摘要：空调翅片是空调中的重要零部件，负责空调的热交换本文从企业生产实际出发，为了降低企业生产成本，提高企业的生产质量，从冲压成型理论出发，探讨了各种冲压工序的变形特性，对空调铜翅片冲压模工艺进行分析和设计，利用铜翅片代替传统的铝翅片，能够有效提高换热效率，同时延长空调翅片的使用寿命，提高空调的整体使用效果，降低生产成本，为企业带来更高的经济效益。本文首先对空调铜翅片冲压模工艺方案进行初步判断，并通过分析确定了加工工艺的路线和排样图以及整体结构设计，分模设计，通过翻边工艺与拉伸工艺排样设计以及压边力的计算，对空调铜翅片冲压模工艺进行深入分析计算，最终总结了空调铜翅片冲压模工艺的实际效果。

关键词：空调铜翅片；热交换器；冲压模；工艺分析

空调铜翅片是空调中的一种热交换，用零件属于一种散热片，其提高换热器效率的原理是增加热交换的面积，通常一台空调中的铜翅片数量达到上百片，并且，近年来，随着家电的普及，对空调的需求量越来越大，铜翅片需求量甚至达到数十亿片，作为空调换热器基本元件，空调铜翅片的质量对于空调换热器的换热效率以及空调的制造成本有着至关重要的影响， 传统空调所采用的翅片大多为铝散热翅片，然而由于普通铝片的耐腐蚀性能比较低，三者新型铝涂层技术的不断应用，涂层铝片逐渐代替了普通的铝片，在一定程度上解决了防腐蚀的问题，但是由于旅途层中含有二氧化硅或水玻璃等硬度比较高的物质，使模具的磨损更加严重，并且生产成本较高。采用铜翅片，可以有效提高空调翅片的换热能力，并且能够有效降低生产成本。然而，当前对于铜翅片的研究较少进行，因此模具也大都是根据铝翅片设计的，并且因为新铜翅片的塑性相对小，但由于抗拉强度高，在拉伸后要求较高的压力，使得原有齿片无法适应新铜齿片的冲压要求。因此本文也就关于冲压铜翅片的模具开展了专门的研发工作与设计。

一、空调铜翅片冲压模工艺方案的初步判断

空调翅片形成时涉及的工艺参数比较复杂，并且翅片的质量在一定程度上决定了换热器的换热效果，也影响了空调的使用寿命。随着人们对空调的需求越来越多，对空调的性能要求越来越高，所以要尽快生产出更薄强度，更高换热效果更好的空调翅片，在空调翅片冲压过程中，容易产生翘曲，塌孔等问题时成型，质量降低，影响空调的正常使用。所以，首先应当初步确定冲压工艺方案，对翅片进行优化。空调翅片是指在平整的铝箔上有按照一定固定的距离交错间隔排列的翻边孔和百叶窗，并且排列的方式为叉排排列，在冲压过程中，可以将多列的翅片并排同时冲制，从而提高加工效率。同时，要考虑冲床工作台的尺寸和冲压力等影响，控制同时并排冲制的翅片数。本文基于空调翅片的加工工艺以及实际情况，拟定了四种加工方案，同时，由于如果在二次翻边工序之前进行冲孔和翻边，可能会导致二次翻边的凸缘难以固定。

二、空调铜翅片冲压模工艺

（一）加工工艺路线确定

范文针对本文所分析的铜制片零件进行分析，发现其翻边直径和翻横边后的高度属于高凸缘，如果对其进行直接冲孔，翻边可能会出现开裂，影响最后的成型质量，不利于空调的稳定运行，所以应当先将其引伸到一定高度，再进行冲孔翻边，并且本文所分析的铜翅片表面有一定的波形，为了保证已经加工好的孔型不受影响，则应当在冲孔翻边之前进行波形的加工。为防止边缘断裂，针对铜翅片上突然出现翻边结构的情况，可以选用相对大的翻边安全因子。在送料过程中，由于需要采用的前方拉料结构，带料厚度小，且相对比较柔软，所以传统的输料结构并不适合。切割流程中必须通过独特的机械驱动力驱动切割，并且要求整个切割受到冲床滑块的驱动。而最后确定本文的空调铜翅片冲压加工方法包括：先进行拉伸和压波纹的处理，然后，进行整形拉伸和冲孔翻边，最后依次进行翻横边、切边、分条、切断。

（二）确定排样图

由于排样图是空调铜翅片冲压模工艺设计中的重要组成部分，所以一定要充分考虑多种因素，以提高排样图设计的科学性。首先，必须考虑各道冲压生产工艺在培养设计过程中的先后顺序，第二，必须考虑测量工位和空工位之间的相对位置，第三，要确定落废料口的相对位置和操作台的尺寸，第四，要选择科学的送样方式和送样位置，保证走料过程中的精确定位。在确定模具的排样图时，需要收集各项参数，包括拉伸次数，拉伸高度，拉伸系数，冲孔尺寸，翻边系数等，结合结构设计时所需要的各个参数，保证模具更加紧凑，将工序进行组合处理。

（三）模具整体结构设计

为了使模具制造过程中的难度更低，为后续模具的安装调整维护提供更大的便利，所以模具整体结构设计采用分块式设计方式，主要包括五个部分，在第一个部分包括第一模块的前六次拉伸，第二个部分进行冲孔，翻边和压波纹处理。在第三个部分进行第二次翻边即翻横边。切边分条和切断模为第四，第五部分。除了第五部分以外，统一由冲床滑块提供冲压力，第五部分的冲压力由液压马达单独提供，冲孔次数通过plc控制系统控制。在下模架上还设置了一个下模垫块来保证冲压时片料的高度。要提高整体模具的导向精度。基于排样图选择四导柱滚珠模架结构，将上下板块设计成非标准模板。

（四）分模设计

分模设计过程中包括拉伸子模的设计，冲孔翻边模设计，二次翻边模设计，切边分条模设计，切断模设计和辅助结构的设计六个部分。由于前四个部分模具都在上下大模板之间，所以应当严格控制这四个模块的形成和闭合，高度保证相同。

在拉伸子模设计中，首先应当确定拉伸子模的结构，本文选择倒装结构来避免送料时零件表面被划伤，其中，在下模架上安装楔块调整装置，凸模垫板，等结构，在上模架上通过种植式结构安装凹模垫板等结构。在拉伸凹模和凸模的结构设计中，不必过多考虑二者之间的配合，但是后期整形拉伸时要对间隙问题重点关注。前期的拉升子母主要是为了提高翅片的翻边高度，逐渐改变拉伸孔为柱状，调整有高度，主要是通过拉伸凸模下面的机构进行调整，所以推模的固定方式为浮动固定。在确定卸料方式时，主要在后两次拉伸以及后期的整形工艺和翻边工序中考虑卸料问题，可以借助凸模外侧的成料板，在下模架上卸料，利用卸料钉结构对上模架的坯料进行卸料。

冲孔翻边模设计中，首先通过冲孔翻边模完成压波形处理和拉伸整形，冲孔，翻边四道工序，波形处理时采用线切割的方式来保证冲孔翻边模块上下模结合面的紧凑，提高整体结构的紧凑性。所以为了减小模具结构的尺寸，可以将冲孔翻边的工位复合。在拉伸整型模具的设计中，需要考虑凸模与凹模之间的间隙，基于齿片的结构尺寸确定，凸模和凹模的圆角半径。冲孔翻边模设计中，采用设有气孔的台阶式结构的冲孔凸模，吹掉是为了避免冲孔废料在片料上出现叠冲，应当采用高压空气进行吹料。下模不仅为落料凹模，还是翻边凸模，所以，采用双直臂结构的复合结构，减少凸模与凹模之间的磨损。由于加工方法会对凸模和凹模的尺寸设计造成影响，本文采用分开加工的方式降低加工成本，同时有利于二者的互换，加工过程中要合理控制二者之间的间隙，所以凹模基本尺寸与凸模基本尺寸差值应当在最小合理间隙范围内。在翻边凸模和凹模的设计中，要控制二者间隙比材料厚度略小。

二次翻边模设计中对整体结构的设计，采用经典的结构，包括上下模板和凹凸模的固定板以及卸料板五板，以四个滚动导向柱保证，各个模板之间的位置精度，同时，还应通过楔块调整机构对上模板与上大模架之间的高度进行调整。二次翻边模设计中，要保证翻边后边缘不出现裂口以及其他缺陷，所以应当尽可能严格要求翻横边的尺寸，设计师也应当在零件图中注意翻横边的尺寸要求，避免产品报废。

切边分条模主要负责冲减翅片待料两侧边多余的边料，保证翅片达到图纸的尺寸要求，并将待料按热交换器所需装配孔的排数进行分割，这一结构在上下大模架之间通过滑动导柱进行导向。切边分条任务的完成通过各个模块利用螺钉和定位槽在上下模板之间按规律定位有上下模板带动，要控制模具是否起作用，可以通过拆卸或装配垫条来完成切边分条工作。在装配中，应当保证上下模之间对应的刀刃吻合，并控制上模高度差与下模高度差相等，从而使分条时两侧能力更加一致，在装配过程中，会分别采用两个零件组合进行装配，从而使模块制造更加方便。

在切断模的设计中，需要借助除了滑块机构以外的其他动力，并且这一动力还应受冲床滑块运动的控制，从而保证切断模，可以实现自动切断动作的控制，以及散热片级进模的正常运行。可以通过plc控制装置对冲床进行控制在辅助结构的设计中，为了保证在铜箔料开卷进入模具之前没有褶皱，确保连续进给平稳，你们在薄料表面涂覆一层拉伸油，并在送料前放油盆过油。送料机构的设计可以参考以往的冲压模具结构，控制送料滑块的送料步距可以通过调节螺杆长度和摇杆摆动的角度实现。

三、空调铜翅片冲压模工艺的分析计算

（一）翻边工艺与拉深工艺

翻边工艺分为内圆翻边和外圆翻边，主要是指将工件的孔边缘或外边缘翻成竖直的立边。本文以内圆翻边为主要技术，内圆翻边时边缘孔部分受到的切向拉应力作用最大，在变形区切向拉应变也最大，且切向拉应变会随着孔边缘距离的增大而减小，孔边缘容易产生裂纹，如果变形程度过大，就会导致裂纹的生成。在采用翻边工艺时，应当先确定翻边系数，翻边系数是指翻边前孔径与翻边后孔径的比值，当分别克在破裂前所要达到的最小分边系数为极限，翻边系数影响这一系数的因素有很多，主要包括材料的塑性，孔的边缘情况，材料的相对厚度，凸模的形状。一边孔边缘比较光滑的工件 或者材料塑性比较好极限翻边系数可以取值较小，如果材料厚度小，翻边后直径比较大，则应当取较大的极限翻边系数。脱模和翻边工件接触的面，如果为弧形则可以取较小的翻边系数，如果要设计平直的凸模工作面，则应取较大的翻边系数。

（二）排样设计

排样设计在模具设计过程中至关重要。排样图的好坏关系到模具最终加工出的成品是否合格，所以在排样设计中应当遵循以下原则，设计中要充分考虑冲压方案，原料供应和模具的制造工艺，首先应当考虑生产批量与生产能力，在排样设计中，需要进行整个翅片的多工位级进模设计，所以要充分考虑是否能够满足大批量生产的需求。同时还要考虑工艺冲压的顺序以及各道冲压工序工位数的确定。其次，要基于送料方式和送料位置以及空工位的位置自由排样设计，送料方式的选择中，如果所选的材料比较薄，则应当在安排工位拉料之前进行切断采用前方挖料的方式。空工位位置是为了保证每个子模块对应的工位之间，有足够的空间，所以要在每个子模块之间安排一个空工位，从而避免子模块之间互相干涉，提高子模块安装的便捷性和质量，在冲压过程中，应当考虑拉料机构本身的前进方向。在拉料工序与切边分条工序之间设置较多的空工位，切断工序和拉料工序之间的空工位也应当更多。最后，废料能否顺利排出一次载体的形式，也是排样设计中需要考虑的因素，在翅片制造过程中，排出废料的过程包括冲制，预制孔时排出废料和切边时搭边排出废料，载体形式是保证翅片制件精度，满足大批量生产需求所采用的搭边方法。在制定培养方案时应当综合多种因素确定排料方案，科学安排翅片的加工工序，并综合考虑各项因素确定排样方案，并绘制排样图。最后还要利用一个步距内的冲裁件数目和一个步距内冲裁件的实际面积，条料宽度和步距计算材料利用率。

（三）计算压边力与总冲压力

适当的压边力能够防止毛坯变形区产生起皱，的现象，如果压边力太小，则无法达到防震的效果。如果压边力过大，则可能会导致变形区周围产生拉应力而开裂，所以对压边力进行计算是至关重要的，通常计算压边力需要基于压边圈与铜箔的接触面积，和单位压边力来计算，同时，还应计算总冲压力。

总结

总而言之，通过对空调，铜翅片，冲压模工艺进行分析和设计，将最终的模具进行安装调试，并经过实际使用验证，证明模具设计的合理性，并且调整更加方便，操作比较简单，具有更高的生产效率。除此之外，模具的定位，精度和布局精度都更高，到凹模和凸模之间存在磨损后，更换也更加方便，同时提高了各个模块的使用寿命。除此之外，由plc装置控制的切断膜能够任意调节条料的切断长度。可以通过调整楔块控制拉伸凸模和翻边凹模的高度，对于产品的适用性更高。利用铜翅片代替传统的铝翅片，能够充分发挥铜的变形极限，并且由于铜翅片的变形极限比铝翅片的拉伸翻边，变形极限要大，所以本文所设计的模具可以用于铝制品的加工，实现了一模多用。

参考文献

[1] 王万新.空调铜翅片冲压模工艺分析与设计[J].模具制造， 2005（9）.

[2] 董志强，尹明富，王万新.空调器铜翅片专用多工位级进模的设计[J].工具技术， 2006（12）.

[3] 毛锡韶.家用空调用铜管翅片式换热器制造工艺简介[J].日用电器， 2013（10）.

[4] 董志强，尹明富，王万新.空调器铜翅片专用模具设计与实验研究[J].模具工程， 2006（7）.