萬維

摘 要：介紹了汽車制造行業(yè)的門蓋生產(chǎn)兩種常用包邊工藝-折邊與滾邊，對比了兩種工藝的差異點，創(chuàng)新性地提出了以滾邊工藝完成折邊工藝所制造零件的方法，具體介紹了折改滾的整個實施過程，分析了其中的難點，此方案對于其他需要折改滾的領(lǐng)域具有推廣價值。

關(guān)鍵詞：汽車制造業(yè)；汽車門蓋包邊；折邊工藝；滾邊工藝；折改滾

1 引言

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，汽車行業(yè)作為制造業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)，地位尤為重要。

四門兩蓋（左右前車門、后車門，發(fā)動機(jī)蓋和行李箱蓋）是汽車車身總成的重要組成部分，它們是汽車車身的外覆蓋件，裝配后要與周圍零件保持均勻的裝配間隙，以達(dá)到良好的互換性，同時它們也是汽車可見表面，需要保證美觀度。因此，車身工藝要求門、蓋外表面光滑平整，不能存在凹凸劃痕，還要保證邊緣過渡線圓滑?；谝陨弦?，四門兩蓋內(nèi)外板之間裝配不能采用焊接工藝，而要選用包邊工藝。

包邊工藝，是一種將沖壓零件外板單件上翻邊或下翻邊壓平后，使零件的內(nèi)、外板連接在一起的裝配工藝。傳統(tǒng)包邊工藝有壓機(jī)+上下模具形式，液壓/伺服電機(jī)驅(qū)動專機(jī)形式，但是以上方式的弊端是柔性較差，只能適用于一種車型，并且制造、維修成本較高。所以伴隨著工業(yè)自動化程度的提高和工業(yè)機(jī)器人的廣泛推廣，包邊工藝引入了機(jī)器人滾邊。所謂機(jī)器人滾邊，就是通過機(jī)器人手臂上安裝滾輪來進(jìn)行滾壓包邊的制造工藝。機(jī)器人滾邊的優(yōu)勢在于柔性化較高，適用于幾種車型之間進(jìn)行切換，最大化提高了設(shè)備的利用率，降低了投資成本。

常見的包邊工藝有圖1平包邊，圖2水滴包邊，圖3厚內(nèi)板包邊。

相比較點焊工藝，包邊工藝有以下優(yōu)勢：

（1）可視且連續(xù)的板材連接技術(shù)，在板材連接處不需要返工；（2）板材連接處的密封性有比較好的保證；（3）保證了原材料防腐蝕的特性（對原材料表面影響較?。?；（4）無熱影響，無接縫變化，延伸；（5）可適用多類型的材料；（6）節(jié)拍高，適用于批量化生產(chǎn)。下面將先通過探討兩種工藝的差異角度出發(fā)，闡述為什么要實施折改滾方法。

2 汽車門蓋折邊工藝與設(shè)備

工藝過程：整個折邊過程一般分為三步，首先進(jìn)行預(yù)折邊，如圖4，將翻邊角度較大的位置翻折為90°；之后進(jìn)行第一步折邊，如圖5，將翻邊角度由90°折彎至45°；最后第三步終折邊，如圖6，將外板壓平，使得內(nèi)外板平行。

由于折邊過程是零件周圍一圈折邊刀同時工作，因此節(jié)拍非常高，常?？梢赃_(dá)到60JPH；同時只要保證胎膜匹配度高、折邊刀位置合適，其折邊后連接處平整度和圓弧平順度也好。

目前常用的折邊設(shè)備如圖7所示，折邊設(shè)備主要由有以下幾部分構(gòu)成，包括：壓料塊、折邊模塊、動力系統(tǒng)、折邊床以及折邊床基座。由圖可見，折邊整套設(shè)備為一體式，而且每套設(shè)備只能對應(yīng)一套設(shè)備，因此柔性度差，成本高且維修困難。

3 汽車門蓋滾邊工藝與設(shè)備

工藝過程：整個滾邊過程一般分為三步，首先進(jìn)行的第一道滾邊，如圖8，將翻邊角度翻折為60°；之后進(jìn)行第二道滾邊，如圖9，將翻邊角度由60°折彎至30°；最后終滾邊，如圖10，將外板壓平，使得內(nèi)外板平行。

由于滾邊過程是機(jī)器人帶著滾輪沿零件繞一圈工作，每一道滾邊需要完整的走一圈，因此節(jié)拍較低，最高可以達(dá)到30JPH；正因為從一個位置滑移到下一個位置，因此與折邊工藝相比，在滾邊零件的翻邊處容易出現(xiàn)波浪或堆料缺陷。

滾邊設(shè)備由3三個主要組成部分：滾邊胎膜、機(jī)器人、滾輪系統(tǒng)，機(jī)器人和滾輪為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。滾邊胎膜跟隨零件形狀而變化，由上胎膜和下胎膜作用是完成零件內(nèi)板定位和外板型面支撐，帶滾輪的機(jī)器人完成滾邊成型。機(jī)器人滾邊通過機(jī)器人控制器控制滾輪的運動軌跡和壓力及滾邊的速度等參數(shù)來實現(xiàn)。

4 折改滾分析

綜上所述，我們主要從產(chǎn)能、表面質(zhì)量、投資等幾個方面來綜合評價折邊與滾邊工藝的優(yōu)劣勢以及其適用的生產(chǎn)條件。

某公司配件生產(chǎn)遇到一情況如下：其部分門蓋零件在停產(chǎn)前的批量供應(yīng)是采用折邊工藝進(jìn)行生產(chǎn)的，由于種種原因，其配件生產(chǎn)時很難恢復(fù)原折邊生產(chǎn)方式，同時考慮到配件生產(chǎn)批量小但種類多的特點，恰好符合上述所分析的滾邊工藝特性，順理成章的采用滾邊工藝來實現(xiàn)其配件。

5 折改滾技術(shù)難點探討

5.1 折邊損耗、滾邊損耗與翻邊高度

內(nèi)外板單件通過滾邊或折邊得到的新的零件稱之為總成零件。在折邊或滾邊工藝中，外板單件零件在包內(nèi)板單件零件前后，其外輪廓大小會發(fā)生變化，一般而言，折邊或滾邊之后，與外板單件輪廓相比，總成輪廓會變小，其變小的量稱之為損耗量，這個損耗并不是零件材料消失了，而是指代輪廓變小了，看上去像是材料消失了。因此，折邊損耗是指外板零件折邊前后長度產(chǎn)生的變化量，滾邊損耗是指外板零件滾邊前后長度產(chǎn)生的變化量。

在汽車零件設(shè)計中，零件是先設(shè)計總成，之后設(shè)計單件，稱之為逆推法。在逆推的過程中，需要考慮滾折邊損耗。一般而言，由于兩種工藝和設(shè)備的條件限制，折邊工藝損耗量大于滾邊工藝損耗量，即折邊損耗大于滾邊損耗。因此，為了得到相同輪廓的總成，采用折邊工藝生產(chǎn)的單件輪廓大于采用滾邊工藝生產(chǎn)的單件輪廓；或者，從另外一個角度講，采用相同的外板單件，滾邊工藝得到的總成輪廓會大于折邊工藝得到的總成輪廓。

外板單件在滾折邊之前的法蘭邊高度稱之為翻邊高度。考慮到兩種工藝的特性，折邊是由一組折邊刀將外板翻邊直接向內(nèi)進(jìn)行翻折包住內(nèi)板，而滾邊是由機(jī)器人帶動滾輪由一端向另一端逐步向內(nèi)翻折，因此滾邊工藝在零件輪廓有過渡轉(zhuǎn)角的地方，也是滾輪離開的終點處容易產(chǎn)生物料堆積，所以在轉(zhuǎn)角處的翻邊高度值，滾邊工藝的小于折邊工藝的。

上述所說，某公司配件生產(chǎn)情況便是如此，而且規(guī)定，單件狀態(tài)與其批量生產(chǎn)期間相比，不做改變，僅工藝做變更，由折邊改為滾邊，要求得到質(zhì)量合格的零件。

5.2 折改滾質(zhì)量合格的含義

相對于折邊工藝，滾邊工藝所生產(chǎn)的零件在兩個方面可能會發(fā)生變化，一個是輪廓尺寸，由折邊損耗決定，一個是輪廓形狀和零件外表面平順度，由翻邊高度決定。

質(zhì)量合格，意味著折改滾后，零件狀態(tài)（即尺寸和外表面平順度）依然在批量零件要求的質(zhì)保公差范圍之內(nèi)。

5.3 折改滾技術(shù)難點及解決方案

5.3.1 保證折改滾后，零件輪廓尺寸符合公差要求

解決方案出發(fā)點有兩個，理論設(shè)計階段，胎膜和滾輪進(jìn)行特殊設(shè)計考慮；現(xiàn)場調(diào)試和質(zhì)量優(yōu)化階段，滾邊參數(shù)進(jìn)行特殊調(diào)校。

（1）滾邊胎膜進(jìn)行特殊設(shè)計，輪廓盡可能與外板單件翻邊棱線平齊，甚至略小于外板翻邊棱線。在實際設(shè)計胎膜過程中，一方面依據(jù)零件數(shù)模，另一方面由于實際生產(chǎn)中會出現(xiàn)零件狀態(tài)發(fā)生變化而數(shù)模并未隨之更新的情況，因此為了使胎膜狀態(tài)盡可能貼近實際零件狀態(tài)，對零件采用光學(xué)掃描方式捕獲其實際型面狀態(tài)，并采用軟件進(jìn)行擬合得到實際零件輪廓狀態(tài)，然后采取此模擬數(shù)據(jù)修正理論數(shù)模數(shù)據(jù)，從而使得胎模設(shè)計更為科學(xué)。（2）滾輪進(jìn)行特殊設(shè)計，在現(xiàn)場調(diào)試時，第一道滾邊時滾輪型面盡可能與翻邊底部棱線貼齊。（3）在現(xiàn)場調(diào)試時，第一道滾邊時滾輪型面盡可能與翻邊底部棱線貼齊的基礎(chǔ)上，增加滾輪壓力，將輪廓棱線盡可能往里推，以保證輪廓不要外擴(kuò)，達(dá)到將零件外輪廓做小的目的。

5.3.2 保證折改滾后，零件輪廓形狀和零件外表面平順度符合Audit要求

此種問題解決過程主要在與現(xiàn)場調(diào)試與質(zhì)量優(yōu)化過程中，對滾邊工藝的具體方案進(jìn)行優(yōu)化。

（1）增加滾邊過程中滾輪循環(huán)次數(shù)，減小每次滾邊時的翻轉(zhuǎn)角度，比如正常滾邊每道度數(shù)約為30-45度，可視具體情況減小為15-30度，此種方式代價是降低節(jié)拍。（2）改變滾輪運動方向，常規(guī)滾邊為了節(jié)拍考慮，一般是從一個方向一直滾至另一個方向至結(jié)束，這種方式是堆料產(chǎn)生的原因之一，而一次性滾邊長度越長，越容易導(dǎo)致堆料問題，但對于原本就是滾邊的零件來講屬于可接受范圍，對于折改滾的單件，采用此種方式之后，堆料問題會加重。因此為了減輕堆料問題，將一段長滾邊拆分為多段短滾邊，例如從兩端向中間分兩次進(jìn)行滾邊，可有效解決此問題，此種方式代價也是會降低節(jié)拍。

6 實例應(yīng)用與總結(jié)

以上折改滾工藝已成功用于某公司配件生產(chǎn)線中，采用折改滾的方式，雖然降低了生產(chǎn)節(jié)拍（由約30JPH降低至15JPH以下），但是降低了生產(chǎn)成本、設(shè)備維修成本，提高了生產(chǎn)線的柔性化程度。

由于配件需求量并不多，因此對生產(chǎn)節(jié)拍要求不高，一般情況下5JPH-10JPH即可滿足實際需求，綜合來看，折改滾的降低節(jié)拍也并不是其弊端，此工藝更改收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于損失，值得推廣至后續(xù)更多的折邊零件配件生產(chǎn)供應(yīng)中。

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