一種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu)，包括模芯的基體和安裝在基體前端的頭部；所述頭部上設(shè)置有一排平行排列的等間距的模芯芯針；且相鄰的芯針之間沿?cái)D壓方向開設(shè)有長(zhǎng)圓形的引流槽；且所述的引流槽上還設(shè)置有引流緩沖槽。本實(shí)用新型的引流槽設(shè)置成長(zhǎng)圓形的，且在引流槽的入口處開設(shè)了緩沖槽，使鋁料流動(dòng)更加平順，減小與模芯之間的剪切作用，模芯根部應(yīng)力集中得到明顯改善，增加了模具的使用壽命，降低了微通道扁管的生產(chǎn)成本。同時(shí)，緩沖的設(shè)計(jì)也增加了鋁料供給量，減小了流動(dòng)死區(qū)大小，一定程度上提高了扁管的焊合強(qiáng)度。
【專利說明】
一種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種擠壓模具，具體涉及一種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu)，屬于鋁型材擠壓模具技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，微通道扁管廣泛應(yīng)用在汽車空調(diào)換熱器中，它具有質(zhì)量輕、制冷劑充注量少、換熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和汽車保有量的日益增加，此類扁管的需求量大大增加。同時(shí)，在汽車輕量化和節(jié)能減排等政策的推動(dòng)下，微通道扁管逐漸向孔徑微型化發(fā)展，尺寸和形狀精度要求更高，為模具設(shè)計(jì)和管材成形工藝帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
[0003]微通道扁管截面形狀復(fù)雜，具有一系列平行的筋和微小通道構(gòu)成。工業(yè)上，它通常采用分流模具擠壓成形制得，坯料經(jīng)分流橋分成兩股進(jìn)入分流孔中，隨后匯聚于分流橋底部的焊合室內(nèi)，填充模芯芯針之間的間隙，最后擠出工作帶成形。模芯芯針為懸臂結(jié)構(gòu)，一方面，在高溫高壓下，芯針易發(fā)生變形偏斜，致使扁管筋厚尺寸超差;另一方面，模芯引流槽入口流動(dòng)轉(zhuǎn)向大，剪切作用強(qiáng)，芯針根部應(yīng)力集中嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)斷裂，嚴(yán)重影響了模具的使用壽命，造成生產(chǎn)成本的增加。且隨著扁管孔徑的微型化，相應(yīng)的模芯芯針更加細(xì)小，以上現(xiàn)象更易發(fā)生。因此，合理的模具設(shè)計(jì)，特別是關(guān)鍵部件模芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是微通道扁管擠壓成形的關(guān)鍵。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu);解決微通道扁管生產(chǎn)過程中，扁管筋部尺寸易超差，模芯芯針易斷裂，模具壽命短，生產(chǎn)成本高的問題。
[0005]技術(shù)方案:本實(shí)用新型解決問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu)，包括模芯的基體和安裝在基體前端的頭部;所述頭部上設(shè)置有一排平行排列的等間距的模芯芯針;且相鄰的芯針之間沿?cái)D壓方向開設(shè)有長(zhǎng)圓形的引流槽;且所述的引流槽上還設(shè)置有引流緩沖槽。
[0007]本實(shí)用新型模具設(shè)計(jì)過程采用有限元的模擬技術(shù)，分別采用了現(xiàn)有技術(shù)的模芯和兩種改進(jìn)模芯結(jié)構(gòu)的擠壓模具的擠壓過程進(jìn)行有限元模擬分析，對(duì)比分析三種模芯結(jié)構(gòu)下的模芯等效應(yīng)力和焊合面鋁料的靜水壓力，進(jìn)一步驗(yàn)證優(yōu)化模芯結(jié)構(gòu)的性能和優(yōu)勢(shì)。
[0008]作為優(yōu)選，所述基體為階梯式的基體，可拆卸的插入裝配于擠壓模具分流橋的模芯槽中；基體設(shè)置成階梯式的結(jié)構(gòu)有利于基體的安裝和拆卸更換。
[0009]作為優(yōu)選，所述引流緩沖槽設(shè)置在引流槽的入口處。
[0010]有益效果:本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0011](I)本實(shí)用新型的引流槽設(shè)置成長(zhǎng)圓形的，且在引流槽的入口處開設(shè)了緩沖槽，使鋁料流動(dòng)更加平順，減小與模芯之間的剪切作用，模芯根部應(yīng)力集中得到明顯改善，增加了模具的使用壽命，降低了微通道扁管的生產(chǎn)成本。同時(shí)，緩沖的設(shè)計(jì)也增加了鋁料供給量，減小了流動(dòng)死區(qū)大小，一定程度上提高了扁管的焊合強(qiáng)度；
[0012](2)本實(shí)用新型的制作加工分析采用有限元模擬技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具設(shè)計(jì)過程中的反復(fù)試模工作，大大改善了模具開發(fā)周期長(zhǎng)、成本高的問題。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型安裝在擠壓模具中的裝配圖；
[0015]圖3為有限元模擬技術(shù)中帶有長(zhǎng)圓形的引流槽的模芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為有限元模擬技術(shù)中帶有菱形的引流槽的模芯示意圖；
[0017]圖5為三種模芯結(jié)構(gòu)在模芯等效應(yīng)力和焊合面鋁料靜水壓力兩個(gè)方面的對(duì)比圖；
[0018]其中，1-基體，2-頭部，3-芯針，4-引流槽，5-引流緩沖槽，6_分流槽，7_模芯槽，8_上模，9-下模，10-分流孔。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。
[0020]如圖1和圖2所示，一種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu)，包括階梯式的模芯基體I和安裝在前端的頭部2;所述頭部2上設(shè)置有一排平行排列的等間距的模芯芯針3;且相鄰的芯針3之間沿?cái)D壓方向開設(shè)有長(zhǎng)圓形的引流槽4;且所述的引流槽4的入口處還設(shè)置有引流緩沖槽5。
[0021]引流緩沖槽有效緩和了鋁料在引流槽4處流動(dòng)轉(zhuǎn)向大的問題，減小了鋁料與模芯之間的剪切作用，顯著改善了模芯受力，延長(zhǎng)了模芯的使用壽命，同時(shí)鋁料供給量增加，緩沖引流槽4內(nèi)鋁料流動(dòng)死區(qū)變小，扁管焊合質(zhì)量提高。
[0022]如圖3所示的模芯結(jié)構(gòu)，同樣開設(shè)有長(zhǎng)圓形的引流槽，但是在引流槽的入口處并沒有設(shè)置引流緩沖槽，這種模芯結(jié)構(gòu)，在實(shí)際擠壓生產(chǎn)過程匯總，中央兩芯針之間的引流槽入口處會(huì)提前出線裂紋，相應(yīng)的扁管中央筋厚也超差，使得模具的使用壽命大大降低，提高了扁管的生產(chǎn)成本。
[0023]如圖4，所示，模芯的引流槽上開設(shè)了引流緩沖槽，但是引流槽設(shè)置為菱形的結(jié)構(gòu)。
[0024]通過有限元軟件Qform-Extrus1n，設(shè)置和實(shí)際擠壓生產(chǎn)相同的工藝參數(shù)，對(duì)分別采用三種結(jié)構(gòu)模芯的擠壓模具的擠壓過程有限元模擬分析;在模芯芯針間的引流槽根部位置出現(xiàn)了應(yīng)力集中，最大等效應(yīng)力發(fā)生在中心兩芯針間的根部。
[0025]圖3中模芯結(jié)構(gòu)的最大等效應(yīng)力為876MPa，經(jīng)優(yōu)化后，本發(fā)明的模芯最大等效應(yīng)力減小到751MPa。而圖4中的模芯結(jié)構(gòu)雖開設(shè)了引流緩沖槽，但引流槽入口過于尖銳，惡化了模芯受力，其最大等效應(yīng)力達(dá)到963MPa，這會(huì)致使模具更早的報(bào)廢。
[0026]分流模擠壓時(shí)，焊合區(qū)靜水壓力在一定程度上反映了擠壓管材的焊合質(zhì)量，焊合面上靜水壓力越大，管材焊合質(zhì)量越好。
[0027]參見圖5，為三種模芯結(jié)構(gòu)在模芯等效應(yīng)力和焊合面鋁料靜水壓力兩個(gè)方面的對(duì)比圖?？梢钥闯?，本實(shí)用新型的優(yōu)化模芯3在模芯受力和焊合強(qiáng)度方面均表現(xiàn)出良好的性能，模芯最大等效應(yīng)在三種結(jié)構(gòu)中最小，焊合面鋁料平均靜水壓力相比圖3中的模芯結(jié)構(gòu)有所提尚，達(dá)到108.8MPa。
[0028]—方面，引流緩沖槽的設(shè)計(jì)有效緩和了鋁料對(duì)模芯芯針的沖擊作用，減小了二者之間的剪切作用，模芯受力得到明顯改善，延長(zhǎng)了模具的使用壽命；另一方面，緩沖槽的開設(shè)增大了扁管筋部的鋁料供給量，減小了流動(dòng)死區(qū)大小，使得焊合面靜水壓力得到一定程度的提尚。
[0029]圖4中的模芯結(jié)構(gòu)雖亦開設(shè)了引流緩沖槽，且“菱形”引流槽入口結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步減小流動(dòng)死區(qū)大小，焊合面靜水壓力進(jìn)一步增加，但因其過于尖銳，反而惡化了模芯受力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu)，包括模芯的基體(I)和安裝在基體(I)前端的頭部(2);其特征在于:所述頭部(2)上設(shè)置有一排平行排列的等間距的模芯芯針(3);且相鄰的芯針(3)之間沿?cái)D壓方向開設(shè)有長(zhǎng)圓形的引流槽(4);且所述的引流槽(4)上還設(shè)置有引流緩沖槽(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述基體(I)為階梯式的基體，可拆卸的插入裝配于擠壓模具分流橋(6)的模芯槽⑴中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)值模擬優(yōu)化的微通道扁管擠壓用模芯結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述引流緩沖槽(5)設(shè)置在引流槽(4)的入口處。
【文檔編號(hào)】B21C25/04GK205519048SQ201620229304
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日
【發(fā)明人】方文利, 唐鼎, 李大永, 彭穎紅
【申請(qǐng)人】無錫凱博易機(jī)電科技有限公司