基于側圍外板A柱起皺缺陷的零件結構優化研究

0 引言

隨著汽車行業的不斷發展，消費者對整車外觀品質的要求越來越高。側圍外板A柱作為高關注區域，零件的外觀精致度和配合間隙的一致性也越來越受到挑戰。在不影響造型和功能的前提下，提高側圍外板A柱結構的可制造性是實現高品質要求的最佳途徑?，F從沖壓工藝以及制件結構方面考慮，闡述決定側圍外板A柱結構的參數需求并進行綜合優化，以使零件能達到最優制造狀態。

1 起皺案例解析

1.1 問題描述

某側圍外板仿真模擬階段發現：A柱過渡區域前擋風玻璃涂膠面疊料、側壁起皺，此缺陷無法接受。內板區域起皺是否能接受主要取決于翻邊過程中模具閉合到底前5 mm是否存在可見的、不可消除的疊料以及最終板料厚度增加率是否超過5%。圖1所示為零件在模具閉合到底前5 mm的翻邊模擬結果，出現疊料現象。零件厚度從0.65 mm增加到0.904 mm，增厚率為38.5%，超過5%的增厚標準，如圖2所示。

1.2 原因分析

從圖3可以看出，A柱分縫處臺階高度差較大，內板區域翻邊側壁增加了吸皺坑。A柱過渡區域成形工藝如圖4所示，分別為：①拉深；②側修邊；③前擋風區域側整形。前擋風區域側整形過程如圖5所示，整形刀塊沿翻邊方向成形，底部前擋風法蘭邊不受約束，板料自由度大。因為整形處的臺階差造成了整形深度不一致，使刀塊觸料有先后順序，板料由于非均勻變形而產生切向壓應力，當切向壓應力達到一定數值時，局部板料不能維持穩定變形而產生壓縮失穩現象。

九是強化技術指導和對口支援。部抗震救災領導小組下設的7個工作組的牽頭單位要切實負起責任，充分發揮長江水利委員會、部直屬單位和地方水利部門的優勢，組織成員單位組成專項工作組奔赴災區，配合地方水利部門做好水利抗震減災工作。特別要做好大型施工機械、搶險設備和物資的集結調撥工作，確保水利搶險救災物資設備供應。

2 起皺解決方法

2.1 工藝變更

前擋風法蘭邊由于不受約束而失穩疊料，可在工序③增加拉深檻和拉深包。整形刀塊在運動過程中通過拉深檻和拉深包卡料，讓板料受約束成形，如圖6、圖7所示。此方案相較于壓料板壓料成形，其模具結構更加簡單，而使用壓料板壓料需要預留一塊廢料，后工序還要再進行一次側修邊。側壁吸皺坑在成形過程中使成形不均勻，考慮在工序③取消吸皺坑，再增加一道翻邊整形工序。

為了減少成形過程中的切向壓應力，需盡可能使零件均勻變形。A柱主要參數有：分縫處的臺階深度

，即與翼子板的配合深度；翻邊深度

與過渡長度

；第一道翻邊角度

，如圖10所示。

2.2 零件變更

其成形模擬結果如圖8、圖9所示，涂膠面疊料現象已解決，工序③成形到底前5 mm零件局部略有波紋，內板區域局部存在起皺，雖然缺陷不影響零件的功能，也完全被遮蓋，但增厚率達到23%，容易損傷模具，縮短模具使用壽命。

2.2.1 臺階深度

(2)若實際安全支出較計劃安全成本超支，且安全保障實際水平小于計劃水平，說明當前項目安全管理出現了嚴重的問題，項目經理部應仔細分析具體是哪些安全投入超支，并結合專家對當月項目安全評價情況分析到底是哪些管理環節出現了問題，找出解決辦法，保證項目施工安全。

綜上所述，

≥7.7 mm。根據風阻需求，把A柱前擋風翻邊棱線圓角放大，翼子板相配的側圍圓角相應放大，如圖12所示。經過項目統計，臺階深度

在8.5～10 mm比較合理，平臺

至少為10 mm。

“就是為了這個錢盒子啊。現在我也搞不清楚了，到底這盒子是值錢還是不值錢。”中年人聽孟導葉總的口氣，好像很把這個盒子當回事?！拔易约菏墙探鹑诘慕淌冢瑢佩X幣情有獨鐘，在業界里也小有名氣。不過對別的古玩就不是很懂了。這次得了這個盒子看起來比較值錢，所以想來打聽打聽，心里也好有個數。”

2.2.2 A柱翻邊深度與過渡長度

由于在三次B樣條插補教學中公式推導繁復，同學們難以對其構造出的線型空間形象地理解，因此，利用相關的網絡技術，開發了B樣條插補實驗教學平臺，同學們不受時間和空間的限制，登錄數控技術實驗網站，即可完成實驗過程，并加深對B樣條曲線的深入理解。

整個前擋風的翻邊深度并不相同，側圍翼子板分縫處的翻邊深度是最深的部位，深度越深越容易失穩起皺，而且不利于側整形退料脫模和車身拼裝。經過對近期項目的收集研究，總結翻邊深度

的合理范圍在20～35 mm，

范圍在60～105 mm。部分項目因為翼子板結構設計限制及A柱內板前部需要留14 mm平面段涂密封膠，

不能達到理想值，這種情況下可考慮將內板結構設計成開口形式，如圖13所示，這種結構對翻邊成形有利，但需要在開口處增加膨脹膠條，會增加成本。

臺階深度

越淺對成形越有利，

由翼子板的深度決定。A柱分縫斷面參數如圖11所示，角度

是翼子板的翻邊夾角，

越小翼子板深度越淺，但至少需要45°以保證翼子板凸模刀塊的強度；翻邊棱線圓角越小深度越淺，此處取

1.5 mm；翻邊長度

≥3 mm才能保證翻邊棱線的質量。翼子板邊界與側圍外板的間隙需要3 mm的安全余量。

過渡長度

越長對減輕成形起皺越有利，

的理想尺寸是A柱翻邊深度

的3倍。如圖10中

-

截面所示，

是前擋風玻璃下表面與A柱焊接法蘭邊之間的距離，為6 mm，兩者之間涂密封膠；

是前擋風玻璃的厚度，一般為5 mm；前擋風玻璃上表面到側圍外板

面的距離

最小為8.6 mm，其中6.6 mm是側圍外板

面與車頂

面之間的高度差最小值，如果小于該數值，車頂與側圍外板激光釬焊處的焊縫會外露；前擋風玻璃

面與車頂

面的高度差為2 mm，如果玻璃

面與車頂

面齊平或高度差過小，會造成玻璃面高于車頂。綜上所述，側圍外板A柱區域翻邊深度

的最小值為19.6 mm。

2.2.3 翻邊角度

整個上橫梁車頂激光釬焊面及前擋風區域側整形的沖壓方向是車身

向，工程斷面定義的翻邊角度是法向，導致沖壓方向下的翻邊角度不一致，板料觸料點不在翻邊棱線的根部，零件上會產生沖擊痕，如圖14所示。在工程定義斷面參數時，要求翻邊角度

在車身

向下的角度。

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零件裝配后確認優化空間，變更后的零件如圖15所示，

從10 mm降到了8.5 mm，增加了10 mm的平臺

。吸皺凹坑增加了均勻變形的阻力，側壁成形過程中也沒有起到吸皺的作用，還需要另外的工序成形此凹坑，故可取消。對優化后的零件進行仿真模擬，分析結果如圖16、圖17所示，前擋風法蘭邊涂膠面到底前5 mm波紋進一步縮小，內板區域局部起皺也有改善。

3 結束語

側圍外板A柱結構設計不合理，不僅影響側圍外板沖模工藝設計，使現場模具調試時間增加及沖壓件高頻率返修，還會影響整車的精致程度。通過工藝變更（增加拉深包及拉深檻）以及零件結構參數的優化解決了側圍外板A柱區域的起皺現象，達到零件合格指標要求。

[1]貢見秀,深左軍,孟祥新.解決側圍A柱區域沖壓疊料缺陷[J].模具技術,2013(1):35-39.

[2]王文濤.淺談汽車側圍外板沖壓工藝與優化[J].科學與財富,2017(34):135.

[3]王良芬,李 慧,高 亮,等.側圍外板起皺問題分析及控制措施[J].模具工業,2017,43(10):28-31.