當前，車身門蓋內外板的連接通常都使用包邊工藝，使用傳通模具和壓機進行沖壓包邊時，由于外板的包邊輪廓要根據車身外形的變化而變化，沿整個輪廓包邊的角度也不同，包邊過渡急劇的區域和包邊角度過大的區域，包邊都會非常困難。同時，傳統的沖壓包邊模具占地多，成本高，柔性差。為縮短汽車開發周期、提高產品競爭力，新型內外板的連接技術—機器人滾邊技術逐漸應用于車身生產中。

1.機器人滾邊技術及現狀

機器人滾邊系統主要包括三大部分：滾邊夾具系統、滾輪系統、機器人及其控制系統。滾邊夾具系統用于將待滾邊鋼板固定在滾邊模具上，而滾輪系統中，滾邊頭固定在工業機器人上，滾邊頭上面的滾輪根據折疊加工步驟的不同進行選取，通過滾輪將外部鋼板的邊緣繞里面的鋼板進行彎曲。機器人及其控制系統主要用于控制滾輪的運動軌跡，以及機器人與其它相關系統間的通信，可根據車身外形變化設定程序，以滿足不同零件形狀的滾邊需求。在滾邊時，滾邊頭通過壓力裝置將壓力傳給滾輪，通過滾輪施加作用力將工件在沖壓過程中預留的翻邊向內側翻折，從而將外板的待包邊緊緊壓緊內板，使外板和內板被整合成一體。

與傳統的沖壓包邊相比，機器人滾邊由于模具數量少，包邊單元的投資和維護費用都相對較低，且其開發時間和投入使用的準備時間比較短。另外滾邊系統具有極高的靈活性，不同型號可以在同一個制造單元中生產，滾邊機器人還可以在制造單元中進行其他抓取和涂膠等任務。滾邊零件的成形精度高，便面質量好。因此，機器人滾邊技術已經成為塑性加工領域的一個研究熱點，這得益于國內外許多科研機構和大型汽車制造企業的深入研究。現在國內外一些先進的汽車制造企業已將此項技術應用于制造外掛件，如車門，后蓋和發動機罩，其它的應用領域包括天窗開口，以及輪罩包邊。

2.滾邊機器人現實應用案例

本案例中，零件為發動機蓋，將零件外板和內板利用機器人滾邊壓合在一起。

2.1工藝方法

本案例中，零件上下側采用三次滾壓成型法，每次壓合角度依次為30°、60°、90°，左右采用，四次滾壓成型的工藝過程，每次壓合角度依次為30°、90°、120°、180°。從以上可以看出本案例為明顯的歐式壓合風格。

2.2機器人的選型

選擇機器人時只需確定兩大參數即機器人的承載大小和機器人的工作范圍，機器人的工作范圍根據我們的工藝布局和模擬仿真結果來確定，機器人承載大小則根據工藝要求，機器人需要抓多重的物體、機器人工作過程中需施加多大的力及機器人運行速度，目前所采用的滾壓工藝方法對機器人的要求只需計算機器人的滾壓力即可。機器人滾壓過程中，在相同部位，初壓和終壓的壓合力不同，在不同部位的滾壓力也不同，根據經驗和所了解的多家滾邊設備制造廠家所測試結果表明機器人滾邊壓合所用最大的滾邊壓合力小于200kg，所以本案例中選擇的是能提供200kg滾壓力的ABB品牌機器人。

2.3滾邊壓合速度

這是機器人滾邊壓合的關鍵參數，一般情況下，機器人的滾邊速度設置在平均200mm/s，在滾邊曲率變化大、翻邊角度大的區域，機器人滾邊速度要慢一些，通常在50～150mm/s，相對平直、曲率變化小、翻邊角度小的區域滾邊速度可適當增大一般在200～300mm/s，機器人軌跡優化較好的也可以達到500mm/s。

2.4壓邊模

本案例中滾邊底模采用整體鑄造形式，底模具有強度好，裝配調試方便，穩定性好等優點。滾邊底模具有高的穩定性和耐磨性能，做表面淬火，以滿足耐磨性能的要求并且在熱處理過程中變形較小具有較高的穩定性。底模使用球鐵材料，在整體加工后做表面淬火，硬度在HRC50以上，滾邊底模是鏤空結構。

2.5滾頭

本案例采用機械柔性滾頭，連接在機器人六軸上，滾頭主要有機器人連接法蘭、基板、滾壓輪組等組成。

2.6滾邊軌跡模擬編程

應用機器人滾邊壓合技術必須掌握計算機模擬仿真技術，目前國內廣泛應用的仿真軟件是Robcod。使用Robcod軟件按照工藝要求做出離線程序，模擬實際的工作狀況，做到預先檢查干涉，驗證工藝節拍。在現場調試時，將離線程序導入到機器人中，大并且可以將調試好的機器人控制程序導入到計算機中，找出離線程序和在線程序差異，總結經驗，提高機器人滾邊壓合的編程水平。

3.機器人滾邊技術在實際應用中遇到的問題

3.1對沖壓件質量要求高

沖壓件的翻邊高度一般要控制在11mm以下，在曲率變化大形狀陡變區域翻邊高度控制在4mm左右為宜。沖壓件的最大外形尺寸與滾邊壓合后的總成外形尺寸變化不大，壓合預留量為0~0.1mm。采用機器人滾邊壓合對工件的內板要求也較高，在工件內外板的結合面，要求工件內板平整，無明顯波浪、凹坑、凸起等缺陷.當沖壓件發生不穩定時，會導致各種包邊不良，對產品質量影響較大，也給后期調試帶來較大的工作量。

3.2機器人滾邊生產效率低于傳統包邊壓力機。

在本案例中機器人每滾邊生產單個零件節拍為2分鐘30秒，且大部分軌跡較好的滾邊速度已經優化大500mm/s，而傳統的壓力機生產單個零件生產節拍為30秒。從中可以看出，如果對生產速度較高、滾邊量大的零件，并不一定適合機器人滾邊這種生產方式。

3.3典型滾邊不良的處理

發動機蓋板兩個下角經常出現滾邊皺褶或擠出現場積累的解決經驗：（1）滾邊順序上，建議不要采取一圈完整滾下來的方式，而是首先對角落滾壓再對平坦區域滾壓的方式；（2）跟第一種方法類似，也是先處理角落的難點，但是通過在滾邊的夾具上增加定位臺面，相應的在機器人臂的滾輪旁邊增加配合定位面，讓機器人臂以該臺面定位用滾輪先把角落的地方壓一下（注意是壓而不是滾），然后再周圈滾邊。

3.4常見包邊不良的處理

機器人包邊不良大部分原因是由于沖壓件外板翻邊預留變短和內板尺寸變小，導致現象為包邊被擠出。在沖壓件模具短期內不能修復情況下的處理方法:修改機器人預包邊角度，通過角度的調整來來彌補零件翻邊和內板的尺寸變化。

2.3絲束特性

在保證絲束總旦數或單絲旦數不變的情況下，我們分別進行了單獨改變單絲旦數及總旦數對濾棒硬度影響的試驗。結果發現，隨著單絲線密度的增加，濾棒的硬度有所增大；而且，通過增加絲束總旦數同樣而可以提高濾棒的硬度（見圖3）。因此，我們認為，在使用單絲旦數或總旦數較高的絲束生產濾棒時，可適當減少增塑劑用量。

2.4濾棒放置時間和環境。

醋酸纖維濾棒施加增塑劑后，纖維表面開始發軟，以致相互粘合，隨著增塑劑向纖維內部滲透，纖維絲表面和接頭的粘性減少，此過程稱為“固化”。受增塑劑固化時間的影響，濾棒硬度隨放置時間的增長而增加。濾棒硬度一般在增塑劑固化2小時后達到使用要求。由圖4可以看出，濾棒放置時間達16小時后，其硬度基本上已趨于穩定。

由于我區地處南方，屬亞熱帶濕潤氣候，年平均氣溫高、濕度大（平均在80%以上），各季節的溫濕度差異也較大。因此，為了較科學、合理地控制濾棒生產車間及存放環境，避免濾棒受環境溫濕度的影響，我們人工模擬了三種測試環境，以測量濾棒在這三種環境條件下，硬度的變化趨勢。試驗結果表明（見圖5），當環境溫、濕度適中時，增塑劑固化時間快，濾棒最終硬度高。而當環境溫、濕度都較低時，濾棒的硬度較低。

（1）濾棒的硬度隨絲束填充量的增加而增大。試驗條件下，絲束填充量以0.58～0.68g/支為宜。

（2）增塑料劑施加量對濾棒硬度有一定的影響，在試驗范圍內，增塑劑用量控制在6～8%較為合適。增塑劑施加量如果過多，會引起醋酸纖維過分溶化，在濾棒截面形成孔洞。還會使增塑劑向煙支內部轉移，影響產品吸味。

（3）濾棒的硬度隨絲束絲旦數或總旦數的增加而增加。

（4）濾棒存放時間長短及存放環境的溫濕度對其硬度同樣有較大影響。一般情況下，濾棒放置2小時后，其硬度即可達到使用要求。當環境溫濕度適中時，增塑劑固化時間最短，濾棒最終硬度高。因此，我們要求以下環境必須滿足：（1）生產車間的環境控制在T：22±2℃，Rh：60±5%的范圍內；（2）濾棒倉庫的環境控制在T：24±2℃，Rh：62±5%的范圍內；（3）將濾棒檢驗的環境標準化，T：22±2℃，Rh：60±5%。