太阳能曲面聚光板的成型模具和成型方法
【专利摘要】本发明涉及太阳能聚光【技术领域】，公开了一种太阳能曲面聚光板的成型模具和成型方法，成型模具包括与曲面聚光板形状相匹配的上模和下模，上模的两侧壁上分别设有弹性突起，下模与弹性突起相对的位置设有刚性凹槽。下料后的金属薄板放在成型模具中进行冷冲压成型后，具有形状上的回弹补偿和预扩张力，将该成型板收拢放入太阳能热管真空管的外罩玻璃管中，使成型板释放其一部分的预扩张力而自然形成最终符合设计要求的曲面聚光板。本发明在原曲面曲线的基础上，在上模上设置弹性突起，在下模上设置刚性凹槽，使得成型后的形状大于最终状态，可补偿由于成型后曲面聚光板的材料回弹所造成的偏差或错位，使得曲面聚光板与原设计曲线图形保持一致。
【专利说明】太阳能曲面聚光板的成型模具和成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能聚光【技术领域】，尤其涉及一种太阳能曲面聚光板的成型模具和成型方法。
【背景技术】
[0002]众所周知,CPC是英文composite parabolic condenser的缩写,译成中文为复合抛物面聚光器，这是一种根据边缘光学原理设计的非成像聚光器，入射阳光在CPC中通过一次或多次反射到达接收表面，流失较少，还可对斜入射的太阳光进行有效收集，达到最大理论聚光比，性能非常接近于理想聚光器。CPC的运行不需要随时跟踪太阳位置，只需根据季节调节方位，结构简单，操作控制方便。非成像的CPC聚光比一般不超过15，工作温度范围为8(T250°C，装有该聚光器(即聚光反射板)的太阳能集热器，是一种具有一定特色和优势的太阳能中温聚光集热器。其用于反射聚焦太阳光的装置可称为反射板或聚光板，该类型的反射板一般用镜面抛光金属薄板制作。
[0003]太阳能聚光板的制造工艺和加工技术手段通常采用金属薄板冷冲压成型技术，对于反射板这类的金属薄板曲面冷成型，常采用设计制作金属模具或滚轮等工艺工装作为成型技术手段或技术路线，因被成型金属材料本身具有的特性所致，在成型加工过程中不可避免的会出现因材料反弹所造成形状偏差现象，而解决和克服材料反弹造成的该形状偏差是一个技术难点，一般是需要初步估算、许多次试成型后才能得到较为准确的模具形状尺寸和被成型材料下料尺寸，必要时还需采用分步多次成型的方法加以解决，从生产效率与制造成本角度考虑减少过渡加工环节和实现一次性成型，是理想的技术工艺方案，而因此也给模具设计与成型工艺带来更大的难度与要求。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是解决曲面聚光板成型后由于材料回弹所造成的偏差或错位问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能曲面聚光板的成型模具，所述成型模具包括与曲面聚光板形状相匹配的上模和下模，所述上模的两侧壁上分别设有弹性突起，所述下模与所述弹性突起相对的位置设有刚性凹槽。
[0008]其中，所述弹性突起为弧形。
[0009]其中，所述刚性凹槽为弧形。
[0010]其中，所述弹性突起位于所述上模的侧壁上部。
[0011]其中，所述曲面聚光板为复合抛物面聚光板。
[0012]其中，所述上模和下模采用刚性材料制成。
[0013]其中，所述弹性突起最大的厚度为所述刚性凹槽的最大深度为I?11mm。[0014]本发明还提供一种太阳能曲面聚光板的成型方法，采用如权利要求1-7任一项所述的成型模具进行冷冲压成型，其步骤包括:S1、将所述成型模具安装在成型设备上，下料后的金属薄板放在所述下模和上模之间进行冷冲压成型，冲压后的成型板形状大于最终的曲面聚光板的形状，具有形状上的回弹补偿和预扩张力；S2、将成型板收拢放入太阳能热管真空管的外罩玻璃管中，并使成型板释放其一部分预扩张力而自然形成最终的曲面聚光板。
[0015]其中，所述成型设备采用液压成型机或液压折弯机。
[0016]其中,所述曲面聚光板的厚度为0.2、.6mm。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明提供的一种太阳能曲面聚光板的成型模具和成型方法，其结构简单，在原设计曲面曲线的基础上，在上模上设置弹性突起，在下模上设置刚性凹槽，使得成型后的形状大于最终状态，具有形状上的回弹补偿和预扩张力，能在将成型板收拢放入太阳能热管真空管的外罩玻璃管中，使成型板释放其一部分预扩张力而自然形成最终符合设计要求的曲面聚光板，这样即可补偿由于成型后曲面聚光板的材料回弹所造成的形状偏差或错位，使得曲面聚光板与原设计曲线图形保持一致，又因其仍保持有一定的预扩张力，即使在太阳能热管真空管后续的抽真空等工序中，也不会出现变形现象。该成型方法可以减少试模次数，简化了模具和零件的生产工艺与加工工序，成型形状及尺寸精度高，可以提高生产效率，降低劳动强度，并节省制造成本，同时，该成型方法合理利用了金属薄板成型反弹的特性，有效预防和避免了后续抽真空等工序中曲面聚光板的再变形。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为曲面聚光板的外观立体示意图；
[0020]图2为本发明的上模的结构侧视图；
[0021]图3为本发明的下模的结构侧视图；
[0022]图4为本发明成型模具应用在中温太阳能热管真空管集热器中的主视图；
[0023]图5为本发明成型模具应用在中温太阳能热管真空管集热器中的剖面图；
[0024]图6为本发明曲面聚光板成型后在装入外罩玻璃管内之前与之后的曲面轮廓示意图。
[0025]图中:1、上模；11、弹性突起；2、下模；21、刚性凹槽；31、曲面聚光板；32、成型板；
4、太阳能热管；5、外罩玻璃管；6、端盖。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027]如图1、如2和图3所示，本发明一种太阳能曲面聚光板的成型模具，该成型模具包括与曲面聚光板31形状相匹配的上模I和下模2，上模I的两侧壁上分别设有弹性突起11，下模2与弹性突起11相对的位置设有刚性凹槽21。图2中里面的轮廓为上模I与曲面聚光板31相匹配未设有弹性突起11时的形状，图2中阴影部分为弧形弹性突起11。图3中实线轮廓显示了下模2与图2中弹性突起11相对的位置设有的刚性凹槽21，图3中的虚线轮廓为下模2未开有刚性凹槽21时的形状。该成型模具结构简单，易于加工，成本较低，在原设计曲面曲线轮廓的基础上，在上模I上设置弹性突起11，在下模2上设置刚性凹槽21，使得采用该成型模具成型后的曲面形状大于最终状态，如图6所示，图中虚线为冲压后的成型板32的形状，位于虚线内部的在外罩玻璃管5内的实线曲线为最终状态曲面聚光板
31的形状，它也是符合曲面聚光板31原设计形状要求的曲面轮廓曲线。成型板32在被收拢装入外罩玻璃管5内之后，其不仅因弹性突起11与刚性凹槽21的作用，可以补偿由于成型后曲面聚光板31的材料回弹所造成的偏差或错位，使得曲面聚光板31与原设计曲面轮廓图形保持一致，又因其在外罩玻璃管5内的曲面聚光板31仍然保持有一定的预扩张力，即使在太阳能热管真空管后续的抽真空等加工工序中，也不会出现变形现象。因此具有可以减少试模次数，简化了模具和零件的生产工艺与加工工序；成型形状及尺寸精度高、不易变形；提高了生产效率；降低了劳动强度和节省制造成本等显著特点。同时，该成型方法合理利用了金属薄板成型反弹的特性，通过实现和利用上述预扩张力的作用，有效预防和避免了后续抽真空等工序中曲面聚光板31的再变形。
[0028]根据曲面聚光板31的形状，弹性突起11设为弧形，刚性凹槽21也设为相应的弧形。
[0029]本实施例的曲面聚光板31为复合抛物面聚光板，由于其两侧上端在冲压成型后最易产生变形回弹，因此将弹性突起11设于上模I的侧壁上部，其最大厚度点X约在上模I的高度尺寸的2/5~1/2处。
[0030]上模I和下模2采用刚性金属材料制成。弹性突起11可采用橡胶材料制成，也可以由具有弹簧机构的零部件构成。
[0031]根据一般曲面聚光板31的材料厚度和曲面形状要求，弹性突起11最大的厚度X为2~12mm，刚性凹槽21的最大深度Y为I~11mm。
[0032]本发明还提供一种太阳能曲面聚光板的成型方法，采用上述的成型模具进行冷冲压成型，其步骤包括:S1、将成型模具安装在成型设备上，下料后的金属薄板放在下模2和上模I之间进行冷冲压成型，冲压后的成型板32的形状大于最终曲面聚光板的形状，使其具有形状上的回弹补偿和预扩张力；S2、将成型板32收拢放入太阳能热管真空管的外罩玻璃管5中，使成型板32释放其一部分预扩张力而形成最终符合设计要求的曲面聚光板31。
[0033]其中，曲面聚光板31的厚度为0.2^0.6mm。
[0034]其中，成型设备可采用液压成型机或液压折弯机，采用液压设备是为了减缓成型时瞬间冲击力和便于有效地控制成型压力与成型速度。
[0035]如图4和图5所示，图5中箭头方向为太阳光照射和反射的方向。上述技术方案所提供的太阳能曲面聚光板的成型方法，下料后的金属薄板在成型模具中进行冷冲压成型，由于弹性突起11和刚性凹槽21的配合作用以及成型后的成型板32形状大于最终状态，使得冲压后的成型板32具有形状上的回弹补偿和预扩张力，将该冲压后的成型板32收拢装入太阳能热管真空管的外罩玻璃管5内位于太阳能热管4的下方，并采用端盖6将外罩玻璃管5密封，成型板32在装入外罩玻璃管内后释放其一部分预扩张力，并由于冲压成型中模具的弹性突起11和刚性凹槽21的作用，使得成型板32在该突起与凹陷区间的成型形状可补偿由于成型后材料回弹所造成的偏差，因而可以在成型板32放入外罩玻璃管5后得到最终符合原设计要求的曲面聚光板31，又因其仍保持有一定的预扩张力，即使在太阳能热管真空管后续的抽真空等工序中，也不会出现变形现象，使得该曲面聚光板31的形状与原设计的曲线图形长久保持一致，且用肉眼难以看出有偏差或错位，确保了曲面聚光板31的聚光效果和质量要求。
[0036]该成型方法可以广泛的应用于太阳能真空管CPC内聚光反射板或外聚光反射板的冲压成形工艺和模具设计加工中，也可以用于其它金属弧状曲面薄板的冷冲压加工工艺或类似产品的零部件的设计和制造领域；该成型方法应用于类似CPC复杂曲面形状的金属薄板冷冲压成型技术中，具有可以减少试模次数，简化模具和零件的生产工艺与加工工序，材料回弹补偿量准确度高，成型形状及尺寸精度高，具有可提高生产效率、降低劳动强度和节省制造成本等显著特点。
[0037]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种太阳能曲面聚光板的成型模具，其特征在于，所述成型模具包括与曲面聚光板形状相匹配的上模和下模，所述上模的两侧壁上分别设有弹性突起，所述下模与所述弹性突起相对的位置设有刚性凹槽。
2.如权利要求1所述的太阳能曲面聚光板的成型模具，其特征在于，所述弹性突起为弧形。
3.如权利要求1所述的太阳能曲面聚光板的成型模具，其特征在于，所述刚性凹槽为弧形。
4.如权利要求1所述的太阳能曲面聚光板的成型模具，其特征在于，所述弹性突起位于所述上模的侧壁上部。
5.如权利要求1所述的太阳能曲面聚光板的成型模具，其特征在于，所述曲面聚光板为复合抛物面聚光板。
6.如权利要求1所述的太阳能曲面聚光板的成型模具，其特征在于，所述上模和下模采用刚性材料制成。
7.如权利要求1所述的太阳能曲面聚光板的成型模具，其特征在于，所述弹性突起最大的厚度为所述刚性凹槽的最大深度为I~11mm。
8.一种太阳能曲面聚光板的成型方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的成型模具进行冷冲压成型，其步骤包括: 51、将所述成型模具安装在成型设备上，下料后的金属薄板放在所述下模和上模之间进行冷冲压成型，冲压后的 成型板形状大于最终的曲面聚光板的形状，具有形状上的回弹补偿和预扩张力； 52、将成型板收拢放入太阳能热管真空管的外罩玻璃管中，并使成型板释放其一部分预扩张力而自然形成最终的曲面聚光板。
9.如权利要求8所述的太阳能曲面聚光板的成型方法，其特征在于，所述成型设备采用液压成型机或液压折弯机。
10.如权利要求8所述的太阳能曲面聚光板的成型方法，其特征在于，所述曲面聚光板的厚度为0.2^0.6mm。
【文档编号】B21D22/02GK103658330SQ201210313911
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】李金标, 雷柏松 申请人:北京市太阳能研究所集团有限公司