微型車發動機進氣系統用塑料歧管的製備方法與流程

2023-07-07 21:09:11

本發明涉及一種進氣歧管的製備方法，特別涉及一種微型車發動機進氣系統用塑料歧管的製備方法。

背景技術：

進氣歧管是形狀複雜的中空製品，是汽車發動機進氣系統中最重要的部件之一，決定著發動機的進氣效率和各缸充氣均勻性，對發動機的動力性和經濟性有非常大的影響。傳統的進氣歧管主要是由鐵或鋁合金材料鑄造而成，製件存在表面粗糙、充氣阻力大、質量重等明顯的缺點。為了達到減輕質量、降低油耗、提高汽車發動機性能和降低排放等要求，塑料進氣歧管應運而生。我國引進塑料進氣歧管成型工藝較晚，加深對該成型工藝及技術的研究意義重大。

隨著汽車工業的發展，節能與環保成為了汽車工業的兩大課題。功能塑料以其質量輕、製造成本低、性能優異等特點，不斷代替金屬材料，使得汽車發動機在輕量化、節能、環保和製造成本方面獲得突破，發動機氣門室罩、進氣歧管、油底殼、小型汽油機凸輪軸、搖臂、機油泵、水泵、變速箱罩蓋等採用尼龍材料製作。汽車發動機塑料化已成為汽車工業必然的發展趨勢。

目前汽車發動機進氣系統用塑料歧管的製備過程中均需要有注塑成型工序，注塑成型則需要通過成型模具完成，現有的塑料歧管成型模具存在以下不足之處：

1、由於塑料歧管是不規模形狀，模具中需要設置滑塊的結構，形型後將相應的滑塊滑出，避免阻擋產品的脫模。而現有成型模具的滑塊動作都是一個滑塊分別由對應的一個油缸直接帶動滑塊，這樣一套模具就需要配套多個油缸，這將會使結構複雜，有多組滑塊的模具體積更大，造價更高。

2、現有模具均是一套模具成型產品的一個部分，即一套模具出一個部分，如產品分為幾個部分成型就相應的需要幾套模具，生產效益差，效率低，佔用資源多，無法實現產品的配套生產。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：提供一種微型車發動機進氣系統用塑料歧管的製備方法，該製備方法採用的成型模具能夠一個油缸帶動多個滑塊、簡化了模具結構、降低了造價，同時一套模具可以同時生產產品的上下兩部分，生產效率大大提高；本發明製備的產品精度、尺寸穩定性等有很大地提高。

解決上述技術問題的技術方案是：一種微型車發動機進氣系統用塑料歧管的製備方法，包括注塑成型工序和摩擦焊接工序，所述的注塑成型工序採用成型模具製備得到進氣歧管上半部分和進氣歧管下半部分，所述的摩擦焊接工序是採用摩擦焊的方式將進氣歧管上半部分和進氣歧管下半部分焊接為一體；

所述的成型模具包括前模和後模，所述的前模上設置有導柱、歧管上部進氣管口斜導柱、歧管下部出氣管口斜導塊、歧管上部側螺母嵌入斜導柱、歧管下部側螺母嵌入斜導柱、歧管下部前端螺母嵌入斜導柱、歧管上部管夾斜導柱、與塑料歧管上半部分輪廓相同的上型芯和與塑料歧管下半部分輪廓相同的下型芯，所述的上型芯的部分設置為可往前模內部下沉的活動弧狀芯子組件，所述的下型芯的出氣管口的前模位置上還設置有可往前模內部下沉的歧管下部後端螺母活動嵌入杆，所述的前模上還開有上半部出膠口和下半部出膠口；

所述的後模上設置有與導柱配合的導套、與歧管上部進氣管口斜導柱配合的歧管上部進氣管口成型滑塊、與歧管下部出氣管口斜導塊配合的歧管下部出氣管口成型滑塊、與歧管上部側螺母嵌入斜導柱配合的歧管上部側螺母嵌入杆滑塊、與歧管下部側螺母嵌入斜導柱配合的歧管下部側螺母嵌入杆滑塊，與歧管下部前端螺母嵌入斜導柱配合的歧管下部前端螺母嵌入杆滑塊、與歧管上部管夾斜導柱配合的的歧管上部管夾成型滑塊、與上型芯配合的上型腔和與下型芯配合的下型腔，所述的歧管上部進氣管口成型滑塊上還設置有進氣管口螺母嵌入定位杆，上型腔和下型腔內分別設置有用於頂出產品的頂針。

所述的歧管下部出氣管口斜導塊設置有兩個。

所述的活動弧狀芯子組件包括氣缸、橫向滑塊和縱向斜滑塊，所述的氣缸伸縮杆與橫向滑塊連接，橫向滑塊上設置有帶動縱向斜滑塊上下運動的滑道，縱向斜滑塊安裝在滑道上。

所述的歧管上部進氣管口成型滑塊是由位移滑塊Ⅰ和進氣管口成型滑塊構成，位移滑塊Ⅰ上設置有斜滑道Ⅰ，進氣管口成型滑塊安裝在斜滑道Ⅰ上。

所述的歧管下部前端螺母嵌入杆滑塊是由位移滑塊Ⅱ和螺母嵌入杆滑塊構成，位移滑塊Ⅱ上設置有斜滑道Ⅱ，螺母嵌入杆滑塊安裝在滑道Ⅱ上。

所述的摩擦焊接工序採用的是振動熔接工藝，具體操作是：在進氣歧管上半部分和進氣歧管下半部分之間施加壓力的狀態下,通過治具帶動進氣歧管上半部分左右振動產生摩擦熱，充分溶化樹脂後,停止振動繼續加壓、固化，使進氣歧管上半部分和進氣歧管下半部分分子之間結合。

所述的摩擦焊接工序的參數為：壓力1200±100kgf，熔接深度是1.6±1mm，振幅是1.8mm。

由於採用上述結構，本發明具有以下有益效果：

1、本發明成型模具的前模上設置有多個斜導柱，在後模上相應的設置有與斜導柱配合的滑塊，前模上的斜導柱可以推動後模上相應的滑塊運動，相應的滑塊又會推動另一滑塊運動，是滑塊帶動滑塊的結構（如歧管上部進氣管口成型滑塊和歧管下部前端螺母嵌入杆滑塊）。另外，本發明成型模具的活動弧狀芯子組件、歧管下部後端螺母活動嵌入杆是一個油缸帶動多個滑塊和滑塊帶動滑塊的結構，與現有一個油缸帶動一個滑塊的成型模具相比，簡化了模具的結構，縮小了模具的體積，降低了造價，設計巧妙，結構合理，在簡化了結構的同時，能夠保證模具成型的質量。

2、本發明成型模具一套模具可以同時成型塑料歧管的上半部分和塑料歧管的下半部分，生產效益、效率大大提高，資源佔用少，可實現產品配套生產，縮短整套產品的製造時間。

3、本發明產品應用工程塑料尼龍（PA6+GF30%）材料特殊特性：A、熱變形溫度 （0.45MPa） 255℃；B、拉伸模量 8000MPa；C、簡支梁缺口衝擊強度 （+23℃） 80KJ/M；D、耐高溫穩定性好，長期使用溫度可以到150℃以上，有較好的綜合性能，滿足發動機性能使用要求。使用工程塑料尼龍PA6+GF30%，可使製品精度、尺寸穩定性等有很大地提高。產品複雜，採用分片設計製造的塑料進氣歧管內壁光滑、進氣流暢，可以使得燃料得以充分燃燒，廢氣的產生可以下降，減少有害廢氣排放；同時由於生產工藝不同，在產品生產過程中減少對環境的汙染；另外，塑料廢舊部件能回收再利用。

附圖說明

圖1：微型車發動機進氣系統用塑料歧管立體圖。

圖2：微型車發動機進氣系統用塑料歧管上半部分立體之一。

圖3：微型車發動機進氣系統用塑料歧管上半部分立體之二。

圖4：微型車發動機進氣系統用塑料歧管下半部分立體之一。

圖5：微型車發動機進氣系統用塑料歧管下半部分立體之二。

圖6：本發明前模立體圖之一（合模狀態）。

圖7：本發明成型模具前模立體圖之二（合模狀態）。

圖8：本發明成型模具後模立體圖之一（合模狀態）。

圖9：本發明成型模具後模立體圖之二（合模狀態）。

圖10：本發明成型模具後模俯視圖（開模狀態）。

圖11：本發明成型模具活動弧狀芯子組件立體圖。

圖12：本發明成型模具活動弧狀芯子組件之橫向滑塊和縱向斜滑塊分解示意圖。

圖13：本發明成型模具歧管上部進氣管口成型滑塊結構示意圖。

圖14：本發明成型模具歧管下部前端螺母嵌入杆滑塊結構示意圖。

圖中：1-前模，11-上型芯，12-活動弧狀芯子組件，13-歧管上部進氣管口斜導柱，14-歧管上部側螺母嵌入斜導柱，15-歧管下部出氣管口斜導塊，16-下半部出膠口，17-歧管下部後端螺母活動嵌入杆，18-下型芯，19-歧管下部側螺母嵌入斜導柱，110-歧管下部前端螺母嵌入斜導柱，111-導柱，112-歧管上部管夾斜導柱，113-上半部出膠口。

2-後模，21-上型腔，22-進氣管口螺母嵌入定位杆，23-歧管上部進氣管口成型滑塊，231-位移滑塊Ⅰ，232-進氣管口成型滑塊，233-斜滑道Ⅰ，24-歧管上部側螺母嵌入杆滑塊，25-歧管下部出氣管口成型滑塊，26-頂針，27-冷卻管，28-下型腔，29-歧管下部側螺母嵌入杆滑塊，210-歧管下部前端螺母嵌入杆滑塊，2101-位移滑塊Ⅱ，2102-螺母嵌入杆滑塊，2103-斜滑道Ⅱ，211-導套，212-歧管上部管夾成型滑塊。

A-塑料歧管上半部分，A1-歧管上部進氣管口，A2-進氣管口螺母, A3-活動弧狀芯子成型部，A4-管夾。

B-塑料歧管下半部分，B1-歧管下部出氣管口，B2-歧管下部前端螺母，B3-歧管下部後端螺母活動嵌入杆。

具體實施方式

實施例1：一種微型車發動機進氣系統用塑料歧管的製備方法，包括注塑成型工序和摩擦焊接工序，所述的注塑成型工序採用成型模具製備得到進氣歧管上半部分和進氣歧管下半部分，所述的摩擦焊接工序是採用摩擦焊的方式將進氣歧管上半部分和進氣歧管下半部分焊接為一體。

所述的成型模具包括前模1和後模2，所述的前模上設置有導柱111、歧管上部進氣管口斜導柱13、歧管下部出氣管口斜導塊15、歧管上部側螺母嵌入斜導柱14、歧管下部側螺母嵌入斜導柱19、歧管下部前端螺母嵌入斜導柱110、歧管上部管夾斜導柱112、與塑料歧管上半部分輪廓相同的上型芯11和與塑料歧管下半部分輪廓相同的下型芯18，所述的上型芯11的部分設置為可往前模內部下沉的活動弧狀芯子組件12，所述的下型芯的出氣管口的前模位置上還設置有可往前模內部下沉的歧管下部後端螺母活動嵌入杆17，所述的前模上還開有上半部出膠口113和下半部出膠口16。

所述的後模上設置有與導柱配合的導套211、與歧管上部進氣管口斜導柱13配合的歧管上部進氣管口成型滑塊23、與歧管下部出氣管口斜導塊15配合的歧管下部出氣管口成型滑塊25、與歧管上部側螺母嵌入斜導柱14配合的歧管上部側螺母嵌入杆滑塊24、與歧管下部側螺母嵌入斜導柱19配合的歧管下部側螺母嵌入杆滑塊29，與歧管下部前端螺母嵌入斜導柱110配合的歧管下部前端螺母嵌入杆滑塊210、與歧管上部管夾斜導柱112配合的的歧管上部管夾成型滑塊212、與上型芯11配合的上型腔21和與下型芯18配合的下型腔28，所述的歧管上部進氣管口成型滑塊23上還設置有進氣管口螺母嵌入定位杆22，上型腔21和下型腔28內分別設置有用於頂出產品的頂針26。

本實施例中，所述的歧管下部出氣管口斜導塊15設置有兩個。作為一種變換，所述的歧管下部出氣管口斜導塊15也可以僅設置一個。

本實施例中，所述的活動弧狀芯子組件12包括氣缸123、橫向滑塊122和縱向斜滑塊121（即一個油缸帶動多個滑塊和滑塊套滑塊的結構），所述的氣缸伸縮杆與橫向滑塊連接，橫向滑塊上設置有帶動縱向斜滑塊上下運動的滑道124，縱向斜滑塊安裝在滑道上。合模狀態時，縱向斜滑塊121的頂端面是上型芯11的一部分，開模後，為了便於取出產品，氣缸123啟動，使橫向滑塊122運動，縱向斜滑塊121在橫向滑塊122上滑道124的帶動下往前模內部移動，使縱向斜滑塊121的頂端面往前模內部下沉，不會阻礙產品的取出。作為一種變換，所述的活動弧狀芯子的具體結構還可以根據需要變化，以能夠方便取出產品為宜。歧管下部後端螺母活動嵌入杆17也可以採用與活動弧狀芯子組件12類似的結構（即一個油缸帶動多個滑塊和滑塊套滑塊的結構），實現類似的動作，即合模時位於合適位置用於放置螺母，開模後可退出，以方便產品的取出。

本實施例中，所述的歧管上部進氣管口成型滑塊23是由位移滑塊Ⅰ231和進氣管口成型滑塊232構成（即滑塊套滑塊的結構），位移滑塊Ⅰ上設置有斜滑道Ⅰ233，進氣管口成型滑塊安裝在斜滑道Ⅰ上。合模時，進氣管口成型滑塊232位於合適的位置用於成型歧管的進氣管口，開模後，在歧管上部進氣管口斜導柱13的帶動下，使位移滑塊Ⅰ231向後模的外側移運，位於位移滑塊Ⅰ上的斜滑道Ⅰ233使進氣管口成型滑塊232往後模內部的方面移動降低位置，從而不會阻礙產品的取出。作為一種變換，歧管上部進氣管口成型滑塊23還可以採用其他合適的結構，只要能夠方便產品的成型及取出即可。

本實施例中，所述的歧管下部前端螺母嵌入杆滑塊210是由位移滑塊Ⅱ2101和螺母嵌入杆滑塊2102構成（即滑塊套滑塊的結構），位移滑塊Ⅱ上設置有斜滑道Ⅱ2103，螺母嵌入杆滑塊安裝在滑道Ⅱ上。合模時，螺母嵌入杆滑塊2102位於合適的位置用於放置螺母，開模後，在歧管下部前端螺母嵌入斜導柱110的帶動下，使位移滑塊Ⅱ2101向後模的外側移動，位移滑塊Ⅱ上的斜滑道Ⅱ2103使螺母嵌入杆滑塊2102往後模內部的方面移動降低位置，從而不會阻礙產品的取出。作為一種變換，歧管下部前端螺母嵌入杆滑塊210還可以採用其他合適的結構，只要能夠方便產品的成型及取出即可。

本實施例中，所述的摩擦焊接工序採用的是振動熔接工藝，具體操作是：在進氣歧管上半部分和進氣歧管下半部分之間施加壓力的狀態下,通過治具帶動進氣歧管上半部分左右振動產生摩擦熱，充分溶化樹脂後,停止振動繼續加壓、固化，使進氣歧管上半部分和進氣歧管下半部分分子之間結合。摩擦焊接工序的參數為：壓力1200±100kgf，熔接深度是1.6±1mm，振幅是1.8mm。

本實施例中，注塑成型工序採用的原料是工程塑料尼龍PA6+GF30%。作為一種變換，也可以採用其他符合要求的塑料原料。

本發明成型模具動作過程：

（1）合模前先調整好活動弧狀芯子組件和歧管下部後螺母活動嵌入杆的位置，合模過程，後模相應的滑塊在前模斜導柱或斜導塊的推動作用下向模具內側移動。

（2）合模後，射膠，保壓，冷卻。

（3）開模前，控制活動弧狀芯子組件和歧管下部後螺母活動嵌入杆退出（方便出模和避免弄壞產品或者模具）；開模開始，滑塊在斜導柱或相應的斜導塊的推動作用下向模具外側移動；當後模到設定位置，停止運動。

（4）頂針頂出，取出產品，頂針復位。

（5）進入下一個循環。

本發明製備得到的產品符合以下技術指標：

（1）靜態爆破壓力：充入空氣壓力5bar，保持30秒後產品無裂紋。

（2）高低溫試驗：將產品至在高低溫試驗箱中，-30℃*14H→130℃*8H→150℃*2H→室溫，共需進行7次循環，試驗後無裂紋，變形，嵌件最小拔出力，最小破壞力矩及靜態爆破壓力保持在80%以上；並符合氣密性的要求。

（3）氣流壓力分布及損失試驗，在各氣道輸入發動機標定流量，（50-374)ml/s，壓力損失≤10%，各氣道壓力損失差別≤±5%低溫衝擊試驗。

（4）將進氣歧管總成置於-40℃低溫箱保持5H後，使一個質量為500G的鋼球從1.2米的高處落到進氣歧管穩壓腔頂部中央，無裂紋變形及滿足氣密性的要求。