一種汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具

王先鵬，王浩，呂其曄，曲兆金，袁童安

（龍口市叢林鋁材有限公司，山東 龍口 265705）

隨著時代的發(fā)展，大眾對于汽車舒適度的要求越來越高，其中汽車換熱器平行集流鋁扁管作為汽車行駛過程中散熱驅(qū)動和空調(diào)功能運行的必不可少裝置，傳統(tǒng)的汽車換熱器集流鋁扁管裝置復雜，并且直接連接汽車內(nèi)部的各個工作裝置，集流鋁扁管一旦發(fā)生故障，整個汽車就會處于癱瘓狀態(tài)，在一定程度上影響了汽車的使用體驗。本文通過研究一種汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具，優(yōu)化換熱器平行集流鋁扁管的結(jié)構(gòu)，提高汽車的使用體驗。

1 汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具結(jié)構(gòu)設計

為了突破傳統(tǒng)的汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具工作的局限性和結(jié)構(gòu)復雜性，本文研究新型的一種汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具，分別由上模、下模、導流板、模芯等組成，使用擠壓機進行鋁扁管擠壓生產(chǎn)。以下對各個結(jié)構(gòu)點的功能和工作原理進行細致的介紹研究。

上模的工作任務是在熱換器平行集流鋁扁管擠壓生產(chǎn)過程中固定模芯及承受巨大擠壓力的部件，與下模匹配工作，完成擠壓操作。汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的工作溫度在480 攝氏度和520 千攝氏度的范圍內(nèi)，為了保證擠壓模具能夠適應高溫高壓的熱擠壓環(huán)境，降低溫度對模具材料的影響，選擇20～600℃線性熱脹系數(shù)為的H13 熱作模具鋼，在保證強度的基礎上，減少上模熱脹冷縮的反應。上模鑲嵌入平行集流鋁扁管本文采用斜面接觸的方法，因為模具工作過程中模具會出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，所以斜面鑲嵌方法一方面可以忽略熱脹冷縮的誤差，另一方面上模對于平行集流鋁扁管的切入點小，可以很好地控制上模在鋁扁管的平衡狀態(tài)，防止出現(xiàn)上模固定不穩(wěn)定，壓力分布不均勻，鋁扁管出現(xiàn)裂痕，使模具出現(xiàn)故障。上模的外表形狀是一個凸邊形，上模采用斜面鑲嵌的方法，保證了上模與模具各個孔位的百分百匹配，在鋁扁管擠壓運作過程中每個孔位的正確匹配，會減少擠壓模具的運轉(zhuǎn)阻力。為了減少上模與鋁扁管的摩擦阻力，上模的模管道要延長0.3 毫米的長度。具體的汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示：

圖1 汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具結(jié)構(gòu)示意圖

模具的下模的工作任務多半是為了匹配上模，另外保證汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的整齊性，下模由銷柱、焊合室、型腔、部分嵌入零件以及連接螺絲扣構(gòu)成。為了保證下模的穩(wěn)定性，本次設計了四個銷柱，分別支撐并平衡下模裝置。因為集流鋁扁管是由鋁制品制作成的，雖然對汽車換熱器的散熱效果比其他材質(zhì)好，但是為了提高汽車換熱器的性能，本次模具的下模采用部分零件嵌入的方式工作。嵌入縫隙必須控制在0.01毫米誤差的范圍內(nèi)，如果縫隙較大，下模運行不長時間后，零件就會松散，影響擠壓模具的工作。因為汽車換熱器擠壓模具工作時，溫度高達500 度，銷柱不會產(chǎn)生熱脹冷縮效應，可以更好地匹配下模零件之間的嵌入，保證下模的工作效率。

汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的導流管本文采用鍛造的一個立體的長方形結(jié)構(gòu)，導流管的作用是輸送擠壓模具運轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生的廢物以及轉(zhuǎn)換汽車換熱器排放的氣體，因此本文設計的導流管具有兩個通道，分別完成以上的操作，避免出現(xiàn)排出氣體與一些廢物材質(zhì)發(fā)生反應，對模具的結(jié)構(gòu)零件造成破壞。如果導流管的周期輸送規(guī)模達不到要求，造成汽車換熱器的氣體內(nèi)置在擠壓模具中，氣體積攢就會對模芯造成壓力壓迫，長時間不緩解或者多次壓迫，模芯就會出現(xiàn)斷裂，影響擠壓模具的使用。因此導流管根據(jù)汽車啟動的排放量設定不同規(guī)模的導流管，保證模具的性能。

汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的模芯是模具運轉(zhuǎn)的精密零件，模芯質(zhì)量的級別直接影響了擠壓模具的工作周期和模具價格，因此為了保證模具的使用壽命和性能，本文選擇半整式錐平角度為400 的模芯。半整式模芯的優(yōu)勢首先是將一個模芯分為兩個密閉的空間，為汽車換熱器的擠壓模具提供兩個密閉的空間，傳統(tǒng)的模芯是整體式的，模具的導流操作、擠壓操作都混在一個空間內(nèi)，容易出現(xiàn)故障，所以半整式模芯將一個大的空間分為兩個空間，有序的將導流和擠壓流程分開，保證模具的正常運行。模芯大小的選取是取決于模具及產(chǎn)品斷面的大小，為了保證模芯的強度，必須采用加強式的模芯結(jié)構(gòu)，并且對模芯強度進行準確校核，保證實際強度優(yōu)于理論強度。

汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的擠壓器是模具生產(chǎn)使用的關(guān)鍵，只有擠壓器功能多、質(zhì)量高，才能提高擠壓模具的工作性能和使用體驗。擠壓器質(zhì)量和性能的評估都由換熱器平行集流鋁扁管的擠壓比決定，模具的擠壓比不是固定的一個常數(shù)，是根據(jù)不同汽車的承重對模具的擠壓比進行調(diào)整，如果一個汽車換熱器擠壓模具的擠壓比過大，汽車換熱器平行集流鋁扁管在工作過程中受到超出承受范圍的擠壓力，經(jīng)過長時間的擠壓受力，就會導致模具內(nèi)部的模芯等小型零件發(fā)生破損，影響模具的使用周期。如果為了增加擠壓模具的抗壓強度，使模具的外壁厚度過于厚，也會導致汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具失去運行的穩(wěn)定性和靈敏性，會干擾模具內(nèi)部其他零件結(jié)構(gòu)位置。如果擠壓比過小，則汽車擠壓器帶動的擠壓力不會促動汽車換熱器擠壓模具內(nèi)部零件的運轉(zhuǎn)，使模具失去意義，因此要選擇合適的擠壓比，才能保證擠壓模具的正常運轉(zhuǎn)。擠壓器的擠壓比是通過計算擠壓器的擠壓筒面積與生產(chǎn)的汽車熱換器平行集流鋁扁管截面積的比值，比值在擠壓器合理的性能參數(shù)范圍內(nèi)，就是合適的擠壓比。

2 汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的加工工藝分析

為了保證模具的高性能，上文研究設計的一種汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的各個結(jié)構(gòu)都具有每個零件范圍最優(yōu)化的零件，因此接下來，本文分析各個結(jié)構(gòu)的工作工藝過程。

一種汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的外形主要分為導流板、上模、下模三部分，以上分析的結(jié)構(gòu)點都是存在于這三個部分里面，進行工作運轉(zhuǎn)的。擠壓模具的導流板是一個圓形形狀，內(nèi)置四個長方形的分流孔，具體的制作工藝首先是將導流板等制作材料進行煅燒，本文選擇的材料是耐高溫并且散熱能力強的材料，有利于性能的發(fā)揮，鍛造材料成為一個鋼坯后，進行真空熱處理。放置一段時間后，將鋼坯分別切割出一個導流板的圓形切面，根據(jù)不同型號的汽車，然后以擠壓模具的分流孔為中心，對各個導流板內(nèi)部的倒橋、沉淀孔、空氣排放孔進行銑削加工，擠壓模具的結(jié)構(gòu)初加工完畢后，進行高溫固定。為了保證導流板口的平穩(wěn)性，對接口要進行磨平以及拋光處理，并最后嵌入一層熒光涂料。以上就完成了擠壓模具的導流板的制作，最后與上模與下模進行總組裝。

本文研究的汽車換熱器的擠壓模具上模結(jié)構(gòu)的加工工藝過程首先是選擇合適的鋁制品材料進行下料，在一定鍛造條件下進行材料的加工鍛造，形成一個圓柱形的坯料，達到要求后將圓柱形的坯料降溫固定，銑削加工一個適合汽車型號的車外圓斷面、模具的分流孔、螺孔、銷孔、工藝孔以及工作槽位，加工各個工作口完成后，通過真空熱處理，完成擠壓模具結(jié)構(gòu)的初步定型。對于不同的汽車，汽車的換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的各個結(jié)構(gòu)和工作孔的對應位置會出現(xiàn)一定的偏差，因此在制作過程中對于結(jié)構(gòu)工作孔的位置進行特殊設定，保證擠壓模具的性能。各個工藝接孔確定后，將特殊的切線鑲嵌在各個結(jié)構(gòu)孔中，使平行集流鋁管插入分流孔中，擠壓模具的導流板加工后，根據(jù)導流板的位置分別加工出擠壓模具的導流管以及模芯，為了確保導流管與模芯在工作過程中出現(xiàn)靜電反應，需要對兩個結(jié)構(gòu)進行拋光和棱角的磨平處理。以上完成后一種汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的上模就制作成功了，然后將上模與導流板進行總裝。

雖然汽車換熱器擠壓模具的上模和下模是對應的，但是為了適應擠壓模具的工作原理，上模和下模的加工工藝存在一定的偏差。汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的下模加工工藝初步模型制作的步驟是相同的，但是在鋼坯料降溫固定時，進行模型接口的加工方法增加了一個焊合方法，并且加工的接口是分流孔、焊合室、鋁合鑲嵌口，經(jīng)過熱處理后，擠壓模具的下模各個結(jié)構(gòu)接口也需要拋光操作，并且根據(jù)上模的形態(tài)，進行磨銷對應處理，提高模具各個結(jié)構(gòu)之間的匹配度。因為擠壓模具的焊合室和工作帶是影響產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素，所以在模具加工制造方面需要特別的注意，保證尺寸，硬度及表面粗糙度等要求。以上為一種汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具下模的制作工藝，完成后與上模和導流板進行總裝。

3 結(jié)束語

以上通過研究一種汽車的換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的上模、下模、導流板、擠壓?？滓约澳Ｐ?，設計了全新高效的擠壓模具結(jié)構(gòu)，然后分析各個結(jié)構(gòu)的工作原理和流程，完成汽車換熱器平行集流鋁扁管擠壓模具的研究。相信通過本文的研究，在一定程度上會提高汽車換熱器擠壓模具的工作性能和使用壽命，并保證擠壓生產(chǎn)扁鋁管型材具有較好的外形尺寸、表面質(zhì)量、使用性能等，較少產(chǎn)品故障率，提高使用安全性，極大的提升生產(chǎn)效益。