覆盖件主要是指覆盖车身内部结构的表面板件，是覆盖汽车发动机和底盘、构成驾驶室和车身的一些零件，如轿车的挡泥板、顶盖、车门外板、发动机盖、散热器盖、行李箱盖等，也是构成驾驶室和车身薄钢板的异形体表面零件和内部零件。由于覆盖件的结构尺寸较大，所以称为大型覆盖件。除汽车外，拖拉机、摩托车、部分燃气灶面等也有覆盖件。车身结构件则指支撑覆盖件的全部车身结构零件的总称。车身结构件和覆盖件焊接在一起即为车身焊接总成，其用来保证车身的强度和刚度。
和一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、多为空间曲面且曲面间有较高的连接要求、结构尺寸较大、表面质量要求高、刚性好等特点。所以覆盖件在冲压工艺的制订、冲模设计和模具制造上难度都较大，并具有其独自的特点。
1.覆盖件的成形特点
覆盖件的一般成形过程如图3-156所示，成形过程包括：坯料放入，坯料因其自重作用有一定程度的向下弯曲（见图3-156a）；通过压边装置压边，同时压制拉深筋（见图3-156b）；凸模下降，板料与凸模接触，随着接触区域的扩大，板料逐步与凸模贴合（见图3-156c）；凸模继续下移，材料不断被拉入模具型腔，并使侧壁成形（见图3-156d）；凸、凹模合模，材料被压成模具型腔形状（见图3-156e）；继续加压使工件定型，凸模达到下死点（见图3-156f）；卸载（见图3-156g）。
图3-156 覆盖件拉深过程
a）放入坯料 b）压边、压拉深筋 c）凸模压入 d）侧壁成形 e）压形 f）下死点 g）卸载
覆盖件具有形状复杂、表面质量要求高等特点，与普通冲压加工相比有以下成形特点：
1）成形工序多。
2）覆盖件成形是拉深、胀形、弯曲等的复合成形。不论形状如何复杂，常采用一次成形。
3）由于覆盖件多为非轴对称、非回转体的复杂曲面形状零件，不均匀，拉深时变形主要成形障碍是起皱和拉裂。为此，常采用加入工艺补充面和拉伸筋等控制变形的措施。
4）对大型覆盖件的成形，需要较大和稳定的压边力，所以其拉深广泛采用双动力压力机。
5）为易于拉深成形，材料多采用如08钢等冲压性能好的钢板，且要求钢板表面质量好，尺寸精度高。
6）制订覆盖件的成形工艺和设计模具时，要以覆盖件图样和主模型为依据。主模型是根据定型后的主图板、主样板及覆盖件图样为依据制作的尺寸比例为1∶1的汽车外形模型，常采用木材和玻璃钢制作。主模型是覆盖件图样必要的补充，只有主模型才能真正地表示覆盖件的信息。由于CAD/CAM技术的推广应用，主模型正在被计算机虚拟实体模型所代替。传统的油泥模型到主模型的汽车设计过程，正在被概念设计、参数化设计等现代设计方法所取代，大大缩短了设计与制造周期，提高了制造精度。
2.覆盖件冲压成形的工艺设计原则
覆盖件的冲压工艺包括拉深、修边、翻边等多道工序，确定冲压方向应从拉深工序开始，然后制订以后各工序的冲压方向。应尽量将各工序的冲压方向设计一致，这样可使覆盖件在流水线生产过程中不进行翻转，便于流水线作业，减轻操作人员的劳动强度，提高生产效率，也有利于模具制造。
有些左右对称且轮廓尺寸不大的覆盖件，采取左右件整体冲压的方法对成形更有利。
（1）拉深方向的确定 拉深方向的确定，不但决定了能否拉深出满意的覆盖件，而且影响到工艺补充部分的多少，以及后续工艺的方案。
拉深方向的确定原则是覆盖件本身有对称面时，其拉深方向是以垂直于对称面的轴进行旋转来确定的；不对称的覆盖件是绕汽车位置垂直的两个坐标面进行旋转来确定拉深方向的。此外，确定拉深方向必须考虑以下几个方面的问题：
1）保证凸模与凹模工作面的所有部件能够接触。为保证能将制件一次拉成，不应有凸模接触不到的死角或死区，要保证凸模与凹模工作面的所有部件都能接触。
图3-157所示为覆盖件的凹形对决定拉深方向的影响，图3-157a所示的拉深方向表明凸模不能进入凹模进行拉深，图3-157b所示为同一覆盖件经旋转一定角度后所确定的拉深方向，使凸模能够进入凹模拉深。
图3-157 凹形对决定拉深方向的影响
a）凸模不能直接进入凹模 b）凸模旋转后能进入凹模
图3-158所示为覆盖件的反拉深对决定拉深方向的影响。
2）凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触状态。开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面积要大，接触面应尽量靠近冲模中心。
图3-159所示为凸模开始拉深时与毛坯接触状态示意图。如图3-159a所示，由于接触面积小，接触面与水平面的夹角α大，接触部位容易产生应力集中而破裂。所以凸模顶部最好是平的，成一个水平面，可以通过改变拉深方向或压料面形状等方法增大接触面积。如图3-159b上图所示，由于开始接触部位偏离冲模中心，所以在拉深过程中毛坯两侧的材料不能均匀拉入凸模。由于毛坯可能经凸模顶部窜动而使凸模顶部磨损快，并影响覆盖件的表面质量。
图3-158 反拉深对决定拉深方向的影响
图3-159 凸模开始拉深时与毛坯接触状态示意图
如图3-159c上图所示，由于开始接触的点既集中又少，在拉深过程中毛坯可能经凸模顶部窜动而影响覆盖件的表面质量。同样可以通过改变拉深方向或压料面形状等方法增大接触面积。
图3-159d的形状上有90°的侧壁要求决定了拉深方向不能改变，只有让压料面形状为倾斜面，才能使两个地方同时接触。
3）压料面各部位的进料阻力要均匀。若压料面各部位的进料阻力不一样，在拉深过程中毛坯有可能经凸模顶部窜动而影响表面质量，严重的会产生拉裂和起皱。图3-160所示为微型双排座汽车立柱的上段，若将拉深方向旋转6°，使压料面两端一样高，则进料阻力均匀，凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触部位接近中心，拉深成形好。要使压料面各部位的进料阻力均匀，除了通过设计合理的压料面形状和拉深筋等措施外，拉深深度均匀也是主要条件。此外，还要使凸模对应两侧材料的拉入角尽量相等。
图3-160 汽车立柱上段拉深方向示例
（2）修边方向的确定及修边形式
1）修边方向的确定。所谓修边，就是将拉深件修边线以外的部分切掉。理想的修边方向是修边刃口的运动方向和修边表面垂直。
如果修边是在拉深的曲面上，则理想的修边方向有无数个，这是在同一工序中不可能实现的。因此，必须允许修边方向与修边表面有一个夹角，夹角的大小一般不小于10°。如果太小，材料不是被切断而是被撕开，严重的会影响修边质量。
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图3-161 修边形式
a）垂直修边 b）水平修边 c）倾斜修边
覆盖件拉深成形后，由于修边和冲孔位置不同，其修边和冲孔工序的冲压方向有可能不同。覆盖件在修边模中的摆放位置只能是一个，如果采用修边冲孔复合工序，则冲压方向在同一工序中可能有两个或两个以上。
2）修边形式。修边形式可以分为垂直修边、水平修边和倾斜修边三种，如图3-161所示。
（3）翻边方向的确定及翻边形式
1）翻边方向的确定。翻边工序对于一般的覆盖件来说是冲压工序的最后成形工序，翻边质量的好坏和翻边位置的精确度，直接影响整个汽车车身的装配质量。合理的翻边方向应满足以下两个条件：
①翻边凹模的运动方向与翻边凸缘、立边相一致。
②翻边凹模的运动方向和翻边基面垂直，或与各翻边基面夹角相等。
2）翻边形式。按翻边凹模的运动方向不同，翻边形式可分为垂直翻边、水平翻边和倾斜翻边三种，如图3-162所示。图a、b为垂直翻边；图d、e为水平翻边；图c为倾斜翻边。
图3-162 覆盖件的翻边形式
a）、b）垂直翻边 c）倾斜翻边 d）、e）水平翻边
3.拉深工序的工艺处理
拉深件的工艺处理包括确定压料面形状、进行工艺补充、翻边的展开、冲工艺孔和工艺切口等内容，是针对拉深工艺的要求对覆盖件进行的工艺处理措施。
（1）压料面形状的确定 压料面是指凹模圆角半径以外的那一部分，压料圈将拉深毛坯压紧在凹模压料面上，凸模对拉深毛坯拉深，拉深过程中不但要使压料面上的材料不皱，更重要的是保证拉入凹模的材料不皱又不裂。
压料面有两种：一种是覆盖件本身的凸缘面，这种压料面形状是既定的，为了便于拉深，虽然也能作局部修改，但必须在以后工序中进行整形，以达到覆盖件凸缘面的要求；另一种是由工艺补充部分补充而成的，对其形状的要求是压料圈将拉深毛坯压紧在凹模压料面上，不能形成桔皮和折痕，保证凸模的拉深，否则在拉深过程中会使拉深件形成波纹和桔皮或产生破裂。因此压料面形状主要由平面、柱面、圆锥面等组成，拉深后切除。
确定压料面的形状必须考虑以下几点：
1）降低拉深深度。降低拉深深度，有利于防皱、防裂。图3-163所示为降低拉深深度示意图，图a未考虑降低拉深深度的压料面形状，图b考虑了降低拉深深度的压料面形状。
图3-163 降低拉深深度示意图
a）未考虑降低拉深深度 b）考虑了降低拉深深度
2）凸模对毛坯一定要有拉伸作用。使拉深件各断面上平均产生3%～5%延伸量，以保证制件的形状精度和刚性，这是确定压料面形状必须充分考虑的一个重要因素。有时为了降低拉深深度而确定的压料面形状，虽然满足了拉深毛坯的弯曲形状，但是凸模对拉深毛坯不产生拉深，这样的压料面是不能采用的。如图3-164a所示，只有压料面展开长度A′B′C′D′E′小于凸模表面的展开长度ABCDE时才能产生拉伸作用。
如图3-164b所示的压料面形状，虽然压料面的展开长度比凸模表面的展开长度短，可是压料面的夹角β比凸模表面夹角α小，因此在拉深过程中的几个瞬间位置因“多料”产生起皱，在确定压料面形状时，还要使α﹤β﹤180°。
图3-164 凸模对毛坯的拉深条件
a）压料面展开长度短于凸模表面展开长度 b）压料面夹角β比凸模面夹角α小
3）压料面的形状尽量简单化，以水平压料面为最好。水平压料面应用最多，其阻力变化相对容易控制，有利于调模时调整到最有利于拉深成形所需要的最佳压料面阻力状态。
4）压料面应使各部分拉深深度接近一致。这种压料面可使材料流动和塑性变形趋于均匀，减小成形难度。同时，用压边圈压住毛坯后，毛坯不产生皱折、扭曲等现象。
5）要为后续工序考虑可靠的定位。压料面应使毛坯在拉深成形和修边工序中都有可靠的定位，并考虑送料和取件的方便。
（2）工艺补充 为实现覆盖件的拉深，需要将覆盖件的孔、开口、压料面等结构根据拉伸工序的要求进行增补材料的工艺处理，这样的处理称为工艺补充。
为了实现拉深或造成良好的拉深条件，必须慎重考虑工艺补充部分，以满足拉深、压料面和修边工序等要求。将覆盖件上的翻边展开，窗口补满，再加上工艺补充部分就构成一个拉深件。有些覆盖件上没有翻边，就直接加上工艺补充部分（补满窗口部分也是工艺补充部分），工艺补充部分是拉深件不可缺少的组成部分。拉深以后要将工艺补充部分修掉，工艺补充部分也是必要的材料消耗，因此要在能够拉深出满意的拉深件的条件下，尽可能减少工艺补充部分。工艺补充部分的多少也是衡量覆盖件设计和冲压工艺先进与否的一个标志。
工艺补充部分的种类有：修边线在拉深件压料面上，垂直修边，压料面就是覆盖件本身的凸缘面（见图3-165a）；修边线在拉深件底面上，垂直修边（见图3-165b）；修边线在拉深件斜面上，垂直修边（见图3-165c）；修边线在拉深件斜面上，垂直修边（见图3-165d）；修边线在拉深件侧壁上，水平修边（见图3-165e）。
图3-165 可能采用的几种工艺补充部分
（3）工艺孔和工艺切口 覆盖件上有局部反成形时，如在制件上压出深度较大的局部凸起或鼓包，有时靠从外部流入材料已很困难，继续拉深将产生破裂。为了创造良好的反拉深条件，往往加大该部分的圆角和使侧壁倾斜，避免在反拉深中圆角处破裂，在以后适当的工序中将圆角和侧壁整形回来。更深的反拉深用加大圆角和使侧壁有斜度的方法，若还产生破裂，则必须采取切工艺切口和预冲工艺孔的方法。图3-166所示为车门内板窗口反拉深的工艺切口示意图。
图3-166 车门内板窗口反拉深的工艺切口示意图
切工艺切口是在反成形到即将产生破裂的时候切出的。根据反成形深度和形状切一个、两个和三个工艺切口。工艺切口应保证既不因为拉应力过大，产生径向裂口而波及覆盖件表面，又不因为拉应力过小，而形成波纹。工艺切口必须放在拉应力最大的拐角处，因此，切工艺切口的时间、位置、大小、数量和形状应在拉深时根据试验决定。同时因为拉深模的导向精度不高，切工艺切口的刃口之间的间隙不稳定，从而使刃口容易啃坏，并有切出的碎渣落到凹模表面而影响表面质量，因此在可能的条件下尽量不用工艺切口。这时，可考虑采用冲工艺孔或工艺切口，以从变形区内部得到材料补充。
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