车辆门盖件包边及其改进

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本文作者：梁芳作者单位：南京依维柯汽车有限公司

汽车车门、发动机罩等门盖类零件，是车身制造中的关键外观部件。门盖类零件兼备开启和闭合功能，由于对相邻件的曲面一致性、间隙均匀程度等装配要求较高，所以包边质量的好坏就显得尤为重要。现有的包边方式有4种:手工包边、机器人滚边、包边模+压力机包边、台式包边机包边。手工包边投资小，但质量难以保证，一致性差，基本不用;机器人滚边柔性好，方便变化调整，适合多品种小批量生产，但生产节奏慢;包边模包边质量好，效率高，但是配合使用的压力机投资较大，对厂房空间以及物流组织要求高;台式包边机包边质量较稳定，投资小，但品种单一专用，不适应换型快的产品系列。此四种包边形式各有优缺点，需要根据车型包边的品种、年产量、经济投入、精度要求的不同来选择，我公司主要运用的是台式包边机。本文主要探讨台式包边机包边工艺，并对各种门盖件包边过程中出现的质量问题进行分析。

1.台式包边机结构

台式包边机目前主流运用的是液压驱动方式。液压驱动包边机由包边主机、液压站、电气控制柜三部分组成。包边主机含底模、若干包边总成、定位压紧机构、顶升机构及进出料机构(见图1)。包边底模可整体铸造也可分块拼接而成，目前新型包边机底模都采用整体铸造，因底模与包边零件外板接触，整体铸造的底模型面一致性好，与外板贴合度高，同时避免了拼接缝带来的外板压印。包边总成有“一缸两动作”和“两缸两动作”两种形式，区别就是对于预包和包边两个动作，前者利用连杆机构原理由一只液压缸驱动，后者分别由两只液压缸驱动。依维柯包边机采用前一种形式，优点是结构紧凑，便于空间布置且动作连贯性好。定位压紧机构也分两种，一种是基于包边总成的侧面翻转机构，压紧点沿工件轮廓均匀分布，类似于夹具，每个压紧点由单个气缸驱动。依维柯得意系列车型发动机罩包边就采用此种结构。另一种是采用框架式上压紧机构，压紧点组合成一组机构由一只大气缸驱动，自上而下压紧，内板定位精确。依维柯都灵V系列车型包边采用此种结构。顶升与进出料机构采用性价比高的皮带输送方式，输送高度与焊接平台的提升高度保持一致，通过电控系统完成零件输送自动化。当然，对于非成线的独立包边机也可采用滚轮进出料，由气缸顶升，人工推送工件。

2.包边工艺过程

在包边之前，首先在工件边缘处内外板之间涂一层粘合剂，以此增加包边的牢固性，其次工件由进出料机构送进包边机，通过气缸顶升机构落到底模上，定位压紧机构将工件夹紧，由预包镶块动作完成45°预包边，由主包镶块动作完成90°包边，最后顶升机构举升工件出料。这个过程工件大致可分以下三种状态。

(1)零件初始状态

液压缸处于退回点，此时预包镶块与主包镶块全部处于打开状态，工件通过输送机构和举升机构可下行进入模膛，通过底模四周的导向板初定位，然后定位压紧装置下行将工件夹紧(见图2a)。

(2)零件预包状态

液压缸行程为1/3左右，预包镶块受液压缸驱动按轨迹运动，与工件外板边接触，使工件外板周边与水平面夹角达到45°(见图2b)。

(3)零件包边状态

液压缸行程为1/3到全部，此时预包镶块退回与工件脱离，主包镶块运动到与工件接触，并将外板周边紧紧压合在内板上，保持压力10s后液压缸退回到初始状态，即完成包边的整个过程(见图2c)。

3.包边质量问题分析与改进

由于门盖类零件包边质量要求包边件与周围相邻件之间保持一致的自然流线型，所以要求包边成形后的总成件周边必须平滑顺畅，无波浪起伏和明显褶皱，内外板包合处必须平实服帖，外轮廓要筋线分明，但是在实际包边过程中，内外板都有可能产生损伤或变形，影响整车外观，通常包边带来的质量缺陷有包边不服帖、零件变形、包边翻翘及起皱等缺陷。下面主要围绕各种缺陷进行质量分析，并结合实践经验提出有效的改进措施与方法。

(1)包边不服帖

一种表现是包边不紧实，即包边完成后，内外板包边处存在间隙，包边松动，用力推动内板甚至会在外板内窜动;另一种是包边不平整，就是包边段或紧或松，间隙不均匀，甚至成波浪状。理论上分析，产生包边不服帖的原因，一个是在预包完成后，进入工件第三状态时，主包镶块、零件与底模型面不一致导致，另一个原因就是液压力不够，压合不彻底。检验型面的一致性，可以通过放一个内外板总成件在底模上，翻边部分涂上红丹，然后操控液压缸运动，使主包镶块与零件接触，最终观察红丹的均匀程度，判断主包镶块型面与零件的一致性。这类似于模具调试，需要钳工根据红丹的颜色深浅进行型面修配，最终保证型面的一致性。预包镶块部分也可采用同样的方法。液压力部分，根据经验计算主包镶块单位长度压力≥160N/mm，一般在设计上主压力若不够，可以通过改变连杆机构的力臂长度，或是加大液压缸缸径来解决。设计上，在保证压力足够的前提下，液压力的调试要由小到大、由慢到快，这样来保证机构运动的稳定性。

(2)零件表面变形

包括有内外板零件上压印、凸凹包等受损后产生的缺陷。零件受损的原因归纳有以下几种:①冲压件本身的缺陷，在模具冲压成形过程或运输过程中产生。②包边进出料过程磕碰引起。③包边压合过程中底模或包边压块上杂物或异形反映到零件表面。④零件受力不均匀，引起变形。对于零件变形问题，一般分析步骤为:首先，检查包边之前冲压件状态，排除冲压件本身的原因。其次，针对变形的部位，重点关注在整个包边过程中这个变形部位可能受到的影响。例如定位销尺寸大小、位置精度，是否与零件孔干涉，是否引导零件偏置;进出料滚轮、挡板是否完好，导向是否正确稳定;对应的包边分总成动作是否同步，是否使零件单边受力产生偏移。这些在包边机平时的日常保养中也应时时关注与检查。根据公司包边质量提升的经验，排除以上影响，更多的原因还是在压块与底模上，压块与底模型面的一致性与表面粗糙度尤为重要。图3为依维柯得意系列右前门包边机轮包处，底模与为分块结构，接缝处必须研配使分块接缝部位平滑过渡，保证了门外板没有压印，顺滑平整(见图3)。

(3)包边翻翘、起皱

这类问题一般集中在零件角部、台阶及圆弧过渡处。这些部位都是包边后材料过剩堆积处，处理不好尖角和过渡处就会出现褶皱。外板冲压件角部需开包边工艺缺口，调整翻边高度，这就需要调整外板冲压件冲裁模具，修改外板修边线。当然外板修边线不会经常调整，在包边机投产调试时，修边线调整后就应该稳定下来，轻易不做修改。因此，实际生产中翻翘、起皱等质量问题多在包边机本身。一般第一步预包不到位，将直接影响第二步的包边质量，容易造成翻边材料外溢，导致包边总成件外轮廓线不顺直、包边翻翘。若角部预包不到位，就会出现尖角，以及角部过渡不圆滑(见图4)，所以预包镶块的检查、分析、调整尤为重要，在前期设计中预包镶块的分块与布置也直接影响后期的生产使用。以依维柯发动机罩包边为例，左右后角由于是锐角包边，在都灵系列车型中无单独的针对该角部的预包机构，容易出现尖角、角度过渡不圆滑，解决起来比较困难。在后来的宝迪车型中，该角部增设了一对预包分总成(见图5)，经生产实践，包边效果良好，角部质量稳定。

4.结语

不同的包边方式有不同的包边结构，对于台式包边机，预包是一个比较重要的环节，预包到位与否直接影响包边最终的质量好坏。包边机质量问题整改是一个较复杂的过程，其牵涉到包边机设计是否合理，调试是否到位，因此必须对包边各个环节进行检查分析。文中提到的一些改进方法，是在质量工作中不断尝试与总结所得的，并在生产实践中得到了充分认证，并取得了相应的改进效果。