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论文题目:浅谈汽车油箱加油口异形孔座冲压工艺方法设计

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目录

【内容摘要】 (3)

【关键词】 (3)

一、原采用的设计制造工艺方法及存在的问题 (4)

1、加油口座零件分析 (4)

2、加油口座异形孔放样尺寸的确定 (6)

二、计算机辅助设计及数控线切割机床加工应用的工艺攻关 (7)

三、改进后的工艺方法应用 (8)

四、结论 (11)

参考文献 (11)

专家推荐意见.......................................................... 错误！未定义书签。

【内容摘要】

本文概要介绍了汽车油箱加油口冲压设计制造加工中难度最大的零件--油箱加油口座异形孔的放样方法。原采用的冲压工艺和模具设计加工在冲异形孔的放样及存在的问题，阐述了作者采用的CAD 计算机辅助设计方法进行放样设计并运用数控线切割机床进行加工的工艺方法，它确保了异形孔在加油口座的冲压尺寸精度，满足了加油口座产品的尺寸公差要求，并且大大缩短了模具设计制造周期，对类似产品零件的模具设计加工具有较高的推广应用价值。

【关键词】

汽车油箱加油口座异形孔放样 CAD计算机辅助设计

一、原采用的设计制造工艺方法及存在的问题

1、加油口座零件分析

1994年公司接到江淮厂五十铃车用油箱总成（江淮厂仿五十铃车型）加油口座零件的研发工作，当时公司尚不具备完整的研发技术能力，特地从外厂聘请一位高级工程师来对五十铃加油口座冲异形孔工序进行项目攻关，当时仍然是手工绘制加油口座异形孔放样图样，再由钳工在试件上划线、修锉异形孔。因为手工绘图找点精度差、钳工划线时也存在划线误差，加之手工修锉质量可控性较差，尺寸误差在所难免，前后放样修正了二十多次，试制时间一再拖延，前后用了近一个半月的时间才免强试制成型，与产品图样的尺寸要求比较，严格的讲还是有一定差距，在与油箱盖总成配装时手感较差，较原装零件相比，旋入旋出时比较费力，用户反馈意见较大，要求公司整改，但由于当时诸多条件的限制，改进难度较大，也就迟迟不能实措改进。

加油口座是汽车燃油箱总成中技术含量较高的一个零件，其中异形孔的放样设计又是该零件加工中技术难度最大的关键工序。

油箱加油口座的冲压工序是较成熟的（见工序示意图），其工艺过程是第一道工序采用落料拉伸成型复合模将产品零件的外形制作出来，第二道工序是冲端面中部的异形孔，该工序主要是为下一道翻内孔成型端面口部作预准备，此道工序的技术难点是异形孔放样尺寸的确定，因为产品图样给定的是该零件翻孔成型后的最终尺寸（见图

2）其形状为一个逐渐上升后并有一处略微下凹的平直线段最后部还有一个终止台阶，异形孔的平面冲孔形状尺寸（工序间尺寸）需要在模具设计、制造过程中，经多次试模反复调整，方能大至确定（需要在模具设计制造过程中经多次反复试模调整方能大至确定），因此正确确定异形孔的平面形状尺寸成为该零件冲压设计制造过程中最为困难的工作。

异形孔平面形状成型尺寸决定了加油口座翻孔成型后产品尺寸公差是否能够最终满足产品图样要求，而加油口座的零件精度又直接影响到燃油箱总成的关键性能指标--产品的密封性能。（国家标准GB 18296-2001 汽车燃油箱安全性能和试验方法中第3.3条规定了“燃油箱盖的密封性”要求，即“柴油箱的最大泄漏量不得大于30g/mim、汽油箱盖不允许泄漏”，且该项性能指标为国家三 C 强制性检验项目，）、该零件能否达标关系到是否能够顺利通过国家强检中心的鉴定并进入汽车主机厂的合格供方名录，关系到企业的生存和发展，。因此合理正确确定异形孔的平面形状成型尺寸成为燃油箱总成研发工作的难点、关键。

2、加油口座异形孔放样尺寸的确定

原先采用的方法是：在图

一（工序一）制成的半成品工

件上按照加油口座图样拟定

出初步的异形孔放样图，利用

钳工手工划线、手工切割去

除余料，再经过（工序三）翻

孔成型模试冲，将试冲后的工

品产品图样进行比对检测，发

现不符合处修正放样尺寸后

再次手工制作异形孔试模，依

此需要相当长的时间进行反

复修正试制，最终放样尺寸确定后再进入异形孔的模具制造。

二、计算机辅助设计及数控线切割机床加工应用的工艺攻关

2000年笔者自学了AutoCAD计算机辅助设计，经过一段时间的努力学习基本掌据了AutoCAD计算机辅助设计的知识，鉴于加油口座产品存在的问题，2001年本人开始尝试运用AutoCAD计算机辅助设计结合（配合）运用数控线切割机床加工，来解决加油口座异形孔放样精度差，产品尺寸误差大，达不到产品图样规定（的）要求的问题，经过一段时间的探索、尝试及不段改进优化，最终解决了这一工艺难题，收到了较好的效果。

1、本项技术攻关的具体方法

（1）根椐加油口座图样所给定的尺寸，充分考虑翻孔成型时的材料流动方向，应用画法几何，利用AutoCAD计算机辅助设计软件进行加油口座异形孔放样的首次制图，由于运用AutoCAD计算机辅助设计软件出图精度高，能够给出放样图形中与直线段相交的过渡园弧及园角的精确尺寸及位置，可精确至0.001mm，克服了手工绘图图样尺寸不精确的问题；

（2）再由数控线切割机床操作人员按给定的放样图样编制线切割加工程序，线切割加工样件时采用本人设计制作的专用定心工装将第一道工序落料拉伸成型的半成品工件定位加工，数控线切割机床加工精度为0.01mm，可有效地保证设计尺寸在制造过程中 (出现的偏

差)不出现偏差，克服了以往靠钳工划线修锉加工时造成的加工误差。

（3）将线切割加工后的半成品样件放在第三道翻孔成型模具中冲压加工，完成加油口座的全序加工。

（4）将试成的样件与产品图样的要求进行尺寸比对测量，对差异部分运用AutoCAD计算机辅助设计软件对加油口座异形孔放样进行修正，再将修正后的图样重新进行数控线切割机床加工，试模、比对尺寸误差，按此方法，经三次修正就可以精确地确定加油口座异形孔放样尺寸，确保冲制零件符合产品图样的技术要求。

完成上述攻关工作的工艺测试后，依照最终定型的加油口座异形孔放样尺寸，按照冲压模具设计的规范要求将冲裁间隙放在冲孔模的凹模中，即可按正常的模具制造工艺加工加油口座冲异形孔模，以满足大批量生产的需求。

2、改进效果

按照上述改进的工艺方法，笔者先后完善了东风、解放系列、江淮φ70系列、江淮五十铃系列、南汽φ56系列燃油箱加油口座的历史遗留工艺难题，使加油口座与其匹配的油箱盖总成装配手感良好，、密封可靠，且油箱总成的密封性符合强检要求，得到了主机厂和广大用户的好评。

三、改进后的工艺方法应用

2005年应郑州宇通客车公司的要求，对进口德国的汽车燃油箱总成进行国产化改造，将进口原件的塑料燃油箱总成转化为国内通行

的金属燃油箱。笔者承担了塑料油箱盖总成的仿制和与之配套的油箱加油口座的设计及配套相关模具设计与制造任务。宇通客车公司仅提供一件德国原装塑料油箱盖样品原件，并要求我们研制的燃油箱总成的密封性指标必须符合国家标准，加油口座的产品图样由我公司自行设计。（笔者设计的加油口座见附图TY04-04-00），且研制时间限定在一个半月内完成燃油箱总成的试制。

本项燃油箱总成产品的加油口座的异形孔的翻孔后尺寸需要考虑的问题较多，它包括以下几个方面：一）油箱盖与加油口座的配合要注意油箱盖的橡胶垫在弹簧片的作用下紧密与加油口座端面贴合，并形成一定的压力使油箱盖在加油口处处于密封状态，从而隔绝外部对燃油箱内的污染，同时也保证了燃油在挥发过程中对大气环境的污染，这就要求在加油口座的内翻孔端面上必须形成一道渐次上升并园滑过渡的曲线，且在锁紧处还要考虑到汽车在运行过程中由于振动可能导至油箱盖松动甚至脱落的情况，这就需要在加油口座的锁紧处设

计一道防松动凹槽，将油箱盖的锁片落入凹槽内，若不施加一定的外力旋转则不能自行脱落。二）还要考虑加油口座端面到锁紧凹槽处的高度尺寸必须控制在一定的公差范围内，高度尺寸过小油箱盖的橡胶垫与加油口座端面压合不紧，就会产生漏油现象：高度尺寸过大，则可能造成油箱盖虽然可以旋紧至锁紧凹槽处，但退回时因凹槽坡度较陡，所施加的旋转力过大，操作者用手难以打开油箱盖。其值应根据初步放样及翻孔成型的加油口座与油箱盖装配后的实际情况才能最终确定，该项数值的确定必须兼顾前面所述的二个方面，即既要达到密封性的指标、又要便于油箱盖能够开启自如。行业标准QC/T 644-2000汽车燃油箱技术条件中第5.7“燃油箱盖装卸试验用人手装卸油箱盖，确定是否能卸下装上，不得借助工具”。综合上述因素，该产品加油口座翻孔成型后的具体尺寸只有在塑料油箱盖研制成功，并有仿制样件后，与加油口座配合时，根据实际装配情况做具体调整才能确定。（最终确定的加油口座异形孔放样尺寸见放样图样）试制过程中，由于采用数控线切割机床加工新工艺，大大提高了零件的加工精度，缩短了产品试制时间，经过样件试模、修正翻孔高度尺寸、与油箱盖总成配装调整、检查密封性能、测试装卸时的手感情况，最后得到较为满意的效果。经郑州宇通客车公司品质部测试，国产化的燃油箱总成达到进口原件的性能指标，整个研发周期仅用了不到一个月时间，为此深得宇通公司好评。

四、结论

在冲压加工工艺中，不规则面的放样和冲压加工，历来是较难解决的工艺问题，但随着AutoCAD计算机辅助设计的运用及多种先进的机械加工设备的设入使用，为解决此类技术难题提供了很好的手段。本文阐述的AutoCAD计算机辅助设计及数控线切割机床加工的工艺攻关，对燃油箱加油口座异形孔放样及加工进行了有益的尝试，并取得了满意的成果，它可为其它类似零件的冲压加工工艺改进提供了有益的借鉴。

参考文献

（1）GB 18296-2001 汽车燃油箱安全性能和试验方法

（2）QC/T 644-2000汽车燃油箱技术条件

（3）《冲模设计手册》编写组冲模设计手册机械工业出版社（4）齐卫东简明塑料模具设计手册北京理工大学出版社