文／周晶晶，何成·安徽江淮汽車集團股份有限公司

側圍外板是影響車身品質的關鍵沖壓件之一，側圍A 柱上端起皺問題長期影響著側圍外板成形質量。本文基于某車型產品結構設計和實物狀態(tài)的研究，結合CAE 數(shù)值模擬與分析，對側圍外板A 柱上端起皺問題進行了系統(tǒng)地原因描述，并給出改進方案和現(xiàn)場驗證。

側圍外板A 柱起皺問題

實物缺陷

在側圍外板調試期間，現(xiàn)場對單件開展AUDIT評審，A 柱上端部位起皺問題明顯(圖1)，嚴重影響車身外觀品質。

圖1 側圍A 柱上端起皺問題

原因分析

導致側圍外板A 柱上端品質缺陷的原因，主要為產生缺陷位置的應力應變狀態(tài)多為拉壓變形(圖2)，加上產品結構和工藝特點的影響，共同導致了側圍外板在CAE分析過程中存在不同程度的缺陷風險。

圖2 A 柱上部的應變狀態(tài)分析

側圍A 柱上端只能通過拉延后再側整形，由于產品結構特點，整形分模線R 角與法蘭在側整方向上距離不一致，導致側整刀塊與拉延工序件的板料不同時接觸，深度較大的區(qū)域首先接觸并開始成形；此時深度較淺的區(qū)域料片不受控制，處于自由成形狀態(tài)，兩側進料速度不一致導致此處的平面應變狀態(tài)為拉壓變形，次應變?yōu)樨撝?，多余的板料會聚集在最后整形到底的位置并產生起皺。

產品結構及工藝優(yōu)化

產品結構

⑴保證R 角過渡平順。

如圖3 所示，側圍外板A 柱上端臺階斜面的長度b 為1.4mm，角度θ 為41°，與翼子板匹配面的深度h1為3.4mm，角度θ1為17°，局部造型設計得到優(yōu)化，緩和局部整形材料流動。

圖3 產品A 柱上端結構設計參數(shù)

⑵設置凸筋和法蘭邊水滴造型。

側圍外板A 柱上端的R 角部位增加2 處凸筋。

⑶R 角中間區(qū)域改向內凹設計。

側圍外板A 柱上端的過渡R 角改內凹設計，加寬R 角局部寬度，延長過渡區(qū)長度L，保證能存儲更多的料，降低起皺程度。

工藝方案

⑴側圍A 柱側整區(qū)域采用壓料設計(圖4)。

圖4 側圍外板側整壓料工藝設計

⑵側整刀塊設置沉槽造型，如圖5 所示。

圖5 側圍側整刀塊結構優(yōu)化

側圍模具開發(fā)與產品驗證

側圍A 柱上端部位CAE 與實物產品狀態(tài)對比

通過保證整形R 角過渡平順、設置凸筋和法蘭邊水滴造型、R 角中間區(qū)域向內凹設計等幾項產品優(yōu)化方案和工藝側整廢料區(qū)域采用壓料設計、側整刀塊設置沉槽造型等工藝方案優(yōu)化后，利用AutoForm 軟件建模并進行沖壓件有限元CAE 分析，基于側圍外板CAE 分析結果對實施方案進行定性與定量評價。結構和工藝優(yōu)化后的CAE 分析結果見圖6。

圖6 結構和工藝優(yōu)化后的CAE 分析結果

通過結構和工藝兩方面的優(yōu)化，結合側圍外板CAE 的分析結果，在接觸前3mm 的起皺程度明顯優(yōu)于原產品結構，通過Wrinkles 數(shù)值分析，大于0.03的起皺得到有效的控制，僅局部區(qū)域仍然存在，但不影響焊接面和外觀質量，尖點側壁Wrinkles 數(shù)值由0.02 降低到0，已無起皺風險。通過Pt Wrinkles 數(shù)值評判潛在的起皺風險，基本上都低于0.03，不存在較大的風險。綜上所述，通過產品結構和工藝方案上的優(yōu)化，A 柱上端成形起皺問題得到了極大地改善。

通過側圍外板A 柱部位狀態(tài)跟蹤，現(xiàn)場根據(jù)實際多料的區(qū)域調整局部產品造型，存儲吸收多余的料，避免多余的料在法蘭和R 角處集聚導致側圍A 柱起皺，隨著問題得到完美解決，生產調試過程中繼續(xù)優(yōu)化外側進料阻力，沖壓件的最終狀態(tài)保持穩(wěn)定(圖7)。

圖7 側圍A 柱部位最終狀態(tài)

結束語

針對側圍外板A 柱起皺問題，通過產品、工藝、模具和調試等多個環(huán)節(jié)的優(yōu)化與跟蹤驗證，目前側圍外板產品狀態(tài)基本達到CAE 分析狀態(tài)，實物面品狀態(tài)相對于調試階段得到了大幅提升。本次結合產品優(yōu)化參數(shù)和工藝調試驗證，將解決問題的思路和方法進行標準固化，積累了調試經驗，降低了開發(fā)成本，縮短了開發(fā)周期，提高了側圍外板的產品質量。