淺談機器人滾邊工藝及關鍵參數

包邊工藝是汽車制造業中一種十分重要的金屬連接工藝，由于其獨特的成形美觀性，通常代替點焊等工藝作為車身外觀覆蓋件的最后一道工序[1]。而相對于其他較為傳統的包邊工藝，機器人滾邊工藝因其柔性高、自動化程度高、機械機構簡單、噪聲小、成本較低及占地布局小等優點，在車身制造行業中已得到廣泛應用[2]。

隨著市場競爭日益激烈，汽車開發周期不斷縮短，新車型層出不窮，機器人滾邊工藝更適應如今小批量、多品種的生產模式。研究機器人滾邊工藝以及優化機器人滾邊質量對汽車制造等領域具有巨大的意義，可縮短汽車開發周期、提高產品競爭力，增強企業競爭力，使其在市場中占據更有利地位，推動整個行業朝著更高效、更優質的方向發展。

機器人滾邊介紹

1.常見的機器人滾邊工藝

機器人滾邊工藝通常是指機器人抓持滾輪工具，使其在零件翻邊處以不同的角度移動而使薄板邊發生彎曲，達到所期望的滾邊角度。機器人滾邊設備包括胎模夾具、機器人、滾輪工具和電控系統等[3]，如圖1所示。

1）胎模夾具由胎模和定位夾緊部分組成。胎模根據產品數據及外板的型面采用整體鑄造數控加工而成，設計中對外板有定位作用，它的精度直接影響著包邊件的整體尺寸精度。定位夾緊部分包括外板的定位夾具及內板的定位夾具，需要保證在包邊過程中內、外板不產生移動或者相互竄動，確保零件的位置穩定性。

2）機器人依據預定的程序和軌跡，控制安裝在機器人上的滾輪工具，沿著已翻邊的外板的邊緣對外板進行多次反復滾壓，通過滾輪與外板邊緣的相互作用，使邊緣材料發生塑性變形，從而使外板包裹住內板，完成包邊。機器人的動作程序是整個控制系統的核心，通過電控系統控制夾具夾緊單元與機器人軌跡配合，實現長距離無斷點的滾邊軌跡。

3）滾邊工具又稱“滾頭”，是與待包邊零件直接接觸進行滾壓操作的設備，主要由滾輪組件和連接組件兩部分構成，具體結構如圖2所示。

通常一套滾輪組件會包含多個不同形狀的滾輪，如錐形滾輪（一般作為預包邊輪）、圓柱滾輪（一般作為“終包輪”）以及水滴包邊輪等4，而連接組件又分為剛性連接和彈性連接兩種。

剛性連接滾輪無緩沖，機器人通過位移變化控制滾輪壓力，對機器人調試技術要求較高。彈性連接滾輪通過彈簧、氣囊或氣缸等壓力調節緩沖裝置，可在滾邊過程中調節滾邊壓力。

4）電控系統除了控制協調整個滾邊系統中各個單元之間的動作及順序，對整個系統進行故障檢測和報警監視，還可以實現不同車型不同零件的滾邊胎模夾具的切換，滿足柔性化需求。

2.滾邊工藝關鍵參數

（1）翻邊高度（ ′_Fh） ）造型表面與翻邊邊緣之間的沿翻邊方向的距離，通常用 |F_h? 表示，如圖3所示。

（2）翻邊角度 （F_a） ）外板件和內板搭接邊側方向與外板翻邊側方向之間的夾角，通常用 |F_a| 表示，如圖4所示。

（3）滾邊縮進及縮進量補償滾邊過程中外板受滾輪滾壓作用力，向受力方向進行移動，造成滾邊后外板輪廓向內發生移動的變化稱為滾邊縮進（Rollin，簡稱Ri），如圖5所示。

為了彌補滾邊縮進的影響，在制作外板展開數據時將滾邊縮進的量補償到數據中，即為縮進量補償。

（4）滾邊壓力 滾邊時滾輪對外板滾邊處施加的作用力。（5）滾邊速度 滾邊時滾輪相對外板件的移動速度。（6）壓入角指滾輪中心軸線（TCP方向）與工件翻邊表面法線（RTP方向）的夾角，如圖6所示。

（7）滾輪與胎模之間的距離是指胎模邊緣線上的各點即滾輪的目標點，稱為機器人目標點RTP。滾輪母線上的點稱為機器人工具中心點TCP，兩點之間的距離，通常稱為TCP-RTP距離，如圖7所示。

機器人滾邊參數建議

1.滾邊縮進及縮進量補償

相對于專機包邊與模具包邊，機器人滾邊縮進量較小，翻邊高度降低時縮進量亦隨之降低，直至不包時縮進量為0，翻邊高度最大時對應的縮進量見表1推薦。

V1數據階段焊裝沖壓需達成一致意見，V2版本的外板展開數據需體現縮進量補償。

2.滾邊壓力

滾邊壓力由零件的材料、厚度和形狀決定，預滾邊壓力和終滾邊壓力一般會存在差異。常用零件材料的滾邊，機器人滾邊壓力建議參考值見表2。

3.滾邊速度

滾邊速度由零件的形狀決定，平滑滾邊處的滾邊速度機器人設定參考值見表3，最終以滿足滾邊質量要求為準，但最大不超過 1400mm/s 。其他區域以滿足最終滾邊質量要求而定。

4.滾邊次數

滾邊工藝是通過裝在機器人上的滾輪，對翻邊進行多次滾壓從而完成折邊。滾邊次數及壓入角推薦見表4。

表3機器人滾邊速度建議值 （鋼、鋁）

（單位：mm）

表4滾邊次數及壓入角建議值 （鋼、鋁）

結語

由于汽車生產模式逐漸轉變為更適合機器人滾邊工藝發展應用的小批量、多品種模式，機器人滾邊工藝必將獲得更加廣泛的應用。本文對機器人滾邊工藝進行了較為完善的介紹，并為機器人滾邊調試提供了關鍵參數的建議。希望能為機器人滾邊工藝的調試提供指導，提升機器人滾邊工藝的質量水平，為該領域的進一步發展提供了理論支持和實踐指導。

參考文獻：

[1]李紅華，孫忠濤，孫保根，等.包邊技術概述及機器人滾邊技術探討[J].金屬加工（冷加工），2022

（8）：5-10.

[2]田飛，周海波.淺議機器人包邊在新車型中的應用分析[J].汽車工藝師，2021（7）：13-16-20.

[3]鄭亞菲，李奎江，劉瑩琦，等.汽車機器人滾邊技術概述[J].時代汽車，2024（5）：153-155.

[4]李俊峰，張東強，張辰.機器人滾邊工藝淺析[J].汽車零部件，2021（4）：107-109.

[5]湯偉.基于力反饋技術的開啟件滾邊質量優化研究[J].汽車工藝師，2020（3）：33-36.AUTO1950