本文通过分析某车型侧围外板OP10 模具在调试、生产过程中零件出现开裂的原因，总结有效的对应方案，包括压边力设定、拉延筋选型、平衡块间隙调整等，对后续新车型同类问题的预防、解决都具有良好的借鉴作用。

随着市场竞争越来越激烈，对汽车的要求也越来越高，既要质量好又要成本低，侧围外板作为重要的车身零件，要求外观面无凹陷、起皱、拉伤等缺陷，更加不允许出现开裂、暗裂不良，否则会影响车身的强度，导致不必要的报废。而侧围外板结构复杂、成形困难，所以在工艺设计、调试和量产环节，都要充分考虑到各个特性的需求，否则在大批量生产过程中很容易出现开裂等缺陷。

侧围外板开裂状态描述

某车型侧围外板坯料材质为“DC54D+ZF”皮膜材，厚度为0.65mm，钢板坯料的各项力学性能见表1。在新车型PT 阶段调试过程中，后门框、后保险杠位置出现开裂，如图1 所示。通过AutoForm 辅助分析，发现某车型侧围外板几个位置成形裕度不足，如图2所示，这几个位置的开裂风险较高。

图1 侧围外板后门框开裂

图2 侧围外板开裂风险位置

表1 钢板坯料的力学性能

侧围外板拉延成形失效(开裂)模式分析

根据金属的特性，在拉延过程存在弹性变形、塑性变形、断裂等几个阶段，也就是说，某些局部位置的形变量超出金属材料的极限后，材料就会发生开裂，如图3 所示。

图3 金属材料应力应变曲线图

对人、机、料、法、环等各个因素进行分析，分析得出影响冲压拉延走料的因素，主要有以下几个方面。

⑴钢板坯料力学性能参数值。当材料的抗拉强度越高、延伸率越大、塑性应变比r 值越大，对拉延成形越有利。按钢板坯料开卷方向0°、90°分别取样送检，得出其力学性能参数值。通过分析发现，各项力学性能达标，但部分指标偏标准的下限，整体稳定性不高，这对拉延成形有不利的影响。

⑵模具压边力和成形裕度。模具压边力直接影响周围一圈材料的流动速度，当压边力越小，材料流动越快、越多；当压边力越大，材料流动越慢、越少。模具首次上压力机，初始压边力根据CAE 分析结果设定，然后分别做“无开暗裂上限压力测试”和“无起皱下限压力测试”，测算出模具成形裕度。

模具成形裕度最少要保证压力下调10%、上调20%时，联动出件无异常，否则在批量生产过程中容易出现减薄率或者面品质异常波动。现场测试，发现压力上调到+8%时，零件开始出现颈缩痕，说明模具成形裕度不足。

⑶OP10 模具平衡块间隙。平衡块间隙用于控制材料的局部位置走料速度和大小，理想状态下，我们希望各个部位走料稳定，在调试初期，应该以提升压边圈和型面的研合率来控制走料，不能直接通过调整平衡块间隙来调整走料速度，所以重点就是要把平衡块配平。通过现场测试，发现不同平衡块之间着色有很大差异，不利于材料均衡流动。

制定合理化解决方案

钢板坯料稳定性管理

力学性能指标不仅要合格，也要持续稳定在合理区间范围内，把相应的管理要求输出给钢板生产商，同时统计来料的性能指标，如图4 所示，确认力学性能CPK 满足管理要求。

图4 抗拉强度正态分布图

增大OP10 模具成形裕度

拉延筋选型合理，兼顾控料、拉伤。确认拉延筋槽间隙模具实物与设计值的一致性；确认拉延筋槽间隙是否存在不合理的位置。模具安装上压力机，闭合高度提高10mm，压力设置为200t，行程次数降低至3 次，将压边圈顶起，放置铅丝(直径2 ～4mm)，如图5 所示。

图5 铅丝放置布局图

手动完成单次冲压，使用游标卡尺对压出的铅丝进行测量，并进行数据记录。测量的位置包括拉延筋槽内侧间隙、外侧间隙及底部间隙。管理标准：非锁死筋拉延筋槽内外侧间隙=(1.3 ～1.7)×t(料厚)，底部间隙不小于2.0×t，且内外两侧均匀分布。锁死筋拉延筋槽间隙按1.0 倍料厚进行判断，且内外两侧均匀分布。间隙实际值与设计值的差异控制在0.2mm以内，如果轻微超标，则结合材料流入量和零件减薄率来判断是否通过。

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非外观位置的尖点球化处理，工艺补充面R 角适当放大，并精细抛光，确保镀铬前达到镜面效果，表面无拉伤、气孔、裂痕，硬度控制在40 ～45HRC。

控制门洞拐角位走料速度

调试过程中侧围外板门洞拐角处常发开裂，如图6 所示，经过贴美纹纸测试，开裂原因不是常见的走料不足，而是走料过快。根据“平衡走料”的解决方案，在门洞边缘增加一条拉延筋，如图7 所示，起到双向拉伸、均衡走料的作用，成功解决此部位开裂不良。

图6 侧围零件开裂

图7 模具增加拉延筋

OP10 模具平衡块配平及间隙调整

⑴闭合高度调整至压边圈刚好闭合状态；

⑵按照对应刻码安装平衡块，注意不要安装垫片，在上模平衡块对应位置，均匀涂覆红丹或者蓝丹；

⑶带板件进行单次冲压，检查确认平衡块着色情况；

⑷如果平衡块在无垫片状态下有着色，表明平衡块高了，需要对平衡块进行铣削加工去量；

⑹测量冲压后铅丝厚度，在平衡块上记录数据；

⑺按照每个平衡块上铅丝(厚度数据-0.05mm)增加垫片，安装垫片后，带板件完成单次冲压，检查着色情况；

⑻如个别平衡块出现重着色，如图8 所示，表明垫片增加多了，需要减少垫片，此时其余平衡块不能进行增加垫片措施；

图8 重着色

⑼重复步骤⑻直至平衡块斑点着色，如图9 所示，继续调整至全部平衡块都虚着色，如图10 所示，然后全数平衡块增加0.05mm 垫片。

图9 斑点着色

图10 虚着色

平衡块配平之后，需要测量和对比配平前后的材料流入变化量，如果差值不小于5mm，表示平衡块配平效果通过；如果差值大于5mm，表示平衡块配平效果不通过，需要重新执行上述步骤。以上措施实施以后，利用AutoForm 分析成形裕度，确认某车型侧围外板各个位置均没有开裂风险区域，如图11 所示。

图11 某车型侧围外板FLD 安全裕度

批量生产验证

模具整改后持续跟踪改善效果，按照每批次800件，两天一循环，连续生产5 个批次，生产过程中确认OP10 工序件材料流入量变化情况，每个生产批次检查首件、中间件、末件的外观以及板厚减薄率。经确认，侧围外板表面无开裂缺陷，使用超声波测厚仪测量零件各个部位，板厚减薄率稳定在15%～20%之间，零件质量合格。

结束语

综上所述，侧围外板成形深度大、工艺复杂，拉延过程中很容易出现开裂缺陷，唯有实施全面的管控措施，包括钢板坯料的力学性能和表面油膜、OP10模具拉延筋/槽间隙、OP10 模具平衡块间隙、非外观面尖点球化处理等等，最后对OP10 的凹模/凸模/压边圈镀铬处理，通过以上多个措施可以有效解决侧围外板的开裂问题。

作者简介

陈建波

整车制造一部冲压科品管主任，拥有12 年冲压行业工作经验，成功导入7 款新车型顺利量产，拥有相关专利4 项，具备丰富的汽车板开发、生产管理经验。