一種轎車側圍與翼子板在A柱區域的分縫優化沖壓方案淺析

湯 敏

（安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術中心，安徽 合肥 230022）

隨著汽車工業的快速發展，車型更新換代周期越來越短。對于新平臺的開發已成為汽車主機廠商參與競爭的有力手段，從而產生越來越多的新車型，尤其是轎車，對工裝調試的質量、周期要求也越來越苛刻。一般轎車白車身外覆蓋零件多為沖壓件，在實際中都要考慮其沖壓成形性、工序合理性以及外觀分縫的品質要求，尤以側圍和翼子板兩個件為代表。這一問題給從事車身設計的人員不斷帶來挑戰，也給外覆蓋件沖壓工藝設計人員帶來很多麻煩。

本文介紹一種兩廂轎車的側圍、翼子板在A柱部位的分縫斷面設計沖壓工藝問題及其解決過程。當前，較為流行的一種轎車側圍和翼子板在A柱區域的分縫形式主要是橫向式。這種分縫方法在當前技術條件下，主要考慮外觀上發動機蓋、翼子板、側圍和前門的縫隙均勻、協調，避免多縫交錯，以及閉合件裝配調試方便、避免運動干涉。由于以上設計過程缺乏分縫工藝性的考慮，往往會導致分塊部件工藝性差、成形困難、相互關聯的零件工藝性互相制約以及調試難以達到預期外觀效果等問題發生。這些問題制約了一個好產品按質按量投放市場，輕則以犧牲成本來解決，嚴重的甚至導致項目延期上市或就此夭折。

對于一般轎車側圍和翼子板在A柱區域的橫向式分縫，在產品造型分縫設計討論階段，缺乏必要的工藝約束。隨著項目開發流程的推動，很多與之匹配的車身零件已經開模，從而導致項目后期運作過程中把此問題帶來的損失放大了數十倍甚至成百上千倍，這就是所謂的整體效率。為了追求整體效率，精益生產者創造性地提出了“一個流”的生產方式[1]。伴隨投資成本增大的往往還有生產成本被迫增加，以及項目周期延誤所帶來的資金投入效率損失等無形而又巨大的成本浪費。

為了解決以上問題，從源頭上降低側圍A柱分縫不合理所帶來的成本、周期等方面的風險，本文通過側圍和翼子板兩個典型零件在A柱區域經常發生的質量問題反向推導，并結合側圍和翼子板在此區域的模具工序能力分析，開發出一種合理的分縫約束結構。將傳統工藝條件下側圍A柱區域造型分縫不合理導致的資源浪費盡可能降到最低，同時避免由此引發的項目開發瓶頸。

1 工藝設計簡介

本文所述轎車側圍和翼子板A柱分縫的工藝約束結構包括側圍A柱三角蓋板安裝處尖點處理、側圍A柱前擋風處尖點處理、翼子板A柱兩處對應點的模具結構處理以及側圍和翼子板在A柱區域分縫的整體外觀過渡處理。此結構充分考慮了側圍A柱在三角蓋板安裝處的尖點開裂問題和外觀滑移線問題的解決方法；同時考慮了側圍前擋風處的尖點開裂問題和前擋風側壁起皺問題；與側圍配合的翼子板A柱翻邊棱線隨著側圍同時整改又涉及到翼子板的模具強度問題和工序布置能力問題需要考慮；最后，該結構的調整還綜合考慮了外觀分縫的DTS效果和縫隙調試可行性。

本文所述結構解決了側圍A柱調試中常見的成形性問題和重要的面品問題；在解決側圍常見問題的過程中并非以犧牲翼子板的模具成本為代價，且充分考慮到翼子板隨之更改的可行性，并嚴格控制更改成本；并非簡單地完成側圍更改和翼子板更改，也需要同時綜合考慮滿足整改后的外觀分縫效果要求；在產品項目造型分縫階段就可提出，避免因模具實物改造導致強度受損和壽命降低，提高了項目風險控制能力。

本文是轎車側圍和翼子板在A柱區域橫向式分縫時產生的一種典型工藝約束，是以側圍和翼子板兩個零件相互協調分縫修改為手段，綜合考慮側圍模具和翼子板模具工藝、結構可行性，成功實現側圍A柱區域的各項質量問題規避，同時不影響側圍模具和翼子板模具的質量、成本和周期保證。

2 工藝設計原理及關鍵參數設定

2.1 工藝設計原理

結合附圖 1、2、3、4、5、6、7、8、9，介紹本文在設計過程中所運用的原理。在轎車側圍模具的設計過程中，在CAE階段，往往都會發現A柱和翼子板分縫搭接的區域存在幾大難題。具體體現在A柱三角蓋板安裝區尖點（圖3、圖4）容易產生開裂，調試此處開裂問題容易產生外表面滑移線無法消除，主要原因是和翼子板翻邊搭接區必須保證平行，而翼子板翻邊面的角度受模具強度問題約束；A柱和前擋風玻璃搭接處尖點（圖5）容易產生開裂，調試此處開裂問題容易導致前擋風玻璃安裝面側壁和法蘭邊起皺加劇，主要也是因為和翼子板翻邊搭接區必須保證平行，而翼子板翻邊面的角度受模具結構強度約束較大。

圖1 主視圖

圖2 軸測圖及局部放大圖

圖3 典型斷面A-A

2.2 關鍵參數設計

要解決側圍A柱區域產生的問題，必須從翼子板搭接區翻邊角度改變去考慮。首先必須得保證的是側圍和翼子板在分縫的搭接面平行（圖4、5），這是外觀DTS的質量要求。按照這個原則側圍結構面要掰角度，翼子板翻邊也必須平行跟隨。其次要考慮的是翼子板A柱區域的模具工序排布和模具強度，根據模具設計理論，翼子板此處翻邊在經過修邊后仍需要在兩個工序翻邊模具才能完成（圖6、7）。而這兩序翻邊模具工序排布時必須要把翼子板三角蓋板區的整形和沖孔分別完成，同時還有翼子板上部棱線的側翻邊要完成（圖7）。翼子板A柱區域的OP30側翻邊角度受到翼子板三角蓋板區域模具整形墩死塊的影響（參考圖8），一般最多只能在與車身Y向成50°（±5°）以上，具體根據不同車型的A級曲面造型有關。翼子板A柱區域的OP40側翻邊角度同時受到上部棱線的側翻邊角度和三角蓋板區沖孔模具的約束（圖6、7、9），一般最多只能在與車身Y向成35°（±5°）以上，具體根據不同車型的A級曲面造型有關。而翼子板OP30側翻邊和OP40側翻邊兩序的交刀位置一般考慮三角蓋板區沖孔機構的強度和排廢料順暢，交刀區域的寬度至少10mm，為保證外觀縫隙過渡平順。按照以上方案，對于改善側圍和翼子板在前擋風玻璃處的尖點問題較為有效，但是對于整改側圍三角窗區域的尖點問題略微受限?；诖耍瑐葒陨肀仨氉鐾晟埔詽M足質量要求，具體方案是在尖點下方增加二級小臺階（如圖3中的“4號”結構和圖4中的“5”號結構），將尖點趨勢放緩。以上就是關鍵參數設定的具體內容。且以上分析效果在實物調試過程中均得到很好的體現，基本符合設計預期。

圖5 典型斷面C-C

3 調試結果分析

圖6 翼子板沖壓工藝布局圖

圖7 翼子板沖壓工藝局部放大圖

圖8 翼子板OP30模具結構局部放大圖

3.1 預期結果分析

本文是轎車側圍和翼子板在A柱區域橫向式分縫時產生的一種典型工藝約束，是以側圍和翼子板兩個零件相互協調分縫修改為手段，綜合考慮側圍模具和翼子板模具工藝、結構可行性，成功實現側圍A柱區域的各項質量問題規避，同時不影響側圍模具和翼子板模具的質量、成本和周期保證。

參見附圖 1、2、3、4、5，本文涉及的側圍、翼子板產品結構與普通側圍、翼子板相比，主要有以下幾個特點：①考慮到側圍沖壓件在A柱區域外表面滑移線的規避，保證了此處面品質量；②使側圍沖壓件在A柱區域幾處容易產生開裂的尖點問題得到有效保護；③考慮側圍沖壓件在A柱區域幾處容易產生起皺的部位得到最大程度的緩解；④在解決側圍以上問題的同時，充分考慮到翼子板沖壓件的品質保證及其模具強度和使用壽命的保證；⑤在側圍和翼子板縫隙外觀DTS達標上做了充分考慮，提高了DTS調試達標率。

再結合附圖6、7、8、9，介紹本文在設計過程中所運用的原理。在轎車側圍模具的設計過程中，在CAE分析階段，往往都會發現A柱和翼子板分縫搭接的區域存在幾大難題。具體體現在A柱三角蓋板安裝區尖點（如圖3、4）容易產生開裂，調試此處開裂問題容易產生外表面滑移線無法消除，主要原因是和翼子板翻邊搭接區必須保證平行，而翼子板翻邊面的角度受模具強度約束較大；A柱和前擋風玻璃搭接處尖點（如圖5）容易產生開裂，調試此處開裂問題容易導致前擋風玻璃安裝面側壁和法蘭邊起皺加劇，主要也是因為和翼子板翻邊搭接區必須保證平行。

圖9 翼子板OP40模具結構局部放大圖

3.2 調試實物達標結果

本文設計原理成功應用，可以使轎車側圍A柱常見的開裂、起皺及滑移線問題得到有效控制；可以使側圍和翼子板在A柱區域的外觀分縫效果得到先期質量保證，使外觀縫隙的調試周期成本減少50%以上；對于側圍和翼子板兩個沖壓件在保證品質不降低的同時，也可以順利實現A柱區域造型的模具四序化工程，為整車成本控制保駕護航。

重點針對A柱區域，為產品造型階段和典型斷面階段提供了重要的工程約束條件，大大降低了實物調試階段變更導致的一系列關聯件的重大變更，對于整車項目周期成本和投資風險管控具有重大意義。

4 結論

立足沖壓理論，通過各種技術方案的綜合運用，成功實現了轎車側圍沖壓件在A柱區域常見質量問題的解決和側圍與翼子板A柱外觀縫隙的質量要求，并非通過產品實物調試階段的各種變更和增加模具投入來解決，而是通過設計階段詳細縝密的分析，充分利用側圍和翼子板現有的四序沖壓模具空間巧妙布置來實現。

在解決側圍和翼子板在A柱區域常見問題時，所采用的創新方法。是一系列分析方法和應用技術的綜合，是一個“認識原型－再現原型－超越原型”的過程[3]。把翼子板和側圍在A柱區域的產品設計、模面工藝設計以及模具結構設計幾方面的約束條件綜合到一起考慮。先將側圍質量問題和A柱外觀縫隙問題所產生的主要原因找到，再把各約束條件存在的安全裕度參數向著有利于解決問題的方向調整，充分利用側圍和翼子板兩個零件模具調整量和產品斷面調節空間，最終達成設計目標。