機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)應(yīng)用

1、機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)應(yīng)用作者:撰文長春大正博凱汽車設(shè)備有限公司 劉殿福    機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)被應(yīng)用于轎車白車身關(guān)鍵部件的包邊制造中，主要部件有頂蓋天窗、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、行李廂蓋、車門、翼子板和輪罩。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型的更新?lián)Q代加速，各大汽車制造廠家為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、降低開發(fā)成本，廣泛采用柔性化生產(chǎn)技術(shù)。這樣，機(jī)器人滾邊壓合的這項(xiàng)柔性化生產(chǎn)技術(shù)成為轎車產(chǎn)品開發(fā)首選應(yīng)用技術(shù)。     機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)的柔性化主要體現(xiàn)在兩方面：一方面該技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)節(jié)拍需要，采用一機(jī)多?；蛞荒６鄼C(jī)的工藝方案生產(chǎn)加工

2、產(chǎn)品；另一方面根據(jù)車型的生命周期可隨時(shí)更換滾邊壓合夾具來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。圖1展示的是典型的一模多機(jī)的機(jī)器人滾邊壓合，四個(gè)機(jī)器人同時(shí)完成一個(gè)行李廂蓋的滾邊壓合。圖2是一個(gè)機(jī)器人完成兩個(gè)車門滾邊壓合的實(shí)例。     圖1、圖2所示均是實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的工位，如其相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品需要改型，一般來說，只需要更換機(jī)器人滾邊壓合底模，壓料板即可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型。工藝方法     機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)主要包含機(jī)器人滾邊壓合的工藝方法、機(jī)器人控制技術(shù)和機(jī)器人滾邊壓合設(shè)備的制造技術(shù)。機(jī)器人滾邊壓合的工藝方法將根據(jù)不同類型的工件、同類型工件的

3、不同結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)制定工藝方案。工藝方案可以展現(xiàn)出不同制造廠家的制造風(fēng)格，特殊的制造方案也可以顯示出制造廠家掌握機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)的程度。汽車頂蓋天窗的滾邊壓合的工藝方法目前有分四次壓合和六次壓合兩種方法。圖3顯示分六次滾壓成型過程，每次壓合角度依次為30°、60°、90°、120°、150°和180°。圖4所示是頂蓋天窗分四次滾壓成型的工藝過程，每次壓合角度依次為30°、90°、120°、180°；四門和后蓋一般采用三次滾壓成型法，每次壓合角度依次為30°、60°、90

4、76;。也有采用兩次滾壓成型法的，在局部曲率變化大、形狀復(fù)雜的部位配以多次滾壓法完成滾邊壓合；前蓋多采用3次滾壓成型法，歐式壓合采用四次滾壓成型法；輪罩、翼子板一般也采用3次滾壓成型法。     機(jī)器人滾邊壓合和機(jī)械壓合對(duì)沖壓件的要求不同，采用機(jī)器人滾邊壓合要求工件外板的反邊角度最好控制在95°105°范圍內(nèi)，這樣每次滾壓的角度控制在35°以內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)理想的滾壓成型。沖壓件的成型角度受結(jié)構(gòu)形式的限制不可能完全控制在105°以內(nèi)，如個(gè)別區(qū)域翻邊角度達(dá)到120°，也可以完成正常的滾壓成型，若翻邊角度超過120

5、°甚至超過130°則要增加預(yù)翻邊工序；沖壓件的翻邊高度一般要控制在11mm以下，在曲率變化大形狀陡變區(qū)域翻邊高度控制在4mm左右為宜。沖壓件的最大外形尺寸與滾邊壓合后的總成外形尺寸變化不大，壓合預(yù)留量為00.1mm。采用機(jī)器人滾邊壓合對(duì)工件的內(nèi)板要求也較高，在工件內(nèi)外板的結(jié)合面，要求工件內(nèi)板平整，無明顯波浪、凹坑、凸起等缺陷。選擇機(jī)器人     確定機(jī)器人滾邊壓合的工藝方法和對(duì)沖壓件的要求之后，就需要選擇和確定機(jī)器人的具體參數(shù)。現(xiàn)在機(jī)器人有很多種，有KUKA、ABB、FANUC、MOTOMAN等等，具體選擇哪一家的機(jī)器人要根據(jù)不同客戶

6、的使用習(xí)慣和要求，具體型號(hào)則要依據(jù)所確定的工藝方案形式要求機(jī)器人應(yīng)具有的工藝參數(shù)。機(jī)器人的主要參數(shù)有機(jī)器人承載大小、機(jī)器人的工作范圍、機(jī)器人的運(yùn)行速度及加速度、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度等。目前，機(jī)器人的制造廠家非常熟悉采用機(jī)器人滾邊壓合的工藝方法對(duì)機(jī)器人參數(shù)的具體要求，許多廠家制造了專用于滾邊壓合的機(jī)器人。因此選擇機(jī)器人時(shí)只需確定兩大參數(shù)即機(jī)器人的承載大小和機(jī)器人的工作范圍，機(jī)器人的工作范圍根據(jù)我們的工藝布局和模擬仿真結(jié)果來確定，機(jī)器人布置在滾邊夾具上方則采用下探式機(jī)器人。機(jī)器人承載大小則根據(jù)工藝要求，機(jī)器人需要抓多重的物體、機(jī)器人工作過程中需施加多大的力及機(jī)器人運(yùn)行速度，目前絕大多數(shù)機(jī)器人滾邊設(shè)備制造

7、廠家所采用的滾壓工藝方法對(duì)機(jī)器人的要求只需計(jì)算機(jī)器人的滾壓力即可。機(jī)器人滾壓過程中，在相同部位，初壓和終壓的壓合力不同，在不同部位的滾壓力也不同，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和所了解的多家滾邊設(shè)備制造廠家所測(cè)試結(jié)果表明機(jī)器人滾邊壓合所用最大的滾邊壓合力小于200kg，所以選擇的機(jī)器人能提供200kg滾壓力的用于滾邊機(jī)器人即可。     滾邊壓合速度是機(jī)器人滾邊壓合的關(guān)鍵參數(shù)，一般情況下，機(jī)器人的滾邊速度設(shè)置在平均200mm/s，在滾邊曲率變化大、翻邊角度大的區(qū)域，機(jī)器人滾邊速度要慢一些，通常在50150mm/s，相對(duì)平直、曲率變化小、翻邊角度小的區(qū)域滾邊速度可適當(dāng)增大一般在

8、200300mm/s，機(jī)器人軌跡優(yōu)化較好的也可以達(dá)到500mm/s。     應(yīng)用機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)必須掌握計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)，目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的仿真軟件是Robcod。使用Robcod軟件按照工藝要求做出離線程序，模擬實(shí)際的工作狀況，做到預(yù)先檢查干涉，驗(yàn)證工藝節(jié)拍。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，將離線程序?qū)氲綑C(jī)器人中，大大縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，并且可以將調(diào)試好的機(jī)器人控制程序?qū)氲接?jì)算機(jī)中，找出離線程序和在線程序差異，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高機(jī)器人滾邊壓合的編程水平。壓合設(shè)備的關(guān)鍵部件     應(yīng)用機(jī)器人滾邊壓合不僅要熟知機(jī)器人滾邊壓合工藝

9、，熟練掌握應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)，而且還要掌握機(jī)器人滾邊壓合設(shè)備的關(guān)鍵部件成型技術(shù)。在機(jī)器人滾邊壓合設(shè)備中，滾邊底模和滾頭是核心部件。滾邊底模有采用鑲塊拼裝式和整體鑄造形式兩種，鑲塊拼裝式具有單塊體積小，熱處理變形小易于加工制造的優(yōu)點(diǎn)；整體鑄造式底模具有強(qiáng)度好，裝配調(diào)試方便，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在整體鑄造式底模成為機(jī)器人滾邊壓合模的主要結(jié)構(gòu)形式。要保證穩(wěn)定的、高的滾邊壓合質(zhì)量，滾邊底模就要有高的穩(wěn)定性和耐磨性能，目前不論是鑲塊拼裝式底模還是整體鑄造式底模所使用的材料基本上為兩類：風(fēng)冷鋼和球鐵，這兩種材料都可以做表面淬火，以滿足耐磨性能的要求并且在熱處理過程中變形較小具有較高的穩(wěn)定性。當(dāng)前國外生產(chǎn)的底模主

10、要使用球鐵這種材料，在整體加工后做表面淬火，硬度在HRC50以上。表面淬火的方式有火焰加熱表面淬火、感應(yīng)加熱表面淬火和激光表面淬火，激光表面淬火相對(duì)而言硬度較均勻，變形量較小。由于滾邊底模材料較貴，因此在保證足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性的前提下盡可能降低重量，所以滾邊底模都做成鏤空結(jié)構(gòu)。如圖5所示。      滾頭是連接在機(jī)器人六軸上，有機(jī)器人帶動(dòng)按照預(yù)先設(shè)定的軌跡完成工件滾邊壓合的關(guān)鍵設(shè)備，滾頭主要有機(jī)器人連接法蘭、基板、滾壓輪組等組成。設(shè)計(jì)滾頭首先要按工藝要求完成預(yù)定的滾邊壓合，同時(shí)還要考慮盡可能使機(jī)器人的動(dòng)作姿態(tài)完美順暢，并且便于安裝調(diào)試。圖6是用于滾壓頂蓋天窗的滾頭，采用的工藝方法是六便成型法，專用輪組3完成一、二遍的翻邊，壓合輪5完成三、四遍的翻邊，成型輪4完成五、六遍的翻邊。     圖7是一個(gè)后蓋滾邊壓合用滾頭，壓合輪-A完成一、二遍翻邊壓合，壓合輪-B完成終壓成型，壓合輪-C完成燈口處滾邊壓合。     圖8是一個(gè)車門滾邊壓合用滾頭，壓合輪組-A完成門周邊的3次滾邊壓合成型，壓合輪組-B完成門內(nèi)框的滾邊壓合，壓角5完成門棱線的定型。     滾頭的具體形狀及應(yīng)用要根據(jù)具體工件、具體的機(jī)器人滾邊工