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1、摩托车油箱设计作者：余家杨（0710012174）闫世峰（0710012184）周楠（0710012194） 机076班摘要 油箱是摩托车中盛装燃料的重要零件，摩托车油箱外壳具有结构尺寸大、拉深度高、型面复杂等特点，因此对材质以及毛坯加工技术、精度、热处理和表面强化等要求都十分严格。如果其中任何一个环节质量没有得到保证，则可严重影响油箱的使用寿命和整机的可靠性。本文着重介绍油箱的工作条件，性能要求，制造工艺，并对油箱的先进制造工艺进行展望。关键词 摩托车油箱工作条件，性能要求，成形工艺，油箱先进制造工艺 一. 油箱工作条件 摩托车的油箱相对一般的压力容器而言，其所承受的压力较小，但仍要有一定强
2、度。二. 油箱性能要求 1）制造油箱所用材料的热、机械和化学性能必须在预期使用条件下始终符合要求。 2）油箱及其相邻部件必须设计为不能产生任何静电荷以导致在油箱和车架间产生火花，以免点燃燃油和空气的混合气。 3）油箱必须耐腐蚀。 4）油箱必须经过压力为相对工作压力两倍的渗漏-密封性试验，并且在任何情况下该压力不得小于130kPa的绝对压力。三. 毛坯的选材及制造工艺路线 3.1摩托车油箱属于典型的大型拉深件,拉深度高、尺寸较大、型面复杂，所以对钢材 的塑性和焊接性能要求较高，因此采用低碳钢制造。本设计选材为ST14钢 尺寸为886mmx868mm 厚度0.8mm 图 1 3.2油箱外壳成型工艺
3、落料拉深切边焊缝成型冲孔去应力退火燃油渗漏试验抛光表面处理3.2.1工艺分析图1所示零件为摩托车油箱外壳体,材料为ST14冷轧钢板,料厚0.8mm,左右对称,为典型的空间曲面件,形状十分复杂。作为摩托车主要装饰件,要求外观质量好,表面不允许有皱纹、凹痕、拉痕、擦伤等缺陷。棱线要求清晰、平滑、过渡均匀,还应有一定的刚性。图1摩托车油箱外壳体传统冲压成形方法是把零件从对称面分成左右两件,分别冲制,再经焊接、抛光而成整体零件。 该零件是将其分为两瓣对称拉深成形，总共需要四套模具：第一套是 拉深模，第二套是预切边模，第三套是左右、两瓣分离切变模，第四套是将左右两瓣滚焊为一体后的冲孔翻边、整形模。其中，
4、拉伸模的设计制造是最困难，是整个产品成形的关键。根据零件设计的凸模、凹模、压边圈分别如图2、3、4所示。摩托车油箱焊接采用MAG、MIG熔化焊工艺和电阻焊工艺.上体左、右半壳直焊缝视产品结构不同,分别采用对接熔化焊和搭接缝焊工艺，由于焊接时存在中间焊缝开裂漏油的隐患，所以添加燃油渗漏试验步骤。为了防止产生冷裂纹，每点焊工序都伴随去应力退火，产品焊接完成后进行调质处理。摩托车油箱的表面处理指内表壁磷化和喷涂。该处理要比一般的钢铁件困难，主要是由于构件的几何形状复杂，腔体内在脱脂、除锈、磷化等过程中产生的气泡易滞留在腔体内顶部，造成相应的漏处理区域；磷化后箱体在喷塑过程中，需经180200、0.5
5、h的高温固化，而一般的磷化膜很难经受住这种环境，腔内未喷塑表面的磷化膜极易被破坏；表面处理后的油箱一般要经3个月以上的时间才能上总装，内表面容易再次被腐蚀。最后在表面喷涂一层油漆。3.2.2 成形分析及结果 覆盖件成形时，毛坯需要增加工艺补充部分形成合理的 压料面形状，创造良好的拉深成形条件，然后选择合理的拉深方向、毛坯形状、尺寸等进行冲压形成。工艺补充部分制定的合理与否，是冲压工艺时间先进与否的重要标志。它直接影响到拉深成形时破裂、起皱等质量问题的产生。由于实际生产中往往只考虑变薄起皱对零件性能的影响，因此在这里对板料应力应变等变化的影响不在罗列。 摩托车油箱所用材料是ST14，板料尺寸为8
6、68MM*868MM，板料厚度为0.8MM。成形最困难的是大端、内侧竖壁变薄拉裂。经过使用方料，可降低制造难度。因为方形状毛坯，板料流动均匀，整体变形，成形效果好。大端最薄处约为0.629，成形度小于23%。考虑到方料容易加工，因此工厂实际生产中用方料成形较多。但也可以使用剪板机剪去大端两角以改变材料流动方式，这已在实际生产中得到应用。四. 先进制造工艺展望近年来，随着汽车、摩托车工业的迅速发展，人们对轻量化、低成本要求日益提高。传统的板材拉深技术越来越难以适应汽车覆盖件、摩托车油箱等复杂零件的生产，液压成形由此受到人们的关注。液压成形分为管材液压成形和板材液压成形。板料液压成形技术是指利用液
7、体代替凸模或凹模，靠液体的压力使板料成形的一种先进加工工艺。它能够成形形状复杂、拉深比大的零件，与传统刚性凸凹模拉深相比，具有成形质量好、精度高等优点，非常适合于汽车覆盖件、摩托车油箱等复杂零件的生产。为了满足防渗漏性能，美国Arkema公司开发了一种双层旋转注塑成形的防渗漏系统，叫做“PetroSeal油箱”。在PetroSeal油箱的金属茂合物MDPE壳体内含有一层Rilsan尼龙11材料，在MDPE层的上面，采用隔热室处理方法或升降梭箱处理方法，沉积一层尼龙材料。这样在4 mm的油箱壁厚中，尼龙层的厚度一般为1mm，PE层厚度为3mm。Arkema公司还开发了“一次性”旋转注塑成形工艺，
8、可使两种材料同时被挤入模具之中，不需要采用升降梭箱处理方法。该生产工艺利用了这样一个原理：即MDPE材料首先在120左右熔化并熔合，然后尼龙在185开始熔化。目前，PetroSeal技术正处于现场试验之中。由于它具有有效的防渗漏性能，据说采用这一方法的用户被CARB免除了做燃油渗漏试验。另外,应用DYNAFORM软件对摩托车油箱外壳体冲压成形过程进行有限元数值模拟，针对实际生产中油箱外壳体材料厚度不均匀、局部变薄严重的现象，分析其变形特点及主要工艺参数对板料厚度变化的影响，确定了油箱外壳体冲压成形的三个主要工艺参数及模具调整过程中的修整原则，指出应先修整模具拉延筋高度，然后修整凹模圆角半径，再
9、修整凸模圆角半径。生产实践表明，与传统设计的试模方法相比，采用有限元数值模拟方法，模具调试时间缩短75，且得到的产品板料厚度均匀，刚性好，精度高。参考文献： 1陈祥华.箱外壳拉深模设计与制造.北京：模具工业，19952张柏钦,康佳琨，陈义坤等。UnigraphicsV116曲面与工程图应用（M）.北京：科学出版社，2001 3吴恩启.虚拟制造技术在覆盖件模具开发中的应用（D ).山东:山东大学，2001The design of motorcycle fuel tankAbstract Motorcycle fuel tank is the important parts of install
10、ing the fuel, motorcycle fuel tank size of shell structure, and pull the depth of high complexity, such as surface characteristics, as well as the rough on the material processing technology, accuracy, heat treatment and surface hardening are very strict. If any of these are not a part of quality as
11、surance ,it can seriously affect the life of the tank and machine reliability. This article focuses on the working conditions of the tank, performance requirements, manufacturing processes, and advanced manufacturing method of the fuel tank made for Outlook.Key words Tank working conditions, performance requirements, manufacturing processes, advanced manufacturing method of fuel tank.
