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ROBCAD仿真软件在机器人滚边压合技术中的应用 |
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作者：一汽-大众汽车有限公司 王东林 来源：AI汽车制造业 |
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本文将机器人仿真软件ROBCAD软件强大的功能与机器人滚边压合先进技术的工艺特点相结合，阐述了在汽车车身工艺中的具体实际应用，达到了完美的效果，指出了机器人滚边压合技术的应用前景。
1986年，ROBCAD机器人CAD及仿真系统问世，短短几年内迅速在福特、大众和菲亚特等多家汽车公司以及美国洛克希德宇航局等得到广泛应用。机器人仿真系统同时朝着通用化、完整化、交互式计算机图形化、智能化和商业化的方向发展。目前，ROBCAD已成为世界上流行的机器人仿真系统之一。在ROBCAD功能及关键技术分析研究中，一个先进实用的机器人仿真系统应具备以下功能：与其他CAD系统兼容；通用机器人运动学建模、运动学解调器；多运动机构相互通信、协调作业仿真；离线编程，作业任务下装、上调。
ROBCAD在国内各行各业也得到了广泛的应用，其中具有代表性的是在一汽-大众焊装车间奥迪生产线中广泛应用于机器人自动工位的设计、仿真模拟、离线编程及调试，如点焊、螺柱焊、涂胶、激光焊、弧焊和滚边压合等自动工位。随着我国汽车行业的日渐崛起，ROBCAD已成为国内机器人仿真、设计流行的软件之一。
ROBCAD软件特点
ROBCAD能够针对多个机器人和自动加工过程包含产品的内容和产品信息资源，进行设计、仿真、优化、分析和离线编程。它通过提供一个共同的平台来进行过程优化和计算系统循环时间。通过它能够设计life-like、整个加工cell完整的动作建模和系统3D图形计算机工作站（SGI）。
作为一个标准的大规模的解决软件，ROBCAD能够充分集成主要的工艺，通过一套强大的过程特定应用，覆盖范围广，包括点焊、弧焊、激光焊和冲铆等。
ROBCAD模拟建立所有机器人的物理特征和其他的自动设备，当开发一个规划概念时，能够使用户校正可访问的界限（到达目标、定义路径、避免碰撞和计算循环时间）。主要特征如下：主要MCAD系统的相互操作；机器人、机械、工具和装备库；组件的建模；机器人关节和其他机械结构的建模；workcell 3D布局定义；路径可到达检查、干涉区域分析和优化节拍；动作仿真和几个机器人和其他机械机构的同步模拟；建模和优化整个加工过程（SOP）；OLP（离线编程）。
ROBCAD软件的开发有着突出的优点：提高加工质量、精确度和效益；减少劳动力时间和过程工程主导时间；极大提高程序的准确度和过程质量；优化开发和主要的投资；OLP更好的使用了产品装备；减少成本；加速了投入市场的时间。
机器人滚边压合技术
机器人滚轮翻边压合是通过装在机器人上的滚轮，对凸边进行多次滚压从而完成折边压合的一种方法。传统的折边采用液压系统或电动系统，带有产生高压的液压系统及其附属设备，通常采用分别进行预压合和压合两个步骤完成压合的全过程。其方式是通过压合相块进入和旋转进入来完成压合，此方法的压合预留量为0.1～0.5mm，而且一个模具只能用于单一的零件压合，调试工作量大、工作台高且人工上件困难，并有损坏工件的危险，维修成本高。
机器人滚轮翻边压合有其不可替代的优越性，通过安装在机器人头上（六轴）的压合工具，直接进入设备完成压合，灵活性高，一般分3次压合来完成压合过程，压合预留量为0mm，而且利用机器人的六自由度和ROBCAD编程可以实现对所有的零件进行压合，上件容易，可以手工也可以自动上件，且维修方便、成本低廉。
机器人滚边压合是近几年发展起来的一种崭新的压合技术，由于它具有很多优点，所以发展比较快，应用变得更加广泛。现在国内应用这一技术的代表性公司当属大众集团，该技术在一汽-大众有限公司焊装奥迪B8车型上得到广泛应用。现B8在天窗顶盖、前盖、四门和轮罩上都应用该项技术，其完美的压合效果和维修方便等特点得到了广泛的好评，目前其他汽车公司也陆续采用了该技术，该技术在国内有着非常广阔的应用前景。
国际上主要流行3种压合标准，其最终目的也各不相同：欧式压合：分4次压合，在汽车碰撞时对人身伤害比较小；标准压合：分为3次压合，第1次就定下来尺寸，一定控制好第一次压合；日式压合：在门锁位置能看到，比较美观。
在机器人滚边压合技术中：
1.机器人的承载能力：三维传感器的测量结果表明，机器人的负载在任何方向都小于大约150kg。
2.折边床：和夹具折边相比折边床的负载没有发生变化，所以折边床还是采用铸钢（GP3M）（900～1000N/mm2）折边区域采用激光硬化。定位销是可以抽出的。
3.滚轮：滚轮是标准的曲线轮，在需要的情况下也可以对其进行表面处理或增加型块。
4.折边速度：机器人的运动速度应是300mm/s（在边角区域和有很大方向变化的区域相对要慢一些）。三次折边的平均值是2.4m/min，此外工作时间还可以通过机器人模拟程序来验证
5.折边角/开角：每次折边的折边角基本上不允许大于35°(折边波浪t)，在特殊情况下可以考虑采用大的折边角。
外板开角至120°是允许的，大的开角要根据实际情况而定 (4次折边)。
机器人滚边压合技术具有诸多优点：投资低；所需调节时间短，可以更好地应对零件更改；使压合程序的迅速平移成为可能；设备安装简便，通过性好；无需特殊动能，只需要0.6MPa压缩空气和电气连接；滚边压合轮安装方便；结构类型简便，通过性佳；压合模经激光淬火，使用寿命长；可利用KUKA标准机器人；备件需求低。
奥迪的轮罩压合
在Audi B8侧围外板后轮罩的压合工艺中，其形状为弧形，整个过程总共分为3次压合，每次这边角度为30°，经大量调试证明，压合结果没有产生裂痕缺陷，目前已经成为一项成熟应用。
在ROBCAD环境下，主要的建立及调试流程如图1所示。
图1 建立及调试流程
轮罩的压合曲线轨迹共建立了3条，在奥迪标准中使用了KUKA机器人，在实际轨迹编程中使用了CIR指令，使压合效果达到更好。图2为ROBCAD下建立的滚边压合实例。
图2 ROBCAD下建立的滚边压合实例
在实际运行过程中，可根据实际需要调节压合的次数，视具体的压合件情况而定。滚边压合效果有很多影响因素，例如压合件质量批次的不同、底模与工件的配合间隙以及滚轮与底模的接触力等均影响压合的最终效果，所以必须在实际质量优化中进行反复测试和调整，直至达到压合完美的效果。
结语
要适应灵活的市场，就要有灵活应变的机制，不断推陈出新，而汽车制造成本也正逐渐成为现代汽车产业的重要问题，只有制造成本低，生产出的产品才有竞争力。机器人滚轮翻边压合具有很多优点，非常适合现代化的汽车制造工业，发展潜力巨大，具有广阔的发展前景。(end)
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(6/24/2010) |
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