[發(fā)明專利]一種金屬雙極板流道輥壓工作輥的輥形及其參數(shù)化設(shè)計

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• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115156356A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙富強;田虎剛;黃慶學;王棟;張彥雷;王宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學
• 主分類號: B21D13/04
• 分類號: B21D13/04;G06F30/17;H01M8/0206;H01M8/0232;H01M8/026
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

一種金屬雙極板流道輥壓工作輥的輥形及其參數(shù)化設(shè)計，屬于氫燃料電池金屬雙極板工作輥形設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于實施步驟如下：①根據(jù)已知輥壓工作輥的流道深度h=r₁?r₆，輥壓周期角φ、繪制出凹凸輥嚙合傳動圖，并以凸輥的左半齒為例，繪制出齒頂面段為圓弧、齒側(cè)上半段和齒側(cè)下半段分別為圓弧和直線、齒根段為圓弧、齒頂角和齒根角過渡段為圓弧的各段形狀；②以凸輥中心點O₁為原點建立橫坐標為x、縱坐標為y的橫端面坐標系，對凸輥左半個齒的六段曲面線進行參數(shù)化設(shè)計。本發(fā)明的優(yōu)點是加工生產(chǎn)出側(cè)壁傾斜角近似為直角的金屬雙極板流道，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫燃料電池金屬雙極板工作輥輥形設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬雙極板流道輥壓工作輥的輥形及其參數(shù)化設(shè)計。

背景技術(shù)

金屬雙極板是氫燃料電池電堆的核心零部件，輥壓加工是實現(xiàn)金屬雙極板流道連續(xù)加工的加工方式。目前，國內(nèi)外用于金屬雙極板流道輥壓加工的輥形多是漸開線齒形，這種齒形難以加工出側(cè)壁傾斜角為直角的金屬雙極板流道，生產(chǎn)出的產(chǎn)品周期小、散熱差，難以滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種金屬雙極板流道輥壓工作輥的輥形及其參數(shù)化設(shè)計，可有效地克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，其特征在于實施步驟如下：

1、根據(jù)已知條件：流道深度h=r₁-r₆，輥壓周期是由周期角φ即相鄰兩齒中心線夾角決定的，r₁為凸輥齒頂圓半徑，r₆為凸輥齒根圓半徑。

根據(jù)上述已知條件，可繪制出圖1、2、3、4。

如圖4所示，以凸輥左半齒為例，將齒面劃分成六段描述：齒頂面AB段、齒頂角BC段、齒側(cè)上半段CD、齒側(cè)下半段DE、齒根角EF段、齒根FG段，各段面的形狀是：以凸輥中心O₁點為圓心、以齒頂圓半徑r₁為半徑畫圓取AB段；以相鄰齒中心點O₃為圓心、以r₃為半徑畫圓，繪制CD弧面，r₃是相鄰齒中心點O₃至對應(yīng)齒的齒側(cè)切點的距離；齒頂角BC段是以O(shè)₂為圓心、與B、C兩點相切的圓弧過渡段；DE段是與D點相切的直線段；齒根段FG是以O(shè)₁為圓心、以齒根圓半徑r₆為半徑的弧段；齒根角EF段是以O(shè)₅為圓心、與E、F兩點相切的圓弧過渡段；

以O(shè)₁A為對稱軸，凸輥左半齒形與右半齒形相同，按上述方法制出右半齒形，下凸輥輥形與上凹輥輥形相同。

2、上述是對凸輥齒形的形狀構(gòu)成進行了描述，其制作工藝是比較繁雜的，下面對凸輥齒形六段弧面參數(shù)化成形表述如下：

以凸輥中心點O₁為原點，建立橫坐標為x、縱坐標為y的橫端面坐標系，對凸輥左半個齒的六段曲面線分別表示如下：

1）第一段為凸輥齒頂圓弧面AB段，坐標方程為：

式中：r₁為齒頂面段圓弧半徑，

θ₁為AB段圓弧函數(shù)參變量，其范圍區(qū)間為；

2）第二段為凸輥齒頂圓弧AB與齒側(cè)上半段圓弧CD的圓弧過渡段BC，坐標方程為：

式中：r₂為齒頂角過渡圓弧半徑，

E₂，F(xiàn)₂為圓心O₂的坐標：

（3）

（4）

θ₂為BC段圓弧函數(shù)參變量，其范圍區(qū)間為

；