拉伸起皱工艺优化方案

冲压件的质量直接决定着整车的外观品质。冲压制件的制造工序一般包括拉延、修边冲孔和翻边整形等，而拉延工序由于成形过程的复杂性，在很大程度上决定着产品生产的稳定性，拉延成形质量直接影响着外观品质和装配精度。

汽车覆盖件的冲压成形过程是一个涉及几何非线性、接触非线性和材料非线性的塑性变形过程。而车门内板作为汽车白车身开闭件的主要“骨骼”制件，曲面形状复杂（其形状包括车身特征曲面棱线、增加强度的形状加强筋以及安装内饰件的形状凸台等局部形状），其拉伸深度较深，各处应力也不均匀，容易造成褶皱及开裂。文章源自好焊孙辉博客 https://www.sunhui.me好焊孙辉-https://www.sunhui.me/weldgyzb/autochongya202411820.html

同时，由于与车门外板包边关系及窗框部位与整车的匹配关系对尺寸要求较为严格，冲压制品件的缺陷不仅会增加线尾操作检查人员的劳动强度，还会增加制件的报废、翻修数量，对生产效率和效益影响很大。文章源自好焊孙辉博客 https://www.sunhui.me好焊孙辉-https://www.sunhui.me/weldgyzb/autochongya202411820.html

在序列化生产中产生的问题，一般通过调整平衡块、改变拉延筋阻力条件和模具板料润滑条件来试验解决，试验周期较长。利用Autoform等有限元分析软件构建工艺补充型面和压料面，对成形过程进行数据模拟，依照分析结果对原有设计方案进行优化，结合现场模具调试经验，为解决类似问题提供了新的思路和方法。文章源自好焊孙辉博客 https://www.sunhui.me好焊孙辉-https://www.sunhui.me/weldgyzb/autochongya202411820.html

一、问题现状描述文章源自好焊孙辉博客 https://www.sunhui.me好焊孙辉-https://www.sunhui.me/weldgyzb/autochongya202411820.html

车门内板在序列化生产中，B柱区域时常出现褶皱问题，几乎每批次都要对褶皱问题进行调试，每批次调整3次左右，总停机时间达20～40min，对生产效率造成了很大影响。同时因调试褶皱问题，开裂现象也随之产生，造成零件的报废，返修数量也较高。具体问题如图1。文章源自好焊孙辉博客 https://www.sunhui.me好焊孙辉-https://www.sunhui.me/weldgyzb/autochongya202411820.html

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二、根本原因分析文章源自好焊孙辉博客 https://www.sunhui.me好焊孙辉-https://www.sunhui.me/weldgyzb/autochongya202411820.html

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如图2所示，从“人、机、料、法、环”五个方面，分析前车门内板 B 柱区域产生褶皱的原因，逐一分析确定。文章源自好焊孙辉博客 https://www.sunhui.me好焊孙辉-https://www.sunhui.me/weldgyzb/autochongya202411820.html

1. 工艺参数分析文章源自好焊孙辉博客 https://www.sunhui.me好焊孙辉-https://www.sunhui.me/weldgyzb/autochongya202411820.html

通过调整工艺参数中的压边力和拉深模调整块间隙来改变褶皱区域压料面的压力，以及通过调整板料涂油方案来改变润滑条件等均无法得到稳定的生产状态，当改变不同卷材料时会再次出现褶皱或开裂等失稳缺陷。

2. 板料性能分析

通过跟踪前门内板材料（MBN 11251—CR5—IFEG53/53—E，t=0.8mm）力学性能变化，未发现相关参数（屈服强度、抗拉强度、伸长率、n值和R值）存在有规律的较大波动变化，均在规定值参数范围内，与出现的开裂褶皱问题无一致性。

图3所示是以屈服强度为例的不同卷材料变化曲线。

3. 模具研合率及拉延筋调整

模具拉延筋及管理面粗糙度良好，对模具研配情况进行检查，可以看出压边圈与凹模间隙均匀无硬点（图4），筋外非管理面着虚色，拉延筋及筋内管理面着实色，研合率在90%以上，满足技术要求。

尝试将褶皱区域拉延筋进行补焊加强，褶皱消除后批量生产时此部位出现缩颈开裂，调整平衡块和拉延筋后褶皱再次出现，无法得到稳定生产状态。

4. 模具成形有限元分析

依据产品结构和成形工艺，通过应用Autoform有限元分析软件进行CAE成形分析发现此处产品特征设计复杂，为三条特征棱线的交汇处，此处拉延最深约为145mm，型面起伏比较大，成形中先触料，在成形到底35mm时褶皱已经产生，成形完成时褶皱未消除。

图5所示为到底前35mm、15mm和5mm时褶皱变化情况。

三、有限元分析及方案制定

1. 有限元分析

基于此版CAE成形分析模拟参数对上下模的型面进行更改，增大三条棱线交汇点的弧度（型面更改后最高点减少约2mm），使其触料光顺，来优化材料在成形过程中的流料阻力和分布，使缺陷区域内应力分布均匀，更改后Autoform成形模拟起皱消除。

结合前门内板加工工序OP10拉延—OP20修边冲孔侧修边—OP30修边冲孔侧修边—OP40冲孔整形—OP50翻边整形冲孔侧冲孔，更改的交汇点型面在OP40工序有整形工作内容，可由此工序整形得到产品型面，所以我们认为光顺型面更改方案可行。

图6所示为光顺后成形模拟过程走料变化。

2. 方案制定

根据有限元分析结果，特征棱线交汇点处成形复杂、困难，同时型面起伏大，容易产生褶皱，光顺交汇点处型面高度能有效解决此褶皱问题。

模具整改方案：

①对OP10上模特征棱线交汇点处进行光顺处理，下模不处理；

②OP20压料板研合；

③OP30修边镶块数控加工；

④对零件局部更改的凸缘面和修边线进行测量，确认是否超差；

⑤依据超差与否情况决定对OP40该处整形的调整。

四、方案分步实施

依据有限元分析制定的方案和调试整改经验，主要采用以下措施：

1）为减少给序列化生产带来的风险，并对比此方案效果，选取了左件进行优先实施，并用角磨机采用人工打磨的方式逐步光顺交汇点处型面（图7）。

在试模压力机上采用人工打磨方式逐步光顺型面，可以在用角磨机打磨后直接冲压拉延件确认效果，确保型面打磨量最小，以减小后工序整形工作量，从而减小回弹引起尺寸波动的风险。

2）在打磨量约1mm时，取得了无褶皱状态的拉延件，进行±20%压边力试验，无褶皱和开裂产生，状态稳定。

3）依照无褶皱缺陷拉延件对模具更改部位的OP20压料板进行型面研配。

4）在三坐标送检后，依据尺寸测量结果判定对OP40和OP30修边的整改。

5）依照对左件的整改经验，对右件进行实施整改。

五、效果验证

1. 表面质量

对OP10上模特征棱线交汇点处进行光顺处理后，褶皱缺陷消除。整改后 B 柱区域褶皱消除（图8）。

至今已生产约3万件，无起皱和开裂问题发生，状态稳定。

2. 尺寸精度

观察整改前后单品件 CMM报告，由于模具OP10型面光顺量较小，整改后单品尺寸报告与模具更改前单品件状态一致，无明显差别，满足精度质量要求。同时，分别观察模具整改前后的前门内板窗框部位、前门焊接总成CMM报告，前门内板尺寸敏感的窗框区域以及与外板合边完成后的总成状态，在模具整改前后，尺寸也无明显波动。

六、经验总结及模具设计建议

1.Lesson Learn 经验总结

（1）针对类似产品结构在工艺设计时，需注意有限元模拟仿真，调整相关工艺补充造型和拉延工艺参数，得到理想的成形结果，为后序稳定量产打下基础。

（2）在模具调试阶段注意把控评估相关疑难点的风险，相比在序列化生产阶段整改，在项目前期模具调试阶段整改的成本和风险更小。

（3）加强对不同车型前门内板B柱造型的总结，了解对比产品特点。

2. 模具设计建议

门内板类制件在模具设计时如果因造型复杂而引起某一区域板料流动不易控制时，可通过微调产品特征造型来实现拉延成形过程的稳定，将微调部分通过后工序整形工艺得到最终产品造型。