铝合金滚边参数对机器人滚边波浪系数的影响

农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING

Vol．53No．10

2015年10月

October20152015年

doi：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．10．001

铝合金滚边参数对机器人滚边波浪系数的影响

卢鹏，马丽琼

（510925广东省广州市广州南洋理工职业学院汽车工程系）

［摘要］为研究和解决机器人铝合金滚边质量问题，文章对铝合金常见滚边工艺参数———滚轮大小、翻边高度、圆角大小等因素对铝合金板件滚边后的波浪系数的影响进行了研究分析。采用仿真软件对铝合金不同滚边参数的模型进行了滚边仿真，得到了不同参数下的滚边板件表面波浪系数并进行对比分析。结果表明，不同滚边参数对板件滚边后的波浪系数影响程度不同；滚边后的波浪系数对同一参数有不同的敏感区域。［关键词］铝合金；滚边;波浪系数；敏感性分析［中图分类号］TG16

［文献标志码］A

［文章编号］1673-3142(2015)10-0066-04

InfluenceofAluminiumAlloyRollerHemmingParameterson

WaveCoefficientofRobotRollerHemming

LuPeng，MaLiqiong

（DepartmentofAutomotiveEngineering，GuangzhouNanyangPolytechnicCollege，GuangzhouCity，GuangdongProvince510925，China）［Abstract］Inordertosolvethequalityproblemsduringaluminumalloyrollerhemmingbyrobot，theinfluenceofaluminium

alloyrollerhemmingparameters，suchasrollersize，hemmingheight，filletsize，etc．onthewavecoefficientsofaluminiumalloyplateafterhemmingisstudiedandanalyzed．Themodelswithdifferentrollerhemmingparametersaresimulatedbysimulationsoftware，differentwavecoefficientsofrollerhemmingsurfacearecomparedandanalyzed．Theresultsshowthatdifferentrollerhemmingparametershavedifferentinfluencedegreeonthewavecoefficientafterrollerhemming；thewavecoefficientsafterrollerhemminghavedifferentsensitiveareatothesameparameter．

［Keywords］aluminiumalloy；rollerhemming；wavecoefficient；sensitivityanalysis

0引言

为减轻车身重量，降低油耗，铝合金作为轻量

最好的、更符合实际的，然后放入下一组。这样不仅可以起到分析参数影响和敏感程度的效果，还可以看到累积选择较好参数后的结果。

化材料在汽车覆盖件上的使用越来越受到关注和重视。作为覆盖件连接方式之一的机器人包边技术在国外已经比较成熟[1－2]，但在国内发展却较晚[3－9]。

滚边成形质量包括尺寸精度和外观质量两方面。滚边成型后产品外表面必须平滑顺畅,没有压痕、波浪等缺陷，而板件翻边处产生波浪是滚边中最常见的外观缺陷，它在预滚边阶段就会出现。如果波浪系数过大就会严重影响表面外观质量。文献

1建模过程及波浪系数

滚边所用材料为1mm厚的铝合金（牌号

5052）,材料参数为:弹性模量72000MPa,泊松比0.3,屈服强度130.75MPa,断后伸长率0.27,

材料密度2700kg/m3。

利用ABAQUS软件所建模型如图1(a)所示，由于外板折弯区发生了很大的位移变形，翻边区和滚轮是主要的接触对象，其他区域位移变形都很小，所以在网格划分时如图1(b)所示，其中折弯区网格尺寸为0.4mm。在边界条件设置上，模型的定位方式采用压紧式[9]，仿真过程采用铝合金滚边常用的三道次滚边，两次预滚一次终滚，每次压入角度都为30°。

为描述被滚板件的表面质量，引用板件表面的波浪系数进行对比分析。波浪起皱的测量如图

[3－9]对机器人滚边技术进行了研究，但其主要工作

集中在钢板的滚边，主要研究了滚边参数对钢板件的影响，以及钢板滚边的过程。没针对铝合金做参数影响和敏感性分析。文章在对铝合金滚边波浪系数进行质量分析时，采用选优递进的方法，即：在同一个参数中参照滚钢参数，选择3个不同值进行仿真模拟，其它参数不变，在得到的结果中选择效果

收稿日期：2015－08－04

修回日期：2015－09－04

第53卷第10期卢鹏等：铝合金滚边参数对机器人滚边波浪系数的影响

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滚轮

外板内板

值越大则表征翻边第i点处的波浪起皱越严重。

TCP－RTP值

翻边高度

外板圆角半径

压板

内、外板间距

（a）翻边区折弯区小变形区（b）图1滚边模型

胎膜

S=1n

軈|Σ|h-h

i=1

i

n

（2）

軈—式中：hi———测试点到胎膜的距离；h——翻边边軈|———两者差的绝缘轮廓到胎膜的平均距离；|hi-h

对值，表示测试点偏离平均值的大小；S———n个试点偏离平均值的大小的平均值，用来衡量板件波浪情况的数字量波浪系数。S值越小说明板件越平整。文章选取被滚铝合金板件上10个点P1～

P10，如图2，对求取的波浪系数进行对比分析。

2滚轮大小对铝合金滚边波浪系数的影

响及敏感性分析

为了突出滚轮大小的影响，在模型参数确定中，只改变滚轮半径的大小，其他条件都不改变，如表1所示，从而来分析滚轮大小对滚边波浪系数的影响。仿真计算结果如表2所示。

表1滚轮半径及其它参数设置／mm

Fig.1Modeloftherollerhemming

（a）滚边模型

（b）网格模型

2所示，由于翻边的边缘处波浪起皱程度最为严

重,因此在翻边的边缘在YZ平面投影上均匀地取n个点,测量这n个点距离胎模的距离h,则将h值的变化幅度S定义为波浪系数。S值的大小即能

够真实地反映翻边的波浪起皱程度[5]。

P1…P10

Y

翻边边缘轮廓

Tab．1Settingofrollerradiusandotherparameters／mm

滚轮半径外板圆角半径外板翻边高度TCP-RTP两次预滚值

253550

111

101010

222

ZX

（a）

翻边边缘轮廓在YZ平面上

表2不同滚轮半径仿真结果／mm

Tab．2Simulationresultsofdifferentrollerradius／mm

P1

ni

abc

hi

abc

2.2002.2052.264P72.4482.4042.507

P22.1802.2092.278P82.4252.3982.531

P32.2232.2482.325P92.5622.4892.571

P42.3022.3282.379P102.8602.6792.665

P52.4712.4212.427

P62.5222.4422.472

n1n2………

h1h2

…

胎膜

波浪系数

0.1550.1090.107

（b）

图2板件波浪系数评定方法

Fig.2Evaluationmethodofwavecoefficient

（a）取点位置

（b）板件翻边轮廓投影

注：a，b，c———滚轮半径，a＝25mm，b＝35mm，c＝50mm；——测试点。P—

波浪系数S的计算方法：求出翻边边缘的n个点到胎模距离hi(i=l～n)，将hi的平均值计为

通过以上数据可以得出，只是滚轮半径不同的情况下，外板滚边后的波浪系数随着滚轮半径的变大，波浪系数变小，25～35mm区间变化量较大，35～50mm区间变化量较小。如图3（a）所示，可以看出滚轮半径趋于越小，波浪系数受滚轮直径影响就趋于敏感。

軈=1h

Σh

i=1

n

i

（1）

式中：hi———测试点到胎膜的距离；n———测试点个

軈—数；h——翻边边缘轮廓到胎膜的平均距离。

軈之间的差值反映了hi的变化情况,差则hi与h

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农业装备与车辆工程2015年

通过表3、表4数据可以得出，只是翻边高度不同的情况下，外板滚边后的波浪系数随着翻边高度的变大，波浪系数也变大，5mm和8mm几乎相差不大，但是到10mm时，就突然变大，如图

3(b)所示，可以看出翻边高度越小，滚边后波浪系

（a）

（b）

数越小，敏感性越低；翻边高度越高，波浪系数越大，敏感程度迅速升高。

4外板圆角半径大小对铝合金滚边波浪系数的影响及敏感性分析

（c）

图3滚轮半径，外板翻边高度和外板圆角半径对波浪系数的影响

在上面模型中，翻边高度为5mm的波浪系数最小，考虑实际情况，5mm的翻边高度可能包裹不住内板，而且8mm的和它相差很小，所以在下面的仿真实验中我们选择8mm的翻边高度。为了突出外板圆角半径大小的影响，在模型参数确定中，只改变外板圆角半径的大小，其他条件都相同，如表5，从而来分析外板圆角半径的大小对滚边后波浪系数的影响。仿真计算结果如表6。

表5外板圆角半径及其它参数设置／mm

Fig.3Theeffectofrollerradius，outerplateflangingheight

andouterplatefilletradiusonwavecoefficient

（a）滚轮半径对波浪系数的影响

(b)翻边高度对波浪系数的影响

(c)外板圆角半径对波浪系数的影响

3外板翻边高度大小对铝合金滚边波浪系数的影响及敏感性分析

在上面模型中，半径为50mm的滚轮滚边效果最好，为了突出翻边高度的影响，在模型参数确定中，选取滚轮半径为50mm，只改变翻边高度的大小，其他条件都相同，如表3，从而来分析翻边高度对滚边后波浪系数的影响。仿真计算结果如表4。

表3外板翻边高度及其它参数设置／mm

Tab.5Settingofouterplatefilletradius

andotherparameters／mm

滚轮半径

外板圆角半径外板翻边高度TCP-RTP两次预滚值

505050

0.511.5

888

222

Tab.3Settingofouterplateflangingheightandotherparameters／mm

滚轮半径

表6不同外板圆角半径仿真结果／mm

Tab.6Simulationresultsofdifferent

outerplatefilletradius／mm

P1

abcab

P63.1232.9092.472

c

2.9412.9092.862P72.9542.9002.845

P22.8952.8472.797P82.9602.8982.828

P32.9172.8542.796P92.9982.9092.830

P42.9322.8712.802P103.0512.9582.875

P52.9572.9022.841

P62.9602.9092.852

外板圆角半径外板翻边高度TCP-RTP两次预滚值

505050

111

5810

222

表4不同外板翻边高度仿真结果／mm

Tab.4Simulationresultsofdifferentouterplateflangingheight／mmP1

abcabc

3.1942.9092.264P73.1182.9002.507

P23.1702.8472.278P83.1142.8982.531

P33.1532.8542.325P93.1152.9092.571

P43.1412.8712.379P103.1092.9582.665

P53.1332.9022.427

波浪系数

0.0290.0230.022

注：a，b，c———外板圆角半径，a＝0．5mm，b＝1．0mm，c＝1．5——测试点。mm；P—

波浪系数

通过以上数据可以得出，在其他条件相同只是外板圆角半径不同的情况下，外板滚边后的波浪系数随着外板圆角半径的变大，波浪系数变小，如图3(c)，可以看出外板圆角半径变大，波浪系数变小，敏感性降低，但是0.5mm和1.5mm圆角半

0.0220.0230.107

注：a，b，c———外板翻边高度，a＝5mm，b＝8mm，c＝10——测试点。mm；P—

第53卷第10期卢鹏等：铝合金滚边参数对机器人滚边波浪系数的影响

[2]

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径在滚边后波浪系数差别很小，只有0.007mm，所以波浪系数对外板圆角半径的敏感程度较低，而且外板圆角半径越大，敏感程度呈下降趋势。

Thuillier,S,etal.Numericalsimulationoftherollhemmingprocess

[J].

Journalof

materials

processing

technology,

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张学东.平面直边包边工艺的有限元分析[D].上海：上海交通大学,2009.

5结论

由于铝合金机器人滚边在国内处于摸索阶

段，所以国内对滚边参数对铝合金滚边后板件波浪系数及敏感性分析很少。本文通过仿真软件对铝合金不同滚边参数的模型进行了滚边仿真并对结果进行总结分析，得到以下结论：

（1）板件滚边参数对板件滚边后波浪系数有影响且影响程度不同，翻边高度对波浪系数影响较大。

（2）被滚板件波浪系数在同一参数下，选取不同值具有不同的敏感程度，敏感区域波浪系数变化较快。

参考文献

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作者简介卢鹏（1983—），男，硕士研究生，讲师，主要研究方向：汽车安全轻量化，车身覆盖件包边成型加工

马丽琼，（1981—），女，硕士研究生，讲师，主要研究方向：汽车电子控制技术。E-mail：314296690@

[1]LivatyaliH,TLaxhuber,TA．Experimentalinvestigationofformingdefectsinflatsurface-convexedgehemming[J].Journalofmaterialsprocessingtechnology,2004，146(1):20-27.

爱尔兰研制激光指示器控制的无人驾驶汽车

无人驾驶技术近年来一直是汽车行业科研工作的热点。丰田将与美国两所超一流大学合作，并为此投资多达5000万美元进行这方面的研究。然而近日，爱尔兰科克大学的科学家却率先取得了进展。

据悉，爱尔兰科克大学的研究人员发现了一种方法，可以使汽车进入人工智能状态，自行对行人或障碍物采取规避动作。

感装置必须具有足够的反应速度，并且一直处于流畅的工作状态下，一旦出现死机或延迟的情况，后果不堪设想。而电脑在遇到不同情况的障碍物时，如何能够做出正确的规避动作也是一个问题。

无人驾驶技术的好处就在于，机器人不会因为情绪波动———如亢奋的情绪而提高车速，而总是可以使汽车保持在一个相对合理和平稳的行驶状态。这样就可以避免因为飙车或抢道等情况发生的交通事故。对提高马路的流畅度，改善交通状况也是有积极的影响。

从目前的情况来看，这一技术有望在不久的将来得到实现，而过于智能化的世界是不是会让驾驶员丧失了很多乐趣，比如享受驾驶汽车的过程，这也是一个问题。

JonathanPetit博士作为该项目首席科学家，

详细讲述了这一功能的运作原理：即结合激光雷达和传感两种技术，使汽车可以观察到附近的所有障碍物，并根据电脑分析进行行动指令的选择。

从理论上来看，这种技术的确是切实可行的。但真正实现恐怕短期内还做不到。因为这要求传

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/f7c1.html