陈天才　韦侯念　孙雷　乔福龙

【摘 要】文章通过对汽车门盖大角度包边简易受力进行分析，研究了定位结构形式对包边质量的影响，根据验证结果和实际需求，设计了一种压刀式定位机构，重点介绍了该机构的结构特点及工作过程，两种定位机构对总成尺寸影响对比，以及如何合理选择定位机构。

【关键词】桌式包边;压刀式机构;定位

【中图分类号】U463.834 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）07-0076-03

0 背景

汽车车门包边是一个复杂的工艺过程，通过特定的包边设备，将涂完折边胶的内外板扣合件周圈折边压合为一个总成的过程。包边过程通常分为预压和主压两道包边，例如翻边角度大于105°，通常需要进行3道包边。

如图1所示，包边前车门外轮廓翻边与外板型面的夹角通常为90°，为了保证车门轮廓尺寸和良好的包边质量，预包机构必须选择合理的压入角度，终包机构压入方向最好保持与外板型面法向平行，机构输出压力要保证翻边完全压贴;也有某些特征部位需要保留翻边的地方，只允许压入30°，则终包角度通过限位装置实现控制。

其中，内外板定位的可靠性是确保包边表面质量和尺寸控制的关键，在内板定位机构设计前，必须根据产品结构及包边机构特点，对包边折弯过程进行充分的受力分析后，以便设计合理的定位机构。

1 普通压块式定位机构的特点

根据白车身CDLS（尺寸基准定位策略）车门采用统一的主定位孔。汽车车门的內板零件面积较大，车门内板厚均在0.7～1.0 mm，属于刚性较差的薄板钣金件，通常采用“N-2-1”定位夹紧方式，即采用“两个圆销+多个压紧块”的定位策略，定位内板时定位孔被强行拉入圆柱定位销，使被定位零件向下挠曲量被最大限度的消除。普通压块式定位机构结构如图2所示。

这种压块式定位机构，结构简单可靠、维护便利、成本低、轻便、节拍高，可以适用于车门大部分位置的定位;其固定式压块，需要做主预压机构的运动分析，分析主预压机构在运动过程中与固定式压块间的安全距离。如图3所示，为了避免固定式压块和压刀干涉，压块只能布在远离包边区域的位置（内外板离空区），无法压到包边根部，无法实现压死固定内外板。

对于尾门和发盖具有复杂造型的包边，为了实现合件，翻边角度通常大于105°，同时存在将内外板合门件摆放在包边底模后，型面和竖直方向夹角较小，夹角接近0°。这种大角度包边，预压时，受力状态较差，容易包边卷边，造成包边外观质量和尺寸不合;其包边受力示意如图4所示。

其中，F1为包边执行机构对外板翻边施加的预压力，F2为包边底模对车门外板施加的反向支撑力，F3为定位压块对车门内板施加的限位力。

由图4可知，预压力F1可分解为竖直向下的预压翻边折弯力和垂直于外板型面向左的扰动力，如果定位压块远离包边折弯根部，定位压块施力处必然在内外板离空位置，加上内板的刚性不足，定位压块施加压力F3大小受限，传递到预压包边根部的压力更有限，所以预压时，定位压力不足以抵消垂直于外板型面向左的扰动力，在预压过程中，外板会被推离包边底模而变形，预压翻边的折弯位置也无法确保按照冲压圆角位折弯，造车包边后的型面变形和轮廓内收偏小问题。

2 压刀式定位机构的原理及特点

针对造型复杂的尾门发盖，型面接近竖直位置的大角度包边，我们须设计一种预压可以定位包边根部，提供大压力定位，紧紧压死内外板贴合处，将内板和外板结合位置固定到包边底模上，同时主压时可以避让开的定位机构。

如图5所示，设计的定位机构需满足如下要求：在预压时，定位刀块能压到包边区域内外板贴合根部。为了避免定位刀块定位时线性接触，定位刀块的定位面须为固定的姿态，不随定位刀块的运动而改变，建议用平行四连杆机构。同时，为了避免和由翻边面和内板凸台组成的腔体干涉，定位刀块在靠近定位时，需要做近似水平的运动，所以机构在终端定位位置，运动旋转点和固定旋转点组成的连杆必须近似竖直方向。

工程师受压刀执行机构的启发，设计了一种压刀式定位机构。如图6所示，该机构不仅能做垂直的上升下降，还能做水平的摆动，达到预压时能定位翻边型面根部，主压时能及时缩回，避让干涉，保证翻边质量。

压刀式定位机构和旧的定位压块都是安装在包边机内板定位总成上，前者是一个小机构，后者是一个简单的压块。压刀式定位机构的工作原理如下：在内板定位推动气缸的作用下，压刀式定位机构随内板定位总成下降到位，此时压刀式定位机构的气缸处于缩回状态，定位刀块并未和门盖零件接触。随后，气缸慢慢伸出，带动连杆一和连杆二绕转销一做逆时针旋转，连杆三绕转销二做逆时针旋转，推动安装在连杆四上的定位刀架和定位压刀向右向下运动，最终实现定位刀块压紧门盖零件翻边根部的目的。随后，包边机开始预压，预压完成，压刀式定位机构做逆向的退回，避让后续主压动作，防止干涉。这样，一个压刀式定位机构的伸出定位、缩回避让循环完成。

该机构的特点：①该机构采用近似的平行四连杆机构，经过精确的运动分析，在极限位置能够做近似的水平退让，巧妙地避免定位压刀和预压完的门盖零件翻边干涉。②该机构采用近似的平行四连杆机构，运行平稳，能保证定位压刀和门盖零件型面是面接触定位。③该机构设计有定位锁死结构，能够有效地保证定位压刀的定位精准，防止零件因翻边受力而攒动，定位可靠性高。④该机构通用性好，只需稍做定位刀架和定位压刀的更改，便可运用于不同车型门盖包边机内板定位总成上。

3 定位机构的选择

压刀式定位机构，虽然有定位优势，但是由于其较普通压块式定位机构，结构复杂、维护不便、费用高，节拍相对较低（可以实现与主线匹配的节拍50 JPH），如包边质量可控，通常采用普通压块式定位机构。因此，在前期设计阶段，如何根据产品结构正确地选择定位形式，显得尤为重要。如图7所示，以某车型发盖汽车坐标YZ断面为例进行分析。

现场验证，通常当θ小于40°时，预压力F1对外板的扰动力在外板的外侧，产生向内的卷边力，此时我们必须选择用压刀式定位机构，压住外板翻边的根部，防止卷边产生的包边质量问题;当θ大于等于40°时，F对外板的扰动力在外板的内侧，产生向外的圈边力，由于向外有包边底模支撑，因此可以选择普通压刀式定位机构。

4 试验验证

我们选择某车型具有复杂造型的发盖做验证对象，同时选取发盖两侧与翼子板匹配位置，包边受力最差的点6S6～6S7段，采用压刀式定位装置定位前后生产的发盖总成，各取样3件，上总成检具，测量间隙和段差尺寸，尺寸对比数据如图8所示。

通过数据对比，采用普通压块式定位，间隙普遍超差约-1.0 mm，轮廓表现较理论值偏小约1 mm;段差普遍超差约1.5 mm，型面表现为较理论值下沉约1.5 mm。采用压刀式定位机构，间隙和段差偏差均在±0.5 mm内，满足设计尺寸链偏差需求。因此，类似发盖具有复杂造型的门盖包边，内外板合门件摆放在包边底模后，型面和竖直方向夹角较小，夹角接近0°。针对此类包边，采用压刀式定位机构，能极大地克服包边受力较差带来的包边质量问题。

5 结语

从2015年至今，此压刀式定位机构已应用于多个车型发盖和尾门桌式包边的定位，经现场50万件以上生产验证，包边质量稳定良好，得到了生产使用车间的肯定。针对复杂造型，产品型面和竖直方向夹角较小，夹角接近0°的产品包边定位问题，通过此机构的应用得到了完美的解决。同时，应该认识到此机构的缺点，其结构复杂、维护不便、节拍相对较低，对于简单型面的包边定位，通常选择结构简单的普通压块式定位机构。

参 考 文 献

[1]农明满.四杆机构在车门包边上的应用[J].企业科技与发展，2017（2）：76-78：

[2]杨磊，程楠，农明满.一种主预包联动包边机构[J].机械工程师，2015（2）：269-270.

[3]时磊，施雄飞.包边原理及质量控制要点分析[J].金属加工，2014（11）：70-71.

[4]方银胜，吴剑华，李超.包边总成件外凸缺陷原因分析与维修[J].模具制造，2011（9）：34-37.