CN103506502B - 一种汽车散热器主片侧咬边机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车散热器主片侧咬边机构，该咬边机构包括移动板、左支架、右支架、咬边支座、推进气缸、导向固定板、导向板、侧推气缸、滑块、咬边杠杆、咬边气缸、咬边刀及水室压紧气缸，移动板设有两个，分别设在左支架及右支架上，移动板的内侧设有咬边支座，外侧连接推进气缸，中间设有导向固定板，通过导向固定板与导向板滑动连接，侧推气缸固定在导向板上，滑块左端与侧推气缸固定连接，该滑块设有内部通槽，滑块右端的咬边杠杆与滑块下端的咬边气缸在滑块内部的通槽中连接，咬边刀设在咬边杠杆上，水室压紧气缸设有两个，分别设在两个咬边支座的上方。与现有技术相比，本发明适用范围广，咬边效果好，生产效率高，操作方便，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零件装配装置，尤其是涉及一种汽车散热器主片侧咬边机构。
背景技术
汽车散热器是汽车水冷发动机冷却***中不可缺少的重要部件，由于散热器是位于汽车内部的最前端，发生交通事故时，往往最容易受到损坏，因此在汽车零部件中汽车散热器的市场需求量相对比较大，在汽车售后市场占有不小的一席之地。随着汽车行业的飞速发展，汽车散热器结构也在不断推陈出新。但是万变不离其宗，尽管汽车种类众多，车型不断更新，但是基本的设计思路和制作工艺还是有规律可循的。
压装机是制作散热器的设备之一。主要用于钎焊式散热器的芯体和水室的组装。压装机的主要工艺是利用液压或气动将水室紧紧压在装有密封条的主片上，然后再由特制的咬边刀将主片上的立齿推倒并压紧，起到密封的作用。该设备动力源由液压、气动部分提供，机械部分由左右压装机构、侧咬边机构组成。
目前，国内在压装散热器主片两侧面(也叫短边)这道工序中，大多采用的工艺有两种，一是，与散热器左右面(即主片长边)压装同步；二是先单独压长边，再单独手工压装短边，这样就有两个问题，如果采用与左右面压装同步，必定对产品的相似性有较高要求，事实是散热器产品种类众多，芯体大小差异总是很大，这就造成压装机往往不能够通用化，过多制作专机造成资源浪费。可是，如果采用人工用钳子等工具压装，又不能够保证产品质量。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用范围广、咬边效果好、生产效率高、操作方便、安全可靠的汽车散热器主片侧咬边机构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种汽车散热器主片侧咬边机构，该咬边机构包括移动板、左支架、右支架、咬边支座、推进气缸、导向固定板、导向板、侧推气缸、滑块、咬边杠杆、咬边气缸、咬边刀及水室压紧气缸，所述的移动板设有两个，分别设在左支架及右支架上，所述的左支架及右支架上均设有压条，移动板的内侧通过内六角螺钉设有咬边支座，外侧连接推进气缸，中间设有导向固定板，通过导向固定板与导向板滑动连接，所述的侧推气缸固定在导向板上，所述的滑块左端与侧推气缸固定连接，该滑块设有内部通槽，滑块右端的咬边杠杆与滑块下端的咬边气缸在滑块内部的通槽中连接，所述的咬边刀设在咬边杠杆上，可以通过更换咬边刀配合生产不同尺寸形状的散热器，所述的水室压紧气缸设有两个，分别设在两个咬边支座的上方。
所述的移动板外侧通过活动连接块及推进缸连接头连接推进气缸。
所述的侧推气缸通过侧推气缸连接板固定在导向板上。
所述的滑块下端通过咬边气缸连接板连接咬边气缸。
所述的水室压紧气缸依次通过水室压紧气缸连接板及水室压紧气缸支撑板固定在水室压紧气缸支撑板垫板上。
所述的推进气缸通过推进气缸连接板固定在左支架上。
所述的左支架及右支架上分别设有左支架定位块及右支架定位块，通过调节右支架定位块和左支架定位块可以控制左右两端组件之间的距离，增加产品跨度。
所述的咬边刀的下表面与水平面成10度角，咬边刀与主片立齿接触的部分为线接触，咬边刀就可以将力更集中的传递到主片侧面的立齿上了，而且在咬边，压紧之后，咬边效果良好。
本机构的零件全部采用A3或45号钢为原材料。其中A3即Q235，是最普通的碳素结构钢，Q代表材质的屈服值，235表示这种钢的屈服值在235MPa左右。45号钢来自GB，45号钢广泛用于机械制造。这是一种中碳钢，45号钢可以淬硬至HRC42～46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45#钢优越的机械性能，常将45#钢表面淬火(高频淬火或者直接淬火)，这样就能得到需要的表面硬度。
本机构所有零件加工后均采取发黑处理，发黑处理是金属热处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目的。外观要求不高时可以采用发黑处理，钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。发蓝处理是一种化学表面处理,其主要作用是在工件表面形成一层致密的氧化膜，防止工件腐蚀上锈，提高工件的耐磨性，它只是一种表面处理，不会对内部组织产生任何的影响，它不是热处理，和淬火有根本的区别。
当散热器芯体在完成钎焊后，将冷却后的芯体转移到压装工段进行压装。首先，需要将密封垫放入主片内，再在装好密封垫芯体上面扣上水室，并将其一起放入压装机的定位槽内，由压装机将左右两长边的齿压好后，再把装好水室的芯体从压装机里取出转移到侧咬机构，将其放入侧咬边机构的咬边支座上，启动侧咬边机构，对主片两侧边的短齿进行推倒压紧的动作。
开始咬边前，首先通过调节左支架定位块和右支架定位块来控制两咬边支座之间的宽度，其最终宽度应略大于主片的整体长度，以方便放入产品为宜，然后将工件放入侧咬边机构中，调节推进气缸位于左边的调节螺母和垫片，调节移动板的行程，以使咬边支座极限位置到达主片端面，拧紧锁紧螺母，粗调结束，机器开始工作时，将工件放入两咬边支座上，确保边工件处于中心位置，推进气缸工作，通过推进气缸运动推动移动板带动左侧的构件整体向右移动，将工件固定，接着，左右两边水室压紧气缸工作，通过气缸运动推动前端压头将水室两头压紧，左右两边的侧推气缸同步向中心位置动作，推动滑块，使咬边杠杆带动咬边刀向中心推动，使工件的主片立齿贴伏在水室上，完成折边动作，由于密封垫的弹性作用以及主片立齿回弹，需要再施加一个向下的力以达到更好的咬边效果，左右两边的咬边气缸工作，利用杠杆原理，将咬边刀顶起，对主片斜向下施加一个压力，使主片立齿与水室平面咬合，咬边动作完成，咬边气缸带动咬边杠杆使咬边刀退回原位，左右两边的侧推气缸退回，水室压紧气缸退回，最后推进气缸退回，取出工件，侧咬边动作结束。
与现有技术相比，本发明适用范围广，咬边效果好，生产效率高，可调节半自动操作方便，安全可靠，通过后续更换咬边刀及咬边支座能够适用于95％以上的产品。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明左侧机构的俯视结构示意图；
图3为咬边刀的结构示意图；
图4为咬边刀的运动行程示意图；
图5为采用本发明的机构将散热器压装完成后的主视结构示意图；
图6为2倍放大的图5局部I结构示意图；
图7为密封垫未压缩状态的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种汽车散热器主片侧咬边机构，结构如图1及图2所示，该咬边机构包括移动板15、左支架16、右支架21、咬边支座14、推进气缸1、导向固定板11、导向板10、侧推气缸5、滑块8、咬边杠杆12、咬边气缸7、咬边刀及水室压紧气缸17，移动板15设有两个，分别设在左支架16及右支架21上，左支架16及右支架21上均设有压条24，移动板15的内侧通过内六角螺钉连接咬边支座14，外侧通过活动连接块4及推进缸连接头3连接推进气缸1，中间设有导向固定板11，通过导向固定板11与导向板10滑动连接，侧推气缸5通过侧推气缸连接板6固定在导向板10上，滑块8左端与侧推气缸5固定连接，滑块8下端通过咬边气缸连接板9连接咬边气缸7，该滑块8设有内部通槽，滑块8右端的咬边杠杆12与滑块8下端的咬边气缸7在滑块8内部的通槽中连接，咬边刀13设在咬边杠杆12上，可以通过更换咬边刀13配合生产不同尺寸形状的散热器，水室压紧气缸17设有两个，分别设在两个咬边支座14的上方，水室压紧气缸17依次通过水室压紧气缸连接板18及水室压紧气缸支撑板19固定在水室压紧气缸支撑板垫板20上。推进气缸1通过推进气缸连接板2固定在左支架16上。左支架16及右支架21上分别设有左支架定位块23及右支架定位块22，通过调节右支架定位块22和左支架定位块23可以控制左右两端组件之间的距离，增加产品跨度。
咬边刀13的结构如图3所示，咬边刀13的下表面与水平面成10度角，咬边刀13与主片立齿接触的部分为线接触，咬边刀就可以将力更集中的传递到主片侧面的立齿上了，而且在咬边，压紧之后，咬边效果良好。
本机构的零件全部采用A3或45号钢为原材料。其中A3即Q235，是最普通的碳素结构钢，Q代表材质的屈服值，235表示这种钢的屈服值在235MPa左右。45号钢来自GB，45号钢广泛用于机械制造。这是一种中碳钢，45号钢可以淬硬至HRC42～46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45#钢优越的机械性能，常将45#钢表面淬火(高频淬火或者直接淬火)，这样就能得到需要的表面硬度。
本机构所有零件加工后均采取发黑处理，发黑处理是金属热处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目的。外观要求不高时可以采用发黑处理，钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。发蓝处理是一种化学表面处理,其主要作用是在工件表面形成一层致密的氧化膜，防止工件腐蚀上锈，提高工件的耐磨性，它只是一种表面处理，不会对内部组织产生任何的影响，它不是热处理，和淬火有根本的区别。
当散热器芯体在完成钎焊后，将冷却后的芯体转移到压装工段进行压装。首先，需要将密封垫放入主片内，再在装好密封垫芯体上面扣上水室，并将其一起放入压装机的定位槽内，由压装机将左右两长边的齿压好后，再把装好水室的芯体从压装机里取出转移到侧咬机构，将其放入侧咬边机构的咬边支座14上，启动侧咬边机构，对主片两侧边的短齿进行推倒压紧的动作。
开始咬边前，首先通过调节左支架定位块23和右支架定位块22来控制两咬边支座14之间的宽度，其最终宽度应略大于主片的整体长度，以方便放入产品为宜，然后将工件放入侧咬边机构中，调节推进气缸1位于左边的调节螺母和垫片，调节移动板15的行程，以使咬边支座14极限位置到达主片端面，拧紧锁紧螺母，粗调结束，机器开始工作时，将工件放入两咬边支座14上，确保边工件处于中心位置，推进气缸1工作，通过推进气缸1运动推动移动板15带动左侧的构件整体向右移动，将工件固定，接着，左右两边水室压紧气缸17工作，通过气缸运动推动前端压头将水室两头压紧，左右两边的侧推气缸5同步向中心位置动作，推动滑块8，使咬边杠杆12带动咬边刀向中心推动，使工件的主片立齿贴伏在水室上，完成折边动作，由于密封垫的弹性作用以及主片立齿回弹，需要再施加一个向下的力以达到更好的咬边效果，左右两边的咬边气缸7工作，利用杠杆原理，将咬边刀顶起，对主片斜向下施加一个压力，使主片立齿与水室平面咬合，咬边动作完成，咬边气缸7带动咬边杠杆12使咬边刀退回原位，左右两边的侧推气缸5退回，水室压紧气缸17退回，最后推进气缸1退回，取出工件，侧咬边动作结束。
如图4所示，在咬边刀13的推力下，主片上原本的立齿被推倒压紧在水室上，水室将压力传递到下面的密封垫上。压缩后的密封垫变形，最大限度的充满整个空间，以此达到密封的目的。由此可以看到侧咬机构的基本运动应该就是把主片短边的立齿推倒并压紧在水室上。这里还要求推倒主片立齿的工件(咬边刀13)不能碰到水室的侧边，也就是对咬边刀13的行程和终点都有了界定，从图4可以看出，我们这里的行程总共是20mm。
运动的关键是推倒并压紧主片立齿，使其折弯并倒伏压紧在水室上，主片的材料是铝材4343/3003，其中4343是涂覆层，3003是铝板3003，为AL-Mn系合金，是应用最广的一种防锈铝，这种合金的强度不高(稍高于工业纯铝)，不能热处理强化，故采用冷加工方法来提高它的力学性能。
铝板3003的化学成份为(以质量百分比计)：
铝Al：余量
硅Si：0.6
铜Cu：0.05--0.2
锌Zn：0.10
锰Mn：1.0--1.5
铁Fe：0.7
单个：0.05
力学性能
抗拉强度σb(MPa))120-160
条件屈服强度σ0.2(MPa))≥85
下面的问题是计算主片短边立齿的折弯力。
查机械手册可知，
V形件弯曲力(折弯力)
F自＝0.6KBt2σb/r+t
式中
F自——自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力
B——弯曲件的宽度
t——弯曲材料的厚度
r——弯曲件的内弯曲半径
σb——材料的抗拉强度
K——安全系数，一般取K＝1.3
将数值代入公式，可得
F自＝4457N
根据该折弯力，选用了直径为80的方形气缸。
除了力的计算和气缸的选择，咬边支座的设计也由于要与零件直接配合而显得相对重要。这个零件是侧咬机构上仅有的需要根据散热器形状尺寸不同而更换的可替换件。
首先，是咬边支座14的功能，咬边支座14是侧咬机构上托起整个散热器的重要部件，在侧咬机构工作时，它始终承载并夹紧整个散热器，其接触面是主片下面的底面。由于是面接触，所以是运动低副。咬边支座14托起的接触面是主片的下面，也就是垂直方向运动副的约束，同时还从分别从主片短边的侧面和侧板的内侧顶着主片和芯体，从而保证水平方向运动副的约束。由于自身要与下面的移动板15固定，所以在咬边支座14自己的底座上，选择螺栓连接，打了3个配M8螺钉的沉头孔。由于咬边刀13是固定在侧咬机构上的，可以认为散热器的上下左右位置基本就是靠咬边支座14来定位。咬边刀13下沿距离移动板15的距离为64.4mm，理想状态是咬边刀13最终下沿正好贴伏在倒下的主片短边齿面上。散热器最终装配好后的包边尺寸是10.4mm，可得，咬边支座14托起主片的面到移动板15的距离应该是54mm。而紧贴主片立面的咬边支座14里面应该略比10.4mm低，但过低又不能起到侧顶的作用，我们取大概2/3的高度，为6mm。咬边支座14的前端由于既要托起主片底面同时还会伸进侧板并推着侧边里面施加给芯体一个支撑力，由于这二者的约束，宽度也只能选择8mm。另外，对于前部顶进侧板内部的部分，宽度只要略小于侧板翻边内侧尺寸就好，我们一般会单边留1到1.5mm的间隙，既保证了稳定性也不至于不易装卸零件。至于其余倒角为了便于加工和美观，都选取了45度角。需要强调的一点是，本发明的咬边支座14是针对特定某一散热器量身打造的，如果换了别的散热器，咬边支座14很可能会在此基础上重新设计，基本思路一样，只是在支座前端与散热器接触的部位尺寸可能会有些差异。
采用本发明的机构将散热器压装完成后的结构如图5及图6所示，图5是压装完成之后的散装器主视结构示意图，图6是2倍放大的图5局部剖切视图。主片27、密封垫26和水室25的关系如图6所示。该散热器在咬边前后，变化最大的是密封垫26的尺寸和主片27立齿的倒伏扣紧。密封垫26在压紧前(自然状态下)厚度为3.5mm，在压紧之后厚度为2.3mm，产生了大约30％的形变，这也是正密封垫原材料EPDM压缩的理想状态。
其中密封垫26的结构如图7所示，密封垫26的原材料是EPDM，学名三元乙丙橡胶，是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物。EPDM有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在120℃下可长期使用，在150-200℃下可短暂或间歇使用。加入适宜防老剂可提高其使用温度。以过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在苛刻的条件下使用。三元乙丙橡胶在臭氧浓度50pphm、拉伸30％的条件下，可达150h以上不龟裂。正是这些优异的性能和较低的成本，行业才选中EPDM做密封垫的原材料。说简单点，EPDM这种橡胶有很大弹力可以在压力下产生形变，使得水室和主片连接处密封无泄漏。
Claims (10)
1.一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，该咬边机构包括移动板、左支架、右支架、咬边支座、推进气缸、导向固定板、导向板、侧推气缸、滑块、咬边杠杆、咬边气缸、咬边刀及水室压紧气缸，所述的移动板设有两个，分别设在左支架及右支架上，移动板的内侧设有咬边支座，外侧连接推进气缸，中间设有导向固定板，移动板通过导向固定板与导向板滑动连接，所述的侧推气缸固定在导向板上，所述的滑块左端与侧推气缸固定连接，该滑块设有内部通槽，滑块右端的咬边杠杆与滑块下端的咬边气缸在滑块内部的通槽中连接，所述的咬边刀设在咬边杠杆上，所述的水室压紧气缸设有两个，分别设在两个咬边支座的上方；
开始咬边前，首先调节两咬边支座之间的宽度，然后将工件放入两咬边支座上，推进气缸推动移动板带动左侧的构件整体向右移动，将工件固定，水室压紧气缸将工件两头压紧，左右两边的侧推气缸同步向中心位置动作，推动滑块，使咬边杠杆带动咬边刀向中心推动，使工件的主片立齿贴伏在水室上，完成折边动作，左右两边的咬边气缸将咬边刀顶起，对主片斜向下施加一个压力，使主片立齿与水室平面咬合，咬边动作完成，咬边气缸带动咬边杠杆使咬边刀退回，左右两边的侧推气缸退回，水室压紧气缸退回，最后推进气缸退回，取出工件，侧咬边动作结束。
2.根据权利要求1所述的一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，所述的移动板外侧通过活动连接块及推进缸连接头连接推进气缸。
3.根据权利要求1所述的一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，所述的侧推气缸通过侧推气缸连接板固定在导向板上。
4.根据权利要求1所述的一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，所述的滑块下端通过咬边气缸连接板连接咬边气缸。
5.根据权利要求1所述的一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，所述的咬边刀的下表面与水平面成10度角。
6.根据权利要求1所述的一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，所述的水室压紧气缸依次通过水室压紧气缸连接板及水室压紧气缸支撑板固定在水室压紧气缸支撑板垫板上。
7.根据权利要求1所述的一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，所述的左支架及右支架上分别设有左支架定位块及右支架定位块。
8.根据权利要求1所述的一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，所述的左支架及右支架上均设有压条。
9.根据权利要求1所述的一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，组成该机构的所有零件均采用Q235或45号钢为原材料。
10.根据权利要求1所述的一种汽车散热器主片侧咬边机构，其特征在于，组成该机构的所有零件加工后均采取发黑处理。
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