塑料进气歧管设计与工艺考虑.doc

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1、塑料进气歧管设计与工艺考虑摘要：塑料进气歧管以其较轻的重量、较低的材料和制造成本等材料优势，及其内壁光滑、空气阻力小、声学优势明显的特性被广泛应用于发动机上替代铝制气管，而且在发动机性能提升和改善发动机排放方面也有很好的帮助。本文将提供一些设计的原则供在设计时参考，所讲述的经验是通过以往的设计经验和实际的生产总结得到。如果设计时能参考这些关键的设计原则，将帮助我们在设计上少走一些不必要的弯路。关键词：进气歧管；设计；工艺随着汽车行业的发展，塑料进气歧管也在逐步的向高性能、低成本、轻量化、高可靠性和高集成性发展。我们在设计进气歧管过程中，不但要把握设计的要点，而且在前期应该

2、充分的考虑制造工艺。制造工艺设计的合理性不仅影响进气歧管的性能、发动机的排放，而且对进气歧管的制造成本和后续质量控制也尤为重要。本文将从歧管结构及要点引入探讨歧管在设计中如何考虑工艺来优化设计。1进气歧管的功能和主要组件1.1进气歧管的功能。进气歧管作为发动机的主要部件，其功能在于将从节气门阀体引入的干净空气，以最小的流量损失尽可能均匀的分配到发动机的各个引擎进气门，在此过程中，所有工况下的空气可以被监测（包括质量，温度和压力）。之所以称为歧管，是因为空气进入节气门后，经过歧管缓冲暂存后，空气通过气道在此分流。进气歧管除了此主要功能外还有辅助集成的功能：①进气歧管由于节气

3、门阀体的开度变化而产生不同的真空度，压力传感器根据不同的真空度将信号传送给ECU判定发动机的负荷，而给予适量的喷油；②支持多样的安装部件的支持；③为活性碳过滤器、废气再循环（EGR）、曲轴箱通风等系统提供气体和蒸汽的接入点；④5学海无涯歧管真空不仅可用来供给判定发动机负荷的压力讯号，还可以辅助提供刹车系统需要的真空，所以当引擎发动后刹车踏板会轻盈许多。1.2进气歧管的主要组成。进气歧管组件主要由进气段、稳压腔、气道和安装法兰组成，通过合理的布局和连接，将以上组件融合形成一个塑料壳体，该壳体可以通过分片并设计需要焊接筋的法兰来焊接组合制造出来，也可以通过熔芯法而不需要设计其

4、它辅助结构来形成。由于现阶段的塑料进气歧管大多采用分片振动摩擦焊接的方式来制造，所以接下来将对分片后通过振动焊接生产歧管的工艺设计和注意要点进行讨论。一个完整的进气歧管组件，除了通过塑料壳体来分配干净空气外还需要其它设计来辅助完成其它功能性，其中的包括安装辅助零件（冷插衬套、热插螺母和螺钉等）、密封辅助零件（对应位置需要的密封圈）、辅助其它系统的接通通道（真空助力管接头、活性炭过滤器接头、曲轴箱通风接头、油轨喷射口和EGR接入口等）和其它辅助安装台阶（支架安装凸台、油轨安装凸台、传感器安装凸台和线束卡夹安装凸台等）。2设计原则2.1壁厚。在塑料进气歧管的设计过程中，常常反

5、复的工作是出现在产品简洁优化方面，而影响这一设计的重点在于壁厚设计。以下为壁厚对歧管的影响：①歧管的重量；②在模具中的流动长度；③总成件生产周期；④安装位置的公差；⑤气道的表面质量；⑥稳压腔、气道的成型和变形；⑦歧管的刚性。最理想的壁厚分布无疑是切面各部厚度一致，但为满足功能上的需求壁厚有所改变是无可避免的。增加壁厚可以很大程度上提升产品薄弱点的机械性能，但这样会使得产品的设计壁厚不均匀。变化的壁厚会导致不同程度的收缩，可能导致巨大的变形并影响产品尺寸的稳定性，厚胶位所需冷却周期也相对较长，在注塑过程中需要增加产品模内的冷却时间来保证产品的形状、尺寸和避免产品烂胶。所以需

6、要在厚壁不均匀的地方挖成空心，并在挖去料位的区域填补等效的加强筋达到相同壁厚的效果，以实现均匀的壁厚。在设计歧管壁厚时，一般先将进气歧管的壁厚设计成客户允许的最薄厚度，然后通过逐步设计来优化歧管的刚度，并运用CAE来仿真更改后的效果，根据仿真结果进行逐步的完善。2.2脱模斜度。产品脱模斜度的大小，与材料的收缩率、塑件壁厚、表面皮纹、几何形状等因素有关。具体的脱模斜度设计要点如下：①产品局部尺寸精度要求越高，脱模斜度设计应该越小；②产品上形状复杂不宜脱模的位置，应该在对应的位置设计较大的脱模斜度；③产品选用的材料收缩率较大时，产品的整体脱模的斜度也应该适当加大；④产品存在局

7、部壁厚较大时，应该在胶位较厚的地方放大其脱模斜度，避免产品脱模时将未完全冷却的厚胶位拉烂；⑤如果产品的设计导致脱模距离较大时，应对相应的脱模位置采用较小的脱模斜度设计；⑥5学海无涯如果产品外观有皮纹要求时，脱模斜度应该根据皮纹样式的深度和复杂程度进行对应的放大来帮助产品脱模，防止产品皮纹的拉伤。2.3加强筋。为在增加产品刚性需要时，可以参照以下顺序和方法对产品进行优化：①优先将产品的受力面设计成有一定的弧度来增强受力；②在产品外部设计加强筋进行加强，设计时需要检查添加的加强筋是否满足客户的边界要求，避免超出边界；③对产品薄弱点