橢圓管聯合套片裝置的研制

何霞

摘 要：根據對橢圓管套片的生產實踐，提出了一種高效的橢圓管聯合套片裝置，用于散熱器上的橢圓管基管套片機。以橢圓管為基管，將一系列的機械結構有機的結合起來，大大提高橢圓管套片的套片效率，取代老式人工橢圓管套片的生產方式，滿足了大批量生產的需求。

關鍵詞：散熱器；橢圓管；套片；輸送機；沖壓

引言

目前散熱器的種類與形式正在不斷地進行新老替換，越來越多的耐用、傳熱性能良好的鋼制散熱器出現。橢圓管就是其中一種比較優良的類型，其傳熱性能好、風阻小、耐蝕性能好，肋片熱浸鋅與管接觸緊。但是橢圓管套片的制造工藝復雜，人工成本高，因此橢圓管套片機的研制對于橢圓管生產企業，甚至于加熱器制造企業來說都是關注度比較高的課題。

1散熱器概述

我們國家是散熱器的使用及生產大國，隨著我國對于散熱器質量和產量的提高，對散熱器的需求越來越多。散熱器有基本的三大性能，分別為耐壓性能、熱工性能和機械性能。其中散熱器最常用的性能是熱工性能，熱工性能決定散熱器的散熱效果。所以散熱器的熱工性能越高，則散熱器的換熱效率越好。而橢圓管型散熱器就是通過優化結構尺寸得到熱工性能最好的散熱器。

2橢圓翅片管

散熱器翅片管，一般是為了提高換熱的效率，在換熱管的表面通過加翅片，加大換熱管的外表面積，然后達成提高換熱效率的目的的一種換熱管。而翅片的作用在于能夠使得散熱器的散熱面積得到增加，以加大與空氣的接觸面，這樣就可以提高翅片空氣散熱器的換熱效率，相比而言不經繞翅片的光管的換熱效率就會大大的降低了，而支管水平截面的形狀為橢圓形的橢圓翅片管是屬于被優化過的，性能相較其他鋼制圓管來說，橢圓翅片管的介質流量截面比圓管要來的大。因此，橢圓套片管是散熱器中性能較好的一種。

3人工橢圓翅片管套片的過程

人工橢圓管套片要先準備原材料。第一個是鋁板，把鋁板按照規格加工出一批批的單個套片，形成鋁箔片；第二個是橢圓管，然后把之前的套片，用人工或者用機械的方式，按照一定的片距，片高和長度，用過盈配合將翅片套裝在橢圓管的外表面上。由于人工套片壓入力量有限，一般一次只能套個6-8片，隨后用專用治具把套片壓緊。這是一種橢圓翅片管加工的常用方式，工藝簡單，技術要求也不高，所以比較在小型企業中普遍存在。但這種用人工套裝翅片的方式有幾個缺點：（1）壓入的力量有限制，并且力量不均，容易使得翅片間產生松動的情況。（2）人工橢圓管套片量產很低，每個工人套片都有一定的差異，不能保證套片的一致性。（3）人工的上漲而使得橢圓管套片的成本加大，人工套片利潤低。因此，大幅度提高橢圓管的套片效率的聯合套片機的研制是企業尋求突破的一個方向。

4橢圓管聯合套片機的研制

橢圓管聯合套片機不是一個孤立的結構，而是由許多相關機械結構聯系在一起，本文將按照橢圓管套片的工藝和所需的機械系統來介紹橢圓管聯合套片機的一些功用和注意點。

4.1送料系統

送料系統主要靠流水作業線比較常用的經濟型輸送設備，皮帶輸送機。輸送機由送料架、冷卻液槽、輸送皮帶、皮帶輥筒以及張緊裝置和傳動裝置組成。送料架采用高低架的方式，橢圓管翅片的送料主要是使用薄的鋁板，鋁板呈卷狀，把鋁板卷掛在送料架上，隨后將鋁板片送入冷卻液槽后，之后進入輸送皮帶，鋁板依靠與皮帶之間的摩擦力隨著皮帶一起運動，使鋁板向前輸送，輸送皮帶的上方運送鋁板，下方的皮帶為返回段。為了不使皮帶下垂，皮帶輸送段的下方采用間隔的托輥支撐。另外，由于輸送的終點是沖壓機，需要一定的精度及空間，所以在皮帶輸送機的兩端裝上定位擋板，使鋁板不跑偏。在皮帶運動的過程中，會產生一定的松弛，所以張緊裝置也能對皮帶的張力做一定的檢查。皮帶的傳動裝置是由電機來驅動，是由電機經過減速器減速后再通過齒輪傳動來驅動皮帶主輪。輸送機結構比較簡單，維護也方便，運動平穩，所以用皮帶輸送機的自動化輸送是比較合適的。

4.2沖壓系統

鋁板在經過送料系統之后直接輸送到沖壓系統，沖壓系統是相當于一個專用的沖床，在模具里對輸送系統里過來的鋁板施加外力，把中心的孔產生形變分離，然后得到所需的橢圓孔形狀和尺寸的鋁翅片。沖壓系統采用的是金屬冷變形的加工方式，沖壓用的模具是橢圓管孔的專用模具，這個是沖壓系統中的關鍵，沖模沒有達到要求的話，沖壓批量生產就不能進行。沖模生產有幾個優點：（1）沖壓加工的生產效率比較高，而且生產工人比較容易接受，操作簡單。相比于一般壓力機的話，沖壓的速度較快，而且每次沖壓就可以根據模具得到一個沖件。（2）沖壓的精度比較高，由于沖模的形狀和精度比較好，而且一般不會破壞沖壓件的表面質量，所以沖模的壽命的也比較長。（3）沖壓的可加工零件比較小，由于沖壓時鋁片是冷變形硬化效應，所以沖壓后的強度和剛度也比較高。（4）沖壓切削碎料少，材料的消耗比較少，且不需要其他的輔助設備，加工成本比較低。

橢圓管孔鋁片沖模是并不是一個孤立的模具，而是一個復合沖裁，由幾個模具組合而成。沖壓系統首先是沖孔，在鋁板上沖橢圓管孔，隨后輸送機把沖孔板遷移，在沖裁，把片子落料，形成橢圓管孔鋁片，鋁片根據引導鉤子進入套片系統。

4.3套片系統

套片系統主要由鏈式輸送機和橢圓管定位裝置組成，鏈式輸送機的主要功能元件是輸送鏈，輸送鏈有傳遞動力的功能，也有一定的承載能力。鏈式輸送機是用鏈條牽引，然后用鏈條上安裝的板條、張緊裝置和輥筒及傳動裝置構成。傳動裝置是輸送的原動力，一般采用交流電動機和減速機即可，電動機啟動后經過減速機將動力帶給裝有鏈輪的主軸，在鏈輪的帶動下，鏈條上的板條緩慢的移動，鋁翅片也被板條帶動隨之慢慢往前輸送。在經過沖壓系統后，原先的鋁板已經直接成為橢圓孔的鋁翅片，沖壓系統及套片系統的中間關聯處是鉤狀引導管，鉤狀引導管的另一頭是橢圓管定位裝置，橢圓管先被安放在橢圓管定位裝置上，鋁翅片在下來之后直接被板條帶動套進橢圓管上，當鋁翅片套至橢圓管固定端，板條隨著固定端的反力將板條下壓，下壓后的板條隨機往前輸送，就這樣子一片片套進。鏈式輸送機相較于其他輸送機來說，鏈式輸送力準定精準，使得壓入的力量精準，鋁翅片不宜產生間隙，使用壽命長，用合金鋼材經過熱處理加工而成的輸送鏈，它的一般壽命在五年，鏈上的滾子壽命普通材質的話一般三年，鏈式輸送機布置比較方便，可以放架子；可以放地面；可水平或爬坡（小于15°）安裝；也可以同時水平加爬坡安裝的放置。鏈式輸送機使用成本低，節電且耐用，維修比較少，維修費用也低。套片系統中，機械套裝翅片是在翅片套裝機上進行的。由于翅片壓入是靠機械沖擊力，壓入力大。所以，可采用較大的過盈量。翅片和管子之間的結合強度高，不易松動。

4.4橢圓管聯合套片機展望

橢圓管聯合套片機能夠滿足橢圓管的制造工藝，且生產效率大大提高，克服人工套片的一系列缺點。鏈式傳動使得套片力量均等，量產也可以實現，相較于人工套片取決于工人熟練度的差異也可以避免，機器也能降低套片的人工成本。但橢圓管聯合套片也并不是完美的，沖壓系統在加工時產生的噪音和振動比較大。不過，這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的。機械傳動的套裝機生產率高，但噪音大。

隨著科學技術的進步與發展，特別是計算機技術，機電一體化的進步，這類的問題肯定會得到完善的解決。

5結語

橢圓管聯合套片裝置的研制雖然相對而言是個簡單過程，但是內含有很多比較復雜的工藝參數和不確定因素。所以，上面所闡述的各個系統中的因素，各個零部件上的因素必須在設計時就應充分考慮。不然，不完善的設計會直接導致生產成本的增加，而且在后期技術改進增加難度。所以設計橢圓管聯合套片裝置時，也要綜合考慮材料、壓力、溫度、壓差、流體狀態、應用方式、檢修和清理等相關因素，才能設計出強度足夠、結構合理，也能便于制造、安裝、檢修。

參考文獻：

[1]王亞榮，田智敏，馬洪. 熱交換器（GB/T151-2014）.中國質檢出版社，2014.

[2]錢頌文.換熱器設計手冊.化學出版社，2002.

[3] 連之偉.熱質交換原理與設備.中國建筑工業出版社，2006.

[4] 王鷹. 輸送機機械設計. 中國鐵道出版社， 2001.

[5] 孫可文. 帶式輸送機的傳動理論與設計計算.煤炭工業出版社， 1991.