CN108994187B - 一种内窗框包边方法及机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内窗框包边方法及机构，所述方法包括通过多方向滑动的运用使机构能在零件进出料时进行精确的干涉避让；所述机构包括采用动力总成、多连杆传动系统带动L型叉臂在Z方向上来回运动；采用气缸滑移装置带动机构主体在Y方向上来回运动，从而协同控制包边刀具的运动方向，使其在包边区域内进行包边作业；本发明还提供了一种新型的包边刀具。本发明的结构和连接方式的创新使内窗框包边机构能安装在窗框闭合的小空间内，多方向滑动的运用使机构能在零件进出料时进行精确的干涉避让；本发明的包边方法的创新整合了包边的预包刀和主包刀，实现刀具在内窗框狭小的空间内进行包边动作，减少了切换动作和机构。

Description

一种内窗框包边方法及机构

技术领域

本发明涉及汽车车身工装领域，尤其是一种内窗框包边方法及机构。

背景技术

为了满足消费者及市场对汽车密封性及美观程度日益提升的期望，绝大部分车型的车门在产品设计阶段都要求车门内窗框安装水切及密封条处，并在制造过程中进行包边，以保证车门此段部位平整和美观并实现更好的密封效果。从制造工程的角度分析，车门内窗框包边段位于窗框框架和内外板形成的闭合区域内，该区域空间小，进出料时避让难度大，整个包边段处在车门内外板之间，细长狭窄，进一步增加了制造难度，其结构特点如图1、2所示，图1中大虚线框为闭合区域，小虚线框则为包边区域；图2中圆形虚线框则为包边区域。由此可见，包边作业的空间十分有限。目前一般采用桌式包边机构进行包边作业。

传统的桌式包边机构模块由整体安装框架、向内的动力总成机构（电机、减速机、滚珠丝杆）、多连杆传动机构、包刀切换机构、主包刀和预包刀等几大部分构成。

传统包边方式和桌式包边机构在内窗框包边制造上存在的问题如图3、4所示。存在以下几点不足：

（1）传统的桌式包边机构的几大组成模块的连接方式决定了其整体安装框架占用的空间大，无法安装在窗框和内外板形成的封闭区域内，无法在零件进出料时进行干涉避让。

（2）在进行包边工作时，45°预压刀具和90°主压刀具是分开的，预压工序完成后预压刀具由包刀切换机构切换成主压刀具再进行主压工序，并且主压时刀具是垂直向下的，包边刀具的形式和工作方式决定了传统机构在工作时需要开阔的空间来进行包刀切换和包边动作。

显然，传统的包边方法和传统的包边机构无法适应内窗框包边区域的结构特点，为了达到产品设计的目的和效果，提升产品的市场竞争力，急需开发设计出新的方法方式和结构来解决内窗框包边制造的技术难题。

发明内容

为了解决内窗框包边制造的技术难题，本发明提出了一种内窗框包边方法及机构，能有效地解决：1.传统机构占用空间大，无法安装在窗框封闭的区域里，无法在小空间内实现进出料的干涉避让；2.传统的包边方式方法中包边刀具和切换方式需要开阔的空间来实现，无法适用于细长狭窄内窗框包边段。

本发明的一个目的是保护一种内窗框包边机构。

这种内窗框包边机构包括机构主体、气缸滑移装置、动力总成、L型叉臂、多连杆传动系统和包边刀具，所述动力总成的输出端与多连杆传动系统的连杆铰接点连接，所述多连杆传动系统的连杆上端固定在机构主体上，所述L型叉臂设置在机构主体上，所述包边刀具设在L型叉臂的上端，所述多连杆传动系统的连杆下端与L型叉臂的下端与连接；工作时，所述动力总成通过多连杆传动系统带动L型叉臂在Z方向上来回运动；所述气缸滑移装置的输出端与机构主体连接，并推动机构主体在Y方向上来回运动，从而协同控制包边刀具的运动方向，使其在包边区域内进行包边作业。

作为本发明的进一步改进，所述动力总成包括电机、减速机和丝杆，所述多连杆传动系统包括至少两个相互铰接的连杆，所述电机的输出轴与减速机连接，所述减速机的输出轴与丝杆连接，所述丝杆带动多连杆传动系统的中间铰接点朝着Y方向来回运动，从而使多连杆传动系统沿着Z方向伸缩。

作为本发明的进一步改进，所述多连杆传动系统包括第一连杆、第一铰接点和第二连杆，第一连杆和第二连杆通过第一铰接点铰接，第一连杆的上端固定在机构主体上，第二连杆的下端与L型叉臂的下端连接；所述丝杆带动第一铰接点朝着Y方向来回运动，从而带动第二连杆的下端朝着Z方向伸缩，从而使L型叉臂朝着Z方向来回运动。

作为本发明的进一步改进，所述气缸滑移装置包括气缸和直线滑轨，所述直线滑轨沿着Y方向铺设，所述机构主体处于直线滑轨上，所述气缸推动机构主体在直线滑轨上沿着Y方向来回运动。

作为本发明的进一步改进，所述包边刀具包括道边边缘相互连接的45°预包刀和90°主包刀，所述预包刀刀面和主包刀刀面夹角为225°。

作为本发明的进一步改进，所述包边刀具的推进方向与Z方向、Y方向均呈现＞0°的夹角。

本发明的另一个目的是保护一种内窗框包边方法。

这种内窗框包边方法包括以下步骤：

S1,通过动力总成推动多连杆传动系统的连杆铰接点沿着Y方向来回运动，从使多连杆传动系统的连杆朝着Z方向伸缩；

S2,多连杆传动系统的连杆的下端与L型叉臂的下端连接，多连杆传动系统的连杆带动L型叉臂沿着Z方向来回运动；

S3,L型叉臂设置在机构主体上，气缸滑移装置推动机构主体沿着Y方向来回运动；

S4,L型叉臂的上端设有用于包边作业的包边刀具；

S5,零件进出料时候，通过气缸滑移装置控制Y方向的运动进行干涉避让，包边作业时，通过动力总成和气缸滑移装置协同控制包边刀具沿着与Y、Z方向呈现一定夹角的推进方向进行包边作业。

作为本发明的进一步改进，所述包边刀具包括刀面边缘相互连接的45°预包刀和90°主包刀，所述预包刀刀面和主包刀刀面的夹角为225°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的结构和连接方式的创新使内窗框包边机构能安装在窗框闭合的小空间内，多方向滑动的运用使机构能在零件进出料时进行精确的干涉避让；

2、本发明的包边方法的创新整合了包边的预包刀和主包刀，实现刀具在内窗框狭小的空间内进行包边动作，减少了切换动作和机构；

3、本发明以较小功率的伺服电机（1.5kw），通过机械机构的转换，实现高卷边压力的需求（20吨），能耗低（1.5KW）；

4、本发明行程短，动作速度快，8秒完成一个循环，生产效率高，包边质量稳定；

5、本发明在生产遇到包边问题时，调试方便、快捷，大大减少响应时间；

6、该内窗框包边机构稳定性和耐久性提升，便于维修维护，可广泛运用在车门制造上。

附图说明

图1是背景技术中的汽车车门内窗框的结构图。

图2是图1的侧视图。

图3是背景技术中的传统的桌式包边机构的作业图。

图4是图3的侧视图。

图5是本发明提供的一种内窗框包边方法的简易工作原理图。

图6是本发明提供的一种内窗框包边机构的工作状态中的结构图。

图7是本发明提供的一种内窗框包边机构的主视图。

图8是本发明提供的一种内窗框包边机构的俯视图。

图9是本发明提供的一种内窗框包边机构的左视图。

图10是本发明提供的一种内窗框包边机构的右视图。

图11是本发明提供的一种内窗框包边机构的爆炸图。

图12是实施例中提及的一种传统的包边刀具的结构图。

图13是本发明提供的一种包边刀具的结构图。

图14是本发明提供的一种包边刀具的工作状态示意图。

附图标记说明：10-动力总成，20-多连杆传动系统，201-第一连杆，202-第一铰接点，203-第二连杆，30-L型叉臂，40-气缸滑移装置，50-包边刀具，501-预包刀,502-主包刀，60-安装底座和支架，100-零件主体，200-模腔，300-内窗框。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

本实施例介绍一种内窗框包边方法，如图5所示。

这种内窗框包边方法包括以下步骤：

S1,通过动力总成10推动多连杆传动系统20的连杆铰接点沿着Y方向来回运动，从使多连杆传动系统20的连杆朝着Z方向伸缩；

S2,多连杆传动系统20的连杆的下端与L型叉臂30的下端连接，多连杆传动系统20的连杆带动L型叉臂30沿着Z方向来回运动；

S3,L型叉臂30设置在机构主体上，气缸滑移装置40推动机构主体沿着Y方向来回运动；

S4,L型叉臂30的上端设有用于包边作业的包边刀具50；

S5,零件进出料时候，通过气缸滑移装置40控制Y方向的运动进行干涉避让，包边作业时，通过动力总成10和气缸滑移装置40协同控制包边刀具50沿着与Y、Z方向呈现一定夹角的推进方向进行包边作业。

这里所述的一定夹角，是指≥0°的角度。

新型的内窗框包边方法通过创新运用两个方向上滑动的巧妙叠加，解决了传统包边机构无法在框架内安装，无法在零件进出料时进行干涉避让的技术难题，满足对内窗框进行包边应用的前提条件。

实施例2

本实施例介绍一种内窗框包边机构，如图6-11所示。

该内窗框包边机构包括机构主体、气缸滑移装置40、动力总成10、L型叉臂30、多连杆传动系统20和包边刀具50。

Z方向上的运动设计：

所述动力总成10的输出端与多连杆传动系统20的连杆铰接点连接，所述多连杆传动系统20的连杆上端固定在机构主体上，所述L型叉臂30设置在机构主体上，所述包边刀具50设在L型叉臂30的上端，所述多连杆传动系统20的连杆下端与L型叉臂30的下端与连接。

优选的，所述动力总成10包括电机（优选为1.5kW伺服电机）、减速机和丝杆，所述多连杆传动系统20包括至少两个相互铰接的连杆，所述电机的输出轴与减速机连接，所述减速机的输出轴与丝杆连接，所述丝杆带动多连杆传动系统20的中间铰接点朝着Y方向来回运动，从而使多连杆传动系统20沿着Z方向伸缩。

优选的，所述多连杆传动系统20采用两个连杆，分别包括第一连杆201、第一铰接点202（即中间铰接点）和第二连杆203，第一连杆201和第二连杆203通过第一铰接点202铰接，第一连杆201的上端固定在机构主体上，第二连杆203的下端与L型叉臂30的下端连接；所述丝杆带动第一铰接点202朝着Y方向来回运动，从而带动第二连杆203的下端朝着Z方向伸缩，从而使L型叉臂30朝着Z方向来回运动。

至此，所述动力总成10通过多连杆传动系统20带动L型叉臂30在Z方向上来回运动，从而带动包边刀具的运动。

Y方向上的运动设计：

所述气缸滑移装置40的输出端与机构主体连接，并推动机构主体在Y方向上来回运动。

优选的，所述气缸滑移装置40包括气缸和直线滑轨，所述直线滑轨沿着Y方向铺设，所述机构主体处于直线滑轨上，所述气缸推动机构主体在直线滑轨上沿着Y方向来回运动。

至此，所述气缸滑移装置40推动机构主体在Y方向上来回运动，从而带动包边刀具的运动。

动力总成10与气缸滑移装置40协同控制包边刀具的运动方向，使其在包边区域内进行包边作业。

优选的，所述动力总成10、气缸滑移装置40均为一套，所述多连杆传动系统20、L型叉臂30、包边刀具则分别有两套，从而使同一电机、同一气缸带动两套包边刀具同时进行包边作业，效率更高。

优选的，还可以在机构主体的底部和重心位置设置安装底座和支架60。为清楚地表示本实施例的工作状态，在图6中，还示出了零件主体100，模腔200，内窗框300以及在圆形虚线框内示出了包边区域。

本实施例的技术方案和传统的包边机构相比，具有以下优点：

（1）设计调整了动力总成10及多连杆传动系统20的连接安装朝向，增加了气缸滑移装置40，并采用多连杆传动系统20带动L型叉臂30的方式替代原有体积较大的安装框架支座。

（2）包边刀具50安装在两个L型叉臂30上，通过动力总成10及多连杆传动系统20组成的系统带动L型叉臂30进行在Z方向上滑动，从而带动包边刀具50工作。

（3）气缸滑移装置40在设计过程中选用一定行程的气缸和直线滑轨带动整个机构在Y方向上精确运动，零件进料和出料时使内窗框包边机构的包刀端能在内窗框细长狭窄的空间里实现干涉的精确避让。

（4）工作时，零件进料完成，内窗框包边机构由气缸滑移装置40整体推进到工作位置，通过动力总成10提供动力，由多连杆传动系统20带动安装在L型叉臂30上的包边刀具50运动，进行包边作业；包边完成后，包边刀具50退回原来位置；气缸滑移装置40带动内窗框包边机构退回原位，零件出料。

新型的内窗框包边机构正是通过创新运用两个方向上滑动的巧妙叠加并采用新的结构和连接方式，解决了传统包边机构无法在框架内安装，无法在零件进出料时进行干涉避让的技术难题，满足对内窗框进行包边应用的前提条件。

实施例3

解决了安装和进出料干涉避让的困难后，还需要创新，改进现有的包边方法，打破传统机构包边刀具的固有形式和进出方式（如图12所示，传统的预包刀501和主包刀502是分开的，预压工序完成后预压刀由包刀切换机构切换成主压再进行主压工序，并且主压时刀具是垂直向下的）。

经过一系列的模拟仿真分析，新型的内窗框包边机构对于传统的两段式包边分别采用不同刀具和刀具进出的方式进行设计创新，方法创新。

优选的，如图13所示，所述包边刀具50包括刀面边缘相互连接的45°预包刀501和90°主包刀502，所述预包刀501刀面和主包刀502刀面的刀具夹角为225°,所述包边刀具的推进方向与Z方向、Y方向均呈现＞0°的夹角。

新的包边方法把45°预包刀和90°主包刀整合在一起，预包刀501和主包刀502工作进刀方向由原来的垂直进刀更改为一定角度的倾斜推进并方向保持一致，包刀工作部分进行精密数控加工。

本实施例的技术方案，其优点在于：不但减少了一把刀具和相关的安装装置，省掉了刀具切换装置和切换动作，进一步提升了空间利用，使包边刀具能在细长狭小的内窗框包边段里完成包边工作。

新型的内窗框包边机构的包边刀具对窗框包边段处理过程的剖视如图14所示，图14a、14b、14c分别表示初始状态、45°卷边和90°卷边。

实施例4

采用实施例2和实施例3的所有优选方案，应用于本车间中生产型号为CN210M，CN200，CN200S，CN300等需要内窗框包边的车门制造上，并取得了以下的有益效果：

1、本发明的结构和连接方式的创新使内窗框包边机构能安装在窗框闭合的小空间内，多方向滑动的运用使机构能在零件进出料时进行精确的干涉避让；

2、本发明的包边方法的创新整合了包边的预包刀和主包刀，实现刀具在内窗框狭小的空间内进行包边动作，减少了切换动作和机构；

3、本发明以较小功率的伺服电机（1.5kW），通过机械机构的转换，实现高卷边压力的需求（20吨），能耗低（1.5kW）；

4、本发明行程短，动作速度快，8秒完成一个循环，生产效率高，包边质量稳定；

5、本发明在生产遇到包边问题时，调试方便、快捷，大大减少响应时间；

6、该内窗框包边机构稳定性和耐久性提升，便于维修维护，可广泛运用在车门制造上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种内窗框包边机构，其特征在于，包括机构主体、气缸滑移装置、动力总成、L型叉臂、多连杆传动系统和包边刀具，所述动力总成的输出端与多连杆传动系统的连杆铰接点连接，所述多连杆传动系统的连杆上端固定在机构主体上，所述L型叉臂设置在机构主体上，所述包边刀具设在L型叉臂的上端，所述多连杆传动系统的连杆下端与L型叉臂的下端连接；工作时，所述动力总成通过多连杆传动系统带动L型叉臂在Z方向上来回运动；所述气缸滑移装置的输出端与机构主体连接，并推动机构主体在Y方向上来回运动，从而协同控制包边刀具的运动方向，使其在包边区域内进行包边作业，所述动力总成包括电机、减速机和丝杆，所述多连杆传动系统包括至少两个相互铰接的连杆，所述电机的输出轴与减速机连接，所述减速机的输出轴与丝杆连接，所述丝杆带动多连杆传动系统的中间铰接点朝着Y方向来回运动，从而使多连杆传动系统沿着Z方向伸缩，所述多连杆传动系统包括第一连杆、第一铰接点和第二连杆，第一连杆和第二连杆通过第一铰接点铰接，第一连杆的上端固定在机构主体上，第二连杆的下端与L型叉臂的下端连接；所述丝杆带动第一铰接点朝着Y方向来回运动，从而带动第二连杆的下端朝着Z方向伸缩，从而使L型叉臂朝着Z方向来回运动，所述气缸滑移装置包括气缸和直线滑轨，所述直线滑轨沿着Y方向铺设，所述机构主体处于直线滑轨上，所述气缸推动机构主体在直线滑轨上沿着Y方向来回运动。

2.根据权利要求1所述的内窗框包边机构，其特征在于，所述包边刀具包括刀面边缘相互连接的45°预包刀和90°主包刀，所述预包刀刀面和主包刀刀面的夹角为225°。

3.根据权利要求2所述的内窗框包边机构，其特征在于，所述包边刀具的推进方向与Z方向、Y方向均呈现＞0°的夹角。

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的内窗框包边机构的内窗框包边方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1,通过动力总成推动多连杆传动系统的连杆铰接点沿着Y方向来回运动，从使多连杆传动系统的连杆朝着Z方向伸缩；

S2, 多连杆传动系统的连杆的下端与L型叉臂的下端连接，多连杆传动系统的连杆带动L型叉臂沿着Z方向来回运动；

S3,L型叉臂设置在机构主体上，气缸滑移装置推动机构主体沿着Y方向来回运动；

S4, L型叉臂的上端设有用于包边作业的包边刀具；

S5,零件进出料时候，通过气缸滑移装置控制Y方向的运动进行干涉避让，包边作业时，通过动力总成和气缸滑移装置协同控制包边刀具沿着与Y、Z方向呈现一定夹角的推进方向进行包边作业。

5.根据权利要求4所述的一种内窗框包边方法，其特征在于，所述包边刀具包括刀面边缘相互连接的45°预包刀和90°主包刀，所述预包刀刀面和主包刀刀面夹角为225°。