侧围外板腰线后三角窗位置起皱分析及对策

摘 "要：从冲压成型理论出发，结合成型极限图（FLD）阐述冲压起皱机理，为分析起皱问题提供了思路，以某车型SUV侧围外板为例，对腰线后三角窗位置的起皱问题进行解析，并于同步工程阶段，借助AutoForm分析软件找到了一种解决该起皱问题的对策，产品实物证实了该方法的有效性，对于同类结构的产品或工艺提供了参考，具有一定的推广和借鉴意义。

关键词：起皱；同步工程；冲压工艺；成型极限图（FLD）；侧围外板

中图分类号：TG386 """""""文献标志码：A

Analysis and solution for wrinkle defect in the waist line

of rear triangle window of body side outer panel

HE Xingming，LI Qiming， YI Wei，CHEN Bin

（Radar New Energy Automobile （Zhejiang） Co.，Ltd.， Hangzhou 311228，Zhejiang，China）

Abstract： This paper based on the theory of stamping forming and explains the mechanism of stamping wrinkle in combination with forming limit diagram （FLD）， which provides a clear idea for analyzing the wrinkledefect. Taking the side panel of an SUV model as an example， the wrinkle defects of the rear triangle window position of the waist line is analyzed， and a countermeasure to solve the wrinkling problem is found by means of AutoForm analysis software in the simultaneous engineering stage. The effectiveness of the method is verified by the product， and it provides a reference for the similar structure products or processes， and has a certain popularization and reference.

Key words： wrinkle; simultaneous engineering; stamping process; forming limit diagram （FLD）; body side outer

0 "引 "言

起皱是板料在冲压过程中材料流动不平衡，产生挤压而无法吸收消除的现象。起皱缺陷会引起很多不良后果，往往在白件上就能被非专业人士识别，并且在涂漆后放大，轻微的起皱现象会引起外观质量问题，较严重的起皱会影响零件匹配，更甚者则形成叠料，导致零件报废。另外，起皱问题也会导致模具的使用寿命降低，因此，必须预防和控制冲压过程中的起皱问题的发生。

侧围外板作为车身最大的覆盖件，其结构复杂，外观质量要求高，不允许产生开裂、滑移线、凹坑及起皱等外观缺陷，同时，伴随着日新月异的造型设计，车身造型更加犀利，侧围的产品结构更加复杂，特征锐利，棱线分明，曲面之间过渡更加急剧。在这种情况下，如何保证外观质量尤为重要，对侧围的冲压工艺提出了极大的挑战。起皱是最常见的外观缺陷之一，在满足造型、产品结构、功能需求的同时，消除冲压起皱问题是常见课题。

近年来，同步工程（SE）应运而生，工艺人员从工程及制造角度出发，提前对产品进行SE分析，识别产品的潜在制造风险，从而达成可制造、易制造。同步工程是实现产品开发同步、一体化设计的有效方法，是识别产品缺陷和寻求解决方案的有效手段，最终达到预防质量风险、提升零件质量、降低工艺难度、降低成本和缩短开发周期的目的。

本文以某车型侧围外板为例，阐述该产品结构及起皱的产生机理，并从产品结构及工艺方向制定措施，最终解决侧围外板腰线后三角窗位置的起皱问题。

1 "冲压起皱机理

1.1 "起皱的物理解释

以成形极限图（FLD）各区为例来阐明起皱的物理现象，FLD是以主应变为纵坐标，次应变为横坐标，结合FLC曲线、双拉曲线、单拉曲线以及纯剪曲线等形成的图示，如图1所示。其中，a为长轴方向应变，b为短轴方向应变，d为初始应变状态，主次应变为0。通过FLD曲线，可以评估冲压成型过程中，板料在复杂应变状体下的成型性能，从而掌握板料能承受的拉伸极限（破裂）及压缩极限（起皱）。

图1中右半部分为拉—拉状态，左半部分为拉—压状态，当板料处于拉—压状态时，有起皱风险，具体如下。

当ε1=-1+rrε2，根据体积不变原理，ε2=-rεt，其中，εt为板料厚向应变，r为塑性应变比或各项异性指数，此时板料处于单拉应变状态，见图1中单拉曲线，板料有起皱趋势，起皱趋势的范围介于单拉曲线和纯剪曲线之间；

当ε1=-ε2， εt=0，此时板料处于纯剪应变状态，这是起皱评判的一个分界线，可以认为越过此线（图1中纯剪曲线左侧部分），材料开始失稳，厚度方向开始增厚，表现出起皱现象。

1.2 "CAE分析起皱判断方法

冲压同步工程分析软件有AutoForm，Dynaform等，本文基于AutoForm软件分析。对于起皱判断有明确的规定，首先是成型过程平稳，无波浪及起伏，在行程到底前10mm，无明显的褶皱现象，行程到底后起皱系数和潜在起皱因子控制在0.03以内。

2 "侧围外板结构分析

2.1 "结构分析

某SUV车型的侧围外板如图2所示，材料属性：DC56D+ZM 35/35，料厚0.65mm。相对于常见的车型而言，该车型在腰线三角窗位置Y向收缩急剧，很短区域内Y向高度差94.2mm，如图2（b）所示。

2.2 "结构优化

工艺性分析判断，该位置的Y向段差会引起起皱问题，此处是A级外露面，不允许有外观问题产生，因此，需要产品做相应的结构优化，在满足造型和结构匹配的情况下，尽可能缓慢过渡。黄色区域做出凸起，实现高低点的桥接，并在三角窗饰板可以遮盖的区域增加了一个较小的吸皱特征，如图3所示。

3 "工艺及对策制定

汽车覆盖件中，侧围外板是工艺最复杂的零件之一，一般需要4～5道工序，本文侧围外板多处造型及结构限制，需要5道工序才能完成冲压，从工艺制定可以看出，OP10拉延及OP20门洞整形与腰线后三角窗位置的起皱问题相关联。由CAE分析试验可知，OP10与起皱问题强相关，OP20整形量很小，对起皱的影响可以忽略，OP10拉延如图4所示。

3.1 "CAE分析

CAE分析结果如图5所示，可以看出过程平稳，无窝料和起伏现象，板料与压边圈整体贴合并处于良好的胀形状态；到底前10mm时，起皱严重，到底的起皱系数0.054/0.061，超过起皱评价标准，如图6所示。

3.2 "腰线三角窗位置应变状态

检查发现，腰线三角窗位置应变方向如图7所示，图7（a）为应变方向整体图，图7（b）为起皱位置放大图，由图7可以看出，沿着腰线方向为此应变方向，并且为受压，显然该区域是受拉—压状态，由此可以推断，需要加大腰线方向的应变或者改变应变状态（拉—压改变为拉—拉状态）才能减轻或解决起皱问题。解决方案：一是加大后门动的拉延筋系数，减小板料流动；二是在门洞工艺补充上做特征来吸收堆积的板料。

3.3 "拉延筋系数调整

首先，通过CAE分析，调整拉延筋系数，控制走料。分析结果显示：拉延筋系数加大对该位置的起皱问题有一定的改善，如图8所示，到底时材料流动差15mm左右，腰线尖点处于开裂极限，但到底时的起皱系数为0.043，无法完全解决起皱问题。

3.4 "工艺补充优化

在靠近门洞法兰位置起一个凸起特征，经反复CAE分析确认特征的高度和具体位置，最终确认如图9所示，特征高度约13mm，最高点对应腰线与三角窗衔接处，往两边缓慢渐变过渡。

3.5 "优化后的过程状态

优化工艺补充后，进行CAE分析，优化工艺补充后，凸包在到底前36mm接触并起到反成型作用，到底前10mm可以看出堆料问题得到显著改善，到底前堆料现象消除，到底时的起皱系数0.022，满足CAE判定规范，分析结果如图10所示。

4 "实物验证

量产后实物状态如图11所示，图11（a）为白件状态，可以看出侧围白件外观良好，腰线三角窗位置特征及棱线清晰，无起皱问题；图11（b）喷漆后状态，产品外观质量良好，满足外观质量评审和覆盖件质量要求。

5 "结 "语

本文针对侧围外板腰线后三角窗位置的起皱问题进行分析研究，借助分析软件反复试验，提出在拉延工序后门洞工艺补充位置增加工艺凸包的方法来解决起皱问题，实物效果也证实了该方案的有效性，可在同结构的产品或工艺中推广应用。同时，该问题的分析和方案验证均在冲压同步工程中实施，并在模具实物开发前锁定最终对策，有效规避了反复实物修改引起的成本、质量以及周期影响。

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作者简介：何星明，高级工程师，主要从事汽车冷热冲压SE分析及模具开发方面的研究。

（雷达新能源汽车（浙江）有限公司浙江，浙江 "杭州 "311228）