一种汽车散热器芯体任意管径末端结构成型刀具设计方法与流程

本发明涉及成型刀具设计方法，尤其涉及一种汽车散热器芯体任意管径末端结构成型刀具设计方法。

背景技术：

汽车散热器芯体是汽车水冷发动机冷却系统中不可缺少的重要部件，其散热列管多采用扁管结构，但散热列管进出水口处由于反复受到水流的冲击，容易产生疲劳破裂损伤，降低整体散热器工作效率甚至导致其失效，传统的扁管已不能满足单体和整车的性能要求，具有末端结构设计的新型汽车散热器扁管已成为一种行业趋势，在大量加工需求的背景下，加工设备以及加工刀具的需求将会逐渐提高，因此提出该任意管径散热器芯体末端结构成型刀具的设计方法十分必要。

常见的散热器末端结构成型刀具如专利cn208099121u，其槽口设置在刀片口部的中部处且槽口与两侧刀片口部间通过导向圆弧i过渡，刀片整体粗糙度更易控制，通过降低其粗糙度，能有效减少扩口时受到的阻力，但其两层台阶面的宽度差距较小，加工出来的末端结构无法改善扁管末端的水力性能。

上述具体专利对比文件和相关文献为：

1)、“一种散热器芯体b型扁管扩口刀”，专利号cn208099121u。该实用新型提供了一种散热器芯体b型扁管扩口刀，包括若干件刀片、固定座以及定位销轴；该结构中，刀片、固定座以及定位销轴相互组合成整体，不仅降低了各部分的加工难度，更提高了材料利用率，减少了浪费，设置在刀片口部处的中间槽口可有效避免损伤b型扁管折弯腿，进一步降低了b型管的报废率，达到了节约成本的目的。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种汽车散热器芯体任意管径末端结构成型刀具设计方法，以满足对任意管径扁管末端结构成型刀具的设计和加工要求，降低其设计成本，提高末端成型刀具的实用性。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种汽车散热器芯体任意管径末端结构成型刀具设计方法，该方法包括以下步骤：

a、采集被加工散热器芯体扁管的外型尺寸参数，确定扁管的管径和壁厚；所述尺寸参数包括：扁管内径l、扁管壁厚t、扁管内壁间距h；

b、根据圆角六棱台末端结构的外形特点，及扁管管径尺寸和壁厚，将成型刀具的加工部位设计成中层台阶面和上下两层台阶面，并分别设计台阶面的厚度和外型尺寸；

c、利用中层台阶面和上下两层台阶面的厚度及外型尺寸，并根据挤压成型模具的设计要求，对上下层台阶面与中层台阶面的过渡及中层台阶面与刀身平面间的过渡连接进行设计，得出各过渡圆角的尺寸参数；

d、根据台阶面的厚度和外型尺寸、各过渡圆角的尺寸及机床刀具底座的尺寸，设计刀身的外型尺寸，从而完成整个刀具的尺寸设计。

本发明基于采集被加工散热器芯体扁管的外型尺寸参数，确定扁管内径l、扁管壁厚t、扁管内壁间距h的参数再分别设计两个台阶面的厚度和外型尺寸；通过汇总上述台阶面的厚度及外型尺寸，对台阶面间及台阶面与刀身平面间的过渡连接进行设计，得出各过渡圆角的尺寸参数；最后再根据机床刀具底座的尺寸，设计刀身的外型尺寸，从而完成整个刀具的尺寸设计，本发明使刀具的设计步骤更加明确，对不同管径的扁管末端结构成型刀具的设计有更广泛的指导；相比于其他扩口刀具，本发明提供的成型刀具设计方法所设计的刀具，不仅表面过渡光滑，成型阻力低，而且台阶高度差较大，成型的末端结构水力性能更好。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，不构成对本发明限制。在附图中：

图1是本发明所述一种汽车散热器芯体任意管径末端结构成型刀具设计方法的结构流程图；

图2a和图2b分别是成型刀具加工前的扁管末端外型结构与成型刀具加工后的扁管末端外型结构示意图；

图3是本发明所设计成型刀具的结构示意图；

图4是本发明所设计成型刀具的俯视示意图；

图5是本发明所设计成型刀具的右视示意图。

具体实施方式

根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域一般技术人员可以提出本发明的多个结构方式和制作方法。因此以下具体实施方式以及附图仅是本发明技术方案的具体说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

下面结合实施例及附图1对本发明作进一步详细的描述：

本发明所述的一种基于管道外壁温度测量的非接触式管程流体温度测量方法，具体步骤包括：

步骤10、采集被加工散热器芯体扁管的外型尺寸参数，确定扁管的管径和壁厚；所述尺寸参数包括：扁管内径l、扁管壁厚t、扁管内壁间距h；

步骤20、根据圆角六棱台末端结构的外形特点，及扁管管径尺寸和壁厚，将成型刀具的加工部位设计成中层台阶面和上下两层台阶面，并分别设计台阶面的厚度和外型尺寸；

该步骤具体包括：

中层台阶面的宽度w1与扁管内径l之间的关系为：

w1＝(1+αd)l

其中αd为管径方向变形系数；当扁管的壁厚t≤2mm时，αd＝0.02，当扁管的壁厚t＞2mm时αd＝0.01；

中层台阶面与上下层台阶面的边界间距w2与扁管内径l之间的关系为：

w2＝4.6+βbl

其中βb为台阶面边界系数；当扁管内径l≤30mm时βb＝0.005，当扁管内径l＞30mm时βb＝0.006；

中层台阶面顶角与边刃的过渡圆角的半径r1与中层台阶面的宽度w1、中层台阶面与上下层台阶面的边界间距w2的关系为：

r1＝w1-w2

＝(1+αd+βb)l-4.6

中层台阶面顶角与边刃的过渡圆角的角度a1与中层台阶面顶角与边刃的过渡圆角的半径r1之间的关系为：

a1＝45-7.86lnr1

＝45-7.86ln[(1+αd+βb)l-4.6]

中层台阶面刀刃外圆弧的半径r2与上述设计尺寸之间的关系为：

2r2sinα0＝l0

r2(1-cosα0)＝0.8h0

其中α0为中层台阶面刀刃外圆弧的圆弧角度，l0为中层台阶面两顶角的直线距离，h0为中层台阶面刀刃锋刃的有效长度，

l0＝[w1-2r1(1-cosa1)]

h0＝l2-l3-l4-l5

联立上述四个式子可以得出r2的设计公式为：

经过等效变换后得到：

中层台阶面的厚度t3、上下层台阶面的厚度t2与扁管的壁厚t之间的关系为：

t3＝αhh

t2＝2t3

其中αh为刀具厚度系数；当t≤2.5mm时αh＝1.1，当t＞2.5mm时αh＝1；

中层台阶面的长度l2与扁管的壁厚t之间的关系为：

l2＝20+t

上下层台阶面的长度l3与中层台阶面的长度l2、中层台阶面与上下层台阶面的边界间距w2之间的关系为：

l3＝l2-2w2

＝20+t-2(4.6+βbl)

＝t-2βbl+10.8

由比例设计尺寸得，上下层台阶面与刀身的距离l4与中层台阶面的长度l2的之间的关系为：

l4＝0.25l2

＝0.25(20+t)

＝5+0.25t

考虑扁管壁厚对加工难度的影响，上下层台阶面与刀刃锋底的距离l5与扁管内径l、扁管的壁厚t的之间的关系为：

l5＝0.25l-t；

图2a和图2b分别是成型刀具加工前的扁管末端外型结构与成型刀具加工后的扁管末端外型结构示意图。

步骤30利用中层台阶面和上下两层台阶面的厚度及外型尺寸，并根据挤压成型模具的设计要求，对上下层台阶面与中层台阶面的过渡及中层台阶面与刀身平面间的过渡连接进行设计，得出各过渡圆角的尺寸参数；

该步骤具体包括：

上下层台阶面与中间层台阶面的过渡圆角半径r3与长度l5、上下层台阶面的厚度t2、中层台阶面的厚度t3之间的关系为：

r3sinα1＝0.7l5

联立上述公式可以得到：

中层台阶面与刀身平面间过渡圆弧的半径r4与长度l4、中层台阶面的厚度t3之间的关系为：

r4sinα2＝l4

联立上述公式可以得到：

步骤40、根据台阶面的厚度和外型尺寸、各过渡圆角的尺寸及机床刀具底座的尺寸，设计刀身的外型尺寸，从而完成整个刀具的尺寸设计；

该步骤具体包括：

刀身厚度t1应在满足t1≥t2的条件下，根据机床刀具底座的尺寸设计刀身的厚度t1；

中层台阶面与刀身平面的过渡圆弧末端与刀身的距离l1可在满足l1≤0.5w1的条件下根据机床刀具底座与夹具的相对位置进行调整。

图3是本实施例所设计成型刀具的结构示意图；图4是本实施例所设计成型刀具的俯视示意图；图5是本实施例所设计成型刀具的右视示意图。

上述方式使刀具的设计步骤更加明确，对不同管径的扁管末端结构成型刀具的设计有更广泛的指导；所设计的刀具，不仅表面过渡光滑，成型阻力低，而且台阶高度差较大，成型的末端结构水力性能更好。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。