波纹换热管制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107784172A(43)申请公布日2018.03.09(21)申请号201711013402.5(22)申请日2017.10.26(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号(72)发明人朱大胜李修珍杨会超张文全李果王科伟季尧杰(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司32243代理人王素琴(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)F28F1/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图8页(54)发明名称波纹换热管制造方法(57)摘要本发明是一种波纹换热管制造方法，包括如下步骤：（1）构建波纹管外形参数的模型；（2）利用空间包络原理进行滚轮截面设计，求取接触线和滚轮轴截面；（3）使用数控加工仿真软件，构建机床，进行仿真；（4）对比仿真结果与理想尺寸波纹管，对偏差评估；（5）确定刀具参数以及加工参数；（6）使用有限元分析软件仿真，计算管壁回弹量；（7）使用轧制机进行加工。该方法通过建立波纹管加工的数学模型，利用空间包络原理求取接触线和滚轮轴截面，进而应用仿真软件模拟加工波纹管，通过与理想尺寸波纹管的对比，优化刀具参数和加工参数，最终使用轧制机加工出质量好、性能高的波纹管。CN107784172ACN107784172A权利要求书1/1页1.一种波纹换热管制造方法，其特征在于：所述制造方法包括如下步骤：（1）构建波纹管外形参数的模型；（2）利用空间包络原理进行滚轮截面设计，求取接触线和滚轮轴截面；（3）使用数控加工仿真软件，构建机床，进行仿真；（4）对比仿真结果与理想尺寸波纹管，对偏差评估；（5）确定刀具参数以及加工参数；（6）使用有限元分析软件仿真，计算管壁回弹量；（7）使用轧制机进行加工。2.根据权利要求1所述波纹换热管制造方法，其特征在于：在步骤（1）中，设置波纹管的外形参数，包括外径、深度、螺距，建立波纹管轧制数学模型。3.根据权利要求1所述波纹换热管制造方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，接触线和滚轮轴截面的求取方法包括如下步骤：（a）确定外形参数；（b）根据加工时钢管和刀具的位置关系，确定加工坐标系以及转换坐标；（c）通过空间包络原理计算，即接触线上个点的法失和相对运动的速度矢量差相互垂直，可构建四个部分的接触条件式，根据接触点到轴向距离的不同，求出接触点对应的相位角，根据不同的径失对应不同的相位角度值，可确定接触线；（d）求得接触线，得到MATLAB仿真图形；（e）利用等升距螺旋面性质求得轴截面截形；（f）根据计算结果，提取端面数据点，设计滚压轮。4.根据权利要求1所述波纹换热管制造方法，其特征在于：在所述步骤（6）中，使用有限元分析软件仿真，对轧制过程以及轧制后的回弹进行分析，确定回弹量，根据回弹量，调整滚轮外形和轧制深度，包括以下两个步骤：（I）设定模型，设定好相关参数，加载前设定两者的接触条件，钢管表面为接触目标面，得到约束图；（II）分析时按照两个步骤进行，先进行向下压制钢管，然后不进入后处理，随即进入升模具的动作，在进行后处理，设定压制的中心点在两个步骤中的位置变化即为回弹量。2CN107784172A说明书1/5页波纹换热管制造方法技术领域[0001]本发明涉及一种管件表面加工工艺方法，尤其是一种用于加工波纹换热管表面的制造方法。背景技术[0002]换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定指标的热量交换设备，换热管是换热器的核心元件，目前国内外一直致力于设计和开发各类高性能换热管,而波纹换热管是一种常见的高效强化换热管，如何提高波纹换热管的制造质量与性能一直是换热器领域研究的重点。[0003]目前，传统的波纹换热管是经过挤波器设备加工成波纹形状，生产工艺加工出的产品波峰为直线，波峰占整个波距的1/1~1/2，波谷为形状相同，两边对称的圆弧型；波峰和波谷的最大距离——波纹深度为1.1~1.6mm。在实际加工中，这种形式的波纹管随管径的不同，成型效果不好，“波纹”状不明显；且轧制时圆弧底部受力集中，并且在轧制进刀时，刀具接触面很小，容易产生“方管”等现象，这大大降低了换热管的换热效率和机械性能；由于对刀存在偏差，以及滚轮末端螺旋槽对已加工表面的碰擦，管子底部存在较深的“压痕”，深度在0.08~0.12mm，严重地影响换热管的机械性能和使用寿命；并且刀具与钢管旋转时的局部滑动率较大，会造成管子表面粗糙度较高，从而会增加流体流动阻力，降低了换热管的换热效率。发明内容[0004]本发明基于现有波纹管制造方法会造成换热管的外形不规范、加工面表面质量不理想、换热效率低、机械性能差、使用寿命短等问题，提出了一种波纹换热管制造方法，该方法通过建立波纹管加