汽车发动机涡轮增压器塑料进气管成型工艺的研究与分析

发布时间：2017-10-24 06:01

  本文关键词：汽车发动机涡轮增压器塑料进气管成型工艺的研究与分析

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【摘要】：汽车产业是我国的支柱产业,发展迅猛。各类汽车厂商竞争激烈,迫切采用各类新型技术提高汽车竞争优势,汽车轻量化就是其中一种途径。在保证汽车运行稳定的基础上,完成车内各零部件的减重,从而节约材料和成本,同时也降低了汽车的油耗。汽车的轻量化趋势促使了工程塑料的使用,工程塑料由于其自身的特点,被替代的金属零部件也从一开始的装饰部件到目前的功能部件。工程塑料的开发,使得塑料制品的设计加工越来越规范,对汽车塑料零部件的成型研制也越来越具有实际价值。本文以某汽车发动机涡轮增压器塑料进气管为例,分析了产品的特点,通过各种成型设备及工艺确定产品最佳的开发研制方案,并通过理论和试验分析,优化方案。首先,对流体动力学进行了基础研究,为管道设计、吹塑及注塑仿真模拟试验提供理论依据。其次,根据塑料制件的一般原则,完成管道的设计。由其外形尺寸确定主要研制方案,包括选择主要设备,设计开发对应的吹塑注塑模具以及切割焊接设备。第三,根据初始外形设计简化模型,分别使用Moldflow及POLYFLOW软件对注塑及吹塑成型进行数值模拟,并使用ANSYS Workbench对管道的焊接及装配部位进行受力分析。根据得到的分析结果,优化管道的成型工艺,并且指导修模,提高产品的生产效率以及可靠性。第四,对最终成型的涡轮增压器进气管道进行相关的试验,验证最终产品的合格性。并对主要的三维吸入式吹塑工艺进行了正交实验设计,分析了抽真空时间、吹涨压力、吹涨时间三方面因素对产品壁厚的影响,运用分析结果来指导生产工艺。本论文将设计、分析、生产、工艺、试验相结合,来研究整个汽车发动机管道的成型工艺,具有较高的实用价值和经济效益。研究分析的结果能够指导生产,加快成型周期,为汽车管道塑料化提供理论基础与技术指导。
【关键词】：塑料成型 涡轮增压器进气管 模具设计 数值模拟 正交实验
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U464.135
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题主要背景10-12
• 1.1.1 汽车工业轻量化发展趋势10
• 1.1.2 工程塑料发展背景及成型加工技术简介10-12
• 1.2 吹塑成型加工过程概述12-14
• 1.2.1 挤出吹塑成型12-13
• 1.2.2 注射吹塑成型13-14
• 1.2.3 拉伸吹塑成型14
• 1.3 注塑成型加工过程概述14-15
• 1.4 国内外工程塑料加工新技术概述15-16
• 1.5 课题的主要来源及意义16
• 1.6 课题的主要任务16-18
• 第二章 计算流体动力学理论基础18-24
• 2.1 计算流体动力学理论基础18-19
• 2.1.1 CFD前处理18
• 2.1.2 CFD求解18-19
• 2.1.3 CFD后处理19
• 2.2 流体与流动的基本特性19-21
• 2.2.1 理想流体与黏性流体19-20
• 2.2.2 牛顿流体与非牛顿流体20
• 2.2.3 流体的导热性和扩散20-21
• 2.2.4 可压缩流体与不可压缩流体21
• 2.2.5 稳定流动与非稳定流动21
• 2.2.6 层流与湍流21
• 2.3 流体动力学基本方程21-23
• 2.3.1 质量守恒方程22
• 2.3.2 动量守恒方程22-23
• 2.3.3 能量守恒方程23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 汽车发动机涡轮增压器进气管成型开发24-46
• 3.1 成型材料及加工步骤24-26
• 3.1.1 涡轮增压管材料24-25
• 3.1.2 管道加工步骤25-26
• 3.2 塑料制品设计26-29
• 3.2.1 设计的基本原则26
• 3.2.2 收缩率26-27
• 3.2.3 脱模斜度27
• 3.2.4 塑件壁厚27-28
• 3.2.5 加强筋及支撑面28
• 3.2.6 口部与螺纹28
• 3.2.7 圆角28-29
• 3.3 涡轮增压器进气管的设计29-30
• 3.4 管道吹塑本体研制30-35
• 3.4.1 三维吹塑本体结构30
• 3.4.2 三维吸入式吹塑模具结构设计30-34
• 3.4.3 三维吹塑加工工艺及实际生产34-35
• 3.5 管道注塑支架研制35-40
• 3.5.1 注塑支架结构35
• 3.5.2 注塑模具设计35-40
• 3.5.3 注塑加工工艺40
• 3.6 吹塑本体切割与配件的安装焊接40-44
• 3.6.1 吹塑本体切割与金属环安装设备41-43
• 3.6.2 注塑支架的焊接设备43-44
• 3.7 本章小结44-46
• 第四章 数值模拟分析46-59
• 4.1 注塑成型Moldflow数值模拟46-51
• 4.1.1 导入模型并划分3D网格46
• 4.1.2 创建浇注系统以及冷却系统46-47
• 4.1.3 设置工艺参数47
• 4.1.4 编辑冷却液属性47-48
• 4.1.5 分析结果解析48-51
• 4.2 管道三维吹塑成型POLYFLOW数值模拟51-55
• 4.2.1 模型简化及基本假设51
• 4.2.2 前处理51-52
• 4.2.3 POLYFLOW求解52-54
• 4.2.4 Fluent-Post后处理54-55
• 4.3 支架有限元分析55-57
• 4.3.1 模型简化55-56
• 4.3.2 前处理56-57
• 4.3.3 设置求解项及结果显示57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 相关试验及正交实验59-77
• 5.1 检具设计59-61
• 5.1.1 布局及放置60
• 5.1.2 底板及骨架60-61
• 5.1.3 型体部分61
• 5.2 正交实验设计61-71
• 5.2.1 正交实验优点62
• 5.2.2 正交实验表头设计62-63
• 5.2.3 正交表的选择63-64
• 5.2.4 正交实验结果数据分析64-71
• 5.2.5 优化建议71
• 5.3 成品试验71-76
• 5.3.1 气密性试验72-73
• 5.3.2 爆破试验73
• 5.3.3 强度试验73-75
• 5.3.4 盐雾试验75
• 5.3.5 ELV试验75
• 5.3.6 内部清洁度试验75-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 全文总结77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 技术应用展望78-79
• 参考文献79-82
• 致谢82-83
• 攻读学位期间发表的学术论文目录83-84

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本文编号：1087366