塑料进气歧管设计综合能力介绍

1、研发设计分析能力介绍（塑料进气歧管篇）Sunshine_yepage1page1项目的意义和必要性： 进气歧管是汽油机进气系统的主体部件，进气系统决定着发动机的进气效率和各缸充气均匀性，对发动机性能有非常大的影响意义；进气歧管是固定在发动机的气缸盖上，是形状复杂的中空制品，承受气缸盖燃烧室燃料燃烧传递的热和振动；自从燃料电喷技术在发动机上应用以来，进气歧管的作用显得更加重要了；进气歧管内的进气流动性能对发动机的动力性、环保性和经济性有很大的作用；同时有超过半数的电喷系统传感器都安装在进气歧管上。 如：支架、真空助力、pcv阀、传感器、碳罐、节气门、油轨节温体、刹车助力、线束支架、曲轴箱通风管等

2、。 塑料进气歧管具有以下优势： 一、轻量化： 目前国内、外轿车汽油机90%都采用塑料进气歧管，塑料进气歧管的重量只是铝制进气歧管的40%，减轻了发动机整体重量；重量的减轻就意味着能节省燃油和整车机动性能的提高。page1 二、性能提高： 传统的进气歧管是铸件，铝合金材料制成，由于进气歧管结构 复杂，一般都采用金属模砂型铸造，其表面粗糙、充气阻力大 、质 量大，由于铝制进气歧管是由翻沙制成，管道内壁有大量小的凸凹 面，而这些凸凹面会使流进发动机的空气产生紊流现象，引起进气 不畅；塑料进气歧管由于是注塑成型，内壁十分光滑，对提高进气 充量很有帮助，由于塑料进气歧管的导热性低于铝进气歧管，使气 体受

3、热膨胀率降低，提高了气体的密度，使气体进入燃烧室的温度 降低，这不仅改善了热起动性，还可以提高发动机的效率和扭矩。 三、成本降低： 塑料材质的产品其成本低于铝质产品，生产方式采用注塑成 型、振动摩 擦焊接的工艺，具有成型工序少、提高生产效率、 节省加工时间、降低装配时间的特点；塑料进气歧管生产效率和 产品合格率会比铝制进气歧管提高，塑料进气歧管与铝制进气 歧管相比，在大批量生产的前提下成本上也具有优势。 项目的意义和必要性：page1 四、降低噪声： 这是因为尼龙（PA）本身具有减振消声和耐磨性;尼 龙*玻璃纤维（PA6+GF）材料有较好的综合性能，使强度、 制品精度、尺寸稳定性等有很大地提高

4、. 五、设计自由度大： 产品复杂，采用分片设计制造的塑料进气歧管。 六、环保： 塑料进气歧管的内壁光滑、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。项目的意义和必要性：page1 研发、制造技术难题： 塑料进气歧管开发是一个涉及内燃机、流体力学、固体力学、高分子材料、模具、塑料焊接及仿真分析等多学科相关的交叉项目，技术要求高，开发难度较大。气道管型设计、CAE分析、歧管结构设计、生产工艺匹配等技术上很大的课题。为了达到减轻质量降低油耗、提高发动机性能和降低排放等要求，欧洲的汽车

5、商率先采用尼龙制造进气歧管，随后美国、日本、韩国相继开发塑料进气歧管；塑料进气歧管在设计和制造上要求非常高，性能要求非常苛刻，目前只有少数几个国家掌握该项技术。进气歧管作为发动机当中最关键部件，加上国外的技术封锁，其设计、制造技术难度很大。CFD计算很重要歧管的设计流程图，关键是CFD计算，合理的稳压腔、管长、管径来满足主机厂要求的功率、扭矩、油耗目标值；进气歧管设计基本流程通过CFD计算，以及经验值得到以上相关的数据，结合实际机舱进行合理布置。进气歧管设计参数进气歧管设计参数主机厂提供相应的边界，技术参数，设计工程师进行歧管布置设计；1.歧管的内壁、壁厚、安装法兰、油轨孔、支架孔、管接头等设

6、计；2.相关配合的部件如：密封圈、支架、真空助力管、pcv阀、传感器、碳罐阀、节气门阀体、油轨，线束支架等；进气歧管内壁和结构设计主机厂提供相应的边界，技术参数，设计工程师进行歧管布置设计；1.歧管的内壁、壁厚、安装法兰、油轨孔、支架孔、管接头等设计；2.相关配合的部件如：密封圈、支架、真空助力管、pcv阀、传感器、碳罐阀、节气门阀体、油轨，线束支架等；进气歧管内壁和结构设计考虑到塑料进气歧管分片注塑成型，一般分成2、3、4片注塑，焊接组成；1.分片注塑，充分考虑模具出模，注塑工艺等；2.焊接筋设计，确定合适压力角、焊接深度、筋的配合等，从而保证产品的强度。3.歧管的相应部件设计：密封圈、衬套

7、、铜螺母、支架、螺栓等。进气歧管分片设计1、铝改塑开发过程 我们使用行业通用的造型软件（CATIA ProE UG AutoCAD）进行产品设计，在设计过程中吸收国内外先进技术，并与自身生产经验相融合，形成先进、高效、可靠的设计能力。2、逆向开发过程page1 我们使用行业通用的造型软件（CATIA ProE UG AutoCAD）进行产品设计，在设计过程中吸收国内外先进技术，并与自身生产经验相融合，形成先进、高效、可靠的设计能力。3、正向开发过程page1 我们使用行业通用的造型软件（CATIA ProE UG AutoCAD）进行产品设计，在设计过程中吸收国内外先进技术，并与自身生产经验相

8、融合，形成先进、高效、可靠的设计能力。一维性能仿真分析CFD分析模态分析爆破分析焊接强度分析模流分析噪音分析歧管的设计参数结构强度注塑工艺焊接工艺噪音结构强度焊接工艺分析软件： GT-POWER、AVL BOOST、Fluent、STAR-CCM+ ABAQUS SYSNOISE MOLDFLOW 进气歧管设计分析page1进气歧管设计分析过程 在新产品开发过程中，我们注重分析、设计、实验相互结合的研发手段，在开发初期我们通过CAE分析软件，预测产品的性能、结构强度和工艺性；主要进行以下几项分析：序号(NO）名称 ( analysis)图片(graph)用途(purpose)1一维性能仿真分析

9、 计算进气歧管的轴线长度、稳压腔体积，得到歧管瞬态入口压力和流量，为三维瞬态CFD分析提高参数。2CFD分析 优化进气歧管的轴线走向、管截面、稳压腔形状，判断并优化各管流量均匀性，降低局部位置的压力损失；同时可分析罩盖油气分离效率。page1序号名称(Analysis)图片(Graph)用途(Purpose)3模态分析 分析与发动机其它部件装配后不同温度下的各阶模态自然频率,结构强度，分析产品的各阶模态，通过优化产品结构避开发动机常速共振响应点；以期发现模态行为,按照要求修改第一次模态频率,发现结构振动临界状态,确定在临界区域的应力,提出优化方案；4歧管爆破性能分析 使用焊接强度经验参数，分析

10、歧管在一定内压下能够承受的最大爆破压力值，外壳面及焊缝处峰值应力分布及大小，耐压水平判断，通过改善结构刚度，提高耐压水准；5 焊接断面分析 分析歧管或罩盖焊接筋设计的合理性，分析焊接溢料空间是否足够，是否满足稳定的工艺性。进气歧管设计分析过程page1序号名称(Analysis)图片(Graph)用途(Purpose)6噪音分析 分析歧管自身气流波动，不同频率下的表面速度和噪声辐射类型,噪音功率,声场分布, 可能产生的噪音以及对外部噪音辐射的响应，为优化产品结构提高参考；7密封结构分析 分析罩盖密封结构设计的合理性，分析密封圈的压缩强度是否在设定范围，以及密封圈反作用力对罩盖的影响,法兰蠕变、

11、热应力分析；8模流分析 分析产品模具结构设计的合理性，模流分析/冷却分析/纤维取向和翘曲分析/浇口设计/流道平衡、提出优化方案，改善设计； 通过分析结果,提出优化方案，改善设计、降低注塑产品的变形量，判断注塑工艺带是否狭窄；进气歧管设计分析过程page1进气歧管快速成型件 目的：在设计基本结束，未正式开模之前，需要通过快速成型件来验证设计，包括外观、装配、性能等等； 快速成型件制作：分片加工方式，高温胶水黏贴，螺栓固定或包裹等等；2.翻硅胶模方式；3.激光烧结方式；4.激光堆积方式材料：ABS、PA6+GF5%。 当快速成型件验证后，达不到目标值，此时需要返回进行优化设计；达到目标值后，正式加

12、工模具；试模后的产品进行样件的验证，以及发动机的相关试验，以及歧管本身的试验进行开展，通过后进行交样；我司开发的4G12进气歧管案例功率提高了3%，扭矩提高了2%，油耗降低了4% 产品开发中期，通过合理的实验手段，进一步验证产品的结构强度、性能参数，主要进行以下实验：序号（ NO ） 试验名称（Test）1 热老化试验 （Thermal aging test ）2 交变试验（ High and low temperature alternate test ）3 低温循环试验（Low temperature cycling test）4 正压气密性试验（ Positive pressure ai

13、r tightness test ）5 冷冲击试验（Falling Ball impact test）6 爆破试验（Bursting test）7 嵌件拔出力试验（ Pulling- out force test ）8 嵌件扭矩试验（torsion test）9 耐化学试验（Chemical resistance test）10 静态强度试验（Static strength test）11 盐雾试验（Salt-fog test）12 接嘴耐折断试验（Fracture test of the nozzle）13 振动试验（Vibration test）进气歧管试验气 密 试验 机Air Leak Test Machine大型气候交变试验机Large Climate Alternate Test Machine高温试验箱High temperature machine 三坐标测量仪Three-coordinates measuring machine拉力试验机Tension tester 三功能爆破试验机T