一种侧围前立柱整形开裂的工艺处理方案

文／叶梦彬·广州汽车集团乘用车有限公司

汽车模具冲压过程中出现开裂起皱是最常见的问题，开裂起皱多数出现在拉延工序，在后工序也有可能出现。开裂起皱一旦出现在后工序，处理的难度往往会大得多。由于侧围前立柱的造型设计比较复杂，如果台阶比较大，很容易在整形工序出现开裂，而且很不好处理。本文通过一个详细案例，介绍一种解决侧围前立柱整形开裂的处理方案。

侧围前立柱的开裂问题

图1 为某企业承制的某车型侧围前立柱整形开裂情况，前立柱台阶落差有7mm，开裂最大接近4mm，可见问题的难度不小。下面开始对开裂的原因和对策进行分析。

图1 某车型侧围前立柱整形开裂状态图

侧围前立柱的拉延、整形工艺分析

原始工艺分析

图2 为该前立柱的原始拉延工艺局部状态图。可以看出拉延工艺做的比较简单，尽管台阶做的比较深，但是R 角比较大，同时立柱前端造型简单，没有预留足够材料用于补充整形时的材料需求。

图2 原始拉延工艺局部状态图

利用AutoForm 软件对初始拉延工艺进行CAE 分析，结果显示尽管拉延基本没有变薄超差(图3)，但是失效比较严重(图4)，这就决定了整形的必然失败。

图3 拉延变薄

图4 拉延失效

整形后立柱前端造型变得较复杂，需要补充的材料较多。在整形的时候，材料已经没有办法从外部流入进行补充，拉延失效值接近1，宣告工艺失败，实际调试中确实看到出现了大裂口。

工艺优化方案

如果要解决这一类问题，从整形入手是不行的，由于是拉延工艺造成的，需要从拉延着手。要解决这么大的开裂，如果不预先在拉延工艺预留一些材料，并且在整形工艺促使材料补充进去，显然开裂就无法解决。必须采取对策达到拉延能预留材料又不开裂、整形能促使材料补充到当前的开裂部位的目的。

经过反复分析，制订了如图5 所示的整形补充材料的方案。

图5 整形工艺的材料补充方案

这一方案来源于力的传导原理。整形力往下传递到右弧形后，力沿着弧形往左下和右下两个方向传递。左下传递的力通过弧形传递给与它相切的左侧弧形，通过左侧弧形形成力的向上传递。而力的传导是通过材料作为介质进行传导的，整个传导过程伴随着材料的挤压、移动，最终形成材料向上(即开裂部位)的转移补充。

从而进一步制定出拉延优化方案，如图6 所示，该方案完美地满足了拉延造型不宜过于复杂，以及防止开裂、为整形工序预留材料、整形的时候材料能补充到开裂部位这3 项要求。

图6 拉延优化方案

用AutoForm 软件对这一方案进行CAE 分析，计算结果中的变薄率(图7)和失效(图8)都达到了目标要求。

图7 优化方案的变薄分析

图8 优化方案的失效分析

如图9 所示，模具经调试后，整形开裂已经完全消除，侧整形的起皱程度与之前的状态基本一致，尖点变薄率也控制在质量标准以内，因此本方案完美解决了侧围前立柱整形开裂的问题，没有引起起皱等其他新的变化。

图9 施工后前立柱实物

这是一次非常成功的侧围前立柱整形开裂的技术处理过程。处理对策基于对侧围前立柱拉延工序的工艺分析和采用了一种可以实现对整形开裂位置进行材料补充的方案，使有7mm 台阶，长度超过3.5mm 这样严重的开裂得到了解决。需要强调的是，这种利用圆弧对整形开裂部位进行材料补充来解决整形开裂的方法，对以后解决类似问题具有重要的参考意义，是一种非常有效的技术方案。这种方案还可推广应用到其他的整形开裂问题的处理中。

结束语

以上是一次模具厂家进行模具调试过程中，处理新车型侧围前立柱出现严重开裂的对策和分析、思考过程。这是一个具有代表性的问题，对于以后解决侧围前立柱整形开裂甚至其他的整形开裂问题具有重要的参考意义，同时这一方案也可以推广应用于解决尖点暗裂等其他的开、暗裂问题。