摩托车油箱焊接工艺设计论文

摩托车油箱焊接工艺设计论文内容摘要：

一个整体。 a) 油箱体焊接组合 b)左右箱体中缝对接接头形式 图 13 左右油箱体焊接组合 在工业发达的国家，其油箱的生产自动化程度很高，中缝焊接和箱口圈焊接均是自动湖北工业大学毕业设计（论文） 3 化，尽量减少人为的因素对产品质量的影响。 在国外，冲压件的精度高，一致性好，焊接间隙较小，焊缝的再现性好，油箱焊接生产线布置比较合理，工序间的衔接很紧凑，采用“一个流”的生产方式 ，产品不落地，每个工序间的节拍比较接近，油箱焊接完成后就挂到空中运输线上运到涂装线涂装，避免了油箱之间的划伤和相互碰撞变形。 这里要特别指出，弧焊机器人在提高油箱焊接质量上起了非常重要的作用，使得油箱柔性生产成为可能。 它是焊接自动化的跨越性进步，它突破了焊接刚性自动化生产的传统方式，开拓了一种柔性自动化生产的新方式。 刚性的焊接自动化设备，通常是通过靠模或是小范围的平面座标来实现自动化，因此，它一般都是专用的，只能适用于大批量生产。 由于弧焊机器人的示教再现功能，当要机器人完成一项焊接任务时，只需要人给它做次示教，它即可精确地再现 示 教的每一步操作。 如果要机器人去做另一项 工 作，无须改变任何硬件，只要对它再做一次示教即可。 这样，当生产中要改变车型的生产时，只须将产品和焊接夹具切换到位， 从机器人电脑中调出事先编好的程序，即可正常生产。 因此，弧焊机器人不仅适用于大批量生产，更为重要的是它使多品种、小批量自动化焊接生产成为可能。 这对于市场要求不断改型更新的摩托车零部件的自动焊接是再适合不过的了。 在美国、日本、德国、瑞典等西方技术发达的国家，弧焊机器人己经成批生产，并作为商品化的产品在市场上销售，大量地运用于各种金属材 料的焊接上。 特别是在汽车、摩托车工业上得到了广泛的应用。 点焊机器人早在 90 年代中期就已在汽车制造业中用于轿车壳体生产线。 至今在先进的西方国家里，汽车制造商们几乎毫无例外地都采用了焊接机器人。 如本田公司的轿车车壳生产线的点焊机器人，自动完成 5000 多个点的点焊任务，从车壳的装夹、焊接、取出产品整个过程无人化。 目前，日本是全世界拥有焊接机器人最多的国家，同时也是机器人生产量最大的国家。 国外正大力研究第三代焊接机器人，即智能机器人，它能理解人的命令，感知周围的环境，识别操作的对象，并自行规划操作顺序以完成赋予的 任务。 国内油箱焊接技术应用现状 在国内 ， 外露式油箱也有整体成形的。 一种成形方式是采用聚胺脂胀形，油箱体一次成形，不过从油箱体的成形质量来看，不是很理想，表面有许多凹凸不平的地方 ； 另一种成形方式是油箱体通过三次成形而得到，第一次预成形，第二次和第三次为左右两边收口，湖北工业大学毕业设计（论文） 4 这种冲压方式的缺点是由于深拉伸会产生线痕和收口时发生皱褶。 目前 ， 外露式油箱的油箱体大部分是由左右两半焊接而成。 左右油箱体分别冲压成形再冲出搭边，通过滚焊将左右两瓣连接起来，中缝打磨后形成一个整体。 在国内 ， 有一些板材对接专机在生产 线上工作，如重庆洗衣机总厂的洗衣机壳的对接，采用的是 TIG 焊专机，生产线的布置由重大焊接教研室负责设计，板材对接效果比较好。 在机器人的应用方面，我国 70 年代初开始研究工业机器人，据 1996 年 底的不完全统计，国内已有 500 台左右焊接机器人分布在大陆各大中城市的汽车、摩托车、工程机械等制造业。 以这些机器人为主构成的柔性焊接生产线，在提高焊接质量、减轻工人劳动强度、改善焊接劳动条件等方面日益显示出优越性来。 最近，首都钢铁公司和日本安川公司共同建立首钢一摩托曼机器人公司，主要生产焊接机器人。 这就为生产线上大量使用 机器人创造了有利条件。 目前，国内大部分摩托车生产厂家将机器人主要用于车架焊接。 国内的油箱焊接还停留在较低水平。 存在的主要问题是：冲压件表面拉伤严重，成形时的皱褶，搭接焊后焊缝的焊接质量较差，常有未熔合、飞溅、焊接变形等缺陷出现；火焰铜钎焊效率低，成本高 ； 打磨工作量大，环境恶劣；试漏时用人工试漏，可靠性较差，效率低，劳动强度大；喷漆后的油箱外观质量不理想。 油箱的焊接方法常见的有点焊、凸焊、缝焊、气焊、火焰钎焊、锡铅钎焊、 TIG 焊、MIG 焊、 MAG 焊、二氧化碳气体保护焊等。 本课题研究的主要内容及 应用意义 本课题以 DY150 骑式油箱为例，寻求一种高效、低耗、高质量的油箱焊接生产方式。 研究内容主要包括 ： ①具体地分析油箱焊接的结构特点、油箱材质及焊接质量要求 ； ② 对比选择 摩托车 油箱焊接所需的焊接方法、焊接设备、焊接工艺；③ 分析焊接工艺参数， 编制焊接工艺 卡 ；④油箱的焊接 接头检验方法及 检验 过程。 本课题寻找到的高效、低耗、高质量的油箱焊接生产方式，己经用于 焊 接生产，并生产出高质量的油箱，获得了较高的经济效益，在建立多品种、小批量、快节奏的柔性生产线方面走出了一条具有实际意义的新路，在我国民族工业的发展道路上 迈出了坚实的步伐。 湖北工业大学毕业设计（论文） 5 2 油箱焊接结构特点及焊接性 DY150 骑式油箱三视图 骑式摩托车油箱三视图的基本定位尺寸如图 21。 图 21 DY150 骑式油箱三视图 油箱焊接质量要求 外观要求 （ 1） 白坯外表面无明显的划痕、凹痕、碰伤等缺陷 ； （ 2） 边子整齐、无错边、缺边等现象，不划手 ； （ 3） 焊缝无飞溅、毛刺，焊缝平整、均匀、光滑 ， 无咬边、未焊透、气孔、夹渣、未熔合、焊瘤、裂纹等缺陷 ； （ 4） 点焊、缝焊无飞溅、毛刺，焊点核心直径大于或等于 3mm。 检验方法是做试片 ，试片撕裂后测量焊点核心的直径。 湖北工业大学毕业设计（论文） 6 密封性要求 焊点、焊缝不能有击穿、烧穿等现象，焊缝要求具有密封性。 密封性检验方法是：向油箱充入压力为 ～ 表压范围的压缩空气后，沉入水中，并在水中停置 30秒，观察有无气泡产生，如果无气泡产生，则为合格，否则，需要补焊。 充气压力一定要控制在上述数值范围，如果压力过小，检测结果可能出现偏差。 如果压力过大，会将油箱胀变形，使装配尺寸发生变化，甚至造成油箱报废。 对刚性大一点的油箱则可适当增大充气压力。 如 CJ50 油箱，充气压力可以达到 ～ 表压。 因为这种油箱中间有一个连接管，刚性比较好，不易变形。 油箱的结构设计 根据摩托车的造型，油箱也相应地有不同的造型和结构特点。 图 21 为外露式（骑式）油箱，图 22 为内藏式 （坐式） 油箱。 内藏式油箱的外形一般由设计容积和所在的空间位置而定，上下半体的成形深度应该合理设计，尽量减小成形深度，通过一次或几次成形；外露式油箱的外形则不仅依据整车所需汽油容量和所在的空间位置而定，更主要的是依据外观造型的需要而定。 这里一定要注意燃油传感器孔周围的形状设计，燃油传感器孔周围的金属极易破裂，产 生漏气，并且安装形状不易保证。 另外，设计时尽量考虑为对称形状。 油箱边子外形设计 油箱边子外形设计上，如图 23 所示，应尽量避免在滚轮方向的小半径圆弧。 一般的情况下，取 R1≥ 24mm 因为 R1 过小，势必下滚轮要做得更小，这样下滚轮与上滚轮的直径差异过大，使焊点核心偏移过多，造成漏气。 与滚轮盘相垂直且圆弧向焊机方向内凹的部分，如图 23 中的 R2，也应尽量避免过小，且圆弧段不应过长，一般的情况下，取 R2≥ 70mm。 因为 R2 过小，上滚轮转不过弯，不是伤到油箱体，就是滚出边子。 如果确实为了造型的需要 ， R 不可能取大，那么最好把边 图 22 内藏式油箱 湖北工业大学毕业设计（论文） 7 子加宽，利用边子来保证滚焊的顺利进行。 图 23 油箱体外形 R 示意图 油箱后部联接方式 油箱后部连接方 式有两种：一种是支承板为单独一个冲压件，通过焊接与油箱联接起来 ；另一种是直接在油箱体和内侧板后部多出一截，上面冲上孔，相当于支承板，起支承油箱的作用，再点焊一件加强板，从而增加强度，图 23 即为支承板与油箱为一整体的结构。 这两种结构各有所长，前者尺寸稳定，但缝焊机下滚轮的外伸长度增加，板材消耗量大；后者装配尺寸较难保证，需要焊接夹具，增加 了 支承板这个零件，加大 了焊接工作量。 油箱盖与 油箱连接 形式 油箱盖与油箱联接的形式有铰链式和非铰链式。 对于非铰链式油箱盖，如图 24b 所示，其油箱结构简单，安装油箱盖处的外形更加圆滑，成形阻力小，不易破裂。 对于铰链式油箱盖，如图 24a 所示，其相应的油箱结构复杂一些，需要在油箱体上焊一件油箱盖铰链支承，因而用户加油时，只需将油箱盖打开后翻到一边，方便加油。 但冲压时，要为油箱盖铰链支承冲出一个窝子，这个窝子就是裂纹产生的根源。 另外在焊接这个支承时，容易产生裂纹、击穿等现象，此处如果漏气，补焊比较困难，有时甚至造成油 箱报废。 湖北工业大学毕业设计（论文） 8 a)铰链式 b)非铰链式 图 24 油箱盖与油箱连接的两种形式 油箱进油口结构形式 常见的油箱进油口的结构形式有两种 ： 一种是直接在油箱体上冲出与油箱盖相装配的形状和尺寸，如图 25a 所示 ； 另一种是仅在油箱体上冲一个孔，另外设计一个零件 (称作箱口圈 )，将箱口圈焊在油箱体上，如图 25b 所示 ， 这种结构，箱口圈既起到与油箱盖装配的作用，同时在油箱体内起到挡油的作用，汽油在油箱中不会溢出。 前一种结构为了克服这一问题，增加了一个挡油圈和隔板，这两个件与油箱体点焊在 一起 ， 不过点焊后有焊点痕迹，因此，这种结构一般用在内藏式油箱上。 a)无箱口圈的油箱体 b)有箱口圈的油箱体 图 25 油箱进油口结构形式 湖北工业大学毕业设计（论文） 9 燃油传感器与油箱连接形式 为了方便摩托车驾驶员了解油箱内燃油使用情况，一般在组合仪表上都有油位指针，相应地在油箱上要安装一个燃油传感器，这就多了一个焊接件，多了一个装燃油传感器的孔，也就多了一个漏气的位置。 图 2图 27 和图 28 为燃油传感器与油箱连接的三种形式，图 26 为焊接螺栓连接形式，燃油传感器穿入焊接螺栓中，用螺母固定。 图 27 为凸焊螺 母连接形式，油箱上焊接螺母，燃油传感器用螺栓压紧在油箱上。 图 28 为压板连接形式，用压板将传感器固定在油箱上。 相比之下，图 27 所示的在油箱上焊接螺母的结构较简单，有利于焊接，不易产生漏气。 图 26 焊接螺栓连接形式 图 27 凸焊螺母连接形式 湖北工业大学毕业设计（论文） 10 图 28 压板连接形式 油箱焊接结构特点 油箱焊缝中以滚焊焊缝最长， DY150 油箱周边滚焊焊缝长 约为 米，焊缝为空间位置，这就要求操作者要有熟练的操作技艺，否则，就会伤及油箱体表面或滚到外面去，产生废品。 滚焊后油箱体变形严重，必须通过油 压机整形，使油箱体形状平整、光滑，同时，也使滚焊缝稍微凸出于油箱体表面。 油箱材质的焊接性 通常摩托车油箱是采用拉延性比较好的材料制成的， 本文中我们选用 的材料牌号为08Al，板材厚度为 177。 毫米，其化学成分和机械性能如表 21 所示： 表 21 08A1 化学成份和机械性能 牌号 化学成分 机械性能 C≤ Si Mn≤ 酸溶 Al P≤ S≤ 抗拉强度σb(MPa) 伸长率δ10%≥ 屈服强度σs(MPa) ≤ 08Al 痕迹 ～ 255～ 334 42 206 08Al 是优质碳素结构钢的一种，薄板钢中的 Al 脱氧镇静钢冷轧板 ,其命名规则类同碳素结构钢，其两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍，即 “ 08” 表示钢中平均碳质量分数为 %。 锰和硅对焊接性能有影 响， 08A1 的碳当量值为 ： 湖北工业大学毕业设计（论文） 11 08Al 碳当量值小于 %，因此，这种钢的焊接性能优良，通常情况下不会因焊接而引起严重的硬化组织，塑性和冲击韧性也比较好，焊接时不必预热。 但是，钢中的杂质，例如，硫、磷、氧、氮对焊接接头的裂纹敏感性以及力学性能都有重大影响。 如果钢中的硫、磷过多 ，则可能在晶界上形成低熔点的硫、磷化合物，引起焊缝熔合线附近的液化裂纹，甚至焊缝裂纹。 此外，含硫量过多还可能引起气少孔。 氧在钢中危害很大，会降低力学性能各项指标 (强度、塑性和韧性 )，这种母材，氧的含量过多，往往与冶炼方法有关。 在进厂验收时必须严格控制，杜绝不合格板材进入工厂。 另外，焊接材料的成份不合格时，例如，含碳量过高，含硫量过高，都能导致焊缝裂纹倾向增加。 某些焊接方法可能给这种钢的焊接质量带来麻烦。 例如，常用的火焰钎焊，会使焊接热影响区晶粒过于粗大，从而使这一区域金属的冲击韧性降低。 另外，在电阻焊 硬规范 (即大电流，快冷速 )的情况下，焊接处也可能出现淬硬组织。 刚性大的接头部位在温度较低时可能出现裂纹。 特别是在头部、后部及半径比较小的地方，配合间隙往往比较大，成形时己被深拉伸，形成了加工硬化，通过缝焊后，产生残余应力，有可能在摩托车的使用过程中，残余应力得到释放，从而发生漏油现象。 油箱焊接方法 随着现代工业生产的需要和科学技术的迅猛发展，焊接技术不断进步 ,仅以新型焊接方法而言，到目前为止，已。