基于側(cè)圍外板A柱起皺缺陷的零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

0 引言

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，消費者對整車外觀品質(zhì)的要求越來越高。側(cè)圍外板A柱作為高關(guān)注區(qū)域，零件的外觀精致度和配合間隙的一致性也越來越受到挑戰(zhàn)。在不影響造型和功能的前提下，提高側(cè)圍外板A柱結(jié)構(gòu)的可制造性是實現(xiàn)高品質(zhì)要求的最佳途徑?，F(xiàn)從沖壓工藝以及制件結(jié)構(gòu)方面考慮，闡述決定側(cè)圍外板A柱結(jié)構(gòu)的參數(shù)需求并進行綜合優(yōu)化，以使零件能達到最優(yōu)制造狀態(tài)。

1 起皺案例解析

1.1 問題描述

某側(cè)圍外板仿真模擬階段發(fā)現(xiàn)：A柱過渡區(qū)域前擋風(fēng)玻璃涂膠面疊料、側(cè)壁起皺，此缺陷無法接受。內(nèi)板區(qū)域起皺是否能接受主要取決于翻邊過程中模具閉合到底前5 mm是否存在可見的、不可消除的疊料以及最終板料厚度增加率是否超過5%。圖1所示為零件在模具閉合到底前5 mm的翻邊模擬結(jié)果，出現(xiàn)疊料現(xiàn)象。零件厚度從0.65 mm增加到0.904 mm，增厚率為38.5%，超過5%的增厚標準，如圖2所示。

1.2 原因分析

從圖3可以看出，A柱分縫處臺階高度差較大，內(nèi)板區(qū)域翻邊側(cè)壁增加了吸皺坑。A柱過渡區(qū)域成形工藝如圖4所示，分別為：①拉深；②側(cè)修邊；③前擋風(fēng)區(qū)域側(cè)整形。前擋風(fēng)區(qū)域側(cè)整形過程如圖5所示，整形刀塊沿翻邊方向成形，底部前擋風(fēng)法蘭邊不受約束，板料自由度大。因為整形處的臺階差造成了整形深度不一致，使刀塊觸料有先后順序，板料由于非均勻變形而產(chǎn)生切向壓應(yīng)力，當(dāng)切向壓應(yīng)力達到一定數(shù)值時，局部板料不能維持穩(wěn)定變形而產(chǎn)生壓縮失穩(wěn)現(xiàn)象。

九是強化技術(shù)指導(dǎo)和對口支援。部抗震救災(zāi)領(lǐng)導(dǎo)小組下設(shè)的7個工作組的牽頭單位要切實負起責(zé)任，充分發(fā)揮長江水利委員會、部直屬單位和地方水利部門的優(yōu)勢，組織成員單位組成專項工作組奔赴災(zāi)區(qū)，配合地方水利部門做好水利抗震減災(zāi)工作。特別要做好大型施工機械、搶險設(shè)備和物資的集結(jié)調(diào)撥工作，確保水利搶險救災(zāi)物資設(shè)備供應(yīng)。

2 起皺解決方法

2.1 工藝變更

前擋風(fēng)法蘭邊由于不受約束而失穩(wěn)疊料，可在工序③增加拉深檻和拉深包。整形刀塊在運動過程中通過拉深檻和拉深包卡料，讓板料受約束成形，如圖6、圖7所示。此方案相較于壓料板壓料成形，其模具結(jié)構(gòu)更加簡單，而使用壓料板壓料需要預(yù)留一塊廢料，后工序還要再進行一次側(cè)修邊。側(cè)壁吸皺坑在成形過程中使成形不均勻，考慮在工序③取消吸皺坑，再增加一道翻邊整形工序。

為了減少成形過程中的切向壓應(yīng)力，需盡可能使零件均勻變形。A柱主要參數(shù)有：分縫處的臺階深度

，即與翼子板的配合深度；翻邊深度

與過渡長度

；第一道翻邊角度

，如圖10所示。

2.2 零件變更

其成形模擬結(jié)果如圖8、圖9所示，涂膠面疊料現(xiàn)象已解決，工序③成形到底前5 mm零件局部略有波紋，內(nèi)板區(qū)域局部存在起皺，雖然缺陷不影響零件的功能，也完全被遮蓋，但增厚率達到23%，容易損傷模具，縮短模具使用壽命。

2.2.1 臺階深度

(2)若實際安全支出較計劃安全成本超支，且安全保障實際水平小于計劃水平，說明當(dāng)前項目安全管理出現(xiàn)了嚴重的問題，項目經(jīng)理部應(yīng)仔細分析具體是哪些安全投入超支，并結(jié)合專家對當(dāng)月項目安全評價情況分析到底是哪些管理環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，找出解決辦法，保證項目施工安全。

綜上所述，

≥7.7 mm。根據(jù)風(fēng)阻需求，把A柱前擋風(fēng)翻邊棱線圓角放大，翼子板相配的側(cè)圍圓角相應(yīng)放大，如圖12所示。經(jīng)過項目統(tǒng)計，臺階深度

在8.5～10 mm比較合理，平臺

至少為10 mm。

“就是為了這個錢盒子啊。現(xiàn)在我也搞不清楚了，到底這盒子是值錢還是不值錢?！敝心耆寺犆蠈?dǎo)葉總的口氣，好像很把這個盒子當(dāng)回事?！拔易约菏墙探鹑诘慕淌冢瑢佩X幣情有獨鐘，在業(yè)界里也小有名氣。不過對別的古玩就不是很懂了。這次得了這個盒子看起來比較值錢，所以想來打聽打聽，心里也好有個數(shù)。”

2.2.2 A柱翻邊深度與過渡長度

由于在三次B樣條插補教學(xué)中公式推導(dǎo)繁復(fù)，同學(xué)們難以對其構(gòu)造出的線型空間形象地理解，因此，利用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)了B樣條插補實驗教學(xué)平臺，同學(xué)們不受時間和空間的限制，登錄數(shù)控技術(shù)實驗網(wǎng)站，即可完成實驗過程，并加深對B樣條曲線的深入理解。

整個前擋風(fēng)的翻邊深度并不相同，側(cè)圍翼子板分縫處的翻邊深度是最深的部位，深度越深越容易失穩(wěn)起皺，而且不利于側(cè)整形退料脫模和車身拼裝。經(jīng)過對近期項目的收集研究，總結(jié)翻邊深度

的合理范圍在20～35 mm，

范圍在60～105 mm。部分項目因為翼子板結(jié)構(gòu)設(shè)計限制及A柱內(nèi)板前部需要留14 mm平面段涂密封膠，

不能達到理想值，這種情況下可考慮將內(nèi)板結(jié)構(gòu)設(shè)計成開口形式，如圖13所示，這種結(jié)構(gòu)對翻邊成形有利，但需要在開口處增加膨脹膠條，會增加成本。

臺階深度

越淺對成形越有利，

由翼子板的深度決定。A柱分縫斷面參數(shù)如圖11所示，角度

是翼子板的翻邊夾角，

越小翼子板深度越淺，但至少需要45°以保證翼子板凸模刀塊的強度；翻邊棱線圓角越小深度越淺，此處取

1.5 mm；翻邊長度

≥3 mm才能保證翻邊棱線的質(zhì)量。翼子板邊界與側(cè)圍外板的間隙需要3 mm的安全余量。

過渡長度

越長對減輕成形起皺越有利，

的理想尺寸是A柱翻邊深度

的3倍。如圖10中

-

截面所示，

是前擋風(fēng)玻璃下表面與A柱焊接法蘭邊之間的距離，為6 mm，兩者之間涂密封膠；

是前擋風(fēng)玻璃的厚度，一般為5 mm；前擋風(fēng)玻璃上表面到側(cè)圍外板

面的距離

最小為8.6 mm，其中6.6 mm是側(cè)圍外板

面與車頂

面之間的高度差最小值，如果小于該數(shù)值，車頂與側(cè)圍外板激光釬焊處的焊縫會外露；前擋風(fēng)玻璃

面與車頂

面的高度差為2 mm，如果玻璃

面與車頂

面齊平或高度差過小，會造成玻璃面高于車頂。綜上所述，側(cè)圍外板A柱區(qū)域翻邊深度

的最小值為19.6 mm。

2.2.3 翻邊角度

整個上橫梁車頂激光釬焊面及前擋風(fēng)區(qū)域側(cè)整形的沖壓方向是車身

向，工程斷面定義的翻邊角度是法向，導(dǎo)致沖壓方向下的翻邊角度不一致，板料觸料點不在翻邊棱線的根部，零件上會產(chǎn)生沖擊痕，如圖14所示。在工程定義斷面參數(shù)時，要求翻邊角度

在車身

向下的角度。

24小時家門口服務(wù)、隨到隨取，解決了很多“剁手族”的后顧之憂。將包裹放置在快遞柜的格口內(nèi)，一方面能減少快遞員送貨等待時間，另一方面也方便消費者自行取回包裹。記者了解到，目前在昆明設(shè)置快遞柜的公司主要有豐巢和中郵速遞易，其中速遞易約有1200個網(wǎng)點，豐巢約有1300個網(wǎng)點。為了應(yīng)對派件高峰期，兩家還開放了快遞柜的格口預(yù)約業(yè)務(wù)。

零件裝配后確認優(yōu)化空間，變更后的零件如圖15所示，

從10 mm降到了8.5 mm，增加了10 mm的平臺

。吸皺凹坑增加了均勻變形的阻力，側(cè)壁成形過程中也沒有起到吸皺的作用，還需要另外的工序成形此凹坑，故可取消。對優(yōu)化后的零件進行仿真模擬，分析結(jié)果如圖16、圖17所示，前擋風(fēng)法蘭邊涂膠面到底前5 mm波紋進一步縮小，內(nèi)板區(qū)域局部起皺也有改善。

3 結(jié)束語

側(cè)圍外板A柱結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，不僅影響側(cè)圍外板沖模工藝設(shè)計，使現(xiàn)場模具調(diào)試時間增加及沖壓件高頻率返修，還會影響整車的精致程度。通過工藝變更（增加拉深包及拉深檻）以及零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化解決了側(cè)圍外板A柱區(qū)域的起皺現(xiàn)象，達到零件合格指標要求。

[1]貢見秀,深左軍,孟祥新.解決側(cè)圍A柱區(qū)域沖壓疊料缺陷[J].模具技術(shù),2013(1):35-39.

[2]王文濤.淺談汽車側(cè)圍外板沖壓工藝與優(yōu)化[J].科學(xué)與財富,2017(34):135.

[3]王良芬,李 慧,高 亮,等.側(cè)圍外板起皺問題分析及控制措施[J].模具工業(yè),2017,43(10):28-31.