【文章內(nèi)容簡介】 一個整體。 a) 油箱體焊接組合 b)左右箱體中縫對接接頭形式 圖 13 左右油箱體焊接組合 在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，其油箱的生產(chǎn)自動化程度很高，中縫焊接和箱口圈焊接均是自動湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 化，盡量減少人為的因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。在國外，沖壓件的精度高，一致性好，焊接間隙較小，焊縫的再現(xiàn)性好，油箱焊接生產(chǎn)線布置比較合理，工序間的銜接很緊湊，采用“一個流”的生產(chǎn)方式 ，產(chǎn)品不落地，每個工序間的節(jié)拍比較接近，油箱焊接完成后就掛到空中運(yùn)輸線上運(yùn)到涂裝線涂裝，避免了油箱之間的劃傷和相互碰撞變形。 這里要特別指出，弧焊機(jī)器人在提高油箱焊接質(zhì)量上起了非常重要的作用，使得油箱柔性生產(chǎn)成為可能。它是焊接自動化的跨越性進(jìn)步，它突破了焊接剛性自動化生產(chǎn)的傳統(tǒng)方式，開拓了一種柔性自動化生產(chǎn)的新方式。 剛性的焊接自動化設(shè)備，通常是通過靠?；蚴切》秶钠矫孀鶚?biāo)來實(shí)現(xiàn)自動化，因此，它一般都是專用的，只能適用于大批量生產(chǎn)。 由于弧焊機(jī)器人的示教再現(xiàn)功能，當(dāng)要機(jī)器人完成一項(xiàng)焊接任務(wù)時，只需要人給它做次示教，它即可精確地再現(xiàn) 示 教的每一步操作。如果要機(jī)器人去做另一項(xiàng) 工 作，無須改變?nèi)魏斡布?，只要對它再做一次示教即可。這樣，當(dāng)生產(chǎn)中要改變車型的生產(chǎn)時，只須將產(chǎn)品和焊接夾具切換到位， 從機(jī)器人電腦中調(diào)出事先編好的程序，即可正常生產(chǎn)。因此，弧焊機(jī)器人不僅適用于大批量生產(chǎn)，更為重要的是它使多品種、小批量自動化焊接生產(chǎn)成為可能。這對于市場要求不斷改型更新的摩托車零部件的自動焊接是再適合不過的了。 在美國、日本、德國、瑞典等西方技術(shù)發(fā)達(dá)的國家，弧焊機(jī)器人己經(jīng)成批生產(chǎn)，并作為商品化的產(chǎn)品在市場上銷售，大量地運(yùn)用于各種金屬材 料的焊接上。特別是在汽車、摩托車工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。點(diǎn)焊機(jī)器人早在 90 年代中期就已在汽車制造業(yè)中用于轎車殼體生產(chǎn)線。至今在先進(jìn)的西方國家里，汽車制造商們幾乎毫無例外地都采用了焊接機(jī)器人。如本田公司的轎車車殼生產(chǎn)線的點(diǎn)焊機(jī)器人，自動完成 5000 多個點(diǎn)的點(diǎn)焊任務(wù)，從車殼的裝夾、焊接、取出產(chǎn)品整個過程無人化。目前，日本是全世界擁有焊接機(jī)器人最多的國家，同時也是機(jī)器人生產(chǎn)量最大的國家。 國外正大力研究第三代焊接機(jī)器人，即智能機(jī)器人，它能理解人的命令，感知周圍的環(huán)境，識別操作的對象，并自行規(guī)劃操作順序以完成賦予的 任務(wù)。 國內(nèi)油箱焊接技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 在國內(nèi) ， 外露式油箱也有整體成形的。一種成形方式是采用聚胺脂脹形，油箱體一次成形，不過從油箱體的成形質(zhì)量來看，不是很理想，表面有許多凹凸不平的地方 ； 另一種成形方式是油箱體通過三次成形而得到，第一次預(yù)成形，第二次和第三次為左右兩邊收口，湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 這種沖壓方式的缺點(diǎn)是由于深拉伸會產(chǎn)生線痕和收口時發(fā)生皺褶 。 目前 ， 外露式油箱的油箱體大部分是由左右兩半焊接而成。左右油箱體分別沖壓成形再沖出搭邊，通過滾焊將左右兩瓣連接起來，中縫打磨后形成一個整體。 在國內(nèi) ， 有一些板材對接專機(jī)在生產(chǎn) 線上工作，如重慶洗衣機(jī)總廠的洗衣機(jī)殼的對接，采用的是 TIG 焊專機(jī)，生產(chǎn)線的布置由重大焊接教研室負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，板材對接效果比較好。 在機(jī)器人的應(yīng)用方面，我國 70 年代初開始研究工業(yè)機(jī)器人，據(jù) 1996 年 底的不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)已有 500 臺左右焊接機(jī)器人分布在大陸各大中城市的汽車、摩托車、工程機(jī)械等制造業(yè)。以這些機(jī)器人為主構(gòu)成的柔性焊接生產(chǎn)線，在提高焊接質(zhì)量、減輕工人勞動強(qiáng)度、改善焊接勞動條件等方面日益顯示出優(yōu)越性來。最近，首都鋼鐵公司和日本安川公司共同建立首鋼一摩托曼機(jī)器人公司，主要生產(chǎn)焊接機(jī)器人。這就為生產(chǎn)線上大量使用 機(jī)器人創(chuàng)造了有利條件。目前，國內(nèi)大部分摩托車生產(chǎn)廠家將機(jī)器人主要用于車架焊接。 國內(nèi)的油箱焊接還停留在較低水平。存在的主要問題是：沖壓件表面拉傷嚴(yán)重，成形時的皺褶，搭接焊后焊縫的焊接質(zhì)量較差，常有未熔合、飛濺、焊接變形等缺陷出現(xiàn)；火焰銅釬焊效率低，成本高 ； 打磨工作量大，環(huán)境惡劣；試漏時用人工試漏，可靠性較差，效率低，勞動強(qiáng)度大；噴漆后的油箱外觀質(zhì)量不理想。 油箱的焊接方法常見的有點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、氣焊、火焰釬焊、錫鉛釬焊、 TIG 焊、MIG 焊、 MAG 焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等。 本課題研究的主要內(nèi)容及 應(yīng)用意義 本課題以 DY150 騎式油箱為例，尋求一種高效、低耗、高質(zhì)量的油箱焊接生產(chǎn)方式。研究內(nèi)容主要包括 ： ①具體地分析油箱焊接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、油箱材質(zhì)及焊接質(zhì)量要求 ； ② 對比選擇 摩托車 油箱焊接所需的焊接方法、焊接設(shè)備、焊接工藝；③ 分析焊接工藝參數(shù)， 編制焊接工藝 卡 ；④油箱的焊接 接頭檢驗(yàn)方法及 檢驗(yàn) 過程 。 本課題尋找到的高效、低耗、高質(zhì)量的油箱焊接生產(chǎn)方式，己經(jīng)用于 焊 接生產(chǎn)，并生產(chǎn)出高質(zhì)量的油箱，獲得了較高的經(jīng)濟(jì)效益，在建立多品種、小批量、快節(jié)奏的柔性生產(chǎn)線方面走出了一條具有實(shí)際意義的新路，在我國民族工業(yè)的發(fā)展道路上 邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐。 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 油箱焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及焊接性 DY150 騎式油箱三視圖 騎式摩托車油箱三視圖的基本定位尺寸如圖 21。 圖 21 DY150 騎式油箱三視圖 油箱焊接質(zhì)量要求 外觀要求 （ 1） 白坯外表面無明顯的劃痕、凹痕、碰傷等缺陷 ； （ 2） 邊子整齊、無錯邊、缺邊等現(xiàn)象，不劃手 ； （ 3） 焊縫無飛濺、毛刺，焊縫平整、均勻、光滑 ， 無咬邊、未焊透、氣孔、夾渣、未熔合、焊瘤、裂紋等缺陷 ； （ 4） 點(diǎn)焊、縫焊無飛濺、毛刺，焊點(diǎn)核心直徑大于或等于 3mm。檢驗(yàn)方法是做試片 ，試片撕裂后測量焊點(diǎn)核心的直徑。 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 密封性要求 焊點(diǎn)、焊縫不能有擊穿、燒穿等現(xiàn)象，焊縫要求具有密封性。密封性檢驗(yàn)方法是：向油箱充入壓力為 ～ 表壓范圍的壓縮空氣后，沉入水中，并在水中停置 30秒，觀察有無氣泡產(chǎn)生，如果無氣泡產(chǎn)生，則為合格，否則，需要補(bǔ)焊。充氣壓力一定要控制在上述數(shù)值范圍，如果壓力過小，檢測結(jié)果可能出現(xiàn)偏差。如果壓力過大，會將油箱脹變形，使裝配尺寸發(fā)生變化，甚至造成油箱報(bào)廢。對剛性大一點(diǎn)的油箱則可適當(dāng)增大充氣壓力。如 CJ50 油箱，充氣壓力可以達(dá)到 ～ 表壓。因?yàn)檫@種油箱中間有一個連接管，剛性比較好，不易變形。 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)摩托車的造型，油箱也相應(yīng)地有不同的造型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 圖 21 為外露式（騎式）油箱，圖 22 為內(nèi)藏式 （坐式） 油箱。內(nèi)藏式油箱的外形一般由設(shè)計(jì)容積和所在的空間位置而定，上下半體的成形深度應(yīng)該合理設(shè)計(jì)，盡量減小成形深度，通過一次或幾次成形；外露式油箱的外形則不僅依據(jù)整車所需汽油容量和所在的空間位置而定，更主要的是依據(jù)外觀造型的需要而定。這里一定要注意燃油傳感器孔周圍的形狀設(shè)計(jì)，燃油傳感器孔周圍的金屬極易破裂，產(chǎn) 生漏氣，并且安裝形狀不易保證。另外，設(shè)計(jì)時盡量考慮為對稱形狀。 油箱邊子外形設(shè)計(jì) 油箱邊子外形設(shè)計(jì)上，如圖 23 所示，應(yīng)盡量避免在滾輪方向的小半徑圓弧。 一般的情況下，取 R1≥ 24mm 因?yàn)?R1 過小，勢必下滾輪要做得更小，這樣下滾輪與上滾輪的直徑差異過大，使焊點(diǎn)核心偏移過多，造成漏氣。 與滾輪盤相垂直且圓弧向焊機(jī)方向內(nèi)凹的部分，如圖 23 中的 R2，也應(yīng)盡量避免過小，且圓弧段不應(yīng)過長，一般的情況下，取 R2≥ 70mm。因?yàn)?R2 過小，上滾輪轉(zhuǎn)不過彎，不是傷到油箱體，就是滾出邊子。如果確實(shí)為了造型的需要 ， R 不可能取大，那么最好把邊 圖 22 內(nèi)藏式油箱 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 子加寬，利用邊子來保證滾焊的順利進(jìn)行。 圖 23 油箱體外形 R 示意圖 油箱后部聯(lián)接方式 油箱后部連接方 式有兩種：一種是支承板為單獨(dú)一個沖壓件，通過焊接與油箱聯(lián)接起來 ；另一種是直接在油箱體和內(nèi)側(cè)板后部多出一截，上面沖上孔，相當(dāng)于支承板，起支承油箱的作用，再點(diǎn)焊一件加強(qiáng)板，從而增加強(qiáng)度，圖 23 即為支承板與油箱為一整體的結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)各有所長，前者尺寸穩(wěn)定，但縫焊機(jī)下滾輪的外伸長度增加，板材消耗量大；后者裝配尺寸較難保證，需要焊接夾具，增加 了 支承板這個零件，加大 了焊接工作量。 油箱蓋與 油箱連接 形式 油箱蓋與油箱聯(lián)接的形式有鉸鏈?zhǔn)胶头倾q鏈?zhǔn)?。對于非鉸鏈?zhǔn)接拖渖w，如圖 24b 所示，其油箱結(jié)構(gòu)簡單，安裝油箱蓋處的外形更加圓滑，成形阻力小，不易破裂。 對于鉸鏈?zhǔn)接拖渖w，如圖 24a 所示，其相應(yīng)的油箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，需要在油箱體上焊一件油箱蓋鉸鏈支承，因而用戶加油時，只需將油箱蓋打開后翻到一邊，方便加油。但沖壓時，要為油箱蓋鉸鏈支承沖出一個窩子，這個窩子就是裂紋產(chǎn)生的根源。另外在焊接這個支承時，容易產(chǎn)生裂紋、擊穿等現(xiàn)象，此處如果漏氣，補(bǔ)焊比較困難，有時甚至造成油 箱報(bào)廢。 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 a)鉸鏈?zhǔn)? b)非鉸鏈?zhǔn)? 圖 24 油箱蓋與油箱連接的兩種形式 油箱進(jìn)油口結(jié)構(gòu)形式 常見的油箱進(jìn)油口的結(jié)構(gòu)形式有兩種 ： 一種是直接在油箱體上沖出與油箱蓋相裝配的形狀和尺寸，如圖 25a 所示 ； 另一種是僅在油箱體上沖一個孔，另外設(shè)計(jì)一個零件 (稱作箱口圈 )，將箱口圈焊在油箱體上，如圖 25b 所示 ， 這種結(jié)構(gòu)，箱口圈既起到與油箱蓋裝配的作用，同時在油箱體內(nèi)起到擋油的作用，汽油在油箱中不會溢出。前一種結(jié)構(gòu)為了克服這一問題，增加了一個擋油圈和隔板，這兩個件與油箱體點(diǎn)焊在 一起 ， 不過點(diǎn)焊后有焊點(diǎn)痕跡，因此，這種結(jié)構(gòu)一般用在內(nèi)藏式油箱上。 a)無箱口圈的油箱體 b)有箱口圈的油箱體 圖 25 油箱進(jìn)油口結(jié)構(gòu)形式 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 燃油傳感器與油箱連接形式 為了方便摩托車駕駛員了解油箱內(nèi)燃油使用情況，一般在組合儀表上都有油位指針，相應(yīng)地在油箱上要安裝一個燃油傳感器，這就多了一個焊接件，多了一個裝燃油傳感器的孔，也就多了一個漏氣的位置。圖 2圖 27 和圖 28 為燃油傳感器與油箱連接的三種形式，圖 26 為焊接螺栓連接形式，燃油傳感器穿入焊接螺栓中，用螺母固定。圖 27 為凸焊螺 母連接形式，油箱上焊接螺母，燃油傳感器用螺栓壓緊在油箱上。圖 28 為壓板連接形式，用壓板將傳感器固定在油箱上。相比之下，圖 27 所示的在油箱上焊接螺母的結(jié)構(gòu)較簡單，有利于焊接，不易產(chǎn)生漏氣。 圖 26 焊接螺栓連接形式 圖 27 凸焊螺母連接形式 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 28 壓板連接形式 油箱焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 油箱焊縫中以滾焊焊縫最長， DY150 油箱周邊滾焊焊縫長 約為 米，焊縫為空間位置，這就要求操作者要有熟練的操作技藝，否則，就會傷及油箱體表面或滾到外面去，產(chǎn)生廢品。滾焊后油箱體變形嚴(yán)重，必須通過油 壓機(jī)整形，使油箱體形狀平整、光滑，同時，也使?jié)L焊縫稍微凸出于油箱體表面。 油箱材質(zhì)的焊接性 通常摩托車油箱是采用拉延性比較好的材料制成的， 本文中我們選用 的材料牌號為08Al，板材厚度為 177。 毫米，其化學(xué)成分和機(jī)械性能如表 21 所示： 表 21 08A1 化學(xué)成份和機(jī)械性能 牌號 化學(xué)成分 機(jī)械性能 C≤ Si Mn≤ 酸溶 Al P≤ S≤ 抗拉強(qiáng)度σb(MPa) 伸長率δ10%≥ 屈服強(qiáng)度σs(MPa) ≤ 08Al 痕跡 ～ 255～ 334 42 206 08Al 是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的一種，薄板鋼中的 Al 脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板 ,其命名規(guī)則類同碳素結(jié)構(gòu)鋼，其兩位數(shù)字表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍，即 “ 08” 表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %。 錳和硅對焊接性能有影 響， 08A1 的碳當(dāng)量值為 ： 湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 08Al 碳當(dāng)量值小于 %，因此，這種鋼的焊接性能優(yōu)良，通常情況下不會因焊接而引起嚴(yán)重的硬化組織，塑性和沖擊韌性也比較好，焊接時不必預(yù)熱。但是，鋼中的雜質(zhì)，例如，硫、磷、氧、氮對焊接接頭的裂紋敏感性以及力學(xué)性能都有重大影響。如果鋼中的硫、磷過多 ，則可能在晶界上形成低熔點(diǎn)的硫、磷化合物，引起焊縫熔合線附近的液化裂紋，甚至焊縫裂紋。此外，含硫量過多還可能引起氣少孔。 氧在鋼中危害很大，會降低力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo) (強(qiáng)度、塑性和韌性 )，這種母材，氧的含量過多，往往與冶煉方法有關(guān)。在進(jìn)廠驗(yàn)收時必須嚴(yán)格控制，杜絕不合格板材進(jìn)入工廠。 另外，焊接材料的成份不合格時，例如，含碳量過高，含硫量過高，都能導(dǎo)致焊縫裂紋傾向增加。 某些焊接方法可能給這種鋼的焊接質(zhì)量帶來麻煩。例如，常用的火焰釬焊，會使焊接熱影響區(qū)晶粒過于粗大，從而使這一區(qū)域金屬的沖擊韌性降低。另外，在電阻焊 硬規(guī)范 (即大電流，快冷速 )的情況下，焊接處也可能出現(xiàn)淬硬組織。剛性大的接頭部位在溫度較低時可能出現(xiàn)裂紋。特別是在頭部、后部及半徑比較小的地方，配合間隙往往比較大，成形時己被深拉伸，形成了加工硬化，通過縫焊后，產(chǎn)生殘余應(yīng)力，有可能在摩托車的使用過程中，殘余應(yīng)力得到釋放，從而發(fā)生漏油現(xiàn)象。 油箱焊接方法 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，焊接技術(shù)不斷進(jìn)步 ,僅以新型焊接方法而言，到目前為止，已