风机盘管冷凝水盘加工工艺研究
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摘要:本文对风机盘管冷凝水盘的加工工艺方案进行了系统研究,创新地提出了包括盘体钣金件分步拉伸工艺方案、海绵滚压成型工艺方案、海绵电热切割工艺方案等一整套加工工艺方案。工艺方案经实践证明切实可靠,研究结果对冷凝水盘的生产具有重要的实际指导意义。
Abstract: The article expresses systemic study for processing craft of fan-coil unit's condensate water pan. A set of processing scheme is innovatively introduced,it contains processing scheme of stepped stretching for pan body's sheet metal,spongy rolled forming and spongy electro thermal cutting,etc. It has been proved that the processing crafts are feasible and the results provide significant direction for the production of condensate water pan.
关键词:风机盘管;冷凝水盘;加工工艺;整体拉伸;分步拉伸;海绵粘贴;滚压成型;电热切割
Key words: fan-coil units;condensate water pan;processing craft;integral stretching;stepped stretching;spongy stitching;rolled forming;electrothermal cutting
中图分类号:F270 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0223-02
0引言
风机盘管机组是半集中式空调系统中不可缺少的重要装置,我国从20世纪70年代开始研制、生产风机盘管机组以来,到目前无论是在技术上还是在产品数量上都有一个飞速的发展。而卧式暗装式风机盘管机组是风机盘管机组中使用最广泛、所占产量比重最大的一款机型,冷凝水盘则是卧式暗装式风机盘管机组中不可或缺的一个组成部分。卧式暗装式风机盘管机组凝露性能的好坏直接体现于冷凝水盘保温性能的好坏,又鉴于机组的使用安装是在建筑装潢时整体安装的,且隐匿于装潢之中,若机组的凝露性能不合格将直接导致整个装潢的受潮霉烂,从而导致客户的严重投诉。所以冷凝水盘保温性能的好坏是卧式暗装式风机盘管质量性能好坏的一个重要决定因素。
合理并且稳定成熟的加工工艺是保证零件质量的前提条件。对于冷凝水盘的加工工艺,涉及到此方面的文章本就不多,而仅有不多的文章介绍且多半是一些“盘体钣金件整体拉伸”、“保温海绵整体压成形”等之类的笼统介绍,对实际生产并无多少参考价值。
而本文是在调研国内主要冷凝水盘加工厂家的生产基础上,对冷凝水盘盘体钣金件和海绵粘贴两大组成部分的加工工艺做出全面系统的研究,并对重点难点工艺做详细介绍,以及对其实现设备及工装做简要探讨,对冷凝水盘的生产具有重要的实际指导意义。
2冷凝水盘常用设计结构、加工工艺路线确定前提条件
2.1 冷凝水盘设计结构
冷凝水盘常见设计结构见图1,基本上包括盘体钣金件、保温海绵、排水管三大部分组成。三者之间排水管和盘体钣金件之间采用电焊焊接连接,焊接后整体喷塑表面处理,保温海绵和喷塑后的盘体钣金件之间采用胶水粘贴连接,构成一个整体部件,即冷凝水盘。
2.2 加工工艺路线确定前提条件
对于某一风机盘管设计生产企业而言,为使其产品达到系列化、通用化的要求,冷凝水盘在总体设计上一般都采用固定高度尺寸H(如图1)和宽度尺寸L2(如图1),而变动长度尺寸L1(如图1)来设计不同大小的冷凝水盘,以满足不同风量的机组需要,冷凝水盘长度尺寸L1通常设计使用范围在700mm到2200mm之间。本文加工工艺方案的确定以某企业生产其系列化设计的全系列长度的冷凝水盘,并且考虑最优的投资产出比的原则为前提条件下制定。
3盘体钣金件加工工艺
3.1 加工工艺概述
盘体钣金件的加工工艺笔者推荐工序依次为:钢卷采购下料拉伸切边切角冲侧孔翻孔镦压焊接喷塑检验打包入库。各工序制作内容概述如下。
3.2 钢卷采购
钢卷采购即钢板原材料准备,按冷凝水盘的大小一般采用0.8～1.0mm的冷轧钢板,要求钢板为国标牌号为08F-GB13237-91的深冲板,以防止材料在拉伸工序时产生破裂等不良现象,形成废品。
3.3 下料
下料工序即为将采购回来的钢卷加工成所需要的长×宽尺寸的块料。鉴于一系列的盘体下料尺寸在宽度尺寸上均为一样,考虑生产效率因素工艺方案选择先将购买的宽的卷料用分条机分条成所需要宽度的卷料,再将分条后的卷料用切片机横剪成所需要的各种长度的板料,从而达到下料工序目的。
对于下料尺寸的确定,在盘体展开所需尺寸的基础上一般取单边加3mm的切边量,零件采用周边整体落料的工艺方案,以保证最终零件外观整齐。
3.4 拉伸
拉伸工序是盘体钣金件加工的重点工序,其工艺方案的选择多种多样,但不同方案的选择直接决定了开模成本、加工效率、生产成本、零件质量等。就加工效率而言,对每款水盘单独开制整体拉伸模当然效率是最高的,但这样对动则近10多款的水盘每款均需要开制拉伸模,模具投资巨大,且大尺寸的水盘所需要的加工设备也相应增大,而大型设备的投资也是另加工厂家望而却步的事情,而且模具及设备利用效率底。所以每款水盘单独开制整体拉伸模的工艺方案简单,可制作出零件,但模具及设备投资巨大,不切实际,本文不推荐。
本文重点推荐分步拉伸的工艺方案,拉伸方案取先拉伸两头、再拉伸中间的方案。具体方案为零件总体共开制三付拉伸模具,盘体的两头及中间各开一付拉伸模。两头拉伸模具成U形三面拉伸,拉伸的有效长度均取590mm,拉伸末端过度处取圆弧过度,以避免零件产生严重拉痕。中间拉伸模拉伸两长边方向,拉伸的有效长度取1100mm。这样,在生产中盘体长度尺寸小于1050mm时即可以用两头的拉伸模分两次拉伸成形,大于1050mm而小于2200mm长度的既可用三付拉伸模具拉伸成形,也可以实现拉伸制作全系列长度水盘的需要。
分步拉伸工艺方案和整体拉伸工艺比较,方案最明显的优点是减少了开模数量及所开制模具的大小,用三付模具即可代替了整体方案时的10多付模具,而因模具大小的减少也相应的减少了所需的工艺工序设备的大小,从而达到了大大减少模具开制费用和设备初期投入费用的目的,也因所需模具及设备的减少,大大提高了模具及设备的利用效率。分步拉伸工艺方案的零件质量经实际证明完全可以达到使用要求。
3.5 切边
切边指的是将盘体四周周边直线段上多余材料剪切,以达到周边整齐的目的,提高零件外观质量。切边本文建议采用专用剪板机,剪除拉伸工序件四周直线上多余的材料。
3.6 切角
切角是指将盘体四角直角倒圆处理,以防止零件尖角处容易产生划伤,可开制专用切角模加工。
3.7 冲侧孔
冲侧孔工序的加工内容是冲切盘体侧壁上的安装孔位,以及排水翻边孔的预孔。此工序可考虑模具的通用性,将水盘两头的孔分2次冲制,一次加工一头,可有效减少模具大小;同时零件设计时充分考虑多款水盘的安装一致性,也可有效减少所需的模具开制数量。
3.8 翻孔
翻孔工序的主要工序内容为对排水预孔进行翻孔处理,以方便后续排水管的焊接,提高焊接质量,避免漏水。
因翻孔模模具设计限制,其翻孔底部到盘体内表面的最低面总会有一个高度差尺寸L,该高度差尺寸的存在就不可避免影响冷凝水的排出,这将影响冷凝水盘的保温防凝露性能,为解决此问题需要后续的镦压工序。
3.9 镦压
镦压工序的主要目的即为镦压排水翻边孔的底部,使之于盘体内表面最低处相平,以方便冷凝水能顺利排出,避免积压在盘体内部。
3.10 焊接
焊接工序及在盘体钣金件上焊接排水管。
3.11 喷塑
喷塑是指将焊接排水管之后的盘体钣金件一起表面静电喷纯聚酯粉末,固化后以达到涂装装饰及防腐蚀的目的。
以上工序完成后即完成盘体钣金部分的加工,经检验合格后即可打包入库供后续加工使用。
4海绵粘贴加工工艺
4.1 加工工艺概述
海绵粘贴加工工艺是冷凝水盘加工工艺的难点,直接决定海绵是否容易产生脱胶及冷凝水盘的防凝露性能。一般文章所提到的“保温海绵整体压成型”是指对每款冷凝水盘单独开制成型模具,一次压成型。但这种工艺和盘体钣金件的整体拉伸工艺一样,同样存在模具及设备投资成本巨大、利用效率底等问题,同样是一个简单但不切实际的方案。
笔者经对比研究,创新提出以滚压加盘体两头局部压成型工艺来代替所谓的整体压成型工艺,优化工艺方案,减少投资及提高模具设备利用率。优化后工艺方案工序推荐依次为:备料涂胶滚压压型切周边海绵检验打包入库。各工序制作内容概述如下。
4.2 备料
原材料的准备主要包括喷塑好的盘体钣金件,保温海绵,胶水等。保温海绵直接决定冷凝水盘的保温性能,胶水的选择直接决定粘贴工艺的效果。保温海绵推荐采用8mm厚聚乙烯泡沫保温PE棉,其主要技术参数要求表观密度30～40kg/m3,导热系数在0℃时小于0.038W/(m・K),拉伸强度大于0.2MPa,断裂伸长率大于150%,阻燃性能为难燃B2级。胶水推荐使用牌号为8230B的黄胶。
4.3 涂胶
涂胶是指向海绵和盘体钣金件粘贴表面涂抹胶水,以便粘贴连接。涂胶推荐采用气动喷枪的方式喷涂,可制作自动线,采用光电开关控制,以达到自动喷胶提高生产效率及涂胶均匀的目的。
刚喷涂的胶水显现的是一种浅黄色的湿态状态,在挥发掉胶水中溶剂后逐渐显现白色丝状状态,海绵粘贴需要在胶水显现白色丝状时才可以进行,这样才有好的粘贴效果。在常温下溶剂的挥发过程比较缓慢,为提高生产效率,需要采用高温烘烤零件的方式,同时增强零件表面的通风,来加快溶剂挥发速度,以达到提高生产效率的目的。建议可采用制作专用带抽风功能的电加热式自动回转箱,来烘烤零件,电热箱烘烤温度以120℃为宜,回转运行速度以出箱体的海绵或盘体上的胶水刚好显现白色丝状状态为准。
4.4 滚压
滚压是指利用专用的海绵滚压加工设备,对盘体的底部及长边两侧上海绵进行压实粘贴的一种加工工艺方法。设备由电机及传动装置带动各滚压轮绕其轴旋转,滚压轮包括预弯轮1、预弯轮2、成型轮、校型轮等,滚压轮压紧海绵、并依靠摩擦力带动海绵及盘体在滚轮工作台面上向前做直线运动,实现工件的连续加工。
滚压轮滚压采用仿行成型原理的方式,其截面尺寸可依据海绵滚压成型尺寸确定,设计成回转体后在滚压轮自身转动的情况下即可实现对海绵的粘贴成型,其结构原理简图如图6所示。
为了避免海绵在成型过程中突然变形太过激烈而导致出现破裂的异常情况,滚压轮按海绵逐步成型的原则设计成预弯轮1、预弯轮2、成型轮、校型轮等多种形式,其主要设计差异为尺寸?准A由小到大、圆弧角R由大变小,至成型轮、校型轮时达到理论设计值。这样既可以达到海绵在成型过程中逐步成型的目的,也可以在海绵压成型的后期保持一定时间的压实状态,以避免海绵脱胶问题的产生。
4.5 压型
冷凝水盘经滚压工序后,尚余下两短头及四角海绵未压实粘贴上,这样就需要压型工序来完成剩余海绵的压型粘贴。鉴于海绵未粘贴的范围已不大,且又是转角圆弧交接处,可直接开制局部压型模压成型;同时为保证通用于多款冷凝水盘两头海绵的压成型,本文推荐制作专用海绵压型工装。工装采用以汽缸为压型动力,冷凝水盘排水管侧压型模具固定,另一头压型模具位置设计成可调式,即可实现通用制作多款冷凝水盘。特别需要注意的是因冷凝水盘四角处的海绵压型过程中变形最为激烈,材料内应力大,为充分释放材料内应力,避免脱胶,此处压型过程需要有一个保压的过程;同时为保证产品质量一致性,海绵压型需要采用时间继电器控制开关,控制压紧汽缸的保压时间。
4.6 切周边海绵
海绵不管是在滚压工序还是压型工序中,因不可避免的受到压力不一致,变形不均匀的因素影响而产生收缩不均匀的现象,从而影响冷凝水盘外观。而实际生产中一般均采用增大海绵下料尺寸,留周边切割余量,压型粘贴后再切周边海绵余量的方式来保证冷凝水盘外观。
对于切周边海绵本文推荐采用电热切割法,既可用不锈耐热钢制作制作成具有如图示特征的电热切割刀,保持刀体一定的厚度,以便储藏更多的热量,切割处磨制一定的刀锋角,保证切割后海绵的平整性,用电热丝传导加热切割刀体,固定后即可切割海绵。该工装可制作成手持式,具有工装简单易做,使用方便,生产效率高,海绵切割质量好等众多优点。
切周边海绵完成后即完成所有冷凝水盘的加工工艺,加工后冷凝水盘经检验合格后及可打包入库。
5结论
经实践证明,按上述的冷凝水盘加工工艺方案,制作的水盘尺寸能满足设计蓝图要求,外观符合使用要求,水盘保温性能符合国标GB/T 19232-2003《风机盘管》中要求,海绵粘贴牢固,并能保证长久不开胶,完全符合生产实际应用要求。