板翅式换热器高精度翅片冲压成型机的创新设计
板翅式换热器高精度翅片成形创新研究
技术填补了国内外空白，同时该项目成套技术装备已获得国家 多项专利授权。主要有以下技术创新点：
（1）理论及试验方法创新：此前板料弯曲成形回弹研究 中，采用V型和U型试验方法，大都针对钢铁材料。对3003、 3004铝合金薄板N型折弯机理和回弹试验的研究尚属首次。利 用有限元数值模拟方法对N型、M型或W型复合折弯成形机理及
回弹过程进行深入系统研究，其边界受限和约束复杂，分析难 度大，这是前人未曾进行的工作，研究成果填补了有关开模条 件下薄板复杂结构件的复合成形理论方面的空白[1]。
（2）成形工艺技术创新：本项研究首次提出M型或W型复 合折弯工艺方法，其成形过程是材料纤维方向的多重受限折弯及 齿宽方向约束错列剪裁的三维复合成形过程，主要采用了以下 技术：①多刀技术－使传统的翅片单齿单次成形变为单齿多次成 形，无须二次挤压整形工艺就能保证翅片节距的一致性，解决了 翅片翅形精度及节距精度难以保证的技术难题；②整体刀片技 术－研制出整体模具刀片，解决了单齿组合刀片精度低、强度 低、寿命短、安装烦琐的问题；③复合成形技术－在折弯成形基 础上附加了塑性整形技术，翅片齿顶形成一定面积的平面，大大 增加了翅片的钎焊强度；④固定式脱模技术－设计了固定脱模结 构，解决已有的浮动脱模引起的精度不稳定问题。
1 实施效果 通过本项研究，进一步完善了铝合金薄板复合弯曲成形理
论内涵和主要技术，创新了板翅式换热器高精度翅片成形技术 和工艺。研究结果已全部用于提升复杂翅片的制造技术水平， 该技术及关键制造设备填补了国内空白，具有自主知识产权。 项目组开发的板翅式换热器高精度翅片自动成形生产线已在项 目合作企业宁波宁创自动化设备有限公司实现了定型生产，系 列翅片成形机已通过FIVES公司法国总部的技术检测和生产试 验并率先出口法国和德国，项目技术水平和使用效果在国内 外获得一致好评，得到了用户的高度评价。在不到两年时间内 该生产线已成功推广55条，目前国内四川川空股份有限责任公 司、开封空分集团有限责任公司、杭州中泰过程设备有限责任 公司等企业都在使用本项目技术设备。杭州杭氧集团有限公司 等企业已与项目合作公司达成批量引进的意向。本项目的开发 成功，使我国实现了大型、特大型中高压空分设备重大技术装备 的国产化，极大地提升我国板翅式换热器制造行业的核心国际竞 争力，使我国由空分设备大国向空分设备强国迈进。同时为实现 工业升级转型，打造低碳绿色的节约型可持续发展社会做出了贡 献。本项目开发的薄板成形技术和翅片成形技术及设备也可应用 于其他工业领域，如汽车覆盖件新型吸震材料，多孔结构吸声、 吸波材料，家用空调、汽车空调新型换热器制造等领域。
板翅式换热器优化设计
·206· 2015年8月工程技术科技创新板翅式换热器优化设计王超襄阳航力机电技术发展有限公司，湖北襄阳 441000摘要：这篇文章主要结合本单位的实际生产过程，运用新的技术优化设计，主要是板翅式换热器设计的新方法，通过理论学习，逐渐掌握设计方法，从本文的具体介绍中让我们明白作为制造业，技术是关键，板翅式换热器是一种通过翅片二次强化传输热量的方法，制造的具有高性能的换热设备。
这种设备通过热量传输在单个通道上，采用热力学原理叠层式分流，从而达到高效运作的目的，其设计方法灵活，能使换热器的热传输性能强，在制造过程中达到节省材料、换热效果好与运行费用低的目的，而且设计费用低廉。
关键词：板翅式换热器；强化传热；优化设计中图分类号：TK172 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2015）46-0206-011 换热器传热性能的探讨板翅式换热器在许多工业生产中运用广泛，我们主要看其设计的方式方法，在不同的领域涉及面不一样，要求结果设计的参数也不一样，对一些热力问题会通过传热优化分析，对比，转换成有各种模式的简单化的数据，从而理解起来方便，会为以后研究打下坚实基础，这不光从表面进行透析，还应看到内部有很多难点需要优化解决。
1.1 板翅式换热器的应用范围针对一些高效的节能器在实际生活中被广泛运用，这些技能设计的凸显，把我们带到知识经济时代，我们不光要研究板翅式换热器的特点、技能、方法等，还要把握住参数的范围设定，不同的转换器使用的定格参数不同，这会对我们研究板翅式换热器新的领域面有着一定的制约，本文主要以板翅式的研究为切入点，根据等量尺寸的大小，优化数据，排序整齐的进行清算整理，最终将得出准确的数字，为改变以前不合理的参数运算，采用分模块的选优程序，达到优化实际的目的。
1.2 排序的正确方法通常情况下，我们遇到如何进一步优化设计板翅式换热器，这在行业中是一个难题，这里的优化不仅是改变一下顺序，整合一下数字的那样简单，要计算每一个数据的精确性，测量其准确的位置，从中找到一个突破口，进行逐步检测和分析，以达到预期目的。
板翅式换热器中新型微凸翅片结构设计及性能分析
试研究了三角波纹翅片和双尺度锯齿翅片的流动
分布,当流体流过微凸段时,一部分沿着微凸体的
与传热性能,研究发现,两种结构都能在保证压降
壁面流动,一部分 穿 过 微 凸 孔 与 相 邻 流 道 的 流 体
增高幅度很小的情况下实现传热强化.
混合,如图 １b 所示,起 到 了 流 动 边 界 层 破 坏 及 流
横向 流 动,从 而 导 致 流 动 不 均 匀 性 高、换 热 效 率
低.借鉴组合翅片的换热优势和平直翅片的低阻
特性,在 平 直 翅 片 的 壁 面 上 开 缝,冲 压 出 犁 型 微
图 ３ 仿真模型
凸,形成一种新型微凸翅片结构,如图 １a 所示,在
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微凸体形成的局部横向流动来改善换热性能.翅
器的整体换热性能.
图 ２ 微凸翅片主要结构参数
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２ 微凸翅片结构性能分析
在 FLUENT 软件中对新型微凸翅片的换热性
能进行仿真分析.首先建立图 ３ 所示的简化仿真
模型,包括入口面、出口面、周期对称面、上下隔板
板翅式换热器超 大 型 化 和 低 能 耗 化 的 发 展 趋 势,
挖掘翅片区域的 换 热 潜 能、提 高 换 热 效 率 成 为 了
板翅式换热器高精度翅片成形关键技术研究及其装备开发
3 结束语 通过板翅式换热器高精度翅片成形关键技术研究及其装备
开发，预计未来十年仅国内翅片折弯冲压机及配套模具和辅机的 市场规模约在2000台（套）以上，市场规模约15亿元人民币。利 用本项目技术开发的翅片高速折弯冲压机，可大幅降低我国空分 企业的生产成本，获得较大的经济效益，开发的成套制造设备还 可出口创汇，由此产生的直接和间接经济效益十分巨大。
引言 本论文就板翅式换热器高精度翅片成形关键技术进行了阐
述，涉及的关键技术为：①复杂型面高精度翅片有限元建模； ②翅片复合成形高精度数值模拟算法；③翅片回弹预测与控制 技术；④翅片成形设备动力学分析及优化设计。内容包括：翅 片的三维建模；3003、 3004 铝合金带材冲压性能试验；N 型、 M 型、W 型复合弯曲回弹试验；典型翅片成形及回弹过程数值 模拟；翅片回弹数值分析及回弹抑制；翅片成形设备和模具的 结构参数和工艺参数优化；回弹预测及模具刀齿型面补偿；翅 片高速成形设备的结构设计及动力学分析等。
一种关于新型板翅式换热器的传热设计
一种关于新型板翅式换热器的传热设计摘要：板翅式换热器的结构优化已经成为目前国内外研究的热点问题，流体在不同结构参数平直翅片及银齿形翅片、多孔翅片、波纹翅片、钉状翅片等高效能翅片的流动传热表现。
本文基于流体力学、工程热力学、传热学知识及前人的研究分析板翅式换热器的传热原理和结构优化设计。
关键词：传热原理；翅片结构；相变1换热器的基本理论1.1新型板翅换热器结构原理板翅式换热器单元主要包括翅片、隔板，导流片，流道，封头。
各单元通过真空钎焊工艺焊接在一起。
在相邻两个隔板实践放置翅片和封条，形成一个可以流通的通道夹层，并由一定数量的通道按照一定的布置方式排列组成板束，在将一定数量的板束根据流动方式排布起来形成芯体。
翅片是板翅式换热器的基本元件，也是核心元件，其传热过程主要是通过流体和翅片之间的对流传热进行。
翅片作为隔板的延伸和扩展不仅扩大了传热面积、提高了换热器紧凑性，而且由于其对流体的强烈扰动从而可以提高换热器效率，同时使得芯体形成牢固整体，增强了换热器的强度和承压能力。
板翅换热器具有比表面积大、传热速率高、可多股流换热、可二次传热的特点，由于翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数；同时由于隔板、翅片很薄，具有高导热性，所以使得板翅式换热器可以达到很高的效率。
板翅换热器在传统型板翅换热器的基础上，改变流道结构，使流道更复杂，湍流耗散率增加，从而大大提高换热器的传热性能。
通过流道的布置和组合能够适应：逆流、错流、多股流、多程流等不同的换热工况。
通过单元间串联、并联、串并联的组合可以满足大型设备的换热需要。
工业上可以定型、批量生产以降低成本，通过积木式组合扩大互换性。
2新型板翅换热器的传热设计计算设计计算目的在于设计计算换热器的换热面积，不同表面下流体的流动传热特性是换热器设计优化的基础。
流体为连续性介质，流动过程遵循连续性方程、动量守恒方程以及能量守恒方程。
提出如下假设。
入口流体的流动状态为层流；流体的物理属性不会随着温度的变化而改变；入口流体流量分布均匀；翅片形成的流道间距均匀；忽略换热器内部翅片厚度对流体流动的阻力作用；忽略换热器内部流体与外界空气之间的热量交换；忽略换热器同层翅片结构同一截面不同流道内流体温度的差异。
板翅式换热器高精度翅片冲压成型机的创新设计
板翅式换热器高精度翅片冲压成型机的创新设计随着工业生产的不断发展和提高，板翅式换热器的需求量也越来越大。
然而，在生产过程中，由于翅片的精度要求较高，在现有的冲压成型机中往往难以满足这一需求。
因此，本文将介绍一种高精度翅片冲压成型机的创新设计，以满足生产线上对翅片精度的要求。
首先，该设计的机体采用高强度的钢结构，具有稳定的机身结构和较大的承载力。
在机体内部，采用先进的液压系统和PLC控制系统，能够有效地实现机体的运行和翅片成型的准确度。
同时，翅片成型的模具也采用了先进的三维打印技术制造，可有效提高翅片的精度和生产效率。
其次，在翅片成型的过程中，该机还采用了自适应规划技术。
通过对翅片成型时的应力和变形情况进行实时监测和分析，机器能够自动控制翅片的成型过程，使得翅片的精度得到了进一步的提高。
这一技术的应用，有效地提高了机器的生产效率和生产速度。
最后，该机还加入了智能化的界面设计，方便用户对机器进行操作和监控。
通过智能化的界面设计，用户能够简单、直观地了解机器的运行状态和生产情况，做到了快速反应和问题排查。
综上所述，该高精度翅片冲压成型机的创新设计，实现了机身结构的稳定、液压系统和PLC控制系统的前沿技术运用，翅片成型模具制造的三维打印技术应用、自适应规划技术以及智能化的界面设计等多项技术的运用。
它的出现，将极大提高生产线上翅片成型的效率和精度，为现代工业生产提供了可靠的保障。
在该高精度翅片冲压成型机应用的过程中，涉及到了一系列的数据。
以下将具体列出这些数据，并进行分析。
1. 机体结构的承载力为200吨该数据表明，该机体结构采用了高强度的钢结构，具有很高的承载能力。
这样可以在成型过程中承受较大的压力，从而使得成型更加精准。
同时这样的承载能力也意味着，生产线上的工人可以更加安心，避免因机器的结构问题导致的安全事故。
2. 翅片成型的模具采用三维打印技术制造三维打印技术是近年发展起来的新技术，以其高效率、低成本、高精度的特点，已经广泛应用于各个领域。
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板的 １ ／ ３ ） ， 其成形过程的回弹复杂 ， 回弹量大 。
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平直型翅片 锯齿型翅 片 波纹 型翅 片
模板相对下模板上下移动 ， 上模板 向上移动 同时也 会带动固定于其上 的上模具上行 ， 从而完成整个开
模 的过程 ， 上模 板 向 下移 动 同时 也 会 带 动 固定 于其
板 翅 式换 热器 是 各类 气 体分 离设 备 的核 心 机… ， 而 铝合 金 翅 片是 板 翅 式 换 热 器 的核 心 零 件 ， 占整个换热器体积的 ８ ０ ％以上。翅片类型繁多 （ 图
１是 翅 片 的 三 种 基 本类 型 ， 每 种 翅 片类 型根 据材 质 厚度 、 高度 、 节 距 又 可 以细 分 成 多 种 类 型 ） 、 成 形 工 艺 复杂 ， 其 制造 材料 主要 使 用厚度 为 ０ ． １ ５ Ｉ Ｔ ｌ ｍ～０ ． ６ ｍｍ 的 ３ ０ ０ ３ 、 ３ ０ ０ ４铝 合 金 带 材 ， 由于 铝 合 金 的 断裂 延 伸率 高 ， 均匀 塑性 延 伸 率 低 ， 弹 性模 量 小 （ 只 有 钢
图１ 翅 片基本 类型
铝合金错列锯齿翅片制成的板翅式换热器 由于
结构 紧 凑 、 换 热效 率 高 、 轻巧牢固， 广 泛用 于冶 金 、 石 油化工 、 煤化 工 、 原 子 能 等领 域 ， 目前 已成 为 空 分行
１ 传统 的冲压成型机
传 统 的冲压 成 型机 ， 一般 均是 由上 机板 、 下机 板 及设 置在 上 机板 和 下 机板 之 间 的导 柱 组成 的机 架 ， 机架 内下 部 固定 有 下模 板 、 设 有 可沿 导 柱 上 下 滑 移 的上模板 和可驱 动 上模 板 上 下 滑 移 的锁模 油 缸 ， 工 作 时将 下模 具安 装 固定 在下 模 板 的上 方 ， 将 上 模 具 安 装 固定在 上模 板 下方 ， 开锁 模 时 ， 锁模 油缸 驱 动上
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板 翅 式换 热 器 高 精 度 翅 片 冲压 成 型 机 的创 新 设 计 术
何 润琴 ， 张舜德
（ 宁波大红鹰 学院 ， 浙江 宁波 ３ １ ５ １ ７ ５ ）
摘要： 针对传统冲压成型机上 下模板 不能 同时开锁模的缺 陷， 开发 了一种新 型板 翅式换 热器 高精度 翅片冲压 设备 ， 该设备能够 同时驱动上 、 下模板上 下移动以进行 开锁模 ， 而且送料 节距还 可 以进 行调 整。对该 冲压 成 型机 进行 了结构设计 ， 并说 明 了其 工作原 理及创 新点。 关键 词 ： 板翅 式换 热器 中图分类号 ： Ｔ Ｈ ６ ９ 翅片 冲压成型机 创新设计 文献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ２— ６ ８ ８ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ４ ３ — ０ ３
ＨＥ Ｒｕ ｎｑ ｉ ｎ， ＺＨＡＮＧ Ｓ ｈｕｎ ｄ ｅ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｔ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｃ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｌ ｏ ｃ ｋ ｍｏ ｄ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ — ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｎ ｅ ｗ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ 一 ６ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｉ ｆ ｎ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ．ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｎ ｄ ｉｖ ｒ ｅ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ
业最主要的换热器。本院与宁波宁创公 司已合作开 发出 Ｃ Ｐ Ｃ ６ ０ ０系列翅 片成形 设备 ， 能加工制造错 列 锯齿 类 型 的翅 片 ， 性 能超 过 国外 同类 产 品 。该 设 备
可 根据 不 同翅 片成形 工艺 ， 实 现 冲压 力 可调 、 闭合 高 度 精确 可调 。