微型车发动机进气系统用塑料歧管的制备方法与流程

本发明涉及一种进气歧管的制备方法，特别涉及一种微型车发动机进气系统用塑料歧管的制备方法。

背景技术：

进气歧管是形状复杂的中空制品，是汽车发动机进气系统中最重要的部件之一，决定着发动机的进气效率和各缸充气均匀性，对发动机的动力性和经济性有非常大的影响。传统的进气歧管主要是由铁或铝合金材料铸造而成，制件存在表面粗糙、充气阻力大、质量重等明显的缺点。为了达到减轻质量、降低油耗、提高汽车发动机性能和降低排放等要求，塑料进气歧管应运而生。我国引进塑料进气歧管成型工艺较晚，加深对该成型工艺及技术的研究意义重大。

随着汽车工业的发展，节能与环保成为了汽车工业的两大课题。功能塑料以其质量轻、制造成本低、性能优异等特点，不断代替金属材料，使得汽车发动机在轻量化、节能、环保和制造成本方面获得突破，发动机气门室罩、进气歧管、油底壳、小型汽油机凸轮轴、摇臂、机油泵、水泵、变速箱罩盖等采用尼龙材料制作。汽车发动机塑料化已成为汽车工业必然的发展趋势。

目前汽车发动机进气系统用塑料歧管的制备过程中均需要有注塑成型工序，注塑成型则需要通过成型模具完成，现有的塑料歧管成型模具存在以下不足之处：

1、由于塑料歧管是不规模形状，模具中需要设置滑块的结构，形型后将相应的滑块滑出，避免阻挡产品的脱模。而现有成型模具的滑块动作都是一个滑块分别由对应的一个油缸直接带动滑块，这样一套模具就需要配套多个油缸，这将会使结构复杂，有多组滑块的模具体积更大，造价更高。

2、现有模具均是一套模具成型产品的一个部分，即一套模具出一个部分，如产品分为几个部分成型就相应的需要几套模具，生产效益差，效率低，占用资源多，无法实现产品的配套生产。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种微型车发动机进气系统用塑料歧管的制备方法，该制备方法采用的成型模具能够一个油缸带动多个滑块、简化了模具结构、降低了造价，同时一套模具可以同时生产产品的上下两部分，生产效率大大提高；本发明制备的产品精度、尺寸稳定性等有很大地提高。

解决上述技术问题的技术方案是：一种微型车发动机进气系统用塑料歧管的制备方法，包括注塑成型工序和摩擦焊接工序，所述的注塑成型工序采用成型模具制备得到进气歧管上半部分和进气歧管下半部分，所述的摩擦焊接工序是采用摩擦焊的方式将进气歧管上半部分和进气歧管下半部分焊接为一体；

所述的成型模具包括前模和后模，所述的前模上设置有导柱、歧管上部进气管口斜导柱、歧管下部出气管口斜导块、歧管上部侧螺母嵌入斜导柱、歧管下部侧螺母嵌入斜导柱、歧管下部前端螺母嵌入斜导柱、歧管上部管夹斜导柱、与塑料歧管上半部分轮廓相同的上型芯和与塑料歧管下半部分轮廓相同的下型芯，所述的上型芯的部分设置为可往前模内部下沉的活动弧状芯子组件，所述的下型芯的出气管口的前模位置上还设置有可往前模内部下沉的歧管下部后端螺母活动嵌入杆，所述的前模上还开有上半部出胶口和下半部出胶口；

所述的后模上设置有与导柱配合的导套、与歧管上部进气管口斜导柱配合的歧管上部进气管口成型滑块、与歧管下部出气管口斜导块配合的歧管下部出气管口成型滑块、与歧管上部侧螺母嵌入斜导柱配合的歧管上部侧螺母嵌入杆滑块、与歧管下部侧螺母嵌入斜导柱配合的歧管下部侧螺母嵌入杆滑块，与歧管下部前端螺母嵌入斜导柱配合的歧管下部前端螺母嵌入杆滑块、与歧管上部管夹斜导柱配合的的歧管上部管夹成型滑块、与上型芯配合的上型腔和与下型芯配合的下型腔，所述的歧管上部进气管口成型滑块上还设置有进气管口螺母嵌入定位杆，上型腔和下型腔内分别设置有用于顶出产品的顶针。

所述的歧管下部出气管口斜导块设置有两个。

所述的活动弧状芯子组件包括气缸、横向滑块和纵向斜滑块，所述的气缸伸缩杆与横向滑块连接，横向滑块上设置有带动纵向斜滑块上下运动的滑道，纵向斜滑块安装在滑道上。

所述的歧管上部进气管口成型滑块是由位移滑块Ⅰ和进气管口成型滑块构成，位移滑块Ⅰ上设置有斜滑道Ⅰ，进气管口成型滑块安装在斜滑道Ⅰ上。

所述的歧管下部前端螺母嵌入杆滑块是由位移滑块Ⅱ和螺母嵌入杆滑块构成，位移滑块Ⅱ上设置有斜滑道Ⅱ，螺母嵌入杆滑块安装在滑道Ⅱ上。

所述的摩擦焊接工序采用的是振动熔接工艺，具体操作是：在进气歧管上半部分和进气歧管下半部分之间施加压力的状态下,通过治具带动进气歧管上半部分左右振动产生摩擦热，充分溶化树脂后,停止振动继续加压、固化，使进气歧管上半部分和进气歧管下半部分分子之间结合。

所述的摩擦焊接工序的参数为：压力1200±100kgf，熔接深度是1.6±1mm，振幅是1.8mm。

由于采用上述结构，本发明具有以下有益效果：

1、本发明成型模具的前模上设置有多个斜导柱，在后模上相应的设置有与斜导柱配合的滑块，前模上的斜导柱可以推动后模上相应的滑块运动，相应的滑块又会推动另一滑块运动，是滑块带动滑块的结构（如歧管上部进气管口成型滑块和歧管下部前端螺母嵌入杆滑块）。另外，本发明成型模具的活动弧状芯子组件、歧管下部后端螺母活动嵌入杆是一个油缸带动多个滑块和滑块带动滑块的结构，与现有一个油缸带动一个滑块的成型模具相比，简化了模具的结构，缩小了模具的体积，降低了造价，设计巧妙，结构合理，在简化了结构的同时，能够保证模具成型的质量。

2、本发明成型模具一套模具可以同时成型塑料歧管的上半部分和塑料歧管的下半部分，生产效益、效率大大提高，资源占用少，可实现产品配套生产，缩短整套产品的制造时间。

3、本发明产品应用工程塑料尼龙（PA6+GF30%）材料特殊特性：A、热变形温度 （0.45MPa） 255℃；B、拉伸模量 8000MPa；C、简支梁缺口冲击强度 （+23℃） 80KJ/M；D、耐高温稳定性好，长期使用温度可以到150℃以上，有较好的综合性能，满足发动机性能使用要求。使用工程塑料尼龙PA6+GF30%，可使制品精度、尺寸稳定性等有很大地提高。产品复杂，采用分片设计制造的塑料进气歧管内壁光滑、进气流畅，可以使得燃料得以充分燃烧，废气的产生可以下降，减少有害废气排放；同时由于生产工艺不同，在产品生产过程中减少对环境的污染；另外，塑料废旧部件能回收再利用。

附图说明

图1：微型车发动机进气系统用塑料歧管立体图。

图2：微型车发动机进气系统用塑料歧管上半部分立体之一。

图3：微型车发动机进气系统用塑料歧管上半部分立体之二。

图4：微型车发动机进气系统用塑料歧管下半部分立体之一。

图5：微型车发动机进气系统用塑料歧管下半部分立体之二。

图6：本发明前模立体图之一（合模状态）。

图7：本发明成型模具前模立体图之二（合模状态）。

图8：本发明成型模具后模立体图之一（合模状态）。

图9：本发明成型模具后模立体图之二（合模状态）。

图10：本发明成型模具后模俯视图（开模状态）。

图11：本发明成型模具活动弧状芯子组件立体图。

图12：本发明成型模具活动弧状芯子组件之横向滑块和纵向斜滑块分解示意图。

图13：本发明成型模具歧管上部进气管口成型滑块结构示意图。

图14：本发明成型模具歧管下部前端螺母嵌入杆滑块结构示意图。

图中：1-前模，11-上型芯，12-活动弧状芯子组件，13-歧管上部进气管口斜导柱，14-歧管上部侧螺母嵌入斜导柱，15-歧管下部出气管口斜导块，16-下半部出胶口，17-歧管下部后端螺母活动嵌入杆，18-下型芯，19-歧管下部侧螺母嵌入斜导柱，110-歧管下部前端螺母嵌入斜导柱，111-导柱，112-歧管上部管夹斜导柱，113-上半部出胶口。

2-后模，21-上型腔，22-进气管口螺母嵌入定位杆，23-歧管上部进气管口成型滑块，231-位移滑块Ⅰ，232-进气管口成型滑块，233-斜滑道Ⅰ，24-歧管上部侧螺母嵌入杆滑块，25-歧管下部出气管口成型滑块，26-顶针，27-冷却管，28-下型腔，29-歧管下部侧螺母嵌入杆滑块，210-歧管下部前端螺母嵌入杆滑块，2101-位移滑块Ⅱ，2102-螺母嵌入杆滑块，2103-斜滑道Ⅱ，211-导套，212-歧管上部管夹成型滑块。

A-塑料歧管上半部分，A1-歧管上部进气管口，A2-进气管口螺母, A3-活动弧状芯子成型部，A4-管夹。

B-塑料歧管下半部分，B1-歧管下部出气管口，B2-歧管下部前端螺母，B3-歧管下部后端螺母活动嵌入杆。

具体实施方式

实施例1：一种微型车发动机进气系统用塑料歧管的制备方法，包括注塑成型工序和摩擦焊接工序，所述的注塑成型工序采用成型模具制备得到进气歧管上半部分和进气歧管下半部分，所述的摩擦焊接工序是采用摩擦焊的方式将进气歧管上半部分和进气歧管下半部分焊接为一体。

所述的成型模具包括前模1和后模2，所述的前模上设置有导柱111、歧管上部进气管口斜导柱13、歧管下部出气管口斜导块15、歧管上部侧螺母嵌入斜导柱14、歧管下部侧螺母嵌入斜导柱19、歧管下部前端螺母嵌入斜导柱110、歧管上部管夹斜导柱112、与塑料歧管上半部分轮廓相同的上型芯11和与塑料歧管下半部分轮廓相同的下型芯18，所述的上型芯11的部分设置为可往前模内部下沉的活动弧状芯子组件12，所述的下型芯的出气管口的前模位置上还设置有可往前模内部下沉的歧管下部后端螺母活动嵌入杆17，所述的前模上还开有上半部出胶口113和下半部出胶口16。

所述的后模上设置有与导柱配合的导套211、与歧管上部进气管口斜导柱13配合的歧管上部进气管口成型滑块23、与歧管下部出气管口斜导块15配合的歧管下部出气管口成型滑块25、与歧管上部侧螺母嵌入斜导柱14配合的歧管上部侧螺母嵌入杆滑块24、与歧管下部侧螺母嵌入斜导柱19配合的歧管下部侧螺母嵌入杆滑块29，与歧管下部前端螺母嵌入斜导柱110配合的歧管下部前端螺母嵌入杆滑块210、与歧管上部管夹斜导柱112配合的的歧管上部管夹成型滑块212、与上型芯11配合的上型腔21和与下型芯18配合的下型腔28，所述的歧管上部进气管口成型滑块23上还设置有进气管口螺母嵌入定位杆22，上型腔21和下型腔28内分别设置有用于顶出产品的顶针26。

本实施例中，所述的歧管下部出气管口斜导块15设置有两个。作为一种变换，所述的歧管下部出气管口斜导块15也可以仅设置一个。

本实施例中，所述的活动弧状芯子组件12包括气缸123、横向滑块122和纵向斜滑块121（即一个油缸带动多个滑块和滑块套滑块的结构），所述的气缸伸缩杆与横向滑块连接，横向滑块上设置有带动纵向斜滑块上下运动的滑道124，纵向斜滑块安装在滑道上。合模状态时，纵向斜滑块121的顶端面是上型芯11的一部分，开模后，为了便于取出产品，气缸123启动，使横向滑块122运动，纵向斜滑块121在横向滑块122上滑道124的带动下往前模内部移动，使纵向斜滑块121的顶端面往前模内部下沉，不会阻碍产品的取出。作为一种变换，所述的活动弧状芯子的具体结构还可以根据需要变化，以能够方便取出产品为宜。歧管下部后端螺母活动嵌入杆17也可以采用与活动弧状芯子组件12类似的结构（即一个油缸带动多个滑块和滑块套滑块的结构），实现类似的动作，即合模时位于合适位置用于放置螺母，开模后可退出，以方便产品的取出。

本实施例中，所述的歧管上部进气管口成型滑块23是由位移滑块Ⅰ231和进气管口成型滑块232构成（即滑块套滑块的结构），位移滑块Ⅰ上设置有斜滑道Ⅰ233，进气管口成型滑块安装在斜滑道Ⅰ上。合模时，进气管口成型滑块232位于合适的位置用于成型歧管的进气管口，开模后，在歧管上部进气管口斜导柱13的带动下，使位移滑块Ⅰ231向后模的外侧移运，位于位移滑块Ⅰ上的斜滑道Ⅰ233使进气管口成型滑块232往后模内部的方面移动降低位置，从而不会阻碍产品的取出。作为一种变换，歧管上部进气管口成型滑块23还可以采用其他合适的结构，只要能够方便产品的成型及取出即可。

本实施例中，所述的歧管下部前端螺母嵌入杆滑块210是由位移滑块Ⅱ2101和螺母嵌入杆滑块2102构成（即滑块套滑块的结构），位移滑块Ⅱ上设置有斜滑道Ⅱ2103，螺母嵌入杆滑块安装在滑道Ⅱ上。合模时，螺母嵌入杆滑块2102位于合适的位置用于放置螺母，开模后，在歧管下部前端螺母嵌入斜导柱110的带动下，使位移滑块Ⅱ2101向后模的外侧移动，位移滑块Ⅱ上的斜滑道Ⅱ2103使螺母嵌入杆滑块2102往后模内部的方面移动降低位置，从而不会阻碍产品的取出。作为一种变换，歧管下部前端螺母嵌入杆滑块210还可以采用其他合适的结构，只要能够方便产品的成型及取出即可。

本实施例中，所述的摩擦焊接工序采用的是振动熔接工艺，具体操作是：在进气歧管上半部分和进气歧管下半部分之间施加压力的状态下,通过治具带动进气歧管上半部分左右振动产生摩擦热，充分溶化树脂后,停止振动继续加压、固化，使进气歧管上半部分和进气歧管下半部分分子之间结合。摩擦焊接工序的参数为：压力1200±100kgf，熔接深度是1.6±1mm，振幅是1.8mm。

本实施例中，注塑成型工序采用的原料是工程塑料尼龙PA6+GF30%。作为一种变换，也可以采用其他符合要求的塑料原料。

本发明成型模具动作过程：

（1）合模前先调整好活动弧状芯子组件和歧管下部后螺母活动嵌入杆的位置，合模过程，后模相应的滑块在前模斜导柱或斜导块的推动作用下向模具内侧移动。

（2）合模后，射胶，保压，冷却。

（3）开模前，控制活动弧状芯子组件和歧管下部后螺母活动嵌入杆退出（方便出模和避免弄坏产品或者模具）；开模开始，滑块在斜导柱或相应的斜导块的推动作用下向模具外侧移动；当后模到设定位置，停止运动。

（4）顶针顶出，取出产品，顶针复位。

（5）进入下一个循环。

本发明制备得到的产品符合以下技术指标：

（1）静态爆破压力：充入空气压力5bar，保持30秒后产品无裂纹。

（2）高低温试验：将产品至在高低温试验箱中，-30℃*14H→130℃*8H→150℃*2H→室温，共需进行7次循环，试验后无裂纹，变形，嵌件最小拔出力，最小破坏力矩及静态爆破压力保持在80%以上；并符合气密性的要求。

（3）气流压力分布及损失试验，在各气道输入发动机标定流量，（50-374)ml/s，压力损失≤10%，各气道压力损失差别≤±5%低温冲击试验。

（4）将进气歧管总成置于-40℃低温箱保持5H后，使一个质量为500G的钢球从1.2米的高处落到进气歧管稳压腔顶部中央，无裂纹变形及满足气密性的要求。