机器人水滴滚边技术的研究和应用探讨
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摘 要 在汽车工业生产中，传统的门盖包边方式主要有桌式包边和压力机模压包边，机器人滚边是新型的包边技术。机器人滚边作为一种新型的包边方式，通过控制机器人操纵滚边工具完成对四门两盖等车身覆盖件的板件包边。本文就机器人水滴滚边技术的研究和应用展开探讨。
关键词 机器人;滚边;水滴
引言
机器人滚边技术不仅投入成本低，且成型美观、易于柔性化制造，最重要的是研发和调试时间短，适应汽车工业的快速发展，在汽车厂商中得以大范围应用起来[1]。
1 滚边力监测系统的介绍
滚边力监测系统是基于一体式终端的数据采集分析智能平台，通过获取全面、准确、可靠的工艺数据对整个滚边过程进行有效的监控。其硬件配置包括传感器、变送器、X20系统、总线控制器、Profibus主站模块以及集成触摸屏和开关电源。滚边力监测系统可分為3大模块。数据采集模块采用高精度的力传感器，通过总线式数据采集系统可以最大限度地避免焊装车间大电流引起的干扰，保证采样精度;总线通讯模块支持KU-KA、FANUC、ABB等主流机器人;兼具信息数据处理及显示功能的质量监控屏能实时显示设备运行状态、工艺参数等。试验前必须安装传感器。为了保证传感器的准确性，先测量代替块和压头的高度，拆卸滚边工具中的传感器代替块;再安装力传感器并通过增减垫片保证前后高度一样，监控结果由质量监控屏显示[2]。
2 机器人水滴滚边的实现
CN200发盖水滴滚边与非水滴滚边相比，只有发盖零件的前端有变化，基于短周期、低成本的开发需求，对原有的滚边设备进行了改造，以达到水滴滚边的要求。设计和改造从以下几个方面进行。①包边模重新设计和改造。宝骏730发盖改成水滴滚边的形式后，发盖外板前端的轮廓比非水滴的增大了3mm，导致原本的非水滴包边模与新零件不再匹配。为了实现新零件的兼容，同时还保证包边模的硬度、强度，采取对包边模加长部分进行焊条电弧焊的补焊的措施。基于包边模的设计标准，重新设计了包边模的加工数模。根据新的加工数模只对包边模的前端进行数控加工，以满足精度的要求，实现新零件的兼容使用。②滚头设计和滚边工艺。非水滴滚边所使用的滚轮均为圆柱形滚轮，无法形成水滴滚边的效果。根据水滴的形状和特性，设计了一款适用于水滴滚边的滚头，滚头呈弧面形状，平面较窄，用于形成水滴形状。在滚边工艺上，水滴的工艺与平压的工艺也有区别，按平压2次成型的工艺是无法实现水滴的。在经过分析相关有限元研究的基础上，采用两次预压和一次主压来完成水滴滚边。即第一次将外板翻边从100°左右翻至60°，第二次翻至30°，主压时利用滚轮的弧面在不破坏水滴效果的同时，将板件滚压至0°。各序滚边都要调整好滚轮的着力点和压力值，以保持外板折弯处的弧度和高度，并保证其自然性，通过主压滚压出水滴边[3]。
3 折改滚技术难点及解决方案
（1）保证折改滚后，零件轮廓尺寸符合公差要求。解决方案出发点有两个，理论设计阶段，胎膜和滚轮进行特殊设计考虑;现场调试和质量优化阶段，滚边参数进行特殊调校。①滚边胎膜进行特殊设计，轮廓尽可能与外板单件翻边棱线平齐，甚至略小于外板翻边棱线。在实际设计胎膜过程中，一方面依据零件数模，另一方面由于实际生产中会出现零件状态发生变化而数模并未随之更新的情况，因此为了使胎膜状态尽可能贴近实际零件状态，对零件采用光学扫描方式捕获其实际型面状态，并采用软件进行拟合得到实际零件轮廓状态，然后采取此模拟数据修正理论数模数据，从而使得胎模设计更为科学。②滚轮进行特殊设计，在现场调试时，第一道滚边时滚轮型面尽可能与翻边底部棱线贴齐。③在现场调试时，第一道滚边时滚轮型面尽可能与翻边底部棱线贴齐的基础上，增加滚轮压力，将轮廓棱线尽可能往里推，以保证轮廓不要外扩，达到将零件外轮廓做小的目的[4]。
（2）保证折改滚后，零件轮廓形状和零件外表面平顺度符合Audit要求此种问题解决过程主要在与现场调试与质量优化过程中，对滚边工艺的具体方案进行优化。①增加滚边过程中滚轮循环次数，减小每次滚边时的翻转角度，比如正常滚边每道度数约为30～45度，可视具体情况减小为15～30度，此种方式代价是降低节拍。②改变滚轮运动方向，常规滚边为了节拍考虑，一般是从一个方向一直滚至另一个方向至结束，这种方式是堆料产生的原因之一，而一次性滚边长度越长，越容易导致堆料问题，但对于原本就是滚边的零件来讲属于可接受范围，对于折改滚的单件，采用此种方式之后，堆料问题会加重。因此为了减轻堆料问题，将一段长滚边拆分为多段短滚边，例如从两端向中间分两次进行滚边，可有效解决此问题，此种方式代价也是会降低节拍[5]。
4 结束语
机器人滚边系统是一种新的包边技术，柔性比较高、应用范围比较广，而且在更新车型时重复投资小：机器人滚边调试及门盖匹配过程中，示教比较简单，能够很容易保证工件外观质量及滚边质量;另外，机器人滚边系统对场地及地基没有特别要求，搬迁比较容易，因此目前机器人滚边工艺在国内外被越来越多的公司推行，以减少设备重复投入、降低成本、提高市场竞争力。
参考文献
[1] 陈代枝.汽车门盖包边工业级设备选用[J].机械工人，2015，（12）： 26-28.
[2] 朱久友.机器人滚边成形工艺研究[D].合肥：合肥工业大学，2016.
[3] 王健强，张婧慧.机器人滚边技术及应用研究[J].现代制造技术与装备，2015，（3）：3-5.
[4] 宋宏伟.机器人滚边技术在汽车制造中的应用[J].机械工人：冷加工，2015，（10）：31-33.
[5] 朱爱平，万锋.汽车白车身机器人滚边质量研究[J].中国商界，5（8）： 341-343.
[6] 聂辉，王娜.汽车车身包边工艺及表面质量分析[J].模具制造， 2016，13（8）：9-12.
[7] 高恒勇.汽车开启件机器人滚边缺陷分析与调整[J].汽车与配件， 2016，（2）：38-40.
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