CN101954430B - 热交换器用翅片的制造方法和热交换器用翅片的成形模具 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种热交换器用翅片的制造方法和热交换器用翅片的成形模具，其特征在于，通过对位于上模和下模的金属薄板实施直径逐步缩小的至少二次级进拉伸，形成一定高度的帽状凸起部，在所述帽状凸起部上实施冲孔加工，并对得到的所述冲孔实行内缘翻边加工以形成筒状部，对所述筒状部实施特定锥度的扩张和挤压成形加工，使所述锥状挤压部的壁面呈底部和口部厚于所述锥状挤压部的中间，使卷口有较好的支撑并达到卷口不易开裂的目的，并且通过设置在下模和挤压凸模之间的斜楔组件来实现片距的调整以适应不同的片距要求，使用该方法可形成较高片距的法兰孔，并且片距可以调节。
Description
技术领域
本发明涉及热交换器用翅片制造方法和其成形模具，尤其涉及对金属薄板预先形成的筒状部实施特定锥度扩张和挤压的一种制造方法和成形模具。
背景技术
热交换器用翅片通常是一种在铝或铜金属薄板上的长度方向上形成多个具有一定高度的透孔结构，这种透孔可扩大被插入的热交换管的传热面积，可提高热交换管的传热效率。
现有技术中，生产热交换器用翅片的方法有多种，第一种方法对金属薄板采用级进拉伸、冲孔和内缘翻边加工和卷口加工，该方法完全依赖级进拉伸实现开口的高度，当应用较硬薄板和较高片距时难以实现；第二种方法对金属薄板采用冲孔和内缘翻边加工、减薄拉深和卷口加工，该方法完全依赖变薄量来实现开口的高度，当翅片产品的片距需要调整时不能实现；第三种生产热交换器用翅片的方法可通过专利申请所记载的方法实现，该专利申请号为：00103781.1，该方法采用级进拉伸、冲孔和内缘翻边加工、减薄拉深和卷口加工，所述方法采用级进拉伸和减薄拉深相结合，可以实现较硬薄板和较高片距的翅片产品，同时高度也可级进拉伸调节，但减薄拉深时金属薄板与成形凸模相对运动距离长，易于磨损和拉毛；变薄后的筒状部的口部与根部厚度相同，较大变薄量卷口时容易开裂，较小变薄量时片距难以实现。
所以现有技术实际应用中存在缺陷，所以有待改进。
发明内容
本发明的目的是，针对上述现有技术存在的缺陷提供了一种热交换器用翅片的生产方法和热交换器用翅片的成形模具，解决了现有技术所存在透孔易于磨损和拉毛，变薄后的卷口时容易开裂，较小变薄量时片距难以实现的问题，达到了实现片距可调整和卷口部不易开裂的目的。
本发明的技术方案如下：
一种热交换器用翅片的制造方法，其中包括如下步骤：
A、通过对位于上模和下模的金属薄板实施直径逐步缩小的至少二次级进拉伸，形成一定高度的帽状凸起部；
B、在所述帽状凸起部上实施冲孔加工，并对得到的所述冲孔实行内缘翻边加工以形成筒状部；
C、对所述筒状部实施特定锥度的扩张和挤压成形加工，使所述金属薄板挤压后形成的锥状挤压部的内壁面呈朝前端方向缩径的锥形，所述锥状挤压部的外壁面为光滑的无急剧曲率变化的曲面，并在一定范围内调节所述挤压凸模的高度从而控制挤压量；
D、通过对所述锥状挤压部进行卷口加工，以形成带法兰冲孔。
所述的方法，其中，所述步骤C具体包括如下的处理：通过设置在所述下模的挤压凸模和设置在所述上模的挤压凹模合模时对所述筒状部实施特定锥度的挤压，所述挤压凸模的前端部具有至少一个成形斜度，所述挤压凹模内侧由下而上相对于所述挤压凸模的中心线有多个斜度，通过将所述挤压凸模插入至所述挤压凹模，使所述金属薄板的内壁面呈朝前端方向缩径的锥形，使所述金属薄板的外壁面呈光滑的曲面。
所述的方法，其中，所述步骤C中调节所述挤压凸模的高度从而控制挤压量包括如下处理：在所述下模和挤压凸模之间安装有至少一组斜楔组件，通过至少一个与所述斜楔组件紧密接触的调节结构来调整所述斜楔组 件的推进位置以改变所述挤压凸模和所述挤压凹模的相对高度以控制挤压量。
所述的方法，其中，所述挤压凹模内侧至少有三个连续渐变的斜度，所述三个斜度相对于所述挤压凸模的中心线分别形成三个角度，通过挤压凹模内侧对所述金属薄板的外壁面进行挤压，使所述锥状挤压部的壁面呈底部和口部厚于所述锥状挤压部的中间，使卷口有较好的支撑并防止卷口开裂。
所述的方法，其中，所述外壁面的曲面为多段折线，圆角过渡。
所述的方法，其中，所述挤压凹模与所述上模的凹模固定板之间留有一定的滑合间隙。
一种热交换器用翅片的成形模具，由可分合的上模和下模构成，用于对金属薄板预先形成的筒状部实施扩张和挤压，其特征在于：包括至少一个挤压凸模，所述挤压凸模通过凸模固定板固定在所述下模，所述挤压凸模的前端部具有至少一个成形斜度，还包括至少一个挤压凹模，所述挤压凹模通过凹模固定板固定在所述上模中，所述挤压凹模内侧由下而上相对于所述挤压凸模的中心线有多个斜度，用于在上模和下模合模时使所述金属薄板筒状部外壁面呈光滑曲面，筒状部内壁面呈朝前端方向缩径的锥形。
所述的模具，其中，在所述下模和挤压凸模之间还安装有至少一组斜楔组件，所述斜楔组件与至少一个调节结构紧密接触，用于通过所述调节结构调整所述斜楔组件的推进位置，改变所述挤压凸模和所述挤压凹模的相对高度。
所述的模具，其中，所述挤压凹模内侧至少有三个连续渐变的斜度，所述挤压凹模内侧的三个斜度相对于所述挤压凸模的中心线分别形成三个角度，用于根据所形成的不同角度对所述金属薄板外壁面进行挤压，使所述锥状挤压部的壁面呈底部和口部厚于所述锥状挤压部的中间。使所述锥状挤压部的壁面呈底部和口部厚于所述锥状挤压部的中间。
所述的模具，其中，所述挤压凹模与所述上模的凹模固定板之间留有一定的滑合间隙。
本发明的有益效果为：本发明所提供的一种热交换器用翅片的生产方法和热交换器用翅片的成形模具，由于在挤压成型过程中，通过在挤压凸模和挤压凹模上分别设计不同斜度的锥形，对金属薄板上形成的筒状部实施特定锥度的扩张和挤压成形加工形成了热交换管道穿过用的带法兰的孔，采用该结构的模具，可以保证筒状部的口部厚度大于中段部位，这样在卷口加工过程中，卷口不易开裂，并且还便于形成较高片距的法兰孔，而且片距可以通过安装在下模和挤压凸模之间的斜楔组件进行调节。
附图说明
图1A至图1I为本发明热交换器用翅片成形过程示意图；
图2为本发明热交换器用翅片级进拉伸模具结构图；
图3为本发明热交换器用翅片冲孔和内缘翻边模具结构图；
图4为本发明热交换器用翅片挤压成型开模状态的模具结构主视图；
图5为本发明热交换器用翅片挤压成型合模状态的模具结构侧视图；
图6A-图6C为本发明热交换器用翅片挤压结果放大图；
图7为图6B和图6C合并后的局部放大图；
图8A-图8C为本发明热交换器用翅片卷口结果放大图；
图9为本发明热交换器用翅片卷口成型模具结构图。
具体实施方式
本发明提供了一种热交换器用翅片的制造方法和热交换器用翅片的成形模具，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
为了解决现有技术在制造热交换器用翅片时所存在的减薄拉深凸模易 于磨损和拉毛，变薄后的卷口时容易开裂等问题，本发明提供了一种新的热交换器用翅片的制造方法，该方法的核心思想包括：由对在位于上模和下模的金属薄板上形成的筒状部实施特定锥度的扩张和挤压成形加工形成热交换管道穿过用的带法兰的孔，其中下模通过凸模固定板固定挤压凸模，上模通过凹模固定板固定挤压凹模，挤压凸模插入挤压凹模对形成的筒状部扩张和挤压；为了实现筒状部的口部和底部的厚度大于中段部位的厚度，将挤压凸模的前端部设计为单一锥状面，将挤压凹模内侧设计为具有多个连续渐变斜度的光滑曲面，解决了现有技术中所存在的卷口时容易开裂的问题，并且通过设置在下模和挤压凸模之间的斜楔组件来与级进拉伸结合实现片距的调整。
本发明如图1A-图1I所示，首先在金属薄板10上形成帽状凸起部11，对该帽状凸起部11实施直径逐步缩小的二次或多次级进拉伸加工，形成规定高度的帽状凸起部(图1A-图1D)，对在所述帽状凸起部19上实施冲孔加工形成带孔的帽状部21，并对得到的孔实行内缘翻边加工以形成筒状部22(图1E-图1F)，接着，在对所述筒状部实施特定锥度的扩张和挤压成形加工(图1G-图1H)，最后进行卷口加工以制造出具有供热交换用管道穿过的规定高度的带法兰冲孔51(图1I)的热交换器用翅片。
附图2和附图3是本发明在同一部位实施级进拉伸，冲孔和内缘翻边用金属模，其中，图2对金属薄板10实施多次级进拉伸加工的模具结构主要包括：位于上模的上模座板01，打包凹模101，凹模固定板103，凹模垫板105，复位顶杆107，弹簧109和螺塞；位于下模的下模座板02，打包凸模102，打包卸料板104，凸模盖板106，凸模固定板108，弹顶柱110，弹簧112和114，斜楔部件116和弹簧垫片118构成。图3对金属薄板10实施冲孔和内缘翻边的模具结构主要包括：位于上模的冲孔凸模201，冲孔衬套203，衬套固定板205，凸模固定板207，凸模垫板209，复位顶杆211，弹簧213和螺塞215；位于下模的冲孔凹模202，卸料板204，凹模盖板206，凹模固定板208，弹顶柱210，弹簧212，弹簧垫片214所构成，由于该技术是现有技术，所以各部件的连接关系不做详细的描述。
附图4和图5为本发明热交换器用翅片挤压成型结构图，通过附图中提供的模具结构来对金属薄板10的筒状部实施特定锥度的扩张和挤压成形加工，该模具的结构包括：位于上模01的挤压凹模301，推料杆303，凹模固定板305，推料杆固定板307，弹簧309，凹模垫板311，弹簧垫柱313，盖板315，复位顶杆317，弹簧319，螺塞321和位于下模02的挤压凸模302，卸料板304，凸模盖板306，凸模固定板308，斜楔组件310，弹顶柱312，强力弹顶柱314，弹簧316和318，弹簧垫片320和用于调整斜楔组件310位置的调节结构，该调节结构包括：挡圈322，计数器324，螺杆固定块326，调节螺杆328，平面轴承330，限位块332，调节螺杆328为阶梯轴结构，其前端安装有挡圈322和计数器324，螺杆固定块326套在调节螺杆328上，限位块332被固定安装在下模02上起限制斜楔调节极限位置的作用。
斜楔组件与调节结构紧密接触，该调节结构的作用是通过调节挤压凸模和挤压凹模的相对高度更改金属薄板10的变薄量并结合级进拉伸的高度调节以适应不同的片距要求，本发明增加的调节结构可将单纯依靠级进拉伸部分的高度控制片距变成可由级进拉伸和变薄量两个因素来控制片距，并且在片距要求较小时，调节到不变薄，模具适合从小到大不同片距的要求，适用性更好；斜楔组件310是用于完成调节功能的实现机构，被安装在下模02的机加工座槽里，调节结构的斜楔组件水平方向可动部分由调节螺杆328驱动，通过斜楔组件水平方向可动部分的位移推动垂直方向的变化以达到挤压凸模和挤压凹模相对高度的改变，通过在一定范围内调节挤压凸模的高度从而控制挤压量，(该挤压量的范围可控制在挤压前原金属薄板10的30％-100％的料厚)；该调节结构是用于增加挤压量的调节装置，对较低片距也可实现，增加了适用范围。
其中，上模的凹模固定板305，凹模垫板311固定安装挤压凹模301，而挤压凸模302通过凸模盖板306，凸模固定板308固定在下模，斜楔组件310安装在下模的座槽里，挤压凸模302置于斜楔组件上方，通过调节斜楔组件310其中一列的水平位置可改变挤压凸模302相对位置达到调节高度和改变挤压量；
在上模和下模合模时，挤压凸模302被插入到挤压凹模301内，由于挤压凸模的前端部设计为具有一个成形斜度，该成形斜度相对于挤压凸模中心线有一个角度β，使挤压凸模的前端部呈朝前端方向缩径的锥形状；而挤压凹模301包括位于前端的导向部301a和位于后端的主体部301b，在挤压凹模主体部301b的内侧相对于挤压凸模302的中心线形成有两个斜度，挤压凹模导向部301a的内侧相对于挤压凸模302的中心线形成另一斜度，其中，所述挤压凹模301内侧的三个斜度相对于挤压凸模302的中心线形成了3个角度，详见图6A和图7，第一角度α1是挤压凹模301主体中端部(即图7中的301c部分)的切线相对于所述挤压凸模的中心线形成的角度，用于使挤压后的金属薄板形成中间较薄的壁；第二角度α2是所述挤压凹模主体上端部(即图7中的301b减去301c部分)的切线相对于所述挤压凸模的中心线形成的角度，用于使挤压的金属薄板形成开口部较厚的壁，防止卷口开裂；第三角度α3是所述挤压凹模导向部(即图7中的301a段部分)的切线相对于所述挤压凸模的中心线形成的角度，用于使挤压的金属薄板形成底部较厚的壁，使卷口有较好的支撑。
其中，角度β大于第一角度α1和第二角度α2，而小于第三角度α3，由于挤压凹模内侧形成了有三个不同的成形斜度，当挤压凸模302进入挤压凹模301的内侧空间时，通过挤压凸模302前端缩径的锥形对金属薄板10筒状部的内侧进行挤压，挤压凹模301对金属薄板10筒状部的外侧进行挤压；挤压凹模301内侧被设计为带有连续渐变的不同斜度的锥面回转体，使挤压后的筒状部的外壁面呈光滑曲面，该曲面为多段折线，折线和折线 之间为圆角过渡，本发明有三个不同的斜度，所以有三段折线；本发明挤压凹模的内侧设计有不同的斜度，其功能就是为了形成口部和底部较厚而中间段较薄的金属薄板状态，口部厚有利于防止开裂，中间薄有利于成形较高片距，底部较厚有利于卷口时支撑，挤压后的局部放大图见图6C；具体实际应用时可根据产品的不同需求挤压凹模和挤压凸模的斜度可分别设计为多个，并不受本实施例的限制。
为了避免在用挤压凹模和挤压凸模对筒状部实施挤压成形加工时，由于挤压力产生的挤压凹模膨胀间接导致整块上模的内侧空间(挤压凸模302插入的空间)相对中心距变长，使多列的挤压凸模和挤压凹模产生中心偏差，在挤压凹模和凹模固定板之间留有一定的间隙t，将挤压凹模套以特定的间隙滑合装入上模中设置的内侧空间中，详见附图6B所示。
图8A-图8C是本发明热交换器用翅片卷口结果放大图，从图8A可见，卷口成形前，金属薄板10的锥状挤压部的口端和底端的壁较厚，而中段壁较薄，内侧是从底部向上逐步缩径的锥形；图8B是通过安装于上模和下模的卷口凸模和卷口凹模相互作用形成规定的法兰直径，其中卷口凸模的高度是可以调节的，以适应不同片距的要求，具体如何进行卷口成形，如何调节卷口凸模的高度此处不做描述，图8C为最终产品卷口成形后的示意图，其成形后内侧从锥形变为垂直状。
图9为本发明对金属薄板10实施卷口加工的模具结构图，其中，该模具主要包括：位于上模的卷口凸模501，限位钉503，螺塞505，钩板507，凸模固定板509，弹簧511，斜楔部件513，卸料板515，弹顶杆517，定位钉519，斜楔固定板521，弹簧523，螺塞525；和位于下模的凹模套502，防转钉504，调节螺钉506，等高垫块508，凹模固定板510，调节斜楔512，等高垫块514，斜楔板516，卷口加工使用的模具是现有技术，所以该部分各部件的连接关系不做详细的描述。
本发明使用对位于上模和下模的金属薄板实施级进拉伸、冲孔和内缘 翻边加工、扩张和挤压成形、卷口加工等工序制造热交换器用翅片，由于在扩张和挤压成形过程中对筒状部实施特定锥度的扩张和挤压，使较硬的薄板可以实现较高片距的翅片产品，并且片距可以通过安装在下模和挤压凸模之间的斜楔组件与级进拉伸结合在一起进行调节；挤压凸模对于金属薄板的相对运动距离小，磨损小使用寿命长；采用特定锥度的挤压凸模和凹模脱料方便，尤其是挤压凸模容易卸料；挤压成形后口部较厚，卷口工序时不易开裂，并且挤压成形有利于在孔口部形成表面压应力，有抑制卷口开裂倾向的作用。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种热交换器用翅片的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、通过对位于上模和下模之间的金属薄板实施直径逐步缩小的至少二次级进拉伸，形成一定高度的帽状凸起部；
B、在所述帽状凸起部上实施冲孔加工，并对得到的所述冲孔实行内缘翻边加工以形成筒状部；
C、对所述筒状部实施多个锥度的扩张和挤压成形加工，使所述金属薄板挤压后形成的锥状挤压部的内壁面呈朝前端方向缩径的锥形，所述锥状挤压部的外壁面为光滑的无急剧曲率变化的曲面，并在一定范围内调节挤压凸模的高度从而控制挤压量；
D、对所述锥状挤压部进行卷口加工，以形成带法兰冲孔。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括如下的处理：通过设置在所述下模的挤压凸模和设置在所述上模的挤压凹模合模时对所述筒状部实施挤压，所述挤压凸模的前端部具有至少一个成形斜度，所述挤压凹模内侧由下而上相对于所述挤压凸模的中心线有多个斜度，通过将所述挤压凸模插入至所述挤压凹模，使所述金属薄板的内壁面呈朝前端方向缩径的锥形，使所述金属薄板的外壁面呈光滑的曲面。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C中调节所述挤压凸模的高度从而控制挤压量包括如下处理：在所述下模和挤压凸模之间安装有至少一组斜楔组件，通过至少一个与所述斜楔组件紧密接触的调节结构来调整所述斜楔组件的推进位置以改变所述挤压凸模和所述挤压凹模的相对高度以控制挤压量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述挤压凹模内侧的斜度至少有三个连续渐变的斜度，三个斜度相对于所述挤压凸模的中心线分别形成三个角度，通过挤压凹模内侧对所述金属薄板的外壁面进行挤压，使所述锥状挤压部的壁面呈底部和口部厚于所述锥状挤压部的中间，使卷口有较好的支撑并防止卷口开裂。
5.根据权利要求1至3任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述外壁面的曲面为多段折线，圆角过渡。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述挤压凹模与所述上模的凹模固定板之间留有一定的滑合间隙。
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2009
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