现代汽车车身的艺术造型趋于流线型是为了适应高速行驶的需要，这往往使零件的冲压工艺性变差，拉深时容易起皱和破裂，并给冲模制造和维修带来困难。
汽车覆盖件是由若干冲压件装焊而成的。冲压件设计应考虑零件的成形工艺性、装配工艺以及车身整体组装后的外形美观性；冲压件既要保证零件能够容易成形，又要使材料的极限变形能力得到充分发挥，提高成形工艺性。
8．2．1 工艺设计原则
在进行覆盖件的拉深工艺设计时，应遵循以下设计原则：
①尽可能用一道拉深工序成形出覆盖件形状。因为二次拉深经常会发生拉深不完整的情况，造成覆盖件表面质量恶化。
②覆盖件的拉深深度应尽可能平缓均匀，使各处的变形程度趋于一致。在多道工序成形时，预先要很好地考虑前后各工序间的相互协调，并保证各个工序的成形条件达到良好状态。
③拉深表面较为平坦的覆盖件时，其主要变形方式应为胀形变形。适当地设置拉深筋和设计合适的压料面，以调整各个部位的材料变形流动状况，可以达到良好的效果。
④覆盖件主要结构面上往往有急剧的凸凹曲折和较深的鼓包等局部形状，在形状设计时，应尽可能满足合理拉深成形条件的要求。在制订拉深工艺时，可以通过加大过渡区域和过渡圆角、预加工艺切口等办法，改善材料的流动和补充条件。
⑤覆盖件的焊接面不允许存在皱褶、回弹等质量问题。
⑥覆盖件上的孔一般应在零件拉深成形后冲出，以预防预先冲制的孔在拉深过程中发生变形。如孔位于零件上不变形或变形极小的部位时，也可在零件拉深前制出。
⑦覆盖件拉深的压料圈形状设计，应以材料不发生皱褶、翘曲等质量问题为原则，保证压料面材料变形流动顺利。同时，压料面的形状还应保证坯料定位的稳定性、可靠性，送料、取件的方便性、安全性。
⑧覆盖件经拉深工序后，一般为翻边、修边等工序，在进行拉深工序的坯料形状尺寸和拉深工艺设计时，应充分考虑为后续翻边、修边等工序提供良好的工艺条件，包括变形条件、模具结构、零件定位、送料和取料等。
⑨坯料的送进和拉深件的取出装置应安全、方便，有利于覆盖件的自动化、流水线生产。当拉深模具的内表面与坯料发生干涉时，有必要在模具内设置导向装置。
8．2．2 拉深方向的确定
确定拉深方向，就是确定零件在模具中的3个坐标（x、y、z）位置。拉深方向的好坏，直接影响拉深零件的质量和模具的结构复杂性，有时拉深方向确定不合理，甚至会使拉深无法进行。因此，确定拉深方向是拉深工艺中一项十分重要的工作。
合理的拉深方向应符合下列原则：
（1）保证凸模能够顺利进入凹模
①首先应保证凸模能够进入凹模，拉深方向与零件各侧壁面夹角＞15°。如图8．1所示为覆盖件的凹形决定了拉深方向的示意图，如图8．1（a）所示的拉深方向表明凸模不能进入凹模，如覆盖件旋转一角度，采用如图8．1（b）所示的拉深方向，凸模才能进入凹模。
②正拉深、反拉深都要顺利，如图8．2所示。
图8．1 覆盖件的凹形
图8．2 正接深、反拉深都要顺利
（2）凸模、毛坯接触状态
开始拉深时，凸模与毛坯的接触面积要大，其中心与冲模中心重合。
①凸模开始拉深时与毛坯的接触面积要大，如图8．3（a）所示，若接触面积小，且接触面与水平面夹角α大，会使应力集中，容易产生裂纹。
②凸模与毛坯的开始接触点接近中间部分，如图8．3（b）所示，这样凸模在拉深过程中使材料均匀拉入凹模。如果接触地方不接近中间，则在拉深过程中，拉深毛坯经凸模顶部由于窜动而影响表面质量。
如图8．4（a）所示为微型货车顶盖。若按箭头1所示的拉深方向，虽满足了窗口部分的凸模能够进入凹模的要求，但凸模开始拉深时与拉深毛坯接触面积小而又不在中间，这样在拉深过程中拉深毛坯容易产生开裂和坯料窜动而影响表面质量，因此不能采用。考虑到整个拉深形状的条件，改变为按箭头2所示的拉深方向，其优点是凸模顶部是平的，凸模开始拉深时与坯料接触面积大而又在中间，有利于拉深，但窗口部分凸模不能进入凹模，则必须改变窗口部分凹形的形状。其方法是从A线往左弯成水平面，如图8．4（b）所示，在拉深后的适当工序中再整形回来。改变部分与整形回来部分的材料应是相等的。
③凸模与毛坯接触地方要多且分散、同时接触，如图8．3（c）所示。若不同时接触，也会由于经凸模顶部产生窜动而影响拉深件的表面质量，为了使凸模开始拉深时与毛坯接触地方多又分散，可改变拉深方向，改善接触状态。若拉深方向因拉深件确定了不能改变，如图8．3（d）所示，只有在工艺补充部分想办法，即改变压料面形状为倾斜面，使两个地方同时接触。
（3）压料面各部位进料阻力要均匀
拉深深度均匀是保证压料面各部位进料阻力均匀的主要条件。进料阻力不一样，在拉深过程中拉深毛坯就有可能经凸模顶部窜动，严重的会产生破裂和皱纹。
如图8．5所示为微型双排座汽车立柱的上段，若将拉深方向旋转6°，则使压料面一样高，进料阻力均匀，同时凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触地方接近中间，拉深成形好。
图8．3 凸模与毛坯的接触状态
图8．4 顶盖拉伸方向
图8．5 微型车立柱拉深方向
8．2．3 覆盖件工艺补充
为了实现覆盖件的拉深，需要将覆盖件的孔、开口、压料面等结构根据拉深工序的要求进行设计，这样的结构部分称为工艺补充。工艺补充分为外补、内补，外补指凹模圆角半径以外的材料，内补指工艺孔和开口。工件成形后，工艺外补充的一部分成为拉深件组成的部分，而残留部分在拉深完成后要将其修切掉，过多的工艺补充将增加材料的消耗。因此，应在满足拉深条件的情况下，尽量减少工艺补充部分，以提高材料的利用率。
（1）外补应考虑的问题
①拉深进料条件。拉深深度应尽量浅。拉深深度的大小直接影响拉深成形。拉深深度深，拉深困难，拉深时容易开裂；拉深深度浅，拉深成形容易。因此工艺补充部分应尽量使拉深深度浅，便于拉深成形。
②压料面的形状和位置。尽量采用垂直修边。垂直修边比水平或倾斜修边工艺补充部分少，模具结构简单，废料也易于排出。
③满足修边工序的工艺要求。
④工艺补充部分尽量少。工艺补充部分在拉深以后被修掉，工艺补充部分是工艺上必要的材料消耗，因此在能够拉深出满意的拉深的条件下，应尽可能减少工艺补充部分，这样可以节约材料。如图8．6所示为汽车前围板拉伸工艺补充部分的3个方案。
图8．6 汽车前围板拉伸工艺补充部分的3个方案
如图8．6（a）所示，将翻边展开为水平面；再加上工艺补充部分，垂直修边。
如图8．6（b）所示，将翻边展开为斜面；再加上工艺补充部分，垂直修边。
如图8．6（c）所示，将翻边展开为垂直面；再加上工艺补充部分，水平修边。
以上3个方案中，图8．6（a）最好，拉深深度浅，易成形，垂直修边，模具结构简单，工艺补充部分最少，节约材料。
⑤定位可靠。要考虑拉深件在修边时和修边以后工序的定位可靠。拉深件在修边时和修边以后工序的定位必须在确定拉深件工艺补充部分时考虑，一定要定位可靠，否则会影响修边和翻边的质量。深的拉深件如汽车前围板、左右车门内蒙皮、后围板等用侧壁定位，浅的拉深件如汽车顶盖、左右车门外蒙皮、地板等用拉深槛定位。而对一些不能用侧壁和拉深槛定位的零件，应采用拉深时穿刺孔或冲工艺孔来定位（见图8．7）。
⑥拉深条件。对斜面大的拉深件，要考虑凸模对拉深毛坯的拉深条件。凸模对拉深毛坯的拉深条件（材料紧粘凸模）主要取决于拉深件形状。如图8．8所示为拉深件形状决定凸模对拉深毛坯的拉深条件示意图。图8．8（a）所示为拉深件没有直壁，因此凸模1的A点一直到下死点才和拉深毛坯接触。如果由于进料阻力小，在拉深过程中斜壁部分已经形成了皱纹，虽然凸模1和凹模2最后是合压的，也不能将皱纹压平。如在拉深件工艺补充部分上加一直壁（见图8．8（b）），这样凸模1和凹模2之间就形成一段垂直料厚间隙AB，在拉深直壁AB过程中，增大了进料阻力，使拉深毛坯紧粘凸模成形，这样就可以减少或消除拉深过程中产生的皱纹，同时也增加了拉深件的刚度。直壁AB一般取10～20mm，因此表面质量要求高的拉深件最好加一段直壁。
图8．7 前窗上内侧板拉深工艺定位孔
图8．8 拉深条件
1—凸模；2—凹模
（2）工艺外补部分种类
工艺补充部分的种类如图8．9所示。
①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8．9（a））。
②修边线在拉深件底面上，垂直修边（见图8．9（b））。
③修边线在拉深件翻边展开的斜面上，垂直修边（见图8．9（c））。
④修边线在拉深件的斜面上，垂直修边（见图8．9（d））。
⑤修边线在拉深件的侧壁上，水平修边（见图8．9（e））。
图8．9 工艺补充种类
工艺补充部分各部分的作用和尺寸见表8．3。
表8．3 工艺补充部分各部分的作用及尺寸
（3）压料面设计
压料面是汽车覆盖件工艺外补充部分的一个组成部分，即位于凹模圆角半径以外的那部分坯料。在拉深开始成形之前，压料圈将要成形的覆盖件坯料压紧在凹模表面上，被压住的坯料部分即为压料面。拉深成形过程中，压料面材料被逐步拉入凹模腔内，转化为覆盖件形状。因此，压料面的形状不仅要保证其本身材料不皱不褶，同时尽可能使位于凸模底部的坯料下凹，以减小零件的拉深成形深度。更重要的是，应保证被拉入凹模腔内的材料不皱不裂。压料面与拉深零件的关系存在两种情况。
压料面是覆盖件本身的凸缘面，即为覆盖件本体的一部分。这种压料面的形状是确定的，为便于拉深成形过程的进行，虽然也可以作局部的变动，但必须在以后的适当工序中加以整形，以达到覆盖件的整体形状要求。
压料面由工艺补充部分所组成，在拉深工序之后的修边工序中，这种压料面将被切除，因此应尽量减少这种压料面的材料消耗。
确定压料面的基本原则如下：
①压料面应为平面、单曲面或曲率很小的双曲面（见图8．10），不允许有局部的起伏或折棱，当毛坯被压紧时，不产生皱褶现象，而且要求塑流阻力小，向凹模内流动顺利。
图8．10 合理的压料面形状
图8．11 压料面展开长度与凸模表面展开长度的示意图
②凸模对拉深毛坯一定要有拉深作用。压料面展开长度比凸模表面展开长度短时（见图8．11），凸模才能对拉深毛坯产生拉深作用，保证在拉深过程中毛坯处于张紧状态，并能平稳地、逐渐地紧贴凸模，以防产生皱纹。
③合理选择压料面与拉深方向的相对位置。最有利的压料面位置是水平位置（见图8．12 （a））；相对于水平面由上向下的压料面，只要倾角α不太大，也是允许的（见图8．12（b））；压料面相对水平面由下向上倾斜时，倾角α必须很小。如图8．12（c）所示的倾角太大，是不恰当的，因为拉深过程中金属的流动条件差。
④凹模里凸包的要求。凹模里的凸包必须低于压料面。拉深时，拉深毛坯受凹模内的凸包弯曲而变形，压料面没压到坯料，即没有起到压料的作用，这样拉深就要起皱、开裂，得不到合格的零件。如图8．13所示为凹模里的凸包示意图。
（4）内补设计
①工艺切口作用。当需要在覆盖件的中间部位冲出某些深度较大的局部凸起或鼓包时（属于胀形变形性质），在一次拉深中，往往不能从毛坯的外部得到材料的补充而导致零件局部破裂。这时可考虑在局部变形区的适当部位冲出工艺切口或工艺孔，使容易破裂的区域从变形区内部得到材料的补充。
②工艺切口位置。必须在容易破裂的区域附近设置工艺切口，而这个切口又必须处在拉深件的修边线以外，以便在修边工序中切除，而不影响覆盖件形体，例如车门内板和上后围的玻璃口部位（见图8．14、图8．15）。
图8．12 压料面与拉深方向的相对位置
1—压料圈；2—凹模；3—凸模
图8．13 凹模里的凸包示意图
图8．14 上后围成形部位工艺切口布置
图8．15 门内板成形部位工艺切口布置
③工艺切口制法。落料时冲出：用于局部成形深度较浅的场合（工艺孔）。拉深过程中切出：充分利用材料的塑性，即在拉深开始阶段利用材料的径向伸长，然后切出工艺切口，利用材料的切向伸长，这样成形深度可以深一些。
在拉深过程中冲切工艺切口，并不希望切割材料与工件本体完全分离，切口废料可在以后的修边工序中一并切除。否则，将产生从冲模中清除废料的困难。
④工艺切口布置原则。工艺切口的大小和形状要视其所处的区域情况和其他向外补充材料的要求而定。一般需注意几点：
a．切口应与局部凸起周缘形状相适应，以使材料合理流动。
b．切口之间应有足够的搭边，以使凸模胀紧材料，保证成形清晰，避免波纹等缺陷；而且修边后可获得良好的窗口翻边孔缘质量。
c．切口的切断部分（即开口）应邻近凸起部位的边缘或容易破裂的区域。
d．切口的数量应保证凸起部位各处材料变形趋于均匀，否则不一定能防止裂纹产生。原只有左右两个工艺切口，结果中间仍产生裂纹，后来添加了中间切口，才完全避免破裂现象。
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