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汽车塑料进气歧管的制造技术随着塑料进气歧管的广泛应用，人们开发出了多种可行的制造技术，其中热熔芯技术和振动摩擦焊接技术已为人们所熟知。
目前，一种新的技术——粘接剂粘合技术已被开发出来。
本文对这三种技术进行了详细的分析对比。
自20世纪80年代以来，塑料进气歧管（AIM）逐渐被越来越多的汽车OEM所接受。
目前，只有一些小批量生产的特种汽车仍然采用铝金属制成的进气歧管。
对于大批量生产的塑料进气歧管而言，大多采用尼龙工程塑料作为首选材料。
最初的AIM生产工艺世界上最先被开发出的塑料进气歧管是采用热熔芯（Lost core）技术完成的，这种工艺与金属铸造非常相似。
首先用低熔点的合金制成一个芯，然后将这个合金芯放入注塑模具中，围绕合金芯将尼龙工程塑料注射到模具中，从而成型出进气歧管。
最后，注塑成型的进气歧管被放入高温的油浴中，以使其中的合金芯被熔化掉。
合金芯的熔点一般在200℃左右，而用来熔化合金芯的油浴温度通常为220℃~240℃。
适合该温度的尼龙材料为PA66+30%-35%GF。
通常，热熔芯技术使塑料进气歧管的设计非常灵活，任何可以用金属铸造的进气歧管都可以采用热熔芯工艺来完成，热熔芯技术甚至可以被用来完成用铝金属铸造工艺无法完成的设计。
采用热熔芯技术可以实现无缝单片的塑料进气歧管的设计。
这种无缝式设计可以使塑料进气歧管获得优异的抗爆裂能力，从而避免了因采用其他熔接工艺而带来的抗爆裂测试的失效。
抗爆裂测试是塑料进气歧管的主要测试项目，主要用来模仿发动机的逆火。
热熔芯技术的最大缺点是成本太高。
尽管与铝金属材料的铸造工艺相比，由于热熔芯可以重复利用，因此该技术仍有一定的成本优势。
但由于需要重复制造芯并熔化芯，因此它的成本还是很高。
除了需要正常的注塑机及模具之外，该技术还需要其他附加的设备。
例如，用于制造芯的金属冲压设备或沙浇铸设备，其中还包括所使用的模具，并且模具费用是除注塑成型之外的附加费用。
另外还需要支付用于熔化芯的油浴费用。
10.16638/ki.1671-7988.2018.20.027前置后驱车型用自然吸气发动机塑料进气歧管开发刘锡鑫，马江涛，胡志刚，刘玉明，于荣枫（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨150066）摘要：文章以某前置后驱车型自然吸气发动机用塑料进气歧管的开发为例，叙述了前置后驱车型用进气歧管的结构特性。
应用发动机一维性能仿真（A VL-BOOST）优化进气歧管参数（气道长度）、应用Hypermesh进行有限元分析的前处理，CFD仿真（A VL-FIRE）模拟进气歧管的流动特性，得到满足兼顾低速扭矩与最大功率的进气歧管结构。
通过试验验证，新开发的进气歧管性能满足开发目标，性能曲线与仿真结果趋势相同。
通过文章的研究，可指导前置后驱车型自然吸气发动机用塑料进气歧管的开发工作。
关键词：前置后驱；塑料进气歧管；BOOST；FIRE中图分类号：U464 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)20-77-03Natural Inhalation Engine for Front and Back Drive Type Development ofplastic intake manifoldLiu Xixin, Ma Jiangtao, Hu Zhigang, Liu Yuming, Yu Rongfeng( Harbin Dongan Automobile Engine Manufacturing Co., Ltd.. Technology Center, Harbin Heilongjiang 150066 )Abstract: Taking the development of plastic intake manifold for a front-rear drive natural aspirated engine as an example, the paper describes the structural characteristics of intake manifold for front-rear drive. The application of the engine one-dimensional performance simulation(A VL-BOOST) to optimize the intake manifold parameters(airway length), the use of Hypermesh for finite element analysis, and the CFD simulation(A VL-FIRE) to simulate the flow characteristics of the intake manifold, The intake manifold structure with both low speed torque and maximum power is obtained. The results show that the performance of the newly developed intake manifold meets the development goal, and the performance curve is the same as the simulation result. Through the research of this paper, we can guide the development of plastic intake manifold for the natural aspirated engine of front-rear drive.Keywords: front-drive; Plastic intake manifold; BOOST; FIRECLC NO.: U464 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)20-77-03引言中国汽车市场正在向中、小城市发展，MPV以其多功能性在中、小城市占有很大的市场份额，而MPV车型中发动机的布置形式大部分为前置后驱。
内燃机与配件0引言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；④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）。
塑料进气歧管要求材料必须具有耐高温、强度高以及尺寸稳定性、化学稳定性和热老化稳定性优良等方面地特点. ()耐高温.由于进气歧管与发动机缸盖直接连接，而发动机缸盖常常处于℃℃地工作环境中，因此，要求所使用地塑料材料必须能够承受℃地高温. ()高强度.进气歧管不仅需要承受发动机地振动负荷、节气门和传感器地惯性力负荷以及进气压力脉动负荷，还要保证在发动机发生异常回火现象时至于被高压脉动压力所爆破，因此要求所使用地塑料材料具有很高地强度. ()尺寸稳定性.为了保证进气歧管与发动机连接处地尺寸公差达到规定地要求，同时保证进气歧管上各传感器、执行器元件能够准确安装，要求所使用地塑料材料必须具有良好地尺寸稳定性. ()化学稳定性.由于进气歧管直接与汽油、防冻液、冷却液等腐蚀性溶剂接触，尤其是冷却液中地乙二醇对塑料地性能影响很大，因此要求塑料材料必须具有良好地化学稳定性，在使用前通常要对材料进行严格地测试. ()热老化稳定性.由于发动机地工作温度常常在℃℃之间反复变化，其工作条件非常恶劣，因此为了保证进气歧管能够长期可靠地工作，所选用地塑料材料必须具有优良地热老化稳定性.目前，塑料进气歧管地首选材料是尼龙.尼龙地优点是耐高温、化学稳定性好，但其缺点是收缩率较大，耐乙二醇地性能也不太好，并且其吸水性太强，吸水后尼龙地强度会下降近.因此，人们普遍使用增加了玻纤地或增强尼龙.尼龙在加入玻纤后，其收缩率得到了明显改善.对于内部含冷却水道地进气歧管，建议采用专用地抗乙二醇地尼龙配方. 尽管世界上很多塑料材料供应商在不断地开发新地进气歧管塑料材料，以期提高塑料材料地各种性能，但尼龙材料仍是目前地最佳选择.文档来自于网络搜索塑料进气歧管地设计开发要保证塑料进气歧管地开发成功重点要做好以下几方面地技术准备工作：()将提高发动机性能作为塑料进气歧管设计地核心.进气歧管是发动机地主要部件，其结构和质量是影响发动机整体性能地关键因素.因此，在设计塑料进气歧管时，首先必须对发动机有深入地了解，要有专业地从事发动机设计或研究方面地人员参与.在设计中最好使用发动机专业仿真软件，以使设计出地塑料进气歧管能最大程度地改善发动机地动力性和经济性. ()以气体动力学分析为重点分析内容.发动机地进气过程是一种非常复杂地三维非定常气体运动过程，如果用一维分析方法，往往不能正确地反映出进气歧管内部气体地运动情况.因此，建议使用三维流场分析软件来仿真进气过程中进气歧管内部流场地衍变过程，从而为设计出合理地塑料进气歧管结构提供依据. ()强度分析先行.通常，塑料进气歧管对所用塑料材料地力学性能地利用已接近极限，即使出现局部地设计缺陷也会带来很大地风险.因此，需要在设计阶段同步进行塑料进气歧管强度地仿真分析. ()对塑料注塑过程地仿真分析.由于塑料进气歧管所用地材料为尼龙加玻纤，在注塑过程中，不同地纤维取向将直接影响制品地收缩变形.因此，必须对注塑过程进行仿真分析，以有效控制注塑过程中制品地应力分布、分子和纤维取向分布，以及收缩和翘曲变形，从而确保生产出质量合格地制品. 文档来自于网络搜索目前比较成熟地塑料进气歧管地加工技术主要是熔芯注塑技术和振动摩擦焊接技术.这两种技术各有特点. ()熔芯注塑技术是应用最早、最成熟地塑料进气歧管生产工艺.其原理是：用低熔点地锡合金制成进气歧管地内腔芯核，然后将其装配进模具中，再向模具内注入尼龙材料.注塑过程完成后，由尼龙注塑而成地进气歧管地外型即将内腔芯核包复在内.此时，将内部带有金属芯核地进气歧管放入熔化池内，以使金属芯核熔化.由于金属芯核地熔点比较低（一般℃），而尼龙地熔点相对较高，因此在内部芯核熔化地过程中塑料进气歧管地外形保持不变. 熔芯法生产塑料进气歧管地优点是：进气歧管地内壁完整光滑，从而提高了气体地流动性，能够最大限度地发挥发动机地性能；由于是一次注塑成型，进气歧管地气密性好，成品率高；熔芯过程可消除塑料进气歧管在注塑过程中产生地残余应力，使得进气歧管具有更好地机械性能. 熔芯法地缺点是：在金属芯核地铸芯和熔芯过程中，要消耗大量地电能，因而使得熔芯法生产塑料进气歧管地成本相对较高. ()振动摩擦焊接技术也称为“多片焊接法”.在设计塑料进气歧管时，可将结构复杂地进气歧管拆分为结构相对简单、能一次注塑成型地两片或多片，然后利用摩擦焊机将各片焊接起来，构成完整地塑料进气歧管. 目前绝大多数塑料进气歧管生产厂家都采用振动摩擦焊接技术.其主要优点是：生产效率高、成本低.其缺点是焊缝处地强度低、外观不好、气体流动性相对较差.文档来自于网络搜索进气歧管是发动机上最核心地部件之一，当其发生故障时会导致发动机工作不正常、刹车无力、发动机自燃等严重事故.因此，进气歧管在使用前必须通过一些试验对其进行严格地质量检测.对进气歧管地试验和检测通常包括： ()温度交变试验.即在专用地试验装置中将进气歧管置于℃℃地高低温交变地环境中，以考察其热稳定性. ()低温冲击试验.将塑料进气歧管置于℃地低温箱中保留后，使一个质量为地钢球从地高处落到进气歧管地稳压箱顶部中央，以检查其是否有裂纹和变形. ()气密性检测.即在一定地压力下检查水道及气道是否有泄漏. () 爆破压力检测.逐渐打压进气歧管地出口密封，以测试进气歧管炸裂时地压力. () 震动试验.将试件放在震动激励器上，按一定地规律对其进行震动测试，以考察塑料进气歧管此时地疲劳应力状态. () 噪声测试.在噪声实验室进行发动机台架试验，检验塑料进气歧管地噪声是否超标. () 发动机耐久试验.将塑料进气歧管安装在发动机上，在试验台架上以全速进行地全负荷运行，以考核塑料进气歧管地耐久性. () 整车耐久试验.将配有塑料进气歧管地发动机安装在整车上，按试验规程驾驶汽车运行万，以测试其耐久性.文档来自于网络搜索发动机进气歧管地塑料化是全球性地趋势，中国也不例外.随着欧排放标准地推出，要求新型地发动机进气歧管必须配备电控可变进气阀等复杂地内部控制机构，而金属进气歧管却难以满足这一要求.因此，开发性能优异地塑料进气歧管是适应未来发动机技术进步地必然要求. 塑料进气歧管地国产化进程大致可分为以下三个阶段：第一阶段为全部引进阶段.世纪年代初，随着一些合资汽车企业地成立，国外较先进地发动机产品生产线随着一些引进车型被引入国内.在这一阶段，塑料进气歧管作为发动机地重要部件，其核心技术由外资方控制，进口成本很高. 第二阶段主要表现为一些外资企业直接在国内生产.在此阶段，外资企业将其在国外地塑料进气歧管生产线及全套模具转入到国内，利用国内廉价地劳动力，为其在国内地合资厂提供配套地塑料进气歧管，而塑料进气歧管地设计研发工作仍在国外. 第三阶段，随着国内汽车制造技术地不断进步，一些国内企业开始了塑料进气歧管地研制和开发工作. 塑料进气歧管是一种高技术含量地产品，其中包含了很多发动机方面地关键技术.但目前国内大多数地塑料进气歧管生产企业过去只是普通塑料制品地生产厂，他们大都不具备设计和生产发动机地技术能力，因此只能仿制一些已经过时地塑料进气歧管，他们地技术水平良莠不齐. 总体而言，目前国内生产地塑料进气歧管普遍存在技术水平低下、难以满足发动机地工作要求地问题. 与常规铝金属制造地进气歧管相比，塑料进气歧管减轻了该部件约地重量，加强了发动机空气补给，从而提高发动机地性能.比起铝制产品，聚酰胺进气歧管地光滑内壁阻力更低，同时，由于塑料地成型更为容易，这种材料更有利于最佳空气流动设计地实现.文档来自于网络搜索。
作者简介：乔四高(1974-),男，工程师，主要从事塑胶成型的研究及设计方面的工作。
*为通迅作者收稿日期：2010-01-261 背景1.1 进气歧管塑料进气歧管是发动机最重要的部件之一。
它的主要功能是为发动机各缸提供充足、均匀的混合气。
因此，它是影响发动机动力性和油耗的关键因素[1~2]。
1.2 塑料进气岐管随着新材料、新工艺、新技术应用，塑料进气歧管逐步替代传统的金属进气歧管如图1，国内外的汽油机80%~90%都采用塑料进气歧管，主要是因为塑料进气岐管有以下几个优点。
（1）重量轻采用高强度玻纤增强尼龙材料，密度1.35 g/cm³，整个产品重量约铝合金制品1/2，减轻了发动机整体重量；（2）提升发动机性能塑料进气歧管内壁十分光滑，可以大幅度降低气阻，提高进气充量很有帮助，提升发动机的扭矩和功率，对比金属进气管可提升3%~5%左右；（3）降低成本金属进气岐管一般砂芯工艺，工艺复杂，能耗高；塑料进气岐管采用注塑成型，振动摩擦焊接工艺，成型工艺简单、能耗低、生产效率高和合格率高。
图1 铝合金进气歧管 塑料进气歧管2 塑料进气歧管的生产工艺目前，批量推广应用塑料进气歧管的加工工艺主要是：熔芯法工艺技术和振动摩擦焊接工艺技术，这两种技术各有特点。
（1）熔芯法工艺技术如图2，最先应有在汽车塑料进气歧管产品上的。
其原理如下：工艺第一步：铸芯将低熔点（140 ℃左右）金属锡铋合金，压铸成形状与气道相同的型芯；工艺第二步：注塑将型芯置于注塑模内，固定牢固，注塑形成包含型芯及塑料外壳的复合体；工艺第三步：熔芯将包含型芯及塑料外壳的复合体放入惰性热油中，加热至180~200 ℃，放置2~4 h （塑料材料为PA66-GF35，热变形温度大于245 ℃），熔去合金金属型芯，得到完整的塑料进气管壳体。
（2）振动摩擦焊接技术也称为“多片焊接法”。
工艺第一步：注塑采用注塑成型工艺，一次注塑成型进气管各个部件；工艺第二步：焊接将进气管部件放置焊接模内，固定牢固，焊接为整体进气管产品。
T20 Q江苏东方汽车装饰件总厂企业标准Q/321181 QDA 003-2008汽车塑料进气歧管总成技术条件2008-03-01发布 2008-04-01实施江苏东方汽车装饰件总厂发布Q/321181 QDA 003-2008前言本厂生产的汽车塑料进气歧管总成因无相应的国家及行业标准，根据《中华人民共和国标准化法》特制定该产品的企业标准，作为组织生产，销售和监督检查的依据。
本标准主要技术指标参照GB18296-2001《》。
本标准编写格式符合GB/T1.1-2000规定。
本标准由江苏东方汽车装饰件总厂提出并负责起草。
本标准主要起草人：姜锁军。
本标准于2008年3月1日首日发布，2008年4月1日复审。
汽车塑料进气歧管总成技术条件1.范围本标准规定了汽车（汽油、柴油）塑料进气歧管的分类与命名、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存。
本标准适用于汽车（汽油、柴油）等各类塑料进气歧管。
2.规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版本不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方，研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准.GB/T2828.1-2003 计数抽样检验程序第一部分：按接受质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划JISD1601-1995 汽车零件振动试验方法3.分类与命名4.要求4.1 进气歧管应按照规定程序批准的图样及技术条件，顾客的最终要求进行制造，并符合本标准规定要求.4.2 进气歧管原料采用PA6+30%GF，或按顾客和图纸要求（如PA66）。
4.3 尺寸公差进气歧管未注尺寸公差应符合表1 的规定表14.4形位公差进气歧管未注形位公差应符合表2 的规定表24.5壁厚及焊接面要求壁厚依据按照规定程序批准的图样及技术条件，公差为±0.2本体各部件焊接高度一般设计为4±0.5，要求焊接后，翻浆均匀、溶融均厚（≤±0.3）。
T20 Q江苏东方汽车装饰件总厂企业标准Q/321181 QDA 003-2008汽车塑料进气歧管总成技术条件2008-03-01发布 2008-04-01实施江苏东方汽车装饰件总厂发布Q/321181 QDA 003-2008前言本厂生产的汽车塑料进气歧管总成因无相应的国家及行业标准，根据《中华人民共和国标准化法》特制定该产品的企业标准，作为组织生产，销售和监督检查的依据。
本标准主要技术指标参照GB18296-2001《》。
本标准编写格式符合GB/T1.1-2000规定。
本标准由江苏东方汽车装饰件总厂提出并负责起草。
本标准主要起草人：姜锁军。
本标准于2008年3月1日首日发布，2008年4月1日复审。
汽车塑料进气歧管总成技术条件1.范围本标准规定了汽车（汽油、柴油）塑料进气歧管的分类与命名、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存。
本标准适用于汽车（汽油、柴油）等各类塑料进气歧管。
2.规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版本不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方，研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准.GB/T2828.1-2003 计数抽样检验程序第一部分：按接受质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划JISD1601-1995 汽车零件振动试验方法3.分类与命名4.要求4.1 进气歧管应按照规定程序批准的图样及技术条件，顾客的最终要求进行制造，并符合本标准规定要求.4.2 进气歧管原料采用PA6+30%GF，或按顾客和图纸要求（如PA66）。
4.3 尺寸公差进气歧管未注尺寸公差应符合表1 的规定表14.4形位公差进气歧管未注形位公差应符合表2 的规定表24.5壁厚及焊接面要求壁厚依据按照规定程序批准的图样及技术条件，公差为±0.2本体各部件焊接高度一般设计为4±0.5，要求焊接后，翻浆均匀、溶融均厚（≤±0.3）。
