一种侧围A 柱起皱的原因分析和解决办法

文／周晶晶，何成·安徽江淮汽车集团股份有限公司

侧围外板是影响车身品质的关键冲压件之一，侧围A 柱上端起皱问题长期影响着侧围外板成形质量。本文基于某车型产品结构设计和实物状态的研究，结合CAE 数值模拟与分析，对侧围外板A 柱上端起皱问题进行了系统地原因描述，并给出改进方案和现场验证。

侧围外板A 柱起皱问题

实物缺陷

在侧围外板调试期间，现场对单件开展AUDIT评审，A 柱上端部位起皱问题明显(图1)，严重影响车身外观品质。

图1 侧围A 柱上端起皱问题

原因分析

导致侧围外板A 柱上端品质缺陷的原因，主要为产生缺陷位置的应力应变状态多为拉压变形(图2)，加上产品结构和工艺特点的影响，共同导致了侧围外板在CAE分析过程中存在不同程度的缺陷风险。

图2 A 柱上部的应变状态分析

侧围A 柱上端只能通过拉延后再侧整形，由于产品结构特点，整形分模线R 角与法兰在侧整方向上距离不一致，导致侧整刀块与拉延工序件的板料不同时接触，深度较大的区域首先接触并开始成形；此时深度较浅的区域料片不受控制，处于自由成形状态，两侧进料速度不一致导致此处的平面应变状态为拉压变形，次应变为负值，多余的板料会聚集在最后整形到底的位置并产生起皱。

产品结构及工艺优化

产品结构

⑴保证R 角过渡平顺。

如图3 所示，侧围外板A 柱上端台阶斜面的长度b 为1.4mm，角度θ 为41°，与翼子板匹配面的深度h1为3.4mm，角度θ1为17°，局部造型设计得到优化，缓和局部整形材料流动。

图3 产品A 柱上端结构设计参数

⑵设置凸筋和法兰边水滴造型。

侧围外板A 柱上端的R 角部位增加2 处凸筋。

⑶R 角中间区域改向内凹设计。

侧围外板A 柱上端的过渡R 角改内凹设计，加宽R 角局部宽度，延长过渡区长度L，保证能存储更多的料，降低起皱程度。

工艺方案

⑴侧围A 柱侧整区域采用压料设计(图4)。

图4 侧围外板侧整压料工艺设计

⑵侧整刀块设置沉槽造型，如图5 所示。

图5 侧围侧整刀块结构优化

侧围模具开发与产品验证

侧围A 柱上端部位CAE 与实物产品状态对比

通过保证整形R 角过渡平顺、设置凸筋和法兰边水滴造型、R 角中间区域向内凹设计等几项产品优化方案和工艺侧整废料区域采用压料设计、侧整刀块设置沉槽造型等工艺方案优化后，利用AutoForm 软件建模并进行冲压件有限元CAE 分析，基于侧围外板CAE 分析结果对实施方案进行定性与定量评价。结构和工艺优化后的CAE 分析结果见图6。

图6 结构和工艺优化后的CAE 分析结果

通过结构和工艺两方面的优化，结合侧围外板CAE 的分析结果，在接触前3mm 的起皱程度明显优于原产品结构，通过Wrinkles 数值分析，大于0.03的起皱得到有效的控制，仅局部区域仍然存在，但不影响焊接面和外观质量，尖点侧壁Wrinkles 数值由0.02 降低到0，已无起皱风险。通过Pt Wrinkles 数值评判潜在的起皱风险，基本上都低于0.03，不存在较大的风险。综上所述，通过产品结构和工艺方案上的优化，A 柱上端成形起皱问题得到了极大地改善。

通过侧围外板A 柱部位状态跟踪，现场根据实际多料的区域调整局部产品造型，存储吸收多余的料，避免多余的料在法兰和R 角处集聚导致侧围A 柱起皱，随着问题得到完美解决，生产调试过程中继续优化外侧进料阻力，冲压件的最终状态保持稳定(图7)。

图7 侧围A 柱部位最终状态

结束语

针对侧围外板A 柱起皱问题，通过产品、工艺、模具和调试等多个环节的优化与跟踪验证，目前侧围外板产品状态基本达到CAE 分析状态，实物面品状态相对于调试阶段得到了大幅提升。本次结合产品优化参数和工艺调试验证，将解决问题的思路和方法进行标准固化，积累了调试经验，降低了开发成本，缩短了开发周期，提高了侧围外板的产品质量。