加工EQY-112-90 汽车变速箱后面孔系钻削组合机床设计
EQY-112-90 汽车变速箱后
面孔系钻削组合机床设计
中文摘要
本次的设计题目为 EQY-112-90 汽车变速箱后面孔系钻削组合 机床设计。汽车变速箱零件上的孔数多，如果采用普通的钻床加工 效率低，精度也比较低。特别是对于生产批量大的工件，采用专用 的钻孔组合机床能提高生产率和精度。首先是组合机床的总体设 计，包括制定工艺方案、确定机床配置形式、制订影响机床总体布 局和技术性能的主要部件的结构方案。主要工作是“三图” （加工 零件工序图、加工示意图和机床联系尺寸总图）的设计和绘制，这 些是组合机床设计的基础。机床联系尺寸图有很多是标准组件，如 动力滑台、侧底座等。再来就是技术设计，主要是多轴箱装配图、 夹具设计及其装配图。机床多轴箱设计，是本次设计的重点。多轴 箱中各个轴的选择和分布是最为关键的也是难点之一，这要根据被 加工零件的结构特点及所要加工孔的情况合理地布置各个主轴及 传动轴。此外，通过计算各轴工作时所要的功率、扭矩合理地设计 各个轴的大小。由于组合机床的自动化程度较高，因而组合机床的 夹具和通用机床的夹具是有所不同的，因此采用液压机构进行夹 紧，并采用连动销定位。
关键词：组合机床，多轴箱，夹具。
Design the moduler machine to drill the holes of the speed controller box of The automobiles EQY-112-90s in the back of department
Abstract
The design topic is design the moduler machine to drill the hole of the speed controller box of The automobiles EQY-112-90s in back of department .Because the automobile become soon box has so much holes , if the common drill machines are adopted to drill the holes ,the efficiency will be low and the accuracy is also lower.Especially for produce the quantity of work piece, adopted the combine machine for drill can raise the rate of production and accuracies appropriatively. It is the overall designing which makes up the lathe at first, What this part will be done is how to design and draw the " three pictures
"( processing part process picture, process sketch map, lathe get in touch with size general drawing ), these make up the foundation of designing of the lathe . The lathe get in touch with size general drawing has a lot of standard module, such as power slippery platform, incline base part etc .Socend It is the technique designing, mainly the lathe many axle case designing and the lathe’s tongs design and it’s assembles the diagram. the focal point of the many axle case designing, and it each choice and distribution of axle is the most key, so calculate every axle power, torsion wanted design each size of axle rational when working. Through analyse and process the situation of the hole, design the distribution of the main shaft..Because the automation degree of the moduler machine is higher, making up lathe’s tongs and ordinary tongs of lathe are different, adopt hydraulic pressure organization clamp, and adopt and move and sell and make a reservation in succession.
Key Words: modular machine,multiple spindle
加工EQY-112-90 汽车变速箱后面孔系钻削组合机床设计
case,fixture
第一章 绪 论
众所周知， 机床的用途十分广阔， 在国民经济中所起的作用极为重要。 可以说，机床生产的水平是衡量一个国家工业、农业、国防和科学技术四 个现代化水平的重要标志。
组合机床是一种典型的加工类机械， 它和其它机床一样是用于加工其 它各类零件的母机。以前，在生产中广泛的采用万能机床，但是随着生产 的发展，万能机床越来越不能适应大规模，集成化的生产，很多企业的产 品产量越来越大，精度越来越高，如汽车的汽缸体、变速箱，采用万能机 床加工就无法很好的满足设计要求。在这种情况下，组合机床应运而生。
在组合机床的设计上，在进行过工艺方案的论证，加工方法的选择以 及确定机型、配置形式之后，就是组合机床的总体设计部分，总体设计的 具体工作是编制“三图一卡” ，即绘制被加工零件图、加工示意图、机床 联系尺寸图，编制生产率计算卡。在这个部分就应该确定下加工方法，工 装及夹紧形式以及切削用量等。 接下来是主轴箱的设计， 具体设计步骤为： 绘制主轴箱设计原始依据图；确定主轴结构，拟订传动系统；计算主轴， 传动轴的坐标，绘制主轴箱坐标检查图；绘制主轴箱装配总图及主轴箱补 充加工图。再接下来是设计机床工装夹具，最重要的是就是根据所加工的 零件的结构特点和加工方法来设计合适的夹具。 开始时可以根据不同的设 计思想规划出几套不同的方案。最终选取其中最为合适的，在此基础上再 进行夹紧力、定位误差的计算，最终画出夹具装配图。
本次课题为 EQY-112-90 汽车变速箱后面孔系钻削组合机床设计，共 分为七章。第二章组合机床的组成、特点和设计步骤，第三章制定机械加 工工艺过程，第四章加工工序图，第五章加工示意图，第六章机床联系尺 寸总图，第七章组合机床主轴箱设计，第八章夹具设计。
限于水平和经验，设计之中难免出现这样或者那样的错误和不妥之 处，敬请老师批评指正。
第二章、组合机床的组成、特点和设计步骤
2.1组合机床的组成及特点
组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求， 按照高度集中工序的 原则设计的一种高效率的专用机床。 组合机床的各个部件都是具有一定独 立功能的部件，并且大都已经系列化、标准化、和通用化的通用部件。 组合机床相比其它机床具有以下特点：
（1） 主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。
（2） 生产率高。因为工序集中，可多刀、多轴、多面、多工位同 时自动加工。
（3） 加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精 密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性；
（4） 因为通用化、系列化、标准化程度高，所以研制周期短，便 于设计、制造和使用维护，成本低。
（5）自动化程度高，可降低工人的劳动强度；
（6）配置灵活。因为结构模块化，组合化。可按工件或工序要求， 用大量通用部件和少量专用部部件灵活组成各种类型的组合机床及自动 线，机床易于改装，产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。
因此组合机床适宜加工箱体类零件。根据组合机床完成工艺的一些限 制及组合机床的各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要 求，可以确定用组合机床来钻 EQY-112-90 汽车变速箱后面孔系的六个孔 是经济合理的。
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2.2组合机床的设计步骤
组合机床一般是根据用户的需要而进行设计的。 设计前往往规定了具
体的加工对象、加工内容和加工精度等设计的原始数据。在设计过程中应
尽量采用先进的工艺方案和合理的机床结构方案； 正确选择通用部件及机
床布局形式； 要十分注意保证加工精度和生产效率的措施以及操作的使用
方便性。组合机床设计步骤大致如下。
一、调查研究
调查研究的主要内容有：认真阅读被加工零件图样，研究其尺寸、
形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求
等内容。通过对产品装配图和有关工艺资料的分析，认识被加工零件在产
品中的地位和作用。
二、总体方案设计
总体方案的设计主要包括制定工艺方案 （确定零件在组合机床上完成
的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类
及其结构形式，选择切削用量等）、确定机床配置形式、制定影响机床总
体布局和技术性能的主要部件的结构方案。 总体方案设计的具体工作是编
，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸 制“三图一卡”
图，编制生产率计算卡。
三、技术设计
技术设计就是根据设计已经确定的“三图一卡” ，设计机床各专用部
件正式总图，如设计夹具，多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和
机床循环要求，设计液压和电气控制原理图。设计过程中，应按设计程序
作必要的计算和验算工作，并对第一、第二阶段的数据、结构等作相应的
调整或修改。
四、工作设计
当技术设计通过审查后即可展开工作设计， 即绘制各个专用部件的施
工图样、编制各部件零件明细表。
第三章、制定机械加工工艺过程
3.1工艺方案的拟订
工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步， 因为工艺方案在很大程 度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。工艺方案的制定原则： （1）粗、精加工工序的安排 必须根据零件的生产批量、加工精 度、技术要求进行全面的分性，按照经济的原则，合理安排粗加工与精加 工的工序。一般在大批大量生产中，粗、精加工宜分开，但这将使机床的 台数增多。当工件生产批量不大时，由于机床负荷率低，则经济性不好。 因此，在能够保证加工精度的前提下，有时也采用粗、精加工合并在一台 机床上的方案，但必须采取措施，尽量减少由此带来的不利影响。
（2）工序集中与分散的处理 工序集中是机械加工近代的主要发 展方向之一。组合机床也正是基于工序集中的工序原则发展起来的，即运 用多种不同的刀具，采用多面、多工位和复合刀具等方法，在一台机床上 对一个或几个零件完成复杂的工艺过程，从而提高生产的效率。
但也应当看到，工序过分集中也会带来一些问题：使机床结构复杂， 刀具数量增多，机床大而笨重，调整使用不便，可靠性降低，反而影响生 产效率的提高。也会导致切削负荷加大，往往由于工件的刚性不足及变形 等影响加工精度。
因此，提高工序集中程度，应该注意：考虑单一工序。即把相同工艺 内容的工序集中在同一台机床上或同一工位上加工。例如，通常把箱体零 件上的大量螺纹孔攻丝工序集中在一台攻丝机床上，而不与大量钻、镗工
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序集中在同一个主轴箱或同一台机床上进行，这样会使机床更为简单合 理。相互间有位置精度要求的工序应集中在同一工位或同一台机床上加 工。例如，箱体类零件各面上的孔，相互间有位置精度要求时，其孔的精 加工应集中在一台机床上一次装夹并完成加工，一般说来，这些孔的粗加 工也应尽量集中在一台机床上进行，这可以使的精加工余量分布均匀，以 利于保证加工精度。大量的钻、镗工序最好分开，不要集中在同一主轴箱 完成。这是因为，钻孔与镗孔的直径往往相差很大，主轴转速也就相差很 大，导致主轴箱的传动链复杂和设计困难。同时，大量钻孔会产生很大的 轴向力， 有可能使工件变形而影响了镗孔的精度； 而且， 粗镗孔振动较大， 又会影响钻孔，甚至会造成小钻头的损坏和折断。另外，铰孔为低速大进 给量切削，镗孔为高速小进给量切削，所以两者也不宜放在同一个主轴箱 上进行，以有利于切削用量的合理选择和主轴箱传动系统的简化。
确定工序集中时， 必须充分考虑零件是否会因为刚性不足而在较大的 切削力、夹压力下变形对加工精度带来的不利影响。
工序集中时，必须考虑到前述粗、精加工工序的合理安排及由于主轴箱结 构及设置导向的需要。主轴排列不宜过密，否则会造成机床、刀具调整的 不便，加工精度、工作可靠性、生产率降低的不良后果。
3.2被加工零件的工艺分析及其工艺方案
3．2．1 被加工零件的结构特点
首先要研究被加工零件的用途及其结构特点，这主要指零件的材料、 硬度、加工部位的结构形状、工件刚性、定位基准的特点等。它们对机床 工艺方案的制定有着重要的影响。 同样精度的孔， 因为材料、 硬度的不同， 其工艺方案也不同，若工件刚性不足，安排工序就不能太过于集中，以免 因同时加工表面过多造成工件受力大，振动及发热变形而影响加工精度， 还必须十分重视被加工零件在组合机床加工前所完成的工序及毛坯或半 成品质量，对加工余量很大或铸造质量较差的零件应安排预加工工序。
汽车变速箱体是典型的箱体类零件，其材料为 HT200，硬度为 HB200 左右，表面粗糙度要求并不会高。纵观整个零件所需加工得部位较多，但 主要是平面加工和钻孔， 特别是孔系很多。 大多数尺寸都是以顶面为基准， 还有依照夹紧定位的要求底面较平整可作为定位基面进行“一面两销” ， 故在加工其它工序之前应该尽快加工出底面及底面上的定位销孔， 在后面 的加工工序中几乎都以底面为定位基准，以“一面两销”方式定位的。故 应先加工其底面及加工底面上的两个定位销孔。
被加工零件的特点在很大程度上决定了组合机床的配置形式。一般说 来， 孔中心线与定位基准面平行的且需由一面或几面加工的箱体件宜采用 卧式机床；对大型箱体件，采用单工位机床加工较适宜。
3.2.2 被加工零件的技术要求和加工工序
被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应该保证的加工精 度，是制定机床方案的主要依据。EQY-112-90 汽车变速箱后面孔系螺纹 底孔φ8.5，其要求的精度不高，表面粗糙度为 Ra=16。从各种加工方式 所能达到的精度及表面粗糙度考虑， 可采用一次钻削加工就能达到尺寸要 求和精度要求，而不需要留加工余量。变速箱的顶面是比较规则且比较大 的平面， 在加工时可以以顶面及顶面上两个定位孔采用 “一面两销” 定位， 采用组合钻床同时加工六个孔。由《组合机床设计》书中表 3—1 HT200 铸件根据不同精度孔的典型工艺方法可知：，直径在 ?8.5mm 以下的采用 钻削加工
3.2.3零件的生产批量
零件的生产批量是决定采用单工位，多工位或自动线，还是按照中小 批生产特点来设计组合机床的重要因素。从工件的外型及轮廓尺寸看，可 以采取单工位固定式夹具的机床配置形式。
汽变速箱体的年产量为10000/年， 单班制， 且变速箱零件的尺寸较大， 故采用单工位机床加工。
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3.3 制定工艺方案时应考虑问题
3.3.1定位基准的及夹压点选择
组合机床是针对某种零件或某道工序而设计的。正确选择加工用定位 基准，是确保加工精度的重要条件，同时也是有利于实现最大限度的集中 工序，从而收到减少机床台数的效果。
箱体类零件是机械加工中工序多，精度要求高的零件。这类零件一般 都有较高精度的孔要加工，又常常在几次装夹下进行。因此，定位基准选 择“一面两孔”是最常用的方法。它可以简便地消除工件的六个自由度， 使工件获得可靠的定位；有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中 工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。
“一面两孔”定位可以作为零 件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统 一，从而减少由基准转换带来的积累误差，有利于保证加工的精度。同时 使机床各工序（工位）的许多部件，如夹具，实现通用化，有利于缩短设 计、制造周期，降低成本。同时采用“一面两孔”定位，易于实现自动化 定位、夹紧。
3.3.2加工工艺方案
具体的工艺安排如下：
1、粗铣变速箱外壳的顶面，以心轴和右侧面及后端一点定位，由左侧面 进行夹紧，变速箱外壳底下采取辅助支承的工艺；
2、粗镗四轴孔，采用一面两销的定位方式，由上往下夹紧；
3、精铣顶面，采用工序1的定位方式和夹紧方法；
4、精镗轴孔φ110，φ80；
5、 钻变速箱外壳顶面的两销孔φ11.8， 采用工序1的定位和夹紧方法 （此 两孔用来为后面的工序当作定位孔）；
6、绞顶面的两销孔φ12，以右侧面、心轴及顶面一点定位；
7、粗铣前后端面及凸台面，以一面两销的定位方式，从上往下夹紧（以 下如无特别说明均以一面两销定位，从上往下夹紧）；
8、铣两侧面，以一面两销的定位方式,，从上往下夹紧；
9、钻后端面凸台销孔2-φ9.8；
10、绞后端面凸台销孔2-φ10；
11、钻后端面右下方凸台螺纹底孔6-φ8.5；
12、攻螺纹6-M10；
13、钻前端面右下方凸台螺纹底孔6-φ8.5；
14、攻螺纹6-M10；
15、钻前端面其它螺纹底孔6-φ8.5；φ12
16、攻螺纹6-M10；M14
17、钻右下侧面螺纹底孔5-φ8.5；
18、攻螺纹5-M10；
19、钻右上侧面螺纹底孔6-φ8.5；
20、攻螺纹6-M10；
21、钻右侧面销孔φ8,及扩2-φ30孔；
22、扩底孔φ30；
23、钻左侧所有孔 4-φ17,4-φ8.5及销孔φ8；
24、攻螺纹4-M10；
25、扩注油孔φ42；
26、钻顶面螺纹底孔9-φ8.5，以一面两销的定位方式，由下往上夹紧；
27、攻螺纹9-M10，以一面两销的定位方式，由下往上夹紧；
28、清洗；
29、检验。
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第四章 加工工序图
4.1 被加工零件工序图
4.1.1 被加工零件工序图的作用及内容
被加工零件工序图是根据选定的工艺方案， 表示一台组合机床或 自动线完成的工艺内容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要 求，加工用定位基准、夹压部位及被加工零件的材料、硬度、重量和 在本工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。 它不能用用户提供的产品 图纸代替， 而须在原零件图基础上， 突出本机床或自动线的加工内容， 加上必要的说明而绘制的。 它是组合机床设计的主要依据， 也是制造、 使用、检验和调整机床的重要技术文件。图上应表示出：
1）被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的 结构形状尺寸。尤其是当须要设置中间导向套时，应表示出零件内部 的筋，壁布置及有关结构的形状尺寸。以便检查工件、夹具、刀具是 否发生干涉。
2）加工用定为基准、夹压部位及夹压方向。以便依次进行夹具 的定位支承（包括辅助支承）、限位、夹紧、导向系统的设计。本课 题的工序是钻汽车变速箱后面螺纹底孔，定位基准是底面，从顶面夹 紧。
3）本工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸 精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。
4）必要的文字说明。如被加工零件编号、名称、材料、硬度、 重量及加工部位的余量等。制被加工零件工序图的注意事项
5）为使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出本机床的加工 内容。绘制时，应按一定比例，选择足够的视图及剖视，突出加工部 位，并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关的部位表示清楚。凡本工 序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记。加工用
定位基准、 夹压位置及方向、 辅助支承等都要用统一的标准符号标出。
6）加工部位的位置尺寸应由定位基准标注起。为便于加工及检 查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不采用极坐标系。但有时因所选 的定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求的位置尺寸精度 进行分析换算。此外，应将零件图上不对称位置尺寸公差换算成对称 公差，其公差数值的决定要考虑一是要能到达产品图纸要求的精度， 二是采用组合机床能加工出来。
7）应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。如对多层壁同 轴线等直径孔加工，若要求孔的表面不留退刀痕迹，则图纸上应注明 要求“机床主轴定位，工件（夹具）让刀。
加工汽变速箱体后面六个孔的加工工序图见具体图纸。
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第五章 加工示意图
5.1切削用量的选择
组合机床的正常工作与合理地选择切削用量， 即确定合理的切削速度 和工作进给量有很大的关系，切削用量选的恰当，能使组合机床以最少的 停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量，也就是 多快好省的进行生产。组合机床大多为多刀加工，而且是多种刀具同时工 作。计算最佳切削用量的工作比较复杂。
确定了在组合机床上完成的工艺内容后，就可以着手选择切削用量。 目前组合机床的切削用量的选择，主要是参考现场采用的切削用量的情 况，根据积累的经验来进行。由于组合机床有大量的刀具同时工作，为了 能使机床能正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产效率，所选的 切削用量比一般的万能机床单刀加工要低一些。可概括地说：在多轴加工 的组合机床上不宜最大的切削用量。
5.1.1 确定切削用量应注意的问题
尽量做到合理利用所有的刀具，充分发挥其性能。由于连接于动力部 件的主轴箱上同时工作时的刀具种类和直径大小不等， 因此其切削用量的 选择也各有特点。如钻孔要求切削速度高而每转进给量小；铰孔却要求切 削速度低而每转进给量大等。同一主轴箱上的刀具每分钟进给量是相同 的，要使每把刀具均能有合适的切削用量是困难的。一般情况下可先按各 类刀具选择较合理的主轴转速 n（转/分）和每转进给量 f（毫米/分），然 后进行适当的调整使各刀具的每分钟进给量相同， 皆等于动力滑台的每分 钟进给量vf。 这样各类刀具都不是按最合理的切削用量而是按一个中间的 切削用量工作。假如确实需要，也可按多数刀具选用一个统一的每分钟进 给量，对少数刀具采用附加机构（增、减速）机构，使之按各自需要的合 理进给量工作。以达到合理使用刀具的目的。
选择切削用量时，应考虑零件批量生产的影响。生产率要求不高时， 就没有必要将切削用量选得过高，以免降低刀具得耐用度，对于要求生产 率高得大批量生产用组合机床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困难，造 价高得所谓“限制性”工序刀具得切削用量。但必须注意不能影响加工的 精度，也不能使刀具耐用度降低。对于“非限制性”刀具，应采取不使刀 具耐用度降低的某一极限值，这样可减少切削功率。组合机床通常要求切 削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4小时。
切削用量的选择应有利于主轴箱设计。若能作到相邻主轴转速接近相 等，则可以使主轴箱传动链简单；某些刀具带导向加工时，若不便冷却润 滑，则应适当降低切削速度。
选择切削用量时，还必须考虑所选的动力滑台的性能。尤其采用液压 动力滑台时， 所选的每分钟进给量一般比动力滑台可实现的最小进给量大 50％。否则，会由于温度和其他原因导致进给量不稳定，影响加工精度， 甚至造成机床不能工作。
5.1.2组合机床切削用量的选择
必须从实际出发，根据加工精度、工件材料，工作条件、技术要求等 进行分析，按照经济地满足加工要求地原则，合理地选择切削用量。一般 常用查表法，参照生产现场同类工艺，通过工艺试验确定切削用量。
根据生产经验，在组合机床上进行孔加工的切削用量按下表选取：
表1
用高速钢钻头加工铸铁件的切削用量 HB160～200 HB200～241 HB300～400
切削用量 加
工
直径 （毫
米）
v （m/min ） f （
mm/ 转） v （m/min ） f （mm/ 转） v （m/min ） f （mm/ 转）
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1～6 0.07～
0.12 0.05～
0.10
0.03～
0.08
6 ～ 12 0.12～
0.20
0.10～
0.18
0.08～
0.15
12～ 22 0.20～
0.40
0.18～
0.25
0.15～
0.20
22～ 50 16～24
0.40～
0.80
10～18
0.25～
0.40
5～12
0.20～
0.30
由上表可见，根据工件的材料与加工的孔径，可以选择合适的切削用 量。
加工零件的材料为HT200，其硬度为HB200，加工的孔径为8.5mm。 初定主轴转速为n＝500转，故可以选择加工各孔的切削用量如下： ?8.5mm： v＝3.14x500x8.5/1000＝13.4m/min
f=0.10~0.18r/min取0.15r/min
5.2 选择刀具结构
根据工艺要求及加工精度的不同，组合机床采用的刀具有：一般简单 刀具（标准刀具），复合刀具及特种刀具。选择刀具结构应注意以下主要 问题：
1）只要条件允许，为使工作可靠，结构简单，刃磨容易，应该尽量 选择标准刀具（如标准的麻花钻，扩空钻，铰刀等）和简单的刀具。采用 此类刀具的缺点使加工一个零件所需的工位或机床台数较多。
2）为提高工序集中程度或保证加工精度，可采用先后加工或同时加 工两个或两个以上表面的复合刀具。
3）选择刀具结构时，还必须认真分析被加工零件材料的特点。如加 工硬度较高的铸铁或钢件时，为了提高刀具的耐用度减少换刀时间，宜采 用多刃铰刀或多刃镗刀头加工，以解决断屑及排屑问题
本次设计所加工的零件为变速箱盖前面孔上的六个水孔， 其精度要求
较低，材料为铸铁，硬度不高，采用标准的高速钢锥柄麻花钻刀具，即可 满足加工的技术要求。
由《金属机械加工工艺人员手册》刀具部分P587表8-17可选择如下 刀具：
?8.5mm：高速钢锥柄长麻花钻 L＝190mm，l＝109m
5.3加工示意图
5.3.1加工意图的作用和内容
零件加工的工艺方案要通过加工示意图来反映。 加工示意图表示被加 工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压电气装置 设计及通用部件选择的主要原始资料， 也是整个组合机床布局和性能的原 始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。其内容为： 1）应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。
2）根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺 寸（直径和长度），包括镗削加工时决定镗杆直径和长度。
3）决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。
4）选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装 置、刀杆托架等，并决定它们的结构、参数及尺寸。
5)表明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、 配合及精度。
6)根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注各主 轴的切削用量。
7)决定机床动力部件的工作行程及工作循环。
5.3.2．加工示意图的画法及注意事项
1) 加工示意的绘制顺序是：先按比例用细实线绘出工件加工部位和 局部结构的展开图。加工表面用粗实线画。为简化设计，相同加工部位的
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加工示意图（指对同一规格的孔加工，所用刀具、导向、主轴、接杆等的 规格尺寸、精度完全相同），允许只表示其中之一，亦即同一主轴箱上结 构尺寸相同的主轴可只画一根。但必须在主轴上标注轴号。（与工件孔号 相对应）。当轴数较多，可采用缩小比例，用细实线画出工件加工部位简 图并标注孔号，以便设计和调整机床。
2) 一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。 当被加工孔间距很小或需设置径向尺寸结构较大的导向装置时， 相邻主轴 必须严格按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否干涉。
3) 主轴应丛主轴箱端面画起。刀具画加工终了位置（攻丝加工则应 画开始位置）。标准的通用结构如接杆、浮动卡头、攻丝靠模及丝锥卡头、 通用主轴箱的标准钻镗主轴外伸部分等只画外轮廓，并须加注规格代号。 对一些专用结构如导向、刀杆托架、专用接杆或浮动卡头等，为了显示其 结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。
5.3.3．择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置尺
寸
1)刀具的选择 刀具的选择如前所述，要考虑工件的加工尺寸精度、 表面粗糙度、切屑的排除及生产率要求等因素。一般孔加工刀具（钻、扩、 刀具螺旋槽尾端与导向套外端面有一定的距离（一般为30～50mm）。
2)导向的选择 在组合机床上加工孔，除了刚性主轴的方案外，工件 的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此，正确选择导向的结构，确 定导向类型、参数、精度，不但是绘制加工示意图应该解决的问题，也是 设计组合机床不可忽视的重要内容。
(1)导向类型、形式和结构 导向通常分为两类：一类是刀具导向部 分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动的第一类导向， 或称固定式 导向。 另一类是刀具导向部分与夹具导套之间只有相对移动而无相对转动 的第二类导向，或称旋转式导向。通常依据刀具导向部分的直径d 和刀具
转速n 折算出导向的线速度v，其中 1000
dn v p = 米/分，在结合加工部位的尺
寸精度， 工艺方法和刀具的具体工作条件来选择导向的类型、 形式和结构。 第一类导向的允许线速度v<20米/分。因此，除了铰孔外，这类导向很少 用于大孔径的加工。第二类导向的允许线速度 v>20米/分。一般用于孔径 大于 25mm 以上的孔加工，尤其以大直径的镗孔应用较多。由前所选择的 刀具和主轴转速，根据切削用量的线速度，加上气缸盖前面板上的六个孔 的直径为? 8.5mm，孔径不大，其线速度v不大于20米/分，故采用固定 式导向。
（2）确定导向数量、选择导向参数 导向数量应根据工件形状，内 部结构，刀具刚性，加工精度及具体加工情况而定。通常钻、扩、铰单层 壁小孔或用悬伸量不大的镗杆镗、扩、铰深度不大的大孔时，选取单个导 向加工。当在工件铸孔上扩孔时，为了加强刀具的导向刚性，通常采用双 导向加工。导向的参数选择包括：导套的直径及公差配合，导套的长度， 导套离工件端面的距离等。根据《组合机床设计》表3-17和表3-18，选 择导向的参数。
2
~
(
=
4
l )
导向的长度： d
1
.
3
=
~
(
导向离工件端面的距离： d
1
l )
.
2
其中：d为刀具的直径。
故可选择各导向的参数：
?8.5mm：
l 取35mm
1
l 取10mm
导向离工件端面的距离：
2
导向的直径及公差配合等参数见下图所示：
加工EQY-112-90 汽车变速箱后面孔系钻削组合机床设计
图1：钻直径为8.5mm孔的导套参数
5.3.4初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆
主轴的型式主要取决于进给抗力和主轴——刀具系统结构上的需 要。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩 M，根据,《组 合机床设计》表 3-19 初选主轴直径 d，再综合考虑加工精度和具体工作 条件，根据表 3-22 决定外伸部分尺寸（直径 D/d1，长度 L）及配套的刀 具接杆莫氏锥度。
由前所确定的切削扭矩M，可确定主轴的直径为：
钻直径为?8.5mm的主轴：?20mm
再由表 3-22 选择 ?8.5mm的主轴的外伸尺寸为 115mm，其接杆的莫 氏锥度为1号锥度，接杆连接也称为刚性连接，用于单导向进行钻、扩、 铰等孔加工。通用的标准接杆有大小型之分，其规格、尺寸随接杆号不同 而不同。选择接杆主要时决定其号数，应根据刀具尾部结构(莫氏锥度号) 和主轴外伸部分的内孔直径d1而定。
主轴箱端面至工件之间的轴向距离时加工示意图上最重要的联系尺 寸。 必须从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部
刀具、接杆、导向等与工件之间的联系尺寸，其中，须标注主轴端部外径 和内孔径，外伸尺寸，刀具各段长度及直径，导向的直径、长度、配合， 工件至夹具之间须标注工件距导套端面的距离为了缩短刀具悬伸长度与 工作行程长度，要求这一距离越小越好。它取决于两个方面，一是主轴箱 上刀具、接杆、主轴等由于相互连接所需的最小轴向尺寸，如采用麻花钻 钻孔时，刀具长度要考虑其螺旋槽尾部离开导套端面有一定的距离，以备 排屑和刀具刃磨后有向前调整的可能。接杆长度的标准尺寸，各规格均有 可选择的范围，设计时通常先按最小长度选取。二时机床总体布局要求的 联系尺寸。设计时要综合考虑 两者的因素。
由表3-23选择各接杆的型号：
? 8.5mm的主轴：接杆 2X260T0635—01
5.4 动力部件的工作循环和工作行程
动力部件的工作循环是加工时动力部件从原始位置开始运动到加工 终了位置，又返回原始位置的动作过程。一般包括快速引进、工作进给、 快速退 回等动作。有时还有中间的许多其他要求动作。本次加工六个孔， 并无其他 特殊的精度要求，采用一般的钻削加工就可。故其工作循环只 需要快进，工 进，快退三个步骤即可。
工作行程长度的确定： 工作进给长度L应等于工件加工部位的长度L 与刀具切入长度 L1 和切出长度 L2 之和，切入长度 L1 应根据工件端面的 误差情况在5～10mm之间选择，误差大时取大值。
由此选择加工的切入长度 L1 为 10mm，由于是钻不通的孔无切出长 度。快速退回长度等于快速引进与工作进给长度之和，快速引进是指动力 部件把主轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置， 其长度按具 体加工情况确定。通常，在采用固定式夹具的钻、扩、铰孔组合机床上， 快速退回行程长度须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件的装 卸。假如刀具的刚性较好，且能够满足生产率的要求，为了使动力滑台导 轨在全行程上均匀磨损，也可使快退行程长度加大。本文选用的快退长度
六层燃油箱的特性 用新材料高分子量聚乙烯（HMWHDPE）、粘接剂（ LLDPE）、聚乙烯醇（EVOH），六层共挤技术制造六层塑料燃油箱是国内外市场现状和技术发展趋势。高阻隔性、塑料代替金属、六层代替单层，已成为当今汽车燃油箱的发展方向和趋势。 与金属燃油箱相比，用新材料HMWHDPE、LLDPE、EVOH，六层共挤技术制造的六层塑料燃油箱，具有轻量化、耐冲击、耐腐蚀、不爆炸、设计自由度大、空间利用率高、研制周期短、使用寿命长，燃油箱经济性、安全可靠性、阻燃油渗透性能更好，废弃可回收再利用的特性。同规格的塑料燃油箱比金属燃油箱轻40%-50%，能适应汽车轻量化的发展需求，满足了新的汽车燃油经济性的标准。生产过程无污染，废弃可回收再利用，符合发展循环经济的要求。 安徽新成汽车零部件有限公司用新材料HMWHDPE、LLDPE、EVOH，六层共挤技术制造的六层塑料燃油箱阻隔性能为≤0.04g/24h（对普通无铅汽油）、≤0.1g/24h（对甲醇汽油、乙醇汽油）！完全符合我国2006年提倡、2007年强制实施（北京市、上海市提前于2007年1月1日强制实施）的等同于EUⅢ标准的环保规定，也符合我国更后将实施的等同于EUⅣ标准的环保规定。而且要改进燃油系统的阻隔性能，还必须从燃油箱系统的结构和其关键零部件的结构、性能总体方案优化，才能确保燃油系统C H化合物排放量达到法规要求。六层塑料燃油箱必将完全取代单层塑料燃油箱。 新成公司引进德国KAUTEX世界领先的生产设备，采用世界最先进的新材料HMWHDPE、LLDPE、EVOH，生产出来的六层燃油箱具有以下特点： ●重量轻。通常，铁油箱的壁厚至少为1.2mm，塑料油箱的平均壁厚为4mm。由于铁的密度为7.8,再加上铁油箱外表面要做防锈处理，从而使其密度可达到8，而HDPE塑料材料的密度为0.95左右，因此一只同等容积的铁
通用吹塑成型汽车燃油箱的生产方案 加工三班刘琦 1043002043 一、塑料燃油箱的优点 1. 质量轻。通常，铁油箱的壁厚至少为1.2mm，塑料油箱的平均壁厚为4mm。由于铁的密度为7.8,再加上铁油箱外表面要做防锈处理，从而使其密度可达到8，而HDPE塑料材料的密度为0.95左右，因此一只同等容积的铁油箱比塑料油箱重 2.5倍。因此，相同形状和体积的塑料燃油箱比铁质燃油箱重量大大减轻，使汽车自身的重量大大减小，从而能节省不少能量。 2. 防腐能力强。由于塑料具有很强的耐化学腐蚀能力，因此塑料油箱不会因腐蚀而产生一些杂质，从而不会导致杂质通过供油系统进入发动机而导致发动机的损伤，降低其使用寿命，也不会堵塞油管使机器产生故障。 3. 造型随意。随着汽车配置的越来越多，为了充分利用空间，现代汽车的外型设计变得越来越紧凑。与金属燃油箱不同的是，塑料燃油箱通常是采用一次吹塑成型的方式，可以成型出形状复杂的异形产品，因此有利于在汽车总体布置已经确定的情况下，根据现有的底盘剩余空间来成型出适合的燃油箱形状，并尽可能地增大燃油箱的容积，这是金属燃油箱无法比拟的。 4. 安全性高，不会因热膨胀而爆炸。目前，大多数的塑料燃油箱都是采用高分子量的聚乙烯材料制造而成。这种材料的热传导性很低，仅为金属的1%。同时，高分子量聚乙烯具有良好的弹性和刚性，在-40℃和 90℃的情况下仍可保持良好的机械性能，经撞击后能自行回弹而不会产生永久变形，同时在磨擦或撞击过程中不会产生电火花而引起爆炸事故，即使汽车不慎着火，金属燃油箱在发生火灾时很容易爆炸，危险性大。由于塑料燃油箱采用高分子材料制造，热传导性很低。塑料具有弹性，当发生撞击与摩擦时不易发生火花。也不会因塑料燃油箱受热膨胀而发生爆炸，因此塑料燃油箱具有很高的安全性。 5. 生产成本低，加工工艺简单，不论多复杂的产品造型都可一次成型，并且报废的产品经粉碎后材料可以循环使用。 6. 力学性能优良。塑料具有很好的粘弹性，塑料燃油箱在-40~60℃的情况下，仍具 有优良的抗冲击性能及其他机械性能。其抗冲击性能是金属燃油箱的2~4倍。 二、成型方法 1. 油箱为中空制品，通常采用吹塑的方法成型。由于塑料燃油箱要求有良好的力学性能（主要是抗压、抗冲性能、耐压强度等）、阻透性能、抗静电性能、耐压强度、耐热性能和耐震动性能等，通常一种树脂无法完全满足这些性能，因此常采用多层吹塑的方法来成型塑料燃油箱。 多层共挤出吹塑是多层复合制品的一种成型方法。它采用两种以上塑料品种，或使用两台以上的挤出机，共同挤出多层结构的型坯，通过压缩空气使型坯在模具型腔内吹胀，并成型为多层复合结构的吹塑制品，这一过程称之为多层共挤出吹塑成型。 2. 滚塑成型是将低密度聚乙烯(LDPE)加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并被加热，模内的坯料在重力和热能的作用下逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，待完全塑化达到要求厚度后，往模具夹套内注入冷水经冷却定型而成制品。这种制品壁厚相对均匀，易于安装金属类紧固镶件，模具简单，但材料难以符合汽车燃油箱对性能的要求且成型周期较长，能耗大，多用于空间大、批量小的商用车领域。 三、树脂选择 目前常用的多层燃油箱一般为6层，其结构从内到外分为新料层、粘结层、阻隔层、粘结层、回料层、新料层。其中，内新料层为HDPE，起成型、强度、骨架等作用，而外新
技术与应用塑料在汽车油箱中的应用现状与发展趋势□ 兰小蓉四川成都? （四川大学高分子科学与工程学院摘６１００６５）要随着工业化的深入发展，汽车行业也得到了极大的发展。汽车的油箱部分不仅是整个汽车系统的动力所在，更是发生交通事故时，产生剧烈燃烧乃至发生爆炸的主要诱导部件。在早期的汽车油箱中，金属油箱得到交通事故中容易导致燃油爆炸、汽车装备偏重等缺陷，因而近年来，塑料油箱了广泛的使用，但由于其阻隔性能差、以其独特的优势，逐步取代着传统的金属油箱。关键词汽车油箱塑料文献标识码：Ａ文章编号：１００７－３９７３（２００７）０７－２３－０２中图分类号：ＴＰ３９３１塑料油箱取代金属油箱由于金属油箱的阻隔性能差、在交通事故中容易导致燃油爆炸、车装备偏重等缺陷，塑料油箱的出现可以较好解汽决金属燃油箱出现的问题。另外，塑料油箱还具有如下优势：（１）生产成本低。与金属材料相比，塑料价格便宜。２）设（计空间灵活。可以根据需要加工成各种所需形状，从而节约汽车空间，因而增加燃油的载重量。例如ＰＡＳＳＡＴ塑料燃油箱容量５１Ｌ，同金属燃油箱相比容量大６Ｌ，重量却轻了理过３兆个汽车油箱。Ｍｉｃｈ联合技术公司用无机钙溶液替代ＮＨ３，大大提高了油箱的阻透性和抗溶胀性。氟气（Ｆ２）处理法。该方法是在吹塑成型过程中，同时向油箱内部吹入含有１％氟的氮气，使其油箱内层形成防燃油渗透的含氟层。资料证实：将氟化处理的油箱与未氟化处理的油箱装入同量的燃油，在５０℃下放置２８天，氟化处理油箱的汽油损失约２％，而未处理的ＨＤＰＥ油箱汽油损失达一半以上。等离子体处理。等离子体是一种全部或部分电离的气体，含有原子、分子、亚稳态离子和激发态离子。等离子体有高、低温之分，低温可用于高分子合成、界面反应。其基本原理是用电场加速电子成亚稳态离子，使其击断ＰＥ分子链上的键（如Ｃ－Ｈ，Ｃ－Ｃ和ＣＣ等），再接上单体或其他物质，使聚乙烯表面积附一层超密度（１．７ｇ／ｃｍ３）的阻透膜。目前，用该技术处理塑料油箱的公司有Ｈｕｅｌ公司、ＩＮＰＲＯ公司等。（４）阻隔树脂在基体树脂中形成层状的方法———聚乙烯与阻隔树脂共混改性：层状共混阻隔改性的机理：起阻隔作用的阻隔树脂（尼龙或乙烯－乙烯醇共聚物即ＥＶＯＨ）分散相呈层状分布于连续相机体树脂中，阻隔层与基体组成多层结构，使得容器中溶剂分子穿透途径变得迂回曲折，增加了途径的长度，因而增加了容器的阻隔性能。为了得到这种层状结构，原料必须满足下列条件：１．５ｋｇ。（３）隔热性能好。在车辆着火时汽车燃油箱不会很快升温，可延迟爆炸时间而增加乘务员生存的希望。４）成型加（工性以及工艺改进性能优异。从而使得燃油箱易规模生产，简化生产制造工艺。（５）耐老化性能优异，使用寿命高。例如高分子量聚乙烯材料长期稳定性能好，从而可使燃油箱的使用寿命达１０年之久。２塑料油箱的改性十几年前，吹塑成型ＨＤＰＥ燃油箱的利用率已达５０％，也有用超高分子量聚乙烯制作。但是ＰＥ对油的阻隔性差，为了降低塑料油箱的漏油量，目前主要采用以下几种生产方法来提高和改善其阻隔性：（１）乙烯与乙烯醇共聚物：乙烯／乙烯醇共聚物（ＥＶ０Ｈ）这种材料可降低燃油泄漏，并提高油箱结构的完整性，抗冲击性和耐温性。（２）ＨＭ－ＷＨＤＰＥ与ＥＶＯＨ的复合材料：超高分子量高密度聚乙烯（ＨＭ－ＷＨＤＰＥ）的相对质量分子愈大，冲击强度愈大，密度也愈大。同时刚性及防止汽油的渗漏性也可以得到很好的改善。但是，单纯用ＨＭ－ＷＨＤＰＥ来制作燃油箱，其燃油透过率无法达到规定标准，所以可考虑在中间添加阻隔性能优良的ＥＶＯＨ树脂。（３）对单层塑料燃油箱内壁进行表面处理：环氧喷涂法。此法较落后，效果也差，现已基本被淘汰。磺化（ＳＯ２气体）处理法。此技术先前是美国Ｄｏｗ化学公司率先开发成功，把油箱从模具上卸下移到别处进行的，目前由
塑料燃油箱在汽车上的应用及发展 随着汽车工业的快速发展和汽车环保要求的提高，燃油箱作为汽车部件中重要的安全件和法规件，对其进行结构优化和性能提高成为各大汽车 随着汽车工业的快速发展和汽车环保要求的提高，燃油箱作为汽车部件中重要的安全件和法规件，对其进行结构优化和性能提高成为各大汽车制造商竞相探讨和解决的问题。 早先的汽车燃油箱大多以金属材料如ST12／ST14冷轧钢板制造，其特点是体积较大，价格便宜，成型容易，模具成本相对较低，一般卡车上多数仍然使用这种大容量、刚度和强度较好的金属油箱。但随着欧IV、欧V排放指标的提高，加上共轨系统对燃油系统材料提出了新的要求(由于铜元素会加速柴油的老化，锌、铅、锡等元素会被燃油中的酸性物质所腐蚀，燃油系统应避免含有铜、锌、铅、锡等成分)，由此诞生了铝合金油箱。铝合金材料如3303、5052的铝镁合金以其质量轻、强度高、耐腐蚀、外观美观等优点，代替钢铁材料进入汽车零部件已成为一种趋势，但铝合金油箱成本较高，焊接难度较大，受撞击时容易变形，这些特点都使得铝合金油箱的普及和发展受到了一定的限制。 相比之下，塑料燃油箱以其更好的安全性、更强的耐腐蚀性和更长的使用寿命脱颖而出。笔者现就塑料燃油箱的发展、主要生产方法、阻隔性改善工艺、设计特点、成本驱动因素及发展前景作一介绍。 1 塑料燃油箱的发展 汽车塑料燃油箱的发展起步于欧洲，世界上第一只汽车塑料燃油箱是由德国V olkswagen 汽车公司、BASF公司和Kautex公司于20世纪6O年代联合研究开发而成的，并在Porsche 跑车上得到了成功应用Hj。全球市场上的主要前三大供应商Iner—gY 、Kautex及TI Walbro 占有全球75％以上的塑料油箱市场份额，处于世界塑料燃油箱的领导者地位。随着汽车市场竞争的加剧，成本压力增大，我国政府越来越重视国家自主创新能力的培育，经过二十几年的研究，塑料燃油箱在中国市场迅速发展并广泛应用。第一阵营的亚普(Yapp)、Kautex、八千代填补了国内塑料燃油箱的空白，成功地替代了进口，三家公司的产量已经约占国内塑料燃油箱生产总量的70％。第二阵营的江苏泰顺塑光、安徽芜湖顺荣以自主品牌抢占了一定
汽车燃油箱的设计和制造 【摘要】本文阐述了金属燃油箱、塑料燃油箱的设计，制造的特点，并结合实践中金属燃油箱的失效，讨论了在制造和设计上如何进行优化。介绍了汽车行业燃油箱未来发展趋势等。 【关键词】金属油箱；塑料燃油箱；燃油系统 引言 随着汽车逐渐成为人们的生活必需品，于此同时，不可再生能源，高额的油价，国家的法律法规和日趋严峻的空气质量，迫使着汽车行业在节能减排方面做深入的研究。进入本世纪，环境污染的问题无疑从另一个方面催使着汽车行业在排放上不断的提升。世界各国对汽车排放的标准不断提升，在上海，北京已经实施了新的国五标准。 汽车的燃油系统主要归结为“油”和“气”的和谐控制。具体可以分为四部分：A.燃油储存：接收并储存燃油（正常行驶，撞车后）；B.燃油发送：为发动机供油，把未使用燃油输回燃油箱；C.蒸气管理：管理车辆操作者在加油和使用车辆时产生的燃油蒸气； D.测量反馈：感应并显示油量信息。 根据上面的四个部分，燃油系统的构成同样可具体细化如下： A.燃油储存：燃油箱本体、加油管、加油锁盖、加油排气管路、隔热垫、箍带等 B.燃油发送：燃油发送单元（PUMP）、滤清器、油管、压力调节器等 C.蒸气管理：碳罐、翻转阀、排气管路等 D.测量反馈：油位传感器、线束、OBD等 部分汽车还会配置燃油冷却器，已更好的控制燃油温度，达到更好的燃油经济性。 图1 燃油系统基本布置图 燃油箱在整个燃油系统中作为一个燃油的载体至关重要，看似简单的一个燃油箱却担任着燃油储存，发送，蒸汽管理，测量反馈的功能（见图1）。 本文将具体阐述汽车燃油箱的设计，制造的特点，并结合实例分析目前油箱在设计，制造上出过的问题，总结经验。
汽车用塑料油箱应用现状与发展趋势 臧群传 (https://www.doczj.com/doc/4318092558.html,) 摘要介绍了汽车用塑料油箱的种类、渗漏检测技术、国内外发展状况及趋势。 关键词：汽车用塑料油箱渗漏检测发展趋势 Plastic Fuel Tanks for Automobiles—Present Status and Future Trends Zang Qunchuan ABSTRACT Global development and future trends of plastic fuel tanks for automobiles are reviewed. Description of various structural features of plastic fuel tanks and technique for leakage checking are presented. Keywords:Plastic fuel tanks for automobiles, Leakage checking, Developing “本文作者臧群传，发表于《中国塑料》，曾在多次技术会议演讲” 0前言 塑料用于汽车时,汽车工业已经诞生了大约50年,从那时起,对于汽车来说,塑料同钢材一样重要。20世纪50年代,OEM汽车公司首先重视在汽车上使用塑料。塑料在汽车上的早期应用大多是汽车简单零部件。自60年代开始为达到汽车轻量化从而降低制造成本与节省燃油费用的目的,汽车塑料化得到了重视,其技术也迅速发展。目前,国外轿车用塑料占车重的5%~12%。日本轿车塑料用量90~110 kg/辆,约占车重的10%;美国140 kg/辆,约占车重的13%;欧洲80~120 kg/辆,约占车重的11%。 油箱塑料化是汽车塑料化的一个重要方面。由于塑料油箱具有金属油箱不可替代的优点,因而世界各国和地区对其研究和应用已越来越多。据加拿大Kautex 发展公司统计,1995年北美60%~70%的小汽车和轻型卡车使用了塑料油箱,美国的塑料油箱产量达500万只。1997年以后福特汽车公司生产的汽车塑料油箱使用率达100%。 1塑料油箱的历史〔1,2〕 由于HDPE具有优异的综合性能,本世纪中叶受到了人们的重视。50年代西德人开发出了塑料燃油箱的雏形,即用HDPE制成的汽车燃油贮罐。并且在1963年,用5 L容器进行了应用试验,1966年,已经有部分汽车装上了这种HDPE燃油贮罐。 HDPE塑料油箱的研制工作始于1967年,由西德的Porsche公司进行。1969年制造出了赛车Porsche 911用的100 L聚乙烯油箱,并且还用到了Pkw小型车上。1972年德国大众(VW)汽车制造厂还把塑料油箱限量成套装配到VW甲壳虫中型汽车上,这为应用到大型汽车积累了生产和实践经验。1973年,西德大众汽车公司和Kautex塑料机械厂及BASF公司联合研制,Passat车批量装备了55 L HDPE塑料油箱。 从那时起,不仅解决了塑料油箱燃油渗透,还解决了输油管路等的渗油问题,消除了之前人们对塑料油箱的种种偏见。塑料油箱代替金属油箱不断地取得进展。 在美国,1973年Bronson公司开始生产塑料油箱。福特汽车公司从1974年开
汽车塑料燃油箱总成技术条件 1 范围 本标准规定了塑料燃油箱总成（不包括GDI车型）的技术要求、试验方法与检验规则、标志、包装、运输、贮存及质量保证。 本标准适用于奇瑞汽车股份有限公司汽油车用塑料燃油箱总成（以下简称油箱）。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T2828.1-2003 计数抽样检验程序：第一部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划 GB 17930 车用汽油 GB 18351 车用乙醇汽油 QC/T 572 汽车清洁度工作导则 测定方法 70/221/ EEC 机动车辆及其挂车液体燃料箱和后防护装置 Q/SQR.04.058-2008 汽车零部件标记要求 Q/SQR.04.112 生产用件、销售备件包装标志要求 Q/SQR.04.346 外协零部件物料条码编号原则 Q/SQR.04.666 禁用和限用物质规范 Q/SQR.04.667 塑料、橡胶零件的材料标识 3 技术要求 油箱应符合本标准规定要求，并按经规定程序批准的图纸及技术文件制造。 3.1 原料采用超高分子量聚乙烯汽车燃油箱专用料，符合Q/SQR.0 4.666。 3.2 油箱未注尺寸偏差极限要求 3.2.1 外形尺寸偏差极限应符合表1的规定。 表1 外形尺寸和偏差极限 外形尺寸 0～50 50～100 100～200 200～500 500～800800～1000 1000～1500（mm） ±0.5 ±1.5 ±3.0 ±4.0 ±5.0 ±6.0 ±8.0 极限偏差 （mm） 3.2.2 安装尺寸及安装相对位置尺寸极限偏差应符合表2的规定。 表2 相对位置极限偏差 0～50 50～100 100～200 200～500 500～800800～1000 1000～1500安装尺寸 （mm） 极限偏差 ±0.2 ±0.4 ±0.6 ±0.8 ±1.0 ±1.2 ±1.5 （mm）
塑料用于汽车时,汽车工业已经诞生了大约50年,从那时起,对于汽车来说,塑料同钢材一样重要。20世纪50年代,OEM汽车公司首先重视在汽车上使用塑料。塑料在汽车上的早期应用大多是汽车简单零部件。自60年代开始为达到汽车轻量化从而降低制造成本与节省燃油费用的目的,汽车塑料化得到了重视,其技术也迅速发展。目前,国外轿车用塑料占车重的5%~12%。日本轿车塑料用量90~110 kg/辆,约占车重的1 0%;美国140 kg/辆,约占车重的13%;欧洲80~120 kg/辆,约占车重的11%。 油箱塑料化是汽车塑料化的一个重要方面。由于塑料油箱具有金属油箱不可替代的优点,因而世界各国和地区对其研究和应用已越来越多。据加拿大Kautex发展公司统计,1995年北美60%~70%的小汽车和轻型卡车使用了塑料油箱,美国的塑料油箱产量达500万只。1997年以后福特汽车公司生产的汽车塑料油箱使用率达100%。1塑料油箱的历史〔1,2〕 由于HDPE具有优异的综合性能,本世纪中叶受到了人们的重视。50年代西德人开发出了塑料燃油箱的雏形,即用HDPE制成的汽车燃油贮罐。并且在1963年,用5 L 容器进行了应用试验,1966年,已经有部分汽车装上了这种HDPE燃油贮罐。HDPE塑料油箱的研制工作始于1967年,由西德的Porsche公司进行。1969年制造出了赛车Porsche 911用的100 L聚乙烯油箱,并且还用到了Pkw小型车上。1972年德国大众(VW)汽车制造厂还把塑料油箱限量成套装配到VW甲壳虫中型汽车上,这为应用到大型汽车积累了生产和实践经验。1973年,西德大众汽车公司和Kautex 塑料机械厂及BASF公司联合研制,Passat车批量装备了55 L HDPE塑料油箱。
塑料燃油箱均采用高密度聚乙烯（HDPE）作原材料。由于高密度聚乙烯热塑性显著，所以塑料燃油箱加工成型工艺通常有挤出吹塑成型、滚塑成型、注塑成型、真空吸塑成型等多种形式，其中挤出吹塑成型和滚塑成型为两大主流工艺。 挤出吹塑成型是将软化状态的高密度聚乙烯用挤出机挤出型坯后放入成型模内，用两半片模具将型坯夹紧，然后通入压缩空气，利用空气压力使坯料沿模腔变形，经冷却脱模得成品燃油箱。其原材料分子量极高，力学强度优异，但设计和制造成本较高，多用于结构紧凑、批量大的乘用车。 滚塑成型是将低密度聚乙烯加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并被加热，模内的坯料在重力和热能作用下逐渐均匀涂布、熔融粘附于模腔的整个表面，待完全塑化达到要求厚度后，往模具夹套内注入冷水经冷却定型而成制品。这种制品壁厚相对均匀，易于安装金属类紧固镶件，模具简单，但材料难以符合汽车燃油箱性能要求且成型周期较长，能耗大，多用于空间大、批量小的商用车领域。 目前主要有以下三种增加油箱阻隔性的工艺： 第一种：在基体中添加阻隔性树脂，这是一种物理方法。 第二种：对燃油箱进行氟化或硫化处理，在箱体表面上形成化学反应的燃油阻隔层，这是一种化学方法 第三种：采用多层共挤技术，将阻隔材料与聚乙烯分层同时挤出吹塑成型，这是一种物理方法。目前常用的多层燃油箱或注油管一般为六至七层，其结构是：从外到内分为新料层（HDPE）、回料层、粘结层（LLDPE）、阻隔层（EVOH）、粘结层（LLDPE）、新料层（HDPE），注油管还增加一层导电聚乙烯层。其中，内新料层为高密度聚乙烯，起成型、强度、骨架等作用，而外新料层为了确保耐火性添加黑色母。阻隔层多采用尼龙或（乙烯/乙烯醇）共聚物，尼龙阻烃性好而（乙烯/乙烯醇）共聚物阻甲醇性好。由于高密度聚乙烯是非极性物质，（乙烯/乙烯醇）共聚物是极性物质（一OH 基团），高密度聚乙烯和（乙烯/乙烯醇）共聚物之间没有粘结强度，高密度聚乙烯层与（乙烯/乙烯醇）共聚物层之间必须通过一个粘结层来连接，所以粘结层用的粘结剂对阻隔材料和高密度聚乙烯均要有较强的粘结力、良好的粘结耐久性能和加工性能，通常用于多层共挤塑料油箱的粘结剂是由聚乙烯、马来酸酐、有机过氧化物在一定温度下通过双螺杆挤出机经过熔融反应而成。回料层即油箱吹塑完成后被切割下来的飞边经过粉碎再重新使用而形成的一层，回料层与新料层相对应，新料层是首次投入使用的塑料层。六台挤出机挤出的原料通过多层共挤机头融合在一起形成料坯，并通过壁厚控制系统调节料坯的厚度
油箱是HC的主要排放源，理论上通过减少油箱排出的HC，可以减低整车的蒸发排放量。本文对塑料燃油箱做简单介绍，及如何合理设计燃油箱使之满足法规要求，可供所有汽油车型 塑料燃油箱的设计作为参考。 1 简介 燃油箱是固定于汽车上用于存贮燃油的独立箱体总成。包含油箱上的进油管嘴、通气管嘴、翻车阀、隔热板、挡油板等部件。燃油箱主要是储存油液，此外有散发油液中的热量，逸出 混在油液中的气体，沉淀油液中的污物等作用。 2 优点 塑料燃油箱的优点是形状设计自由度大、空间利用率高，祠料可回收使用、轻量化、耐腐蚀、耐中击、强度好、燃油渗漏量小、耐久性能优异、生产效率高、材料热传导性很低，既 富有弹性，又具有刚性。 3 材料 3.1单层 部分柴油箱采用单层结构，材料为HDPE。单层氟化技术：HDPE单层吹塑成型后，在30%氟气和70％的氮气的容器中氟化30 min，可以适应一定的排放法规要求。 3.2多层 目前塑料燃油箱多采用6层材料设计，由内至外分别为基层、M合层、阻隔层、钻合层、 回收层及外层。因供应商不同会存在差异，以下为常见的6层材料比例分布及牌号：基层多 采用牌号为MS201 BN/HB111 R HDPE的HDPE材料，约占总厚度比例30±10%;季占合层多 采用牌号为OREVAC 18334/FT61 AR3/FT71 A的LLDPE材料，约占总厚度比例的1-3%；阻隔层多采用牌号为F101A的EVOH材料，约占总厚度比例的1-3%;钻合层多采用牌号为OREVAC 18334/FT61 AR3/FT71 A的比DPE材料，约占总厚度比例的1-3%；回收层厚度约 占总厚度比例≤50%；外层多采用牌号为MS201 BN/HB111 R的HDPE材料，约占总厚度比 例的20±10%。 3.3壁厚 厚度为6层材料加在一起的厚度，最薄不低于2.8 mm，焊接面最小壁厚不得小于3.5 mm。 4 设计要求 4.1开发流程 开发流程为设计输入—产品设计—设计验证—设计冻结—模具和工装—样件制作—小批量 验证—生产零件审批控制程序—量产。 4.2设计输入 根据整车总体性能要求，首先确定油箱的容积，包括额定容积和总容积，额定容积必须满 足400～600 Km的续航里程，两者关系为：总容积＝额定容积*K（K=0.8～0.9，K为有效系数）。然后根据整车要求确定在车身上的安装位置、油箱数量、燃油箱材料、燃油类型、固定、加油口位置及油管的布置等。由于燃油箱的安全及关键性，所以必须满足相关的国家标准、企业标准的规定和要求。而且各功能件的功能实现均有一定的外界条件限制，如在最低、最高工作油液面时，油泵都要正常工作；油泵检修的要求；油传感器的有效行程是否满足要求；在各种工况下，特别是上、下坡时通气口可以正常通气等。油箱上还要增加一些隔振垫 和油管卡扣的凸台，这些凸台有利于增加油箱的强度。 4.3设计关键参数
２００６（１１）总２０７轻型汽车技术 自德国大众（ＶＯＬＫＳＷＡＧＥＮ）汽车公司、ＢＡＳＦ公司和ＫＡＵＴＥＸ公司于上世纪六十年代联合研究开发出世界第一只汽车塑料燃油箱并成功运用于ＰＯＲＳＣＨＥ车以来，由于其较传统的钢板燃油箱具有更安全、耐腐蚀和使用寿命长的特性，且能适合汽车轻量化的发展需求以满足新的汽车燃油经济性标准，所以伴随着汽车工业的发展，塑料燃油箱得到了较快的发展。 为了适合不同汽车结构布置和满足不同批量汽车市场的需求，依据其制造技术，塑料燃油箱发展为吹塑燃油箱和滚塑燃油箱两大主流产品。滚塑燃油箱主要应用于空间大、批量小的商用车领域，而吹塑燃油箱主要应用于结构紧凑、批量大的乘用车领域。本文主要介绍吹塑成型的汽车塑料燃油箱的发展趋势。 １塑料燃油箱市场发展 汽车塑料燃油箱的发展起步于欧洲，所以目前欧洲的制造商ＩＮＥＲＧＹ和ＫＡＵＴＥＸＴＥＸＴＲＯＮ公司一直是处于世界塑料燃油箱的领导者地位，并且市场占有率超过了５０％。但是随着汽车塑料燃油箱在北美和日本汽车市场的蓬勃发展，由当地市场起步并发展了一批知名塑料燃油箱的ＯＥＭ—— —如ＴＩＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥ、ＶＩＳＴＥＯＮ、ＡＢＣ、日本ＹＡＣＨＩＹＯ和ＦＴＳ公司等。 ２００５年，全球乘用车产量大约是６２００万辆，塑料燃油箱的市场占有率约为６８％，销量约４２００万只。塑料燃油箱在世界范围的市场占有率：在欧洲和北美市场处于领先地位，２００５年欧洲市场占有率达到了９５％，在北美市场占有率达也到了８０％，而亚洲市场占有率仅为２６％。 目前塑料燃油箱主要制造商为：ＩＮＥＲＧＹ、ＫＡＵＴＥＸＴＥＸＴＲＯＮ、ＴＩＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥ、ＶＩＳＴＥＯＮ和ＹＡＣＨＩＹＯ、ＡＢＣ、ＦＴＳ等公司，其中前三家公司的产量之和占了塑料燃油箱当年销量的６５％。 ２中国汽车塑料燃油箱的发展 汽车塑料燃油箱在中国的发展起步于江苏扬州塑料二厂（亚普汽车部件有限公司的前身）。该厂在１９８７年从德国ＫＡＵＴＥＸ公司和大众公司引进塑料燃油箱生产关键设备和技术实现了上海大众汽车有限公司桑塔纳轿车和原广州标致汽车有限公司标致５０５轿车国产化。经过１９年的发展，塑料燃油箱的市场占有率在中国乘用车市场已达到６０％左右，塑料燃油箱的制造商也从亚普汽车部件有限公司（ＹＡＰＰ）“一枝独秀”发展到以长春考泰斯兰宝塑料制品有限公司、ＴＩ汽车燃油系统（天津）有限公司、上海考泰斯塑料制品有限公司、八千代（ＹＡＣＨＩＹＯ）公司等跨国公司为第一阵营，江苏泰兴塑光工程塑料有限公司、安徽芜湖顺荣汽车零部件有限公司等国内企业为第二阵营的群雄争霸的局面。 目前国内的上海通用、长安福特马自达、神龙汽车、一汽－大众、东风悦达起亚、广州本田、上海大众、东风汽车、一汽丰田、奇瑞汽车、吉利汽车等汽车制造商均在其生产的汽车上配备了塑料燃油箱。 中国乘用车行业在前二十多年采取了合资的发展模式和“引进－消化－再引进”的发展思路，但许多国内汽车合资企业的外方以燃油系统是汽车中的安全件和法规件，其产品具有一定的技术含量，国内企业不具备汽车塑料燃油箱开发和制造的系统要求为由掌控了产品开发的核心技术，造成国内塑料燃油箱企业与跨国公司在核心技术开发方面存在较大差距。随着汽车市场竞争的加剧，成本压力增大，和政府对培育国家自主创新能力重要性认识的提高，近年来我国零部件供应商开始实施建设研究开发能力工作，亚普汽车部件有限公司已规 汽车塑料燃油箱发展趋势 刘亮 ３９
汽车燃油箱是汽车部件中重要的功能件和安全件之一。随着塑料在 汽车上应用范围的逐年增大，金属燃油箱终将被塑料燃油箱全部取代。 一、塑料燃油箱的特点 1.形状设计自由度大，空间利用率高 随着汽车设计的复杂化、高科技化，汽车底盘的空间相当有限。如果采用塑料 燃油箱，便可充分利用车身结构设计中剩余的空间，尤其对形状复杂的异形燃油箱 更为适合。利用汽车总体的合理布置，使其燃油箱容量增大，大约可使容积增加4 0%。对于当今路面的高速化、全封闭化、加油站的远距离化，提高燃油的储存量， 增大汽车的行驶里程，具有重大的实用意义。 2.轻量化 因塑料的相对密度仅为金属的1/8～1/7，所以与同容积的金属燃油箱相比较，其重量可降低30%～50%。如原来为8.5kg的金属燃油箱，采用塑料燃油箱代替后可降至5.6kg，从而减轻了汽车整备质量，降低了燃油耗。据资料介绍，一般汽车整 备质量每减轻1kg，则1L汽油可使汽车多行驶0.1km。 3.耐腐蚀 塑料燃油箱有抵御水、污物及其它介质的侵蚀作用并不用维修。很多地区为了 防止结冰，在寒冷地区的道路上撒盐，金属燃油箱遇此路况就容易被腐蚀，而塑料 燃油箱则不会发生锈蚀。 4.耐冲击、强度好 当遇到碰撞时，塑料燃油箱在-40℃～60℃的情况下，仍具有优良的抗冲击性 能及其它机械性能。常温下，无论是单层或多层结构的塑料燃油箱即使从8m甚至1 0m高处坠落到水泥地面上也不易损坏，而金属燃油箱仅在4m高处落下就会破损。可见塑料燃油箱抗冲击性能是金属燃油箱的2－4倍。 5.燃烧时不引起爆炸 由于塑料燃油箱采用了高分子量聚乙烯（HMWHDPE）材料制造，热传导性能仅 为金属的1%，比金属燃油箱热传导慢，又富有弹性和耐石子的撞击且具有较高的刚性。尤其是当撞击与摩擦时，不易发生火星与爆炸。即使汽车着火了，也不会因塑 料燃油箱受热膨胀而发生爆炸，乘员有充分的时间转移，从而避免了二次事故的产生，提高了安全性。反之，金属燃油箱遇火灾发生时，极易引起爆炸，十分危险。 6.燃油渗漏量小 按ECE法规NO.34燃油箱标准要求，在40±2℃的环境中放置56天，最大平均燃油渗漏损失量为20g/24h。由于燃油渗漏量小，排放到大气中的燃油蒸发污染物少 ，有利于减少环境污染。多层复合结构的塑料燃油箱的燃油渗漏量更小，最大平均 燃油渗漏损失量小于2g/24h，完全能满足美国FMVSS标准的要求。 7.耐久性能优异 由于高分子量聚乙烯材料长期稳定性能良好，从而可使燃油箱的使用寿命达1 0年之久。 8.生产效率高、经济效益好 与金属燃油箱生产相比，塑料燃油箱的生产工艺简便、生产效率高、成本低（ 成本可降低30%）、周期短、见效快，大规模生产时，具有显著的经济效益。产品 的附加值高。塑料燃油箱包括其附件可采用一次一体成型，实现附件一体化。而金 属燃油箱的制造则需冲压、焊接、喷漆等繁杂工序，所以塑料燃油箱简化了工序、
汽车塑料燃油箱的现状 早先的汽车燃油箱大都是金属燃油箱。金属燃油箱的优点是体积较大，加一次油可以连续使用多日。尽管如此，由于金属燃油箱在环保、安全性能等方面存在着很多缺陷，由此而导致了塑料燃油箱的诞生。世界上第一只汽车塑料燃油箱是由德国Volkswagen汽车公司、BASF公司和Kautex公司于20世纪60年代联合研究开发而成的，并在Porsche跑车上得到了成功的应用。到2001年为止，全世界塑料燃油箱的产量大约是3000万只左右。 塑料燃油箱通常包括单层和多层结构，目前最常见的多层燃油箱一般为六层。 在环保要求越来越严格的今天，对燃油箱的抗燃油渗漏性能提出了越来越高的要求。例如，EUROI标准要求整车燃油箱总成的燃油渗漏﹤20g/24h；EUROII标准要求整车燃油箱总成的燃油渗漏﹤2g/24h；EURO III标准则要求整车燃油箱总成的燃油渗漏﹤0.2g/24h。众所周知，燃油系统是整车污染排放中HC化合物的主要来源之一。研究表明，在整车HC化合物的排放量中，约有45%来自于燃油系统和曲轴箱，所以提高塑料燃油箱的防渗透性能就成为整车尾气排放达标的最直接、最有效和最重要的途径。为了降低整车燃油系统的渗透量,必须提高油箱的抗燃油渗漏性能，所以需要对单层油箱的表面进行处理。 对单层油箱的表面进行处理的方式通常是，油箱经吹塑成型后，在其壁面进行表面处理。
处理方法有三种：第一种为环氧喷涂法，此方法较为落后，效果也很差，现在已经被淘汰；第二种为磺化（SO3气体）处理法，该工艺比较成熟，到目前为止，美国、日本等国家仍在使用这种方法；第三种为氟化（F2）处理法，该方法可分为两种，一种为线内氟化，就是在燃油箱的吹塑过程中，在油箱内加入含1%氟气的氮气，使其内外层形成防燃油渗透的含氟层。另一种为线外氟化，就是在燃油箱吹塑成型之后，再把油箱放到氟化炉里，通入含氟的氮气进行氟化。氟化的基本原理是，由氟原子取代聚合物链上的氢而在容器的表面发生化学反应，从而使极性、内聚能、密度和表面张力发生变化。由于这种变化仅发生在燃油箱的表面（深度为50～100A），所以对燃油箱本身的张力和冲力强度没有任何影响。经氟化处理后，燃油箱的抗燃油渗透性有了明显的提高，其燃油渗漏可由16g/24h降到0.5g/24h。目前，氟化工艺在经济发达的美国和欧洲已得到了迅速发展和广泛应用，世界上许多汽车制造厂家生产的汽车所配套的燃油箱都使用的是氟化燃油箱，比如大众、奥迪、宝马和五十铃等。目前，扬州YAPP也配备了两台与世界技术同步的氟化设备，一台为德国MESSER公司制造的设备，另一台为美国AP公司制造的设备。 目前常用的多层燃油箱一般为六层，其结构是：从外到内分为新料层、回料层、粘结层、阻隔层、粘结层、新料层。由于多层燃油箱有阻隔层，所以其抗燃油渗透能力更强，是当前世界上最环保的燃油箱。在中国，目前只有扬州YAPP、长春KAUTEX等少数几家企业拥有生产六层汽车燃油箱的多层共挤设备和技术。目前长安福特的蒙迪欧、上海大众的POLO、通用的GL8等汽车已使用了多层塑料燃油箱。 当然，随着燃油箱抗燃油渗透性能的提高，促使整个燃油系统的其他部分，例如注油管、回油管等的抗燃油渗透性以及对焊接件与燃油箱的箱体焊接的要求也都相应提高。 塑料燃油箱具有多方面的优点：