淺談機器人滾邊質量提升難點及對策

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。可替代傳統的壓合包邊，廣泛應用于門蓋、翼子板、頂蓋及側圍輪罩等車身部件的制造，是10多年來國內逐漸興起的車身外覆蓋件內外板連接技術。優勢獨特，但應用過程中也出現了一定的問題。針對其應用過程中出現的問題，業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的新型包邊技術。主要由三大系統構成：滾邊胎模及夾具系統、滾輪系統、機器人及其控制系統。此外，還包括滾邊胎膜切換系統、PLC控制系統及相關安全系統。

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

機器人滾邊常見缺陷

機器人滾邊質量與沖壓件、設備狀態、機器人滾邊軌跡等各個因素和環節都有關，其中的某個環節出問題都可能造成質量問題，給產品帶來缺陷。缺陷按功能劃分，可分為尺寸缺陷和外觀缺陷兩大類。從量產的角度看，滾邊質量要優先保證尺寸質量，尺寸質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。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，隨著技術的發展成熟，實際應用時，直線段的質量問題通過更改沖壓件料邊及優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量提升。

以下結合奇瑞商用車某項目后蓋機器人滾邊的量化生產準備的應用實踐，闡述拐角部位的質量提升的難點及對策。

后蓋拐角的滾邊

因造型設計復雜，后蓋邊邊拐角多，過渡急劇的部位多，導致滾邊相對前蓋復雜得多，滾邊工藝實現難度極大，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 針對問題現狀充分分析，現場經手工驗證之后，組織產品、沖壓規劃等現場對接，提出了改進建議方案：由產品下發設變，修改原產品定義，現有翻邊高度增加2mm，并將原不滾邊的90°立邊更改為正常滾邊；沖壓根據設變修改模具，把翻邊加長2mm。機器人滾邊根據修改后的沖壓新件優化軌跡。

經各部門通力協作，滾邊不順問題得到顯著改善，達到預期效果。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 因造型及產品結構設計不合理，導致后尾燈上部該處拐角部位無法實現。

（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；第二種，沖壓料邊加長1mm，滾邊軌跡優化。對兩種方案驗證后的實物狀態，組織相關部門領導評審，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，調整線仍需進行返修打磨，才能達到交車標準。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圍匹配部位尺寸不穩定

（1）原因分析 經過滾邊反復驗證及對沖壓單件的排查，最終發現導致問題的原因為零件狀態發生較大變化：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，滾邊初段沿著外側折邊線折邊，而滾邊末段則沿著內側折邊線折邊。這樣導致該小段滾邊檢具尺寸不穩定，外觀上呈現三角形或者間隙極小（＜3mm），忽大忽小，檢具測量無一致性，給后蓋與側圍裝車匹配帶來極大困難，造成調整線間隙平度難調，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。經過幾個批次的調試及跟蹤確認，尺寸不穩定問題得以解決。效果如圖5所示。

圖5 尺寸不穩定問題改進

經驗分析

從實際應用中遇到的問題及其解決過程來看，為快速提升調試效率、最大限度避免出現無法解決的質量難題，在產品造型、結構設計、滾邊工藝可行性分析及沖壓件質量控制方面要多下功夫，嚴格把關，充分考慮工藝實現的難易程度。

首先，建議簡化產品造型的拐角數及復雜度。在產品造型上，加強數據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構性分析。

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性。在產品下發工藝數模后，提出初版滾邊要求給沖壓后，要嚴格審查在造型凍結后拐角部位及大角度部位的可行性及實現難度。在數模正式凍結，沖壓模具開模之前，針對拐角部位組織專題討論確認，規避產品定義不滾邊而沖壓模具無法實現相應的角度，反過來再改模具情況的發生。翻邊角度是影響最大的因素，分析時需重點關注，建議最好不超過135 °，超過135 °。需考慮增加預折邊工藝，而預折邊既增加工時，又帶來質量的波動，給后期調試增加不少工作量。

第三，提高沖壓件的質量。這是決定滾邊質量的決定性因素，也是最關鍵的。作為車身內外板連接的新型包邊工藝，機器人滾邊對沖壓件質量要求非常高，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域（如拐角）翻邊高度控制在4～5mm，且需要注意直邊非拐角區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板要求也高，在內外板的結合面，要求內板表面平整，無明顯波浪、凹坑、凸起等缺陷。當沖壓件質量不穩定、波動大時，會導致各種滾邊不良，給調試帶來極大的工作量。

結語

作為擁有獨特優勢的機器人滾邊技術，已得到越來越廣泛的應用，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量提升的難點仍需不斷進行技術攻關，受制于造型、結構設計以及沖壓件的質量不穩定等因素，在項目調試過程中需通過不斷優化、反復驗證，才能獲得需要的實物效果。