車身翼子板產品結構復雜，兼具內、外覆蓋件的全部質量特性。日本、韓國等主流汽車廠，翼子板沖床工藝設計及模具制造，都有自己專門的模具廠承接。這些專業模具廠研究翼子板工藝幾十年，經驗豐富、技術成熟，源于術業有專攻，只開發翼子板等關鍵復雜覆蓋件，其他門蓋類模具一般不承接。

翼子板與白車身裝配用螺釘緊固連接，其外露表面及輪廓與車門外板、發動機罩外板、燈飾等匹配，其間隙與面差，取決于自身精度和白車身焊接總成精度。翼子板有許多質量特性，諸如曲面光順性、面回彈、安裝耳及安裝孔的幾何精度，等等，這些主機廠關注的要素，業內專家研究較多。還有一種特性，叫隱形特性，沖床工廠最有感知、深有體會，諸如工藝結構設計欠佳或不良，造成量產不穩定，不良品率升高，安全裕度狹窄，等等，表面是模具及壓力機問題，實為工藝造型所致。本文重點研究翼子板隱形特性，即沖床過程量產質量平穩性。

沖床生產過程質量穩定能力具有較強的隱蔽性，因為，主機廠接收的是合格品，一般看不到任何一件不良品和廢品。翼子板調試階段及沖床過程出現的破裂、吸頸等缺陷，只有制造和使用模具的技術人員及鉗工技師在關注，并孜孜不倦地探索、改良，付出很多，但收效甚微。因為，沖床工序件起皺、吸頸或破損率超標缺陷，本質屬于產品結構及沖床工藝造型設計階段的瑕疵或不足，只有在產品設計及工藝設計階段才能有效解決。

沖床工藝要解決兩個問題，產品結構和工藝造型問題。工藝師在分析基礎上，推動產品設計結構改變，產品一旦定義，沖床工藝過程穩定性、各工序件合格率等要由工藝設計解決。沖床件的零廢品率、模具免維護是模具潛在的關鍵質量特性，必須在工藝設計階段賦予。否則，模具定型、交付以后一旦出現廢品率超標、頻繁停機調試，欲降低廢品率及免維護的空間非常狹小，甚至不能改變。除非重新制造，否則即便浪費驚人，項目也已經沒有時間從頭開始。

翼子板產品特征

翼子板產品結構復雜、精度要求高，圖1 為翼子板產品結構，其中，前上部與燈飾匹配，前部與保險杠匹配，上部與發罩外板總成匹配，后部與車門外板匹配。

1 翼子板產品結構

翼子板頭部安裝結構曲面復雜，圖2 為翼子板頭部安裝結構，四個安裝小平面相互平行，為了使安裝螺釘都在一個易操作的裝配方向，各小塊平面之間曲面過渡，見圖2(a)；翼子板頭部產品結構為適應保險杠匹配及橫梁安裝，設計落差較大，特征平面距離翼子板外表面，一般Y 向距離45～68mm，見圖2(b)。

2 翼子板頭部安裝結構

翼子板沖床工藝特性

翼子板頭部安裝面深度較深，不能一步拉延到位，如圖2(b)所示，深度為48.9～69.38mm。如果拉延到位，頂部棱線及側立面會破裂、吸頸。早期的翼子板深度較淺，修邊后自由整形。整形會造成安裝面起皺，皺紋被其他零件遮擋而讓步接收。

近年來，主機廠對產品要求很高，安裝面即使被遮擋也要符合數型且不能起皺。為適應高標準，修邊不一次修凈，預留整形工藝面，后工序修掉。此面由夾持面和工藝面組成，整形時，整形壓件器先壓緊夾持面，整形刀下降迫使工藝面材料移動，最后轉變為安裝面，即產品面。有夾持面的控制，能有效減輕或消除安裝面皺紋，但不是所有夾持面都能使整形十分安全，如圖3 所示的整形工藝面。

3 整形工藝面

整形工藝面的作用

預留的整形工藝面是在拉延造型時設計，一般拉延不會出問題，只是整形時容易出現皺紋和破裂，有時極其敏感。若整形時，工藝面易出現皺紋，可適當增阻，加大夾持面壓力。如果整形工序有皺有裂，證明與夾持力大小無關，屬于工藝造型問題。一旦到模具調試階段，欲通過調試優化解決，改善甚微，或不可改善，圖4 所示為翼子板整形后的工藝面。

4 翼子板整形后的工藝面

在修邊線外的工藝面產生的皺紋，修邊可修掉。表面上似乎不影響產品質量，其實風險很大。量產化以后，皺紋可能擴展到產品部位，因為皺紋的產生不受控。如圖4(b)所示，整形鑲塊在工藝截面線處開始接料，下壓到安裝面截面線止，這一過程中工藝面移位、變形和皺紋是自由成形，理論上講，不受控過程，皺是必然的。

整形工藝面皺紋產生機理

翼子板預留工藝面是拉延工藝設計的一部分，其結構設計既要考慮拉延平面無缺陷，更要兼顧整形序不裂不皺。預留工藝面形狀是可展面或接近可展面，且面積略小于整形后產品面積。反之，出現皺或破裂，CAE 分析能夠清晰地證明，如圖4(a)所示，切向堆積增厚、失穩、起皺。

 所示，翼子板頭部拉延造型設計，整形起皺的兩個原因，一是產品結構較深，不能拉延到位，二是工藝面為不可展面，儲備的面積很大。

5 翼子板頭部拉延造型設計

修邊線外部造型是一個不可展開的月牙狀隆起曲面，如圖5(b)所示，整形時板料需要流動補充，月牙隆起受拉失穩、起皺。

整形皺紋的危害

整形皺紋的危害主要有5 條。

1、模具質量培育周期較長

整形工序的不穩定性，導致模具調試工序件破裂、吸頸很敏感，反復調試降低破損率，耗時過多。

2、產品質量不穩定

起皺盡管在修邊線外，但由于其不穩定性，量產后極有可能擴展到修邊線或以內。CAE 驗證或模具實體驗證，只能就個別事件驗證，難以模擬模具量產化整個壽命周期皺紋的變化趨勢。

3、降低沖床生產率

批量生產，翼子板保險杠安裝面皺紋和保險杠匹配立面吸頸破裂，導致停線、調試維護，生產率下降。

4、廢品率較高

整形工序皺紋使進料阻力不穩定出現立面破裂或吸頸致廢。

5、模具表面異常磨損

整形時皺紋不受控制，皺紋面相對模面移動，磨損模具表面，天長日久形成溝痕，模具過早損壞。

翼子板工藝面優化設計

針對上述五大危害，如何采取措施消除？

過拉延設計

與保險杠匹配的棱線R 角，一般為R3mm，不足以支持拉延。拉延造型設計擴大到R5mm ～R6mm，側立面擴張2.0 ～2.5mm，后工序整形到產品R3mm，如圖6 所示，翼子板頭部拉延工藝設計(翼子板頭部截面圖，來源于圖5(a)中的A-A 截面)，圖6(a)所示為翼子板頭部拉延工藝設計，圖6(b)所示為翼子板棱線過拉延局部放大。

6 翼子板頭部拉延工藝設計

可展面易于流動

翼子板頭部安裝面結構復雜，一般預拉延成形，再整形到位。為防止安裝面整形起皺，采用夾邊整形。預留整形夾持面，整形后修去。

整形工藝面由夾持面、補充面和過渡面三部分構成。夾持面，即拉延壓邊面的一部分；補充面，即修邊線外到拉延分型線的區域，該部分允許整形移動(流動)補充產品面，但不得起皺。過渡面，即保險杠安裝面的工藝面，整形鑲塊下壓、鐓死，形成產品面，圖7 為翼子板整形工藝面。

7 翼子板整形工藝面

整形工藝面的“補充面”部分在整形鑲塊作用下，是沿垂直于分型線方向和沖床方向的復合位移加流變。夾持面提供適當拉力，減緩材料過快流動，防止立面和安裝面皺紋產生。圖7(a)為修邊線和夾持面之間的補充面設計成可展面。

拉延工藝分型線取直，基本平行于翼子板與保險杠匹配棱線。如果設計成曲線，如圖5(a)所示，則“補充面”為不可展面，不僅儲存的面積較大，更主要的是三維曲面在夾持面拉力作用下展開失穩、起皺；起皺后的材料流動阻力增大，傳遞到保險杠匹配棱線及立面，增大了吸頸和破裂風險。

翼子板保險杠匹配棱線兩端形成兩個尖角，修邊比較困難，似乎需要側修。但由于結構過小，側修下模刃口強度很差，因此不適宜側修。為此，對產品型面進行局部改造，以適宜正修，改造的細微特征經整形改變。

增強保險杠匹配側立面安全性

盡管保險杠匹配棱線R 角已做過拉延設計，可阻止或減輕吸頸及破裂。但是，為了批產安全、穩健，拉延工序需要增大側立面角度，增強拉延工序安全裕度。側立面與沖床方向的角度越大越能降低棱線R 角的破裂敏感性。一般這個角度宜取35°～45°，圖8 為翼子板保險杠匹配立面拉延造型設計成斜面。

8 翼子板安裝面拉延工藝面

棱線R 角一定，組成棱線的兩個面的夾角增大，材料流動阻力減小，R 角切線以外附近參與塑性變形的區域面積擴大，可以承受較大的拉力；或拉力不變，能降低板料減薄率。側立面角度增大，同時也降低了保險杠安裝過渡面的拉延深度。

降低整形風險

保險杠安裝面部位見圖9，翼子板保險杠安裝面拉延盡可能接近產品形狀，降低整形類模具自由成形的不確定性。

9 保險杠安裝面

翼子板頭部拉延過渡面造型設計、保險杠安裝面盡量接近產品面形狀，會帶來一個問題，就是拉延初始，上模(凹模)型面起伏較大，低點接觸料較早，初始階段會造成板料起伏不平順，表面出現波紋，不利于產品外露面光順性。但是，翼子板拉延，產品各部位距離凸凹模分型輪廓較近，上模遠離下死點之前，過程初始產生的不光順有充分的機會拉開，不至于造成最終缺陷。實踐證明，一款翼子板頭部外露面，用油石推不出不順痕跡，圖10 為翼子板外露表面油石打磨效果，打磨痕連續，磨痕線條均勻一致。

10 翼子板外露表面油石打磨效果

翼子板表面拉延光順，表明外板件拉延早期出現的板料不順或皺紋，只要拉延閉合前，起皺部位型面有充分的展開機會，不至于留下“不光順痕跡”。二手沖床回收

所以，拉延時，翼子板頭部盡可能越深越好，自由整形即使受控，依然越少越好。

翼子板整形夾持結構設計

一般整形模，設計夾持面壓件器為整體式，即夾持面壓件器與主壓件器設計為一體。其優點是結構設計簡單，缺點是不便于壓力調整。此結構成功案例不少，圖11 為翼子板整形整體式壓件器。

11 翼子板整體式壓件器

盡管CAE 分析軟件和技術日趨成熟，但是，軟件數據庫收集的失效模態及其約束條件純屬理想化，因此，虛擬驗證和現實模態有意想不到的差別。有些要素按照常理未必是主流因素，但是回到現實，次要因素可能就是設計成敗的決定因素，恰好這個要素有時被CAE 分析忽略。

翼子板安裝面預留整形，是非常典型的沖床工藝設計。業內一直把拉延作為成敗的關鍵，因此分析一般比較到位，比如吸頸、破裂、回彈等都能夠嚴謹對待、認真分析。但是，翼子板產品結構特別，最終成功不取決于拉延，整形工序是決定產品開發成敗的關鍵要素。比如產品整形面回彈、扭曲、吸頸破裂等等。

整形夾持面壓件器與主壓件器設計成一體，有其特殊性。個例的成功有許多要素支撐，要區別對待。如果某產品整形工藝面設計最佳，CAE 分析充分，所以待到模具調試，夾持面不是成敗的關鍵要素，因此，降低了夾持面壓力的敏感性。盡管如此，還是建議采用獨立壓件器，便于模具調試，只是結構設計稍微復雜些。

結語

從翼子板設計之初，通過工藝造型優化設計，解決了沖床作業過程的難點及痛點，同時也為復雜車身覆蓋件沖床不穩定性分析提供了新的解決思路，拉延及整形對于復雜高風險覆蓋件，要統籌兼顧，仔細分析，不可偏廢，即拉延較穩定，盡量多拉，整形較自由，一定少整。