淺談機器人滾邊質(zhì)量提升難點及對策

奇瑞用車（安徽）有限公司 安徽蕪湖 241000

機器人滾邊，是滾邊工藝中引入工業(yè)機器人，通過在機器人的手臂末端安裝滾輪，沿著板件折邊線進行滾壓包邊的工藝。可替代傳統(tǒng)的壓合包邊，廣泛應(yīng)用于門蓋、翼子板、頂蓋及側(cè)圍輪罩等車身部件的制造，是10多年來國內(nèi)逐漸興起的車身外覆蓋件內(nèi)外板連接技術(shù)。優(yōu)勢獨特，但應(yīng)用過程中也出現(xiàn)了一定的問題。針對其應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，業(yè)界已有很多深入的研究。

機器人滾邊概述

機器人滾邊最早是為解決鋁制前蓋的包邊問題，由奧迪汽車公司與德國愛達克公司合作開發(fā)的新型包邊技術(shù)。主要由三大系統(tǒng)構(gòu)成：滾邊胎模及夾具系統(tǒng)、滾輪系統(tǒng)、機器人及其控制系統(tǒng)。此外，還包括滾邊胎膜切換系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及相關(guān)安全系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)的壓機包邊相比，具有柔性好、可適用大角度（130°）包邊需求的優(yōu)勢。但其劣勢也顯而易見，生產(chǎn)效率沒有壓機包邊高。壓機包邊的生產(chǎn)節(jié)拍一般不超過30s，機器人滾邊很難達到，所以起初并不太適合高節(jié)拍生產(chǎn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，機器人滾邊的生產(chǎn)效率也在逐步提高，如今已能達到60JPH的生產(chǎn)能力。

機器人滾邊常見缺陷

機器人滾邊質(zhì)量與沖壓件、設(shè)備狀態(tài)、機器人滾邊軌跡等各個因素和環(huán)節(jié)都有關(guān)，其中的某個環(huán)節(jié)出問題都可能造成質(zhì)量問題，給產(chǎn)品帶來缺陷。缺陷按功能劃分，可分為尺寸缺陷和外觀缺陷兩大類。從量產(chǎn)的角度看，滾邊質(zhì)量要優(yōu)先保證尺寸質(zhì)量，尺寸質(zhì)量包括間隙和面差兩個特性，常使用滾邊總成后的檢具符合率來衡量，通常以不低于90%為目標(biāo)。而外觀類缺陷，主要包括：包邊不實、包邊波浪變形、包邊棱線不順、塌角及尖角等。

這兩大類缺陷中，隨著技術(shù)的發(fā)展成熟，實際應(yīng)用時，直線段的質(zhì)量問題通過更改沖壓件料邊及優(yōu)化滾邊機器人軌跡的方法，可較容易地解決，而最大的難點在于拐角部位的滾邊質(zhì)量提升。

以下結(jié)合奇瑞商用車某項目后蓋機器人滾邊的量化生產(chǎn)準(zhǔn)備的應(yīng)用實踐，闡述拐角部位的質(zhì)量提升的難點及對策。

后蓋拐角的滾邊

因造型設(shè)計復(fù)雜，后蓋邊邊拐角多，過渡急劇的部位多，導(dǎo)致滾邊相對前蓋復(fù)雜得多，滾邊工藝實現(xiàn)難度極大，而其拐角部位尤其如此。奇瑞商用車某項目實施過程中，某車型后蓋如圖1所示，機器人滾邊質(zhì)量提升存在難點如下。

圖1 奇瑞商用車某車型后蓋

1.拐角滾邊不順

（1）原因分析 因造型原因，產(chǎn)品定義幾處不滾邊的拐角部位，定義沖壓單件該處翻邊角度為90°，但實際沖壓單件的翻邊角度過大（120°），高度又過短（2mm），強行滾邊造成棱線不順。

（2）對策 針對問題現(xiàn)狀充分分析，現(xiàn)場經(jīng)手工驗證之后，組織產(chǎn)品、沖壓規(guī)劃等現(xiàn)場對接，提出了改進建議方案：由產(chǎn)品下發(fā)設(shè)變，修改原產(chǎn)品定義，現(xiàn)有翻邊高度增加2mm，并將原不滾邊的90°立邊更改為正常滾邊；沖壓根據(jù)設(shè)變修改模具，把翻邊加長2mm。機器人滾邊根據(jù)修改后的沖壓新件優(yōu)化軌跡。

經(jīng)各部門通力協(xié)作，滾邊不順問題得到顯著改善，達到預(yù)期效果。改善前后效果如圖2所示。

圖2 拐角滾邊不順改進

2.后尾燈上部拐角尖角

（1）原因分析 因造型及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，導(dǎo)致后尾燈上部該處拐角部位無法實現(xiàn)。

（2）對策 對該處部位做了多種驗證方案，簡單介紹其中兩種。第一種，機器人滾邊時滾輪對拐角處不施加力，保持沖壓件原始狀態(tài)；第二種，沖壓料邊加長1mm，滾邊軌跡優(yōu)化。對兩種方案驗證后的實物狀態(tài)，組織相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)評審，最終決定采用第二種方案。但第二種方案存在疊料、棱線輕微不順的缺陷，調(diào)整線仍需進行返修打磨，才能達到交車標(biāo)準(zhǔn)。改善前后效果如圖3所示。

圖3 拐角尖角改進

3.后尾燈上部拐角處與側(cè)圍匹配部位尺寸不穩(wěn)定

（1）原因分析 經(jīng)過滾邊反復(fù)驗證及對沖壓單件的排查，最終發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致問題的原因為零件狀態(tài)發(fā)生較大變化：從外表面看，靠近小邊折線附近型面變形較大，從里面看，小邊有兩處折邊線（見圖4）。

圖4 零件變形有雙折線

沖壓單件該處存在明顯變形，折邊線有兩條，導(dǎo)致機器人滾邊過程中，板件受力不均，滾輪無法保證沿著其中一條確定的折邊線包邊。通過對問題件進行還原，能清晰看到，滾邊初段沿著外側(cè)折邊線折邊，而滾邊末段則沿著內(nèi)側(cè)折邊線折邊。這樣導(dǎo)致該小段滾邊檢具尺寸不穩(wěn)定，外觀上呈現(xiàn)三角形或者間隙極小（＜3mm），忽大忽小，檢具測量無一致性，給后蓋與側(cè)圍裝車匹配帶來極大困難，造成調(diào)整線間隙平度難調(diào)，無法交車。

（2）對策 明確問題原因后，對沖壓件該處變形兩處折邊線問題進行整改，滾邊按整改合格后的零件進行軌跡調(diào)試，通過檢具測量尺寸一致性，并跟蹤確認后蓋裝車匹配效果。經(jīng)過幾個批次的調(diào)試及跟蹤確認，尺寸不穩(wěn)定問題得以解決。效果如圖5所示。

圖5 尺寸不穩(wěn)定問題改進

經(jīng)驗分析

從實際應(yīng)用中遇到的問題及其解決過程來看，為快速提升調(diào)試效率、最大限度避免出現(xiàn)無法解決的質(zhì)量難題，在產(chǎn)品造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、滾邊工藝可行性分析及沖壓件質(zhì)量控制方面要多下功夫，嚴(yán)格把關(guān)，充分考慮工藝實現(xiàn)的難易程度。

首先，建議簡化產(chǎn)品造型的拐角數(shù)及復(fù)雜度。在產(chǎn)品造型上，加強數(shù)據(jù)制造可行性分析審查，盡可能減少急劇過渡的拐角，減小拐角部位曲率，從源頭上降低工藝實現(xiàn)難度。在項目實踐中，建議在CAS造型SE分析工作中多多加強結(jié)構(gòu)性分析。

其次，強化滾邊工藝可行性分析，提升分析水平，加強拐角及大角度部位的分析力度及精準(zhǔn)性。在產(chǎn)品下發(fā)工藝數(shù)模后，提出初版滾邊要求給沖壓后，要嚴(yán)格審查在造型凍結(jié)后拐角部位及大角度部位的可行性及實現(xiàn)難度。在數(shù)模正式凍結(jié)，沖壓模具開模之前，針對拐角部位組織專題討論確認，規(guī)避產(chǎn)品定義不滾邊而沖壓模具無法實現(xiàn)相應(yīng)的角度，反過來再改模具情況的發(fā)生。翻邊角度是影響最大的因素，分析時需重點關(guān)注，建議最好不超過135 °，超過135 °。需考慮增加預(yù)折邊工藝，而預(yù)折邊既增加工時，又帶來質(zhì)量的波動，給后期調(diào)試增加不少工作量。

第三，提高沖壓件的質(zhì)量。這是決定滾邊質(zhì)量的決定性因素，也是最關(guān)鍵的。作為車身內(nèi)外板連接的新型包邊工藝，機器人滾邊對沖壓件質(zhì)量要求非常高，甚至是苛刻。一點點的波動，會放大反映出來。沖壓件外板的翻邊高度，通常為8mm，原則上不超過10mm，在曲率變化大形狀急劇變化區(qū)域（如拐角）翻邊高度控制在4～5mm，且需要注意直邊非拐角區(qū)域翻邊高度公差控制在±0.5mm，而拐角則建議控制在±0.3mm。采用機器人滾邊對內(nèi)板要求也高，在內(nèi)外板的結(jié)合面，要求內(nèi)板表面平整，無明顯波浪、凹坑、凸起等缺陷。當(dāng)沖壓件質(zhì)量不穩(wěn)定、波動大時，會導(dǎo)致各種滾邊不良，給調(diào)試帶來極大的工作量。

結(jié)語

作為擁有獨特優(yōu)勢的機器人滾邊技術(shù)，已得到越來越廣泛的應(yīng)用，直邊的包邊問題比較容易解決，拐角部位的包邊問題作為質(zhì)量提升的難點仍需不斷進行技術(shù)攻關(guān)，受制于造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及沖壓件的質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，在項目調(diào)試過程中需通過不斷優(yōu)化、反復(fù)驗證，才能獲得需要的實物效果。