CN1305596C - 热交换器翅片的制造方法和制造该翅片用的成套模具 - Google Patents

Abstract

制造具有一椭圆形的有凸边的通孔的一热交换翅片用的方法能够降低制造成本。该方法包括下列步骤：在一薄金属板中形成其横截面形状是一圆形的一圆形凸起部分；多次对圆形凸起部进行冲压成形，以致形成为其横截面形状是一椭圆形状并具有一规定高度、一规定长轴线和一规定短轴线的一椭圆形凸起部分；以及，在椭圆形凸起部分中冲出一通孔，以致形成有凸边的通孔。

Description

热交换器翅片的制造方法和制造该翅片用的成套模具

技术领域

本发明涉及一种具有一椭圆形(oval)有凸缘的通孔的热交换翅片的制造方法，一椭圆形热交换管插入在该通孔内，以及涉及用于制造所述热交换翅片的一套模具。

背景技术

在用于一房间空调或一汽车空调的一热交换器中，堆叠了许多例如由薄铝板制造的热交换翅片。每个热交换翅片都具有多个有凸边的通孔。诸热交换管插入这些有凸边的通孔内。通常，由高导热材料、例如铜制造热交换管。

传统上，使用具有椭圆形横截面形状的管子作为热交换管。应该注意：单词“椭圆的”意味着不仅可以是一椭圆形状而且可以是一蛋形，以及该“椭圆的”形状具有一长轴线、一短轴线和没有顶尖点。

下面将解释椭圆形的热交换管的优点。如果将椭圆形热交换管插入热交换翅片的椭圆形有凸边的通孔以致使空气流的方向平行于椭圆形热交换管的长轴，那么空气能够平稳地在诸热交换翅片之间流动，从而能够提高热交换效率。

传统上，通过对一薄金属板冲压成形制造具有椭圆形有凸边的诸通孔的热交换翅片。下面将参照图7A-7F解释该方法。

在图7A所示的步骤中，用一椭圆形冲压成形模和一椭圆冲压成形冲头(未示出)在薄金属板、例如一薄铝板中形成具有一正方形的一梯形横截面的一椭圆形凸出部分13。该椭圆形凸出部分13的一长轴线和一短轴线大于一所需椭圆形孔12(见图7F)的一长轴线和一短轴线。为了形成椭圆形凸出部分13，椭圆形冲压成形模和椭圆形冲压成形冲头具有椭圆形横截面形状。

在图7B-7D所示的诸步骤中对在图7A所示步骤中所形成的椭圆形凸出部分13进行进一步的冲压成形，从而缩短长轴线和短轴线。通过若干冲压成形步骤，将椭圆形凸出部分13形成为具有一规定的高度、一规定的长轴线和短轴线的一椭圆凸出部分14。

在图7E所示的步骤中，用一冲孔模和一冲孔冲头(未示出)在椭圆形凸出部分14的一上表面冲出一通孔。通过形成通孔形成一套圈部分15。

在图7F所示的步骤中，向外弯曲套圈部分15的一前端形成一凸缘部分16。

通过上述诸步骤，在薄板10中形成一椭圆形的有凸边的通孔18。

在该传统方法中，首先形成椭圆形凸出部分13，然后若干次对椭圆形凸出部分13冲压成形，以形成具有规定尺寸的椭圆形有凸边的通孔18。

但是，椭圆形冲压成形模和椭圆形冲压成形冲头具有复杂的形状，因此它们比一圆形冲压成形模和一圆形冲压成形冲头必定更昂贵，故制造成本一定较高。所以，要求降低制造具有椭圆形有凸边的通孔的热交换翅片的成本。

发明内容

本发明的发明人为解决上述诸问题进行过研究，并发现能够将一圆形凸出部分形成为一椭圆形凸出部分，在一第一冲压成形步骤中所形成的一第一椭圆形状不需要类似于将在一最后冲压成形步骤中形成的一所需的椭圆形状。

本发明的一个目的是提供用于制造具有一椭圆形有凸边的通孔的一热交换翅片和一种制造成本低的制造方法和一套模具。

为了实现该目的，本发明具有下列诸结构。

本发明的方法包括下列步骤：

在一薄金属板中形成一圆形凸出部分，它的横剖面形状是一圆形；

多次对该圆形凸出部分冲压成形，使形成为一椭圆形部分，它的横截面形状是一椭圆，并具有一规定的高度、一规定的长轴线和一规定的短轴线；以及

在椭圆形凸出部分中冲出一通孔，使形成有凸边的通孔。

对于这方法，首先形成的圆形凸出部分具有圆形横截面形状，从而能够用其横截面形状是一圆形的一圆形冲压成形模和其横截面形状是一圆形的一圆形冲压成形冲头形成它。通过使用圆形模和冲头能够降低热交换翅片的制造成本。

在该方法中，在诸冲压成形步骤的每一步骤中，在椭圆形凸出部分的短轴线的两端处的冲压形成比可以等于其长轴线的两端处的冲压成形比。

在这种情况中，易于制造所需的椭圆形凸出部分。另外，还可解决容易形成在长轴线的端部附近的厚度不均、断裂、皱纹等问题。

另一方面，本发明的成套模具包括：

一上基部；

一可以接近或离开上基部相对运动的下基部；

一具有一圆形横截面形状的圆形冲压成形模，将该圆形冲压成形模设置于诸基部之一；

一具有一圆形横截面形状的圆形冲压成形冲头，将该圆形冲压成形冲头设置于诸基部的另一个和该冲头能够进入圆形冲压成形模，从而在一薄金属板中形成一圆形凸出部分；

多个具有椭圆形横截面形状的椭圆形冲压成形模，将这些椭圆形冲压成形模设置于诸基部之一；

多个具有椭圆形横截面形状的椭圆形冲压成形冲头，将这些椭圆形冲压成形冲头设置于诸基部的另一个并能进入相应的诸椭圆形冲压成形模，使降低圆形凸出部分的宽度和将圆形凸出部分形成为具有一规定高度的一椭圆凸出部分；以及

将一冲孔的冲头设置于诸基部之一，使将椭圆形凸起部分形成为椭圆形有凸边的通孔。

其中，将诸椭圆形冲压成形模和诸椭圆形冲压成形冲头设置得使随着形成椭圆形凸起部分的诸步骤的进展能缩短椭圆形凸起部分的一长轴线和一短轴线。

对于这结构，最初形成的圆形凸起部分具有圆形横截面形状，它能够由圆形冲压成形模和圆形冲压成形冲头形成。因此，能够降低热交换翅片的制造成本。

在该成套模具中，可以将该诸椭圆形冲压成形模和该诸椭圆冲压成形冲头设计得使椭圆形凸起部分的短轴线的两端处的冲压成形比等于其长轴线的两端处的冲压成形比。

在这种情况中，易于制造所需的椭圆形凸出部分。另外，还可解决容易形成在长轴线的端部附近的厚度不均、断裂、皱纹等问题。

附图说明

现在将参照附图、以举例方式叙述本发明的诸实施例，在附图中：

图1是按照本发明的方法制造的一热交换翅片的立体图；

图2是其中逐步形成有凸边的通孔的一薄金属板的平面图；

图3是在其中同轴线地示出每个冲压成形步骤的诸凸起部分的说明图；

图4是沿着图3中的线″Y-Y″截取的剖视图；

图5是沿着图3中的线″X-X″截取的剖视图；

图6是本发明的一实施例的一套模具的剖视图；

图7A-7F是示出制造具有椭圆形有凸边的通孔的热交换翅片用的传统方法的说明图。

具体实施方式

现在将参照附图详细叙述本发明的诸实施例。

图1是按照本发明的方法制造的一热交换翅片20的立体图。

热交换翅片20包括例如铝制成的一薄金属板21以及多个椭圆形的有凸边的通孔22，每个通孔具有带一椭圆形横截面的一椭圆形套圈24。将其横截面形状是椭圆形的一椭圆形热交换管(未示出)插入每个有凸边的通孔22中。

将每个套圈24的一上端朝外弯曲，以形成一凸缘26。当堆叠许多热交换翅片20形成一热交换器时，位于下侧上的热交换翅片20的诸凸缘26接触并支承位于上侧的热交换翅片20。

将参照图2说明制造热交换翅片20的一方法，图2是其中逐步形成有凸边的通孔22的一薄金属板21的平面图。

在图2中，向右传送薄金属板21逐步形成诸有凸边的通孔22。当在薄金属板21中形成全部有凸边的通孔22时，沿着诸有凸边的通孔22的诸直线切割薄金属板21，使形成图1所示的热交换翅片20。

该实施例的方法的特征是：首先在薄金属板21中形成诸圆形凸起部分30，每个该凸起部分都有一圆形横截面形状，以及逐渐地将诸圆形凸起部分30形成为诸椭圆形凸起部分。

在本发明的方法中，四个冲压成形步骤包括执行形成圆形凸起部分30的步骤。应该注意，因为用于每个步骤制造热交换翅片的一套模具有两组模子和冲头，并将它们按传送方向设置，所以随着传送薄金属板21将每个步骤进行两次。

首先，在一第一冲压成形步骤“A”中，在薄金属板21中形成多个具有圆形横截面形状的凸起部分30。

其次，在一第二冲压成形步骤“B”中，使诸圆形凸起部分30形成为诸椭圆凸起部分32，每个椭圆凸起部分有一稍许椭圆的横截面形状。该椭圆截面形状有一长轴线和一短轴线。

在一第三冲压成形步骤“C”中，将诸椭圆截面形状的尺寸做得更小。稍许缩短诸椭圆形凸起部分32的长轴线和短轴线，以形成椭圆凸起部分34。应该注意，在每个椭圆凸起部分34中，短轴线长度的缩短量大于长轴线长度的缩短量。即，RLa＞RLb(见图3)。

在一第四或最后冲压成形步骤“D”中，将诸椭圆形截面形状的尺寸进一步制得更小。进一步缩短椭圆凸起部分34的长轴线和短轴线，以形成诸椭圆凸起部分36。应该注意，还是在每个椭圆形凸起部分36中短轴线长度的缩短量大于长轴线长度的缩短量(RLa＞RLb)。这就完成了诸冲压成形步骤。

在形成了具有所需高度和形状的诸椭圆形凸起部分36之后，进行一冲孔步骤“E”，即，在诸椭圆形凸起部分36的上表面中分别冲出通孔。并且，对诸椭圆形凸起部分36的内表面去毛刺。通过冲出通孔和对通孔去毛刺，能够形成多个具有一规定高度的有凸边的通孔22。

在冲孔步骤“E”之后，在一端部扩张步骤(未示出)中将诸有凸边的通孔22的上端朝外弯曲以形成凸缘26。

在步骤“B”至“D”的每一步骤中，诸凸起部分32和34的椭圆形状与诸椭圆形凸起部分36的形状不相似。也就是说，短轴线长度的缩短量大于长轴线长度的缩短量(RLa＞RLb)。另外，在步骤“B”至“D”的每一步骤中，每个椭圆形凸起部分的短轴线的两端处的冲压成形比等于其长轴线的两端处的冲压成形比。应该注意：术语“冲压成形比”如背景技术部分中说明的那样。

将参照图3-5说明诸附图中的细节。图3是诸凸起部分的说明图，其中，为了进行比较，同轴线地示出了诸凸起部分30、32、34和36的平面图；图4是沿着图3中的线″Y-Y″截取的剖视图；图5是沿着图3中的线″X-X″截取的剖视图。应该注意：在图4和5中，诸凸起部分30、32、34和36的高度是相等的，但是随着诸冲压成形步骤的进展实际高度略有变化。

当将圆形凸起部分30冲压成形为椭圆形凸起部分32时，短轴线的缩短量是“a1”和长轴线的缩短量是“b1”(a1＞b1)。因此，凸起部分30的圆形截面形状被形成为椭圆形横截面形状。

当将椭圆形凸起部分32冲压成形为椭圆形凸起部分34时，短轴线的缩短量是“a2”和长轴线的缩短量是“b2”(a2＞b2)。

当将椭圆形凸起部分34冲压成形为椭圆形凸起部分36时，短轴线的缩短量是“a3”和长轴线的缩短量是“b3”(a3＞b3)。

在该实施例中，凸起部分32和34的椭圆形不与所需的椭圆形凸起部分36的椭圆形相似；短轴线长度的缩短量大于长轴线长度的缩短量(RLa＞RLb)；长轴线对短轴线的比值在冲压成形步骤“B”至“D”中逐渐增加；以及，在冲压成形步骤“B”至“D”的每一步骤中各椭圆形凸起部分的短轴线的两端处的冲压成形比等于其长轴线的两端处的冲压成形比，所以能够解决传统方法的问题。

如果相对于所需的凸起部分36类似地对凸起部分32或34的椭圆形进行冲压成形，那么在长轴线的诸端部处的冲压成形比就较小，从而该凸起部分在那里就易于断裂。但是，在本实施例中，短轴线长度的缩短量大于长轴线长度的缩短量(RLa＞RLb)，以及，各椭圆形凸起部分的短轴线的两端处的冲压成形比等于其长轴线的两端处的冲压成形比，因此能够均匀且平衡地对整个凸起部分冲压成形。

图6中示出了本发明的一实施例的一套模具。

成套模具40用于制造热交换翅片。在图6中，将薄金属板(未示出)朝右传送到成套模具40内，从而按本发明方法进行诸冲压成形步骤。也就是说，在薄金属板中形成截头锥形凸起部分，以及在多个冲压成形步骤“A”至“D”中在成套模具40中对它们冲压成形，使形成具有规定高度和尺寸的有凸边的通孔。并且，在成套模具40中进行冲孔步骤“E”和端部扩张步骤“F”，在穿孔步骤中冲出通孔和对内表面进行去毛刺，在端部扩张步骤中在诸套圈的上端处形成凸缘。

应该注意：在图6中没有示出用于切割薄金属板形成热交换翅片的装置。

成套模具40包括一上基部保持件42和一下基部保持件44。上、下基部保持件42和44中的至少一个可以靠近和离开另一个垂直运动。将一上基部45和一下基部46分别设置于上、下基部保持件42和44，以及基部45和46相互面对。

将用于各步骤“A”至“F”的诸模、冲头和工具设置于诸基部45和46。

对于冲压成形步骤“A”，将具有一圆形横截面形状的一圆形冲压成形冲头50设置于下基部46；将具有一圆形横剖面形状的一圆形冲压成形模52设置于上基部45。当闭合上、下基部45和46时圆形冲压成形冲头50进入圆形冲压成形模52，使在薄金属板21中形成圆形凸起部分30。

对于冲压成形步骤“B”，将具有一椭圆形横截面形状的一椭圆形冲压成形冲头54设置于下基部46；将具有一椭圆形横截面形状的一椭圆形冲压成形模56设置于上基部45。当闭合上、下基部45和46时，椭圆形冲压成形冲头54进入椭圆形冲压成形模56，使缩短圆形凸起部分30的宽度，将圆形凸起部分30形成为椭圆形凸起部分32并使它的高度更高。

对于冲压成形步骤“C”，将具有一椭圆形横截面形状的一椭圆形冲压成形冲头58设置于下基部46；将具有一椭圆形横截面形状的一椭圆形冲压成形模60设置于上基部45。当闭合上、下基部45和46时椭圆形冲压成形冲头58进入椭圆形冲压成形模60，使缩短椭圆形凸起部分的宽度，将椭圆形凸起部分32形成为椭圆形凸起部分34并使它的高度更高。

对于冲压成形步骤“D”，将具有一椭圆形横截面形状的一椭圆形冲压成形冲头62设置于下基部46；将具有一椭圆形横截面形状的一椭圆形冲压成形模64设置于上基部45。当闭合上、下基部45和46时椭圆形冲压成形冲头62进入椭圆形冲压成形模64，使缩短椭圆形凸起部分34的宽度，将椭圆形凸起部分34形成为具有一规定高度的椭圆形凸起部分36。

诸椭圆形冲压成形模56、60和64以及诸椭圆形冲压成形冲头54、58和62设置得使随着冲压成形步骤“B”至“D”的进展能缩短椭圆形凸起部分的长轴线和短轴线。

椭圆形冲压成形冲头54的长轴线和短轴线比圆形冲压成形冲头50的直径短。尤其是，短轴线长度的缩短量大于长轴线长度的缩短量。

也在椭圆形冲压成形模56以及椭圆形冲压成形冲头54中，短轴线长度的缩短量大于长轴线长度的缩短量。

椭圆形冲压成形冲头58的长轴线和短轴线分别比椭圆形冲压成形冲头54的长轴线和轴线短，但是椭圆形冲压成形冲头58的一横截面形状不与椭圆形冲压成形冲头54的一横截面形状相似。短轴线长度缩短量大于长轴线长度缩短量。

也在椭圆形冲压成形模60中，相对于椭圆形冲压成形模56，短轴线长度的缩短量大于长轴线长度的缩短量。

椭圆形冲压成形冲头62的长轴线和短轴线分别比椭圆形冲压成形冲头58的长轴线和轴线短，但是椭圆形冲压成形冲头62的一横截面形状不与椭圆形冲压成形冲头58的一横截面形状相似。短轴线长度缩短量大于长轴线长度缩短量。

也在椭圆形冲压成形模64中，相对于椭圆形冲压成形模60，短轴线长度的缩短量大于长轴线长度的缩短量。

椭圆形冲压成形冲头58和椭圆形冲压成形模60的长轴线“L3”对其短轴线“L4”的比值大于椭圆形冲压成形冲头54和椭圆形冲压成形模56的长轴线“L1”对其短轴线“L2”的比值(L3∶L4＞L1∶L2)。并且，椭圆形冲压成形冲头62和椭圆形冲压成形模64的长轴线“L5”对其短轴线“L6”的比值大于椭圆形冲压成形冲头58和椭圆形冲压成形模60的长轴线“L3”对其短轴线“L4”的比值(L5∶L6＞L3∶L4)。

对于冲孔步骤“E”，将用于在椭圆形凸起部分36的上表面中冲出一通孔的一冲孔冲头66设置于上基部45。

将一去毛刺冲头68设置于下基部46。去毛刺冲头68收容冲孔冲头66的下端部并进入椭圆形凸起部分36，从而对椭圆形凸起部分36的内表面去毛刺。通过对椭圆形凸起部分36的内表面去毛刺，以形成套圈24。

对于端部扩张步骤“F”，将用于朝外弯曲套圈24的上端的一端部扩张冲头70设置于上基部45。通过向外弯曲套圈24的上端能够形成凸缘26。

在本发明的成套模具40以及如图2中所示的实施例中，冲压成形步骤“A”至“D”中的每一步骤都执行一次，但是每个冲压成形步骤可以进行两次。在这情况中，沿传送薄金属板21的方向串联设置用于每一冲压成形步骤的两组冲压成形模和冲压成形冲头，以及在打开基部45和46之后传送薄金属板21的一节距是较长的。

在上述实施例中，执行包括用于形成圆形凸起部分30的冲压成形步骤“A”的四个冲压成形步骤“A”至“D”，以致形成所需的椭圆形凸起部分36。但是，冲压成形步骤的数目不限于四步，从而包括用于形成诸圆形凸起部分的冲压成形步骤的冲压成形步骤的数目可以是三或五或更多步。

本发明可以体现在诸其它特定形式中，而不脱离本发明的原理或基本特性。因此以所说明的所有方面考虑该诸实施例以及诸实施例不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求书指明、而不是由以上叙述指明，因此落在权利要求书的含义和等同物的范围内的所有变化都将包含在其中。

Claims (4)

1.一种制造具有一椭圆形有凸边的通孔的一热交换翅片用的方法，

它包括下列步骤：

在一薄金属板中形成一圆形凸起部分，它的横截面形状是一圆形；

多次对所述圆形凸起部分冲压成形，使形成为一椭圆形凸起部分，该凸起部分的横截面形状是一椭圆形和该凸起部分具有一规定高度、一规定长轴线和一规定短轴线；以及

在所述椭圆形凸起部分中冲出一通孔，使形成所述有凸边的通孔。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，在诸所述冲压成形步骤的每一个步骤中所述椭圆形凸起部分的短轴线的两端处的一冲压成形比等于其长轴线的两端处的一冲压成形比。

3.一种用于制造具有一椭圆形有凸边的通孔的一热交换冷却片的成套模具，它包括：

一上基部；

一可以靠近和离开所述上基部以相对移动的下基部；

一具有一圆形横截面形状的圆形冲压成形模，将所述圆形冲压成形模设置于所述两基部中的一个基部；

一具有一圆形横截面形状的圆形冲压成形冲头，将所述圆形冲压成形冲头设置于所述两基部中的另一个基部和该圆形冲压成形冲头能进入所述圆形冲压成形模，以致在一薄金属板中形成一圆形凸起部分；

多个具有椭圆形横截面形状的椭圆形冲压成形模，将所述诸椭圆形冲压成形模设置于所述两基部中的一个基部；

多个具有椭圆形横截面形状的椭圆形冲压成形冲头，将所述诸椭圆形冲压成形冲头设置于所述两基部中的另一基部和所述诸椭圆形冲压成形冲头能进入相应的诸所述椭圆形冲压成形模，使降低圆形凸起部分的一宽度和将圆形凸起部分形成为具有一规定高度的一椭圆形凸起部分；以及

将一冲孔冲头设置于所述两基部的一个基部，以致将椭圆形凸起部分形成为椭圆形的有凸边的通孔，

其中，诸所述椭圆形冲压成形模和诸所述椭圆形冲压成形冲头设置得使随着形成椭圆形凸起部分的诸步骤的进展能缩短椭圆形凸起部分的一长轴线和一短轴线。

4.按照权利要求3的成套模具，其特征在于，诸所述椭圆形冲压成形模和诸所述椭圆形冲压成形冲头设计得使所述椭圆形凸起部分的短轴线的两端处的一冲压成形比等于长轴线的两端处的一冲压成形比。

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