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浅析UBS自动涂胶技术在涂装车间的应用,着重介绍UBS 自动涂胶技术的工艺方案设计,中国机械网,okmao.com
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浅析UBS自动涂胶技术在涂装车间的应用,着重介绍UBS 自动涂胶技术的工艺方案设计
2020年03月14日    阅读量:544    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

0 引言

目前在汽车生产制造工艺中,涂胶一直是实现车身密封、防腐、隔音降噪的重要手段,且随着各主机厂对车身防腐工作的日益重视,对于新车型的开发设计,无论是涂胶区域还是涂胶长度都显著增加(涂胶长度增加20% 以上),其中车身底部的焊缝涂胶(以下简称UBS,Under Body Sealing)主要包括车身的轮罩、底板区域。


人工进行UBS 涂胶时劳动强度大,且人工涂胶为圆形胶条,涂胶后需要进行刷胶,刷胶不当及漏刷位置会产生锈蚀,影响产品质量。UBS 自动涂胶技术是以机器人为载体,采用高压输送方式将密封胶挤涂到车身底部的焊缝上,在焊缝处形成一条外观平整、密封严实的扁形胶条,进而提高焊缝的密封和防腐效果、省人省力的自动化涂装技术中国机械网okmao.com


1 UBS 自动涂胶的前期分析

1.1 UBS 涂胶的焊缝特点分析

车身底板及轮罩结构复杂、空间相对狭小,很多焊缝处于台阶和板材的边缘,如图1 所示,人工涂胶时通过眼睛的观察可以保证胶条涂在焊缝上,即使有所偏离也可在后道工序中由刷胶工人通过毛刷修补将焊缝密封;而机器人是按照既定的轨迹进行涂胶,当焊缝搭接精度与输送精度的叠加偏差过大时,机器人将无法精确地将胶条涂在焊缝上,仍需要人工修补。

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因此在进行工艺设计时,需要结合UBS 焊缝的分布及特点,选用合适的工艺装备,最大限度地实现自动化涂胶,机器人无法涂胶的区域需要由人工涂胶,并获得制造部门的认可。

UBS 涂胶区域定义


1.2 UBS 自动涂胶的质量分析

UBS 涂胶质量的优劣主要由胶条密封性决定,为达到良好的密封效果,要求胶条有合适的宽度、厚度,并能够精确地涂在焊缝上;UBS 焊缝搭接外形有波浪型、直线型、圆弧型、Ω 型等,不同类型的焊缝所要求的胶条宽度也不一样。


一般焊缝两侧需要覆盖2~4 mm 的胶条才能保证密封效果,对于直线型焊缝,板材边缘规则统一,搭接精度为±1.5 mm,则涂胶胶条宽度以7~11 mm 为宜;而对于波浪型焊缝,板材边缘不规则,波形振幅为10~20 mm,故波浪型焊缝胶条宽度以14~28 mm 为宜;


由于UBS 多为不规则焊缝,板材厚度为0.8~2.0 mm,故一般要求胶条宽度以15~35 mm 为宜,胶条厚度多为2~3 mm。胶条宽度应根据焊缝不同在15~35 mm 间不断变化,且宽度过渡时变化一定要精准,否则可能会堵塞工艺孔或装配螺钉,如图2 所示。

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涂胶与工艺孔位置示意图

结合上述分析,UBS 自动涂胶时胶条的形状(宽度和厚度)需要与焊缝相匹配,而胶条形状主要受到枪嘴、涂胶流量、压力等工艺参数的影响,在工艺规划设计时需要充分考虑对以上参数的控制,以便获得良好的涂胶质量。


2 UBS 自动涂胶的工艺方案设计

UBS 自动涂胶的工艺方案设计主要包括机器人数量、流量控制选型、喷枪及枪嘴选型、辅助系统设计等。

2.1 UBS 自动涂胶工艺计算

机器人的数量主要与生产节拍、涂胶长度、喷枪类型等参数有关,简要计算如表1 所示。

 机器人工艺计算

结合表1 参数,计算出机器人和喷枪的数量最少为7 台,考虑未来新车型的拓展等因素,最终机器人及喷枪按照8 台配置。

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2.2 工位布置设计

当机器人数量确定后,需要进行工位总布置图的设计,一般8 台机器人需要布置成2 个机器人工作站,每个机器人工作站的室体长度根据车身长度决定,车身长度决定了所需涂胶的范围,进而决定了机器人第7 轴导轨的长度,进一步决定了机器人工位的长度,一般L=ΔL1+ΔL2+ΔL3。

式中:L——工位长度,mm ;

ΔL1——室体入口与车身尾部的间距(mm),一般取值500 mm ;

ΔL2——车身长度,mm ;

ΔL3——室体出口与车身前段的间距(mm),一般取值500 mm。

最终计算出机器人工位的室体长度为12 m,自动工位出入口各留500 mm 的隔离空间,布置图如图3 所示。

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UBS 涂胶工位布置图


2.3 枪嘴的选型设计

一般UBS 涂胶的喷枪喷嘴采用表2 的Flatstream系列,结合上述的分析将胶条尺寸控制在厚度2~3 mm,宽度15~35 mm,采用扁形胶条并进行枪嘴的设计选型。在选型列表中预选出2~3 款喷嘴并进行试喷测试,结果如图4 所示,根据试喷的胶条宽度、厚度,最终确定喷嘴的型号。

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Flatstream 系列枪嘴

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枪嘴测试试验实物图



2.4 涂胶流量及压力控制和修正

UBS 自动涂胶的常见质量缺陷如图5 所示,这是因为机器人涂胶的压力一般在20~30 MPa,供胶管路及接头均为耐高压设计,在涂胶作业时喷枪会频繁地打开或关闭,喷枪关闭瞬间供胶通道内的压力达到近30 MPa,在喷枪再次打开进行喷胶时,供胶管路内的压力会瞬间释放。


导致喷出来的胶条宽度超出了所需值,产生胶条起始端过宽的缺陷,且由于供胶压力大,在喷枪需要关闭时,枪阀无法瞬间关闭,造成多余的胶喷出,产生拉丝。

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胶条形态实物图

为解决上述质量问题,需要对管路进行提前泄压,通过压力修正,可降低开关枪时的瞬间涂胶压力,以避免出现胶条过宽或者拉丝的情况,其基本控制原理如图6 所示。

瞬间压力修正控制逻辑图

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2.5 定位精度修正设计

UBS 自动涂胶时会出现胶条偏离焊缝的缺陷,由于车身、焊缝、滑撬、输送系统均存在精度偏差,同种车型不同车架号的车身在机器人坐标系内的位置也有偏差,而机器人是按照既定程序运行的,当同一方向的叠加偏差超出胶条宽度时,胶条就会偏离焊缝,产生漏涂缺陷,如图7 所示。

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漏涂缺陷示例

为避免出现胶条偏离焊缝的缺陷,需要识别出车身的位置偏差,并对涂胶轨迹进行自动快速修正以适应批量生产。为此需采用视觉矫正系统,以工业摄像机+ 工业计算机为硬件基础,以图像分析技术为软件基础。


通过识别车身特征孔位的坐标信息进行自动运算,计算出车身整体偏差量,并传输给机器人系统,再由机器人系统根据偏差值自动修正涂胶轨迹,从而获得质量合格的胶条。


3 结语

UBS 自动涂胶技术的应用可以提高生产效率,降低单台天然气、电能消耗,达到节能减排的效果;机器人涂胶后焊缝扁平,可以完全覆盖焊缝,涂胶质量更可靠,且不需要进行人工刷胶处理,减少了刷胶固废(毛刷、废胶等)的产生,对于产量高的生产线较为适用。


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