[发明专利]一种汽车散热器芯体任意管径末端结构成型刀具设计方法

权利要求书

1.一种汽车散热器芯体任意管径末端结构成型刀具设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、采集被加工散热器芯体扁管的外型尺寸参数，确定扁管的管径和壁厚；所述尺寸参数包括：扁管内径L、扁管壁厚t、扁管内壁间距h；

B、根据圆角六棱台末端结构的外形特点及扁管管径尺寸和壁厚，将成型刀具的加工部位设计成中层台阶面和上下两层台阶面，并分别设计台阶面的厚度和外型尺寸；

C、利用中层台阶面和上下两层台阶面的厚度及外型尺寸，并根据挤压成型模具的设计要求，对上下层台阶面与中层台阶面的过渡及中层台阶面与刀身平面间的过渡连接进行设计，得出各过渡圆角的尺寸参数；

D、根据台阶面的厚度和外型尺寸、各过渡圆角的尺寸及机床刀具底座的尺寸，设计刀身的外型尺寸，从而完成整个刀具的尺寸设计；

所述成型刀具由厚度为t₁的矩形钢板经过切割成矩形后，再由铣床将刀具的头部铣出上中下三层的台阶面，其中上下层的台阶面形状关于中层台阶面对称且中层台阶面的水平面外形轮廓尺寸大于上下层台阶面的，再将中层台阶面的外轮廓铣削出具有一定弧线的外形，最后对台阶面间的交界处进行圆角铣削处理，保证整个刀具外形的过渡平滑；

所述步骤B中具体包括：

中层台阶面的宽度W₁与扁管内径L之间的关系为：

W₁＝(1+α_d)L

其中α_d为管径方向变形系数；当扁管的壁厚t≤2mm时，α_d＝0.02，当扁管的壁厚t＞2mm时α_d＝0.01；

中层台阶面与上下层台阶面的边界间距W₂与扁管内径L之间的关系为：

W₂＝4.6+β_bL

其中β_b为台阶面边界系数；当扁管内径L≤30mm时β_b＝0.005，当扁管内径L＞30mm时β_b＝0.006；

中层台阶面顶角与边刃的过渡圆角的半径R₁与中层台阶面的宽度W₁、中层台阶面与上下层台阶面的边界间距W₂的关系为：

R₁＝W₁-W₂

＝(1+α_d+β_b)L-4.6

中层台阶面顶角与边刃的过渡圆角的角度A₁与中层台阶面顶角与边刃的过渡圆角的半径R₁之间的关系为：

A₁＝45-7.86ln R₁

＝45-7.86ln[(1+α_d+β_b)L-4.6]

中层台阶面刀刃外圆弧的半径R₂与上述设计尺寸之间的关系为：

2R₂sinα₀＝L₀

R₂(1-cosα₀)＝0.8h₀

其中α₀为中层台阶面刀刃外圆弧的圆弧角度，L₀为中层台阶面两顶角的直线距离，h₀为中层台阶面刀刃锋刃的有效长度，

L₀＝[W₁-2R₁(1-cos A₁)]

h₀＝L₂-L₃-L₄-L₅

联立上述四个式子可以得出R₂的设计公式为：

经过等效变换后得到：

中层台阶面的厚度t₃、上下层台阶面的厚度t₂与扁管的壁厚t之间的关系为：

t₃＝α_hh

t₂＝2t₃

其中α_h为刀具厚度系数；当t≤2.5mm时α_h＝1.1，当t＞2.5mm时α_h＝1；

中层台阶面的长度L₂与扁管的壁厚t之间的关系为：

L₂＝20+t

上下层台阶面的长度L₃与中层台阶面的长度L₂、中层台阶面与上下层台阶面的边界间距W₂之间的关系为：

L₃＝L₂-2W₂

＝20+t-2(4.6+β_bL)

＝t-2β_bL+10.8

由比例设计尺寸得，上下层台阶面与刀身的距离L₄与中层台阶面的长度L₂的之间的关系为：

L₄＝0.25L₂

＝0.25(20+t)

＝5+0.25t

考虑扁管壁厚对加工难度的影响，上下层台阶面与刀刃锋底的距离L₅与扁管内径L、扁管的壁厚t的之间的关系为：

L₅＝0.25L-t；

所述步骤C具体包括：

上下层台阶面与中间层台阶面的过渡圆角半径R₃与长度L₅、上下层台阶面的厚度t₂、中层台阶面的厚度t₃之间的关系为：

R₃ sinα₁＝0.7L₅

联立上述公式可以得到：

中层台阶面与刀身平面间过渡圆弧的半径R₄与长度L₄、中层台阶面的厚度t₃之间的关系为：

R₄ sinα₂＝L₄

联立上述公式可以得到：

2.根据权利要求1所述的一种汽车散热器芯体任意管径末端结构成型刀具设计方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

刀身厚度t₁应在满足t₁≥t₂的条件下，根据机床刀具底座的尺寸设计刀身的厚度t₁；

中层台阶面与刀身平面的过渡圆弧末端与刀身的距离L₁可在满足L₁≤0.5W₁的条件下根据机床刀具底座与夹具的相对位置进行调整。