用於製造熱交換器的熱交換片的成套模具的製作方法
2023-06-10 07:24:06
專利名稱：用於製造熱交換器的熱交換片的成套模具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於製造熱交換器的熱交換片的成套模具，具體地涉及一種以以下步驟製造熱交換片的成套模具在一塊薄金屬板上形成一突出部，拉伸該突出部使其直徑減小並且呈圓柱形；將圓柱形部分衝孔和壓製出圍欄以成為一個軸圈，加熱管可從中穿過。
熱交換片A(見圖7)用於室內空氣調節器等的熱交換器中。在空調器中，豎立有多個熱交換片A，熱交換管從軸圈部分10穿過。
熱交換片A以衝壓方法製成。該方法示出在圖8A和8B中。在圖8A和8B中，沿箭頭B方向向一衝壓模進給一薄金屬板12，藉由拉伸方式形成多個軸圈10。圖8A是示出拉伸步驟的平面圖；圖8B是其縱向截面圖。
金屬板12是沿著箭頭B方向間歇地進給的。首先，形成多個突出部1；其次，拉伸這些突出部1(第一步拉伸)使其內徑減小，這樣突出部1都成為突出部2；其後，拉伸這些突出部2(第二步拉伸)以使其成為突出部3。再拉伸突出部3(第三步拉伸)，其直徑減小的比例小於第一步拉伸和第二步拉伸時的比例，以使突出部3成為突出部4。安裝在一下模上的上模底面接觸該金屬板12，以平整金屬板12或在其上形成多個槽部。
接著，對突出部4衝孔並壓製出圍欄，如果需要的話還可進一步矯直之，以使突出部4成為圓柱形部分5。圓柱形部分5的上端彎成軸圈10，在其上端具有折邊。
切割具有多個軸圈10的金屬板12以製成多條熱交換片A。
如圖8A和8B所示的，已經再次拉伸的突出部3還經第三步拉伸。第三步拉伸的直徑減小比例小於第一和第二步拉伸，故它們基本上是在第一和第二步拉伸而成的。第一和第二步拉伸可由圖9A、9B和9C中所示的一種成套模具完成。在圖9A、9B和9C中，一個上模14能夠在垂直方向移近和離開下模16。上模14具有用於拉伸突出部1的模孔18、模孔18的內徑小於未經拉伸的突出部1底部的直徑；以及用於拉伸突出部2的模孔20，模孔20的內徑小於突出部2的底部直徑。模孔18和模孔20都沿著金屬板12的進給方向設置。
下模16具有一下部基座26，它包括一個用於垂直方向保持衝頭22和24的衝頭夾具23；以及一個升降臺132，它由一個偏置裝置(未示)、例如彈簧、向著上模14偏置，並且具有衝頭22和24的上端可通過的通孔28和30，當升降臺132由上模14推向基座26時，衝頭22和24能夠進入模孔18和20。
在圖9A、9B和9C所示的成套模具中，金屬板12安裝在下模16的升降臺132上，如圖9A所示。然後，如圖9B所示的上模14向下移動，並且由上模14的銷(未示)將升降臺推向基座26。由於這一動作，已經垂直保持在基座26中的衝頭22和24的上端穿過通孔28和30並且進入突出部1和2。
當上模14進一步向下移動，並直至如圖9C所示的接觸下模16時，衝頭22和24的上端部進入模孔18和20，這樣突出部1和2就在衝頭22和24的上端部和模孔18和20的內表面之間被拉伸了。
接著，上模14向上移動，金屬板12向上移動直至達到由升降臺132所決定的進給高度。然後，金屬板12被送到已拉伸的突出部的下一個加工工位。
通過圖9A、9B和9C所示的成套模具，可製造帶有一定高度的軸圈10的熱交換片A。
然而，在由如圖9A、9B和9C所示的模具加工成的金屬板12上的突出部2和3的底部附近，存在環狀的畸形部分f(見
圖10A)以及畸形的皺摺部分g(見圖10B)。由於畸形部分f和g在加工時變硬，所以在接下來的加工步驟中難以光滑地加工。並且由於畸形部f和g的存在，使軸圈10不能夠具有足夠的高度，並且外觀不美觀。
近來對金屬板12已有更薄的要求。所以更薄的金屬板12已通過拉伸方式加工成軸圈。通過採用更薄的金屬板，在其上的突出部附近也易於形成環狀和皺摺狀畸形部分f和g。
本發明的一個目的在於提供一種用於製造熱交換片的成套模具，它能夠防止在金屬板的突出部附近形成環狀和皺摺狀畸形部分，以便光滑地製成具有足夠高度和外觀美觀的軸圈。
為實現這一目的，發明人研究了圖10A和10B中環狀畸形部分f和皺摺狀畸形部分g形成的原因。
為了比較未經拉伸的突出部1和經拉伸的突出部2的尺寸，將兩個突出部1和2的截面圖如圖11所示的重疊。突出部1的「a-a」部分的表面積大約比突出部2的「a-a」部分的表面積大7％。
通過上述結論可知，已從突出部1上去除的7％的表面積變成了如圖12中所示的松邊部分S，這是在拉伸突出部1時在其附近形成的。如果處於松馳狀態的松邊部分S在上模14和下模16的升降臺132之間衝壓時，突出部基部附近的金屬板畸變成環狀畸部f和皺摺狀畸變g。而且，由於金屬板的捲曲，環狀畸部f和皺摺狀畸部g變硬，這樣在以後的步驟中將難以加工該部分。
本發明人還研究了這一結果的根本原因，並且已發現松邊部分S是在拉伸過程中上模14接觸下模16的升降臺132時形成在突出部基部附近的，並且發現能夠容納松邊部分S的升降臺132的調節部分可以避免上模14和下模16壓到松邊部分S，這樣可防止形成畸部分f和g。
用於製造熱交換器的熱交換片的步驟為；在一薄金屬板上形成一突出部；拉伸該突出部，一次或多次以減小其直徑並且使突出部形成為一圓柱形部分；將圓柱形部分衝孔並壓成圍欄以形成熱交換管可從中穿過的軸圈。為實現前述目的，在本發明中，用於製造熱交換器的熱交換片的模具包括一下模；一能夠移近和離開下模的上模，上模具有用於拉伸突出部的模孔，其中模孔的直徑小於未經拉伸的突出部的底部直徑；一垂直設置在下模基座上的衝頭，衝頭的上端能夠進入模孔；以及設置在下模中的升降臺，升降臺通過彈簧裝置向上模偏置，升降臺具有一通孔，當升降臺由於上模向下模基座移動時，衝頭的上端穿過該通孔，升降臺具有一調節空間，它面朝模孔並且能夠容納突出部的松邊部分，該松邊部分是在拉伸突出部時在其基部附近形成的。
該成套模具可以包括能夠移向和離開下模的上模，上模具有多個用於拉伸突出部的模孔，其中模孔直線地設置在金屬板的進給方向上，模孔的內徑小於未經拉伸並且在進給方向上製成較小的突出部的底部直徑；多個衝頭垂直設置在下模的基座，衝頭的上端部能夠進入各個模孔；以及一設置在下模上的升降臺，該升降臺由彈簧裝置朝上模偏置，升降臺具有通孔，各個衝頭的上端部在升降臺藉由上模而朝著下模基座移動時穿過各個通孔，升降臺具有一調節空間，它面朝至少一個用於初步拉伸的模孔，並且能夠容納突出部的松邊部分，該松邊部分是在拉伸突出部時在其基部附近形成的。由於這種結構，突出部的拉伸可以逐次地進行多次。通過多次拉伸軸圈的高度可大於用相同厚度的金屬板只經一次拉伸而形成的軸圈的高度。
在此成套模具中，在升降臺上可能形成有多個凹部作為調節空間，其中，各個通孔的一端在各個凹部的內底面上是開口的，並且凹部的直徑大於未經拉伸的突出部的底部直徑。由於這種結構，可簡便地形成調節部分。在此情況下，凹部和其端在凹部的內底面上開口的通孔在各種組合狀態下都可以同軸地設置。由於這種結構，可以更簡便地形成調節部分。
在此成套模具中，可以在升降臺上形成一個凹部作為調節空間，各個通孔的一端在凹部的內底面上開口。在此情況下，形成凹部或調節部分可以比單獨形成調節部分的情況更容易。
在此成套模具中，通孔的直徑可以比進入模孔中的衝頭的上端部的直徑大，以便在上端部進入通孔時在升降臺的通孔中形成調節空間。由於這種結構，通孔起到了調節空間的作用以及衝頭導向通道的作用，而不再需要凹部。
在此成套模具中，多個凹部可以形成在升降臺上作為調節空間，其中各個通孔的一端在各個凹部的內底面上開口；並且凹部的直徑大於未經拉伸的突出部的底部直徑，並且其它類型的凹部也可形成在升降臺上作為調節空間，其中一些通孔的端部在其它類型的凹部一個內底面上開口。
通過採用本發明的成套模具，熱交換片的軸圈可以具有足夠的高度和美觀的外觀。在通過拉伸方式製成熱交換片的傳統模具中，在拉伸同時在突出部的附近形成松邊部分。但，在本發明的成套模具中，升降臺具有調節空間，這樣當上模接觸下模時，松邊部分容納在調節空間中。因此，可避免通過上模和下模的升降臺壓平松邊部分。由於這種結構，已經容納在調節空間中的松邊部分不會變硬，這樣松邊部分在衝頭的上端部進入模孔拉伸突出部時很容易展開。由於這種結構，在金屬板的突出部附近基本上不會形成畸形部分，這樣可以有效地拉伸突出部，可以進行隨後的加工步驟，並且形成外觀美觀的突出部分或軸圈。
以下將結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述，其中圖1是本發明的成套模具一個實施例的升降臺的局部前視圖；圖2是圖1所示升降臺的局部截面圖；圖3是具有圖1和2所示有升降臺的成套模具的局部截面圖；圖4A和4B都是表示圖3所示模具的動作的示意圖；圖5A和5B都是表示另一種升降臺的示意圖；圖6A和6B都是表示另一個升降臺的示意圖；圖7是熱交換片的局部立體圖；圖8A和8B都是表示製成熱交換片的拉伸步驟的示意圖；圖9A、9B和9C都是表示傳統的模具的動作的示意圖；圖10A和10B都是示出畸形部分的示意圖，這些畸形部分在拉伸後已形成在金屬板的突出部分附近；圖11是表示未經拉伸的突出部和已拉伸的突出部之間的直徑減小比例的差值；以及圖12是表示突出部拉伸細節的示意圖。
以下將結合附圖，對本發明的較佳實施例作詳細描述。
在本發明成套模具的一個實施例中，如圖1所示，凹部34形成於升降臺32的上表面。凹部34分別包括通孔28和30各自的上端部，當在一薄金屬板上拉伸突出部時，各個衝頭的上端部從中穿過。凹部34能夠容納金屬板的松邊部分而作為調節空間，這些松邊部分是當拉伸突出部時在突出部的附近形成的。
圓形的凹部34和圓形通孔28或30在各自組合狀態下都是同軸的，如圖2所示。凹部34的深度d為1-2mm。凹部34的直徑大於突出部的直徑，並且不對它作減小直徑的拉伸加工。
具有如圖1和2所示的升降臺32的成套模具示出在圖3中。在圖3所示的成套模具中，上模14能夠垂直移近和移離下模16。上模14具有用於拉伸的模孔18，其內徑小於金屬板12上沒拉伸的突出部1的底部直徑以及用來形成突出部1的模孔(未示)的內徑；以及用於拉伸的模孔20，其內徑小於通過以模孔18拉伸突出部1而形成的突出部2的底部直徑以及模孔18的內徑。模孔18和模孔20都布置在金屬板12的進給方向。
下模16具有一下部底座26，包括用於垂直保持衝頭22和24的衝頭夾具23以及底25；以及一升降臺32，它通過例如一彈簧29的偏置裝置始終向上模14偏置，並且具有當升降臺32藉由上模14而被推向底座26時，能夠進入模孔18和20的衝頭22和24的上端部可從中穿過的通孔28和30。
升降臺32具有凹部34，它們分別面朝用於第一步拉伸的模孔18，以及用於第二步拉伸的模孔20。各個通孔28和30的上端在各個凹部34的內底面上是開口的。
採用如圖3所示的成套模具進行拉伸的步驟示出在圖4A和4B中。首先，上模14如圖4A中所示的向下移動，升降臺32藉由上模14的銷(未示)克服彈簧29的彈力被推向下部底座26。由於這一動作，衝頭22的上端部穿過通過28並且進入模孔18，這樣突出部1的基部接觸模孔18的內邊。
當突出部1的基部接觸模孔18的內邊時，上模14進一步向下移動，這樣升降臺32和上模14緊壓金屬板12，如圖4B所示。
在此狀態，接觸模孔18內邊的突出部1的基部形成一松邊部分S。松邊部分容納在凹部34或者調節空間中，這樣松邊部分S能夠避免被壓緊和壓縮在升降臺32和上模14之間。由於這種結構，可防止松邊部分S變硬。由於松邊部分S沒有被壓縮變硬，所以在隨後的步驟中，可以有效地拉伸突出部1並方便加工。
位於凹部34附近的金屬板12的一部分由升降臺32和上模14壓緊，並且松邊部分S藉由接觸突出部1的衝頭22上端部而展開，這樣可以形成外觀美觀的突出部2。
如上所述的，已經參照圖4A和4B對拉伸突出部1作為介紹。以突出部2的拉伸加工將和突出部1一樣進行。
在圖3所示的成套模具中，凹部34形成在升降臺32上以分別對應於模孔18和20，而通過拉伸形成突出部2和3；但在升降臺32上沒有凹部34以分別對應於用來形成突出部4的模孔。突出部4是通過拉伸突出部3而形成的，該突出部3已經通過拉伸突出部2形成，並且其直徑減小的比例小於用於形成突出部1的第一步拉伸和用於形成突出部2的第二步拉伸時的比例。採用較小的直徑減小比例是為了避免形成松邊部分S以及平整金屬板12的各部分，這些部分圍繞在突出部3周圍，並且在其上通過將上模14的底表面壓到金屬板12上而形成槽。
各個凹部34可以形成在升降臺32的各個位置上，它們對應於用來通過拉伸形成突出部2的模孔18。原因是，應用於突出部1的第一步拉伸的直徑減小比例大於應用於突出部2的第二步拉伸的減小比例。
在本發明的成套模具中，當上模14接觸升降臺32時，調節空間32形成在上模14和升降臺32之間，這樣多個通孔28的上端可能在較寬的凹部36的內底面上開口(見圖5A和5B)。採用這種形式的凹部36，是因為凹部36比凹部34易於製造。
如上所述的，多個通孔28於其中開口的各個凹部36以及一個通孔30於其中開口的凹部34都可以適用於升降臺32的上表面。
在圖6A和6B中，其內徑大於進入模孔20的衝頭24上端部的直徑的通孔38可能形成在升降臺32中。當衝頭24的上端部進入通孔38時(見圖6B)，藉由通孔38，在衝頭24的上端部和通孔38的內表面之間形成用於容納在金屬板上的突出部基部附近形成的松邊部分的調節空間。通孔38相當於引導衝頭24的上端部的通孔和調節空間，這樣在升降臺32就不再需要凹部34。
當上模14接觸升降臺32時，為了在上模14和升降臺32之間形成調節空間，升降臺32可以具有凹部34和36以及通孔38。
在如圖1-6B所示的成套模具中，金屬板12的突出部1被多次拉伸。在形成具有較大直徑和較低高度的軸圈10的過程中，突出部可以只拉伸一次。此時，分別面朝各個模孔18的凹部34或36或通孔38形成在升降臺32上以作為容納形成在金屬板12的突出部1附近的松邊部分的調節空間。
在本發明中，當拉伸突出部以製造熱交換片時，可防止在金屬板的突出部附近形成環狀畸部和皺摺狀畸部，這樣能夠方便地製造出具有足夠高度和外觀美觀的軸圈。因此具有高度足夠和外觀美觀的軸圈的熱交換片可以通過拉伸方式方便地由薄金屬板製成。
本發明還可以有其它的不脫離本發明的實質特點的實施方式。所以本文中的實施例只是用於說明本發明而沒有限定作用，本發明的範圍是由所附權利要求書確定的，而非上文中的描述所確定的，並且具有與權利要求書的等同意思和範圍的所有變化都將包括在本發明的範圍中。
權利要求
1.一種用於製造熱交換器的熱交換片的成套模具，製造步驟為；在一薄金屬板上形成一突出部；拉伸該突出部，一次或多次以減小其直徑並且使突出部形成為一圓柱形部分；將圓柱形部分衝孔並壓出圍欄以形成熱交換管可從中穿過的軸圈；所述模具包括一下模；一能夠移近和離開下模的上模，上模具有一個用於拉伸突出部的模孔，其中模孔的直徑小於未經拉伸的突出部的底部直徑；一垂直設置在下模基座的衝頭，衝頭的上端能夠進入模孔；以及設置在下模中的一升降臺，升降臺通過彈簧裝置向上模偏置，升降臺具有一通孔，當升降臺由於上模向下模基座移動時，衝頭的上端穿過該通孔，升降臺具有一調節空間，它面朝模孔並且能夠容納突出部的松邊部分，該松邊部分是在拉伸突出部時在其基部附近形成的。
2.如權利要求所述的成套模具，其特徵在於，所述上模具有多個用於拉伸突出部的模孔，所述下模帶有多個衝頭，各個衝頭的上端部穿過各個通孔並且進入所述模孔，以及多個形成在所述升降臺上作為調節空間的凹部，各個通孔的一端在各個凹部的內底面上開口，所述凹部的直徑大於未經拉伸的突出部的底部直徑。
3.如權利要求2所述的成套模具，其特徵在於，其端部在凹部的內底部開口的凹部和通孔在各種組合狀態下都是同軸設置的。
4.如權利要求1所述的成套模具，其特徵在於，所述上模具有多個模孔，所述下模帶有多個衝頭，各個衝頭的上端部通過各個通孔並進入所述模孔，以及在所述升降臺上形成有一個凹部作為所述調節空間，各個通孔的一端在凹部的內底面上開口。
5.如權利要求1所述的成套模具，其特徵在於，所述上模具有多個模孔，所述下模帶有多個衝頭，各個衝頭的上端部通過各個通孔並進入所述模孔，多個凹部形成在所述升降臺上作為調節空間，各個通孔的一端在各個凹部的內底面上開口，所述凹部的直徑大於未經拉伸的突出部的底部直徑，以及在所述升降臺上形成有另一種類型的凹部以作為所述調節空間，一些通孔的端部在所述另一類型的凹部的內底面上開口。
6.如權利要求1所述的模具，其特徵在於，通孔的直徑大於進入模孔的衝頭上端部直徑，以當上端部進入通孔時在所述升降臺的通孔中形成調節空間。
7.一種用於製造熱交換器的熱交換片的成套模具，製造步驟為；在一薄金屬板上形成一突出部；拉伸該突出部，一次或多次以減小其直徑並且使突出部形成為一圓柱形部分；將圓柱形部分衝孔並壓出圍欄以形成熱交換管可從中穿過的軸圈；所述成套模具包括一下模；一能夠移近和離開下模的上模，上模具有用於拉伸突出部的多個模孔，所述模孔都沿金屬板的進給方向直線排列，其中模孔的內徑小於未經拉伸的且在進給方向製得較短的突出部底部直徑；多個垂直設置在下模基座的衝頭，衝頭的上端能夠進入模孔；以及設置在下模中的一升降臺，升降臺通過彈簧裝置向上模偏置，升降臺具有一通孔，當升降臺由於上模向下模基座移動時，衝頭的上端穿過該通孔，升降臺具有一調節空間，它面朝至少用於第一步拉伸的模孔並且能夠容納突出部的松邊部分，該松邊部分是在拉伸突出部時在其基部附近形成的。
8.如權利要求7所述的成套模具，其特徵在於，所述升降臺上形成有多個凹部以作為所述調節空間，各個通孔的一端在各個凹部的內底部開口，凹部的直徑大於未經拉伸的突出部的底部直徑。
9.如權利要求8所述的成套模具，其特徵在於，其端部在凹部內底面上開口的凹部和通孔在各種組合狀態下是同軸設置的。
10.如權利要求7所述的成套模具，其特徵在於，在所述升降臺上形成有一凹部作為所述調節空間，各個通孔的一端在凹部的內底面上開口。
11.如權利要求7所述的成套模具，其特徵在於，在所述升降臺上形成有多個凹部以作為調節空間，各個通孔的一端在各個凹部的內底面上開口，凹部的直徑大於未經拉伸的突出部的底部直徑，以及在所述升降臺上形成有另一種類型的凹部以作為所述調節空間，一些通孔的端部在另一種類型凹部的內底面上開口。
12.如權利要求7所述的成套模具，其特徵在於，各個通孔的直徑大於各個進入模孔的衝頭上端部的直徑，以當上端部進入通孔時在所述升降臺的各個通孔中形成調節空間。
13.如權利要求7所述的成套模具，其特徵在於，調節空間都沿金屬板的進給方向直線設置，模孔的內徑在進給方向製得較小。
14.如權利要求13所述的成套模具，其特徵在於，在所述升降臺上形成有多個凹部以作為所述調節空間，各個通孔的一端在各個凹部的內底面上開口，凹部的直徑大於未經拉伸的突出部底部直徑。
15.如權利要求13所述的成套模具，其特徵在於，凹部和其端在凹部的內底面上開口的通孔在各種組合狀態下都是同軸設置的。
16.如權利要求13所述的成套模具，其特徵在於，在所述升降臺上形成有一個凹部作為所述調節空間，通孔的端部都在所述凹部的一個內底面上開口。
全文摘要
一種用於製造熱交換器的熱交換片的成套模具，製造步驟為在一薄金屬板上形成一突出部；拉伸該突出部，一次或多次以減小其直徑並且使突出部形成為一圓柱形部分；將圓柱形部分衝孔並壓出圍欄以形成熱交換管可從中穿過的軸圈；該成套模具包括一下模；一具有一直徑小於未經拉伸的突出部底部直徑的模孔的上模；一設置在下模中的衝頭；以及設置在下模中的升降臺，升降臺通過彈簧裝置向上模偏置，升降臺具有一通孔和調節空間用於容納拉伸突出部時形成在其基部附近的松邊部分。
文檔編號B21D53/04GK1164447SQ9710330
公開日1997年11月12日 申請日期1997年3月6日 優先權日1996年4月8日
發明者山田守 申請人:日高精機株式會社