摘要：本文简述了板翅式热交换器翅片模具的结构以及设计要点，并对重点零件进行了工艺阐述。
关键词：鹰嘴形锯齿波纹板；翅片波距回弹；模具结构
0引言
波纹板是板翅式热交换器的核心元件，其成形质量直接关系到产品的流阻及换热效果，波纹板的平面度直接影响产品的焊接质量。我单位是一家传统的生产换热系统的公司，单位自行研制的波纹板翅片成型机在行业内也有一定影响力。本文所描述的模具就是用在单位自主研发的设备上。
1翅片工艺性分析
翅片材料：3003H14料厚0.3mm，材质偏硬；离散度为1.25mm，数值偏小；波高3mm，波距5mm。根据以上参数分析得出以下结论：①料较厚且为硬状态，冲裁成型所需的力大，且波距会有回弹。②离散度小，成型拉伸过程中极有可能出现拉裂等成型缺陷。③波高要求3mm，可以在刀片设计的过程中拉伸圆角R预留修配量，从而避免如上缺陷的出现。④离散度小，钳工修研的空间比较小，可能无法实现钳工的修抛
2模具的设计
由于模具与我公司的设备匹配使用，模架已通用化，如图2结合以上工艺性的分析，模具设计的重点及难点在于对刀片以及压条进行设计。
2.1刀片的设计
刀片的设计不仅要考虑设计本身满足翅片尺寸要求，同样还要考虑加工工艺性，以及模具在调试过程中对刀等问题。①刀片材料的选择：由上述工艺性分析可知，该翅片为开窗口翅片，刃口宽度为1.25mm，因此选用高速钢材料，其牌号为W18Cr4V，热处理淬火：HRC58～62。材料强度足够。②刀片结构的设计：1）结合以上工艺性分析中翅片回弹的分析，在刀片设计的时候应该将回弹考虑在内，由于翅片波距要求5mm，在考虑回弹，保证波距不超差的同时又要考虑刀片在冲制过程中的强度问题，结合翅片形状尺寸以及模具固定的结构，设计刀片形状尺寸如图3所示，从图可知，为控制回弹量，刀片的厚度现设计5mm已经到了极限，受刀片强度所限。2）其中端头形状特殊设计，主要出于在模具调试过程中，方便调整刀的间隙的考虑；3）用于成型的上下头部的圆角，暂定为R0.2，为调试过程中刀片的修配留余量。待样件试制时，可根据实际样件效果进行对R的修正，以保证冲制出合格的翅片。4）由于翅片的料厚为0.3mm，料厚较厚，冲切力量比较大。因而在保证窗口冲切过程中不出现毛刺的前提下，两刀片之间选取合理冲裁间隙0.01mm，在一定程度上控制冲裁力。
2.2压条的设计
压条的作用是将刀片压紧，防止在翅片冲制过程中刀片从模具中抽出；由刀片的形状及尺寸可知，要保证压条完全压紧刀片，其头部形状必须与刀片底槽形状完全贴合，即也要设计成45°斜面（图4），从而减少在压紧过程中刀片的变形量，保证到刀片的顺利啮合。压条材料选用常用材料45号钢，淬火工艺HRC40～45。
3模具制造与调试过程中所需注意的问题
3.1模具的制造
模具的制造的重点同样是刀片的制造，我公司比较成熟的工艺路线为：线切割———钳工研抛，修圆角；而对于该种刀片来说需要有以下几个要点：①由于该刀片的形状比较特殊，尤其是刀片的尖点处，在线切割加工过程中，虽然采用细钼丝进行切割，但仍不可能做到完全的尖点，会有小R的存在。因此在不知尺寸变化趋势的情况下，可以先按照刀片尺寸，试切几个齿，根据试切实测结果，加以尺寸补偿，从而最终切出尺寸合格的刀片；②刀片的抛光：主要是对刀片刃口面及槽顶及槽底线切割面进行抛光，保证刃口面锋利及成型时料的顺利进入槽内，而对于该形状的刀片来说，齿数多，齿槽宽度小，要保证两片刀片齿形完全相对，啮合，同时保证刀片不因各齿啮合而引起大的变形量。③R的修抛：由于刀片槽的宽度比较小，冲制过程中料进的比较少，而R的大小及光度尤为重要，因此R大小可以比图纸要求稍大，但粗糙度一定要达到要求，同时留适当修配余量。
3.2模具的调试
模具的调试过程是对整个设计、加工过程的一个检验过程，尺寸是否到位，R的大小及光洁度是否有利于成型，是否有拉裂，毛刺现象等等。①模具刀片间隙的调整。由刀片的形状可知，刀片两端虽然没有平直的两个面供用塞尺调间隙用。但刀片两端的特殊设计也可完成间隙的调整，示意图5，在完成间隙的调整之后（保证刀片齿形完全啮合后）即可进行样件的试制，试制过程中一旦出现积料现象，可适当放大两刀之间的间隙，但前提是要保证样件的开窗口宽度及波距的回弹量的控制在尺寸要求范围之内。②该类型样件极易出现的缺陷及模具的返修。对试冲出来的样件，就可以对其进行计量以发现其存在的问题，为下步模具的返修提供依据。1）样件的分析：结合改翅片的工艺性的分析，首先料质偏硬，离散长度1.25mm，尺寸偏小，成型拉伸过程中进料比较少，一旦拉伸圆角偏小或光洁度不好，极易出现拉裂现象。虽然说会出现此现象，但是该翅片波高要求3mm，所以来说，只要圆角修抛适当，拉裂现象就可以消除。2）模具的返修：针对可能出现的冲制缺陷，结合上述分析，一旦出现拉裂现象，就可以按照上述方案，将刀片顶部的成型圆角以0.1mm为单位，逐步加大，并加以抛光，每次将圆角加大后均要进行样件的试冲，直到缺陷完全消除。
4结束语
通过对该异形翅片工艺性分析，模具的设计中对成型刀片进行优化结构、工艺探索，总结。翅片冲制生产效果良好，为此类型翅片的后续研发奠定了技术基础，积累了经验。
参考文献：
[1]国营北京电子管厂编.冷冲压与弯曲机模具[M].国防工业出版社，1989.
[2]万战胜等编.冲压模具设计[M].中国铁道出版社，1983.
[3]（日）太田哲.冲压模具结构与设计图解[M].张玉良，孙士珍，刘晓祯等译.北京：国防工业出版社，1983.
作者:王庆刚 李宏波 单位:新乡航空工业(集团)有限公司