第1章　汽车覆盖件与模具概述

1.1　汽车覆盖件

1.1.1　定义

汽车覆盖件（以下简称覆盖件）是指构成汽车车身和驾驶室、覆盖发动机及底盘的由薄金属板料制成的表面零件和内部零件等。

覆盖件材料一般都选用冲压性能较好的板材，与一般冲压件相比较，具有材料薄、形状复杂、多为空间曲面、结构尺寸大及表面质量高等特点。

覆盖件既要使用便捷、维修方便、制造容易，还要美观大方。

1.1.2　分类

（1）功能和部位分类

覆盖件按功能和部位可分为三类：外覆盖件、内覆盖件和骨架件。本书主要讨论外覆盖件和内覆盖件。

所谓外覆盖件是指汽车车身外部裸露的冲压件。外覆盖件表面质量要求高，焊接后直接涂漆，表面不再覆盖其他的装饰。

所谓内覆盖件是指汽车车身内部的冲压件，它和外覆盖件一起与骨架零件焊接后形成白车身。由于内覆盖件在涂漆后一般都要覆盖内饰件，形成车身后人们不能直接观察到。因此，与外覆盖件比较，内覆盖件的表面质量要求相对可以稍低一些。

轿车覆盖件主要由16板1顶盖1侧围（各公司的定义有所不同）组成：左/右前门外板、左/右后门外板；左/右前门内板、左/右后门内板；前盖外板、前盖内板；后盖外板、后盖内板；顶盖、侧围、左/右前翼子板、左/右后翼子板等，如图1-1所示的是某轿车覆盖件组成图。

（2）按工艺特征分类

①对称于一个平面的覆盖件，如前盖板、前翼子板及后翼子板等。

②不对称的覆盖件，如车门的内外板及侧围等。

③可以成对冲压的覆盖件，是指左右件组成一个便于成形的封闭件，也指切开后变成两件的半型覆盖件。

④具有凸缘平面的覆盖件，如车门内板等，其凸缘面可直接选作压料面。

⑤压弯成形的覆盖件。

1.1.3　特点及其要求

覆盖件与一般冲压件相比，其结构尺寸大，形状复杂，材料厚度相对薄以及表面质量要求高，需要多道工序才能得到产品，也就是需要使用几副冲压模具加工才能得到产品。覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。

（1）覆盖件的特点

①轮廓尺寸较大并且具有空间曲面形状的冲压件，例如国产轿车中有一些车型的侧围部件，其长度尺寸可以达到3000mm以上，形状复杂。

②外、内覆盖件是由厚度为0.75mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.4mm 等的08AL或ST14等材料制成，国外的有0.60mm、0.65mm、0.70mm、0.75mm、1.2mm等的CR4或JAC340H等钢板冲压而成的，印度也有采用厚度0.67mm、材料代号为C23的薄板。目前有些轿车内覆盖件如左/右前门内板、左/右后门内板等是由两种厚度材料（一般是0.8mm和1.4mm），采用激光焊接等工艺制成的（或称拼焊板），其目的是提高其强度，避免因经常开关车门而使其变形。

③大多数覆盖件一般都必须经过拉延工序才能得到所需形状，拉延为关键成形工序。

④冲压成形时材料的变形过程复杂，必须使用专业软件，如AutoForm等，分析、模拟其拉延变形过程中局部是否可能出现拉裂现象等质量缺陷。

⑤必须使用设备（如三坐标测量仪等）和专用量、检具才能评价其尺寸和形状是否合格。

⑥加工使用的冲压设备吨位一般都比较大，最大的压力机可以达到2400t以上。

（2）汽车覆盖件的表面质量要求

覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂装后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此汽车覆盖件要求表面平滑、棱线清晰，左右对称和过渡均匀，不允许有起皱、压痕、划伤、毛刺、凸点和凹陷以及其他破坏表面美感等质量缺陷。

同时，相关覆盖件的表面还必须具有很好的协调性，过渡均匀，棱线接合部位吻合流畅，从外观上看起来协调一致，美观大方。

覆盖件不仅要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求。

（3）汽车覆盖件的尺寸和形状要求

目前，汽车覆盖件制造基本上都是冲压生产线连续生产，批量大，机械化程度高，这就要求汽车覆盖件轮廓尺寸的精度要高，孔的位置精度也有较高的要求。

汽车覆盖件的主要特点就是轮廓尺寸比较大并且多数具有3D曲面形状。汽车覆盖件的尺寸和形状主要以3D数模来描述（2D图很难将其准确完整地表达出来），3D图是加工、制造、分析和检测等过程的主要依据。

对汽车覆盖件的尺寸和形状的检验，主要是使用三坐标测量仪和专用检具。三坐标测量仪的使用方法详见使用说明书及相关书籍。专用检具的使用方法是将覆盖件放入检具中定位，然后依据检具说明书的操作步骤及使用要求，对其进行检测。

（4）汽车覆盖件的刚度要求

覆盖件在拉延过程中，由于其塑性变形的不均匀性，往往会使某些部位刚性变弱。使用刚性差的覆盖件，会使汽车在高速行驶过程中发生振动或异响，影响其使用寿命。因此，不可忽视对覆盖件的刚性要求。检测覆盖件刚性的方法，一是依靠经验，二是使用设备。依靠经验的检测，一种方法是用手敲打覆盖件以此分辨其不同部位声响的异同；另一种方法是用手按，看其是否发生松弛和凸起或凹陷现象。使用设备的检测，主要是检测其材料的变薄程度和刚度对比。

1.1.4　工艺性

汽车覆盖件的结构形状和尺寸决定其工艺性，而且还要为后面的修边、翻边等工序创造有利条件，如为修边工序预先冲工艺孔、工艺缺口等，而绝大多数的覆盖件一般都要采用一次性拉延的永久塑性变形工艺，来形成覆盖件的主体形状。

由于汽车覆盖件拉延时沿毛坯周边的变形情况十分复杂，目前还不能用准确的数学方法做出十分准确的计算结果。在拉延冲压方向确定之后，为了满足拉延工艺的需要，对绝大多数汽车覆盖件，需要根据产品的数学模型（3D数模），将翻边部分展开，窗口补满，对其形状、轮廓或深度等进行工艺补充，设计必要的拉延筋等构成一个拉延件，才能进行拉延成形。

（1）工艺补充设计

工艺补充部分的设计是冲压工艺设计的重要内容。工艺补充设计的合理与否，也是冲压工艺设计先进与否的重要标志，它直接影响到冲压成形时的工艺参数、毛坯的变形条件、变形量大小、变形分布、表面质量以及破裂和起皱等质量缺陷的产生等。

工艺补充部分是拉延件不可缺少的组成部分，它既是实现拉延的先决条件，又是增加变形程度获得刚性制件的必要补充。工艺补充的多少取决于覆盖件的结构形状和尺寸，也和所使用材料的力学性能有关。工艺补充的多余材料可以在后续的工序中去除（如修边工序等）。

（2）压料面设计

压料面也是工艺补充的一个重要组成部分，对汽车覆盖件的成形起着重要作用。压料面是指凹模圆角以外并且在拉延开始时，凹模与压边圈压住毛坯的部分。有的拉延件的压料面全部是工艺补充部分，有的拉延件的压料面则由制件的法兰部分和工艺补充部分共同组成。

（3）拉延筋设计

拉延筋的形式及布置对拉延过程有很大的影响，它是防止覆盖件起皱和撕裂最有效的方法之一。要根据拉延件的形状特点及相应的毛坯变形、流动规律来设计拉延筋的形式和布置，使其可以有效地控制毛坯的变形与流动，满足拉延要求。

（4）冲压过程中的定位

拉延件在修边等工序中的定位必须在确定拉延件时考虑。拉延件在修边工序中的定位有三种情况：

①形状定位，这样的拉延件一般都是空间曲面变化复杂的覆盖件，其外形已满足了定位的要求。

②用压料面形状定位，用于一般空间曲面变化小的浅拉延件。其优点是方便、可靠和安全，缺点是由于考虑定位块结构尺寸、修边凹模镶块强度、凸模对拉延毛坯的拉延条件以及定位稳定可靠等因素，增加了工艺补充部分的材料消耗。

③利用拉延时冲或穿的工艺孔定位。修边时既不能用侧壁形状又无压料槛可利用，才用工艺孔定位，缺点是操作工人用工艺孔套定位销比较麻烦。拉延模上增加冲或穿工艺孔结构，增加了模具制造难度，应尽量少采用。

修边工序以后的定位一般都是用工序件轮廓、侧壁形状和覆盖件本身的孔定位。

（5）进出料方式

根据材料的形式确定进料方式、取出和整理制件的方法，它直接影响到模具的结构。

（6）工序合并设计

工艺设计中应考虑工序合并，尽量减少工序数。在大批量生产时，应尽量考虑采用复合工序，将不发生干涉的工序尽可能合并在一起，如修边与冲孔、整形与翻边以及侧修边与侧冲孔等，以提高生产效率。

（7）其他工序的工艺性

拉延工序以后的工艺性，仅仅是确定工序次数和安排工序顺序问题。后续工序的工艺性最重要的是定位基准的一致性或定位基准的转换，其原则是上道工序要为下道工序创造必要的条件，后道工序要注意与前道工序衔接好。