隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，包邊總成質(zhì)量的要求也隨之提高，而現(xiàn)場包邊操作時常會出現(xiàn)由于包邊導致的面品質(zhì)量缺陷問題。本文旨在通過改變滾邊軌跡和滾輪角度的方式來解決機蓋包邊總成的面品成形質(zhì)量缺陷，對提高包邊總成和整車產(chǎn)品品質(zhì)，有一定指導作用。

包邊是車身制造中的一大重要工藝，提升包邊品質(zhì)對于提升產(chǎn)品的品質(zhì)和整車光柵的光順性有很重要的作用。在制造中減少包邊后總成零件的質(zhì)量缺陷，也能夠有效降低現(xiàn)場調(diào)試的工作強度。

目前在包邊領域主要存在4 種解決方案。

(1）包邊模：借助壓力機提供動力，完成40°～45°預包邊和0°終包邊，方案成熟，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)節(jié)拍快，批量高。但缺點是車型換代時，需要再次開發(fā)新的包邊模具，柔性化生產(chǎn)效率低。

(2）機器人滾邊：借助滾邊夾具、滾輪系統(tǒng)、機器人和控制程序，根據(jù)具體零件造型通過3 ～5 輪次的滾輪滾壓外板零件完成包邊工作。滾邊方案柔性化高，可以根據(jù)不同零件的實際生產(chǎn)情況，采用不同的機器人與胎模的靈活搭配，即實現(xiàn)一機多?；蛞荒６鄼C的生產(chǎn)方式。

(3）氣動包邊機：借助氣缸提供動力，通過包邊鑲塊壓合外板零件完成包邊。此方案調(diào)試周期長，動作也不符合鈑金翻折的特點，故質(zhì)量問題較多。

(4）手工包邊：依賴于鉗工的個人技能，包邊一致性差，生產(chǎn)效率低。

綜上，目前大多汽車廠采用滾邊機器人作為包邊工作的解決方案。本文以我司現(xiàn)場實際生產(chǎn)中的機蓋總成為依據(jù)，嘗試從模擬分析的角度，解決零件的質(zhì)量缺陷。

實驗背景

我司在一款車型的生產(chǎn)中，機蓋包邊總成一直存在質(zhì)量缺陷，且久治不愈?，F(xiàn)場問題如圖1 所示，整個機蓋包邊總成，存在16 項質(zhì)量問題，亟待解決。大體可分為以下3 類。

(1）1 ～9 號是機蓋總成外凸側(cè)在包邊后的面品缺陷，表現(xiàn)為油石打磨后的油石斷線。

(2）10 ～15 號是機蓋總成風擋玻璃側(cè)在包邊后的面品缺陷，表現(xiàn)為油石打磨后的油石斷線。

(3）16 號是機蓋總成正面左棱線處的面品缺陷，表現(xiàn)為油石打磨后的油石斷線。此問題由于是單件成形時發(fā)生而且經(jīng)過滾邊成形缺陷并無放大，故16 號問題不在本文解決方案之列。

創(chuàng)建Autoform 仿真實驗模形

(1）創(chuàng)建工具體模形。

圖1 實際生產(chǎn)問題

在3D 制圖軟件UG 中創(chuàng)建滾邊所需工具體的幾何數(shù)形，并導入仿真分析軟件Autoform 中進行工具體的設置。胎模選取外板最外側(cè)120mm 寬度為支撐面，并依據(jù)現(xiàn)場情況布置吸盤位置。采用現(xiàn)場實際生產(chǎn)用的“90°→45°→0°→水滴”，4 輪次的包邊角度，設計不同角度下的包邊滾輪，以上如圖2 所示。

圖2 包邊工具體實驗模形

(2）設置實驗板料。

外板零件材質(zhì)Superlite200(鋁板），料厚0.9mm。內(nèi)板零件材質(zhì)Ecolite163st(鋁板），料厚0.8mm。調(diào)整內(nèi)外板單件數(shù)形的空間位置到車身坐標，以實際生產(chǎn)中單動拉延的運動方式，模擬計算沖壓單件全工序成形過程，并輸出可用于滾邊分析的計算結(jié)果(.asm），以此模擬結(jié)果，作為板料數(shù)據(jù)導入Autoform計算。圖3 為計算后的單件回彈數(shù)據(jù)，計算結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)試情況一致，可用于本實驗分析。

圖3 沖壓內(nèi)外板單件計算結(jié)果

(3）創(chuàng)建滾邊軌跡。

在滾邊的初始位置布置滾輪，依據(jù)滾輪中心到零件邊緣的距離，偏置外板零件最外側(cè)圓角切線至滾輪中心，生成此滾輪的滾邊軌跡。零件依照現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況，需要設置3條滾邊通道，每個通道需要翻4次，共計12 條滾邊軌跡，如圖2 左圖所示。

(4）摩擦系數(shù)為0.15。

(5）滾輪速度為100mm/s。

(6）預包邊的滾邊壓力設置為剛性。

滾輪依據(jù)設計好的滾邊程序運動，內(nèi)板零件布置于外板零件之上，外板零件的翻邊面因受到滾輪的作用力而發(fā)生材料變形，并基于多輪次的滾邊進而產(chǎn)生塑性變形，得到想要的總成零件形狀。

包邊模形仿真結(jié)果分析

通過以上設置計算后，得到一個分析結(jié)果，如圖4 所示，通過計算結(jié)果和現(xiàn)場總成零件的質(zhì)量檢驗結(jié)果的對比，計算結(jié)果可以比較全面且真實的反應現(xiàn)場情況，可以用于實驗模擬分析。

圖4 滾邊成形仿真模擬結(jié)果

當滾邊發(fā)生在多料翻邊一側(cè)，即機蓋外凸一側(cè)，無論是滾邊成形過程還是滾邊結(jié)束狀態(tài)，包邊面上都出現(xiàn)了明顯的波浪，為成形質(zhì)量缺陷，如圖5 所示。而本章節(jié)以下內(nèi)容，將通過嘗試更改滾邊參數(shù)，來減輕這種質(zhì)量缺陷。

圖5 滾邊成形過程狀態(tài)

外凸側(cè)機蓋質(zhì)量缺陷的解決

外凸一側(cè)即圖1 中1 ～9 號問題點區(qū)域。此區(qū)域在翻邊和包邊時都是多料翻邊，易出現(xiàn)翻邊起皺，在零件回彈上，經(jīng)常呈現(xiàn)兩邊塌中間翹的現(xiàn)象。此經(jīng)驗現(xiàn)象正好與模擬結(jié)果能夠?qū)?，如圖6 所示。

圖6 總成零件回彈結(jié)果

初始狀態(tài)的外板件，在機器人滾邊的作用下，板料由外向里不斷折疊，發(fā)生塑性變形，最終成為機蓋總成的零件形狀。在這過程中，外板零件在外凸一側(cè)，由于翻邊時材料由外向里的收縮流動，板料受壓應力的作用，而且此處根據(jù)零件造型本就是翻邊多料的一側(cè)，板料流動更加不均勻，就會產(chǎn)生起皺缺陷，特別是在A 面曲率變化急劇的位置，由于軌跡不變而形面曲率不同導致的包邊角度變化，滾輪的壓應力的作用會急劇變化，也非常容易在立壁產(chǎn)生波紋。

由于此零件是周圈水滴包邊，且單件翻邊時兩側(cè)平均翻邊角度是150°，機頭側(cè)平均翻邊角度是130°，考慮到生產(chǎn)效率，最初車間采用的是“90°→45°→0°→水滴”的包邊方案。

1 ～9 號的質(zhì)量問題，是由于多料翻邊產(chǎn)生了成形質(zhì)量缺陷。首先，調(diào)整此處滾邊軌跡從單軌跡改為雙軌跡，如圖7 所示?？紤]到兩側(cè)一樣形狀的零件，滾邊前后順序不一樣，滾輪對零件的壓合導致成形應力不一致，為保證左右結(jié)果一致做此調(diào)整。

圖7 滾邊軌跡調(diào)整

其次，調(diào)整滾輪的角度從“70°→30°→0°→水滴”，調(diào)整到“80°→40°→0°→水滴”。目的為減緩滾邊第一次折彎導致的多料在后續(xù)折彎時的累積，如圖8 所示。

風擋側(cè)機蓋質(zhì)量缺陷的解決

風擋一側(cè)即圖1 中10 ～15 號問題點區(qū)域。此區(qū)域在翻邊和包邊時都是少料翻邊，易出現(xiàn)翻邊開裂，在零件回彈上，經(jīng)常呈現(xiàn)兩邊翹中間塌的現(xiàn)象。此現(xiàn)象也與模擬結(jié)果能夠?qū)?

由于此處是水滴包邊，且單件翻邊時此處平均翻邊角度是100°～120°，考慮到生產(chǎn)效率，最初車間采用的是“90°→45°→0°→水滴”的包邊方案。而現(xiàn)在調(diào)整滾輪的角度從“90°→45°→0°→水滴”，到“70°→35°→0°→水滴”。目的是減緩第二、三輪次滾邊時，零件折彎的少料趨勢，讓零件最后的折彎少料趨勢逐漸減緩，如圖9 所示。

圖8 滾輪工作角度調(diào)整

圖9 滾輪工作角度調(diào)整

模擬結(jié)果評價

經(jīng)過以上調(diào)整，如圖10 所示，1 ～15 號的面品缺陷不同程度的得到了減緩，可以看出，改變滾邊軌跡和滾邊角度的方法可以有效減緩包邊后的面品缺陷，滾邊軌跡和滾輪角度則要通過零件造型和成形狀態(tài)來確定，并需要經(jīng)過模擬計算的驗證。

結(jié)束語

通過在滾邊操作中，在零件對稱側(cè)設計對稱的滾邊軌跡，可以控制每一次板料折彎的趨勢和應力分布相同，進而改變由于軌跡不一致而導致的零件左右不一致現(xiàn)象。

在多料翻邊的一側(cè)盡量減緩滾輪首次觸料而導致的起皺，減緩起皺在后續(xù)折彎的堆積會改善滾邊零件的質(zhì)量；而在少料翻邊的一側(cè)盡量減緩后續(xù)滾邊的少料程度，通過多次成形，減緩少料的趨勢而導致的質(zhì)量問題。

由于軟件是沖壓軟件，而包邊的工作在焊裝完成，橫跨了兩個專業(yè)，故包邊分析模塊在焊裝車間內(nèi)并沒有得到廣泛的利用。而通過上面的例子可以看到，分析軟件的設置在符合生產(chǎn)現(xiàn)場情況的條件下，可以得到較為真實的結(jié)果。本文通過此實例的說明，期望能達到拋磚引玉的效果，期望在未來包邊的調(diào)試及同步工程上，都能有效的把模擬分析利用起來，尤其是在前期開發(fā)階段，若能有效利用好分析軟件，在前期改善零件自身造型帶來的問題，可有效的減少現(xiàn)場的調(diào)試工作量。