減薄分析在優化車門外板緩凹缺陷中的應用

李輝，周翔宇

（上汽集團商用車技術中心，上海 200438）

引言

車門外板因強度不足引起的緩凹會直接影響整車外觀質量，導致整車光影變形、錯位[1]。同時門外板偏軟也會產生汽車在行駛過程中門板震顫、車內風噪聲偏大等問題[2-3]。因此，作為車身重要的外觀組成部分，車門外板應具有足夠的強度以滿足外觀質量及風噪要求[4]。本文將基于某MPV車門外板實際試生產中出現的緩凹缺陷，綜合分析問題產生原因，并結合CAE理論分析調整模具結構解決優化缺陷，使門外板滿足性能要求。

1 產品分析及問題

1.1 產品特點分析

本文中的車門外板為某MPV車型后車門外板，厚度為0.65mm，材質為CR210BD+Z。產品如圖1所示，上下各有反凹造型，同時主要區域的曲率半徑主要分布在R800-2000之間，具有較小的曲率半徑且有足夠的造型。考慮到此門外板存在左右對稱件，并結合其產品特征，采用左右合模對拼的方式生產，板料產品CAE階段，用AutoForm軟件分析，其主要區域的理論減薄率均大于4%，理論分析無開裂、起皺成型性風險。

圖1 車門外板及其產品緩凹區域

1.2 產品問題點

產品經沖壓、內外板包邊，再經涂裝后發現，用手能觸摸門板有明顯緩凹，用手輕壓會造成表面軟塌，具體區域如圖1圈中所示。

2 問題分析及方案實施

2.1 板料流入量分析

首先根據留取拉延工序件，測量各處的板料流入量。由于左右門外板為對拼拉延，我們對單個產品的另外3側均進行了測量，并和CAE仿真數據進行對比，如圖2所示。

圖2 板料流入量測量

測量發現門外板板料實際流入量與CAE仿真數據存在較大差異。門板上側實際測量拉延工序件板料流入量為15mm，用AutoForm仿真的分析外板板料流入量為7.89mm；右側實際測量拉延工序件板料流入量為6.5～7mm，用Auto Form仿真的分析外板板料流入量為4.23mm；下側實際測量拉延工序件板料流入量為11～12 mm，用AutoForm仿真的分析外板板料流入量為8.13～8.73 mm。

表1 板料流入量對比 單位：mm

測量結果表明門外板各處的板料實際流入量均明顯大于CAE仿真數據，初步說明產品在拉延工序成型是不穩定的，板料流入過多容易造成拉延不充分、產品減薄較小及塑形變形程度低[5]。

2.2 產品減薄分析

基于板料流入量分析結果及初步結論，對產品減薄進行測量分析。根據留取拉延工序件，對強度不足的區域剪取板料進行厚度測量。

圖3 減薄率（厚度）測量

測量發現門外板凹陷處實際厚度為0.64mm，相比板料厚度0.65mm，此處減薄率1.2%；凹陷處仿真數據減薄率為4.7%，兩者相差很大，說明拉延工序件拉伸不到位，板料塑形變形不充分，導致該處局部剛性弱。

2.3 優化方案與實施結果

基于板料流入量及減薄率的分析，基本確定了門外板緩凹缺陷原因主要是板料流入過多，凹陷處減薄率過低，板料未能充分拉延[6]。進一步分析模具結構，主要原因可能是壓邊圈研磨不良，導致拉延筋與槽的間隙偏大、拉延筋系數較小[7]。為此，對壓邊圈進行補焊及進一步研合，減小拉延筋與槽的間隙，增大板料流入阻力，如圖4所示。

圖4 拉延模壓邊圈與拉延筋示意圖

通過整改和實驗，同樣地留取整改后的拉延工序件進行減薄測量，取凹陷處一段產品，測量其厚度由0.64mm減至0.63mm，減薄率提升至3.1%，車門外板緩凹基本上消除，用手按壓車門外板有明顯硬化，說明產品強度得到顯著提高。

3 結論

門外板類產品的強度是保證其外觀質量及其它性能的關鍵因素，而板料在充分拉延時產生足夠的塑形變形，可使產品強度得到增強效果。在實際生產中出現產品強度不足導致的緩凹缺陷時，為判斷板料拉延是否充分，首先可對板料的流入量進行檢測，然后再對其厚度即減薄率進行測量。結合AutoForm理論CAE分析與實際的對比，能夠較快地找到此類問題原因，從而在指導模具工作調試時能夠縮短調試時間、降低調試成本。