CN107486505A - 一种折边咬合结构、壳体结构及其加工方法、热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种折边咬合结构、壳体结构及其加工方法、热水器。该折边咬合结构包括第一板部和第二板部，所述第一板部的边缘设置有第一折边，所述第二板部的边缘设置有第二折边，所述第一折边与所述第二折边相互勾接并咬合在一起，所述第一板部和/或所述第二板部上设置有弯折或弯曲结构，所述弯折或弯曲结构经过形成所述咬合的位置，所述第一折边和/或所述第二折边在形成所述弯折或弯曲结构的区域设置有缺口，从而减小了咬合位置在形成弯折或弯曲结构的区域的厚度，进而避免在咬合位置区域形成严重的应力集中以及因应力集中而发生的严重变形问题，保证产品外观。

Description

一种折边咬合结构、壳体结构及其加工方法、热水器

技术领域

本发明涉及壳体结构加工领域，具体涉及一种折边咬合结构、壳体结构及其加工方法、热水器。

背景技术

目前水箱外壳的加工过程一般为，采用一块或者多块板材卷圆并相接形成两端敞口的筒体，然后在筒体的两端安装端盖，从而制成水箱的外壳。在现有的水箱外壳的制造过程中，存在着端盖与筒体装配后，端盖与筒体之间的间隙不均匀的问题，严重影响水箱外壳的生产效率和产品的外观。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种折边咬合结构，能够有效避免在两部分结构的咬合位置上形成弯折或者弯曲结构时存在的应力集中现象严重、发生严重变形的问题，同时提出一种提高产品外观、提高产品生产效率的壳体结构及其加工方法以及热水器。

为达到上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种折边咬合结构，包括第一板部和第二板部，所述第一板部的边缘设置有第一折边，所述第二板部的边缘设置有第二折边，所述第一折边与所述第二折边相互勾接并咬合在一起，所述第一板部和/或所述第二板部上设置有弯折或弯曲结构，所述弯折或弯曲结构经过形成所述咬合的位置，所述第一折边和/或所述第二折边在形成所述弯折或弯曲结构的区域设置有缺口。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种壳体结构，包括筒体以及设置于所述筒体两端的端盖，所述筒体由至少一块板材围合形成，所述筒体在周向上形成连接的两部分通过如上所述的折边咬合结构连接在一起，形成连接的两部分分别构成所述第一板部和所述第二板部。

优选地，所述弯折或弯曲结构构成所述端盖与所述筒体相配合的扣合槽。

优选地，在所述筒体的轴向上，所述缺口的两边缘分别位于所述扣合槽的两侧。

优选地，在所述筒体的轴向上，所述缺口延伸至与所述筒体的端部边缘连通。

优选地，设置在所述第一折边上的缺口在周向上延伸至所述第一板部上；和/或，

设置在所述第二折边上的缺口在周向上延伸至所述第二板部上。

优选地，在所述筒体的径向上，在形成有所述缺口的区域，所述第一板部与所述第二板部至少有部分区域相互重叠。

优选地，所述筒体的至少一端设置有缩口部，所述扣合槽形成在所述缩口部上。

优选地，所述端盖的敞口端向径向内侧弯折形成有卡合部，所述卡合部卡入所述扣合槽内，以将所述端盖与所述筒体连接。

优选地，所述第一折边形成在所述第一板部的径向内侧，所述第二折边形成在所述第二板部的径向外侧，所述第二板部在设置所述第二折边的一侧形成沿径向向内凹陷的内凹部，所述第一折边和所述第二折边均位于所述内凹部内。

优选地，所述筒体在周向上包括拼接在一起的至少两块所述板材，在周向上，各板材的两边缘分别与相邻的其他板材的边缘通过所述折边咬合结构连接。

再一方面，本发明采用以下技术方案：

一种如上所述壳体结构的加工方法，包括如下步骤：

提供形成筒体的至少一块板材以及两个端盖；

在所述板材上裁切出所述缺口；

将所述板材围合并连接形成周向封闭的筒状结构；

在所述筒状结构两端分别形成扣合槽，从而制成所述壳体结构的筒体；

将两个端盖扣合在所述筒体的两端部，从而制成所述壳体结构。

优选地，采用缩口设备对所述筒状结构的两端部进行缩口形成缩口部，并同时在缩口部上形成所述扣合槽，从而制成所述壳体结构的筒体。

优选地，所述缩口设备包括位于所述筒状结构径向外侧的成型凸轮和位于所述筒状结构径向内侧的成型凹轮，所述筒状结构绕其轴线转动，所述成型凸轮和/或所述成型凹轮沿径向运动，以对所述筒状结构的两端部进行缩口形成缩口部，并同时在缩口部上形成扣合槽。

优选地，所述板材的厚度为t，所述成型凸轮与所述成型凹轮之间的最小啮合间隙小于等于2t；

优选地，所述最小啮合间隙在0.7t至2t的范围内。

再一方面，本发明采用如下技术方案：

一种热水器，包括水箱外壳，所述水箱外壳为如上所述的壳体结构，和/或，所述水箱外壳采用如上所述的加工方法进行加工。

本发明提供的折边咬合结构中，第一折边、第二折边在形成弯折或弯曲结构的区域设置缺口，从而减小了咬合位置在形成弯折或弯曲结构的区域的厚度，进而避免在咬合位置区域形成严重的应力集中以及因应力集中而发生的严重变形问题，保证产品外观。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出筒状结构的示意图；

图2示出图1中A处的放大图；

图3示出折边咬合结构的形成过程示意图；

图4示出缩口部和扣合槽形成过程示意图；

图5示出现有的筒状结构在咬合位置形成扣合槽的剖视图；

图6示出本发明具体实施方式提供的折边咬合结构在没有设置弯折或弯曲结构的区域的剖视图；

图7示出本发明具体实施方式提供的折边咬合结构在设置弯折或弯曲结构的区域的剖视图；

图8示出本发明具体实施方式提供的水箱外壳的一部分结构的剖视图；

图9示出本发明一种实施方式中水箱外壳的筒状结构的结构示意图；

图10示出图9中B处的放大图；

图11示出图9的局部剖视图；

图12示出图9的局部剖视图；

图13示出图9所示筒状结构形成的筒体与端盖配合处的剖视图；

图14示出本发明另一种实施方式中水箱外壳的筒体与端盖配合处的剖视图；

图15示出图9所示结构进行缩口处理的示意图；

图16示出图14所示结构进行缩口处理的示意图；

图17示出图9的局部剖视图；

图18示出本发明一种实施方式中的板材缺口裁切示意图；

图19示出本发明另一种实施方式中的板材缺口裁切示意图。

图中，1、板材；11、第一折边；12、第二折边；13、缺口；14、第一板部；15、第二板部；151、内凹部；2、筒状结构；3、筒体；31、缩口部；32、扣合槽；4、端盖；41、卡合部；5、成型凸轮；6、成型凹轮。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

针对现有水箱外壳制造过程中存在的装配后端盖与筒体端盖之间的间隙不均匀的问题，本申请发现是由于水箱外壳的筒体在相接位置处的厚度过大导致的。具体地，筒体的加工方法为，将一板材进行卷圆处理，然后将板材的两边缘通过一折边咬合结构咬合在一起，具体地，如图1至图3中所示，在板材1的一侧边缘设置第一折边11，第一折边11 向板材1的径向内侧弯折，在板材1的另一侧边缘设置第二折边12，第二折边12向板材1的径向外侧弯折，如图3所示，第一折边11和第二折边12相互勾接并咬合在一起，从而形成如图1所示的筒状结构2，然后对筒状结构2的两端进行缩口处理，形成缩口部，同时在缩口部上形成扣合槽，以供安装端盖使用。缩口部和扣合槽的形成过程如图4所示，用于对筒状结构2进行缩口处理的缩口设备包括位于筒状结构2径向外侧的成型凸轮5和位于筒状结构2径向内侧的成型凹轮6，驱动筒状结构2绕其轴线转动，成型凸轮5和成型凹轮6沿径向往复运动，从而将筒状结构2位于成型凸轮5和成型凹轮6之间的部分成型为图4所示的结构，即在筒状结构2的端部形成缩口部31，并在缩口部31上形成环形的扣合槽32，从而得到筒体3。由于在筒状结构2上除形成咬合的位置之外的其他结构处为单层板材的厚度，而如图5所示，在咬合的位置处为四层板材的厚度，因此当筒状结构2转至咬合位置与成型凸轮5和成型凹轮6相互作用时，由于咬合位置处的材料厚度发生突变，一方面会产生应力集中现象，另一方面，厚度的突变会导致成型凸轮5和成型凹轮6的跳动加剧，使得成型凸轮5与成型凹轮6之间的啮合间隙发生突变，使得成型后的筒体3在咬合位置出现成型异常。

针对上述问题，本发明提供了一种折边咬合结构，如图6和图7所示，包括第一板部14和第二板部15，其中，第一板部14的边缘设置有第一折边11，第二板部15的边缘设置有第二折边12，两折边的弯折方向相反，例如在图6所示的实施例中，第一折边11形成在第一板部14 的下侧，第二折边12形成在第二板部15的上侧，上下方位参考图6所示的方位，第一折边11与第二折边12相互勾接并咬合在一起，即第一折边11插入到第二折边12与第二板部15之间，第二折边12插入第一折边11与第一板部14之间，如此，实现第一板部14与第二板部15之间的连接，在第一板部14和第二板部15上设置有使其产生形变的弯折或弯曲结构，弯折或弯曲结构会经过第一板部14和第二板部15形成咬合的位置，如此，如图7所示，在第一折边11和/或第二折边12的形成弯折或弯曲结构的区域形成缺口13，从而减小咬合位置在弯折或弯曲结构的区域内的厚度，例如，第一折边11和第二折边12在形成弯折或弯曲结构的区域均形成缺口13，如此，如图7所示，第一折边11和第二折边12均避让开弯折或弯曲结构，使得咬合位置在弯折或弯曲结构的区域的材料厚度减小为两层材料，从而解决了因形成弯折或弯曲结构而导致的成型效果差、影响装配以及应力集中现象严重的问题。容易理解的是，此处所述的第一折边11不属于第一板部14的结构，第二折边12 不属于第二板部15的结构。

该折边咬合结构可应用于任意存在上述问题的结构中。例如，可将其应用于特定结构形式的壳体结构例如水箱外壳中。特定结构形式即包括两端敞口的筒体3以及将筒体3的两端敞口封闭的端盖4。下面以水箱外壳为例具体介绍壳体结构的具体结构，如图8所示，水箱外壳包括筒体3和设置于筒体3两端的端盖4，筒体3由一块板材1围合形成，此处的围合指的是板材1在周向上弯折或弯曲从而围成筒状结构，筒状结构例如可以为圆筒或者其他形状的筒形(例如方形、三角形、多边形等等)，当筒体3形成为圆筒时，筒体3由一块板材1通过卷圆的方式围成，筒体3在周向上形成连接的两部分，即板材1在周向上的接口处形成连接的两部分通过折边咬合结构连接在一起，而形成连接的两部分即分别构成上述的第一板部14和第二板部15。其中，第一板部14的边缘向径向内侧弯折形成第一折边11，第二板部15的边缘向径向外侧弯折形成第二折边12，如图17所示，第一折边11与第二折边12相互勾接并咬合在一起，使得第一折边11和第一板部14上与第一折边11相对的部分相互平行，第二折边12和第二板部15上与第二折边12相对的部分相互平行，从而将板材1围成一个周向封闭的筒状结构2。

如图8所示，筒体3的外侧面上设置有用于与端盖4相配合的扣合槽32，扣合槽32呈沿筒体3的周向延伸的环形槽，端盖4的敞开端能够与扣合槽32形成卡接。优选地，如图8所示，端盖4的敞开端向径向内侧弯折形成有卡合部41，卡合部41能够卡入扣合槽32内，以将端盖 4与筒体3连接在一起。为方便端盖4扣设在筒体3上，筒体3的两端部均设置有缩口部31，使得筒体3沿轴向向外的方向径向尺寸逐渐减小，从而便于筒体3装入端盖4内。扣合槽32即形成在缩口部31的径向外侧面上，由缩口部31的径向外侧面内凹形成。缩口部31和扣合槽32 的形成过程前面已经有过描述，在此不再赘述。

由于扣合槽32为环形槽，因此扣合槽32会经过第一折边11与第二折边12形成咬合的位置，扣合槽32即为前述的弯折或弯曲结构，由于在该位置为四层板材的厚度，在此处形成扣合槽32势必会导致应力集中现象(参见前面的描述)，为此，如图13和图14中所示，第一折边 11和/或第二折边12在形成扣合槽32的区域设置有缺口13，以减小咬合位置的厚度，使得筒体3上在设置扣合槽32的区域内，在周向上的料厚比较均匀，优选地，第一折边11和第二折边12在形成扣合槽32的区域均设置有缺口13，如此，在咬合位置处形成扣合槽32的区域材料的厚度减小为两层板材的厚度，这样，在加工形成缩口部31和扣合槽32 时，周向上的厚度变化由原来的单层料厚→四倍料厚→单层料厚变为单层料厚→两倍料厚→单层料厚，料厚变化梯度明显减缓，能减少缩口设备加工过程中的应力集中现象。

在筒体3的轴向上，缺口13的两边缘位于扣合槽32的两边缘附近，优选地，缺口13的两边缘分别位于扣合槽32的两侧，即缺口13的两边缘分别距离扣合槽32的两侧边缘一定的距离，使得发生形状突变的位置能够远离四层板材厚度的区域，进一步避免应力集中现象的产生。在一个实施例中，如图9至图13所示，缺口13延伸至与筒体3的端部边缘连通，则在进行缩口加工时如图15所示，在另一个实施例中，如图14 所示，缺口13不延伸至与筒体3的端部边缘连通，则在进行缩口加工时如图16所示，两种方式均能够达到消除成型过程中成型轮经过咬合位置时抖动加剧，提升成型均匀性，杜绝质量隐患的效果。缺口13延伸至与筒体3的端部边缘连通地设置能够更加方便原料的裁切，而缺口13不延伸至与筒体3的端部边缘连通则使得第一折边11和第二折边12在筒体 3端部也能够形成咬合，从而避免在成型过程中由于筒体3端部缺少束缚而张开。

为保证筒体3外观的平整性，优选地，如图17所示，第二板部15 在设置第二折边12的一侧形成沿径向向内凹陷的内凹部151，第一折边 11和第二折边12均位于内凹部151内，从而使得第二板部15除去形成内凹部151的部分与第一板部14的径向外侧面保持平齐。

进一步优选地，为了尽量减小扣合槽32经过的二倍料厚的区域，优选地，设置在第一折边11上的缺口13在周向上延伸至第一板部14 上，即在第一板部14上也形成一部分缺口13，和/或，设置在第二折边 12上的缺口13在周向上延伸至第二板部15上，即在第二板部15上也形成一部分缺口13，如此，使得扣合槽32经过的二倍料厚的区域减小。在一个实施例中，在筒体3的径向上，在形成有缺口13的区域，第一板部14与第二板部15的边缘相平齐，或者，在筒体3的径向上，在形成缺口13的区域，第一板部14与第二板部15至少有部分区域相互重叠，避免在进行折边咬合时在咬合处形成缝隙，具体重合的尺寸可根据结合位置的张开量进行设置。优选地，如图11中所示(可与图17对比)，虚线部分为缺口部分，形成在第一折边11上的缺口13在周向上的尺寸与第一折边11相等，形成在第二折边12上的缺口13延伸至第二板部15 上，缺口13位于第二板部15上的部分在周向上的尺寸略小于第二折边 12的尺寸，在保证咬合处不出现缝隙的前提下尽量减小二倍料厚的区域。

本申请水箱外壳的加工方法为：

提供形成筒体3的一块板材1以及两个端盖4；

在板材1上裁切处缺口13，缺口13可以是如图18中所示的延伸到板材1的边部，以形成如图13所示的筒体结构，也可以是如图19中所示不延伸到板材1的边部，则其最终形成的筒体3结构如图14所示；

将裁切后的板材1卷圆(当筒体的横截面为非圆面时，可通过其他方式例如折弯的方式围合形成筒状结构)，然后将卷圆后的板材1在周向上的两个端部边缘进行折边咬合(参考图3所示的方式)，从而形成周向封闭的筒状结构2；

采用缩口设备对筒状结构2的两端部进行缩口以形成缩口部31，并同时在缩口部31上形成扣合槽32，从而制成水箱外壳的筒体3；

将两个端盖4扣合在筒体3的两端部，从而制成水箱外壳。

其中，采用缩口设备对筒状结构2进行缩口处理的过程在前面已经有详细介绍，在此不再赘述，特别地，当成型凸轮5与成型凹轮6的啮合间隙大于料厚过多时，由于成型时无法紧密贴合工件，有可能会导致成型位置凹凸不平，成型不均匀，优选地，将板材1的厚度定义为t，成型凸轮5与成型凹轮6之间的最小啮合间隙小于等于2t，如此，当筒状结构2设置缺口13的咬合处经过两成型轮之间时能够被压实，进一步优选地，最小啮合间隙在0.7t至2t的范围内，如此，能够兼顾单层料厚以及两倍料厚的区域，避免发生成型轮跳动剧烈的现象。

当然，可以理解的是，形成筒体3的板材1可以为一块，也可以为沿周向拼接在一起的多块，可根据原材料的尺寸进行设置，当筒体3由多块板材拼接而成时，在周向上，各板材的两边缘分别与相邻的其他板材的边缘通过所述折边咬合结构连接，其加工过程与板材为一块时类似，在此不再赘述。

进一步地，本申请还提供了一种热水器，包括上述的水箱外壳，水箱外壳优选采用上述的加工方法进行加工，生产效率高且产品质量好。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种折边咬合结构，其特征在于，包括第一板部和第二板部，所述第一板部的边缘设置有第一折边，所述第二板部的边缘设置有第二折边，所述第一折边与所述第二折边相互勾接并咬合在一起，所述第一板部和/或所述第二板部上设置有弯折或弯曲结构，所述弯折或弯曲结构经过形成所述咬合的位置，所述第一折边和/或所述第二折边在形成所述弯折或弯曲结构的区域设置有缺口。

2.一种壳体结构，包括筒体以及设置于所述筒体两端的端盖，其特征在于，所述筒体由至少一块板材围合形成，所述筒体在周向上形成连接的两部分通过如权利要求1所述的折边咬合结构连接在一起，形成连接的两部分分别构成所述第一板部和所述第二板部。

3.根据权利要求2所述的壳体结构，其特征在于，所述弯折或弯曲结构构成所述端盖与所述筒体相配合的扣合槽。

4.根据权利要求3所述的壳体结构，其特征在于，在所述筒体的轴向上，所述缺口的两边缘分别位于所述扣合槽的两侧。

5.根据权利要求3所述的壳体结构，其特征在于，在所述筒体的轴向上，所述缺口延伸至与所述筒体的端部边缘连通。

6.根据权利要求2所述的壳体结构，其特征在于，设置在所述第一折边上的缺口在周向上延伸至所述第一板部上；和/或，

设置在所述第二折边上的缺口在周向上延伸至所述第二板部上。

7.根据权利要求6所述的壳体结构，其特征在于，在所述筒体的径向上，在形成有所述缺口的区域，所述第一板部与所述第二板部至少有部分区域相互重叠。

8.根据权利要求3所述的壳体结构，其特征在于，所述筒体的至少一端设置有缩口部，所述扣合槽形成在所述缩口部上。

9.根据权利要求3所述的壳体结构，其特征在于，所述端盖的敞口端向径向内侧弯折形成有卡合部，所述卡合部卡入所述扣合槽内，以将所述端盖与所述筒体连接。

10.根据权利要求2至9之一所述的壳体结构，其特征在于，所述第一折边形成在所述第一板部的径向内侧，所述第二折边形成在所述第二板部的径向外侧，所述第二板部在设置所述第二折边的一侧形成沿径向向内凹陷的内凹部，所述第一折边和所述第二折边均位于所述内凹部内。

11.根据权利要求2至9之一所述的壳体结构，其特征在于，所述筒体在周向上包括拼接在一起的至少两块所述板材，在周向上，各板材的两边缘分别与相邻的其他板材的边缘通过所述折边咬合结构连接。

12.一种如权利要求2至11之一所述壳体结构的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供形成筒体的至少一块板材以及两个端盖；

在所述板材上裁切出所述缺口；

将所述板材围合并连接形成周向封闭的筒状结构；

在所述筒状结构两端分别形成扣合槽，从而制成所述壳体结构的筒体；

将两个端盖扣合在所述筒体的两端部，从而制成所述壳体结构。

13.根据权利要求12所述的加工方法，其特征在于，采用缩口设备对所述筒状结构的两端部进行缩口形成缩口部，并同时在缩口部上形成所述扣合槽，从而制成所述壳体结构的筒体。

14.根据权利要求13所述的加工方法，其特征在于，所述缩口设备包括位于所述筒状结构径向外侧的成型凸轮和位于所述筒状结构径向内侧的成型凹轮，所述筒状结构绕其轴线转动，所述成型凸轮和/或所述成型凹轮沿径向运动，以对所述筒状结构的两端部进行缩口形成缩口部，并同时在缩口部上形成扣合槽。

15.根据权利要求14所述的加工方法，其特征在于，所述板材的厚度为t，所述成型凸轮与所述成型凹轮之间的最小啮合间隙小于等于2t；

优选地，所述最小啮合间隙在0.7t至2t的范围内。

16.一种热水器，其特征在于，包括水箱外壳，所述水箱外壳为如权利要求2至11之一所述的壳体结构，和/或，所述水箱外壳采用如权利要求12至15之一所述的加工方法进行加工。