【文章內(nèi)容簡介】 塊繼續(xù)下降。 （c）450預(yù)包邊模塊退回，隨后，900終包邊模塊完成終包邊。 專機(jī)包邊模塊動作過程 The process of special hemming die專用包邊機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就是：不僅生產(chǎn)穩(wěn)定性好而且生產(chǎn)率也高，但對開閉件單件質(zhì)量要求不高，設(shè)備占地面積也小，也可以在生產(chǎn)中與車間其他生產(chǎn)線節(jié)拍相吻合, 來實(shí)現(xiàn)同步化生產(chǎn)。因此, 專用包邊機(jī)可適用于單一品種的、大批量流水生產(chǎn)線。專用包邊機(jī)也有其缺點(diǎn)：比如：折邊力與包邊模具相比較小，首批費(fèi)用投入以及需要產(chǎn)品更新時(shí)投資較大，也就是說：一套包邊機(jī)只適用于一種門蓋包邊, 不能互換，在柔性受到了限制的同時(shí)，專機(jī)包邊的通用件、控制系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)等可重復(fù)使用。 機(jī)器人滾壓包邊工藝機(jī)器人滾壓包邊技術(shù)是近年來才產(chǎn)生,并得到迅速發(fā)展的一項(xiàng)新的門蓋內(nèi)外板連接技術(shù)，它與傳統(tǒng)的壓力機(jī)模具壓合包邊技術(shù)以及專機(jī)壓合包邊技術(shù)相比有：柔性大，一次性投入小，維護(hù)成本低等特點(diǎn)。因此，這項(xiàng)新技術(shù)受到眾多汽車生產(chǎn)廠家的青睞，但是，機(jī)器人滾壓包邊技術(shù)一直由國外公司壟斷。目前，我國使用機(jī)器人滾壓包邊技術(shù)的汽車生產(chǎn)廠家少之又少，但我國首套機(jī)器人自動化滾邊系統(tǒng)已研制成功，打破了外國公司的壟斷，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，使其柔性化生產(chǎn)技術(shù)，成為轎車產(chǎn)品開發(fā)的首選應(yīng)用技術(shù)[[] Jonkers B. Simulation of the Robot Roller hemming process[J]. 2006.][[] 朱愛平,[J]．中國商界， 2010，04：333335.]。 我國研制的首套機(jī)器人自動化滾邊系統(tǒng) Developed the first set of robot automation hemming system in China機(jī)器人滾壓包邊是通過把滾輪系統(tǒng)安裝在機(jī)器人的機(jī)械臂上，在滾邊胎模的支撐作用下，滾輪系統(tǒng)上的滾輪沿外板的翻邊部分進(jìn)行多次反復(fù)滾壓，最終使其包住內(nèi)板的連接技術(shù)。其屬于包邊的一種，所以包邊過程與傳統(tǒng)的包邊形式相同，即：翻邊（待包邊）、預(yù)包邊、終包邊。在滾邊的過程中，滾輪與工件接觸，一般滾邊工具上有多個(gè)滾輪，而且形狀也不相同，可以通過機(jī)器臂運(yùn)動軌跡的規(guī)劃來實(shí)現(xiàn)對不同門蓋板零件的包邊，也可以根據(jù)需要來轉(zhuǎn)換滾輪的使用。 a、翻邊 b、第一道預(yù)滾邊 c 、第一道預(yù)滾邊 d、終滾邊 滾壓包邊過程 The process of hemming根據(jù)門蓋板的材料以及其內(nèi)外部幾何結(jié)構(gòu)的不同，再把生產(chǎn)節(jié)拍考慮進(jìn)去，機(jī)器人滾邊需要采用一次或多次預(yù)包邊，每次的翻折角度為30176?；?5176。另外，值得一提的是，滾邊工藝路徑的設(shè)置是采用正反交叉式，也就是說上一次滾邊的終點(diǎn)，作為下一次滾邊的起點(diǎn)，這樣做的目的是：以避免誤差累積。 上一次 下一次 機(jī)器人滾邊路徑順序 The order of robotic hemming path機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)，現(xiàn)在已被應(yīng)用到轎車白車身關(guān)鍵部件的包邊制造中，主要部件有頂蓋天窗、發(fā)動機(jī)罩蓋、行李廂蓋、車門、翼子板以及輪罩的包邊。如果機(jī)器人包邊相對應(yīng)的產(chǎn)品需要改型，一般來說，只需要更換機(jī)器人滾邊壓合的底模還和壓料板，就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型。所以，機(jī)器人滾壓包邊技術(shù)與其他包邊方式相比具有制造成本低、模具占地面積小、包邊質(zhì)量好、允許最大翻邊角度較大（可達(dá)到140度）、柔性化程度高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，機(jī)器人滾壓包邊也有缺點(diǎn)，即：生產(chǎn)效率較低、折邊壓力較小、對使用人員技能要求高等。、壓力機(jī)模具壓合包邊、專用包邊機(jī)包邊以及機(jī)器人滾壓包邊的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。 各種包邊工藝對比[[]林海,蘇傳慶．淺談車身開閉件包邊[J]．機(jī)械與電子， 2011，09：121122.][[] [D].,04.] Comparison of various hemming process包邊工藝特點(diǎn)手工包邊壓力機(jī)模具壓合包邊專用包邊機(jī)包邊機(jī)器人滾壓包邊折邊力折邊力小折邊壓力大折邊力小折邊壓力小生產(chǎn)效率生產(chǎn)效率最低生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率較低占地面積占地面積小占地面積較大占地面積小占地面積小生產(chǎn)批量小批量生產(chǎn)適用于大批量生產(chǎn)適用于大批量生產(chǎn)適用于小批量生產(chǎn)包邊質(zhì)量包邊質(zhì)量差包邊質(zhì)量好包邊質(zhì)量較好包邊質(zhì)量好生產(chǎn)穩(wěn)定性生產(chǎn)穩(wěn)定性差生產(chǎn)穩(wěn)定性好生產(chǎn)穩(wěn)定性好生產(chǎn)穩(wěn)定性較好系統(tǒng)柔性無柔性專用模具柔性差定制專機(jī)設(shè)備柔性差機(jī)器人適用于多種門蓋包邊，柔性高制造成本投入成本最少一次性投入成本高首批費(fèi)用投入及產(chǎn)品更新時(shí)投資較高投資相對較低維護(hù)成本維護(hù)成本最低如定期維護(hù)成本較低維護(hù)成本相對較低不僅維護(hù)簡單，維護(hù)成本也低 本章小結(jié) 本章首先對一般包邊過程中的翻邊，預(yù)包邊，終包邊三個(gè)步驟進(jìn)行了簡單說明，然后介紹了四種包邊類型，即水滴包邊、普通包邊、楔邊包邊以及特殊包邊的包邊方式。最后總結(jié)了手工包邊、壓力機(jī)模具壓合包邊、專用包邊機(jī)包邊、機(jī)器人滾壓包邊等四種包邊工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，并詳細(xì)介紹了各自的工作原理和工作過程。3 機(jī)器人滾壓包邊系統(tǒng)機(jī)器人滾壓包邊系統(tǒng)主要由三大部分組成：滾邊夾具系統(tǒng)、滾輪系統(tǒng)、機(jī)器人及其控制系統(tǒng)[[] [J].機(jī)器人（冷加工），2007,10：2527.][[] 陳勇．機(jī)器人滾輪包邊工藝及應(yīng)用[J]．汽車工藝與材料， 2011，08：5358.]。 滾邊夾具系統(tǒng)滾邊夾具系統(tǒng)是由滾邊胎模和定位夾緊系統(tǒng)兩部分組成,，滾邊胎模根據(jù)沖壓的數(shù)字化定義及外板的型面形狀，可以采用鑲塊拼裝式和整體鑄造式兩種。鑲塊拼裝式的優(yōu)點(diǎn)是：單塊體積小，熱處理變形小，以及易于加工制造的等優(yōu)點(diǎn)；而整體鑄造式的底模則具有穩(wěn)定性好，裝配調(diào)試方便，強(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)器人滾邊壓合模主要采用整體鑄造式底模作為主要結(jié)構(gòu)形式。夾具系統(tǒng)滾邊胎模 滾邊胎模和定位夾具系統(tǒng) Hemming die and the system of position fixture若要保證滾壓包邊的穩(wěn)定性、壓合零件的表面質(zhì)量，就要保證滾邊胎模具有高的穩(wěn)定性和較好的耐磨性能，現(xiàn)在，不論是對于鑲塊拼裝式胎模，還是整體鑄造式底模，所使用的材料基本上為風(fēng)冷鋼和球鐵兩類。因?yàn)槎伎梢詫@兩種材料進(jìn)行表面淬火處理，來滿足滾邊胎模的耐磨性能要求，并且在熱處理過程中不僅具有較高的穩(wěn)定性，而且變形較小。由于制造滾邊胎模的材料較貴，并且滾邊胎模一般都很重，因此，保證足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，應(yīng)盡可能降低重量，所以，滾邊胎模都做成鏤空結(jié)構(gòu)。滾邊壓合中的滾邊胎模，其主要作用是在滾邊過程中，作為內(nèi)板和外板總成的支撐，它的外型面與零件外板的型面完全吻合。并且滾邊胎模的加工尺寸精度對滾邊零件壓合成型后的尺寸精度有著直接影響；另外，胎模的相對位置誤差對滾邊壓合的調(diào)試帶來困難，可能會出現(xiàn)難以調(diào)試的結(jié)果；而且，若胎模存在加工制造過程中存在表面誤差，這將給滾邊壓合后的內(nèi)外板總成零件帶來表面缺陷。所以，在滾邊胎模的設(shè)計(jì)中，必須綜合考慮材料的耐磨性、穩(wěn)定性、胎模的加工精度和熱處理工藝的可行性等要求。定位夾緊系統(tǒng)對放置在滾邊胎模上的待滾邊零件有準(zhǔn)確定位和穩(wěn)定夾緊的作用，其中，定位夾緊部分包括對車門外板件的定位夾緊和車門內(nèi)板件的定位夾緊。并且在機(jī)器人滾壓包邊設(shè)備中，滾邊夾具系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)的中心區(qū)域，也是保證滾邊零件質(zhì)量的重要組成部分，其直接影響著車門的裝配和質(zhì)量精度。根據(jù)定位的方式不同，可以分為外形定位和基準(zhǔn)孔定位兩種，對外板件的定位，由于夾緊機(jī)構(gòu)和胎模是連接在一起的，外板件包邊優(yōu)先選用基準(zhǔn)孔定位，如果外板上沒有定位孔，那么可以選擇外形定位。值得注意的是，在選擇外形定位時(shí)，定位機(jī)構(gòu)的位置、數(shù)量要布置的準(zhǔn)確合理，使?jié)L邊機(jī)器人在對工件進(jìn)行滾邊壓合的時(shí)候，既不妨礙機(jī)器人的運(yùn)動，也能保證在整個(gè)滾邊過程中工件不發(fā)生竄動。內(nèi)板定位采用孔定位，若內(nèi)板上設(shè)計(jì)有門蓋包邊專用定位孔，則一定要優(yōu)先使用此孔。因?yàn)樵陂T蓋滾邊過程中，定位孔的每個(gè)方向可能都要受力，受力也可能不均衡，普通的定位孔設(shè)計(jì)時(shí)也可能沒有考慮不到這些因素，產(chǎn)生變形。這種滾邊的專用定位孔的形狀一般是方形的，并且，孔的尺寸相對較大、剛性較強(qiáng)、受力狀況良好不易產(chǎn)生變形，所以，無論是從結(jié)構(gòu)上，還是在工件的位置上都能滿足要求。定位機(jī)構(gòu)按照類型不同，可以分為：機(jī)器人抓持式、壓合式和搖臂式等機(jī)構(gòu)，在選擇定位機(jī)構(gòu)類型時(shí)，原則上在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，能使機(jī)器人滾邊運(yùn)動軌跡順暢的，優(yōu)先選擇。另外，不管使用何種定位夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)中都要考慮其在使用中的可調(diào)性，不然在裝配調(diào)試的過程中，會給工作帶來不便。并且，要使得內(nèi)外板件在滾邊過程中，滾邊部位很好的貼合，那么，就要把夾緊單元中的夾緊點(diǎn)，主要布置在滾邊沿線的周圍。 滾輪系統(tǒng)滾輪系統(tǒng)是機(jī)器人滾壓包邊技術(shù)中的另一個(gè)重要的組成部分[[] 基于工業(yè)機(jī)器人控制的滾邊壓合技術(shù)研究[D].,09.][[] 劉殿福，――機(jī)器人滾邊技術(shù)[J].汽車工藝與材料，2010，07.]。此系統(tǒng)與整個(gè)包邊系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，它由各種不同形狀的滾輪組合而成，用來負(fù)責(zé)待包邊零件的折邊和滾邊。滾輪在滾邊過程中，直接與被包邊的內(nèi)外連接件接觸，并且，通過滾輪來直接傳輸壓力，來保證包邊外板的輪廓形狀精度。因?yàn)闈L輪在包邊過程中直接與門蓋鈑金件接觸工作，所以，對滾輪的表面硬度和質(zhì)量要求較高。主要有以下原因：原因一，隨著滾邊零件產(chǎn)量的增加，滾輪比較容易磨損；原因二，在滾壓包邊過程中，隨著滾邊的進(jìn)行，鈑金碎屑會粘附在胎模上，從而影響到滾輪，導(dǎo)致滾邊零件的表面質(zhì)量。所以，為了保證滾輪的滾邊質(zhì)量和使用壽命，我們必須對滾輪表面進(jìn)行淬火處理，硬度要達(dá)到55HRC。 由于機(jī)器人滾壓包邊技術(shù)本身具有的特點(diǎn)，以及根據(jù)滾邊對象不同的情況下，一般滾邊過程可以分為2～4次順序完成，其中，應(yīng)用最多的是3道次滾邊。因此，通常把滾輪的形狀設(shè)計(jì)為90176。輪、45176。輪、30176。輪、成形輪以及專用特殊輪。a、600預(yù)滾邊 b、300預(yù)滾邊c、00終滾邊 d、水滴滾邊 滾輪包邊角度示意圖 Angle of roller hemming，通常把錐輪作為預(yù)包邊滾輪，而終包邊一般采用圓柱輪，用水滴成型輪對發(fā)艙蓋的后端進(jìn)行包邊，而對內(nèi)外板零件角部的處理，在整個(gè)零件滾邊中較其他滾邊部位是一個(gè)難點(diǎn)，此時(shí)，可以采用小圓柱滾輪進(jìn)行點(diǎn)壓，來保證滾邊工具不與零件發(fā)生干涉，同時(shí)，也保證了滾邊質(zhì)量和車身裝配精度。這些滾輪可以組合安裝在一個(gè)滾輪架上，也可以分解到兩個(gè)滾輪架中，（e）是將三個(gè)滾輪安裝在一個(gè)滾輪架上。一般一個(gè)滾輪架上安裝幾個(gè)滾輪，根據(jù)具體情況來決定，并且以在滾邊過程中，滾輪架上的所有滾輪不與其他部分發(fā)生相互干涉為準(zhǔn)則。滾輪安裝在滾輪架上以后，再通過與機(jī)器人的手臂相連接，隨著機(jī)器人的動作程序來完成滾邊的過程。 當(dāng)需要更換產(chǎn)品時(shí)，僅僅更改滾輪系統(tǒng)即可，并且彈性連接組件都是標(biāo)準(zhǔn)化的，這樣就方便了維修與更換，方便快捷。 a、水滴成型輪 b、圓柱輪 C、小圓柱輪 d、錐輪d、安裝上滾輪的滾輪架 滾輪與滾輪架示意圖 Roller and roller frame 機(jī)器人及其控制系統(tǒng)機(jī)器人及其控制系統(tǒng)主要包括：滾邊機(jī)器人、機(jī)器人編程程序、整個(gè)電控程序以及安全電控裝置[25]。 工業(yè)機(jī)器人[[] [M].西安電子科技大學(xué)出版社,2012,03:1017.] 工業(yè)機(jī)器人屬于機(jī)器人的一種,由三大部分和6個(gè)子系統(tǒng)組成。3大部分是控制部分、機(jī)械部分和傳感部分。6個(gè)子系統(tǒng)是由機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)組成。它是一種自動控制、可重復(fù)編程、仿人操作、能在三維空間完成各種各樣作業(yè)的、機(jī)電一體化的自動化生產(chǎn)設(shè)備，尤其適合于多品種、不同批量的柔性化生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)器人最早應(yīng)用到汽車制造工藝，常用于噴漆、焊接、搬運(yùn)和上下料工作。它對提高和穩(wěn)定產(chǎn)品的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量，還有改善勞動條件，產(chǎn)品的快速更新起著十分重要的作用。 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成圖 The system posed of industrial robot機(jī)器人的運(yùn)動程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，通過PLC電控連接，再與整個(gè)滾邊工作站的安全保護(hù)系統(tǒng)，以及人工取放工件操作的工藝要求連接在一起，成為一個(gè)完整安全的電控系統(tǒng)。機(jī)器人一般作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品采購，由不同的供應(yīng)商供應(yīng)。現(xiàn)在機(jī)器人有很多品種，有ABB、KUKA、MOTOMAN、PUMN、FANUC等等，根據(jù)客戶不同的使用要求和習(xí)慣來選擇機(jī)器人。依據(jù)所確定的不同工藝方案形式，來要求機(jī)器人應(yīng)有的工藝參數(shù)，進(jìn)而來確定機(jī)器人的具體型號。機(jī)器人的主要參數(shù)有：機(jī)器人的自由度、機(jī)器人的承載大小、機(jī)器人的工作范圍、機(jī)器人的運(yùn)動加速度以及速度、機(jī)器人的運(yùn)動精度等參數(shù)。機(jī)器人自由度（Degrees of Freedom）機(jī)器人自由度是指機(jī)器人不包括手爪（末端操作器），所具有的獨(dú)立坐軸運(yùn)動數(shù)目的開合自由度。在三維空間中，要想描述一個(gè)物體的姿態(tài)和位置就需要6個(gè)自由度