本文將機(jī)器人仿真軟件ROBCAD軟件強(qiáng)大的功能與機(jī)器人滾邊壓合先進(jìn)技術(shù)的工藝特點(diǎn)相結(jié)合，闡述了在汽車車身工藝中的具體實(shí)際應(yīng)用，達(dá)到了完美的效果，指出了機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)的應(yīng)用前景。
1986年，ROBCAD機(jī)器人CAD及仿真系統(tǒng)問(wèn)世，短短幾年內(nèi)迅速在福特、大眾和菲亞特等多家汽車公司以及美國(guó)洛克希德宇航局等得到廣泛應(yīng)用。機(jī)器人仿真系統(tǒng)同時(shí)朝著通用化、完整化、交互式計(jì)算機(jī)圖形化、智能化和商業(yè)化的方向發(fā)展。目前，ROBCAD已成為世界上流行的機(jī)器人仿真系統(tǒng)之一。在ROBCAD功能及關(guān)鍵技術(shù)分析研究中，一個(gè)先進(jìn)實(shí)用的機(jī)器人仿真系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：與其他CAD系統(tǒng)兼容；通用機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)學(xué)解調(diào)器；多運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相互通信、協(xié)調(diào)作業(yè)仿真；離線編程，作業(yè)任務(wù)下裝、上調(diào)。
ROBCAD在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用，其中具有代表性的是在一汽-大眾焊裝車間奧迪生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用于機(jī)器人自動(dòng)工位的設(shè)計(jì)、仿真模擬、離線編程及調(diào)試，如點(diǎn)焊、螺柱焊、涂膠、激光焊、弧焊和滾邊壓合等自動(dòng)工位。隨著我國(guó)汽車行業(yè)的日漸崛起，ROBCAD已成為國(guó)內(nèi)機(jī)器人仿真、設(shè)計(jì)流行的軟件之一。
ROBCAD軟件特點(diǎn)
ROBCAD能夠針對(duì)多個(gè)機(jī)器人和自動(dòng)加工過(guò)程包含產(chǎn)品的內(nèi)容和產(chǎn)品信息資源，進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化、分析和離線編程。它通過(guò)提供一個(gè)共同的平臺(tái)來(lái)進(jìn)行過(guò)程優(yōu)化和計(jì)算系統(tǒng)循環(huán)時(shí)間。通過(guò)它能夠設(shè)計(jì)life-like、整個(gè)加工cell完整的動(dòng)作建模和系統(tǒng)3D圖形計(jì)算機(jī)工作站（SGI）。
作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)模的解決軟件，ROBCAD能夠充分集成主要的工藝，通過(guò)一套強(qiáng)大的過(guò)程特定應(yīng)用，覆蓋范圍廣，包括點(diǎn)焊、弧焊、激光焊和沖鉚等。
ROBCAD模擬建立所有機(jī)器人的物理特征和其他的自動(dòng)設(shè)備，當(dāng)開(kāi)發(fā)一個(gè)規(guī)劃概念時(shí)，能夠使用戶校正可訪問(wèn)的界限（到達(dá)目標(biāo)、定義路徑、避免碰撞和計(jì)算循環(huán)時(shí)間）。主要特征如下：主要MCAD系統(tǒng)的相互操作；機(jī)器人、機(jī)械、工具和裝備庫(kù)；組件的建模；機(jī)器人關(guān)節(jié)和其他機(jī)械結(jié)構(gòu)的建模；workcell 3D布局定義；路徑可到達(dá)檢查、干涉區(qū)域分析和優(yōu)化節(jié)拍；動(dòng)作仿真和幾個(gè)機(jī)器人和其他機(jī)械機(jī)構(gòu)的同步模擬；建模和優(yōu)化整個(gè)加工過(guò)程（SOP）；OLP（離線編程）。
ROBCAD軟件的開(kāi)發(fā)有著突出的優(yōu)點(diǎn)：提高加工質(zhì)量、精確度和效益；減少勞動(dòng)力時(shí)間和過(guò)程工程主導(dǎo)時(shí)間；極大提高程序的準(zhǔn)確度和過(guò)程質(zhì)量；優(yōu)化開(kāi)發(fā)和主要的投資；OLP更好的使用了產(chǎn)品裝備；減少成本；加速了投入市場(chǎng)的時(shí)間。
機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)
機(jī)器人滾輪翻邊壓合是通過(guò)裝在機(jī)器人上的滾輪，對(duì)凸邊進(jìn)行多次滾壓從而完成折邊壓合的一種方法。傳統(tǒng)的折邊采用液壓系統(tǒng)或電動(dòng)系統(tǒng)，帶有產(chǎn)生高壓的液壓系統(tǒng)及其附屬設(shè)備，通常采用分別進(jìn)行預(yù)壓合和壓合兩個(gè)步驟完成壓合的全過(guò)程。其方式是通過(guò)壓合相塊進(jìn)入和旋轉(zhuǎn)進(jìn)入來(lái)完成壓合，此方法的壓合預(yù)留量為0.1～0.5mm，而且一個(gè)模具只能用于單一的零件壓合，調(diào)試工作量大、工作臺(tái)高且人工上件困難，并有損壞工件的危險(xiǎn)，維修成本高。
機(jī)器人滾輪翻邊壓合有其不可替代的優(yōu)越性，通過(guò)安裝在機(jī)器人頭上（六軸）的壓合工具，直接進(jìn)入設(shè)備完成壓合，靈活性高，一般分3次壓合來(lái)完成壓合過(guò)程，壓合預(yù)留量為0mm，而且利用機(jī)器人的六自由度和ROBCAD編程可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有的零件進(jìn)行壓合，上件容易，可以手工也可以自動(dòng)上件，且維修方便、成本低廉。
機(jī)器人滾邊壓合是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種嶄新的壓合技術(shù)，由于它具有很多優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展比較快，應(yīng)用變得更加廣泛。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用這一技術(shù)的代表性公司當(dāng)屬大眾集團(tuán)，該技術(shù)在一汽-大眾有限公司焊裝奧迪B8車型上得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)B8在天窗頂蓋、前蓋、四門和輪罩上都應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，其完美的壓合效果和維修方便等特點(diǎn)得到了廣泛的好評(píng)，目前其他汽車公司也陸續(xù)采用了該技術(shù)，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
國(guó)際上主要流行3種壓合標(biāo)準(zhǔn)，其最終目的也各不相同：歐式壓合：分4次壓合，在汽車碰撞時(shí)對(duì)人身傷害比較小；標(biāo)準(zhǔn)壓合：分為3次壓合，第1次就定下來(lái)尺寸，一定控制好第一次壓合；日式壓合：在門鎖位置能看到，比較美觀。
在機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)中：
1.機(jī)器人的承載能力：三維傳感器的測(cè)量結(jié)果表明，機(jī)器人的負(fù)載在任何方向都小于大約150kg。
2.折邊床：和夾具折邊相比折邊床的負(fù)載沒(méi)有發(fā)生變化，所以折邊床還是采用鑄鋼（GP3M）（900～1000N/mm2）折邊區(qū)域采用激光硬化。定位銷是可以抽出的。
3.滾輪：滾輪是標(biāo)準(zhǔn)的曲線輪，在需要的情況下也可以對(duì)其進(jìn)行表面處理或增加型塊。
4.折邊速度：機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)是300mm/s（在邊角區(qū)域和有很大方向變化的區(qū)域相對(duì)要慢一些）。三次折邊的平均值是2.4m/min，此外工作時(shí)間還可以通過(guò)機(jī)器人模擬程序來(lái)驗(yàn)證
5.折邊角/開(kāi)角：每次折邊的折邊角基本上不允許大于35°(折邊波浪t)，在特殊情況下可以考慮采用大的折邊角。
外板開(kāi)角至120°是允許的，大的開(kāi)角要根據(jù)實(shí)際情況而定 (4次折邊)。
機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：投資低；所需調(diào)節(jié)時(shí)間短，可以更好地應(yīng)對(duì)零件更改；使壓合程序的迅速平移成為可能；設(shè)備安裝簡(jiǎn)便，通過(guò)性好；無(wú)需特殊動(dòng)能，只需要0.6MPa壓縮空氣和電氣連接；滾邊壓合輪安裝方便；結(jié)構(gòu)類型簡(jiǎn)便，通過(guò)性佳；壓合模經(jīng)激光淬火，使用壽命長(zhǎng)；可利用KUKA標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人；備件需求低。
奧迪的輪罩壓合
在Audi B8側(cè)圍外板后輪罩的壓合工藝中，其形狀為弧形，整個(gè)過(guò)程總共分為3次壓合，每次這邊角度為30°，經(jīng)大量調(diào)試證明，壓合結(jié)果沒(méi)有產(chǎn)生裂痕缺陷，目前已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟應(yīng)用。
在ROBCAD環(huán)境下，主要的建立及調(diào)試流程如圖1所示。
圖1 建立及調(diào)試流程
輪罩的壓合曲線軌跡共建立了3條，在奧迪標(biāo)準(zhǔn)中使用了KUKA機(jī)器人，在實(shí)際軌跡編程中使用了CIR指令，使壓合效果達(dá)到更好。圖2為ROBCAD下建立的滾邊壓合實(shí)例。
圖2 ROBCAD下建立的滾邊壓合實(shí)例
在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)壓合的次數(shù)，視具體的壓合件情況而定。滾邊壓合效果有很多影響因素，例如壓合件質(zhì)量批次的不同、底模與工件的配合間隙以及滾輪與底模的接觸力等均影響壓合的最終效果，所以必須在實(shí)際質(zhì)量?jī)?yōu)化中進(jìn)行反復(fù)測(cè)試和調(diào)整，直至達(dá)到壓合完美的效果。
結(jié)語(yǔ)
要適應(yīng)靈活的市場(chǎng)，就要有靈活應(yīng)變的機(jī)制，不斷推陳出新，而汽車制造成本也正逐漸成為現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)的重要問(wèn)題，只有制造成本低，生產(chǎn)出的產(chǎn)品才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)器人滾輪翻邊壓合具有很多優(yōu)點(diǎn)，非常適合現(xiàn)代化的汽車制造工業(yè)，發(fā)展?jié)摿薮螅哂袕V闊的發(fā)展前景。
