沖孔翻邊技術(shù)在制冷系統(tǒng)銅管加工中的應(yīng)用*

馮 利， 孫士辛

(1.正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 南京 211106; 2.五洲制冷集團(tuán)有限公司, 江蘇 南京 211100)

沖孔翻邊技術(shù)在制冷系統(tǒng)銅管加工中的應(yīng)用*

馮 利1， 孫士辛2

(1.正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 南京 211106; 2.五洲制冷集團(tuán)有限公司, 江蘇 南京 211100)

針對(duì)制冷系統(tǒng)中匯集管孔的加工質(zhì)量問(wèn)題和釬焊可靠性問(wèn)題，采用沖孔翻邊法進(jìn)行加工，實(shí)踐證明，沖孔翻邊技術(shù)對(duì)該匯集管的質(zhì)量和效率都有較大提高。

翻邊孔；孔加工；專用設(shè)備

0 引 言

在空調(diào)制冷設(shè)備中，匯集管是一個(gè)重要部件，一般為材料為銅，該管上將聯(lián)接一些支管，連接支管處的質(zhì)量將直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量，如圖1主管與支管的連接圖所示。由于銅材的加工特性和管長(zhǎng)的制約，造成切屑和毛刺無(wú)法清除干凈，嚴(yán)重影響系統(tǒng)清潔度，這是導(dǎo)致制冷設(shè)備系統(tǒng)堵塞的重要原因之一；而焊接結(jié)構(gòu)不滿足釬焊規(guī)范的要求，是導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏的主要原因之一。為了相對(duì)滿足釬焊需要，企業(yè)只有加大管材的厚度，造成有色金屬的浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的上升。如何解決系統(tǒng)清潔度和便于焊接是解決制冷系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵。為此筆者在企業(yè)實(shí)踐期間與企業(yè)導(dǎo)師根據(jù)本單位的實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)該產(chǎn)品的孔加工工藝進(jìn)行了分析，考察其他企業(yè)的新技術(shù)，最終采用了翻邊孔加工技術(shù)解決了該產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。

圖1 主管與支管的連接圖

1 翻邊孔加工機(jī)理

目前市場(chǎng)上廣泛采用的翻邊孔加工工藝有鉆孔旋擠壓翻邊和沖孔翻邊兩種。鉆孔旋擠壓翻邊加工工藝是基于摩擦與金屬熱塑性變形等基本理論，利用物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦熱使金屬材料軟化變形的加工方法[1]；而沖孔翻邊加工工藝是基于金屬塑性變形和變薄拉伸等基本理論，利用材料流動(dòng)變形的加工方法。

1.1 旋擠壓翻邊

鉆孔旋擠壓翻邊加工時(shí)，利用高速旋轉(zhuǎn)的專用刀具做軸向進(jìn)給鉆孔。當(dāng)基孔形成后，動(dòng)力頭反向高速旋轉(zhuǎn)，旋擠頭伸出，隨著軸向力逐步加大壓力，使旋擠頭錐部與工件之間發(fā)生劇烈摩擦，由于摩擦所產(chǎn)生的摩擦熱使被加工局部的金屬材料溫度升高而軟化。這時(shí)旋擠頭加速進(jìn)給一軟化的金屬材料在旋擠頭的擠壓下向上翻起，當(dāng)旋擠頭的整個(gè)旋出后，即形成翻邊，如圖2所示旋擠壓翻邊孔加工過(guò)程示意圖[1]。該加工工藝的優(yōu)勢(shì)在于同一孔徑的刀具可以適用所有規(guī)格的管徑；問(wèn)題是隨著孔徑的加大軸向力加大，對(duì)設(shè)備的剛性要求較高，同時(shí)，孔徑小時(shí)旋擠頭剛性較差，易于損壞，因而設(shè)備制造成本和生產(chǎn)成本較高。

圖2 旋擠壓翻邊孔加工過(guò)程示意圖

1.2 沖孔翻邊

利用沖壓模具成形原理，由氣動(dòng)系統(tǒng)或油奪系統(tǒng)提供動(dòng)力，在金屬管沖孔裝置和金屬管拔孔翻邊模具的機(jī)械應(yīng)用下，直接從內(nèi)向外沖壓形成金屬管沖孔效果同時(shí)產(chǎn)生若需要的翻邊高度，實(shí)現(xiàn)沖孔與翻邊一次性完成，如圖3沖孔翻邊孔加工過(guò)程示意圖。該加工工藝的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備制造成本和生產(chǎn)成低；問(wèn)題是模具較多，更換麻煩，如何做好數(shù)理統(tǒng)計(jì)，合理組合優(yōu)化，這是要解決的課題。

圖3 沖孔翻邊孔加工過(guò)程示意圖

2 銅管孔加工現(xiàn)狀及工藝改進(jìn)分析

南京某制冷集團(tuán)公司是針對(duì)生產(chǎn)半封閉制冷壓縮機(jī)和制冷、空調(diào)、除濕設(shè)備的重點(diǎn)大型骨干企業(yè)。

目前實(shí)踐單位采用的加工方法是先在管子上鉆孔，再把支管插入，然后焊接主管和支管之間的角縫。這種方法由于受到材料、結(jié)構(gòu)等因素的影響，焊縫可靠性較差，且鉆孔后毛刺不易去除，直接影響到系統(tǒng)清潔度，這對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有致命的影響。

由于該單位產(chǎn)品種類多，每加工一種產(chǎn)品都需要對(duì)沖孔徑的鉆頭進(jìn)行更換，更換鉆頭的時(shí)間多；加上孔距變化多樣，沒(méi)鉆一個(gè)孔都需要認(rèn)為進(jìn)行檢測(cè)，質(zhì)量得不到保證的同時(shí)，效率也低。

影響產(chǎn)品質(zhì)量的原因主要是焊縫問(wèn)題，針對(duì)這一現(xiàn)象，如果在加工孔的同時(shí)使孔口產(chǎn)生向外的翻邊凸緣，翻邊高度為2～2.5 mm，然后將支管與凸緣對(duì)接聯(lián)接進(jìn)行釬焊，這使焊縫的強(qiáng)度和可靠性有較大提高，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；翻邊的同時(shí)也避免了毛刺的產(chǎn)生，有利于系統(tǒng)清潔度的改善，還可簡(jiǎn)化匯集管組焊過(guò)程中的輔焊工序，提高了效率。

3 專用設(shè)備設(shè)計(jì)要求

根據(jù)孔加工工藝改進(jìn)想法，盡管只有一個(gè)簡(jiǎn)單的沖孔翻邊工藝，但需要通過(guò)具備內(nèi)沖壓方式的設(shè)備才有可能實(shí)施該技術(shù)，同時(shí)考慮到采用數(shù)控技術(shù)對(duì)孔的加工質(zhì)量有極大提高，因此采用自動(dòng)控制。

3.1 對(duì)設(shè)備的總體要求

根據(jù)工藝技術(shù)的要求，相應(yīng)地對(duì)專用加工設(shè)備提出了以下幾方面的要求：①該設(shè)備由機(jī)架、送料旋轉(zhuǎn)軸、沖孔翻邊機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成，整臺(tái)設(shè)備由液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)、AC伺服系統(tǒng)組成執(zhí)行工作；②送料與分角均由AC伺服系統(tǒng)控制執(zhí)行，該機(jī)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，沖頭可從銅管內(nèi)部往外沖孔翻邊一次完成，并可將銅管直線運(yùn)動(dòng)、采用數(shù)控定位一次裝夾銅管可設(shè)定多孔加工，不規(guī)則定位加工；③銅管夾緊、沖孔翻邊采用油壓驅(qū)動(dòng)；④該機(jī)效率高、操作簡(jiǎn)單、人機(jī)對(duì)話，通過(guò)全中文操作界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)定及操作切換。

3.2 加工設(shè)備的技術(shù)能力要求

加工管徑：￠16 mm～￠80 mm，最大加工壁厚：2.0 mm，最小兩孔間距：20 mm翻邊高度：≥2.0 mm 加工孔孔距誤差 ：≤0.1 mm加工孔孔距累積誤差 ：≤0.2 mm加工最小孔徑：￠10 mm，加工最大長(zhǎng)度：2 500 mm，沖出成型時(shí)間為1 s。

3.3 加工設(shè)備的沖孔翻邊過(guò)程

把金屬管穿到橫形的圓柱模具上，金屬管被推動(dòng)裝置(推動(dòng)裝置就是控制金屬管移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)以達(dá)到等距拔孔和管子上下雙向沖孔效果)抓持住，推動(dòng)裝置是安裝在高精密滑軌上完全可滑動(dòng)的，滑軌上方安裝有相應(yīng)的樣板孔，所以滑動(dòng)到下一位置時(shí)可以控制相應(yīng)的孔距。在設(shè)備另一端安裝有沖孔(翻邊)裝置，當(dāng)金屬管滑動(dòng)到?jīng)_孔裝置時(shí)，左右兩邊沖孔模具會(huì)向中央合并給金屬管一定的壓力并起穩(wěn)固作用，此時(shí)沖疛直接從金屬管內(nèi)沖出底孔，并且行程再出來(lái)即是翻邊。

4 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明，采用設(shè)備改進(jìn)后的翻邊孔加工方法生產(chǎn)的銅管圖如圖4所示，采用傳統(tǒng)的翻邊孔加工方法的銅管圖，如圖5所示。

圖4 改進(jìn)后的翻邊孔加工 圖5 改進(jìn)前的翻邊孔加工

通過(guò)兩種方法加工的銅管與支管焊接后的質(zhì)量對(duì)比可知，改進(jìn)后的方法具有生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)單、使用范圍廣和翻邊強(qiáng)度好等特點(diǎn)，值得在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用。

[1] 周一丹，廖 萍.旋擠法翻邊孔加工工藝及其主要參數(shù)的優(yōu)化[J].新技術(shù)新工藝，2004(10):48-49.

[2] 廖 萍，周一丹.薄板件翻邊孔加工新工藝及專用設(shè)備[J].機(jī)械工程師，2005(8):83-84.

Application of Flanging Hole Processing Technology in Cooling System for Copper Pipe Process

FENG Li1，SUN Shi-xin2

( 1.ZhengdeCareerTechnicalCollege,JiangsuNanjing211106，China；2.WuzhouRefrigerationGroupCo.，Ltd，JiangsuNanjing211106，China)

For the machining quality problem of collection tube processing in the cooling system and soldering reliability problems, flanging hole processing method is presented in this paper. The practice has proved that the brass flanging hole processing technology are improved greatly the product quality and efficiency.

flanging hole；hole machining；special equipment

2014-01-16

江蘇省高等職業(yè)院校高級(jí)訪問(wèn)工程師計(jì)劃資助項(xiàng)目(2013)

馮 利(1972-)，女，江蘇南京人，講師，研究方向:數(shù)控技術(shù)。

T36

A

1007-4414(2014)02-0105-02