第1章　汽車覆蓋件與模具概述

1.1　汽車覆蓋件

1.1.1　定義

汽車覆蓋件（以下簡稱覆蓋件）是指構成汽車車身和駕駛室、覆蓋發動機及底盤的由薄金屬板料制成的表面零件和內部零件等。

覆蓋件材料一般都選用沖壓性能較好的板材，與一般沖壓件相比較，具有材料薄、形狀復雜、多為空間曲面、結構尺寸大及表面質量高等特點。

覆蓋件既要使用便捷、維修方便、制造容易，還要美觀大方。

1.1.2　分類

（1）功能和部位分類

覆蓋件按功能和部位可分為三類：外覆蓋件、內覆蓋件和骨架件。本書主要討論外覆蓋件和內覆蓋件。

所謂外覆蓋件是指汽車車身外部裸露的沖壓件。外覆蓋件表面質量要求高，焊接后直接涂漆，表面不再覆蓋其他的裝飾。

所謂內覆蓋件是指汽車車身內部的沖壓件，它和外覆蓋件一起與骨架零件焊接后形成白車身。由于內覆蓋件在涂漆后一般都要覆蓋內飾件，形成車身后人們不能直接觀察到。因此，與外覆蓋件比較，內覆蓋件的表面質量要求相對可以稍低一些。

轎車覆蓋件主要由16板1頂蓋1側圍（各公司的定義有所不同）組成：左/右前門外板、左/右后門外板；左/右前門內板、左/右后門內板；前蓋外板、前蓋內板；后蓋外板、后蓋內板；頂蓋、側圍、左/右前翼子板、左/右后翼子板等，如圖1-1所示的是某轎車覆蓋件組成圖。

（2）按工藝特征分類

①對稱于一個平面的覆蓋件，如前蓋板、前翼子板及后翼子板等。

②不對稱的覆蓋件，如車門的內外板及側圍等。

③可以成對沖壓的覆蓋件，是指左右件組成一個便于成形的封閉件，也指切開后變成兩件的半型覆蓋件。

④具有凸緣平面的覆蓋件，如車門內板等，其凸緣面可直接選作壓料面。

⑤壓彎成形的覆蓋件。

1.1.3　特點及其要求

覆蓋件與一般沖壓件相比，其結構尺寸大，形狀復雜，材料厚度相對薄以及表面質量要求高，需要多道工序才能得到產品，也就是需要使用幾副沖壓模具加工才能得到產品。覆蓋件的工藝設計、沖模結構設計和沖模制造工藝都具有特殊性。

（1）覆蓋件的特點

①輪廓尺寸較大并且具有空間曲面形狀的沖壓件，例如國產轎車中有一些車型的側圍部件，其長度尺寸可以達到3000mm以上，形狀復雜。

②外、內覆蓋件是由厚度為0.75mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.4mm 等的08AL或ST14等材料制成，國外的有0.60mm、0.65mm、0.70mm、0.75mm、1.2mm等的CR4或JAC340H等鋼板沖壓而成的，印度也有采用厚度0.67mm、材料代號為C23的薄板。目前有些轎車內覆蓋件如左/右前門內板、左/右后門內板等是由兩種厚度材料（一般是0.8mm和1.4mm），采用激光焊接等工藝制成的（或稱拼焊板），其目的是提高其強度，避免因經常開關車門而使其變形。

③大多數覆蓋件一般都必須經過拉延工序才能得到所需形狀，拉延為關鍵成形工序。

④沖壓成形時材料的變形過程復雜，必須使用專業軟件，如AutoForm等，分析、模擬其拉延變形過程中局部是否可能出現拉裂現象等質量缺陷。

⑤必須使用設備（如三坐標測量儀等）和專用量、檢具才能評價其尺寸和形狀是否合格。

⑥加工使用的沖壓設備噸位一般都比較大，最大的壓力機可以達到2400t以上。

（2）汽車覆蓋件的表面質量要求

覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會在涂裝后引起光線的漫反射而損壞外形的美觀，因此汽車覆蓋件要求表面平滑、棱線清晰，左右對稱和過渡均勻，不允許有起皺、壓痕、劃傷、毛刺、凸點和凹陷以及其他破壞表面美感等質量缺陷。

同時，相關覆蓋件的表面還必須具有很好的協調性，過渡均勻，棱線接合部位吻合流暢，從外觀上看起來協調一致，美觀大方。

覆蓋件不僅要滿足結構上的功能要求，更要滿足表面裝飾的美觀要求。

（3）汽車覆蓋件的尺寸和形狀要求

目前，汽車覆蓋件制造基本上都是沖壓生產線連續生產，批量大，機械化程度高，這就要求汽車覆蓋件輪廓尺寸的精度要高，孔的位置精度也有較高的要求。

汽車覆蓋件的主要特點就是輪廓尺寸比較大并且多數具有3D曲面形狀。汽車覆蓋件的尺寸和形狀主要以3D數模來描述（2D圖很難將其準確完整地表達出來），3D圖是加工、制造、分析和檢測等過程的主要依據。

對汽車覆蓋件的尺寸和形狀的檢驗，主要是使用三坐標測量儀和專用檢具。三坐標測量儀的使用方法詳見使用說明書及相關書籍。專用檢具的使用方法是將覆蓋件放入檢具中定位，然后依據檢具說明書的操作步驟及使用要求，對其進行檢測。

（4）汽車覆蓋件的剛度要求

覆蓋件在拉延過程中，由于其塑性變形的不均勻性，往往會使某些部位剛性變弱。使用剛性差的覆蓋件，會使汽車在高速行駛過程中發生振動或異響，影響其使用壽命。因此，不可忽視對覆蓋件的剛性要求。檢測覆蓋件剛性的方法，一是依靠經驗，二是使用設備。依靠經驗的檢測，一種方法是用手敲打覆蓋件以此分辨其不同部位聲響的異同；另一種方法是用手按，看其是否發生松弛和凸起或凹陷現象。使用設備的檢測，主要是檢測其材料的變薄程度和剛度對比。

1.1.4　工藝性

汽車覆蓋件的結構形狀和尺寸決定其工藝性，而且還要為后面的修邊、翻邊等工序創造有利條件，如為修邊工序預先沖工藝孔、工藝缺口等，而絕大多數的覆蓋件一般都要采用一次性拉延的永久塑性變形工藝，來形成覆蓋件的主體形狀。

由于汽車覆蓋件拉延時沿毛坯周邊的變形情況十分復雜，目前還不能用準確的數學方法做出十分準確的計算結果。在拉延沖壓方向確定之后，為了滿足拉延工藝的需要，對絕大多數汽車覆蓋件，需要根據產品的數學模型（3D數模），將翻邊部分展開，窗口補滿，對其形狀、輪廓或深度等進行工藝補充，設計必要的拉延筋等構成一個拉延件，才能進行拉延成形。

（1）工藝補充設計

工藝補充部分的設計是沖壓工藝設計的重要內容。工藝補充設計的合理與否，也是沖壓工藝設計先進與否的重要標志，它直接影響到沖壓成形時的工藝參數、毛坯的變形條件、變形量大小、變形分布、表面質量以及破裂和起皺等質量缺陷的產生等。

工藝補充部分是拉延件不可缺少的組成部分，它既是實現拉延的先決條件，又是增加變形程度獲得剛性制件的必要補充。工藝補充的多少取決于覆蓋件的結構形狀和尺寸，也和所使用材料的力學性能有關。工藝補充的多余材料可以在后續的工序中去除（如修邊工序等）。

（2）壓料面設計

壓料面也是工藝補充的一個重要組成部分，對汽車覆蓋件的成形起著重要作用。壓料面是指凹模圓角以外并且在拉延開始時，凹模與壓邊圈壓住毛坯的部分。有的拉延件的壓料面全部是工藝補充部分，有的拉延件的壓料面則由制件的法蘭部分和工藝補充部分共同組成。

（3）拉延筋設計

拉延筋的形式及布置對拉延過程有很大的影響，它是防止覆蓋件起皺和撕裂最有效的方法之一。要根據拉延件的形狀特點及相應的毛坯變形、流動規律來設計拉延筋的形式和布置，使其可以有效地控制毛坯的變形與流動，滿足拉延要求。

（4）沖壓過程中的定位

拉延件在修邊等工序中的定位必須在確定拉延件時考慮。拉延件在修邊工序中的定位有三種情況：

①形狀定位，這樣的拉延件一般都是空間曲面變化復雜的覆蓋件，其外形已滿足了定位的要求。

②用壓料面形狀定位，用于一般空間曲面變化小的淺拉延件。其優點是方便、可靠和安全，缺點是由于考慮定位塊結構尺寸、修邊凹模鑲塊強度、凸模對拉延毛坯的拉延條件以及定位穩定可靠等因素，增加了工藝補充部分的材料消耗。

③利用拉延時沖或穿的工藝孔定位。修邊時既不能用側壁形狀又無壓料檻可利用，才用工藝孔定位，缺點是操作工人用工藝孔套定位銷比較麻煩。拉延模上增加沖或穿工藝孔結構，增加了模具制造難度，應盡量少采用。

修邊工序以后的定位一般都是用工序件輪廓、側壁形狀和覆蓋件本身的孔定位。

（5）進出料方式

根據材料的形式確定進料方式、取出和整理制件的方法，它直接影響到模具的結構。

（6）工序合并設計

工藝設計中應考慮工序合并，盡量減少工序數。在大批量生產時，應盡量考慮采用復合工序，將不發生干涉的工序盡可能合并在一起，如修邊與沖孔、整形與翻邊以及側修邊與側沖孔等，以提高生產效率。

（7）其他工序的工藝性

拉延工序以后的工藝性，僅僅是確定工序次數和安排工序順序問題。后續工序的工藝性最重要的是定位基準的一致性或定位基準的轉換，其原則是上道工序要為下道工序創造必要的條件，后道工序要注意與前道工序銜接好。