基于dynaform的汽车燃油箱设计及数值模拟分析

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1、基于Dynaform的汽车燃油箱设计及数值模拟分析　　【摘要】通过UG软件完成对某汽车燃油箱的形状结构设计，利用Dynaform软件对油箱的冲压成形过程进行模拟，发现结构设计中的不足并进行优化，最终利用试验进行安全性能测试，保证了设计的合理性。　　【关键词】汽车燃油箱优化设计数值模拟分析　　【中图分类号】TH122【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2014）06-0055-02　　汽车燃油箱是车上唯一储存燃油的地方，是车上重要的功能设备与安全部件。燃油箱按其材料可分为金属和塑料两大类，油箱的几何形状

2、也不尽相同，但它的使用性能必须要符合国家标准GB18296-2001《汽车燃油箱安全性能要求和实验方法》。载货车上大部分是金属油箱，具有较高的强度及耐高温、低温性好等优点，内部还有焊接筋板，可增加油箱刚度。但金属油箱也有自重大，难以实现复杂几何形状的成形，且有金属化学性质比较活跃易腐蚀的不足。但由于长方形、圆柱形的燃油箱具有成形容易、工艺简单、易于批量生产等优点，所以还是被广泛应用在中、重型车辆上。　　原来使用的燃油箱采用的是塑料油箱，由于其不符合欧Ⅱ排放标准，现重新设计开发金属PLN燃油箱，从形状结构及冲压成形

3、模拟方面进行。　　一汽车燃油箱结构设计　　1.汽车燃油箱设计要求4　　油箱额定容量30L，异形；上箱料厚0.8mm，下箱料厚1.0mm，成形后壁厚不小于料厚的80%；轮焊边保证20mm以上（直边）；燃油箱体材料：DC56D+ZF（超深冲镀锌铁合金卷板）；燃油箱外观颜色：黑；油泵安装高度要确保；上部加油管、回油管、油泵、安全阀位置要保证（参照塑料油箱）；油箱安装孔位要保证；造型完成后要做模型到现场确认装车状况，外形与对手件不能干涉离空5mm以上。　　2.汽车燃油箱结构设计　　老的燃油箱采用的是塑料油箱，位置在车架与

4、备胎之间，要求油箱与备胎支架间有10mm距离，外形因要适应安装位置为异形，上下箱分型面为曲线，下部为油盒，油盒底部冲孔。上箱左侧为加油口，上表面安装有透气阀、油泵、油量传感器和安全阀。　　由于其不符合欧Ⅱ排放标准，现新设计开发金属PLN燃油箱，其形状结构从以下方面进行修改：（1）老油箱前端有凹槽，用金属后不好成形，改成三点固定安装（前二后一），前端无凹槽。（2）新油箱采用加强筋避让车底元件，并可加强刚性。（3）新油箱油泵和油量传感器合成为一体以降低成本，电泵安装孔、注油口位置与塑料箱同，需配阻油阀，安全阀位置自行

5、确定。（4）新油箱上下箱间为保证密封性，采用轮焊，而原分型面不适合轮焊，故新油箱上下箱分型面为一直线。（5）安装空间及位置按现有车架现配设计，为适应装车位置，油箱上箱比下箱深，装油后超过了轮焊面，则轮焊面振动大，所以增加阻尼片以减少振动。　　最终通过UG软件模拟油箱形状结构如图1和图2。　　二汽车燃油箱Dynaform冲压模拟4　　汽车燃油箱形状结构复杂，箱体上布置有复杂的不同深度的加强筋、电泵安装孔、注油口、安全阀等，冲压难度大，成形质量难以控制。Dynaform软件是美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于

6、板料成形数值模拟的专用软件，可应用于不同的领域，如汽车、航空航天、家电、厨房卫生等行业。可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量等，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及设计提供帮助。下面利用此软件，建立凸模、凹模、压边圈和板料的几何模型，对燃油箱进行板料冲压成形过程模拟，预测板料的起皱、拉裂、回弹等缺陷的产生趋势，找出其结构设计中的不足之处。　　通过对金属燃油箱的冲压过程的模拟，从板厚减薄分布图可知，在设计中，其板厚变薄率大部分在10%以下，最大值为12.6%，符合要求。从板件皱

7、裂分布图得知，上油箱的四个角出现了不同程度的起皱现象，个别地方存在板料拉裂的隐患。针对上述缺陷，通过加大过渡圆角避免了拉裂的产生；通过追加筋条、改变展料尺寸、改变过渡圆角或调整压边力等措施，消除了起皱现象。　　三油箱试验　　油箱制作完成后，按国家标准进行了试验，结论见附表，符合要求。　　四结论　　第一，本文结合实际，对汽车燃油箱结构进行了设计。　　第二，通过Dynaform软件对板料冲压成形进行数值模拟，可以预测板料变形过程中可能出现的各种缺陷和工艺参数，由此为模具设计提供了参考，避免了不必要的花费，大大降低了模

8、具设计及加工的成本，缩短了制造周期。4　　第三，采用试验方法，对其安全性能进行了测试，由此保证了设计的安全质量。　　参考文献　　[1]林康、周永新、王莉等.基于DYNAFORM软件的毛坯设计[J].轻工机械，2007（5）　　[2]柳玉启.板料成形塑性流动规律及起皱破裂回弹的数值研究[D].吉林工业大学，1995　　[3]胡轶敏、林忠钦等.车身覆盖件冲压成形动态仿真的研究