常见侧围尖点变薄超差的原因及解决方法

文／叶梦彬·广汽乘用车有限公司

马宝顺·盘起工业(大连)有限公司

随着我国汽车行业的发展和技术进步，对汽车车身的品质要求进一步提升。整体侧围作为最大最关键的汽车车身部件，造型复杂，品质要求高，是生产难度最高的部件。侧围由前立柱、中立柱及后翼子板等部分构成，由于造型复杂，不可避免地存在较多尖点。这些尖点在侧围拉延或整形时极易开、暗裂，是侧围变薄超差的重点高发位置。以前处理侧围尖点变薄超差通常采取磨圆、放大尖点的方法。随着对车身质量要求的提升，为了保持尖点的锐利视觉，现在已经不允许放大尖点。本文结合笔者多年经验，重点介绍解决侧围尖点变薄超差的处理方法。

侧围常见尖点

侧围尖点是指侧围因为造型需要而存在的尖锐的点。如前立柱前端两侧的尖点，后翼子板主棱线靠后门洞一头的尖点，侧围后窗下部靠后门洞的尖点，后轮拱造型两端的尖点，侧围尾灯、后保险杠位置的尖点等，常见侧围尖点如图1、图2 所示。每一个车型都有其独特的造型，这些尖点不是每一个车型的侧围都有。也有个别车型中立柱上部还有尖点，如丰田阿尔法的侧围中立柱上部，这些非常见的尖点这里不做讨论。

尖点开裂的原因分析、分类及对策

尖点开裂的原因分析

由于工艺的原因，上述尖点基本上不可能拉延就能成形好，需要拉延后通过整形成形。因此，尖点的开裂有拉延开裂和整形开裂。拉延开裂的点在整形后基本都会进一步加剧开裂。

拉延开裂分两种情况：⑴由于材料流入补充不足导致的开裂；⑵最先触料造成的开裂。材料流入不足，造成的开裂好理解，最先触料点开裂的原因是拉延过程中尖点先触料，触料点在成形过程中顶到板料并产生滑移，形成削磨效应造成材料变薄超差甚至开裂。

整形开裂也分两种情况：⑴拉延成形时材料储备不足，材料整形时被拉开造成开、暗裂。这种情况发生率最高、最常见，如图1 的点4―2、点5―1、点5―2 和图2 的点7。⑵材料经过拉延及一次整形后，尖点位置已经因为成形而硬化，再进行二次整形而产生开、暗裂。最典型的例子就是前立柱尖点。

图1 常见侧围尖点示意图A

图2 常见侧围尖点示意图B

拉延时如果尖点处材料预留不足，整形时尖点材料需要进一步成形而延展，而整形时一般无法进行材料补充。这种整形开、暗裂，如果不允许放大、磨圆尖点，要解决的难度极大。

尖点开裂按原因分类及对策

⑴拉延材料流入不足导致的开裂。

对于拉延工艺设计导致材料流入不足引起的开、暗裂，首要的对策当然是促进、加大材料流入补充。要分析开裂尖点的材料流入路线及其影响位置，对材料流入路线上影响因素(如棱线R 角、拉延筋松紧度)进行研究，确认主要影响因素，并按是否是造型需要、修改风险大小和对策失误是否便于恢复来制定对策，进行调整，使更多材料流入。有些拉延材料不足问题不是材料多流入就能解决的，如一些离压边面、拉延筋比较远的位置，调整和加大材料流入并不能改变其拉延变薄，需要考虑一些其他对策，如加大R 角、加大过拉延量、工艺设计预留储料包等。这些对策能有效解决拉延的局部材料不足，也容易造成起皱、多料，需要根据产品图和拉延工艺图的断面进行线长比较和CAE 计算，直至找出最优方案。

侧围后窗下部尖点的造型，对应于图1 的点2。这个位置原来的工艺是将局部R 放大进行拉延(即加大过拉延)，后序再整形成产品造型(图3)。分析的结果是拉延开裂，整形后开裂加大。

经过分析，原方案拉延工艺不利于材料流入，也不能构成材料有效储备，造成整形后断面线长被过度拉长开裂。根据盒子共一个点的三个面面积等于另外三个面的面积的原理，制定优化对策，确定将图3 的造型当成盒子的三个面：右侧面、下底面、远侧面，工艺补充后造型做成包含盒子的上面、左侧面和近侧面三个面构成的形状，如图4 所示。

图3 侧围后窗初始的拉延工艺方案

图4 工艺分析图示

这样就构造出一个便于拉延成形，整形后不会造成材料变薄加剧的对策。对策前后造型变化如图5所示。

图5 新旧拉延工艺方案

新工艺进行第一次CAE计算，结果有了很大改善，但还有少许超差。再次调整方案细节、增加断面线长后CAE，拉延和整形都控制在了品质要求的变薄范围以内(图6)，问题解决。

图6 最终效果

⑵拉延过程中尖点先触料造成的开、暗裂。

一般来说拉延过程中先触料的尖点都是模具凸模的最高点，这种尖点在拉延过程中最先接触板料，由于材料在拉延时的流动，不可避免地在尖点处发生滑移。尖点因为滑移对板料造成割伤，形成削磨效应，产生变薄超差。如图1 中的点3或点4-1，有一个是最高点，另一个是次高点。有时候次高点也会变薄超差。点4-2、点5-1、点5-2 也比较高，也可以划为次高点范围。

这种情况出现的变薄超差，对策通常是：1)加大过拉延。通过加大过拉延，将拉延工序的最高点和整形工序的最高点分成两个不同的点；2)对过拉延构造的拉延工序最高点进行放大磨圆，或采用其他一些对策来解决拉延变薄超差。这样，避免了整形的尖点，即产品的尖点受拉延变薄影响，整形后不会变薄超差。

上述过拉延的量和R 值也是要反复进行CAE 分析来确定的，首先通过计算断面的线长预估过拉延量需要多少，然后用CAE 分析确认设计的过拉延是否合适，再通过细节的调整不断改善和优化，直到目标达成。

⑶拉延成形时材料储备不足，材料整形时被拉开造成开、暗裂。

拉延开、暗裂相对整形开、暗裂来说还算简单，整形工序已经没有办法加大材料流入来解决开、暗裂，技术上难度会更大。这类问题仍通过拉延进行改善，通过改善材料流入减小尖点的拉延变薄量，达成整形后不开裂，或是拉延工序预留一些材料，补充给整形的需要来消除整形开裂。

图7 是侧围后保险杠安装位置的3 个尖点，3 个尖点拉延、整形工序变薄都超差。拉延时材料流入(受椭圆形圈住的工艺补充包的影响)不能补充到尖点位置，造成尖点拉延材料供应不足、变薄超差，因而要对此工艺补充包进行优化，降低其高度和坡度，促进材料流入。降低高度和坡度后，CAE 分析发现拉延合格了，整形还不行，再次对工艺补充包的造型和位置进行修改，使工艺补充包的材料能在整形的时候补充到整形位置。根据上述原理，将拉延工艺优化，如图8 所示。通过这一优化，CAE 分析和模具改修施工后的实际拉延变薄、整形变薄都控制在了质量标准以内，实际效果如图9 所示。

图7 侧围后保险杠安装位置的尖点及初始拉延工艺方案

图8 优化后的拉延工艺

图9 实际效果图

⑷前立柱的尖点整形开、暗裂。

前立柱的尖点整形开裂的原因跟上述各点的整形开裂原因有点差异，如图10 所示。

图10 前立柱整形开裂

前立柱整形工艺包含了两次整形，首先是侧向整形，然后再进行正向整形，整出产品的造型。这个尖点拉延基本不会出问题，因为离材料边缘近，材料容易补充。此尖点的材料由于在拉延成形的时候已经被冲压了一次，材料已经有所硬化，一次整形的时候侧整使尖点材料进一步硬化，当进行二次整形即正向整形的时候，已经过分硬化的尖点很容易因为整形的形变而开裂。根据以上分析，制定了拉延工艺对尖点增加做1mm 过拉延，使拉延和侧整形的尖点与正向整形的尖点分为两个相距1mm 的点，避免了二次整形的尖点(即产品尖点)材料因拉延和一次整形影响硬化造成二次整形开裂。通过CAE 分析，结果相当理想(图11)。模具施工后的效果也达成了预期目标，如图12 所示。

图11 通过过拉延优化后的CAE 结果

图12 施工后效果

结束语

本文介绍了侧围常见尖点开、暗裂，以及不通过放大尖点解决尖点开、暗裂的原理及对策方法。这些技术方法可以达成不改变尖点设计的锐利度，尖点也不会变薄超差的效果，提高了产品的精确性，使冲压出来的产品更接近设计的理想状态。这些对策不是仅仅可以用于侧围的，侧围作为车身上最难最复杂的件，其解决问题的思路都可以扩展到其他所有覆盖件。