拉伸起皺工藝優化方案

沖壓件的質量直接決定著整車的外觀品質。沖壓制件的制造工序一般包括拉延、修邊沖孔和翻邊整形等，而拉延工序由于成形過程的復雜性，在很大程度上決定著產品生產的穩定性，拉延成形質量直接影響著外觀品質和裝配精度。

汽車覆蓋件的沖壓成形過程是一個涉及幾何非線性、接觸非線性和材料非線性的塑性變形過程。而車門內板作為汽車白車身開閉件的主要“骨骼”制件，曲面形狀復雜（其形狀包括車身特征曲面棱線、增加強度的形狀加強筋以及安裝內飾件的形狀凸臺等局部形狀），其拉伸深度較深，各處應力也不均勻，容易造成褶皺及開裂。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

同時，由于與車門外板包邊關系及窗框部位與整車的匹配關系對尺寸要求較為嚴格，沖壓制品件的缺陷不僅會增加線尾操作檢查人員的勞動強度，還會增加制件的報廢、翻修數量，對生產效率和效益影響很大。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

在序列化生產中產生的問題，一般通過調整平衡塊、改變拉延筋阻力條件和模具板料潤滑條件來試驗解決，試驗周期較長。利用Autoform等有限元分析軟件構建工藝補充型面和壓料面，對成形過程進行數據模擬，依照分析結果對原有設計方案進行優化，結合現場模具調試經驗，為解決類似問題提供了新的思路和方法。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

一、問題現狀描述文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

車門內板在序列化生產中，B柱區域時常出現褶皺問題，幾乎每批次都要對褶皺問題進行調試，每批次調整3次左右，總停機時間達20～40min，對生產效率造成了很大影響。同時因調試褶皺問題，開裂現象也隨之產生，造成零件的報廢，返修數量也較高。具體問題如圖1。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

二、根本原因分析文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

如圖2所示，從“人、機、料、法、環”五個方面，分析前車門內板 B 柱區域產生褶皺的原因，逐一分析確定。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

1. 工藝參數分析文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya202411820.html

通過調整工藝參數中的壓邊力和拉深模調整塊間隙來改變褶皺區域壓料面的壓力，以及通過調整板料涂油方案來改變潤滑條件等均無法得到穩定的生產狀態，當改變不同卷材料時會再次出現褶皺或開裂等失穩缺陷。

2. 板料性能分析

通過跟蹤前門內板材料（MBN 11251—CR5—IFEG53/53—E，t=0.8mm）力學性能變化，未發現相關參數（屈服強度、抗拉強度、伸長率、n值和R值）存在有規律的較大波動變化，均在規定值參數范圍內，與出現的開裂褶皺問題無一致性。

圖3所示是以屈服強度為例的不同卷材料變化曲線。

3. 模具研合率及拉延筋調整

模具拉延筋及管理面粗糙度良好，對模具研配情況進行檢查，可以看出壓邊圈與凹模間隙均勻無硬點（圖4），筋外非管理面著虛色，拉延筋及筋內管理面著實色，研合率在90%以上，滿足技術要求。

嘗試將褶皺區域拉延筋進行補焊加強，褶皺消除后批量生產時此部位出現縮頸開裂，調整平衡塊和拉延筋后褶皺再次出現，無法得到穩定生產狀態。

4. 模具成形有限元分析

依據產品結構和成形工藝，通過應用Autoform有限元分析軟件進行CAE成形分析發現此處產品特征設計復雜，為三條特征棱線的交匯處，此處拉延最深約為145mm，型面起伏比較大，成形中先觸料，在成形到底35mm時褶皺已經產生，成形完成時褶皺未消除。

圖5所示為到底前35mm、15mm和5mm時褶皺變化情況。

三、有限元分析及方案制定

1. 有限元分析

基于此版CAE成形分析模擬參數對上下模的型面進行更改，增大三條棱線交匯點的弧度（型面更改后最高點減少約2mm），使其觸料光順，來優化材料在成形過程中的流料阻力和分布，使缺陷區域內應力分布均勻，更改后Autoform成形模擬起皺消除。

結合前門內板加工工序OP10拉延—OP20修邊沖孔側修邊—OP30修邊沖孔側修邊—OP40沖孔整形—OP50翻邊整形沖孔側沖孔，更改的交匯點型面在OP40工序有整形工作內容，可由此工序整形得到產品型面，所以我們認為光順型面更改方案可行。

圖6所示為光順后成形模擬過程走料變化。

2. 方案制定

根據有限元分析結果，特征棱線交匯點處成形復雜、困難，同時型面起伏大，容易產生褶皺，光順交匯點處型面高度能有效解決此褶皺問題。

模具整改方案：

①對OP10上模特征棱線交匯點處進行光順處理，下模不處理；

②OP20壓料板研合；

③OP30修邊鑲塊數控加工；

④對零件局部更改的凸緣面和修邊線進行測量，確認是否超差；

⑤依據超差與否情況決定對OP40該處整形的調整。

四、方案分步實施

依據有限元分析制定的方案和調試整改經驗，主要采用以下措施：

1）為減少給序列化生產帶來的風險，并對比此方案效果，選取了左件進行優先實施，并用角磨機采用人工打磨的方式逐步光順交匯點處型面（圖7）。

在試模壓力機上采用人工打磨方式逐步光順型面，可以在用角磨機打磨后直接沖壓拉延件確認效果，確保型面打磨量最小，以減小后工序整形工作量，從而減小回彈引起尺寸波動的風險。

2）在打磨量約1mm時，取得了無褶皺狀態的拉延件，進行±20%壓邊力試驗，無褶皺和開裂產生，狀態穩定。

3）依照無褶皺缺陷拉延件對模具更改部位的OP20壓料板進行型面研配。

4）在三坐標送檢后，依據尺寸測量結果判定對OP40和OP30修邊的整改。

5）依照對左件的整改經驗，對右件進行實施整改。

五、效果驗證

1. 表面質量

對OP10上模特征棱線交匯點處進行光順處理后，褶皺缺陷消除。整改后 B 柱區域褶皺消除（圖8）。

至今已生產約3萬件，無起皺和開裂問題發生，狀態穩定。

2. 尺寸精度

觀察整改前后單品件 CMM報告，由于模具OP10型面光順量較小，整改后單品尺寸報告與模具更改前單品件狀態一致，無明顯差別，滿足精度質量要求。同時，分別觀察模具整改前后的前門內板窗框部位、前門焊接總成CMM報告，前門內板尺寸敏感的窗框區域以及與外板合邊完成后的總成狀態，在模具整改前后，尺寸也無明顯波動。

六、經驗總結及模具設計建議

1.Lesson Learn 經驗總結

（1）針對類似產品結構在工藝設計時，需注意有限元模擬仿真，調整相關工藝補充造型和拉延工藝參數，得到理想的成形結果，為后序穩定量產打下基礎。

（2）在模具調試階段注意把控評估相關疑難點的風險，相比在序列化生產階段整改，在項目前期模具調試階段整改的成本和風險更小。

（3）加強對不同車型前門內板B柱造型的總結，了解對比產品特點。

2. 模具設計建議

門內板類制件在模具設計時如果因造型復雜而引起某一區域板料流動不易控制時，可通過微調產品特征造型來實現拉延成形過程的穩定，將微調部分通過后工序整形工藝得到最終產品造型。