓力使其發生塑性變形的過程。

3.1 機器人滾邊系統的構成

機器人滾邊系統主要包括三大部分：下模具和內板定位機構、滾輪系統、機器人及其控制系統。下圖是國內某汽車廠商的機器人滾邊系統。

（1）下模具和內板定位機構

此系統由下模具和內板定位夾緊部分組成，下模采用整體鑄造數控加工而成，其型面與車門外板的型面相吻合，起保證車門包邊質量的作用。與下模連接在一起的有外板定位裝置，外板定位優先考慮孔定位，如外板上設計無孔時，則考慮以外形定位。外形定位可使用限位擋塊和彈簧擋塊，其位置和數量設計應合理，防止外板位置產生位移。內板定位采用孔定位，可采用擺臂式、下模內置式或機器人抓持式，定位后夾緊裝置夾緊內外板，機器人就開始進行滾邊作業。

（2）滾輪系統

滾輪系統是由一組形狀不同的滾邊頭組成，滾邊時根據需要轉換滾邊頭來完成滾邊任務。由于滾邊技術本身的特點，滾邊過程一般分為3～4次完成，滾邊頭通常設計為45度、90度、成型輪等。

（3）機器人及其控制系統

車門滾邊是通過加力或加壓使車門外板發生塑性變形，從而包住內板，所以機器人在選型時，應具有較大的承載能力。考慮到包邊的質量要求，機器人的重復精度應控制在±0.3MM左右。

3.2 機器人滾邊成形工藝的技術難點分析

（1）成形后外板表面質量缺陷

滾邊后的外板上會出現一些凹凸不平現象，這是一個綜合性的問題，有可能是由于內板件在滾邊結合區域存在凹凸不平、變形，這些缺陷滾邊后就會印制在外板表面，需要與沖壓聯系解決內板變形的問題或在滾邊前對內板變形的邊子給予手工校正。遇到此類似的問題，需要具體問題具體分析，對有可能產生的原因逐一排查，直到最終找到問題的真正癥結，這樣才能對癥下藥，有效的解決問題點。

（2）外板包不住內板

這個問題容易出現在角部，主要原因是由于外板沖壓件的翻邊高度不足造成，解決途徑主要靠修改沖壓模具，保證外板有足夠的翻邊高度。

（3）堆料起皺

這個問題也容易出現在角部，產生的原因也是由于外板翻邊高度和翻邊角度不恰當造成。

解決辦法是修改沖壓模具，保證適當的翻邊高度和翻邊角度。如發動機罩的角部堆料問題，往往需要對沖壓模具的進行多次手工修理，才能找到最合理的高度，從而解決角部堆料問題。

（4）出現尖角

這個問題同樣容易出現在角部，產生的主要原因一個是由于翻邊高度不足，另一個主要原因是滾邊程序設計不當造成。解決對策需要具體問題具體分析，重點從上訴兩個方面進行調查解決。

（5）直邊出現波浪變形

這個問題主要集中在前后門中部的內板加強件滾邊處，產生的主要原因是產品結構設計不當造成，通過調整滾邊程序，可一定程度內降低其波浪變形缺陷。

4 兩種滾邊工藝的優缺點比較（表1）

5 結語

綜上所述，一臺機器人的投資比一臺進口液壓機的投資相對少，機器人滾邊系統使用的下模成本也比一套上下模的成本低，所以一套機器人滾邊系統的投資額遠低于液壓機包邊系統。

在帶多套車門生產時，需要更換包邊模具，機器人滾邊系統只有下模，結構簡單，換模相對更容易，容易實現自動化、柔性化生產作業。

機器人滾邊速度比液壓包邊機慢，但可以滿足中等規模的生產需要。如果生產規模擴大，可以根據需要在滾邊系統里增加多臺滾邊機器人來提高生產產能。

綜上所述，機器人滾邊系統以它成形美觀、柔性化制造、生產效率高、投入及維護成本低、作業面積小等顯著特點正贏得汽車廠商的青睞，它將是今后車門包邊成形技術的一個方向和趨勢。