圆顶翅片滚刀的设计开发及其装配.doc

圆顶翅片滚刀的设计开发及其装配 田冬龙 武宝林 张牧 沈铭乾 (天津工业大学 机械工程学院 天津 300387） 摘要：本文通过对圆顶翅片散热带成形特点的分析研究，利用滚切成型原理开发出一种效率高、精度高、快速设计的翅片滚刀设计方法，并对滚刀的设计理论及成型原理进行阐述，最后以一种类型翅片的刀具为例进行滚刀的设计建模，并经ANSYS仿真从而验证本设计的正确性。 关键词：散热器；圆顶翅片；滚刀 ；设计理论；装配 The Design and Assembly of Dome-topped Fin Hob Tian Donglong Wu Baolin Shen Mingqian （College of Mechanical Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin, 300387） Abstract：By analyzing and researching the forming characteristics of the dome-topped fin’s radiating corrugated ribbon , also by combining with roll-type principle, the thesis develops a rapid design hob fin design method with high efficiency and high precision. After elaborating the hob’s design philosophy and molding principle, the authors design and establish a three-dimensional modal and take one of which as a model of the hob . In the end, the thesis verifies the validity and serviceability of the design by the ANSYS simulation. Key words: radiator; dome-topped fins; hob ;design; assembly 1 前言 翅片是汽车水箱、中冷器以及汽车空调等的重要组成部分，其质量的优劣直接影响到散热效果。滚刀是加工翅片的主要部件，对翅片的形状及精度起到决定性的作用，因而滚刀的设计开发显得尤为重要，基于以上原因本文提出翅片滚刀的设计理论。 2 翅片滚刀的设计 （1）翅片滚刀的工作原理 根据圆顶翅片形状，滚刀可以分为两类：圆顶直齿滚刀:用于滚压平直形、锯齿形圆顶翅片；圆顶斜齿滚刀:用于滚轧百叶窗、波纹带圆顶翅片。 根据齿轮啮合的基本定律[1]可知， 渐开线齿廓不但能保证传动的平稳性，易于加工制造，同时其所独具的中心距可分性也给滚刀的安装调试，控制散热带高度带来很大的便利，因而选择渐开线作为滚刀的齿廓形状。滚刀组为一对精密啮合的刀片组，铝带从中间通过，初步形成所需的翅片形状，如图（1、2）所示： 图1 加工简图 图2 三维模拟加工 （2）滚刀的齿形参数设计 翅片几何参数可以归结为如下的两个表征参数[2]：即翅片的斜边长和顶弧长，见图3。由于翅片的形状是关于C点对称的，所以令翅片与滚刀成形过程中翅片上C点与滚刀F点接触，并令滚刀F点为分度圆上的点，则在滚切过程中。此时滚刀的设计计算简化为段的设计计算，即计算G点的压力角，F点的压力角，顶弧对应的圆心角，分度圆半径，顶弧半径,滚刀齿数Z，并满足,的要求，取0.23-0.27，齿数大的取小点，齿数小的取大点。(见图4)。 图3 翅片展开长度 图4 滚刀齿形结构图 （3）求解过程 （1）翅片各长度的计算 （2）渐开线滚刀端面齿廓的计算 （2） 其中为滚刀端面齿廓上任意一点的切线与X轴正方向的夹角。 （3） （4） （5） （6） （7） 同一种翅片，不同的分度圆直径则对应不同的滚刀参数，结合翅片成型机刀具中心距的值,设定为中心距值的一半，取Z为不同的整数,借助MATLAB [3]求解齿顶压力角，分度圆压力角，顶弧角，顶弧半径。 （3）根弧齿廓的方程及的计算[4] （9） （11） (12) 公式（12）为根部端面齿廓方程，其中、为滚刀相对运动转过的角度，为求角的中间变量，因为本滚刀设计的传动比为，所以，当时，求得渐开