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利用斜楔成形的方法有效解决了行李箱外板的二次冲击痕问题，成形方法原理简单，实用性强，可广泛应用于各种外板件的拉深。虽然其研配和模具零件加工成本较高，但其调试周期短、材料成形充分、拉深深度低等优点是传统工艺无法比拟的，值得深入开发应用。 近年来，随着国内外汽车产业发展的日趋成熟，购买者看重汽车高品质和高性能的同时，也逐渐关注整车的外貌和外观。造型时尚、棱角分明、高端大气等特点逐渐成为各个汽车制造厂商追逐的目标，但独特的造型势必会衍生出诸多产品造型和工艺设计问题，这对整车设计和新工艺开发提出了更高的要求。 对于冲压工艺，冲击痕和滑移线存在于所有汽车外覆盖件表面之中，如何处理好外板件的冲击痕、滑移线等问题是工艺设计的重要事项，其好坏决定了外板件品质和造型特征。 图1所示为某车型的行李箱外板，材料为DC06，料厚0.7mm。图1中M区域为零件造型设计的特征区域，该区域型面起伏剧烈，棱角尖锐，内凹严重，内凹处最小角为R5mm，在成形中极易出现滑移线和二次冲击痕。 图1 行李箱外板 01CAE模拟分析 通过Autoform的自动建模功能，按照传统工艺方案直接在Autoform里进行拉深工艺建模，建立了包括板料、凸模、凹模及压边圈在内的整体分析模型，如图2所示。 图2 Autoform建模 （a）拉深到位图 （b）拉深减薄云图 （c）成形极限图 图3拉深模拟结果 拉深分析结果及成形极限图如图3所示，从图3（b）可以看出，零件拉深良好，不存在极度变薄、起皱等现象。两端局部变薄严重，最大减薄处减薄率为32%，接近破裂极限，但该两处区域为废料区域，可通过更改拉深补充造型消除。 图4 二次冲击痕模拟图 利用Autoform中的Toolmarks功能对图1中M处易产生冲击痕部位进行模拟，分析结果如图4所示。该处冲击痕最大窜动量达到15.4mm，而该处R角仅为5mm，可以判断该冲击痕已经超出R角范围，在涂装后将会影响整车外观质量，缺陷不可接受。图5所示为实物照片，冲击痕的痕迹清晰可见，冲击痕显现区域与Autoform分析一致。 图5 实物照片冲击痕示意图 02二次冲击痕产生机理及对策 图6 二次冲击痕原理 二次冲击痕是指在拉深过程中板料与模具凹模内部凸起部位接触而产生的滑动印痕，如图6所示。图6中标识了4个特征点：K为切点，A为凹模最先接触板料的触碰点，B点为KA在凸模上的等弧长对应点，即KA与KB弧长相等，C为A点在凸模上的对应点。当凹模接触板料瞬间，A点开始与板料接触，并产生摩擦。拉深凹模继续向下移动，A点开始沿着拉深方向剐蹭板料，最终A点与C点重合。在此过程中，BC区域为A点与板料摩擦区域，板料上有清晰的冲击痕，即二次冲击痕，此痕迹在涂装后依然能够看见。 二次冲击痕有以下方法： （1）放大R角。当将凹模圆角加大到料厚的20~40倍，冲击痕会大幅减轻，涂装后看不出。 （2）增大KA的弧长数值。从图6可看出，当KA等于KC时，冲击痕就会消除。最直接增大KA数值的方法就是增大相邻面的拔模角。 图7 调整冲压角度后的断面 （3）改变冲压方向，如图7所示。当R角转到一定角度，B点就会向C点靠近，减小二次冲击痕的区域。 对于该零件，M处的R角受造型的条件限制，只能放大到R10mm，不能完全消除此处冲击痕；同理由于造型的限制，A点处侧壁的拔模角也无法放大，KA数值无法直接增大。从图7可看出，当冲压角度转到一定程度，B点几乎与C点重合，冲击痕消失，但此时拉深深度会成倍增加，局部可能出现其他成形缺陷。 由以上分析可知，利用传统冲击痕的解决方法对此零件无效。 03斜楔成形原理 图8 斜楔二次冲击痕原理 在图8所示的冲压方向下，增加斜楔结构。模具在斜楔结构（A点）接触板料时，斜楔以外的成形部位已经先成形到位，并通过弹性元件的作用将零件压紧，保证斜楔部位由A点向B点贴合过程中其他部位的材料不发生相对流动，只发生塑性变形，确保成形后B点能与C点重合，减小二次冲击痕的显现区域。 由以上分析可知，斜楔成形方法既可保证图1中M处在一个比较合理的冲压方向下成形，去除冲击痕，又可保证零件拉深深度较小，符合最优工艺设计需求。 04斜楔成形CAE模拟
（a）拉深减薄云图
（b）成形极限图 图9 拉深减薄云图与成形极限图 在Autoform里增加斜楔单元，改变凹模运动时间参数，重新计算后的拉深减薄云图和成形极限图如图9所示。从图9可以看出，零件拉深效果良好，没有起皱和破裂现象。端头处局部减薄，最大减薄率20%，没有破裂风险。成形极限图中所有点都在成形极限曲线以下，可判定拉深成形可靠。
图10 斜楔成形二次冲击痕模拟图 在Autoform里重新对产生二次冲击痕的区域进行模拟，如图10所示。由图10可知，采用斜楔成形后，产生二次冲击痕的部位冲击痕最大窜动量只有4.2mm，满足零件外观品质要求。图11所示为利用斜楔成形的实物，可以看出零件R角以外没有二次冲击痕，符合装配要求。
图11 实物二次冲击痕示意图 01斜楔成形模具结构及运动原理
图12 模具断面图 1.拉深凹模 2.斜楔 3.上模基体 4.压边圈 5.拉深凸模 6.下模基体 斜楔成形模具断面图如图12所示。零件拉深到位前10mm时，斜楔2开始运动并接触板料，此时拉深凹模1与压边圈4已经先行运动到位。上模开始压缩氮气缸，拉深凹模1停止相对运动，并开始压紧周边材料，随着斜楔2的持续作用，M处的板料发生塑性变形，最终与拉深凸模5完全贴合。通过控制斜楔的角度，可以控制凸模最尖点部位(A点)接触板料的位置和时间，避免了二次冲击痕的产生。 02斜楔成形的优点 斜楔成形有以下优点： （1）易于控制冲击痕的产生。通过控制斜楔的角度和行程来控制易产生冲击痕部位的镶件与板料接触的位置点及时间，减小凸模尖点与板料的摩擦区域，降低冲击痕显现区域。 （2）材料流动小且只发生塑性变形。由于斜楔是在周边材料压紧的状态下对零件进行成形的，斜楔成形区域只发生塑性变形，材料相对流动小，成形稳定。 （3）拉深深度小，材料利用率高。斜楔成形的冲压角度可根据需要灵活调试，有效降低零件的拉深深度，节约材料。
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