板翅式换热器高精度翅片冲压成型机的创新设计

・４３・　板翅式换热器高精度翅片冲压成型机的创新设计术　何润琴，张舜德　（宁波大红鹰学院，浙江宁波３１５１７５）　摘要：针对传统冲压成型机上下模板不能同时开锁模的缺陷，开发了一种新型板翅式换热器高精度翅片冲压　设备，该设备能够同时驱动上、下模板上下移动以进行开锁模，而且送料节距还可以进行调整。对该冲压成　型机进行了结构设计，并说明了其工作原理及创新点。　关键词：板翅式换热器中图分类号：ＴＨ６９　翅片　冲压成型机创新设计　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２—６８８６（２０１３）０４—００４３—０３　Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｓｔａｍｐｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ　ｆｏｒ　Ｐｌａｔｅ－ｉｎ　Ｈｅａｔ　Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ’Ｓ　Ｈｉｆｇｈ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｆｉｎ　ＨＥ　Ｒｕｎｑｉｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｕｎｄｅ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｔａｍｐｉｎｇ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｔｅｍｐｌａｔｅ　ｃａｎｎｏｔ　ｌｏｃｋ　ｍｏｄｅ，ｔｈｅ　ｄｅ—　ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｐｌａｔｅ一６ｎ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　ｆｉｎ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｓｔａｍｐｉｎｇ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．ｔｈｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｃａｎ　ｄｒｉｖｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｔｅｍｐｌａｔｅ　ｍｏｖｅｓ　ｕｐ　ａｎｄ　ｄｏｗｎ　ｔｏ　ｕｎｌｏｃｋｉｎｇ　ｍｏｄｅ，ａｎｄ　ｆｅｅｄｉｎｇ　ｐｉｔｃｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｄｊｕｓｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｍｐｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ，ａｎｄ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｉｔｓ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｌａｔｅ—ｆｉｎ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；ｆｉｎ；ｓｔａｍｐｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ；ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ　板翅式换热器是各类气体分离设备的核心　机…，而铝合金翅片是板翅式换热器的核心零件，　占整个换热器体积的８０％以上。翅片类型繁多（图　１是翅片的三种基本类型，每种翅片类型根据材质　厚度、高度、节距又可以细分成多种类型）、成形工　艺复杂，其制造材料主要使用厚度为０．１５　ＩＴｌｍ～０．６　ｍｍ的３００３、３００４铝合金带材，由于铝合金的断裂　延伸率高，均匀塑性延伸率低，弹性模量小（只有钢　业最主要的换热器。本院与宁波宁创公司已合作开　发出ＣＰＣ６００系列翅片成形设备，能加工制造错列　锯齿类型的翅片，性能超过国外同类产品。该设备　可根据不同翅片成形工艺，实现冲压力可调、闭合高　度精确可调。　１传统的冲压成型机　传统的冲压成型机，一般均是由上机板、下机板　及设置在上机板和下机板之间的导柱组成的机架，　机架内下部固定有下模板、设有可沿导柱上下滑移　的上模板和可驱动上模板上下滑移的锁模油缸，工　作时将下模具安装固定在下模板的上方，将上模具　安装固定在上模板下方，开锁模时，锁模油缸驱动上　板的１／３），其成形过程的回弹复杂，回弹量大。　钐　痧　平直型翅片　锯齿型翅片　波纹型翅片　模板相对下模板上下移动，上模板向上移动同时也　会带动固定于其上的上模具上行，从而完成整个开　模的过程，上模板向下移动同时也会带动固定于其　图１　翅片基本类型　铝合金错列锯齿翅片制成的板翅式换热器由于　结构紧凑、换热效率高、轻巧牢固，广泛用于冶金、石　油化工、煤化工、原子能等领域，目前已成为空分行　上的上模具下行，从而完成整个锁模的过程。此成　型的下模板是固定不动的，因此不能实现上下模板　同时开锁模的功能。　・４４・　２高精度翅片冲压成型机的创新设计　针对传统冲压成型机存在的缺陷，设计了一种　示，此机构包含定位座１９、导杆２０、滚轮２１、送料节　距凸轮２２、拉杆２３、摆杆２４、支点定位板２５、传动螺　杆２６、蜗轮蜗杆组件２７、球形连接件２８。该装置有　新型冲压成型机，该成型机可同时驱动上、下模板上　两套，间隔设置在机架的两侧。　下移动以进行开锁模，而且送料节距还可以进行调　整。　２．１成型机的结构说明　冲压机的结构示意图如图２所示。　图３　送料节距调整机构示意图　此外，该结构还有限位螺母３０、液压缸３１、链条　３２和电机３３、驱动齿轮３４和控制液压缸动作的油　路控制系统３５。主传动机构包括有驱动电机３６、上　减速箱组件３７、下减速器组件３８。　２．２冲压机的工作原理　（１）开锁模动作过程　驱动电机３６工作，其同时驱动上、下减速箱组　件３７、３８同步动作，故上传动轴１３和下传动轴１８　同步旋转，上凸轮９随上传动轴ｌ３旋转，由于上凸　图２　冲压机的结构示意图　轮９曲线的变化，上凸轮９驱动上模板４克服保持　弹簧８的预紧弹力向下移动，同时下凸轮１４随下传　上机板１、下机板２及导柱３（四根，分布在机架　动轴ｌ８旋转，由于下凸轮１４曲线的变化，下凸轮　的四角）构成常规的冲压机的机架结构。上模板４　ｌ４驱动下模板６克服保持弹簧８的预紧弹力向上　可沿导柱上下滑移，其下方固定上模具５。下模板６　移动，故上、下模板４、６是同时相向运动，实现了锁　也可沿导柱上下滑移，其下方固定上模具７。弹簧８　模过程。　套于导柱上，使得上、下模板保持一定的距离。下模　当上传动轴１３和下传动轴１８进一步同步旋　板由第一板和第二板两块板组成，第一板可沿导柱　转，上凸轮９继续随上传动轴１３旋转，上凸轮９曲　上下滑移，第二板可相对第一板横向滑移地限位在　线进一步变化，上模板４会在保持弹簧８的预紧弹　第一板上。　力作用下向上移动复位，同时下凸轮ｌ４继续随下传　上、下模板的往复运动是通过主传动机构来实　现的，分为上、下凸轮传动机构。上凸轮传动机构驱　动轴１８旋转，由于下凸轮１４曲线进一步变化，下模　板６会在保持弹簧８的预紧弹力作用下向下移动复　动上模板沿导柱向下移动，上凸轮传动机构包括上　凸轮９、上凸轮座ｌ０、上滚轮１１、上滚轮座ｌ２、上传　位，故上、下模板４、６是同时反向运动，实现了开模　动轴１３。下凸轮传动机构驱动下模板沿导柱向下　过程。　（２）送料及节距调整过程　移动，下凸轮传动机构包括下凸轮ｌ４、下凸轮座１５、　下滚轮１６、下滚轮座１７、下传动轴ｌ８。　在开锁模过程进行的同时，送料节距凸轮２２随　机架上还设置有送料节距调整机构，如图３所　下传动轴ｌ８旋转，由于送料节距凸轮２２曲线的变　・４５・　化，同时在复位弹簧２６的作用下，导杆２０作往复左　右移动，导杆２０便带动摆杆１４以支点定位板２５为　支点摆动，而摆杆２４又带动拉杆２３推动第二板６２　相对第一板６ｌ横向往复移动，以实现连续送料的目　的。该送料过程与开锁模过程是同时进行的，一次　开锁模过程完成一次送料。　调整节距时，如图２、３所示，驱动蜗轮蜗杆传动　组件２８动作，支点定位板２５会随着上下移动，摆杆　２４的转动支点发生改变，可实现摆杆２４摆动幅度　的改变，使第二板６２横向移动幅度相应发生改变，　３创新点　１）采用上下分体结构，使冲压模具上下刀片都　有冲压动作，实现了设备柔性可调；　２）采用液压系统胀紧上座的恒力冲压，保证了　翅片平面的高精度，方便了翅高调整，降低了设备振　动和噪声；　３）采用伺服调节系统和液压系统来调整模具　闭合高度，实现了翅片高度的精确调整；　４）采用伺服系统和一套独特的杠杆弹性系统，　进而实现对产品送料节距的调整。　（３）合模高度的调整　如图４所示，调整时将压力油接通液压缸３１上　腔，使上凸轮座１Ｏ随上机板１提起，同时驱动电机　３６、上减速箱组件３７也随上机板提起，可伸缩连接　轴３９被拉伸，上机板１与限位螺母３０之间有间隙，　随后，电机３３在传动齿轮３４和链条３２作用下，带　动限位螺母３０旋转，调整完高度参数后，通过油路　控制系统３５中的换向阀将压力油切换液压缸３１下　腔，使上凸轮座１０随上机板１一起向下运动，上机　板ｌ与限位螺母３０紧密压合，并保持油压，从而实　现闭合高度的精确调整。通过液压缸３１来调整上　模板４的压力，故可防止下、上模板４、６过载的发　生，避免损坏模具和设备。　４４　合模高度的调整示意图　实现了节距的精确调整；　５）采用弹性系统设计方案，解决了高速冲压中　共振与噪声的技术难题。　４　总结　系列翅片成形机已通过ＦＩＶＥＳ公司法国总部　的技术检测和生产试验并率先出口法国和德国。目　前国内四ＪＩｌＪｌＩ空股份有限责任公司、开封空分集团　有限责任公司、杭州中泰过程设备有限责任公司等　企业都在使用本项目技术设备。　“板翅式换热器高精度翅片成型关键技术研究　及其装备开发”项目荣获２０１１年度中国机械科技　技术奖二等奖，并申请了６项专利，其中３项发明，３　项实用新型。　参考文献　［１］王松汉主编．板翅式换热器［Ｍ］．北京：化学工业出版　社出版．１９８４　［２］郭成，储家佑主编．现代冲压技术手册［Ｍ］．北京：中　国标准出版社，２００５　［３］冯炳尧，韩泰荣，殷振海，蒋文森编．模具设计与制造　简明手册［Ｍ］（第４版）．上海：上海科学技术出版社，　１９８８　基金项目：浙江省自然科学基金（Ｙ１１００４１７）。　作者简介：何润琴（１９７４一），女，江西丰城，讲师，本科，主要　研究方向：机械设计制造及其自动化。　收稿日期：２０１３—４—２８