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摘要：本文簡述了板翅式熱交換器翅片模具的結構以及設計要點，并對重點零件進行了工藝闡述。
0引言
波紋板是板翅式熱交換器的核心元件，其成形質量直接關系到產品的流阻及換熱效果，波紋板的平面度直接影響產品的焊接質量。我單位是一家傳統的生產換熱系統的公司，單位自行研制的波紋板翅片成型機在行業內也有一定影響力。本文所描述的模具就是用在單位自主研發的設備上。
1翅片工藝性分析
翅片材料：3003H14料厚0.3mm，材質偏硬；離散度為1.25mm，數值偏??；波高3mm，波距5mm。根據以上參數分析得出以下結論：①料較厚且為硬狀態，沖裁成型所需的力大，且波距會有回彈。②離散度小，成型拉伸過程中極有可能出現拉裂等成型缺陷。③波高要求3mm，可以在刀片設計的過程中拉伸圓角R預留修配量，從而避免如上缺陷的出現。④離散度小，鉗工修研的空間比較小，可能無法實現鉗工的修拋
2模具的設計
由于模具與我公司的設備匹配使用，模架已通用化，如圖2結合以上工藝性的分析，模具設計的重點及難點在于對刀片以及壓條進行設計。
2.1刀片的設計
刀片的設計不僅要考慮設計本身滿足翅片尺寸要求，同樣還要考慮加工工藝性，以及模具在調試過程中對刀等問題。①刀片材料的選擇：由上述工藝性分析可知，該翅片為開窗口翅片，刃口寬度為1.25mm，因此選用高速鋼材料，其牌號為W18Cr4V，熱處理淬火：HRC58～62。材料強度足夠。②刀片結構的設計：1）結合以上工藝性分析中翅片回彈的分析，在刀片設計的時候應該將回彈考慮在內，由于翅片波距要求5mm，在考慮回彈，保證波距不超差的同時又要考慮刀片在沖制過程中的強度問題，結合翅片形狀尺寸以及模具固定的結構，設計刀片形狀尺寸如圖3所示，從圖可知，為控制回彈量，刀片的厚度現設計5mm已經到了極限，受刀片強度所限。2）其中端頭形狀特殊設計，主要出于在模具調試過程中，方便調整刀的間隙的考慮；3）用于成型的上下頭部的圓角，暫定為R0.2，為調試過程中刀片的修配留余量。待樣件試制時，可根據實際樣件效果進行對R的修正，以保證沖制出合格的翅片。4）由于翅片的料厚為0.3mm，料厚較厚，沖切力量比較大。因而在保證窗口沖切過程中不出現毛刺的前提下，兩刀片之間選取合理沖裁間隙0.01mm，在一定程度上控制沖裁力。
2.2壓條的設計
壓條的作用是將刀片壓緊，防止在翅片沖制過程中刀片從模具中抽出；由刀片的形狀及尺寸可知，要保證壓條完全壓緊刀片，其頭部形狀必須與刀片底槽形狀完全貼合，即也要設計成45°斜面（圖4），從而減少在壓緊過程中刀片的變形量，保證到刀片的順利嚙合。壓條材料選用常用材料45號鋼，淬火工藝HRC40～45。
3模具制造與調試過程中所需注意的問題
3.1模具的制造
模具的制造的重點同樣是刀片的制造，我公司比較成熟的工藝路線為：線切割———鉗工研拋，修圓角；而對于該種刀片來說需要有以下幾個要點：①由于該刀片的形狀比較特殊，尤其是刀片的尖點處，在線切割加工過程中，雖然采用細鉬絲進行切割，但仍不可能做到完全的尖點，會有小R的存在。因此在不知尺寸變化趨勢的情況下，可以先按照刀片尺寸，試切幾個齒，根據試切實測結果，加以尺寸補償，從而最終切出尺寸合格的刀片；②刀片的拋光：主要是對刀片刃口面及槽頂及槽底線切割面進行拋光，保證刃口面鋒利及成型時料的順利進入槽內，而對于該形狀的刀片來說，齒數多，齒槽寬度小，要保證兩片刀片齒形完全相對，嚙合，同時保證刀片不因各齒嚙合而引起大的變形量。③R的修拋：由于刀片槽的寬度比較小，沖制過程中料進的比較少，而R的大小及光度尤為重要，因此R大小可以比圖紙要求稍大，但粗糙度一定要達到要求，同時留適當修配余量。
3.2模具的調試
模具的調試過程是對整個設計、加工過程的一個檢驗過程，尺寸是否到位，R的大小及光潔度是否有利于成型，是否有拉裂，毛刺現象等等。①模具刀片間隙的調整。由刀片的形狀可知，刀片兩端雖然沒有平直的兩個面供用塞尺調間隙用。但刀片兩端的特殊設計也可完成間隙的調整，示意圖5，在完成間隙的調整之后（保證刀片齒形完全嚙合后）即可進行樣件的試制，試制過程中一旦出現積料現象，可適當放大兩刀之間的間隙，但前提是要保證樣件的開窗口寬度及波距的回彈量的控制在尺寸要求范圍之內。②該類型樣件極易出現的缺陷及模具的返修。對試沖出來的樣件，就可以對其進行計量以發現其存在的問題，為下步模具的返修提供依據。1）樣件的分析：結合改翅片的工藝性的分析，首先料質偏硬，離散長度1.25mm，尺寸偏小，成型拉伸過程中進料比較少，一旦拉伸圓角偏小或光潔度不好，極易出現拉裂現象。雖然說會出現此現象，但是該翅片波高要求3mm，所以來說，只要圓角修拋適當，拉裂現象就可以消除。2）模具的返修：針對可能出現的沖制缺陷，結合上述分析，一旦出現拉裂現象，就可以按照上述方案，將刀片頂部的成型圓角以0.1mm為單位，逐步加大，并加以拋光，每次將圓角加大后均要進行樣件的試沖，直到缺陷完全消除。
4結束語
通過對該異形翅片工藝性分析，模具的設計中對成型刀片進行優化結構、工藝探索，總結。翅片沖制生產效果良好，為此類型翅片的后續研發奠定了技術基礎，積累了經驗。
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作者:王慶剛 李宏波 單位:新鄉航空工業(集團)有限公司