浅谈机器人滚边质量提升难点及对策

奇瑞用车（安徽）有限公司 安徽芜湖 241000

机器人滚边，是滚边工艺中引入工业机器人，通过在机器人的手臂末端安装滚轮，沿着板件折边线进行滚压包边的工艺。可替代传统的压合包边，广泛应用于门盖、翼子板、顶盖及侧围轮罩等车身部件的制造，是10多年来国内逐渐兴起的车身外覆盖件内外板连接技术。优势独特，但应用过程中也出现了一定的问题。针对其应用过程中出现的问题，业界已有很多深入的研究。

机器人滚边概述

机器人滚边最早是为解决铝制前盖的包边问题，由奥迪汽车公司与德国爱达克公司合作开发的新型包边技术。主要由三大系统构成：滚边胎模及夹具系统、滚轮系统、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系统。

与传统的压机包边相比，具有柔性好、可适用大角度（130°）包边需求的优势。但其劣势也显而易见，生产效率没有压机包边高。压机包边的生产节拍一般不超过30s，机器人滚边很难达到，所以起初并不太适合高节拍生产。随着技术的不断发展成熟，机器人滚边的生产效率也在逐步提高，如今已能达到60JPH的生产能力。

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都有关，其中的某个环节出问题都可能造成质量问题，给产品带来缺陷。缺陷按功能划分，可分为尺寸缺陷和外观缺陷两大类。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，常使用滚边总成后的检具符合率来衡量，通常以不低于90%为目标。而外观类缺陷，主要包括：包边不实、包边波浪变形、包边棱线不顺、塌角及尖角等。

这两大类缺陷中，随着技术的发展成熟，实际应用时，直线段的质量问题通过更改冲压件料边及优化滚边机器人轨迹的方法，可较容易地解决，而最大的难点在于拐角部位的滚边质量提升。

以下结合奇瑞商用车某项目后盖机器人滚边的量化生产准备的应用实践，阐述拐角部位的质量提升的难点及对策。

后盖拐角的滚边

因造型设计复杂，后盖边边拐角多，过渡急剧的部位多，导致滚边相对前盖复杂得多，滚边工艺实现难度极大，而其拐角部位尤其如此。奇瑞商用车某项目实施过程中，某车型后盖如图1所示，机器人滚边质量提升存在难点如下。

图1 奇瑞商用车某车型后盖

1.拐角滚边不顺

（1）原因分析 因造型原因，产品定义几处不滚边的拐角部位，定义冲压单件该处翻边角度为90°，但实际冲压单件的翻边角度过大（120°），高度又过短（2mm），强行滚边造成棱线不顺。

（2）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°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。

经各部门通力协作，滚边不顺问题得到显著改善，达到预期效果。改善前后效果如图2所示。

图2 拐角滚边不顺改进

2.后尾灯上部拐角尖角

（1）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。

（2）对策 对该处部位做了多种验证方案，简单介绍其中两种。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。对两种方案验证后的实物状态，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，调整线仍需进行返修打磨，才能达到交车标准。改善前后效果如图3所示。

图3 拐角尖角改进

3.后尾灯上部拐角处与侧围匹配部位尺寸不稳定

（1）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生较大变化：从外表面看，靠近小边折线附近型面变形较大，从里面看，小边有两处折边线（见图4）。

图4 零件变形有双折线

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，而滚边末段则沿着内侧折边线折边。这样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（＜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，无法交车。

（2）对策 明确问题原因后，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，尺寸不稳定问题得以解决。效果如图5所示。

图5 尺寸不稳定问题改进

经验分析

从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，建议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。在项目实践中，建议在CAS造型SE分析工作中多多加强结构性分析。

其次，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，建议最好不超过135 °，超过135 °。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。

第三，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，通常为8mm，原则上不超过10mm，在曲率变化大形状急剧变化区域（如拐角）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。

结语

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进行技术攻关，受制于造型、结构设计以及冲压件的质量不稳定等因素，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。