CN107186097A - 胀管机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种胀管机及其使用方法，该胀管机包括机架，所述机架上设置有可伸入至所述待加工件内孔的胀管单元，可测量所述待加工件孔径尺寸的孔径测量单元，以及可带动所述胀管单元和所述孔径测量单元往复运动的动力单元，其中，所述胀管单元包括胀杆以及用于外扩所述待加工件孔径的胀头，所述胀头的外径尺寸与所述孔径测量单元测得的所述待加工件孔径尺寸相匹配；该使用方法使用上述胀管机。该发明通过对待加工件尺寸参数的自动测量，精准的选择胀头尺寸，降低了待加工件的损坏几率，提高了工作效率。

Description

胀管机及其使用方法

技术领域

本发明属于胀管领域，尤其涉及一种用于加工冷媒散热板的胀管装置。

背景技术

目前，冷媒散热产品在市面上种类愈来愈多，且冷媒散热技术也是日趋成熟。冷媒散热板作为冷媒散热系统中的核心部件，其散热性能尤为重要，而冷媒散热板的散热性能一般均取决于其加工方式。

中国发明专利CN105903823A公开了一种胀管机构及其胀管机，所述胀管机构包括动力座、支架、机顶座、电机及传动系统、滚珠丝杆、丝杆螺母、胀杆安装组件、二组胀杆，二个支架下端安装在动力座上，支架上端固定机顶座，滚珠丝杆上端由机顶座支撑，下端由动力座支撑，所述电机及传动系统安装在机顶座上，电机通过传动系统驱动滚珠丝杆转动，胀杆安装组件二端固定丝杆螺母，所述丝杆螺母穿套在滚珠丝杆外，一组胀杆安装在胀杆安装组件上并穿过动力座，电机通过传动系统带动两根滚珠丝杆转动，从而带动丝杆螺母和胀杆安装组件上下运动，另一组胀管安装在动力座上并与前一组胀杆平行。还相应提供了胀管机。

虽然上述现有专利公开的胀管机构可以适用于多组具有高度差的胀管工件，并且可针对不同高差的胀管工件进行调整，但是该种胀管机构在进行胀管时，其仅能通过重复试验选择胀杆是否符合待加工件的要求，而不能根据待加工件自动选择胀杆尺寸参数，如参数尺寸不合适，易破坏待加工件，由此造成了待加工件的浪费。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种胀管机及其使用方法，该发明通过对待加工件尺寸参数的自动测量，精准的选择胀头尺寸，降低了待加工件的损坏几率，提高了工作效率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种胀管机，用于待加工件孔径的外扩，包括机架，所述机架上设置有可伸入至所述待加工件内孔的胀管单元，可测量所述待加工件孔径尺寸的孔径测量单元，以及可带动所述胀管单元和所述孔径测量单元往复运动的动力单元，其中，所述胀管单元包括胀杆以及用于外扩所述待加工件孔径的胀头，所述胀头的外径尺寸与所述孔径测量单元测得的所述待加工件孔径尺寸相匹配。

作为本发明的进一步优化，所述胀杆为多个且并列设置于机架上，所述胀头对应于每个所述胀杆设置，以加工多个待加工件。

作为本发明的进一步优化，所述孔径测量单元对应所述胀杆设置于所述胀管单元底部。

作为本发明的进一步优化，所述动力单元包括电机，以及通过链条连接于所述电机动力输出端的两个链轮；每个所述链轮的动力轴均连接有丝杆，两个所述丝杆之间连接有可沿所述丝杆往复运动的动力座，所述动力座连接所述胀管单元和所述孔径测量单元，并带动所述胀管单元和所述孔径测量单元往复运动，以控制所述胀管单元和所述孔径测量单元伸入或伸出所述待加工件内孔。

作为本发明的进一步优化，所述孔径测量单元包括壳体，以及设置于所述壳体前端的孔径探头，所述孔径探头包括端头，环绕于所述端头且间隔设置的多个瓣体，相邻所述瓣体之间形成槽体；所述壳体内部形成有容置空间，所述容置空间内设置有弹簧，所述弹簧与所述端头之间设置有顶芯，所述顶芯上设置有可测量所述顶芯移动距离的位移传感器。

作为本发明的进一步优化，所述机架上设置有用于安装待加工件的夹紧单元，所述夹紧单元正对所述胀管单元的前部设置，所述夹紧单元包括安装板，以及多个用于安装待加工件的安装槽，多个所述安装槽并排设置于所述安装板上。

作为本发明的进一步优化，所述机架上设置有超声检测单元，所述超声检测单元包括可发出基准波形的同步发生器，以及安装于所述安装槽侧面的超声探头，所述同步发生器的的输出端连接有示波管以及所述超声探头，所述超声探头的输出端连接所述示波管，所述示波管采集所述同步发生器以及所述超声探头的两组波形并对比，以检测所述待加工件是否合格。

作为本发明的进一步优化，所述同步发生器与所述超声探头之间连接有高频发生器；所述同步发生器与所述示波管之间连接有扫描发生器；所述超声探头与所述示波管之间连接有接收放大器。

一种胀管机的使用方法，使用上述所述的胀管机，包括以下步骤：

S0：将多个待加工件安装于安装槽内；

S1：顶起胀管单元，并启动孔径测量单元，孔径测量单元沿丝杆运动，并记录待加工件内孔路径，测量待加工件的孔径大小并上传至上位机；

S2：选择与待加工件孔径大小相匹配的胀头，并安装于胀管单元上；

S3：将孔径测量单元退出待加工件内孔，并将胀管单元落下，启动胀管单元，胀管单元沿丝杆运动直至伸入至待加工件内孔，以加工待加工件；

S4：将胀管单元退出待加工件内孔，启动超声检测单元，以测量加工件是否合格，如合格，则加工完成；反之，则继续下一步骤；

S5：根据超声检测单元的检测判断加工件是否可重新使用，如是，则返回步骤S3；反之，则将该加工件报废。

作为本发明的进一步优化，在步骤S4中，具体为：同步发生器发出两组基准波形，一组经过扫描发生器滤除杂波后显示到示波管中，另一组经过高频发生器处理发送至超声探头，超声探头返回的波形由接收放大器接收，并反馈到示波管中，示波管对两组波形进行对比，并分析两组声波的幅值和形状差异以判断该加工件是否合格。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明的胀管机，其设置有孔径测量单元，可对待加工件的孔径尺寸自动测量，进一步选择相匹配尺寸的胀头，降低了待加工件的损坏几率，提高了工作效率；

2、本发明的胀管机，在加工完成后，通过超声检测，进一步判定加工件是否加工合格，且可检测不合格件是否可重复使用，一方面保证了加工件的可靠性，另一方面充分使用了加工件，避免了加工件的浪费。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术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些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明胀管机的立体图；

图2为本发明胀管机的局部俯视图；

图3为本发明孔径探头的结构示意图；

图4为图3中D-D的剖视图；

图5为本发明中孔径探头的左视图；

图6为本发明孔径探头测量工件孔径的原理示意图；

图7为本发明超声探头的示意图；

图8为本发明超声探头的原理示意图；

图9为本发明胀管机的使用方法的流程图。

以上各图中：1、机架；2、动力单元；21、电机；22、链轮；23、动力座；24、丝杆；3、胀管单元；31、胀管；32、胀头；4、夹紧单元；41、安装板；5、机罩；6、孔径测量单元；61、壳体；62、内径探头；621、瓣体；622、端头；623、槽体；63、弹簧；64、顶芯；67、超声探头；7、超声检测单元；71、超声探头；8、待加工件；81、铝件；82、铜件。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在说明本发明之前，进一步需要说明的是，本发明的待加工件8为冷媒散热板，如图8所示，该冷媒散热板8包括由铝合金等材质形成的铝件81以及由金属铜材质形成的铜件82组成，该铜件82为可通过冷媒介质的内孔，在形成冷媒散热板时，所述铜件82伸入至所述铝件81中，并尽量使铜件82与铝件81之间过盈配合。本发明的胀管机，即是为将铜件82的孔径外扩，以尽量于铝件81过盈配合。

参见图1和图2，是本发明胀管机的示意图。如图所示，本发明的胀管机，用于待加工件8孔径的外扩，包括机架1，所述机架1上设置有可伸入至所述待加工件8内孔的胀管单元3，可测量所述待加工件8孔径尺寸的孔径测量单元6，以及可带动所述胀管单元3和所述孔径测量单元6往复运动的动力单元2，其中，所述胀管单元3包括胀杆31以及用于外扩所述待加工件8孔径的胀头32，所述胀头32的外径尺寸与所述孔径测量单元6测得的所述待加工件8孔径尺寸相匹配。

本发明设置的孔径测量单元6，通过对待加工件8孔径的测量，并根据该孔径数据选择合适的胀头32，不会因胀头32选的过大而造成待加工件8胀裂而报废，也不会因为胀头32较小而造成加工不到位，造成加工时间的延长。因现有的胀头32直径以0.05mm为一档，如盲目的选择胀头32来加工很容易胀裂或者胀不到位，所以通过本发明设置的孔径测量机构得到待加工件的孔径，进而用以指导选用合适的胀头，有效的提高了制造效率，同时降低了待加工件的损坏几率。

继续参见图1，所述胀杆31为多个且并列设置于机架1上，所述胀头32对应于每个所述胀杆31设置，以加工多个待加工件8。通过多个并列设置的胀管单元3，可带动多组胀管单元3同时加工多个待加工件8，大大的提高了加工效率。另外，本发明中优选为如图2所示的四组胀管单元3，四组胀管单元3即可同时加工四组待加工件8，通过设置四组，可使加工效率达到最大化的同时兼顾加工精度，提高了各胀杆31与待加工件8内孔的对中性。

继续如图2所示，所述动力单元2包括电机21，以及通过链条连接于所述电机21动力输出端的两个链轮22；每个所述链轮22的动力轴均连接有丝杆24，两个所述丝杆24之间连接有可沿所述丝杆24往复运动的动力座23，所述动力座23连接所述胀管单元3和所述孔径测量单元6，并带动所述胀管单元3和所述孔径测量单元6往复运动，以控制所述胀管单元3和所述孔径测量单元6伸入或伸出所述待加工件8内孔。

上述中，所述动力单元2由所述电机21通过链传动带动两侧所述链轮22同步运动，进而同步带动所述丝杆24转动，所述丝杆24与所述动力座23发生相对运动，进而可以带动所述胀管单元3和所述孔径测量单元6前进或者后退，进而完成加工作业。通过上述单电机的驱动，有效的保证了两个丝杆的同步工作，不会引起偏差，降低了工作误差。

另外，在本发明中，所述孔径测量单元6对应所述胀杆31设置于所述胀管单元3底部。将孔径测量单元6设置于所述胀杆31的底部，有效的避免了在胀管单元3工作时，两者造成的相互阻碍。

同时，进一步参见图3-图5，上述所述孔径测量单元6包括壳体61，以及设置于所述壳体61前端的孔径探头62，所述孔径探头62包括端头622，环绕于所述端头622且间隔设置的多个瓣体621，相邻所述瓣体621之间形成槽体623；所述壳体61内部形成有容置空间，所述容置空间内设置有弹簧63，所述弹簧63与所述端头622之间设置有顶芯64，所述顶芯64上设置有可测量所述顶芯64移动距离的位移传感器(图中未示出)。

为了更清楚的描述孔径测量单元的工作，下面结合图6对该孔径测量单元的原理进一步说明，且以瓣体为3个为例进行说明：设孔径探头62的外径为R，内径为r，顶芯64与端头622之间的间距为d，则当三瓣式孔径探头62伸入至待加工件8内孔时，孔径探头62贴合待加工件8内壁向前移动，到达待加工件8内孔孔径孔径较细处时，孔径探头62的外径R受挤压收缩，进而引起内径r的收缩变化，顶芯64受挤压，会使d增大；反之d会减小，顶芯64内的位移传感器会记录d值的变化，从而反推出R值的变化。

上述中，具体计算R值变化如下：孔径探头62沿轴线位置移动，始终维持着同一锥度，设孔径探头62初始外径为R1，顶芯64距离端点622的距离为d1，受挤压后，半径变为R2，距离端点为d2，其中R1，d1为孔径探头的已知量，而d1-d2＝△d为由位移传感器测量的顶芯移动距离，进而根据公式(1)、公式(2)计算R2：

因R1和d1为已知量，d2＝d1-△d，进而得到R2的值：

通过上述计算后的R2，进而判断待加工件的孔径大小。

进一步参见图1和图2，所述机架1上还设置有用于安装待加工件8的夹紧单元4，所述夹紧单元4正对所述胀管单元3的前部设置，所述夹紧单元3包括安装板41，以及多个用于安装待加工件8的安装槽，多个所述安装槽并排设置于所述安装板41上。所述夹紧单元4正对所述胀管单元3设置，有助于胀管单元3的胀管作业精准度。

参见图2和图7，本发明中，所述机架1上进一步设置有超声检测单元7，所述超声检测单元7包括可发出基准波形的同步发生器，以及安装于所述安装槽侧面的超声探头71，所述同步发生器的的输出端连接有示波管以及所述超声探头，所述超声探头的输出端连接所述示波管，所述示波管采集所述同步发生器以及所述超声探头的两组波形并对比，以检测所述待加工件是否合格。另外，优选的，所述同步发生器与所述超声探头之间连接有高频发生器；所述同步发生器与所述示波管之间连接有扫描发生器；所述超声探头与所述示波管之间连接有接收放大器。

在使用上述超声检测单元时，其原理为：因为待加工件的铜件82跟铝件81对超声波的反射率不同，超声探头发出的超声波透过型材表面反射回来的回波也不相同。示波器将经超声探头71反射回波经数字化处理后，从中选取某次回波，延迟一定时间后与下次回波完全重合，所延迟的时间就是超声波在铜件82内壁的传播时间，从而确定铜件82加工后的壁厚，进而确定胀紧度。具体参见图8进一步说明：

加工后工件其气隙△t根据公式(3)计算：

Δt＝(T₂/2-T₁/2)·V (3)

其中，上述中，△t为铜管和铝合金之间的气隙，单位记为mm；W1为铝件81发射波单向传输的时间，单位记为ms；W2为发射波传输至铜件82单向传播时间，单位记为ms；T1为铝件81内发射波来回传输时间，单位记为ms；T2为发射波传输至铜件825表面来回传输时间，单位记为ms；V为基准速度，该基准速度为在测试之前对超声探头的校准值，即在测试前通过水流过冷方法优选散热性能最好的工件作为参考，通过超声探头测量得出波形，并反求出基准速度V。

另外，为了保护加工环境，在机架1的上部还设置有机罩5。

参见图9，本发明还提供了一种胀管机的使用方法，该使用方法为使用上述任一实施例的胀管机，包括以下步骤：

S0：将多个待加工件8安装于安装槽内；

S1：顶起胀管单元3，以防止其阻止孔径测量单元6的测量；同时启动孔径测量单元6，孔径测量单元6沿丝杆24运动，并记录待加工件内孔的路径，测量待加工件8的孔径大小后并上传至上位机；

S2：根据现有的经验值，选择与待加工件8孔径大小相匹配的胀头32，并安装于胀管单元3上；

S3：将孔径测量单元6退出待加工件8内孔，并将胀管单元3落下，启动胀管单元3，胀管单元3沿丝杆24运动直至伸入至待加工件8内孔，以加工待加工件8；

S4：将胀管单元3退出待加工件8内孔，启动超声检测单元7，以测量加工件是否合格，如合格，则加工完成；反之，则继续下一步骤；

S5：根据超声检测单元8的检测判断加工件是否可重新使用，如是，则返回步骤S3；反之，则将该加工件报废。

在步骤S4中，具体为：同步发生器发出两组基准波形，一组经过扫描发生器滤除杂波后显示到示波管中，另一组经过高频发生器处理发送至超声探头，超声探头返回的波形由接收放大器接收，并反馈到示波管中，示波管对两组波形进行对比，并分析两组声波的幅值和形状差异以判断该加工件是否合格。

通过本发明的上述使用方法，在加工完成后，通过超声检测，进一步判定加工件是否加工合格，且可检测不合格件是否可重复使用，一方面保证了加工件的可靠性，另一方面充分使用了加工件，避免了加工件的浪费。

本发明中，在最后可通过工业CT用来抽检，从单一的加工设备扩展成为一套加工体系，来保证工件加工的可靠性，这样不仅提高了加工件中铜件与铝件的贴合度，更保证了其散热性能，更好的为整个冷媒散热系统服务。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种胀管机，用于待加工件孔径的外扩，包括机架，其特征在于：所述机架上设置有可伸入至所述待加工件内孔的胀管单元，可测量所述待加工件孔径尺寸的孔径测量单元，以及可带动所述胀管单元和所述孔径测量单元往复运动的动力单元，其中，所述胀管单元包括胀杆以及用于外扩所述待加工件孔径的胀头，所述胀头的外径尺寸与所述孔径测量单元测得的所述待加工件孔径尺寸相匹配。

2.根据权利要求1所述的胀管机，其特征在于：所述胀杆为多个且并列设置于机架上，所述胀头对应于每个所述胀杆设置，以加工多个待加工件。

3.根据权利要求1所述的胀管机，其特征在于：所述孔径测量单元对应所述胀杆设置于所述胀管单元底部。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的胀管机，其特征在于：所述动力单元包括电机，以及通过链条连接于所述电机动力输出端的两个链轮；每个所述链轮的动力轴均连接有丝杆，两个所述丝杆之间连接有可沿所述丝杆往复运动的动力座，所述动力座连接所述胀管单元和所述孔径测量单元，并带动所述胀管单元和所述孔径测量单元往复运动，以控制所述胀管单元和所述孔径测量单元伸入或伸出所述待加工件内孔。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的胀管机，其特征在于：所述孔径测量单元包括壳体，以及设置于所述壳体前端的孔径探头，所述孔径探头包括端头，环绕于所述端头且间隔设置的多个瓣体，相邻所述瓣体之间形成槽体；所述壳体内部形成有容置空间，所述容置空间内设置有弹簧，所述弹簧与所述端头之间设置有顶芯，所述顶芯上设置有可测量所述顶芯移动距离的位移传感器。

6.根据权利要求1所述的胀管机，其特征在于：所述机架上设置有用于安装待加工件的夹紧单元，所述夹紧单元正对所述胀管单元的前部设置，所述夹紧单元包括安装板，以及多个用于安装待加工件的安装槽，多个所述安装槽并排设置于所述安装板上。

7.根据权利要求6所述的胀管机，其特征在于：所述机架上设置有超声检测单元，所述超声检测单元包括可发出基准波形的同步发生器，以及安装于所述安装槽侧面的超声探头，所述同步发生器的的输出端连接有示波管以及所述超声探头，所述超声探头的输出端连接所述示波管，所述示波管采集所述同步发生器以及所述超声探头的两组波形并对比，以检测所述待加工件是否合格。

8.根据权利要求7所述的胀管机，其特征在于：所述同步发生器与所述超声探头之间连接有高频发生器；所述同步发生器与所述示波管之间连接有扫描发生器；所述超声探头与所述示波管之间连接有接收放大器。

9.一种胀管机的使用方法，使用权利要求1-8中任一项所述的胀管机，其特征在于：包括以下步骤：

S0：将多个待加工件安装于安装槽内；

S1：顶起胀管单元，并启动孔径测量单元，孔径测量单元沿丝杆运动，并记录待加工件内孔路径，测量待加工件的孔径大小并上传至上位机；

S2：选择与待加工件孔径大小相匹配的胀头，并安装于胀管单元上；

S3：将孔径测量单元退出待加工件内孔，并将胀管单元落下，启动胀管单元，胀管单元沿丝杆运动直至伸入至待加工件内孔，以加工待加工件；

S4：将胀管单元退出待加工件内孔，启动超声检测单元，以测量加工件是否合格，如合格，则加工完成；反之，则继续下一步骤；

S5：根据超声检测单元的检测判断加工件是否可重新使用，如是，则返回步骤S3；反之，则将该加工件报废。

10.根据权利要求9所述胀管机的使用方法，其特征在于：在步骤S4中，具体为：同步发生器发出两组基准波形，一组经过扫描发生器滤除杂波后显示到示波管中，另一组经过高频发生器处理发送至超声探头，超声探头返回的波形由接收放大器接收，并反馈到示波管中，示波管对两组波形进行对比，并分析两组声波的幅值和形状差异以判断该加工件是否合格。