CN215657111U - 一种用于换热器口琴管的挤压模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于换热器口琴管的挤压模具，先挤压成弯曲的圆弧型口琴管型材，再挤压成直线型口琴管型材；该挤压模具包括设置在下模一侧的回直板，将圆弧型的口琴管型材回直变形成直线型的口琴管型材；且弯曲的圆弧型口琴管型材的中心层曲率半径Ra与直线型口琴管型材初始断面长度L之间符合Ra=(0.525～0.55)L；由于采用了先挤压成圆弧型口琴管后结合回直板变形为直线型口琴管的生产方式，使得所模芯都处于同一直径的圆周上，消除了挤压筒在径向上的压力差，大幅提高了模具的强度和刚度，明显提高了模具使用寿命，且缩短了模具的加工周期，降低了成本，同时挤压成型稳定，金属流动均匀，显著提高了生产效率。

Description

一种用于换热器口琴管的挤压模具

技术领域

本实用新型涉及挤压口琴管型材的模具领域，尤其涉及的是一种用于换热器口琴管的挤压模具。

背景技术

换热器口琴管(简称口琴管，下同)因其端面形状类似口琴而得名，是汽车、家居空调等换热系统所必需的铝合金型材，在使用过程中，口琴管内可充有冷却介质，用做换热系统的流体导管。

随着汽车工业的持续发展以及人们对家居条件的不断改善，汽车的产量和保有量以及家居空调也在逐年增加，尤其是汽车维修的二级市场，口琴管的需求量极大；而为了提高口琴管的导热率，其常被设计成薄壁和多孔的结构，如图1所示，图1是现有技术中某款34孔高精度铝合金口琴管型材的断面结构放大示意图，这种直线式“口琴”型散热管铝型材的特点是其长宽比大(L/B＞23)，中间有加强筋，壁厚和加强筋都很薄(C=0.5mm)，且外观有0.2mm的平面度要求，这势必增加了其生产的难度，成型难、挤压比大、不稳定，易出现偏摆，产量少。

口琴管壁薄、孔多，挤压生产时比较难于成形，关键是挤压所用的热挤压模具报废率高，使得中国国内目前热挤压高质量和大型宽幅的口琴管所用的模具几乎都是从国外采购进口，而中国国内生产换热器用口琴管的热挤压模具大部分仅限于12孔以下的模具，一些多孔小筋特别是能够在连续挤压机上生产大型宽幅薄壁口琴管的模具就几乎更少。

同时，目前汽车与家居空调、计算机等也趋于采用高精度铝合金口琴管型材作为换热冷却器件，其材质的选用由纯铝发展到D97、110l、O50A、3003和3104等型号的铝合金，厚度尺寸也由5mm逐渐变薄为2mm甚至1mm以下，进而对热挤压模具的要求更高；因此，若能够对直线式“口琴”型散热管铝型材的热挤压模具技术进行一些突破，或许就可以为高质量、大宽幅的换热器用口琴管铝型材的制造生产实现国产化、系列化、专业化提供有力支撑，不仅能够节约大量的外汇，而且对于降低汽车冷凝器及空调生产厂家的生产成本，还能够提高中国制冷行业的水平，因此具有十分重大的实际意义。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于换热器口琴管的挤压模具，模具强度和刚度高，使用寿命长，挤压成型稳定，金属流动均匀，生产效率高。

本实用新型的技术方案如下：一种用于换热器口琴管的挤压模具，包括上模和下模，还包括设置在下模一侧的回直板，用于将圆弧型的口琴管型材回直变形成直线型的口琴管型材；且弯曲的圆弧型口琴管型材的中心层曲率半径Ra与直线型口琴管型材初始断面长度L之间符合关系式Ra = (0.525～0.55)L。

所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其中：采用双孔挤压的布局方式，用于一次挤出两条“口琴”型散热管铝型材。

所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其中：采用上下对称布置的双孔挤压方式。

所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其中：所述上模在挤压单条圆弧型口琴管型材位置周边的外侧区域左右对称设置有两个第一分流孔S1，并在挤压单条圆弧型口琴管型材位置周边的内侧区域设置一个第二分流孔S2，三个分流孔的横截面均呈圆弧形的长圆孔状，且三个分流孔的圆弧中心与所挤压圆弧型口琴管型材弧形中心层的中心同轴设置。

所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其中：所述第二分流孔S2的面积小于单个第一分流孔S1的面积，两者的面积相差不超过5%；且三个分流孔的总面积满足K=(0.3～0.4)λ，其中，K代表分流比，λ代表挤压比。

所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其中：所述第一分流孔S1外侧圆弧的半径Rb = R – 10mm，R代表挤压筒的内半径；第一分流孔S1内侧圆弧的半径Rc = Rd + (16~20)mm，Rd代表第二分流孔S2外侧圆弧的半径。

所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其中：左右对称的两第一分流孔S1之间形成分流桥，分流桥朝向下模焊合室的一端采用下沉的锥部结构，分流桥端部距离上模端面6mm，且分流桥端部做倒角R1处理；第一分流孔S1的外侧边缘与下模模孔边缘的角距离b1 =5～8mm，并在入口侧作b2宽度的扩孔；第二分流孔S2的边缘与同侧第一分流孔S1的外侧边缘的连接线穿过模具的中心点，并在入口侧作b2宽度的扩孔。

所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其中：所述上模的模芯两端采用锥台基座的支撑结构，每个独立的模芯的高度为3mm，所有引流孔的高度都在2~3mm之间，单个引流孔的宽度B3 = B4 – 0.6mm，B4代表单个模芯的宽度，模芯间的工作带有效长度为1.5mm；下模的工作带采用无级差结构，且下模工作带为1mm。

所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其中：所述回直板的入口端呈圆弧形的长圆孔状，回直板的出口端呈直线型的长圆孔状，入口端长圆孔内侧边缘的中点投影在出口端长圆孔的中心点上；且回直板与下模相衔接的入口端边缘尺寸B5比下模模孔边缘周边大5mm，回直板的出口端宽度尺寸B6 = B + 0.2mm，B代表直线型口琴管型材横断面的宽度；回直板的厚度在40~50mm之间。

本实用新型所提供的一种用于换热器口琴管的挤压模具，由于采用了一种断面演变的挤压新工艺，将型材结构进行形状的改变，将型材断面由传统的直线型设计成弯曲的弧形，也就是说，挤压过程型材的断面是变化的，首先将型材挤压成具有一定曲率的形状，然后通过模具使断面演变回直成产品要求的直线状，而这整个变形均在挤压过程中的一套模具内完成，这种先挤压成圆弧型口琴管后结合回直板变形为直线型口琴管的生产方式，使得所模芯都处于同一直径的圆周上，消除了挤压筒在径向上的压力差，大幅提高了模具的强度和刚度，明显提高了模具使用寿命，且缩短了模具的加工周期，降低了成本，同时挤压成型稳定，金属流动均匀，显著提高了生产效率。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而非意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围；图中各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并非是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸；本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1是现有技术中某款34孔高精度铝合金口琴管型材的断面结构放大示意图；

图2是现有技术用于成型换热器口琴管的挤压模具的平面结构示意图；

图3是现有技术用于成型换热器口琴管的挤压模具的剖面结构示意图；

图4是现有技术用于成型换热器口琴管的挤压模具模芯之间引流孔的结构放大示意图；

图5是图4中的A-A剖视图本实用新型实施例的图；

图6是本实用新型用于换热器口琴管的挤压方式示意图；

图7是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例的平面结构示意图；

图8是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例的剖面结构示意图；

图9是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用上模的平面结构示意图；

图10是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用上模的剖面结构示意图；

图11是图9中的K向展开结构放大示意图；

图12是图9中的B-B剖视结构放大示意图；

图13是图9中的C-C剖视结构放大示意图；

图14是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用下模的平面结构示意图；

图15是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用下模的剖面结构示意图；

图16是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用回直板的平面结构示意图；

图17是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用回直板的剖面结构示意图；

图中各标号汇总：上模100、下模200、回直板300。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。

经过对相关生产厂家的深入调查之后，发现目前企业在生产中的难点和痛点是热挤压口琴管铝型材模具的强度和刚度问题，模具报废和失效的主要形式是模芯的折断，模具的平均寿命大都在2吨以下；通过认真分析，企业所采用的生产方式和使用的模具均存在着一定的缺陷，由此造成了模芯强度与刚性先天不足，导致了挤压过程中模芯容易发生变形或断裂的情况。

一是从生产方式上，目前企业均采用传统的产品原始形态生产方式，即按照型材的原始形状进行模具设计和生产，而且大多数采用的是单孔挤压模式，结合图2和3所示，图2是现有技术用于成型换热器口琴管的挤压模具的平面结构示意图，图3是现有技术用于成型换热器口琴管的挤压模具的剖面结构示意图；采用这种方式难于消除挤压筒在径向存在的压力梯度而造成金属流速的差异，也就是说从中心向外模具的各个模芯处于的压力区是不同的，从中心向外的压力是逐渐减小的，使得下模工作带的设计也变得复杂化；因此，在径向上，每个模芯的两侧均存在压力差，而这个压力差的可从中心向外累积，使得最外部的模芯的压力差达到最大，因而最容易发生折断，当单个模芯发生折断后，将会使挤压失去平衡，造成挤压的紊乱，从而导致连锁反应，造成大多数模芯的折断，最终使得模具完全失效。

二是在模具的设计上，模芯之间采用的引流孔贯穿了整个模芯，结合图4和图5所示，图4是现有技术用于成型换热器口琴管的挤压模具模芯之间引流孔的结构放大示意图，图5是图4中的A-A剖视图；这样就会造成每个独立的模芯高度增加，因而模芯的稳定性和刚性就变差，在挤压过程中也容易发生偏折。

因此，现有技术中用于换热器口琴管的挤压模具的模芯容易折断，模具使用寿命低，模具加工周期长，耗材大、成本高，生产效率低。

针对上述缺陷，本实用新型提出了一种全新的挤压模具，如图6所示，图6是本实用新型用于换热器口琴管的挤压方式示意图，首先对“口琴”型散热管铝型材的挤压结构进行了形状上的改变，将“口琴”型散热管铝型材的横断面形状由传统的直线型创新性地设计成弯曲的圆弧型，然后再采用回直挤压的方式将其变回直线型。

也就是说，先将“口琴”型散热管铝型材挤压成一定曲率的圆弧形状，然后通过回直变形的方式变成直线形状，而整个回直变形的过程也都可以在挤压过程中的一套模具内完成，这样做的好处在于，可以把所有的模芯都放置在相同的压力区内，而也正是因为所有的模芯都可以处于同一个直径的圆周上，由此就能够消除挤压筒在径向上的压力差。

采用这种挤压生产方式，圆弧型口琴管型材与直线型口琴管型材之间的关系需遵循如下规则：

Ra = (0.525～0.55)L；

其中，Ra代表弯曲的圆弧型口琴管型材的中心层曲率半径，L代表直线型口琴管型材初始断面的长度。

在模具设计方面，本实用新型挤压模具采用的是双孔挤压的布局方式，可一次挤出两条“口琴”型散热管铝型材，以提高生产效率；但与传统双孔布局的挤压模具不同的是，本实用新型挤压模具的模孔位置由上述的曲率半径来决定。

以上下对称布置的双孔挤压方式为例，结合图7和图8所示，图7是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例的平面结构示意图，图8是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例的剖面结构示意图；本实用新型也与传统挤压模具的结构有所不同，同时还增加了一件用于将圆弧型口琴管型材回直变形成直线型口琴管型材的回直板300，由此本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具由上模100、下模200和回直板300组成，且该回直板300设置在下模200的一侧。

还是以上下对称布置的双孔挤压方式为例，结合图9和图10所示，图9是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用上模的平面结构示意图，图10是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用上模的剖面结构示意图；具体的，对于挤压单条圆弧型的口琴管型材而言，上模100在挤压该条圆弧型口琴管型材位置的周边内侧和外侧区域采用三个分流孔的布局方式，三个分流孔均呈圆弧状的长圆孔，即上模100在挤压单条圆弧型口琴管型材位置周边的外侧区域左右对称设置有两个第一分流孔S1，并在挤压单条圆弧型口琴管型材位置周边的内侧区域设置一个第二分流孔S2，三个分流孔的横截面均呈圆弧形的长圆孔状，且三个分流孔的圆弧中心与所挤压圆弧型口琴管型材弧形中心层的中心同轴设置。

进一步地，在上模100的同一横截面上，单个第一分流孔S1的面积与第二分流孔S2的面积大致一样，第二分流孔S2的面积稍小一点，但两者的面积相差不超过5%；且三个分流孔的总面积需满足K=(0.3～0.4)λ的关系式，其中，K代表分流比，λ代表挤压比。

优选的，第一分流孔S1外侧圆弧的半径Rb = R – 10mm，R代表挤压筒的内半径；第一分流孔S1内侧圆弧的半径Rc = Rd + (16~20)mm，Rd代表第二分流孔S2外侧圆弧的半径，第二分流孔S2内侧圆弧的半径Re根据第一分流孔S1和第二分流孔S2的面积关系进行调整。

结合图11和12所示，图11是图9中的K向展开结构放大示意图，图12是图9中的B-B剖视结构放大示意图，优选的，相比图4，上模100图11模芯的两端采用锥台基座的支撑结构，例如图11中斜度20°的锥台基座，由此可以将每个独立的模芯的高度降低到3mm，并结合所有模芯均处在同一压力圆周上(即径向直径10mm内)，模芯的锥台基座就可以采用车削方式进行预加工，进而不仅可以大大降低加工难度，还可以有效提高和保证加工精度；同时，也有利于相邻模芯之间的引流孔采用半整体式结构，但引流孔也不宜过长过宽，具体可根据相邻模芯之间的壁厚尺寸来确定，优选地，所有引流孔的高度都在2~3mm之间，单个引流孔的宽度B3 = B4 – 0.6mm，B4代表单个模芯的宽度，模芯间的工作带有效长度为1.5mm；此外，相比图5，也利于加大图11模芯的内外两侧的锥度，例如，该锥度可从40°加大至64°；以共同提高模芯的稳定性和刚性，避免在挤压过程中发生模芯偏折的现象。

结合图13所示，图13是图9中的C-C剖视结构放大示意图，优选的，左右对称的两第一分流孔S1之间形成分流桥，分流桥的宽度B1可根据第一分流孔S1、第二分流孔S2的面积关系进行调整，但分流桥朝向图8下模200焊合室的一端需采用下沉的锥部结构，例如锥度40°，分流桥端部距离上模100端面6mm，且分流桥端部做倒角R1处理；返回图9所示，第一分流孔S1的外侧边缘与图8下模200模孔边缘的角距离b1 = 5～8mm，并在入口侧作b2宽度的扩孔，扩孔方式可采用喇叭口的方式；且第二分流孔S2的边缘与同侧第一分流孔S1的外侧边缘相齐平，即第二分流孔S2的边缘与同侧第一分流孔S1的外侧边缘的连接线穿过模具的中心点，同样，第二分流孔S2在入口侧也作b2宽度的扩孔；以共同利于金属流动的均匀性；此外，与传统挤压模具不同的是，本实用新型的挤压模具摒弃了引流槽结构，也有助于提高模芯的稳定性和刚性。

结合图14和图15所示，图14是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用下模的平面结构示意图，图15是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用下模的剖面结构示意图；传统挤压模具的下模采用的是级差方式的多段工作带，而本实用新型挤压模具的下模200由于并不存在依据同心圆原则选择具有级差的多段工作带，因此，本实用新型挤压模具下模200的工作带可以不分极差，并可简化为一体式，且下模200工作带优选取1mm，由此大大简化了下模工作带的设计和加工难度。

结合图16和图17所示，图16是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用回直板的平面结构示意图，图17是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具实施例所用回直板的剖面结构示意图；回直板300的入口端呈圆弧形的长圆孔状，回直板300的出口端呈直线型的长圆孔状，入口端长圆孔内侧边缘的中点投影在出口端长圆孔的中心点上；回直板300也是本实用新型用于换热器口琴管的挤压模具的关键所在，该回直板300与图8下模200相衔接的入口尺寸B5取至下模200模孔边缘周边均为5mm，而回直板300的出口尺寸B6= B + 0.2mm，B代表直线型口琴管型材横断面的宽度；此外，回直板300的厚度也不宜过厚，否则容易出现堵模的现象，回直板300的厚度优选40~50mm为宜。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域普通技术人员公知的现有技术，例如，分流比K等于挤压筒面积/制品面积，又如，挤压比λ等于分流孔面积/型材面积等。

应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，例如，左右对称布置的双孔挤压方式等，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于换热器口琴管的挤压模具，包括上模和下模，其特征在于，还包括设置在下模一侧的回直板，用于将圆弧型的口琴管型材回直变形成直线型的口琴管型材；且弯曲的圆弧型口琴管型材的中心层曲率半径Ra与直线型口琴管型材初始断面长度L之间符合关系式Ra = (0.525～0.55)L。

2.根据权利要求1所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其特征在于：采用双孔挤压的布局方式，用于一次挤出两条“口琴”型散热管铝型材。

3.根据权利要求2所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其特征在于：采用上下对称布置的双孔挤压方式。

4.根据权利要求3所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其特征在于：所述上模在挤压单条圆弧型口琴管型材位置周边的外侧区域左右对称设置有两个第一分流孔S1，并在挤压单条圆弧型口琴管型材位置周边的内侧区域设置一个第二分流孔S2，三个分流孔的横截面均呈圆弧形的长圆孔状，且三个分流孔的圆弧中心与所挤压圆弧型口琴管型材弧形中心层的中心同轴设置。

5.根据权利要求4所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其特征在于：所述第二分流孔S2的面积小于单个第一分流孔S1的面积，两者的面积相差不超过5%；且三个分流孔的总面积满足K=(0.3～0.4)λ，其中，K代表分流比，λ代表挤压比。

6.根据权利要求4所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其特征在于：所述第一分流孔S1外侧圆弧的半径Rb = R – 10mm，R代表挤压筒的内半径；第一分流孔S1内侧圆弧的半径Rc = Rd + (16~20)mm，Rd代表第二分流孔S2外侧圆弧的半径。

7.根据权利要求4所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其特征在于：左右对称的两第一分流孔S1之间形成分流桥，分流桥朝向下模焊合室的一端采用下沉的锥部结构，分流桥端部距离上模端面6mm，且分流桥端部做倒角R1处理；第一分流孔S1的外侧边缘与下模模孔边缘的角距离b1 = 5～8mm，并在入口侧作b2宽度的扩孔；第二分流孔S2的边缘与同侧第一分流孔S1的外侧边缘的连接线穿过模具的中心点，并在入口侧作b2宽度的扩孔。

8.根据权利要求4所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其特征在于：所述上模的模芯两端采用锥台基座的支撑结构，每个独立的模芯的高度为3mm，所有引流孔的高度都在2~3mm之间，单个引流孔的宽度B3 = B4 – 0.6mm，B4代表单个模芯的宽度，模芯间的工作带有效长度为1.5mm；下模的工作带采用无级差结构，且下模工作带为1mm。

9.根据权利要求4所述的用于换热器口琴管的挤压模具，其特征在于：所述回直板的入口端呈圆弧形的长圆孔状，回直板的出口端呈直线型的长圆孔状，入口端长圆孔内侧边缘的中点投影在出口端长圆孔的中心点上；且回直板与下模相衔接的入口端边缘尺寸B5比下模模孔边缘周边大5mm，回直板的出口端宽度尺寸B6 = B + 0.2mm，B代表直线型口琴管型材横断面的宽度；回直板的厚度在40~50mm之间。

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