某车型燃油箱进油管液压成型工艺研究

周锋

江苏耀坤液压股份有限公司  江苏无锡  214000

摘要：在汽车整体供油系统内燃油箱进油管是非常关键的组成部分，其沿轴向截面相对复杂，也逐步提高密封性、强度和耐腐蚀性的要求，无形增加成型的作业难度。而这种异形截面管式构件由于薄壁、变形和密封性高等，要选择管材充液成型技术完成整体成型操作。通过分析管材充液成型的原理，讨论如何科学选择燃油箱进油管，研究燃油箱进油管液压成型工艺设计。

关键词：汽车燃油箱;进油管;充液成型

汽车燃油箱的主要功能是存储燃油及为发动机供油，其可不断重复添加燃油及为各个管路供油。燃油箱体利用通风管口连接加油管路，而排气管口连接岐管，最终达到添加燃油的目的。燃油箱进油管构造大多采取回转体空心管型件，如此增加了截面的复杂性。同时，燃油箱进油管对密封性与强度等均有严格标准，用防火金属材料设计进油管时要不断提高精度，在进油管端口安装固定油箱盖以密封处理燃油箱；连接进油管与燃油箱、进气管之前，通常采取涂层方式处理进油管的表层，涂层推荐用镀锌材料，其有防腐蚀耐油的特性，当前多选择焊接连接方法，而弧焊与钎焊均在高温环境内实现，如此提高材料的耐热要求，焊接后延误不会破坏其耐腐蚀性。如此，要积极研究有关液压成型工艺。

1管材充液成型原理

管材充液成型技术是为了轻量化设计产品结构而形成的先进成型技术，其广泛的应用范围得到很多国家的青睐。作为一种全新加工轻量化结构工艺，其明显优势为成型极限高、成型量好。管材充液成型，在其发展历史中被称为管材胀型或液压鼓胀成型，其在德国还被称为内高压成型。管材充液成型应用金属液力成型的基本原理，具体把管坯安装在模具型腔，在内高压液力与管端轴向力的共同作用下，管坯完全填充型腔实现鼓胀贴膜，使零件变成需要的形状[1]。

管材充液不能缺少内压的作用，主要通过液压油或乳化液增加内压，还可以选择高压气体、粉末、弹性体和熔点偏低的金属等。只要内压达到规定标准，其他方面如管坯材料与零件形状均不会较大程度影响管材充液成型的情况，这一工艺突出了柔性特征。充液成型设备一般有压机系统、高压水系统、控制系统和相应的模具。充液成型设备技术在发展过程中充分保证管材充液成型工艺的应用效率。管材充液成型技术凭借自身特征和优势，与金属管件的传统工艺比较，表现出这些优势：1)零件成型有广泛的用途，使零件也更复杂；2)对管材的成型极限提出更高要求，使工序数和模具数同时减少，压缩了成本；3)成型后回弹概率小，使成型精度更高确保了表面质量，增强零件的抗疲劳水平；4)突出零件的复合特点，避免接下来焊接干扰零件功能。

2燃油箱进油管科学选择

2.1零件特点

通过调查某车型燃油箱进油管得到缩口预变形处理前后数据发现，管坯端口缩口前外径选择中通圆管约51mm，相对缩口后端外径约31mm，在这样的条件下轴线发生约5mm变化。经截面分析发现，缩口处理零件上端口后，明显缩小缩口后端口外径，增加壁厚，约在3%-80%间。先对下端口进行扩口预变形设计，使管坯外径不断增加至62.7mm。依据管坯端口的缩口、扩口预变形尺寸，明确堵头规格参数以对管坯完成密封处理，然后灌入指定液体进行高压充液成型与贴模处理，使管坯壁厚逐步减少至0.5mm，上、下端口环形界面不同轴。对零件内定位孔形面设计轮廓使其管坯贴模满足精度标准。经分析零件特点发现，这一燃油箱的进油管采用了比较有代表性的非共直轴线变截面空心管材零件，管材壁不厚且有较大变形量，对管坯端口采取缩口、扩口预变形设计，简化零件成型工艺的复杂流程，保证生产质量[2]。

2.2零件材料选择

汽车燃油箱和全部的连接位置均要满足密封性、强度、耐压性和抗腐蚀性等要求，选择材料时用防火金属。通过仔细分析，用SUS304L不锈钢作为燃油箱进油口管道的管坯材料。这一不锈钢是奥式体基本钢种，其抗腐蚀性与耐热性均非常良好，兼顾了低温强度与力学特点。这一单相奥氏体组织经过热处理后避免了硬化问题。即便对其焊接或消除应力也具有很好的耐蚀性；因自身的优越的抛光性与深冲性，可在化学、煤炭等抗晶间腐蚀性较强的环境内应用。

3燃油箱进油管液压成型工艺设计

3.1工艺路线设计

围绕进油管开展充液成型作业，先在管坯端口实施缩口预变形设计，并且向另一端口转移实施扩口预变形设计，这些作业全部完成后会管坯材料发生了硬化，此时采取退火工艺处理;管坯通过预变形处理后转移到模具并采取适合的密封堵头实施密封，合模倒入高压液体实现胀形且进行贴模处理。对进油管充液成型工艺来讲上述程序非常关键，直接影响最终的成型结果。在进油管充液成型工艺进行前，先要建模并综合分析各种参数，然后开展工艺处理，最大限度保证成型的质量[3]。

3.2主要数据分析

制定进油管充液成型工艺之前，先结合选择的管坯测算初始塑性变形液压力、整形液压力和设备最小合模压力等数据，充液成型工艺要利用这部分数据实现系统研究，最终明确充液成型的设备类型。而对这部分数据计算时参考初始管坯的壁厚、直径、最小圆角半径，关于管坯数据能直接测量得到，根据经验公式科学计算，并为管材充液成型设计提供科学指导。当液压力不断增大时，相应也增大管材变形的程度，要想得到满足质量要求的管材贴模效果，应在管坯内腔不断增大液压力，最大限度增强高压整形的能力。在合模方向收集成型进油管的投影规模和整形压力数值，据此对液压胀型设备所承受的最小合模压力科学测算。

3.3管材预成型工艺改进

综合之前的工艺线路设计过程，正式开展管材充液成型前先处理管坯端口缩口和扩口预变形设计，要想获得最佳的设计效果，需对一次缩口变形情况综合把控以增强稳定性，定期替换缩口模具后缓慢完成缩口成型，这样确保缩口传力区域的稳定性；根据要求选择扩口模具，转移至管坯另一端进行扩口预变形处理。结合零件情况，以软件对管坯零件进行三维建模，之后分析模拟数值。参考工艺研究，把预成型过程划分为3个步骤，即管坯端口缩口、扩口与合模。管材充液整形的系统作业时，用密封推头密封管坯两端完成刚性设计，并向管坯填充高压乳化液。将液体压力不断提高使管坯发生塑性变形，从而完成贴膜成型作业。由于零件壁较薄且胀形区域不断延伸，为避免胀形发展过程引起变形区破裂问题，要对侧推推头进行补料，如此不会干扰零件今后的成型效果。在数据模拟时，应系统研究补料量、内压力影响零件贴膜度的程度。

因管坯零件的贴膜度受到各种液压力的干扰，加之管坯形成较大的变形量，贴膜度更易被推头补料量影响。由分析发现，如果将内压力设定为42MPa，则提供的补料量为40mm，管坯与模具实现完全贴合。一旦补料严重不足，内压力会不断增加，相应也使管材贴膜前提高破裂几率。当充液成型改变内压力时，两端推头利用规定速度完成相向运动达到补料目的。

结束语:在汽车燃油箱进油管整体成型设计和大规模生产过程中管材充液成型工艺发挥了关键作用。正式开展充液成型设计前在管坯端口进行缩扩口的预变形处理，以增强充液整形过程的密封性，提高对复杂结构的整形率，确保成型的效果。对较薄的管材壁进行充液成型设计并保证胀形区材料充足，如此能控制管材不变形强化稳定性，最终避免破裂。在满足管材成型的前提下，最大限度降低成型要求的液压力，从而节省成本。

参考文献：

[1]秦红义，姚锡江，李国庆.某品牌铰接式自卸车液压油箱结构及功能研究[J].建设机械技术与管理，2021，034(006):83-84.

[2]张军尚飞张延超.混合动力车型燃油箱晃荡声的时变响度评价方法与降噪应用[J].应用声学，2022，41(4):674-680.

[3]刘蕾，周金朝，郭远东，等.某型号汽车波纹管液压胀形工艺参数优化研究[J].精密成形工程，2022，14(2):8.