本发明属于管壳式换热器螺旋式折流板成型加工技术领域，具体涉及一种螺旋式折流板的加工方法。
背景技术：
管壳式换热器在化工、石油、动力、核能利用等工业领域中占有重要地位，其具有结构简单、传热系数高、承受压力高、便于清洁等优点。传统的弓形折流板式换热器应用最为普遍，但该型折流板存在壳程侧流体流向改动频繁，且容易存在漏流等现象，导致换热器壳程的压降较大，容易出现流动盲区，且容易积垢；另外若壳程流量流速较大，容易诱导换热管的振动，缩短了换热器的使用寿命。
针对以上管壳式换热器壳程弓形折流板的缺陷，采用螺旋式折流板可以有效的避免弓形折流板的缺陷，螺旋式折流板可以使壳程流体呈连续的螺旋向流动，可以有效的避免压降、减少对换热管的冲击并增大换热效率，尤其适用于粘性较大的流体。但目前连续型螺旋折流板的制造成型较为困难，制约了螺旋板型换热器的发展与推广。
技术实现要素：
为了解决连续型螺旋式折流板成型困难的问题，本发明的目的在于提供一种新型的螺旋式折流板的加工方法，采用该方法加工成型后的螺旋折流板零件，其螺距尺寸、外圆尺寸以及管孔同心度能够满足各种精度的成型及使用要求。
为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：
一种螺旋式折流板的加工方法，包括以下步骤：
s1、螺旋折流板压制成型模具的制造，具体步骤如下：
s11、根据螺旋折流板的螺距，内、外圆尺寸图在三维图中建立螺旋折流板的三维模型，并以此为基准建立螺旋折流板压制成型模具的模型；
s12、螺旋折流板压制成型模具分为上下模，均采用站筋模与敷面板的形式；
s13、根据建造的螺旋折流板压制成型模具的模型，在三维软件中放样出模具站筋板厚度方向与螺旋折流板表面的相贯线，用于筋板下料与加工；
s14、压制模具的建造工艺流程，具体步骤如下：
s141、上下模具的底板、各筋板下料；
s142、在底板上划各筋板位置线，找正点固，确认合格后，最终施焊成型；
s143、适当修磨上下模具的筋板，保证螺旋折流板压制成型模具的螺距满足要求，并保证上下模具筋板间一一对应，且能够贴合；
s144、将上下模具固定在压机上，压制模具面板，并将模具面板与筋板间焊接成型，检测模具螺旋弧度尺寸合格，备用；
s2、螺旋折流板的压制成型，具体步骤如下：
s21、螺旋折流板压制成型模具建造完成后，放样展开得出螺旋折流板零件的下料尺寸图，单边预留一定的余量，并根据电子图进行下料；
s22、将螺旋折流板压制成型模具安装至压机，并找正，上下模具的筋板对正，确保螺旋折流板压制过程中受力均匀；
s23、将单片待压制成型的螺旋折流板边缘修磨去除锐角后，与螺旋折流板压制成型模具的下模点固；
s24、使用压机缓慢将上下模具压实，模具面板与螺旋折流板间应无间隙，单片螺旋折流板初步压制成型；
s25、根据步骤s24将所有螺旋折流板逐片初步压制成型后，重新将所有初步压制成型的螺旋折流板叠加在一起，并使用上下模具压实并点固；
s26、压实后，施焊连接工装，将上下模具连接紧固；
s27、根据消应力热定型的工艺对螺旋折流板进行热处理，消除成形应力，防止其回弹；
s28、热定型热处理完成后，将所有螺旋折流板与下模固定，所有螺旋折流板形成待加工孔位的螺旋折流板组件；
s29、重新车加工螺旋折流板压制成型模具上下模的底板见平，作为后续孔位加工的基准；
s210拆除螺旋折流板压制上下模具的连接筋板，去除上模，下模以及螺旋折流板组件转入后续孔位加工工序；
s3、螺旋折流板的孔位加工，具体步骤如下：
s31、以压制模具底板面为基准找正螺旋折流板，复测螺距尺寸，并加工螺旋折流板组件的中心孔；
s32、制造一根芯棒，芯棒直径尺寸与螺旋折流板组件的中心孔尺寸一致，将芯棒塞入螺旋折流板组件的中心孔，作为螺旋折流板钻孔的中心基准；
s33、在加工中心根据螺旋折流板布孔图以及中心基准，加工螺旋折流板组件上的换热管孔位尺寸至最终尺寸要求，控制成型孔位公差以及管孔光洁度，并保证螺旋折流板组件各螺旋折流板管孔间的同心度；
s34、以螺旋折流板中心线为基准，镗铣以及车加工螺旋折流板至最终尺寸。
其中，步骤s141中，为保证尺寸精度，上下模具的筋板在下料后应进行刨加工；为明确划线基准，模具底板应在车加工两面见平，以及车加工外圆后划线。
步骤s33中，具体开孔方法如下：
s331、在加工中心根据螺旋折流板布孔图以及中心基准使用铣刀将所有钻孔区域事先锪平；
s332、在加工中心使用铣刀加工螺旋折流板管孔一定深度后，换中心钻引孔；
s333、使用高速钻头钻加工底孔成型；
s334、使用成型铣刀，精加工换热管孔位尺寸至最终尺寸要求，控制成型孔位公差以及管孔光洁度，并保证各螺旋折流板管孔间的同心度。
由于采用上述技术方案，本发明具有至少以下有益效果：
(1)通过本发明方法冷压成型、热处理定型以及整体组件钻孔成型得到的螺旋折流板，既能够满足螺距的尺寸要求，又能够保证各螺旋折流板间的同心度要求。通过控制压制模具、热定型的曲线及控制孔位的加工的刀具与工序，基本可以满足各种精度的螺旋折流板成型以及使用要求。
(2)螺旋折流板压制成型模具不仅作为成型模具使用，同时作为热定型模具以及螺旋折流板组件孔位钻孔工装使用，大大提高了工艺可行性、成型质量及加工效率。
(3)在加工螺旋折流板的管孔时，将各螺旋折流板作为一个整体组件使用工装芯棒来确定布孔中心，利于保证各螺旋折流板间的同心度。
(4)螺旋折流板孔位加工工序为钻孔前锪平，中心钻引孔，高速钻钻底孔，最终使用铣刀精加工孔位尺寸，可以保证孔位加工精度。
本发明采用上述方案成型后的螺旋折流板零件，其表面成型光顺，螺距尺寸满足要求，螺旋折流板孔位尺寸以及各螺旋折流板间的孔位同心度均满足使用要求，适于工业化推广应用。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例中螺旋折流板压制成型模具的结构示意图；
图2是采用本发明实施例中螺旋折流板压制成型模具压制单片螺旋折流板时的状态参考图；
图3是初步压制成型的单片螺旋折流板的结构示意图；
图4是将所有初步压制成型的螺旋折流板叠加在一起、并使用模具压实进行热定型时的状态参考图；
图5是将所有螺旋折流板与下模固定、将芯棒塞入螺旋折流板组件的中心孔时的状态参考图；
图6是螺旋折流板的换热管孔位加工好后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
参考图1至图6，一种螺旋式折流板的加工方法，包括以下步骤：
s1、参考图1，螺旋折流板压制成型模具10的制造，具体步骤如下：
s11、根据螺旋折流板的螺距，内、外圆尺寸图在三维图中建立螺旋折流板的三维模型，并以此为基准建立螺旋折流板压制成型模具的模型；
s12、螺旋折流板压制成型模具10分为上下模，均采用站筋模与敷面板的形式；
s13、根据建造的螺旋折流板压制成型模具的模型，在三维软件中放样出模具站筋板厚度方向与螺旋折流板表面的相贯线，用于筋板下料与加工；
s14、压制模具的建造工艺流程，具体步骤如下：
s141、上下模具的底板11、各筋板12下料；
s142、在底板11上划各筋板12位置线，找正点固，确认合格后，最终施焊成型；
s143、适当修磨上下模具的筋板12，保证螺旋折流板压制成型模具的螺距满足要求，并保证上下模具筋板间一一对应，且能够贴合；
s144、将上下模具固定在压机上，压制模具面板13，并将模具面板13与筋板12间焊接成型，检测模具螺旋弧度尺寸合格，备用；
s2、螺旋折流板的压制成型，具体步骤如下：
s21、螺旋折流板压制成型模具建造完成后，放样展开得出螺旋折流板零件的下料尺寸图，单边预留一定的余量，并根据电子图进行下料；
s22、将螺旋折流板压制成型模具安装至压机，并找正，上下模具的筋板对正，确保螺旋折流板压制过程中受力均匀；
s23、将单片待压制成型的螺旋折流板边缘修磨去除锐角后，与螺旋折流板压制成型模具的下模点固；
s24、参考图2，使用压机缓慢将上下模具压实，模具面板与螺旋折流板间应无间隙，单片螺旋折流板20初步压制成型，如图3；
s25、根据步骤s24将所有螺旋折流板逐片初步压制成型后，参考图4，重新将所有初步压制成型的螺旋折流板20叠加在一起，并使用上下模具压实并点固；
s26、压实后，施焊连接工装，将上下模具连接紧固；
s27、根据消应力热定型的工艺对螺旋折流板进行热处理，消除成形应力，防止其回弹；热处理是在热处理炉中进行热处理的，其中热处理曲线根据实验得出；
s28、热定型热处理完成后，将所有螺旋折流板20与下模固定，所有螺旋折流板形成待加工孔位的螺旋折流板组件；
s29、重新车加工螺旋折流板压制成型模具上下模的底板见平，作为后续孔位加工的基准；
s210拆除螺旋折流板压制上下模具的连接筋板，去除上模，下模以及螺旋折流板组件转入后续孔位加工工序；
s3、螺旋折流板的孔位加工，具体步骤如下：
s31、以压制模具底板面为基准找正螺旋折流板，复测螺距尺寸，并加工螺旋折流板组件的中心孔21；
s32、制造一根芯棒30，芯棒30直径尺寸与螺旋折流板组件的中心孔21尺寸一致，参考图5，将芯棒30塞入螺旋折流板组件的中心孔21，作为螺旋折流板钻孔的中心基准；这样将各螺旋折流板作为一个整体组件使用工装芯棒来确定布孔中心，利于保证各螺旋折流板间的同心度；
s33、在加工中心根据螺旋折流板布孔图以及中心基准，加工螺旋折流板组件上的换热管孔位尺寸至最终尺寸要求，控制成型孔位公差以及管孔22光洁度，并保证螺旋折流板组件各螺旋折流板管孔间的同心度；
s34、以螺旋折流板中心线为基准，镗铣以及车加工螺旋折流板至最终尺寸，参考图6。
其中，步骤s141中，为保证尺寸精度，上下模具的筋板在下料后应进行刨加工；为明确划线基准，模具底板应在车加工两面见平，以及车加工外圆后划线。
步骤s33中，具体开孔方法如下：
s331、在加工中心根据螺旋折流板布孔图以及中心基准使用铣刀将所有钻孔区域事先锪平；
s332、在加工中心使用铣刀加工螺旋折流板管孔一定深度后，换中心钻引孔；
s333、使用高速钻头钻加工底孔成型；
s334、使用成型铣刀，精加工换热管孔位尺寸至最终尺寸要求，控制成型孔位公差以及管孔光洁度，并保证各螺旋折流板管孔间的同心度。
本发明采用上述方案成型后的螺旋折流板零件，其表面成型光顺，螺距尺寸满足要求，螺旋折流板孔位尺寸以及各螺旋折流板间的孔位同心度满足要求。
该成型方案中，主要的部分在于螺旋折流板压制成型模具制造，由于工件的成型及热定型的最终成型精度主要是依靠模具的精度与刚度来控制；因此用来压制螺旋折流板的模具的螺距应与螺旋折流板的螺距一致或稍大；同时具有较高刚度与强度，防止在热处理过程中因模具的刚度或强度不够，导致工件的成型尺寸超差。另外，在螺旋折流板的机加工工序中，需明确加工基准，并根据合理的工序以及合适的刀具加工螺旋折流板管孔，以保证孔位尺寸以及管孔同心度。
通过优化压制模具的结构，选择加工精度更高的机床以及使用更好的刀具，可以使得螺旋折流板成型以及孔位加工精度满足更高的使用要求。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
技术特征：
1.一种螺旋式折流板的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、螺旋折流板压制成型模具的制造，具体步骤如下：
s11、根据螺旋折流板的螺距，内、外圆尺寸图在三维图中建立螺旋折流板的三维模型，并以此为基准建立螺旋折流板压制成型模具的模型；
s12、螺旋折流板压制成型模具分为上下模，均采用站筋模与敷面板的形式；
s13、根据建造的螺旋折流板压制成型模具的模型，在三维软件中放样出模具站筋板厚度方向与螺旋折流板表面的相贯线，用于筋板下料与加工；
s14、压制模具的建造工艺流程，具体步骤如下：
s141、上下模具的底板、各筋板下料；
s142、在底板上划各筋板位置线，找正点固，确认合格后，最终施焊成型；
s143、适当修磨上下模具的筋板，保证螺旋折流板压制成型模具的螺距满足要求，并保证上下模具筋板间一一对应，且能够贴合；
s144、将上下模具固定在压机上，压制模具面板，并将模具面板与筋板间焊接成型，检测模具螺旋弧度尺寸合格，备用；
s2、螺旋折流板的压制成型，具体步骤如下：
s21、螺旋折流板压制成型模具建造完成后，放样展开得出螺旋折流板零件的下料尺寸图，单边预留一定的余量，并根据电子图进行下料；
s22、将螺旋折流板压制成型模具安装至压机，并找正，上下模具的筋板对正，确保螺旋折流板压制过程中受力均匀；
s23、将单片待压制成型的螺旋折流板边缘修磨去除锐角后，与螺旋折流板压制成型模具的下模点固；
s24、使用压机缓慢将上下模具压实，模具面板与螺旋折流板间应无间隙，单片螺旋折流板初步压制成型；
s25、根据步骤s24将所有螺旋折流板逐片初步压制成型后，重新将所有初步压制成型的螺旋折流板叠加在一起，并使用上下模具压实并点固；
s26、压实后，施焊连接工装，将上下模具连接紧固；
s27、根据消应力热定型的工艺对螺旋折流板进行热处理，消除成形应力，防止其回弹；
s28、热定型热处理完成后，将所有螺旋折流板与下模固定，所有螺旋折流板形成待加工孔位的螺旋折流板组件；
s29、重新车加工螺旋折流板压制成型模具上下模的底板见平，作为后续孔位加工的基准；
s210拆除螺旋折流板压制上下模具的连接筋板，去除上模，下模以及螺旋折流板组件转入后续孔位加工工序；
s3、螺旋折流板的孔位加工，具体步骤如下：
s31、以压制模具底板面为基准找正螺旋折流板，复测螺距尺寸，并加工螺旋折流板组件的中心孔；
s32、制造一根芯棒，芯棒直径尺寸与螺旋折流板组件的中心孔尺寸一致，将芯棒塞入螺旋折流板组件的中心孔，作为螺旋折流板钻孔的中心基准；
s33、在加工中心根据螺旋折流板布孔图以及中心基准，加工螺旋折流板组件上的换热管孔位尺寸至最终尺寸要求，控制成型孔位公差以及管孔光洁度，并保证螺旋折流板组件各螺旋折流板管孔间的同心度；
s34、以螺旋折流板中心线为基准，镗铣以及车加工螺旋折流板至最终尺寸。
2.如权利要求1所述的螺旋式折流板的加工方法，其特征在于：步骤s141中，上下模具的筋板在下料后进行刨加工。
3.如权利要求1所述的螺旋式折流板的加工方法，其特征在于：步骤s141中，模具底板在车加工两面见平及加工外圆划线筋板位置线。
4.如权利要求1所述的螺旋式折流板的加工方法，其特征在于：步骤s33中，具体开孔方法如下：
s331、在加工中心根据螺旋折流板布孔图以及中心基准使用铣刀将所有钻孔区域事先锪平；
s332、在加工中心使用铣刀加工螺旋折流板管孔一定深度后，换中心钻引孔；
s333、使用高速钻头钻加工底孔成型；
s334、使用成型铣刀，精加工换热管孔位尺寸至最终尺寸要求，控制成型孔位公差以及管孔光洁度，并保证各螺旋折流板管孔间的同心度。
技术总结
本发明属于管壳式换热器螺旋式折流板成型加工技术领域，具体涉及一种螺旋式折流板的加工方法。其包括以下步骤：S1、螺旋折流板压制成型模具的制造；S2、螺旋折流板的压制成型；S3、螺旋折流板的孔位加工。通过本发明方法冷压成型、热处理定型以及整体组件钻孔成型得到的螺旋折流板零件，其表面成型光顺，螺距尺寸满足要求，螺旋折流板孔位尺寸以及各螺旋折流板间的孔位同心度满足要求。螺旋折流板压制成型模具不仅作为成型模具使用，同时作为热定型模具以及螺旋折流板组件孔位钻孔工装使用，大大提高了工艺可行性、成型质量及加工效率。
技术研发人员：张争光;吴丕杰;刘鸿彦;史从俊;马连宝;周果;朱金飞
受保护的技术使用者：南京宝色股份公司
技术研发日：2020.12.25
技术公布日：2021.05.11
声明：
“螺旋式折流板的加工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：南京宝色股份公司
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2024年06月28日 ~ 30日 
