某車型側圍外板開裂的典型案例分析

陳伊娜

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

在汽車車身外板件的沖壓成形過程中，制件質量缺陷十分普遍，車身對外板件的質量要求又非常嚴格，因為任何微小的缺陷都會影響整車的美觀性，開裂的缺陷更是不允許發生，隱形的開裂可能在過完涂裝之后引發真實的開裂，從而造成汽車白車身的報廢，因此在產品設計階段、生產線調試階段、生產零件階段都要做為A類問題來跟蹤解決。

2 零件缺陷狀態的描述

某車型側圍外板零件（見圖1），材料BUFD-FD-D，厚度0.65mm，在模具制造調試過程中發現零件尾燈開裂經過多次和多方案調試仍舊不能解決開裂的問題，開裂長度達到20mm（見圖2）。

3 零件缺陷原因分析

3.1 產品設計缺陷

追溯至產品設計階段，在產品設計初期零件做沖壓CAE成型性分析的時候，已經提出了此區域應力集中和減薄率大問題（見圖6），并提出了多種改進方法和改進建議（見圖3），但受到整車造型、匹配件造型（見圖4）、零件分塊、整車成本等的影響，側圍零件此區域的結構改進受到了限制，最終產品狀態鎖定（見圖5）的時候，此處產品的拉延整形后減薄率處于高風險點。

3.2 工藝補充缺陷

側圍外板尾燈區域的工藝路線為：拉延-整形-沖孔，此區域容易在拉延和整形的時候發生開裂或縮頸，因此在前期零件作工藝的時候，應該充分考慮成型性和整形性，保證工藝補充弧長和整形后的產品弧長一致，避免在整形的時候產生二次拉延，即板料發生拉伸硬化后再次成型，則更容易產生開裂。這個車型的側圍外板尾燈區域就出現了這個失誤：拉延工藝補充的弧長比整形后的弧長短，硬化后的板料進行二次整形拉深，從而造成開裂。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

4 零件缺陷整改措施

由于受產品設計的外造型和匹配零件的影響，產品設計變更是行不通的，只能通過工藝的優化改進來解決：

工藝：調整此區域的拉延工藝，保證拉延的弧長和整形后的弧長一致；抬高中間工藝補充型面；優化棱線處二級臺階的高度和斜度，重新進行CAE分析，確保優化后的CAE分析滿足減薄率的要求，使減薄率處于低風險狀態；

加工：根據新工藝型面進行拉延模凸凹?；鶞实难a焊加工，避免因補焊加工引起二次缺陷；

研配調試：加工后的模具重新進行光潔度處理、研配和調試出件。

5 類似產品設計優化建議

5.1 產品設計優化

（1）尾燈區域避免封閉式的結構設計，建議開放式的結構設計（如圖3所示的結構設計）；

（2）盡可能的加大外棱線的R角，避免因R角太小引起的材料流動受阻、應力集中等不利于材料成型的造型；

圖8

（3）相匹配的零件做優化設計，留給沖壓件結構足夠的設計空間和工藝優化空間；

（4）如果以上結構都不能滿足，建議此處做零件分塊設計，增加一個零件或者將影響沖壓成型的部分劃分到去他結構件上；

5.2 工藝設計優化

（1）工藝檢查時一定要確保工藝補充的合理性，反復調整優化；

（2）對整形工序的CAE分析進行把關，確保最終產品的狀態符合CAE分析的要求。

（3）CAE分析檢查時，對于產品結構復雜，應力集中的區域，實施特殊關注，制定相對減薄率風險較低的控制措施。

6 結束語

從上述側圍尾燈區域缺陷的案例分析，我們可以得知零件的缺陷狀態受產品形狀、整車造型、對手件結構、整車成本、工藝補充正確性、CAE分析準確性等一系列因素的影響（前題是模具加工制造、生產線調試的過程質量有保障），因此，要想調試不出現無法解決的產品設計和工藝設計問題，我們在產品設計的初期要加強同步工程工作的開展，從造型設計、整車圓角設計、截面線設計、對手零件設計、工藝補充設計、CAE分析設計等等一系列的活動中提出更有利于沖壓件設計的建議，才能確保沖壓件模具開發每一步工作能后按計劃保質量的完成，最終生產出合格的零件。