基于侧围外板A柱起皱缺陷的零件结构优化研究

2022-02-14胥一勤周燕芳王建衡

模具工业 2022年1期

0 引言

随着汽车行业的不断发展，消费者对整车外观品质的要求越来越高。侧围外板A柱作为高关注区域，零件的外观精致度和配合间隙的一致性也越来越受到挑战。在不影响造型和功能的前提下，提高侧围外板A柱结构的可制造性是实现高品质要求的最佳途径。现从冲压工艺以及制件结构方面考虑，阐述决定侧围外板A柱结构的参数需求并进行综合优化，以使零件能达到最优制造状态。

1 起皱案例解析

1.1 问题描述

某侧围外板仿真模拟阶段发现：A柱过渡区域前挡风玻璃涂胶面叠料、侧壁起皱，此缺陷无法接受。内板区域起皱是否能接受主要取决于翻边过程中模具闭合到底前5 mm是否存在可见的、不可消除的叠料以及最终板料厚度增加率是否超过5%。图1所示为零件在模具闭合到底前5 mm的翻边模拟结果，出现叠料现象。零件厚度从0.65 mm增加到0.904 mm，增厚率为38.5%，超过5%的增厚标准，如图2所示。

1.2 原因分析

从图3可以看出，A柱分缝处台阶高度差较大，内板区域翻边侧壁增加了吸皱坑。A柱过渡区域成形工艺如图4所示，分别为：①拉深；②侧修边；③前挡风区域侧整形。前挡风区域侧整形过程如图5所示，整形刀块沿翻边方向成形，底部前挡风法兰边不受约束，板料自由度大。因为整形处的台阶差造成了整形深度不一致，使刀块触料有先后顺序，板料由于非均匀变形而产生切向压应力，当切向压应力达到一定数值时，局部板料不能维持稳定变形而产生压缩失稳现象。

九是强化技术指导和对口支援。部抗震救灾领导小组下设的7个工作组的牵头单位要切实负起责任，充分发挥长江水利委员会、部直属单位和地方水利部门的优势，组织成员单位组成专项工作组奔赴灾区，配合地方水利部门做好水利抗震减灾工作。特别要做好大型施工机械、抢险设备和物资的集结调拨工作，确保水利抢险救灾物资设备供应。

2 起皱解决方法

2.1 工艺变更

前挡风法兰边由于不受约束而失稳叠料，可在工序③增加拉深槛和拉深包。整形刀块在运动过程中通过拉深槛和拉深包卡料，让板料受约束成形，如图6、图7所示。此方案相较于压料板压料成形，其模具结构更加简单，而使用压料板压料需要预留一块废料，后工序还要再进行一次侧修边。侧壁吸皱坑在成形过程中使成形不均匀，考虑在工序③取消吸皱坑，再增加一道翻边整形工序。

为了减少成形过程中的切向压应力，需尽可能使零件均匀变形。A柱主要参数有：分缝处的台阶深度

，即与翼子板的配合深度；翻边深度

与过渡长度

；第一道翻边角度

，如图10所示。

2.2 零件变更

其成形模拟结果如图8、图9所示，涂胶面叠料现象已解决，工序③成形到底前5 mm零件局部略有波纹，内板区域局部存在起皱，虽然缺陷不影响零件的功能，也完全被遮盖，但增厚率达到23%，容易损伤模具，缩短模具使用寿命。

2.2.1 台阶深度

(2)若实际安全支出较计划安全成本超支，且安全保障实际水平小于计划水平，说明当前项目安全管理出现了严重的问题，项目经理部应仔细分析具体是哪些安全投入超支，并结合专家对当月项目安全评价情况分析到底是哪些管理环节出现了问题，找出解决办法，保证项目施工安全。

综上所述，

≥7.7 mm。根据风阻需求，把A柱前挡风翻边棱线圆角放大，翼子板相配的侧围圆角相应放大，如图12所示。经过项目统计，台阶深度

在8.5～10 mm比较合理，平台

至少为10 mm。

“就是为了这个钱盒子啊。现在我也搞不清楚了，到底这盒子是值钱还是不值钱。”中年人听孟导叶总的口气，好像很把这个盒子当回事。“我自己是教金融的教授，对古钱币情有独钟，在业界里也小有名气。不过对别的古玩就不是很懂了。这次得了这个盒子看起来比较值钱，所以想来打听打听，心里也好有个数。”

2.2.2 A柱翻边深度与过渡长度

由于在三次B样条插补教学中公式推导繁复，同学们难以对其构造出的线型空间形象地理解，因此，利用相关的网络技术，开发了B样条插补实验教学平台，同学们不受时间和空间的限制，登录数控技术实验网站，即可完成实验过程，并加深对B样条曲线的深入理解。

整个前挡风的翻边深度并不相同，侧围翼子板分缝处的翻边深度是最深的部位，深度越深越容易失稳起皱，而且不利于侧整形退料脱模和车身拼装。经过对近期项目的收集研究，总结翻边深度

的合理范围在20～35 mm，

范围在60～105 mm。部分项目因为翼子板结构设计限制及A柱内板前部需要留14 mm平面段涂密封胶，

不能达到理想值，这种情况下可考虑将内板结构设计成开口形式，如图13所示，这种结构对翻边成形有利，但需要在开口处增加膨胀胶条，会增加成本。

台阶深度

越浅对成形越有利，

由翼子板的深度决定。A柱分缝断面参数如图11所示，角度

是翼子板的翻边夹角，

越小翼子板深度越浅，但至少需要45°以保证翼子板凸模刀块的强度；翻边棱线圆角越小深度越浅，此处取

1.5 mm；翻边长度

≥3 mm才能保证翻边棱线的质量。翼子板边界与侧围外板的间隙需要3 mm的安全余量。

过渡长度

越长对减轻成形起皱越有利，

的理想尺寸是A柱翻边深度

的3倍。如图10中

截面所示，

是前挡风玻璃下表面与A柱焊接法兰边之间的距离，为6 mm，两者之间涂密封胶；

是前挡风玻璃的厚度，一般为5 mm；前挡风玻璃上表面到侧围外板

面的距离

最小为8.6 mm，其中6.6 mm是侧围外板

面与车顶

面之间的高度差最小值，如果小于该数值，车顶与侧围外板激光钎焊处的焊缝会外露；前挡风玻璃

面与车顶

面的高度差为2 mm，如果玻璃

面与车顶

面齐平或高度差过小，会造成玻璃面高于车顶。综上所述，侧围外板A柱区域翻边深度

的最小值为19.6 mm。

2.2.3 翻边角度

整个上横梁车顶激光钎焊面及前挡风区域侧整形的冲压方向是车身

向，工程断面定义的翻边角度是法向，导致冲压方向下的翻边角度不一致，板料触料点不在翻边棱线的根部，零件上会产生冲击痕，如图14所示。在工程定义断面参数时，要求翻边角度

在车身

向下的角度。

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