一種側圍前立柱整形開裂的工藝處理方案

文／葉夢彬·廣州汽車集團乘用車有限公司

汽車模具沖壓過程中出現開裂起皺是最常見的問題，開裂起皺多數出現在拉延工序，在后工序也有可能出現。開裂起皺一旦出現在后工序，處理的難度往往會大得多。由于側圍前立柱的造型設計比較復雜，如果臺階比較大，很容易在整形工序出現開裂，而且很不好處理。本文通過一個詳細案例，介紹一種解決側圍前立柱整形開裂的處理方案。

側圍前立柱的開裂問題

圖1 為某企業承制的某車型側圍前立柱整形開裂情況，前立柱臺階落差有7mm，開裂最大接近4mm，可見問題的難度不小。下面開始對開裂的原因和對策進行分析。

圖1 某車型側圍前立柱整形開裂狀態圖

側圍前立柱的拉延、整形工藝分析

原始工藝分析

圖2 為該前立柱的原始拉延工藝局部狀態圖。可以看出拉延工藝做的比較簡單，盡管臺階做的比較深，但是R 角比較大，同時立柱前端造型簡單，沒有預留足夠材料用于補充整形時的材料需求。

圖2 原始拉延工藝局部狀態圖

利用AutoForm 軟件對初始拉延工藝進行CAE 分析，結果顯示盡管拉延基本沒有變薄超差(圖3)，但是失效比較嚴重(圖4)，這就決定了整形的必然失敗。

圖3 拉延變薄

圖4 拉延失效

整形后立柱前端造型變得較復雜，需要補充的材料較多。在整形的時候，材料已經沒有辦法從外部流入進行補充，拉延失效值接近1，宣告工藝失敗，實際調試中確實看到出現了大裂口。

工藝優化方案

如果要解決這一類問題，從整形入手是不行的，由于是拉延工藝造成的，需要從拉延著手。要解決這么大的開裂，如果不預先在拉延工藝預留一些材料，并且在整形工藝促使材料補充進去，顯然開裂就無法解決。必須采取對策達到拉延能預留材料又不開裂、整形能促使材料補充到當前的開裂部位的目的。

經過反復分析，制訂了如圖5 所示的整形補充材料的方案。

圖5 整形工藝的材料補充方案

這一方案來源于力的傳導原理。整形力往下傳遞到右弧形后，力沿著弧形往左下和右下兩個方向傳遞。左下傳遞的力通過弧形傳遞給與它相切的左側弧形，通過左側弧形形成力的向上傳遞。而力的傳導是通過材料作為介質進行傳導的，整個傳導過程伴隨著材料的擠壓、移動，最終形成材料向上(即開裂部位)的轉移補充。

從而進一步制定出拉延優化方案，如圖6 所示，該方案完美地滿足了拉延造型不宜過于復雜，以及防止開裂、為整形工序預留材料、整形的時候材料能補充到開裂部位這3 項要求。

圖6 拉延優化方案

用AutoForm 軟件對這一方案進行CAE 分析，計算結果中的變薄率(圖7)和失效(圖8)都達到了目標要求。

圖7 優化方案的變薄分析

圖8 優化方案的失效分析

如圖9 所示，模具經調試后，整形開裂已經完全消除，側整形的起皺程度與之前的狀態基本一致，尖點變薄率也控制在質量標準以內，因此本方案完美解決了側圍前立柱整形開裂的問題，沒有引起起皺等其他新的變化。

圖9 施工后前立柱實物

這是一次非常成功的側圍前立柱整形開裂的技術處理過程。處理對策基于對側圍前立柱拉延工序的工藝分析和采用了一種可以實現對整形開裂位置進行材料補充的方案，使有7mm 臺階，長度超過3.5mm 這樣嚴重的開裂得到了解決。需要強調的是，這種利用圓弧對整形開裂部位進行材料補充來解決整形開裂的方法，對以后解決類似問題具有重要的參考意義，是一種非常有效的技術方案。這種方案還可推廣應用到其他的整形開裂問題的處理中。

結束語

以上是一次模具廠家進行模具調試過程中，處理新車型側圍前立柱出現嚴重開裂的對策和分析、思考過程。這是一個具有代表性的問題，對于以后解決側圍前立柱整形開裂甚至其他的整形開裂問題具有重要的參考意義，同時這一方案也可以推廣應用于解決尖點暗裂等其他的開、暗裂問題。