[发明专利]一种金属双极板流道辊压工作辊的辊形及其参数化设计

说明书

一种金属双极板流道辊压工作辊的辊形及其参数化设计，属于氢燃料电池金属双极板工作辊形设计技术领域，其特征在于实施步骤如下：①根据已知辊压工作辊的流道深度h=r₁‑r₆，辊压周期角φ、绘制出凹凸辊啮合传动图，并以凸辊的左半齿为例，绘制出齿顶面段为圆弧、齿侧上半段和齿侧下半段分别为圆弧和直线、齿根段为圆弧、齿顶角和齿根角过渡段为圆弧的各段形状；②以凸辊中心点O₁为原点建立横坐标为x、纵坐标为y的横端面坐标系，对凸辊左半个齿的六段曲面线进行参数化设计。本发明的优点是加工生产出侧壁倾斜角近似为直角的金属双极板流道，提高了产品的质量。

技术领域

本发明属于氢燃料电池金属双极板工作辊辊形设计技术领域，具体涉及一种金属双极板流道辊压工作辊的辊形及其参数化设计。

背景技术

金属双极板是氢燃料电池电堆的核心零部件，辊压加工是实现金属双极板流道连续加工的加工方式。目前，国内外用于金属双极板流道辊压加工的辊形多是渐开线齿形，这种齿形难以加工出侧壁倾斜角为直角的金属双极板流道，生产出的产品周期小、散热差，难以满足产品质量的要求。

发明内容

本发明目的是提供一种金属双极板流道辊压工作辊的辊形及其参数化设计，可有效地克服现有技术存在的缺陷。

本发明是这样实现的，其特征在于实施步骤如下：

1、根据已知条件：流道深度h=r₁-r₆，辊压周期是由周期角φ即相邻两齿中心线夹角决定的，r₁为凸辊齿顶圆半径，r₆为凸辊齿根圆半径。

根据上述已知条件，可绘制出图1、2、3、4。

如图4所示，以凸辊左半齿为例，将齿面划分成六段描述：齿顶面AB段、齿顶角BC段、齿侧上半段CD、齿侧下半段DE、齿根角EF段、齿根FG段，各段面的形状是：以凸辊中心O₁点为圆心、以齿顶圆半径r₁为半径画圆取AB段；以相邻齿中心点O₃为圆心、以r₃为半径画圆，绘制CD弧面，r₃是相邻齿中心点O₃至对应齿的齿侧切点的距离；齿顶角BC段是以O₂为圆心、与B、C两点相切的圆弧过渡段；DE段是与D点相切的直线段；齿根段FG是以O₁为圆心、以齿根圆半径r₆为半径的弧段；齿根角EF段是以O₅为圆心、与E、F两点相切的圆弧过渡段；

以O₁A为对称轴，凸辊左半齿形与右半齿形相同，按上述方法制出右半齿形，下凸辊辊形与上凹辊辊形相同。

2、上述是对凸辊齿形的形状构成进行了描述，其制作工艺是比较繁杂的，下面对凸辊齿形六段弧面参数化成形表述如下：

以凸辊中心点O₁为原点，建立横坐标为x、纵坐标为y的横端面坐标系，对凸辊左半个齿的六段曲面线分别表示如下：

1）第一段为凸辊齿顶圆弧面AB段，坐标方程为：

式中：r₁为齿顶面段圆弧半径，

θ₁为AB段圆弧函数参变量，其范围区间为；

2）第二段为凸辊齿顶圆弧AB与齿侧上半段圆弧CD的圆弧过渡段BC，坐标方程为：

式中：r₂为齿顶角过渡圆弧半径，

E₂，F₂为圆心O₂的坐标：

（3）

（4）

θ₂为BC段圆弧函数参变量，其范围区间为

；