CN101791646A - 用于汽车车身部件的数控滚压包边方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车制造技术领域的用于汽车车身部件的数控滚压包边方法，通过包边件准备、上料夹紧、零件预包边和零件终包边四个步骤，采用采用在Z轴工作台上加装分度头的普通数控铣床实现外板与内板紧密贴合的零件。本发明为轻量化车身的制造提供具有柔性特点的先进加工工艺方法。数控滚压包边工艺可以面向汽车工业生产企业，作为新车型开发试制和为轻量化车门制造的关键技术手段。

Description

用于汽车车身部件的数控滚压包边方法

技术领域

本发明涉及的是一种汽车制造技术领域的方法，具体是一种用于汽车车身部件的数控滚压包边方法。

背景技术

包边是一种连接汽车车身部件外板和内板的常见加工方法，是车门类总成(如门、盖等)的重要装配工序。传统的包边方法主要有手工包边、液压专用包边机包边和模压包边。手工包边生产效率低，产品外观质量差，劳动强度大，噪音高，现已被淘汰；液压专用包边机包边，由于分段进行预翻边和翻边压合，造成分段接合处的压合质量差，现在大型汽车厂和外观质量要求很高的轿车厂已不用此方法包边；模压包边能得到很好的包边质量和外观，但是投资大，成本高，常用于产品质量要求较高的大批量生产中，不适应现代汽车个性化和小批量生产的要求。

经过对现有技术的检索发现，近年来还出现了一种采用机器人带动滚压机构进行包边的新工艺，如王立影的《机器人滚边技术与应用》(《制造业自动化》，2010.01)、程长坤的《汽车车门包边系统》(《现代零部件》，2009.3)以及中国专利文献号CN1669694A，公开日2005-9-21，记载了一种“具有回转工作台的并联式机器人包边系统”，包括：滚压机构(2)、回转工作台(3)以及底座(4)组成，其特征在于，还包括：六自由度并联式机器人(1)，六自由度并联式机器人(1)是六自由度的平台机构，六自由度并联式机器人由6根独立地自由伸缩杆，六自由度并联式机器人(1)通过机器人的固定平台置于底座(4)上并且机器人的活动平台通过法兰盘与滚压机构(2)相连，回转工作台(3)放置于底座(4)上，底座(4)置于整个装置的最下面，在底座(4)上面的两端安放六自由度并联式机器人(1)和回转工作台(3)，在六自由度并联式机器人(1)的活动平台一侧设置滚压机构(2)。

上述技术其悬臂梁式的结构降低了设备的刚度，从而影响板件的压合成型质量，如周边不光滑、起皱等，另外，串联机器人的关节式结构，造成了误差的传递和积累，因而轨迹精度较低，目前还有少数研究人员提出采用并联机器人作为包边工作台以实现机器人包边的工艺设想，但是并联机器人工作空间较小，预计在实际工作中可能会受到一定的限制。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于汽车车身部件的数控滚压包边方法，为轻量化车身的制造提供具有柔性特点的先进加工工艺方法。数控滚压包边工艺可以面向汽车工业生产企业，作为新车型开发试制和为轻量化车门制造的关键技术手段。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步、包边件准备：将待包边零件与车门的内板和导轨通过点焊方式预联结，然后将车门的外板通过冲压方式预先完成90度折弯。

第二步、上料夹紧：采用在Z轴工作台上加装分度头的普通数控铣床，然后将包边胎模水平安装于数控铣床的水平运动工作台上并将待包边零件定位并夹紧于包边胎模上。

所述的分度头根据待包边零件的轮廓进行随形转动，以保证安装于分度头上的预包边滚轮始终与待包边零件的包边轮廓处于圆周相切状态。

第三步、零件预包边：采用数控铣床的X轴工作台、Y轴工作台及Z轴工作台进行三轴联动数控包边，获得外板呈45度内折弯状态的零件，此时数控包边机工作台处于零件终包边起始置。

所述的X轴和Y轴分别是设定构成水平面的相互垂直的轴线，所述的Z轴是设定垂直于水平面的轴线。

所述的三轴联动数控包边是指：包边滚轮通过数控分度头按相切运动要求进行分度运动，同时在Z轴驱动作用下进行垂直方向的上下运动，与平面的X轴和Y轴运动共同合成包边零件外轮廓的三维曲线；待包边零件为分布式夹紧，夹紧松开动作通过可编程控制器实现。

第四步：零件终包边：分度头进行180度旋转，使终包边滚轮与零件终包边起始位置相接触，数控铣床进行与第三步预包边轨迹相同的运动过程，实现终包边并获得外板与内板紧密贴合的零件。

为防止滚轮在滚压过程中出现打滑现象，数控分度装置还具备自锁功能，该功能通过一个蜗轮蜗杆传动装置实现。

附图说明

图1为待包边零件内部组件点焊联接示意图。

图2为待包边零件内外件组合示意图。

图3为零件预包边状态示意图。

图4为零件终包边状态示意图。

图5为实施例工艺流程图。

图6为实施例包边零件三维示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图5所示，本实施例包括以下步骤：

如图1所示，选择普通轿车车门结构，车门的内板1和导轨2，通过点焊方式预先完成联结，组焊后的零件内体和外板之间通过铆钉穿过预先加工的两个联结工艺孔进行预联结，然后通过上料机构将其准确定位于依据车门结构特点设计包边胎模上，并在包边工作台上合理布置多个夹具，布置的基本原则为使车门的夹点尽量均匀，避免零件变形，在零件装夹完成后，进行包边加工的原点定位操作，并设置好系统原点和工件原点位置，将该两点坐标输入数控系统的坐标设置中，启动系统进行包边路径的在线仿真，确认无误后，按如下步骤完成车门的包边加工：

a、如图2所示，通过数控编程控制数控滚压包边工作台进行三轴联动，实现待包边零件3三维空间曲线运动轨迹，确保运动轨迹满足各种不同形状的车身覆盖件包边轮廓

b、如图3所示，在待包边零件3运动过程中，预包边滚轮4随待包边零件外轮廓的轨迹进行随动的分度相对运动，保证滚轮外圆始终与零件外轮廓处于相切运动状态，在包边过程中，当预包边滚轮4接近分布式夹紧点时，该点处的夹紧装置按照滚轮运动的时序进行松开退让，保证滚轮运动与夹具之间不碰撞，滚轮过去后，夹紧装置重新夹紧。

c、在一个数控循环后完成对待包边零件3的预包边加工，此时待包边零件的折边被预压至45°，同时滚压机构回到零件包边起点处。

d、滚压机构旋转180°，使终包边滚轮5处于与零件包边处相切接触的状态。

e、系统重复进行从a～c的工艺过程，完成零件的终包边加工。

f、滚压机构在程序控制下回到系统原点，远离待包边零件。

g、将零件从工作台卸下，完成整个包边过程。

本实施例提出的数控滚压包边工艺只需采用普通的数控铣床，对不同包边路径进行数控编程，根据不同车身覆盖件的形状配套相应结构的包边胎模，就可以对多车型的各类车身覆盖件内外板进行包边；可以采用基本相同的数控滚压程序顺序完成零件的预包边和终包边工艺过程，工艺过程十分简单易行；由于包边滚压力矢量与数控铣床的Z轴处于同轴方向，使包边滚压力的控制十分方便；根据现阶段一般数控铣床工作台的快速进给速度指标(20m/min)，数控包边的过程耗时在25秒左右，包边效率较高；数控铣床与串联机器人相比，具有刚度高、滚轮运动状态稳定的优点，包边质量容易得到保证，与并联机器人相比，具有工作空间大且容易扩展的优点，对包边零件的尺寸可容度高。

Claims (3)

1.一种用于汽车车身部件的数控滚压包边方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、包边件准备：将待包边零件与车门的内板和导轨通过点焊方式预联结，然后将车门的外板通过冲压方式预先完成90度折弯；

第二步、上料夹紧：采用在Z轴工作台上加装分度头的普通数控铣床，然后将包边胎模水平安装于数控铣床的水平运动工作台上并将待包边零件定位并夹紧于包边胎模上；

第三步、零件预包边：采用数控铣床的X轴工作台、Y轴工作台及Z轴工作台进行三轴联动数控包边，获得外板呈45度内折弯状态的零件，此时数控包边机工作台处于零件终包边起始置；

第四步：零件终包边：分度头进行180度旋转，使终包边滚轮与零件终包边起始位置相接触，数控铣床进行与第三步预包边轨迹相同的运动过程，实现终包边并获得外板与内板紧密贴合的零件。

2.根据权利要求1所述的用于汽车车身部件的数控滚压包边方法，其特征是，所述的分度头根据待包边零件的轮廓进行随形转动，以保证安装于分度头上的预包边滚轮始终与待包边零件的包边轮廓处于圆周相切状态。

3.根据权利要求1所述的用于汽车车身部件的数控滚压包边方法，其特征是，所述的三轴联动数控包边是指：包边滚轮通过数控分度头按相切运动要求进行分度运动，同时在Z轴驱动作用下进行垂直方向的上下运动，与平面的X轴和Y轴运动共同合成包边零件外轮廓的三维曲线；待包边零件为分布式夹紧，夹紧松开动作通过可编程控制器实现。

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