[發明專利]波紋換熱管制造方法

有效

• 申請號: 201711013402.5
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107784172B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 朱大勝;李修珍;楊會超;張文全;李果;王科偉;季堯杰
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G05B19/4099
• 分類號: G05B19/4099;F28F1/06
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發明是一種波紋換熱管制造方法，包括如下步驟：（1）構建波紋管外形參數的模型；（2）利用空間包絡原理進行滾輪截面設計，求取接觸線和滾輪軸截面；（3）使用數控加工仿真軟件，構建機床，進行仿真；（4）對比仿真結果與理想尺寸波紋管，對偏差評估；（5）確定刀具參數以及加工參數；（6）使用有限元分析軟件仿真，計算管壁回彈量；（7）使用軋制機進行加工。該方法通過建立波紋管加工的數學模型，利用空間包絡原理求取接觸線和滾輪軸截面，進而應用仿真軟件模擬加工波紋管，通過與理想尺寸波紋管的對比，優化刀具參數和加工參數，最終使用軋制機加工出質量好、性能高的波紋管。

技術領域

本發明涉及一種管件表面加工工藝方法，尤其是一種用于加工波紋換熱管表面的制造方法。

背景技術

換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體，使流體溫度達到工藝流程規定指標的熱量交換設備，換熱管是換熱器的核心元件，目前國內外一直致力于設計和開發各類高性能換熱管, 而波紋換熱管是一種常見的高效強化換熱管，如何提高波紋換熱管的制造質量與性能一直是換熱器領域研究的重點。

目前，傳統的波紋換熱管是經過擠波器設備加工成波紋形狀，生產工藝加工出的產品波峰為直線，波峰占整個波距的1/1~1/2，波谷為形狀相同，兩邊對稱的圓弧型；波峰和波谷的最大距離——波紋深度為1.1~1.6mm。在實際加工中，這種形式的波紋管隨管徑的不同，成型效果不好，“波紋”狀不明顯；且軋制時圓弧底部受力集中，并且在軋制進刀時，刀具接觸面很小，容易產生“方管”等現象，這大大降低了換熱管的換熱效率和機械性能；由于對刀存在偏差，以及滾輪末端螺旋槽對已加工表面的碰擦，管子底部存在較深的“壓痕”，深度在0.08~0.12mm，嚴重地影響換熱管的機械性能和使用壽命；并且刀具與鋼管旋轉時的局部滑動率較大，會造成管子表面粗糙度較高，從而會增加流體流動阻力，降低了換熱管的換熱效率。

發明內容

本發明基于現有波紋管制造方法會造成換熱管的外形不規范、加工面表面質量不理想、換熱效率低、機械性能差、使用壽命短等問題，提出了一種波紋換熱管制造方法，該方法通過建立波紋管加工的數學模型，利用空間包絡原理求取接觸線和滾輪軸截面，進而應用仿真軟件模擬加工波紋管，通過與理想尺寸波紋管的對比，優化刀具參數和加工參數，最終使用軋制機加工出質量好、性能高的波紋管。

為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明是一種波紋換熱管制造方法，構建波紋管數學模型，應用仿真軟件模擬加工，將仿真結果與理想結果對比，通過多次參數調整，在滿足條件的情況下確定刀具參數和加工參數，通過計算管壁回彈量調整滾輪外形和軋制深度，所述制造方法包括如下步驟：

（1）構建波紋管外形參數的模型；

（2）利用空間包絡原理進行滾輪截面設計，求取接觸線和滾輪軸截面；

（3）使用數控加工仿真軟件，構建機床，進行仿真；

（4）對比仿真結果與理想尺寸波紋管，對偏差評估；

（5）確定刀具參數以及加工參數；

（6）使用有限元分析軟件仿真，計算管壁回彈量；

（7）使用軋制機進行加工。

本發明的進一步改進在于：在步驟（1）中，設置波紋管的外形參數，包括外徑、深度、螺距，建立波紋管軋制數學模型。

本發明的進一步改進在于：在所述步驟（2）中，接觸線和滾輪軸截面的求取方法包括如下步驟：

（a）確定外形參數；

（b）根據加工時鋼管和刀具的位置關系，確定加工坐標系以及轉換坐標；