車輛門蓋件包邊及其改進(jìn)

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本文作者：梁芳作者單位：南京依維柯汽車有限公司

汽車車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等門蓋類零件，是車身制造中的關(guān)鍵外觀部件。門蓋類零件兼?zhèn)溟_啟和閉合功能，由于對(duì)相鄰件的曲面一致性、間隙均勻程度等裝配要求較高，所以包邊質(zhì)量的好壞就顯得尤為重要?，F(xiàn)有的包邊方式有4種:手工包邊、機(jī)器人滾邊、包邊模+壓力機(jī)包邊、臺(tái)式包邊機(jī)包邊。手工包邊投資小，但質(zhì)量難以保證，一致性差，基本不用;機(jī)器人滾邊柔性好，方便變化調(diào)整，適合多品種小批量生產(chǎn)，但生產(chǎn)節(jié)奏慢;包邊模包邊質(zhì)量好，效率高，但是配合使用的壓力機(jī)投資較大，對(duì)廠房空間以及物流組織要求高;臺(tái)式包邊機(jī)包邊質(zhì)量較穩(wěn)定，投資小，但品種單一專用，不適應(yīng)換型快的產(chǎn)品系列。此四種包邊形式各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)車型包邊的品種、年產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)投入、精度要求的不同來選擇，我公司主要運(yùn)用的是臺(tái)式包邊機(jī)。本文主要探討臺(tái)式包邊機(jī)包邊工藝，并對(duì)各種門蓋件包邊過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題進(jìn)行分析。

1.臺(tái)式包邊機(jī)結(jié)構(gòu)

臺(tái)式包邊機(jī)目前主流運(yùn)用的是液壓驅(qū)動(dòng)方式。液壓驅(qū)動(dòng)包邊機(jī)由包邊主機(jī)、液壓站、電氣控制柜三部分組成。包邊主機(jī)含底模、若干包邊總成、定位壓緊機(jī)構(gòu)、頂升機(jī)構(gòu)及進(jìn)出料機(jī)構(gòu)(見圖1)。包邊底?？烧w鑄造也可分塊拼接而成，目前新型包邊機(jī)底模都采用整體鑄造，因底模與包邊零件外板接觸，整體鑄造的底模型面一致性好，與外板貼合度高，同時(shí)避免了拼接縫帶來的外板壓印。包邊總成有“一缸兩動(dòng)作”和“兩缸兩動(dòng)作”兩種形式，區(qū)別就是對(duì)于預(yù)包和包邊兩個(gè)動(dòng)作，前者利用連桿機(jī)構(gòu)原理由一只液壓缸驅(qū)動(dòng)，后者分別由兩只液壓缸驅(qū)動(dòng)。依維柯包邊機(jī)采用前一種形式，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于空間布置且動(dòng)作連貫性好。定位壓緊機(jī)構(gòu)也分兩種，一種是基于包邊總成的側(cè)面翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，壓緊點(diǎn)沿工件輪廓均勻分布，類似于夾具，每個(gè)壓緊點(diǎn)由單個(gè)氣缸驅(qū)動(dòng)。依維柯得意系列車型發(fā)動(dòng)機(jī)罩包邊就采用此種結(jié)構(gòu)。另一種是采用框架式上壓緊機(jī)構(gòu)，壓緊點(diǎn)組合成一組機(jī)構(gòu)由一只大氣缸驅(qū)動(dòng)，自上而下壓緊，內(nèi)板定位精確。依維柯都靈V系列車型包邊采用此種結(jié)構(gòu)。頂升與進(jìn)出料機(jī)構(gòu)采用性價(jià)比高的皮帶輸送方式，輸送高度與焊接平臺(tái)的提升高度保持一致，通過電控系統(tǒng)完成零件輸送自動(dòng)化。當(dāng)然，對(duì)于非成線的獨(dú)立包邊機(jī)也可采用滾輪進(jìn)出料，由氣缸頂升，人工推送工件。

2.包邊工藝過程

在包邊之前，首先在工件邊緣處內(nèi)外板之間涂一層粘合劑，以此增加包邊的牢固性，其次工件由進(jìn)出料機(jī)構(gòu)送進(jìn)包邊機(jī)，通過氣缸頂升機(jī)構(gòu)落到底模上，定位壓緊機(jī)構(gòu)將工件夾緊，由預(yù)包鑲塊動(dòng)作完成45°預(yù)包邊，由主包鑲塊動(dòng)作完成90°包邊，最后頂升機(jī)構(gòu)舉升工件出料。這個(gè)過程工件大致可分以下三種狀態(tài)。

(1)零件初始狀態(tài)

液壓缸處于退回點(diǎn)，此時(shí)預(yù)包鑲塊與主包鑲塊全部處于打開狀態(tài)，工件通過輸送機(jī)構(gòu)和舉升機(jī)構(gòu)可下行進(jìn)入模膛，通過底模四周的導(dǎo)向板初定位，然后定位壓緊裝置下行將工件夾緊(見圖2a)。

(2)零件預(yù)包狀態(tài)

液壓缸行程為1/3左右，預(yù)包鑲塊受液壓缸驅(qū)動(dòng)按軌跡運(yùn)動(dòng)，與工件外板邊接觸，使工件外板周邊與水平面夾角達(dá)到45°(見圖2b)。

(3)零件包邊狀態(tài)

液壓缸行程為1/3到全部，此時(shí)預(yù)包鑲塊退回與工件脫離，主包鑲塊運(yùn)動(dòng)到與工件接觸，并將外板周邊緊緊壓合在內(nèi)板上，保持壓力10s后液壓缸退回到初始狀態(tài)，即完成包邊的整個(gè)過程(見圖2c)。

3.包邊質(zhì)量問題分析與改進(jìn)

由于門蓋類零件包邊質(zhì)量要求包邊件與周圍相鄰件之間保持一致的自然流線型，所以要求包邊成形后的總成件周邊必須平滑順暢，無波浪起伏和明顯褶皺，內(nèi)外板包合處必須平實(shí)服帖，外輪廓要筋線分明，但是在實(shí)際包邊過程中，內(nèi)外板都有可能產(chǎn)生損傷或變形，影響整車外觀，通常包邊帶來的質(zhì)量缺陷有包邊不服帖、零件變形、包邊翻翹及起皺等缺陷。下面主要圍繞各種缺陷進(jìn)行質(zhì)量分析，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出有效的改進(jìn)措施與方法。

(1)包邊不服帖

一種表現(xiàn)是包邊不緊實(shí)，即包邊完成后，內(nèi)外板包邊處存在間隙，包邊松動(dòng)，用力推動(dòng)內(nèi)板甚至?xí)谕獍鍍?nèi)竄動(dòng);另一種是包邊不平整，就是包邊段或緊或松，間隙不均勻，甚至成波浪狀。理論上分析，產(chǎn)生包邊不服帖的原因，一個(gè)是在預(yù)包完成后，進(jìn)入工件第三狀態(tài)時(shí)，主包鑲塊、零件與底模型面不一致導(dǎo)致，另一個(gè)原因就是液壓力不夠，壓合不徹底。檢驗(yàn)型面的一致性，可以通過放一個(gè)內(nèi)外板總成件在底模上，翻邊部分涂上紅丹，然后操控液壓缸運(yùn)動(dòng)，使主包鑲塊與零件接觸，最終觀察紅丹的均勻程度，判斷主包鑲塊型面與零件的一致性。這類似于模具調(diào)試，需要鉗工根據(jù)紅丹的顏色深淺進(jìn)行型面修配，最終保證型面的一致性。預(yù)包鑲塊部分也可采用同樣的方法。液壓力部分，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算主包鑲塊單位長度壓力≥160N/mm，一般在設(shè)計(jì)上主壓力若不夠，可以通過改變連桿機(jī)構(gòu)的力臂長度，或是加大液壓缸缸徑來解決。設(shè)計(jì)上，在保證壓力足夠的前提下，液壓力的調(diào)試要由小到大、由慢到快，這樣來保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

(2)零件表面變形

包括有內(nèi)外板零件上壓印、凸凹包等受損后產(chǎn)生的缺陷。零件受損的原因歸納有以下幾種:①?zèng)_壓件本身的缺陷，在模具沖壓成形過程或運(yùn)輸過程中產(chǎn)生。②包邊進(jìn)出料過程磕碰引起。③包邊壓合過程中底模或包邊壓塊上雜物或異形反映到零件表面。④零件受力不均勻，引起變形。對(duì)于零件變形問題，一般分析步驟為:首先，檢查包邊之前沖壓件狀態(tài)，排除沖壓件本身的原因。其次，針對(duì)變形的部位，重點(diǎn)關(guān)注在整個(gè)包邊過程中這個(gè)變形部位可能受到的影響。例如定位銷尺寸大小、位置精度，是否與零件孔干涉，是否引導(dǎo)零件偏置;進(jìn)出料滾輪、擋板是否完好，導(dǎo)向是否正確穩(wěn)定;對(duì)應(yīng)的包邊分總成動(dòng)作是否同步，是否使零件單邊受力產(chǎn)生偏移。這些在包邊機(jī)平時(shí)的日常保養(yǎng)中也應(yīng)時(shí)時(shí)關(guān)注與檢查。根據(jù)公司包邊質(zhì)量提升的經(jīng)驗(yàn)，排除以上影響，更多的原因還是在壓塊與底模上，壓塊與底模型面的一致性與表面粗糙度尤為重要。圖3為依維柯得意系列右前門包邊機(jī)輪包處，底模與為分塊結(jié)構(gòu)，接縫處必須研配使分塊接縫部位平滑過渡，保證了門外板沒有壓印，順滑平整(見圖3)。

(3)包邊翻翹、起皺

這類問題一般集中在零件角部、臺(tái)階及圓弧過渡處。這些部位都是包邊后材料過剩堆積處，處理不好尖角和過渡處就會(huì)出現(xiàn)褶皺。外板沖壓件角部需開包邊工藝缺口，調(diào)整翻邊高度，這就需要調(diào)整外板沖壓件沖裁模具，修改外板修邊線。當(dāng)然外板修邊線不會(huì)經(jīng)常調(diào)整，在包邊機(jī)投產(chǎn)調(diào)試時(shí)，修邊線調(diào)整后就應(yīng)該穩(wěn)定下來，輕易不做修改。因此，實(shí)際生產(chǎn)中翻翹、起皺等質(zhì)量問題多在包邊機(jī)本身。一般第一步預(yù)包不到位，將直接影響第二步的包邊質(zhì)量，容易造成翻邊材料外溢，導(dǎo)致包邊總成件外輪廓線不順直、包邊翻翹。若角部預(yù)包不到位，就會(huì)出現(xiàn)尖角，以及角部過渡不圓滑(見圖4)，所以預(yù)包鑲塊的檢查、分析、調(diào)整尤為重要，在前期設(shè)計(jì)中預(yù)包鑲塊的分塊與布置也直接影響后期的生產(chǎn)使用。以依維柯發(fā)動(dòng)機(jī)罩包邊為例，左右后角由于是銳角包邊，在都靈系列車型中無單獨(dú)的針對(duì)該角部的預(yù)包機(jī)構(gòu)，容易出現(xiàn)尖角、角度過渡不圓滑，解決起來比較困難。在后來的寶迪車型中，該角部增設(shè)了一對(duì)預(yù)包分總成(見圖5)，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，包邊效果良好，角部質(zhì)量穩(wěn)定。

4.結(jié)語

不同的包邊方式有不同的包邊結(jié)構(gòu)，對(duì)于臺(tái)式包邊機(jī)，預(yù)包是一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)，預(yù)包到位與否直接影響包邊最終的質(zhì)量好壞。包邊機(jī)質(zhì)量問題整改是一個(gè)較復(fù)雜的過程，其牽涉到包邊機(jī)設(shè)計(jì)是否合理，調(diào)試是否到位，因此必須對(duì)包邊各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查分析。文中提到的一些改進(jìn)方法，是在質(zhì)量工作中不斷嘗試與總結(jié)所得的，并在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了充分認(rèn)證，并取得了相應(yīng)的改進(jìn)效果。