減薄分析在優(yōu)化車門外板緩凹缺陷中的應(yīng)用

李輝，周翔宇

（上汽集團(tuán)商用車技術(shù)中心，上海 200438）

引言

車門外板因強(qiáng)度不足引起的緩凹會(huì)直接影響整車外觀質(zhì)量，導(dǎo)致整車光影變形、錯(cuò)位[1]。同時(shí)門外板偏軟也會(huì)產(chǎn)生汽車在行駛過程中門板震顫、車內(nèi)風(fēng)噪聲偏大等問題[2-3]。因此，作為車身重要的外觀組成部分，車門外板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度以滿足外觀質(zhì)量及風(fēng)噪要求[4]。本文將基于某MPV車門外板實(shí)際試生產(chǎn)中出現(xiàn)的緩凹缺陷，綜合分析問題產(chǎn)生原因，并結(jié)合CAE理論分析調(diào)整模具結(jié)構(gòu)解決優(yōu)化缺陷，使門外板滿足性能要求。

1 產(chǎn)品分析及問題

1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)分析

本文中的車門外板為某MPV車型后車門外板，厚度為0.65mm，材質(zhì)為CR210BD+Z。產(chǎn)品如圖1所示，上下各有反凹造型，同時(shí)主要區(qū)域的曲率半徑主要分布在R800-2000之間，具有較小的曲率半徑且有足夠的造型。考慮到此門外板存在左右對(duì)稱件，并結(jié)合其產(chǎn)品特征，采用左右合模對(duì)拼的方式生產(chǎn)，板料產(chǎn)品CAE階段，用AutoForm軟件分析，其主要區(qū)域的理論減薄率均大于4%，理論分析無開裂、起皺成型性風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 車門外板及其產(chǎn)品緩凹區(qū)域

1.2 產(chǎn)品問題點(diǎn)

產(chǎn)品經(jīng)沖壓、內(nèi)外板包邊，再經(jīng)涂裝后發(fā)現(xiàn)，用手能觸摸門板有明顯緩凹，用手輕壓會(huì)造成表面軟塌，具體區(qū)域如圖1圈中所示。

2 問題分析及方案實(shí)施

2.1 板料流入量分析

首先根據(jù)留取拉延工序件，測(cè)量各處的板料流入量。由于左右門外板為對(duì)拼拉延，我們對(duì)單個(gè)產(chǎn)品的另外3側(cè)均進(jìn)行了測(cè)量，并和CAE仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如圖2所示。

圖2 板料流入量測(cè)量

測(cè)量發(fā)現(xiàn)門外板板料實(shí)際流入量與CAE仿真數(shù)據(jù)存在較大差異。門板上側(cè)實(shí)際測(cè)量拉延工序件板料流入量為15mm，用AutoForm仿真的分析外板板料流入量為7.89mm；右側(cè)實(shí)際測(cè)量拉延工序件板料流入量為6.5～7mm，用Auto Form仿真的分析外板板料流入量為4.23mm；下側(cè)實(shí)際測(cè)量拉延工序件板料流入量為11～12 mm，用AutoForm仿真的分析外板板料流入量為8.13～8.73 mm。

表1 板料流入量對(duì)比 單位：mm

測(cè)量結(jié)果表明門外板各處的板料實(shí)際流入量均明顯大于CAE仿真數(shù)據(jù)，初步說明產(chǎn)品在拉延工序成型是不穩(wěn)定的，板料流入過多容易造成拉延不充分、產(chǎn)品減薄較小及塑形變形程度低[5]。

2.2 產(chǎn)品減薄分析

基于板料流入量分析結(jié)果及初步結(jié)論，對(duì)產(chǎn)品減薄進(jìn)行測(cè)量分析。根據(jù)留取拉延工序件，對(duì)強(qiáng)度不足的區(qū)域剪取板料進(jìn)行厚度測(cè)量。

圖3 減薄率（厚度）測(cè)量

測(cè)量發(fā)現(xiàn)門外板凹陷處實(shí)際厚度為0.64mm，相比板料厚度0.65mm，此處減薄率1.2%；凹陷處仿真數(shù)據(jù)減薄率為4.7%，兩者相差很大，說明拉延工序件拉伸不到位，板料塑形變形不充分，導(dǎo)致該處局部剛性弱。

2.3 優(yōu)化方案與實(shí)施結(jié)果

基于板料流入量及減薄率的分析，基本確定了門外板緩凹缺陷原因主要是板料流入過多，凹陷處減薄率過低，板料未能充分拉延[6]。進(jìn)一步分析模具結(jié)構(gòu)，主要原因可能是壓邊圈研磨不良，導(dǎo)致拉延筋與槽的間隙偏大、拉延筋系數(shù)較小[7]。為此，對(duì)壓邊圈進(jìn)行補(bǔ)焊及進(jìn)一步研合，減小拉延筋與槽的間隙，增大板料流入阻力，如圖4所示。

圖4 拉延模壓邊圈與拉延筋示意圖

通過整改和實(shí)驗(yàn)，同樣地留取整改后的拉延工序件進(jìn)行減薄測(cè)量，取凹陷處一段產(chǎn)品，測(cè)量其厚度由0.64mm減至0.63mm，減薄率提升至3.1%，車門外板緩凹基本上消除，用手按壓車門外板有明顯硬化，說明產(chǎn)品強(qiáng)度得到顯著提高。

3 結(jié)論

門外板類產(chǎn)品的強(qiáng)度是保證其外觀質(zhì)量及其它性能的關(guān)鍵因素，而板料在充分拉延時(shí)產(chǎn)生足夠的塑形變形，可使產(chǎn)品強(qiáng)度得到增強(qiáng)效果。在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)產(chǎn)品強(qiáng)度不足導(dǎo)致的緩凹缺陷時(shí)，為判斷板料拉延是否充分，首先可對(duì)板料的流入量進(jìn)行檢測(cè)，然后再對(duì)其厚度即減薄率進(jìn)行測(cè)量。結(jié)合AutoForm理論CAE分析與實(shí)際的對(duì)比，能夠較快地找到此類問題原因，從而在指導(dǎo)模具工作調(diào)試時(shí)能夠縮短調(diào)試時(shí)間、降低調(diào)試成本。