浅谈机器人滚边质量提升难点及对策

浅谈机器人滚边质量提升难点及对策

苏华,柳雨娟,安珂,李金山

奇瑞新能源汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241000

摘要：本文介绍了机器人滚边技术及其常见缺陷，结合实际项目的应用，探讨了前后盖机器人滚边调试中遇到的质量提升难点及解决对策。

关键字：机器人滚边；质量提升难点；对策

前言

机器人滚边，是滚边操作中引入工业机器人，通过在机器人的手臂末端上安装滚轮，沿着板件折边线进行滚压包边的工艺。替代了传统的压机的包边方式，广泛应用于门盖、翼子板、顶盖、侧围轮罩等车身部件的制造，是近十年来国内逐渐兴起的车身外覆盖件内外板连接新技术，具有独特优势；但应用过程中也出现了相应问题。针对应用过程中出现的缺陷和问题，业界已多有深入的研究。本文从项目量产的生产准备角度出发，仅对调试过程中机器人滚边质量提升的难点及对策，作一定的探讨，其余不再赘述。

一、 机器人滚边概述

机器人滚边技术，最早是为解决铝制前盖的包边问题。主要由三大系统构成：滚边胎模及夹具系统、滚轮系统和机器人及其控制系统，此外，还包括滚边胎膜切换系统，PLC控制系统及相关安全生产系统。与传统的压机包边相比，具有柔性好、可适用大角度（130度）包边需求的特点和优势。

二、机器人滚边常见缺陷

机器人滚边质量与冲压件、设备状态、机器人滚边轨迹等各个因素和环节相关，其中的某个环节出问题都有可能造成滚边质量问题，给产品带来缺陷。缺陷按功能区分，可分为两大类：一是尺寸缺陷，从量产的角度看，滚边质量要优先保证尺寸质量，尺寸质量包括间隙和面差两个特性，通常使用滚边总成后的检具符合率来衡量，以不低于90%为目标。二是外观类缺陷，主要包括如下几种：包边不实、包边波浪变形、包边棱线不顺、塌角、尖角等。

这两类缺陷，直线段的滚边问题通过更改冲压件料边及优化滚边机器人轨迹的方法，即可比较容易的得到解决，而最大的难点在于拐角部位的滚边质量提升。本文结合前后盖机器人滚边的量产准备时应用实践，阐述拐角部位的质量提升的难点及对策，以期为后续滚边项目提供有价值的参考。

1、前盖拐角的滚边

（1）、尖角棱线不顺、外翻，尖角处棱线不顺等问题

原因分析：前盖滚边总成左侧拐角处棱线外翻。该处缺陷经分析确认，是前盖外板单件该处翻边角度过大，而翻边料边又短导致。经过组织冲压部门进行讨论，并共同手工验证后，有效解决了该问题。

解决对策：针对该滚边缺陷，经过充分验证，在机器人滚边之前，人工先用垫铁和钣金锤对翻边适当敲击，使尖角处翻边预弯一个角度，再由机器人进行自动滚边。

（2）、靠近拐角处的包边棱线不顺，波浪严重

原因分析：这个缺陷根本原因在于翻边角度过大，棱线不清晰，前盖外板单件翻边角度回弹大，滚边要求142度，实际超过150度。此外，翻边高度10-11mm，偏大1-2mm。

解决对策：由于冲压件翻边角度回弹大，很难控制。经与冲压规划部门讨论，决定将翻边高度修剪2mm左右。新状态件出来后，机器人滚边根据新件对轨迹进行重新优化验证。

2、后盖拐角的滚边

（1）、拐角滚边不顺

原因分析：因造型原因，几处产品定义不滚边的拐角部位，定义冲压单件该处翻边角度冲压出来90度，但实际冲压单件出来翻边角度过大（120度），高度又过短（2mm），强行滚边造成棱线不顺。

解决对策：针对问题现状充分分析，现场经手工验证之后，组织产品、冲压规划等现场对接，提出了改进建议方案：由产品下发设变，修改原产品定义，现有翻边高度增加2mm，并将原不滚边的90度立边更改为正常滚边；冲压根据设变修改模具，把翻边加长2mm。机器人滚边根据修改后的冲压新件优化轨迹。

（2）、后尾灯上部拐角尖角

原因分析：因造型及产品结构设计不合理，导致后尾灯上部该处拐角部位无法实现。

解决对策：对该处部位做了多种验证方案，简单介绍下其中两种。第一种，机器人滚边时滚轮对拐角处不施加力，保持冲压件原始状态。第二种，冲压料边加长1mm，滚边轨迹优化。经过两种方案验证后实物状态，组织相关部门领导评审，最终决定采用第二种方案。但第二种方案存在叠料，棱线轻微不顺的缺陷，调整线仍需进行一定的返修打磨，才能达到交车标准。

（3）、后尾灯上部拐角处与侧围匹配的段边尺寸不稳定

原因分析：经过滚边反复验证及对冲压单件的排查，最终发现，导致问题的原因为零件状态发现较大变化，外表面看，靠近小边折线附近型面变形较大，里面看，小边有两处折边线。冲压单件该处存在明显变形，折边线有两条，导致机器人滚边过程中，板件受力不均，滚轮无法保证沿着其中一条确定的折边线包边。通过对问题件进行还原，能清晰看到，滚边初段沿着外侧折边线折边，而滚边末段则变形沿着内侧折边线折边。导致该小段滚边检具尺寸不稳定，外观上呈现三角形，或者间隙极小（小于3mm），忽大忽小，检具测量无一致性，给后盖与侧围装车匹配带来极大困难，造成调整线间隙平度难调。

解决对策：明确问题原因后，要求冲压对冲压件该处变形两处折边线问题进行整改，滚边按整改合格后的零件进行轨迹调试，通过检具测量尺寸一致性，并跟踪确认后盖装车匹配效果。经过几个批次的调试及跟踪确认，尺寸不稳定问题得到解决。

5 策略及总结

通过实际应用中遇到的问题及其解决过程来看，为快速提升调试效率、最大限度避免出现无法解决的质量难题，在产品造型、结构设计，滚边工艺可行性分析及冲压件质量控制方面要多下功夫，严格把关，充分考虑工艺实现的难易程度。

首先，简化产品造型的拐角数及复杂度，在产品造型上，加强数据制造可行性分析审查，尽可能减少急剧过渡的拐角，减小拐角部位曲率，从源头上降低工艺实现难度。在CAS造型SE分析工作中多多加强结构性分析。

期次，强化滚边工艺可行性分析，提升分析水平，加强拐角及大角度部位的分析力度及精准性。在产品下发工艺数模后，提出初版滚边要求给冲压后，要严格审查在造型冻结后拐角部位及大角度部位的可行性及实现难度。在数模正式冻结，冲压模具开模之前，针对拐角部位组织专题讨论确认，规避产品定义不滚边，而冲压模具无法实现相应的角度，反过来再改模具的情况的发生。翻边角度是影响最大的因素，分析时需重点关注。最好不超过135度，超过135度，需考虑增加预折边工艺，而预折边既增加工时，又带来质量的波动，给后期调试增加不少工作量。

再次，提高冲压件的质量。这是决定滚边质量的决定性因素，也是最关键的。作为车身内外板连接的新型包边工艺，机器人滚边对冲压件质量要求非常高，甚至是苛刻。一点点的波动，会放大反映出来。冲压件外板的翻边高度，通常8mm，原则上不超过10mm，在曲率变化大形状急剧变化区域（拐角）翻边高度控制在4-5mm，且需要注意直边非拐角区域翻边高度公差控制在±0.5mm，而拐角则建议控制在±0.3mm。采用机器人滚边对内板要求也高，在内外板的结合面，要求内板表面平整，无明显波浪，凹坑，凸起等缺陷。当冲压件质量不稳定、波动大时，会导致各种滚边不良，给调试带来极大的工作量。

6 结束语

作为拥有独特优势的机器人滚边技术，已得到越来越广泛的应用，直边的包边问题比较容易解决，拐角部位的包边问题作为质量提升的难点仍需不断的进行技术攻关，受制于造型及结构设计，以及冲压件的质量不稳定，在项目调试过程中需通过不断优化、反复验证，才能获得需要的实物效果。

参考文献

[1] 王立影，孙志成，卢兵兵，王芝斌. 机器人滚边技术及应用，制造业自动化，2010

[2] 乔福龙，张云. 机器人滚边质量问题分析及解决措施，汽车工艺与材料，2017

作者：苏华

工作单位：奇瑞新能源汽车股份有限公司

地址：安徽省芜湖市弋江区高新产业开发区长江南路97号

联系电话：13637137952

研究方向：汽车焊装总拼技术，汽车焊装新技术、新材料。