板式换热器的模具高速铣削工艺分析

1.前言
高速铣削技术是一种新兴的先进制造技术，是新材料技术、 计算机技术、控制技术和精密制造技术等多项新技术综合应用发 展的结果，高速铣削技术是一个系统。自上个世纪90年代以来， 随着高速数控机床技术和刀具技术的成熟，高速铣削工艺技术日 益成为成功进行高速铣削的关键技术，最近几年来在难加工材料和 复杂形状等方面的应用越来越广泛，板式换热器模具也是其中难加 工形状之一。由于模具成形尺寸巨大，形状复杂，以及目前采用的常 规速度数控铣削加工方法，表面质量要靠手工研磨来满足产品要 求，所以加工周期很长。模具又是单件生产，因此采用高速铣削技术， 缩短切削时间，提高表面质量和生产效率，具有十分重要的意义。 高速铣削（High-Speed Milling，HSM）是指在比常规铣削速度 高出很多的速度下进行的铣削加工，因此，有时也称为超高速铣 削（Ultra-HighSpeed Milling）。根据板式换热器模具的特点，全面分析了高速铣削过程。
2.板式换热器模具特点
板式换热器（Plate Heat Exchangers，简称PHE）通常由许多 相互接触的波形和凹凸形金属板组成，由于在换热过程中流体无 旁路，能充分参与换热，板片波纹可使流体在较小流速下产生湍 流，所以换热系数比较高，再加上它紧凑的结构，能够一机多用， 因此广泛大量应用于许多领域[6]。
板式换热器模具是生产板片的重要工艺装备，是一种精度要 求很高的模具，其质量取决于模芯的加工精度，模芯材料是 42CrMo钢，经调质处理后的组织主要为回火索氏体。硬度为 HBS220～260，抗拉强度бb1.08GPa，屈服强度бs0.93GPa，伸长率δ512％，冲击韧度αK0.78MJ/m2，收缩率ψ45％。如图1，图2所示。

它主要有以下特点：
（1）外形尺寸大：常用模具模芯的面积一般都在1m2以上，有 的甚至达到1.5m2以上。
（2）触点尺寸小：由于板片传热和强度需要，触点常采用小尺 寸，最小端宽度尺寸常在（2.5～6）mm之间。
（3）波形角度多变、相交：模芯的边缘部分，密封区，过渡区和 传热区波形角度相异，在（25～45）之间变化，不同角度面互相贯穿。
（4）波形深度小：波纹深度不大，通常在3.5mm左右。
（5）尺寸精度要求高：模具要压制的是（0.6～0.8）mm厚的不 锈钢板，压制后的板片波形深度和垫片槽极限偏差不超过±0.10mm，因此模具的尺寸精度一般控制在±0.03mm以内。
（6）表面质量要求高：板片要传递的介质具有腐蚀性，要求压 制成形的板片具有很高的表面精度，不允许有深度0.05mm以上 的凹坑、划伤和压痕，因此模芯的表面不能有明显加工痕迹。

3.高速铣削工艺方案拟定
模芯成形部分几何形状采用NX3.0实体建模，草图全参控 制，数控编程也采用NX3.0编制。根据板片头部和中部波形的不 同特点，以及目前国内锻造。