一种适配器、及其注塑模具和生产工艺的制作方法

1.本发明涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种适配器、及注塑模具和生产工艺。


背景技术：

2.随着重型卡车的发展，重汽卡车空气处理单元趋向电子集成的电控式空气处理单元发展，汽车空气处理单元主要是由空气干燥器和四回路保护阀连接组合而成，其主要功能为：清洁、干燥压缩空气、控制工作气压，随着电控式空气处理单元的集成程度的提高和生产要求不断提高，需要在空气处理单元增加适配器以实现空气处理单元集成的目的，进而确保制动系统中各回路气压有效性的稳定，为此，需要设计合理的适配器的气路结构合理以适应越来越高的集成程度，并且实现保护制动系统中各回路气压有效性和稳定性。
3.另外，随着适配器的气路结构设计越来越复杂，适配器在成型过程中极容易出现变形，现有的压铸工艺无法满足适配器的高精度生产，压铸工艺的成本高周期长，对于复杂的适配器产品其压铸成型率低，适配器的成型质量差，适配器的变形导致难以保证其在制动系统中的有效性和稳定性。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种适配器，包括适配器本体、以及形成于所述适配器本体相对两侧的前表面和后表面；所述适配器本体的四周形成有若干个中空的圆柱体；所述前表面由内至外依次形成有第一通道、第二通道、第三通道；所述第二通道位于所述第一通道两侧，所述第三通道环绕于所述第一通道和第二通道；所述后表面上形成有间隔设置的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体内开设有连通至所述第一通道的第一气孔、以及连通至所述第三通道的第二气孔；所述第二腔体内开设有连通至所述第一通道的第三气孔、以及若干条连通至所述第二通道的弧形槽；所述后表面上开设有槽体结构；
5.所述适配器本体的成分配比为：45～55％pbt原料、45～55％gf玻璃纤维、0.5～1％色粉。
6.优选的，所述槽体结构包括开设于所述第一腔体和第二腔体之间的第一槽体、第二槽体和线型槽体；所述第二腔体沿其外周依次开设有所述线型槽体、避空槽体和弯型槽体；所述第一腔体的两侧开设有方形槽体。
7.一种注塑模具，用于生产上述的适配器，包括定模和动模，所述定模上开设有分别对应于所述圆柱体的进料浇口；所述动模上形成有分别对应于所述第一腔体和第二腔体的型芯、对应于所述圆柱体的圆形支柱、对应于所述避空槽体的第三支柱、对应于弯型槽体的弯形支柱、以及对应于所述方形槽体的方形支柱；位于两个所述型芯之间设置有第一支柱、线型支柱和第二支柱。
8.一种生产工艺，基于上述的注塑模具，用于制备适配器，包括以下步骤：
9.s100、将原料按照45～55％pbt、45～55％gf玻璃纤维、0.5～1％色粉的成分配比进行均匀混合，加热120～130℃，加热时间3～4小时；
10.s200、所述定模通入温度为60～80℃的流动水，所述动模通入温度为120～130℃的流动水；
11.s300、将原料加热至300～315℃，并以28～40kg/h的效率进行熔胶，将所述定模和动模以140pa的压力合模，将熔融状态的胶料以100～125pa的压力，125～150cm2/s的速度射入定模，保压3.5s，冷却30～34s；
12.s400、所述定模和动模开模，取出适配器并放置在120℃～130℃恒温下2～3小时以完成退火应力，再对适配器进行表面处理。
13.优选的，在步骤s200中，通过对流动水施加1.2兆帕的压力，以令流动水的温度上升到120～130℃。
14.由上可知，应用本发明提供的可以得到以下有益效果：本技术方案的适配器通过设置多个通道和空腔，实现组合多个气回路，达到辅助适配于汽车制动系统中空气处理单元的功能，满足空气处理单元中的高集成要求，保证制动系统中各回路气压有效性和稳定性，通过在适配器后表面上位于壁厚较厚的区域掏空形成槽体，减少胶量，使得整体趋于平衡，并通过在注塑模具设计相应的模具结构，实现在成型过程中减少适配器后表面的变形量，确保适配器的成型质量，压铸成型改为注塑成型，注塑成型有生产效率高、成本低的优势，再通过设置合理的工艺参数，大大提高注塑成型后的适配器的合格率，保证在后续使用过程中尺寸不会发生变形而缩小，保证适配器在空气处理单元中的有效性和稳定性，保证量产质量。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例适配器结构示意图；
17.图2为本发明实施例适配器立体图；
18.图3为本发明实施例注塑模具结构示意图；
19.图4为本发明实施例注塑模具定模示意图；
20.图5为本发明实施例注塑模具动模示意图；
21.图6为本发明实施例生产工艺流程框图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.随着电控式空气处理单元的集成程度的提高和生产要求不断提高，需要在空气处理单元增加适配器以实现空气处理单元集成的目的，进而确保制动系统中各回路气压有效性的稳定，为此，需要设计合理的适配器的气路结构合理以适应越来越高的集成程度，并且
实现保护制动系统中各回路气压有效性和稳定性
24.为了解决上述技术问题，本实施例提供一种适配器，应用于汽车制动系统中集成空气处理单元，如图1
‑
2所示，包括适配器本体、以及形成于适配器本体相对两侧的前表面和后表面，在适配器本体的四周形成有5个中空的圆柱体33，在前表面由内至外依次形成有第一通道10、第二通道20、第三通道30，第一通道10中间宽两边窄，第二通道20位于第一通道10两侧，第三通道30环绕于第一通道10和第二通道20，后表面上形成有间隔设置的第一腔体41和第二腔体42，第一通道10、第二通道20、第三通道30与第一腔体41与第二腔体42构成多个气回路。
25.进一步的，为了实现第一通道10、第二通道20和第三通道30与第一腔体41和第二腔体42的连通作用，在第一腔体41内开设有连通至第一通道10的第一气孔11、以及连通至第三通道30的第二气孔31，通过第一气孔11将第一腔体41与第一通道10连通，同时在第一腔体41内开设第二气孔31，通过第二气孔31将第一腔体41与第三通道30连通，进而通过在第一腔体41控制第一气孔11和第二气孔31的导通和闭合，实现选择性地控制第三通道30通气导通或第一通道10通气导通，或第一通道10与第三通道30通气。
26.在第二腔体42内开设有连通至第一通道10的第三气孔12、以及两条连通至第二通道20的弧形槽21，通过第三气孔12将第二腔体42与第一通道10连通，通过第一气孔11、第三气孔12以及第一通道10使得第一腔体41与第二腔体42形成连通的气回路。同时，在第二腔体42内开设两条连通至第二通道20的弧形槽21，通过弧形槽21将第二腔体42与第二通道20连通，进而通过在第二腔体42内控制第三气孔12和弧形槽21导通和闭合，实现控制第二通道20通气导通或第二通道20与第一通道10导通，从而实现了第一通道10、第二通道20和第三通道30与第一腔体41和第二腔体42的之间形成多个气回路，达到辅助适配的功能，满足空气处理单元中的高集成要求，保证制动系统中各回路气压有效性和稳定性。
27.由于适配器的前表面形成有均匀分布的第一通道10、第二通道20和第三通道30，每个通道的深度一致，因此适配器的前表面相对较均匀，适配器的后表面形成有第一腔体41和第二腔体42，第一腔体41和第二腔体42的深度较深，适配器的后表面仅存在第一腔体41和第二腔体42的情况下，适配器的后表面壁厚分布不均，极容易凹陷变形，为此，在后表面上开设有槽体结构，槽体结构包括开设于第一腔体41和第二腔体42之间的第一槽体45、第二槽体46和线型槽体47，第二腔体42沿其外周依次开设有线型槽体47、避空槽体48和弯型槽体43，第一腔体41的两侧开设有方形槽体44。通过在适配器后表面上位于壁厚较厚的区域掏空形成槽体，减少胶量，使得整体趋于平衡，实现在成型过程中减少适配器后表面的变形量，确保成型质量。
28.本实施例还提供一种注塑模具，用于生产上述的适配器，如图3
‑
5所示，包括定模60和动模50，定模60和动模50合模后内部形成有与适配器匹配的空腔，定模60上开设有4个位置对应于圆柱体33的进料浇口61，进料浇口61的大小为1.6mm，动模50上形成有分别对应于第一腔体41和第二腔体42的型芯51、对应于圆柱体33的圆形支柱53、对应于避空槽体48的第三支柱54、对应于弯型槽体43的弯形支柱58、以及对应于方形槽体44的方形支柱52；位于两个型芯51之间设置有第一支柱57、线型支柱56和第二支柱55，第一支柱57对应第一槽体45，第二支柱55对应第二槽体46。每个支柱对应于适配器后表面的每个槽体，进而实现在适配器后表面上位于壁厚较厚的区域掏空形成槽体，实现在成型过程中减少适配器后表面
的变形量。其中，进料浇口61设有4个，当进料浇口61的数量设计为5个时，由于进胶不平衡，容易造成产品变形。
29.为了试验各个槽体对变形的影响，通过制作一注塑模具的试验模进行试验，完整的动模50通过批量生产100个适配器，得出适配器无变形的合格率为98％，在动模50上拆除方形支柱52，使得去除适配器的方形槽体44，通过批量生产100个适配器，得出适配器无变形的合格率为86％；在动模50上拆除线型支柱56，使得去除适配器的线型槽体47，适配器的合格率为72％；依次试验在动模50上拆除弯形支柱58、第一支柱57、第二支柱55，合格率分别为81％、74％、72％。
[0030][0031][0032]
表1
[0033]
由表1的数据结果可以看出，适配器开设的各个槽体对适配器成型过程中的变形均有不同程度的影响，并且位于第一腔体41和第二腔体42之间的第一槽体45、第二槽体46和线型槽体47对适配器的变形量影响最大，往中间凹陷变形，合格率低于80％。同时，由表内数据可以看出，当进料浇口61的数量设计为5个时，由于进胶不平衡，容易造成产品变形，其合格率低于70％。通过在模具内设置各支柱使得适配器形成相应位置的槽体，大大减少适配器成型过程中的变形量，保证适配器有较高的合格率，且进料浇口61设有4个为最合理的设计，使得进胶平衡。
[0034]
由于适配器的外形复杂，使用现有的压铸工艺导致适配器产品的压铸成型率低，适配器的成型质量差，并且压铸工艺的成本高、周期长，不适用于批量生产，为此，本实施例还提供一种生产工艺，基于上述的注塑模具，用于注塑成型适配器，其中，为了保证适配器
具有较高的硬度，适配器的成分配比为：50％pbt原料、50％gf玻璃纤维、0.5％色粉，pbt塑胶具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低，玻璃纤维有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高等优越的性能，进而通过配比50％的pbt和50％的gf玻璃纤维，实现适配器兼具优越的性能。如图6所示，其注塑工艺包括以下步骤：
[0035]
s100、将原料按照45～55％pbt、45～55％gf玻璃纤维、0.5～1％色粉的成分配比进行均匀混合，加热120～130℃，加热时间3～4小时；
[0036]
在该步骤中，将原料按照50％pbt原料、50％gf玻璃纤维、0.5％色粉混合，设置加热温度120℃进行加热4小时。
[0037]
s200、定模60通入温度为60～80℃的流动水，动模50通入温度为120～130℃的流动水；
[0038]
将定模60和动模50装入注塑机内，定模60上形成有与适配器前表面轮廓匹配的形状，动模50上形成有与适配器后表面轮廓匹配的形状，现有的注塑工艺中，通常对模具冷却通常是采用冷冻水或常温水对注塑后的模具进行冷却，然而，由于本方案产品适配器的前表面和后表面轮廓复杂，无论采用冷冻水还是常温水注塑成型后适配器均会出现或多或少的变形，均无法达到较高的合格率，为了防止在注塑成型过程中发生变形，如表2所示，对定模60和动模50通入不同水温的冷却水进行测试。
[0039][0040]
表2
[0041]
如表2所示为冷却水温的试验结果，由表2可以看出，当使用冷冻水或常温水冷却定模60和动模50时，适配器成型后的前表面和后表面的合格率最低，特别后表面往中间凹陷变形较严重，随着温度的升高，适配器成型后的前表面和后表面的合格率逐渐提高，由表中数据可知，在定模60通入温度为80℃的流动水，用于缓慢冷却成型后适配器的前表面的效果最好，在动模50通入温度为120℃的流动水，用于缓慢冷却成型后适配器后表面的效果最好。
[0042]
在该步骤中，由于水温正常加热的最高温度为100℃，难以通过加热将水温提高到120℃，需要把水温提高到120℃则需要加压，为此，对流动水施加1.2兆帕的压力，通过压力
使得水沸腾达到120℃以上。
[0043]
s300、将原料加热至300～315℃，并以28～40kg/h的效率进行熔胶，将所述定模和动模以140pa的压力合模，模具温度110℃，将熔融状态的胶料以100～125pa的压力，125～150cm2/s的速度射入定模，射胶时间2.8s，保压3.5s，冷却30～34s；
[0044]
将加热烘干后的原料倒入注塑机中，以28kg/h的效率进行熔胶，使得原料变成熔融状态，将定模和动模以140pa的压力合模，注塑机将胶料射入模具中进行注塑成型，由上表2可知，当冷却时间为30s时，成型后的适配器的变形量最小，合格率最高，冷却时间越短，合格率就越低。为了找出最合适的注塑参数，对注塑工艺进行如下试验：
[0045][0046][0047]
表3
[0048]
由上表3的数据统计可知，由第三组试验的工艺参数进行注塑，注塑机的料筒加热温度为300℃，注塑机将熔融状态的胶料以125pa的射胶压力，150cm2/s的射胶速度射入定模中，射胶时间2.8s，保压压力70pa，保压时间3.5s，冷却时间30s，使用第三组试验的工艺参数最终成型的适配器的合格率最高，即为最合理的工艺参数。
[0049]
s400、定模和动模开模，取出适配器并放置在120℃恒温下2～3小时以完成退火应力，再对适配器进行表面处理。
[0050]
如pbt树脂这样的结晶性塑料，由于分子过长，运动受限制，所以必然剩有未结晶化的部分，叫做非结晶部分，这种非结晶部分会因使用环境温度的增高等原因而发生结晶，使体积进一步收缩，一经冷却固化，其分子就进行规则有序排列，其体积会有很大的收缩，这种现象叫做后收缩，过大的后收缩会导致产品的尺寸减小，产品尺寸稳定性低。退火是将成型品在高温环境下放置预定时间，预先促进其结晶化的方法，通过事前人为地使产品进行后收缩，以达到在实际使用的环境温度下的稳定状态。根据现场试验可知，当适配器的使用环境低于生产时的模具温度时，产品不需要进行退火应力，当适配器的使用环境高于生
产时的模具温度时，则需要进行退火应力，避免在高温使用环境中发生收缩，导致适配器的形成的各气路漏气，出现稳定性差的问题，由于适配器的使用环境温度可能会高于生产时的模具温度110℃，为此，需要对适配器进行退火应力，保证在后续使用过程中尺寸不会发生变形而缩小，保证适配器在空气处理单元中的有效性和稳定性。
[0051][0052]
表4
[0053]
根据pbt塑胶的成型特性，如上表4可知，静置温度越高，时间越长，后收缩率越大，为此不可进行过高温度和过长时间的退火，否则会出现收缩率高、变色、分解、表面膨胀等问题，根据实验可知，最佳的退火条件为将成型后的适配器放置在120～130℃的恒温下3小时以内进行退火应力，再自然冷却，确保适配器的后收缩率最小化，保证尺寸的稳定性，提高适配器的精度尺寸，保证在后续使用过程中尺寸不会发生变形而缩小，保证适配器在空气处理单元中的有效性和稳定性。
[0054]
综上所述，本技术方案的适配器通过设置多个通道和空腔，实现组合多个气回路，达到辅助适配于汽车制动系统中空气处理单元的功能，满足空气处理单元中的高集成要求，保证制动系统中各回路气压有效性和稳定性，通过在适配器后表面上位于壁厚较厚的区域掏空形成槽体，减少胶量，使得整体趋于平衡，并通过在注塑模具设计相应的模具结构，实现在成型过程中减少适配器后表面的变形量，确保适配器的成型质量，压铸成型改为注塑成型，注塑成型有生产效率高、成本低的优势，再通过设置合理的工艺参数，大大提高注塑成型后的适配器的合格率，保证在后续使用过程中尺寸不会发生变形而缩小，保证适配器在空气处理单元中的有效性和稳定性，保证量产质量。
[0055]
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。