引擎蓋外板的水滴造型引起的包邊不良

趙崇焱，孫梓清

（1.福建船政交通職業學院，福建 福州 350119；2.東南（福建）汽車工業有限公司，福建 福州 350119）

隨著汽車行業競爭的加劇，汽車的外觀造型越來越有美感。側圍以及門蓋等覆蓋件作為汽車車身的主要外觀件，其外觀質量的要求卻不降反升，體現了市場對工藝水平的要求。包邊工藝因其成形美觀性，通常作為門板內外板組立的關鍵工序。

1 問題發生的工藝環節

在汽車的制造過程中，引擎蓋總成需要進行包邊工藝處理，包邊工藝因其特有的成形美觀性成為一項十分重要的鈑金裝配工藝。包邊工藝是將汽車的四門兩蓋的外板和內板按設定的搭接關系疊放并壓合固定起來，將外板沿四周包住內板并成為一體。四門兩蓋總成借此工藝以提高其強度和剛度。普通的包邊工藝采用包邊模進行包邊，其主要工藝路徑如圖1所示。

圖1 普通的包邊工藝

采用包邊模進行包邊的工藝成熟，效率高，但持續投入成本偏高。但是基于汽車造型的不斷發展，外形越來越流暢，肌肉也愈發明顯，傳統的包邊模工藝受限，很難滿足造型分割后的總成包邊角度要求。所以，機器人滾邊技術因其適應汽車柔性化、智能化和節約化生產的要求，越來越多地得到應用，成為車身門蓋及翼子板成形技術的發展方向，如圖2所示［1］。

圖2 機器人滾邊技術

總體來講，機器人滾邊工藝同傳統的包邊模壓合工藝并無不同，同樣經歷了預彎和壓合兩道重要的工藝過程。但是相較于傳統的壓合工藝，目前的機器人滾邊技術還存在天生的不足，特別是其采用機械臂進行施力壓合，其施力的力量受限，剛性和壓合面的壓強不如傳統的壓合工藝，易導致壓合不緊的現象發生。當折邊有一些成型特征時，機器人滾邊技術很難克服這些成型特征，往往需要沖壓工藝配合，先克服掉明顯的成型特征，才能達到預設的包邊品質。另外，因為采用滾刃進行滾邊，會發生趕料的情況，容易造成精度不良，導致其調試的周期往往也偏長。

2 包邊不實的現象描述

某車型的引擎蓋外板總成采用了機器人包邊工藝，在進行初期包邊調試的時候，發現后段包邊總是存在包邊不實的情況，如圖3所示。

圖3 機器人滾邊后的包邊不實

包邊不實一般有兩種表現形式［2］：一種為包邊不緊實，主要體現在包邊完成后，內外板的包邊之間存在間隙，有松動現象，若用力推動，會出現內板和外板相錯的現象；另一種為包邊不平整，主要體現在包邊間隙不均勻，或緊或松，會在表面形成波浪狀。該車型的引擎蓋總成后段不實的兩個現象都有。

3 包邊不實的問題分析

3.1 滾邊壓力

機器人滾邊過程中選擇合適的滾邊壓力尤其重要，若滾邊壓力過小，則會導致外板不能緊固地包裹住內板；若滾邊壓力過大，則會導致終滾邊后外板表面出現壓痕等缺陷。通常來講，終滾邊壓力大約為1 000 N～1 800 N，但是初期設定為1 200 N。所以，出現這個問題的時候，優先考慮機器人終滾邊的力量調設得偏小，但是將壓力從1 200 N 提升到1 700 N后，對包邊不實現象的改良效果非常小。

3.2 滾邊速度

滾邊速度也是一項重要的參數。一般在平滑區，由于形狀簡單、曲率變化較小，板件在滾邊過程中的應力容易得到釋放，不易產生質量缺陷。因此，一般將速度設置為200 mm/s～300 mm/s。引擎蓋后段屬于平滑區，初期設定滾邊速度為260 mm/s。問題發生時，在調整滾邊的壓力無效后，隨即調整了滾邊速度，從260 mm/s降到了200 mm/s，甚至調整到150 mm/s，對改良包邊不實的現象依然沒有起到明顯的幫助。

在進行滾邊壓力和滾邊速度的調整之前，已確認外板對于胎膜的貼合情況良好。

3.3 內板影響及余肉造型

鑒于調整機器人滾邊工藝參數無法解決包邊不實的問題，調查方向轉移到內外板單品上來。內板部分控制HEMING 面的平整，避免如圖4a 的上翹現象；圖4b 的下壓現象雖然影響較小，但是也要有所控制，要求在0.5 mm以內。

圖4 內板包邊面的要求

排除掉內板造成的影響后，將調查方向聚焦在了引擎蓋外板的余肉造型上，如圖5所示。

圖5 成型工序的余肉造型

通過調查發現，引擎蓋外板包邊不實都在后段，也就是折邊面不平整的部分，區域都集中在成型工序的余肉造型上，如圖6所示。

圖6 折邊后的余肉造型的狀況

鑒于該水滴造型的設計是工藝余肉，是為了折邊工序的折邊補料使用，所以無法取消［3］。比較以往車型的雨滴造型發現，雨滴造型不僅數量較少，個頭較大，車型R 角也比較大，整體比較舒緩。但該車型的水滴造型小而密集，并且成型和R角都比較小，在局部成型時已經完成塑性變形，且因為造型小，局部的強度比較大，導致折邊后難以消除造型起伏，最終導致機器人包邊也無法壓平該形狀，導致包邊不實。

4 包邊不實的根因對策

通過調查明確改良方向后，針對成型造型的余肉進行對應的變更，數量從54個銳減到22個，造型變大，變舒緩，如圖7 所示。折邊后，折邊面的平整度得到了大幅度提升，如圖8 所示。經過變更后，包邊不實的現象得以根除。

圖7 變更后的成型模水滴造型

圖8 水滴造型變更后的折邊效果

5 結語

雖然變更的是沖壓工序成型模的造型余肉，可是卻解決了機器人包邊不實的問題。在實際的調試過程中，前后工序往往都是相關聯的，看似包邊不實的問題，卻是在沖壓工序就埋下了根由，對汽車工程技術人員解決包邊不實以及其他包邊問題起到了一定借鑒作用。