冲压模具对侧围外板A 柱宽度尺寸要求的分析
赵子海， 张鹏， 陈惠滨， 慎金星， 邱乐， 张子健·比亚迪汽车工业有限公司/第十一事业部/技术中心
汽车车身侧围外板A 柱宽度大小影响到驾驶员的视野，A 柱较宽容易造成驾驶盲区，影响行车安全。侧围A 柱宽度尺寸取决于冲压工艺和模具结构，本文根据某车型侧围外板A柱典型截面形状，分析其冲压工艺和模具结构，在保证模具强度要求前提下，进行了模具结构改进，确定出合理且最小的A 柱宽度尺寸。
侧围A 柱形状及冲压工艺
侧围A 柱产品形状
某车型侧围A 柱的产品形状见图1，内侧是门洞或者三角窗，外侧是挡风玻璃安装侧，图示L 尺寸大小是决定A 柱宽度尺寸的关键，L 尺寸又主要受冲压模具结构形式和模具强度限制，常见的L 尺寸一般为50mm 以上。
图1 侧围A 柱产品典型形状
侧围A 处冲压工艺
该侧围A 柱采用的冲压工艺为：拉延→粗修边→门洞处整形→侧整形→侧精修边，共5 道工序完成。OP40 侧整形工序的冲压方向与车身Y 向夹角在12°～15°之间，该工序的模具结构形式和模具强度是影响A 柱L 尺寸大小的关键因素。侧围A 柱常见工艺方案剖视图见图2，平面图见图3。
图2 侧围A 柱常见工艺方案剖视图
图3 侧围平面图
常用侧整形斜楔结构对A 柱L 尺寸的要求
侧围A 柱常用模具结构
图4 为侧围A 柱常用侧整形斜楔结构剖视图，图5 为常用填充复合斜楔结构下模示意图，采用普通的填充复合斜楔结构，其工作原理是：
图4 常用填充复合斜楔结构剖视图
图5 常用填充复合斜楔结构下模示意图
⑴先通过一组气缸推动侧整形凹模到达做功位置；
⑵另一组气缸推动水平驱动块前行，通过侧整形凹模驱动镶块对侧整形凹模进行支撑；
⑶由机械手抓取侧围前工序件放置在凸模上；
⑷侧整形凸模下行完成侧整形工作；
⑸侧整形完成后，上模先回程，然后水平驱动块通过气缸回程；
⑹水平驱动块回程后，侧整形凹模通过气缸回程；
⑺最后该工序件由机械手取走。
常用侧整形斜楔结构对侧围A 柱的L 尺寸要求
常用填充复合斜楔结构对应A 柱截面尺寸见图6，要注意以下方面：
图6 常用填充复合斜楔结构对应A 柱截面尺寸
⑴侧整形斜楔的工作角度需考虑回弹补偿，与产品夹角3°，侧整形凹模回退方向与做功方向最好有2°及以上夹角；
⑵侧整形凹模回退到回程状态时，与产品工序件的取件距离最小3mm；
⑶侧整形凹模工作区域最薄弱处，要求轮廓法向截面宽度最小20mm(图6 表示的尺寸20mm 约等于轮廓法向尺寸，实际可以把侧整形凹模实体做出来进行移动校核)，侧整形凹模A 面符型区宽度最小30mm；
⑷凸模盖板最薄弱处，要求轮廓法向截面宽度最小5mm，凸模盖板与产品负角处模具Y 向投影距离最小3mm，避免取件干涉；
⑸侧整形凹模回退行程，根据产品截面形状及取件安全距离确定，一般为23 ～30mm，凸模盖板强度薄弱处厚度最小8mm；
综上所述，采用普通的填充复合斜楔结构时，侧整形凹模回退行程与A 柱L 最小尺寸的对应关系见表1，侧整形凹模回退行程根据产品截面形状及取件安全距离确定。
表1 普通填充复合斜楔结构A 柱L 最小值
改进后侧整形斜楔结构对A 柱L 尺寸的要求
改进后的侧整形斜楔结构
当产品造型要求更窄的侧围A 柱宽度时，由于图4 所示B-B 截面处，凸模盖板强度很差，造成普通的填充复合斜楔结构无法成形较窄A 柱。
图7 为改进后的侧整形斜楔结构剖视图，图8 为改进后的侧整形斜楔结构平面图。对于较窄的侧围A柱，需采用一种较复杂的复合斜楔结构，对应凸模盖板强度弱的A 柱区域，凸模盖板改为A 柱处活芯，既保证了侧整形做功时该处下模对应零件外观面区能够全符型支撑，又避免了固定凸模盖板强度弱造成模具强度不足，该结构工作原理如下：
图7 改进后的侧整形斜楔结构剖视图
图8 改进后的侧整形斜楔结构平面图(去掉凸模盖板)
⑴先通过一组气缸推动侧整形凹模到达做功位置，A 柱处活芯放置在侧整形凹模上，与其一起运动；
⑵另一组气缸推动水平驱动块前行，通过侧整形凹模驱动镶块对侧整形凹模进行支撑；
⑶水平驱动块继续前行，然后通过A 柱处活芯驱动镶块驱动活芯到达做功位置；
⑷由机械手抓取侧围前工序件放置在下模上；
⑸侧整形凸模下行完成侧整形工作；
⑹侧整形完成后，上模先回程，再水平驱动块通过气缸回程；
⑺水平驱动块回程过程中，与A 柱处活芯驱动镶块脱离后，A 柱处活芯在回程氮气缸作用下回退到侧整形凹模支撑处；
⑻水平驱动块回程完成后，侧整形凹模与A 柱处活芯一起通过气缸回程；
⑼最后该工序件由机械手取走。
侧整形斜楔结构改进注意事项
改进后的侧整形斜楔结构的侧整形凹模与A 柱处活芯回程状态见图9，注意事项如下：
图9 改进后的侧整形斜楔回程状态截面图
⑴A 柱处活芯向下回退时，回退方向需与产品侧壁有2°夹角，便于回退；
⑵A 柱处活芯向下回退到侧整形凹模上时，需低于工序件8mm，避免与侧整形凹模一起回程时与零件干涉；
⑶侧整形凹模回退方向与该工序产品侧壁夹角3°～5°，便于考虑回弹补偿和回退。
改进后的侧整形斜楔结构对侧围A 柱L 尺寸要求
采用改进后的斜楔结构对侧围A 柱L 尺寸要求见图10，L 尺寸大小取决于侧整形凹模强度和回退行程，要注意侧整形凹模回退状态与后侧的零件避让最小2mm，其他注意事项参照改进前常用填充复合斜楔结构。
图10 改进后的斜楔结构对应A 柱截面尺寸
综合以上，采用改进后的复合斜楔结构时，侧整形凹模回退行程与A 柱L 最小尺寸的对应关系见表2，侧整形凹模回退行程由侧围顶部侧整形产品形状决定。
表2 采用改进后的复合斜楔结构A 柱L 最小值
结束语
本文分析了侧围外板A 柱典型截面形状及两种冲压模具结构对A 柱宽窄尺寸的要求，通过分析得出当侧围顶部侧整形行程较小时，A 柱L 尺寸最小可以做到43mm，比传统的A 柱宽度做了较大改善。将来当模具材质得到提升，更窄的侧整形凹模宽度就可以满足模具强度要求时，该最小尺寸还可以再小。该截面分析方法和L 尺寸要求可广泛运用在侧围A 柱产品处。
