側(cè)圍線輪罩包邊技術(shù)與應用研究

黃進 張展鴻 葉志明 陸浩升

摘 要：介紹一種在側(cè)圍線集成的輪罩包邊新型技術(shù)，把滾邊胎模集成到側(cè)圍焊接夾具上，使焊接作業(yè)與滾邊作業(yè)在同一個工位上完成。該技術(shù)的應用，在保證產(chǎn)品滾邊工藝、滾邊質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)了占地面積小、投資小、高柔性的技術(shù)突破。給汽車行業(yè)輪罩包邊工藝普及帶來了一種良好的解決方案。

關(guān)鍵詞：側(cè)圍線 輪罩包邊 高柔性 應用研究

Abstract：This paper introduces a new technology of wheel cover edge covering integrated in the side perimeter line. The rolling tire mold is integrated into the side perimeter welding fixture， so that the welding and rolling work can be completed at the same station. The application of the technology， under the premise of ensuring the product rolling process， rolling quality， can achieve a small footprint， small investment， and high flexibility of the technical breakthrough， which brings a good solution to the popularization of wheel cover edge covering technology in automobile industry.

Key words：side line， wheel cover edge， high flexibility， application research

1 引言

在汽車白車身連接工藝中，側(cè)圍外板與后輪罩在圓弧位置處的連接工藝主要有點焊連接和包邊連接2種。點焊連接為較常用的傳統(tǒng)工藝，其具有工藝成熟、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢。但隨著市場對產(chǎn)品精致性、成本管控要求越來越高，點焊工藝暴露出兩點劣勢：其一是添加飾板覆蓋焊接面進而增加材料成本，其二是外觀一體性、簡潔性受到約束。因此，輪罩內(nèi)外板包邊工藝受到越來越多汽車企業(yè)的青睞，其工藝可以豐富側(cè)圍輪罩處造型設(shè)計，削減飾板成本。輪罩包邊工藝中，常規(guī)解決方案是設(shè)立獨立的工位進行包邊，包含在主線設(shè)立專門工位和在側(cè)圍線設(shè)立專門工位，其具有占地面積大、投資大及柔性差的特點。本文將介紹一種成功應用的新型技術(shù)方案，把滾邊胎模集成到側(cè)圍焊接夾具上，焊接機器人與滾邊機器人同步進行作業(yè)以完成側(cè)圍的連接。該技術(shù)可有效節(jié)省占地面積、降低投資并實現(xiàn)高柔性化生產(chǎn)。

2 輪罩包邊形狀的分類

汽車行業(yè)輪罩包邊常見形式主要有平直包邊和水滴包邊2種，各自特點如表1所示。

3 輪罩包邊常見工藝

3.1 車身線輪罩滾邊

車身線輪罩滾邊是在焊裝車間車身主線進行的。首先，白車身到達工作位后，通過升降落到支撐上，使白車身輪罩滾邊區(qū)域重復位置精度保證在±0.3mm以內(nèi)。機器人抓取輪罩滾邊胎模工裝，胎模工裝上的銷子與白車身的定位孔相配合進行定位，并夾緊于白車身。機器人脫離胎模工裝，并攜帶一個滾輪組去實現(xiàn)輪罩滾邊。其中，滾輪組采用2個輪子對壓的方式，并在壓力方向帶有輕微的浮動功能。它的優(yōu)勢比較明顯：占地面積小、柔性高且能適應多種車型。但同時也有劣勢，車身輪罩處尺寸鏈較長精度管控難、設(shè)備穩(wěn)定性要求高等。因此，行業(yè)內(nèi)只有少數(shù)汽車企業(yè)選用此工藝。

3.2 輪罩壓邊

專機壓邊主要在側(cè)圍線進行，也有少部分企業(yè)在車身線進行。側(cè)圍線輪罩壓邊，將一個小型專用模具集成在側(cè)圍工裝中，通常用大氣缸作為壓力來源，通過氣缸推動胎模的運動來實現(xiàn)輪罩包邊。其主要優(yōu)勢在于節(jié)拍快;主要缺點在于當車型較多時占地面積大，且每個新車型都要增加導入壓力機的成本。

4 新型側(cè)圍線輪罩滾邊工藝

4.1 新型側(cè)圍線輪罩滾邊工藝主要差異點

新型側(cè)圍線輪罩滾邊工藝，主要是把輪罩滾邊的胎模集成在側(cè)圍總成焊接夾具上。與傳統(tǒng)側(cè)圍輪罩方案相對比，具有以下特點：（1）無需獨立設(shè)置滾邊工位，占地面積小;（2）無需獨立新增胎模及切換機構(gòu)，投資小;（3）胎模隨著車型焊接夾具切換而同步切換，柔性高。

4.2 胎模夾具切換方案及精度保證方案

焊接夾具重復位置精度要求是±1.0mm，而輪罩滾邊胎模位置精度要求是±0.3mm。常規(guī)焊接夾具切換系統(tǒng)有1個工作位、1條切換導軌、4個夾具存放庫位組成。車型切換時，由伺服電機提供牽引力，夾具側(cè)齒輪與導軌側(cè)齒條配合進行傳動，直線導軌與滑車作為承載進行滑移。Y向、Z向主要由直線導軌與滑車精度保證，可有效控制在±0.3mm以內(nèi)。但X向伺服電機加齒輪齒條的累計精度公差在出廠階段可達到±0.3mm，但長時間運行后齒輪齒條會有磨損，公差會擴大到±1.0mm。因此，在X向增加4個夾緊氣缸，把X向定位精度有效的控制到±0.1mm，滿足較理想的滾邊精度要求。其機構(gòu)如圖3所示。

4.3 側(cè)圍線輪罩滾邊工藝方案

機器人滾邊在焊裝側(cè)圍總成線進行，輪罩滾邊胎模集成在側(cè)圍焊接夾具中。焊接作業(yè)與滾邊作業(yè)同步進行。通常，標準的側(cè)圍焊接工位共有6個機器人進行作業(yè)：2個機器人搬運作業(yè)，4個機器人焊接作業(yè)。本次導入滾邊工藝后，把其中1個機器人由焊接作業(yè)變成滾邊作業(yè)，如圖4所示。把輪罩滾邊胎模集成在夾具BASE板上面，并修改輪罩區(qū)域的支撐夾緊機構(gòu)，使工件定位更加穩(wěn)固，如圖4所示。其中，焊接產(chǎn)生的飛濺若掉落到胎模位置，容易造成滾邊品質(zhì)不良。本方案在滾邊過程中，包邊位置處在輪罩內(nèi)板覆蓋區(qū)域，可有效進行焊接飛濺物理阻擋。同時，在編排工藝時避免在滾邊區(qū)域附近進行焊接作業(yè)。在工件搬運過程中，還設(shè)置了吹風口，在每一次作業(yè)完成后吹風口都對胎模進行一次吹掃，保證胎模潔凈度。

5 滾邊工藝導入過程主要管控辦法

5.1 節(jié)拍分析

在項目規(guī)劃階段，需對生產(chǎn)節(jié)拍進行可行性分析。機器人裝件8秒，夾具胎模夾緊2秒，機器人滾邊3序25秒（平均每序8.3秒），夾具胎模打開2秒，機器人取件8秒，合計45秒完成一個工件加工。

5.2 胎模、滾頭設(shè)計及參數(shù)

滾邊胎模應該是對稱的或有相應的加強筋，胎模在滾邊路線的區(qū)域內(nèi)要加強。加工精度≤±0.1mm，表面耐磨，耐腐蝕，不產(chǎn)生微小銹斑，55HRC～60HRC（洛氏硬度），允許的公差在輪廓處為-0.05mm。胎模材料為CrWMn。胎模邊沿倒角為60°，凹槽和邊角處均需要倒角r=0.5。如圖6所示：

5.3 仿真及離線編程

采用仿真、離線編程軟件對機器人、工裝、信號等進行仿真模擬驗證。仿真及離線編程具有以下優(yōu)點：1）提前完成大部分軌跡調(diào)試，縮短現(xiàn)場三分之一的調(diào)試時間;2）提前驗證干涉區(qū)、節(jié)拍等問題點，減少后期設(shè)變，節(jié)約成本。

6 結(jié)語

新型側(cè)圍線輪罩包邊工藝，實現(xiàn)了占地面積小、投資小、高柔性的關(guān)鍵指標，使輪罩包邊工藝不再局限于在線包邊、離線壓邊等方案，解決了品質(zhì)管控難、投資過大的痛點。給汽車行業(yè)輪罩包邊工藝的普及提供了重要的解決方案，助力汽車行業(yè)提升品質(zhì)、打造更美觀的造型。

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