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MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺
某车型侧围D 柱下角板冲压成型问题浅析
李奔全1　郭幼清1　谭超河2
1.上汽通用五菱汽车股份有限公司　广西柳州市　545000
2.柳州沪信汽车科技有限公司　广西柳州市　545000
摘 要： 
采用AUTOFORM 软件对某车型侧围D 柱下角板数模进行成型性有限元分析，预测出3处起皱或开裂风险。为解决D 柱下角板成型问题，通过对D 柱下角板成型工艺特点进行分析，并结合理论知识对造成D 柱下角板成型不良的原因进行了详细研究；根据分析结果，通过优化产品结构，改善工艺结构，优化料片，使D 柱下角板在成型过程中材料流动得到改善，提高产品的工艺性；通过CAE 模拟再次进行分析验证，D 柱下角板的起皱变量和减薄率均得到明显改善，通过现场调试优化，使D 柱3种成型问题得到了解决。
关键词：D 柱下角板　起皱　开裂　成型结构　料片　起皱变量　减薄率
1　引言
侧围D 柱下角板在车身中属于结构件，属于侧围总成零件，其所处搭接位置起到承上启下的作用。由于四周都有匹配搭接，造型比较复杂，属于成型难度较大的重要零件，本文简要介绍了本公司某车型D 柱下角板在开发过程中出现的问题，为后续D 柱下角板的开发提供参考。
2　零件的工艺分析及成型状况
2.1　成型工艺分析
在汽车车身结构件中，D 柱下角板搭接区域如图1所示，零件具有造型较复杂，成型性和尺寸精度要求比较高等特点。本文侧围D 柱下角板，材料采用B280VK，料厚1.6mm，零件的外型尺寸为405mmx391mmx111mm，左右件合模的成形方式，采用手工线生产。
D 柱下角板的造型极大程度上决定了冲
压成型方案，在产品数模前期，为保证零件成型质量和尺寸要求，对D 柱下角板进行成型工艺分析，因左右件对称，采用了左右件合拼的成型方式。其OP10成型结构采用常规压料+直翻边形式（图2），料片直接选用CAE 展料料片（图3），模拟分析完成后成
型极限如图4所示，结合零件变薄分析，成型模拟结果见图5，有1处开裂风险较大，其减薄率达到34%，开裂风险极高。通过成型和起皱分析，图6所示位置2和位置3，在成型后这两处起皱变量为0.303和0.217，结合成型过程（图7）以及起皱准则判定（结构件起皱值要小于0.08），该两处在成型过程中处于严重起皱的状态。
Analysis on the Stamping and Forming of the Lower Corner Plate of the Side Wall D-pillar of a Certain Car Model
Li Benquan ，Guo Youqing ，Tan Chaohe
Abstract ： 
U sing AUTOFORM software to perform a finite element analysis of the formability of the lower corner plate of the D-pillar side wall of a certain vehicle model, three wrinkling or cracking risks are predicted. To solve the problem of forming the lower corner plate of the D-pillar, the characteristics of the forming process of the lower corner plate of the D-pillar are analyzed, and the reasons for the poor forming of the lower corner plate of the D-pillar are studied in detail. According to the analysis results, the product structure is optimized to improve process structure and optimization of the material, so that the material flow of the lower corner plate of the D-pillar is improved during the forming process, and the m
anufacturability of the product is improved; through the CAE simulation analysis and verification again, the wrinkle variable and the thinning rate of the lower corner plate of the D-pillar are both obviously improved. Through on-site debugging and optimization, the three forming problems of the D-pillar have been solved.
Key words ： 
D -pillar lower corner plate, wrinkle, crack, formed structure, blank, wrinkle variable, thinning rate
图1　D柱下角板搭接区域
图2　OP10成型结构
翻边刀块翻边刀块凸模
压料板料片
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2.2　问题分析
针对D 下角板3处位置存在的问题，结合制件自身的造型，对造成各处问题的原因分析如下。位置1处的减薄率过高主要原因是由于料片该处为缺口，根据缺口敏感性和应力分析（图8），该处容易产生应力集中点，在翻边过程中局部材料产生压缩失稳，易于直边
产生开裂现象。而针对位置2和位置3处出现的起皱现象，起皱分析显示在成型翻边结束前11mm 时，该处已经出现了严重起皱的现象，此处造型在X 向和Y 向都是内凹，翻边料片又是出于自由状态，容易造成该处材料流入较多，而且此时翻边刀块和凸模之间的间隙也还没有贴合接触，导致这两处位置产生起皱。
3　优化方案
3.1　开裂优化
通过开裂问题分析结果，对于料片缺口应力集中导致产品局部开裂现象，料片做如下改善。将料片局部缺口进行补料，改顺此处线条，消除缺口带来的应力集中而失稳的影响，采用冲孔工序再进行局部修边的工艺，剪掉补充的材料，以保证产品边界尺寸，优
化料片和局部修边后，减薄率降到9.6%，满足开裂减薄率要求（减薄率要求18%以下），开裂问题解决。
3.2　起皱优化
通过起皱问题分析结果，对于产品造型引起的起皱位置，通过优化成型结构采用夹
料翻边来控制走料。采用图11所示的成型结
构，在下模增加夹料板，成型时在压料板压住板料后，上模翻边刀块与夹料板接触，然
后一起夹住翻边料片往成形，在此过程中通过夹料力控制材料流入，对材料自由端进行约束，抑制了材料的失稳。由于夹料翻边造
成的产品局部边界不稳定现象，可在后序冲孔工序增加局部切边解决（见图12）。成型过程如图13所示，整个过程中无起鼓褶皱出现，起皱效果明显改善，起皱变量由0.303降低到0.03。
实际制造生产使用此工艺，最终产品局部无起皱现象，成型质量满足要求如图14
所示。
图4　成型极限图
图7　成型过程聚料
图9　成型结束前11mm状态
图6　起皱变量
图3　CAE展料料片
图8　料片及开裂处应力分析
缺口
图5　成型结果及减薄值
-0.338
-0.343
图10　开裂优化结果
(a)
优化前的料片(c)
冲孔序局部修边(d)修边后减薄率
上汽通用五菱汽车股份有限公司
(b)优化后的料片如图：此边界缺口补料改顺线条
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作者简介
李奔全：（1989—），男，学士，冲压工程师。
图13　翻边局部成型过程
图14　起皱优化结果
→→
4　结语
侧围D 柱下角板是车身结构件中关键部件之一，其几何形状比较复杂，成型困难。通过传统成型工艺分析和改进后工艺进行分析，得出以下结论。
（1）采用传统成型工艺方法，在翻边过程中D 柱下角板局部区域产生起皱缺陷，同
时减薄率偏高，开裂风险极高，产品无法满足质量要求。
（2）通过优化料片缺口，消除缺口应力集中的问题，这样可以减小减薄率，解决了局部开裂问题。通过采用夹料翻边工艺，优
化了材料流动，解决了局部起皱问题，后续通过在冲孔序增加局部修边工艺，保证了产品边界尺寸，产品成型质量满足要求，对此类零件的冲压工艺设计和质量优化具有一定的参考意义。
参考文献：
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图11　成型结构
翻边刀块翻边刀块
夹料凸模
料片压料板图12　冲孔序局部修边示意
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