侧围外板流水槽拐角处起皱问题分析与改进

2017-10-19丁祖银李峰吴用福荣志文奇瑞汽车股份有限公司

锻造与冲压 2017年20期

文/丁祖银，李峰，吴用福，荣志文·奇瑞汽车股份有限公司

侧围外板流水槽拐角处起皱问题分析与改进

文/丁祖银，李峰，吴用福，荣志文·奇瑞汽车股份有限公司

问题描述

整车AUDIT反馈某车型侧围外板流水槽与顶盖拐角处出现起皱甚至叠料现象（图1所示的红线Ⅱ区域内)，对整车外观影响较大，对后序工艺生产也有一定影响。对于焊装工艺，由于起皱会造成白车身侧围部位与流水槽内板配合间隙变大，影响焊接，导致焊点强度变低；对于涂装工艺，因为起皱，PVC涂胶时会出现气泡，涂胶美感差。

图1 侧围外板流水槽与顶盖拐角处出现起皱

问题分析及改进思路

起皱是一种由板料压缩不稳造成的塑性失稳现象，即由于板料压缩应力和金属流动不稳定造成的。当切向压应力达到板料的临界压应力值时，如果有任意微小扰动，起皱就会开始。一般情况下，切向压应力在凸缘的外边缘达到最大值，故起皱也首先在最外边缘发生。板料在塑性变形中会受到复杂的应力，由于板厚方向尺寸比其他两个方向尺寸小的多，故厚度方向最不稳定，当板面内的压应力达到一定值时，板厚方向会失稳起皱，而板料中金属质点流动的速度不同、板料不同部位与模具摩擦阻力差异等都有可能导致起皱。

首先，该侧围翻边的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区在翻边时都受到压应力，经受力分析Ⅱ区拐角正中间所受的切应力最大，且切向压应力已达到板料的临界压应力，故Ⅱ区会起皱；其次，Ⅱ区切向压应力在凸缘的外边缘达到最大值，故起皱也首先在Ⅱ区最外边缘发生，并且越靠近Ⅱ区最外边缘越严重；再次，此侧围板厚方向尺寸比其他两个方向尺寸小的多，板面内的压应力已达到一定值，故Ⅱ区在板厚方向会失稳；最后，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区三个区域的金属质点都发生流动，然而Ⅰ区和Ⅲ区金属质点与模具的摩擦阻力远小于Ⅱ区，且Ⅰ区和Ⅲ区金属质点的流动速度也小于Ⅱ区，也促使了Ⅱ区起皱。因此，Ⅱ区内尤其外边缘板厚方向容易起皱甚至叠料。

为解决此问题，对模具R角、侧围翻边后的流水槽和顶盖部分的夹角、侧围翻边后的料边长度等进行分析。

⑴模具R角。模具R角变大时，此部分起皱问题会有所减缓，但效果不明显，而且增大模具R角，与侧围部分配合的部件尺寸（如后背门、流水槽内板等)都要对相应设计进行变更，如此会对整车的造型、美观产生较大影响，此方法暂不可行。

⑵侧围翻边后的流水槽和顶盖部分的夹角。夹角增大时，此部分起皱问题会有所减缓，然而与侧围部分配合的部件尺寸都要相应进行设计变更，也会对整车造型、美观产生较大影响，此方法也不可行。

⑶侧围翻边后的料边长度。通过CAE分析减小侧围Ⅱ区翻边前的料边长度，对此部分起皱影响显著，而且此种方法快捷有效，从根本上解决了起皱问题。使用CAE分析减小侧围Ⅱ区翻边前的料边长度，实施此次改进。

改进措施验证

⑴采用CAE分析，减小侧围翻边后的料边长度进行预分析。CAE分析发现改进后外观有明显提升（图2)。通过CAE分析得出料边减短后，制件Ⅱ区夹角部位起皱有明显改观，将夹角部位在原有料边基础上减短7mm理论上可消除起皱。

⑵初步确定改进量并进行手工样件生产、效果确认。通过CAE分析后，按照手工件验证步骤（图3)，验证实物料边切断后效果。

通过CAE理论分析，制作1∶1理论样板，依据理论数据反推切除部位与切除量，通过手工打磨OP30工序件，经过OP40翻边，切除料边长度实际可以解决翻边夹角起皱问题。按照同样方法对左右侧围外板起皱实施小批量手工验证。

⑶将左右侧围外板改进后数据与左右流水槽上部进行CATIA装配分析，验证翻边起皱部位改进后实物焊装匹配效果。使用手工打磨件经焊装夹具进行匹配验证，与相邻匹配件左右流水槽上部匹配间隙、料边效果。通过理论数据装配验证和手工打磨切除料边件焊装夹具匹配验证，发现匹配后侧围外板Ⅱ区部位产生空洞（图4)。

图2 采用CAE分析发现改进后外观有明显提升

⑷组织评审、确定最终修改量。通过手工打磨工序件在模具上生产验证、手工验证件在焊装匹配验证，最终由车身技术研究院、生产部门车身技术科、质量科、冲焊车间共同确定，为消除左右侧围外板拐角处起皱现象，将左右侧围外板Ⅱ区39mm段起皱部位料边分别减短0mm-7mm-0mm进行设计变更。针对改进后匹配空洞现象同步对流水槽上部翻边长度进行设计变更，最终决定进行设计优化并分步实施改进。