汽車開啟件機(jī)器人滾邊缺陷分析與調(diào)整
汽車的四門兩蓋（左右前車門、后車門，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和行李箱蓋或后背門)，是汽車車身總成的重要組成部分。它們是汽車車身的外表開啟件，裝配后要與周圍零件保持均勻的裝配間隙，以達(dá)到良好的互換性，同時(shí)它們也是汽車塑形的可見表面。因此，要求門、蓋外表面光滑平整，不能存在凹凸劃痕，還要保證邊緣過(guò)渡線圓滑?；谝陨弦?，四門兩蓋內(nèi)外板之間裝配不能采用焊接工藝，而要選用包邊工藝。
所謂包邊工藝，是一種將零件上沖壓產(chǎn)生的上翻邊或下翻邊壓平后，使零件的內(nèi)、外板連接在一起的裝配工藝（通過(guò)折彎）。傳統(tǒng)包邊工藝有壓機(jī)+上下模具形式（Press），液壓/伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)專機(jī)形式（Table Top），但是以上方式的弊端是柔性較差，只能適用于一種車型，并且制造、維修成本較高。所以伴隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，在包邊工藝中也引入了機(jī)器人滾邊(Robot Roller Hemming)。
所謂機(jī)器人滾邊，就是滾邊操作中引入工業(yè)機(jī)器人，通過(guò)機(jī)器人手臂上安裝輥?zhàn)舆M(jìn)行滾壓包邊的制造工藝。機(jī)器人滾邊的優(yōu)勢(shì)在于柔性化較高，適用于幾種車型，最大化提高了設(shè)備的利用率，降低成本。
一般機(jī)器人滾邊系統(tǒng)包括以下幾部分（見圖一）：
（圖一）
1、 機(jī)器人：根據(jù)滾邊負(fù)荷進(jìn)行機(jī)器人選型。
2、 滾頭： 根據(jù)需要選擇一種或兩種安裝在機(jī)器人上。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，完成對(duì)開啟件的滾邊。滾頭上的滾輪根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)。
3、 胎模：對(duì)開啟件的內(nèi)板和外板可靠定位。胎模型面將根據(jù)沖壓的數(shù)字化定義（DFNIE）加工成型。
4、 定位夾具：將內(nèi)板和外板合裝后，由其他工位搬運(yùn)到此工位。定位夾具保證內(nèi)外板的位置關(guān)系，是保證滾邊質(zhì)量的重要組成部分。
5、 內(nèi)外板：開啟件的外板與胎模完全貼合，內(nèi)板和外板之間的相對(duì)位置關(guān)系由定位夾具保證。
機(jī)器人滾邊的基本工藝為：對(duì)于翻邊角度為90°的開啟件,采用兩次滾邊成型即可。第一次滾成45°，第二次即壓平（見圖二）。每次滾邊角度在45°左右。
（圖二）
在機(jī)器人滾邊的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，我們應(yīng)分析缺陷的類型，并針對(duì)不同類型缺陷找出解決問題的辦法。一般滾邊中產(chǎn)生的缺陷有：
1、 包邊后未完全閉和，在內(nèi)板和外板之間存在縫隙。
2、 外板上出現(xiàn)很明顯的波紋。
3、 角沒有完全閉和或者角上有小尖尖。
4、 包邊后包邊圓角半徑過(guò)大，或者不規(guī)則。
5、 局部寬度過(guò)大（在檢具上表現(xiàn)間隙?。?。
6、 包邊后的零件尺寸太大（在檢具上表現(xiàn)間隙?。?br /> 7、 外觀質(zhì)量和尺寸缺陷。
在某個(gè)項(xiàng)目中我們對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)蓋進(jìn)行機(jī)器人滾邊，遇到了上述3，7項(xiàng)缺陷（見圖三）。
（圖三）
為改善汽車開啟件機(jī)器人滾邊缺陷，首先要分析機(jī)器人滾邊質(zhì)量影響因素：
1、 內(nèi)板沖壓來(lái)件質(zhì)量： 內(nèi)板的切邊光滑度以及連續(xù)性直接影響到最終開啟件成型的外觀質(zhì)量以及光滑連續(xù)性。
2、 外板沖壓來(lái)件質(zhì)量：外板翻邊高度，打開角度，以及翻邊邊緣的連續(xù)性（是否存在破口），折彎半徑等。（見圖四）
（圖四）
3、 定位夾具以及胎模：對(duì)于內(nèi)外板相對(duì)位置的定位以及夾緊固定效果。
4、 機(jī)器人滾邊調(diào)試：滾邊工藝的編排包括滾邊先后順序，次數(shù)，每次包邊的角度以及滾頭施加的壓力。
對(duì)于上述機(jī)器人滾邊成型影響因素，利用日本管理大師石川馨先生所發(fā)展出來(lái)的“因果圖”－－－－“ 魚骨圖”更能形象以及抓住事物原因的本質(zhì)。問題的特性受到一些因素的影響，我們找出這些因素，并將它們與特性值一起，按相互關(guān)聯(lián)性整理而成的層次分明、條理清楚，并標(biāo)出重要因素的圖形。因其形狀如魚骨，所以叫做魚骨圖。
按照以上分析的影響因素，繪制魚骨圖（見圖五）：
1、 繪制“魚脊”，將擬找出原因的問題寫在黑右邊的框內(nèi)，并在其尾部引出一條水平直線。
2、 繪制“大骨”，在魚脊上畫出與魚脊成45°角的直線，并在其上標(biāo)出引起問題的主要原因。
3、 繪制“中骨”、“小骨”……，對(duì)引起問題的原因進(jìn)一步細(xì)化，列出所有原因。
（圖五）
魚骨圖成功完成后，影響問題的原因已經(jīng)詳盡的列出。那么下一步任務(wù)就是利用以上魚骨圖并采取何種措施來(lái)改善以上出現(xiàn)的問題?，F(xiàn)場(chǎng)，我們根據(jù)魚骨圖設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的措施展開型系統(tǒng)圖，對(duì)每個(gè)可能產(chǎn)生的原因制作了對(duì)應(yīng)了解決方案。
所謂系統(tǒng)圖法，又叫樹圖法，為達(dá)到目的，需選擇手段，上一個(gè)目的又與下一個(gè)手段相聯(lián)系，并且將目的和手段相互聯(lián)系起來(lái)逐級(jí)展開的繪制系統(tǒng)圖。利用它可系統(tǒng)分析問題的原因并確定解決問題的方法。利用系統(tǒng)圖法的概念，把達(dá)到某一個(gè)目的所需要的手段層層展開成圖形，就能對(duì)問題有一個(gè)全貌的認(rèn)識(shí)，并且能把握問題的重點(diǎn)，從而能夠?qū)ふ页鰧?shí)現(xiàn)預(yù)定目的的方法。
系統(tǒng)圖法的繪制程序：
1、 確定目的和目標(biāo)。項(xiàng)目中最終目的是消除發(fā)動(dòng)機(jī)蓋左右兩側(cè)的外形以及裝配缺陷，提高滾邊質(zhì)量。
2、 提出手段和措施。根據(jù)以上缺陷產(chǎn)生的原因分析，可以提出一系列對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施，比如“1、提高內(nèi)板沖壓件邊緣切邊連續(xù)性和光滑度”，“2、改善外板翻邊高度”……“6、增加定位點(diǎn)位置、數(shù)量”……“12、調(diào)整滾邊先后順序”。
3、 評(píng)價(jià)手段和措施。決定取舍。目前可選取的方案很多，但是調(diào)試件數(shù)目有限，并且調(diào)試時(shí)間也有限制，所以從成本，難易度，重要度等因素考慮來(lái)選擇現(xiàn)場(chǎng)可實(shí)施的有效的、經(jīng)濟(jì)的措施和手段。
4、 繪制系統(tǒng)圖，這是最重要的一環(huán)。具體做法是：首先把確定的目的和目標(biāo)置于圖紙左端，然后把為達(dá)到的目的和目標(biāo)與必要的手段和措施之間的關(guān)系聯(lián)系起來(lái)。
5、 制訂實(shí)施計(jì)劃。根據(jù)對(duì)象制訂實(shí)施計(jì)劃，這時(shí)要使系統(tǒng)圖中最低級(jí)的手段進(jìn)一步具體化、精練化，并決定其實(shí)施內(nèi)容、日程和承擔(dān)的任務(wù)等事項(xiàng)。
按照系統(tǒng)圖法我們繪制出這個(gè)項(xiàng)目的系統(tǒng)圖：（見圖六）
L：低 M：中等 H：高
（圖六）
改善開啟件機(jī)器人滾邊質(zhì)量的可選擇措施如圖六有12條措施。在每個(gè)項(xiàng)目中，開啟件滾邊出現(xiàn)的質(zhì)量問題不相一致，相對(duì)應(yīng)采取解決措施也有所不同。根據(jù)這個(gè)項(xiàng)目的具體問題以及以往的工作經(jīng)驗(yàn)，在系統(tǒng)圖中我們加入了“預(yù)期效果”一項(xiàng)，可見⑥，⑩，?措施達(dá)到效果的可能性最大，②，⑤措施效果其次，其他的措施效果最小。
在改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋滾邊缺陷同時(shí)，還需要考慮另一個(gè)重要的因素－－－－“節(jié)拍”。項(xiàng)目中節(jié)拍為25JPH，即一個(gè)小時(shí)內(nèi)出25輛車，平均一輛車完成時(shí)間須在 3600/25*0.85（設(shè)備開通率）=122秒以內(nèi)。由上可見，③，⑥，⑦，⑩，?措施都會(huì)影響到生產(chǎn)節(jié)拍。也就是說(shuō)，如果最后采取上述某項(xiàng)措施，還要考慮到最終提升節(jié)拍的措施。
從上述解決方案的難易度，成本，重要度，以及預(yù)期效果等方面的綜合考慮，我們優(yōu)先采取有如下幾種方案：
方案6：在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋尖角處增加定位點(diǎn)，使得滾邊過(guò)程中保證內(nèi)外板之間貼合。
方案10：增加發(fā)動(dòng)機(jī)蓋尖角處滾邊次數(shù)。
方案12：優(yōu)先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋尖角處滾邊。
選定了方案之后，那么就要在現(xiàn)場(chǎng)做實(shí)驗(yàn)來(lái)調(diào)試結(jié)果。因?yàn)槠渖先N方案都會(huì)直接影響到生產(chǎn)節(jié)拍，那么的話決定了需要做最小的改變來(lái)改善缺陷。其中方案6有兩種狀態(tài)：“增加壓頭”和“不增加壓頭”；方案10也有兩種狀態(tài)“滾邊3次”和“滾邊4次”；方案12也有兩種狀態(tài)“首先滾尖角”和“最后滾尖角”。如果上述方案狀態(tài)都需要做實(shí)驗(yàn)的話，那需要至少23=8種狀態(tài)，每種狀態(tài)至少需要3件調(diào)試，總共的話至少要8*3=24件調(diào)試。客戶可提供的調(diào)試件數(shù)目明顯少于這個(gè)數(shù)目，那么需要采取正交試驗(yàn)的方法來(lái)做實(shí)驗(yàn)。
所謂正交試驗(yàn)法，即根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。日本著名的統(tǒng)計(jì)學(xué)家田口玄一將正交試驗(yàn)選擇的水平組合列成表格，稱為正交表。我們要做的是一個(gè)三因素兩水平的實(shí)驗(yàn)，按全面實(shí)驗(yàn)要求，須進(jìn)行23=8種組合的實(shí)驗(yàn)，若按L4(23)正交表安排實(shí)驗(yàn)，只需作4次，大大減少了工作量。
所以，按照正交試驗(yàn)法，規(guī)劃的實(shí)驗(yàn)如下圖所示（見圖七）：
實(shí)驗(yàn)因素水平表
（圖七）
現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)上述正交表做實(shí)驗(yàn)測(cè)試，其中第4種實(shí)驗(yàn)因素的編排消弱了發(fā)動(dòng)機(jī)蓋尖角塌陷狀態(tài)，但是沒有完全解決，并且右側(cè)輪廓直線差問題沒有絲毫改善。
然后再按照優(yōu)先順序上所示采取如下方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
方案2：縮短發(fā)動(dòng)機(jī)尖角處翻邊高度。（見圖八）
（圖八）
方案5：改善翻邊切邊使之圓滑。（見圖九）
（圖九）
但是由于外板沖壓來(lái)件已經(jīng)存在著翻邊過(guò)高以及翻邊上缺角問題，現(xiàn)場(chǎng)我們只好打磨好外板來(lái)做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是這兩項(xiàng)外板沖壓來(lái)件整改之后，再經(jīng)過(guò)機(jī)器人滾邊，已經(jīng)完全消除了發(fā)動(dòng)機(jī)蓋尖角塌陷問題，還遺留著右側(cè)輪廓直線差問題。
再進(jìn)一步分析直線輪廓差的問題，發(fā)現(xiàn)外板折彎半徑的突變是主要原因，并且這是無(wú)論如何通過(guò)機(jī)器人滾邊無(wú)法消除的缺陷。
因此，根據(jù)調(diào)試方案的結(jié)果，我們就可以完善系統(tǒng)圖。（見圖十）
L：低 M：中等 H：高
（圖十）
綜上所述，本項(xiàng)目中發(fā)動(dòng)機(jī)蓋機(jī)器人滾邊缺陷的主要原因?yàn)橥獍鍥_壓來(lái)件質(zhì)量問題（翻邊過(guò)高、切邊不連續(xù)和轉(zhuǎn)彎半徑有突變等），次要原因?yàn)闈L邊工藝，內(nèi)板沖壓來(lái)件，定位夾具以及胎模的影響較小。（見圖十一）
（圖十一）
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