新型板式换热器的柔性冲压成形.pdf

滩加工技商 PL ASTI C W0RKI NG T ECHNOLOGY ，文 章 编 号：1 6 72 01 21(2 0 0 4)01-0 03 8 0 3 新 型板 式换 热器 的 柔性 冲压 成 形 尚 春 阳。邢 光 汉。杜 建 光，赵 升 吨。陈 金 德 (西 安 交 通 大 学机 械 工 程 学 院，陕 西西 安7 1 0 0 4 9)摘 要：在 分 析 焊 接 板 式 换 热 器 结 构 特 点 的 基 础 上 介 绍 了换 热 器 板 片 的板 料 冲 压 加 工 工 艺、多 工 位 冲 压 模 具 结 构 及 其 自 动 化 柔 性)中压 生 产 线。关 键 词：机 械 制 造；板 式换 热 器；多工 位 冲 模；柔 性 冲 压 生 产 线 中 图分 类 号：T G3 8 6 文 献 标 识 码：B l 引 言 普 通 的 板 式 换 热 器 都 是 通 过 一 个 压 紧 螺 柱 和 压 紧 板 把 板 片 固 定 住，板 片 之 间 用 橡 胶 密 封 垫 圈 进 行 密 封。由 于 橡 胶 密 封 垫 圈 耐 温 耐 压 性 能 的 局 限 性，在 较 高 温 度 和 较 高 压 力 以及 某 些 特 定 介 质 中 的 应 用 问 题 一 直 未 能 得 到 解 决。焊 接 板 式(或 紧凑 式)换 热 器(C o mp a c t He a t E x c h a n g e r，简 称 为 C HE)在 高 温、高 压 和 有 侵 蚀 性 流 体 等 工 况 下 比可 拆 卸 板 式 换 热 器 更 具 有 竞 争 性。国外 在 2 0世 纪 6 0年 代 就 已 开 发焊 接 板 式 换 热 器 并 投 放 市 场。目前，国 内 尚 没 有 开 发 生 产 焊 接 板 式 换 热 器，所 以，引 进 该 换 热 器 的 产 品 设 计，在 国 内率 先 生 产 焊 接 式 板 式 换 热 器，已 经 逐 步 提 上 议 事 日程。2全 焊 式 板 式 换 热 器 结 构 在 板 式 换 热 器 中，板 片是 最 主 要 的 组 件，板 片 结 构 形 式 保 证 了 板 片 具 有 高 效 换 热 特 性。同 时，板 片 又 是 分 隔 两 种 介 质 的 主 要 承 力 面，因 而 必 须 有 足 够 的 肘 A 强 度 另 外，为 适 应 石 油 化 工 行 业 的 需 要，板 片 材 料 还 要 有 很 强 的抗 腐 蚀 性。全 新 设 计 的 全 焊 式 板 式 换 热 器 板 片 是 由 图 l所 示 基 本 件 组 合 的，可 以根 据 不 同 产 品 的 尺 寸 规 格 进 行 组 合。由 图 可 见：零 件 上 下 两 侧 对 称，外 形 比 较 简 单。零 件 外 观 主 要 由 板 料 冲 压 出 的 小 凸 包 H 和 大 凸 包 G 两 部 分 组 成，大 凸 包 G 的 宽 度 为 小 凸 包 H 的 3 倍 每 个 小 凸 包 的 宽 度(包 括 其 两 边 的 搭 边)为 l 8 ram，每 个 大 凸 包 的 宽 度(包 括 其 两 边 的 搭 边)为 5 4 ram，每 个 板 片 产 品 的 两 端 都 有 E 和 F两 部 分，这 两 部 分 拼 合 起 来 即 为 一 个 大 凸 包 G，大、小 凸 包 的 排 列 具 有 一 定 的 规 律 性。对 于 不 同 规 格 的 散 热 器 板 片，其 主 要 差 异 是 板 片 的 总 长 度(单 位 长 度 A 的 整 数 倍)和 大 凸 包 G 的 位 置。根 据 换 热 器 的 不 同 规 格，板 片 总 长 从 不 足 l m(4 x A)6 m(2 0 x A)。3板 片 冲 压 工 艺 方 案 根 据 该 换 热 器 的 板 片 结 构 特 点，应 采 用 胀 形 压 CC DD 图 l 全焊式 板式换热器板 片 收稿 日期：2 0 0 3 0 9-2 2 作 者简 介：尚春阳(1 9 6 7 一)男，副教 授，在 职博士，主攻机械设 备的 计算机 监测与控 制 3 8 凸 包 工 艺，成 形 出 大 凸 包 G 和 小 凸 包 H(图 1)。这 样 既 避 免 了 成 形 后(材 料 收 缩)的 修 边 工 序，又 能 使 零 件 具 有 较 高 的 平 整 度，有 利 于 后 序 的 焊 接 工 序。板 片 冲 压 原 料 为 宽 3 5 0 mm、厚 0 7 mm 的 不 锈 钢 卷 料(成 型 零 件 宽 度 要 求 3 5 0 mml mm)。从 板 片 的 结 构 特 点 可 看 出，在 单 元 长 度 A 内，零 件 上 下 结 构 均 可 分 成 由 9行 小 凸 包 加 一 列 大 凸 包 的 组 合(或 l 2列 小 凸 包 的 组 合)。每 个 单 元 的 两 端 都 是 一 个 大 凸 包 分 成 的 G 和 F两 部 分。显 然，将 每 个 基 本 体 设 计 为 由 一 个 大 凸 包 或 一 一 维普资讯 http:/ 板 式 换 热 器 的 规 格 品种 经 常 变 化，通 常 每 一 种 的 批 量 在 几 百 件 左 右。为 此，需 构 建 有 一 定 柔 性 的 自 动 生 产 线，以 便 生 产 任 意 规 格 的 换 热 器 板 片。生 产 线 的 工 艺 流 程：放 卷 一校 平 一 剪 切 一 料 仓 一 送 料 一四 道 冲 压 成 形(框 架 结 构 闭 式 油 压 机)一产 品 下 架 等(图 7)，并 设 有 手 动 和 自动 操 作 系 统。生 产 线 采 用 单 片 机 进 行 生 产 信 息 的 采 集 和 控 制。具 体 有 以 下 几 方 面：(1)模 具 工 位 的 控 制：主 要 是 冲 压 二、三、四工 位 的 控 制，根 据 产 品 的 参 数，确 定 需 要 冲 压 的 工 位，然 后 通 过 油 缸 把 相 应 工 序 的 凸模 推 上 或 者 拉 下。因 此，每 次 变 化 产 品 时，应 进 行 产 品 参 数 的设 定，并 输 入 到 人 机 界 面。(2)送 料 控 制：由 一 个 油 缸 和 一 个 由 步 进 电 机 驱 动 的 滚 珠 丝 杠 来 控 制 料 夹 进 行 送 料，所 以 主 要 应 控 制 油 缸 的 活 塞 位 置、步 进 电 机 的 起 停 以 及 步 进 电 机 前 进 的 距 离。(3)开 卷 校 平 机 构 的 控 制：通 过 对 料 仓 储 料 量 的 检 测 来 控 制 校 平 机 的 速 度，要 求 料 仓 的 储 料 保 持 理 想 的 数 量，且 在 余 料 不 够 一 次 送 料 长 度 时，控 制 中 心 会 自动 报 警。(4)成 品 下 架 控 制：在 生 产 线 开 始 生 产 时 打 开 下 料 电机，以便 板 片 从 输 送 带 上 进 入 成 品-e。(5)手 动 生 产 控 制：作 为 自动 生 产 系 统 冗 余 考 虑 而 设 置，此 外，手 动 生 产 还 用 于 生 产 线 的 调 试 和 产 品 更 换 时 的 调 整。上 述 新 型 板 式 换 热 器 板 片 柔 性 制 造 生 产 线，经 过 两 年 多 的 实 际 生 产 验 证，整 个 系 统 特 别 是 模 具-r _ 作 正 常，寿 命 高，完 全 满 足 大 批 量 新 型 板 式 换 热 器 板 片 的 生 产 需 要。6结 论 (1)全 焊 式 板 式 换 热 器 的 板 片量 适 合 采 用 板 料 胀 形 冲 压 的 方 法 进 行 批 量 生 产。(2)板 式 换 热 器 的 板 片 可 简 化 为 单 一 小 凸 包 和 大 小 凸 包 组 合 的 两 种 小 节 结 构。4 0 图 7生产线工艺流程图(3)板 片 多 工 位 冲 压 模 设 有 4个 工 位，各-r _ 位 间 的 转 换 依 靠 单 片 机 及 丝 杠 组 合 结 构 进 行 控 制，实 现 了 冲 压 柔 性 自动 化。(4)在 多 工 位 冲 压 模 中，设 有 油 缸 驱 动 的 斜 楔 机 构，可 自动 控 制 2 4工 位 的 冲 压 工 作 状 态，提 高 了生 产 率。(5)板 片 全 自动 柔 性 冲 压 生 产 线 具 有 安 全、高 效、节 材 等 优 点，值 得 大 力 推 广 应 用。参 考 文 献 维普资讯 http:/ 文 章 编 号：1 6 7 2 01 2 1(2 0 0 4)O 1 0 0 41 0 3 匡：麓赢 P L A S T IC WOR K I NG T E C HNOL OGY 不 锈 钢 板 料 塑性 成 形摩 擦 机 理 的研 究 邵 明 志。赵 振 铎。张 召 铎。韩强。王 家 安(山 东 大 学材 料 科 学 与 工 程 学 院，山 东济 南2 5 0 O 6 1)摘 要：介 绍 了不 锈 钢 板 料 在 塑 性 成 形 时 的 摩 擦 特 点 以及 润 滑 剂 在 不 锈 钢 材 料 和 模 具 表 面 的 成 膜 原 理。对 不 锈 钢 板 料 在 中、高 接 触 压 力 下 的 滑 动 摩 擦 机 理 进 行 了试 验 研 究，比 较 了使 用 不 同 润 滑 剂 时，不 锈 钢 板 料 塑 性 成 形 的 摩 擦 状 况。关 键 词：材 料 表 面 与 界 面；不 锈 钢 板 料；摩 擦 机 理；润 滑；塑 性 成 形 中 图 分 类 号：T G3 8 6 文 献 标 识 码：A 1概 述 在 不 锈 钢 板 塑 性 加 工 中，板 与 模 具 间存 在 较 大 的 接 触 压 力，接 触 面 上 的 摩 擦 状 态 十 分 复 杂，一 般 需 进 行 润 滑。由 此 得 到 的 冲 压 件 质 量、成 本 不 仅 与 生 产 工 艺、模 具 结 构 有 关，而 且 与 所 使 用 的 润 滑 剂 也 有 重 要 关 系。不 锈 钢 板 料 塑 性 成 形 最 早 采 用 单 一 化 学 成 分 的 润 滑 剂，如 机 油、猪 油、氯 化 石 蜡 等。但 是 猪 油 的 润 滑 性 能 不 好，氯 化 石 蜡 需 加 热 后 才 能 涂 匀，且 清 洗 它 们 十 分 困难。近 一、二 十 年，国 内 外 学 者 对 不 锈 钢 塑 性 成 形 润 滑 剂 进 行 了 大 量、深 入、系 统 的 研 究，研 制 出 了 一 系 列 的 润 滑 剂。这 些 润 滑 剂 的 研 究 涉 及 金 属 材 料 的 成 形 工 艺 和 润 滑 剂 的 化 学 配 方 两 个 学 科 的 内 容，它 包 括：金 属 板 料 成 形 时 板 料 与 模 具 表 面 之 间 的 摩 擦 状 态、各 润 滑 剂 组 分 在 板 料 及 模 具 表 面 上 的 成 膜 原 理、润 滑 剂 的 配 方 以 及 润 滑 剂 性 能 的 测 定 等。基金项目：山东省科技攻 关项 目(O l 2 0 5 O l 1 2)收稿 日期：2 0 o 3 一 l l 0 6 作者简介：邵明志(1 9 7 2 一)，男，硕士在读，工程 师。主攻塑性 成形摩 擦 与润滑【l】冯志 良，常春梅当代国外板式换热 器摘萃石油化 工设备 1 9 9 9 2 8(2)：1 5 【2】J a m e s R B u r l y D o n t o v e r l o o k c o m p a c t h e a t e x c h a n g e r s C h e mi 一 润 滑 剂 在 研 制 和 选 用 时，需 评 定 其 润 滑 性 能。在 中、高 接 触 压 力 下，摩 擦 力 与 正 压 力 为 非 线 性 关 系(即 摩 擦 系 数 为 非 常 量)，随 的 增 大，也 增 大，但 T N 变 小，即 随 接 触 面 上 单 位 压 力 的 增 大，有 减 小 的 趋 势。因 此，不 能 再 借 助 于 常 量 来 计 算。这 样，方 便、精 确 地 测 定 不 同 润 滑 剂 在 各 种 工 况 下 的，建 立 起 不 同 润 滑 剂 在 各 种 压 力 状 态 下 的 与 的换 算 关 系，对 于 金 属 塑 性 成 形 的 工 艺 分 析、变 形 力 计 算、设 备 优 选，以 及 润 滑 剂 的 研 制、选 用 等 具 有 重 要 意 义【I2 3 1。2不 锈 钢 表 面 上 的 润 滑 剂 囊 成 囊 曩 曩 与 润 滑 荆 组 方 选 择 原 则 溶 剂 在 金 属 表 面 上 由 于 吸 附 润 瀑 作 用 而 生 成 一 层 薄 膜，分 为 物 理 吸 附 膜、化 学 吸 附 膜 以及 在 特 种 条 件 下 生 成 的 金 属 化 合 物 薄 膜。物 理 吸 附 膜 又 分 为 非 极 性 物 理 吸 附 膜 和 极 性 物 理 吸 附 膜，非 极 性 薄 膜 润 滑 性 能 很 差；含 有 氧 元 素 的 极 性 有 机 化 合 物 具 有 永 久 偶 极，与 金 属 表 面 接 触 产 生 的 物 理 吸 附 膜 的 强 度 和 润 滑 性 能 大 大 高 于 非 极 性 分 子 的 物 理 吸 附 膜。极-+-+c a l E n g i n e e r i n g，1 9 9 1 9 8(8)：9 0-9 6 【3】张仲元 特种冲压技术 西安：西北 工业大学 出版社，l 9 9 【4】朱麟章 过程控制系统及设计 北京：机械工业出版社，1 9 9 6 The Fl e x i b l e St a m pi ng f o r a Ne w Ty p e o f Co m pa c t He at Ex c h an g e r S HANG Ch un y a n g，XI NG Gu a n g h a n，DU J i a ng u a n g，ZHAO S h e n g d un，CHEN J i n d c (S c h o o l o f Me c ha ni c a l En g i ne e r i ng Xi a n J i a o t o n g Uni v e r s i t y，Xi an 7 1 00 4 9，S h a n x i Ch i n a)Ab s t r a c t：U p o n a n aly s i s o f c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e f r a me o f w h o l we l d e d c o mp a c t p l a t e h e a t e x c h a n g e r,t h e p l a t e s t a mpi n g t e c hn o l o g y a n d mu l t i pl e s t a t i o n d i e h a v e b e e n u s e d i n a n a u t o ma t i c fle x i b l e s t a mpi n g p r o du c t i o n l i n e wi t h s i n g l e c h i p mi c r o c o mp u t e r c o n t r o l l e d h y d r a u l i c s y s t e m、Ke y wo r ds：Ma c hi n e r y ma nu f a c t u r e；Pl a t e he a t e x c h a n g e r；Mu l t i p l e s t a t i o n d i e；Fl e x i b l e s t am pi ng p r o d uc tio n l i n e 0一 4 t 维普资讯 http:/