散热器的数控加工工艺探讨.docx

散热器的数控加工工艺探讨摘要：数控车床上加工铝合金散热器零件容易出现散热片断裂、偏倒和毛刺过大等问题笔者认真分析铝合金的材质以及常用的加工方法积极探讨加工工艺改进的方法。本文主要介绍了通过工艺系统刚度提高、灌蜡工艺处理、充分冷却、夹具设计等工艺提高铝合金散热器零件的加工质量。关键词：散热器铝合金夹具灌蜡工艺中图分类号：TG7文献标识码：A文章编号：1003-9082（2015）07-0346-02目前LED筒灯的技术难题之一是散热LED灯具工作时会产生较多的热量散热器需要将热量导出并散发到环境中否则将会影响LED的寿命甚至无法工作。因此散热器的好坏与散热器的热阻和散热器材料有密切关系在常见金属中铝和铜的导热系数比较高但铜的价格高比重大加工性不如铝而铝质散热器完全能满足LED散热的要求所以在LED金属散热器中以铝质散热器为主。LED筒灯的散热器是回转形零件适合在数控车床上加工但在数控车床上加工铝合金散热器零件容易出现散热片断裂、偏倒和毛刺过大等问题笔者采取提高工艺系统刚度进行灌蜡工艺处理选择合理切削用量、充分冷却等措施通过新设计的车削夹具及优化刀具角度等工艺方法的改进提高了铝合金散热器零件的加工质量。一、散热器的毛坯和成品图零件的毛坯如图1是切割成方形的铝合金型材需要在数控车床上加工成如图3、图4所示的回转形零件主要用于LED筒灯的散热。从上面四个图看零件的散热片既薄又高但铝合金的刚性较差如不采用特殊工艺直接在数控车床上用通用夹具进行加工只要刀具一接触到散热片就会出现偏倒、断裂等问题成品率非常低且成品出现严重的毛刺、披风还需要进行锉削、磨削处理增加工序增大加工成本。二、解决方案1.方案一：设计车削夹具1.1使用弹簧夹头加工圆形底座制作如图5所示的弹簧夹头通过弹簧夹头夹紧毛坯的纵向（即尺寸为73mm的方向）该尺寸方向刚性较好。用外圆刀加工出Φ61底座并在中心钻Φ10通孔。1.2使用与散热片匹配的夹紧装置进行第二次加工由于散热片呈片状分布刚性很差首先设计并制造出的定位软卡爪（如图6中所示）用于装夹第一次加工出的底座同时用45#加工出Φ68mm的圆饼并用线切割机床加工出和毛坯散热片对应的凹槽的夹紧装置（如图6中所示）用于固定散热片增强散热片的刚性避免在加工过程中出现叶片偏倒和断裂。随后将第一次加工后的工件调头并使用夹具装夹散热片毛坯如图6所示加工出Φ70mm外圆。2.方案二：使用灌蜡工艺2.1使用简单的模具对毛坯进行灌蜡散热片呈片状分布中间的间隙令毛坯的刚性很差。通过灌蜡工艺把毛坯的间隙填充满这样就和加工普通的实心毛坯没什么区别。配合合适的夹具就可以满足高效率的加工要求。采用这种工艺在加工前的灌蜡和加工后对蜡的回收也比较简单。灌蜡：使用如图7所示的简单的模具把散热器毛坯固定住然后用加热容器把固体的蜡块融化浇到模具中的散热器毛坯并作冷却处理。灌入工件的蜡便于清洗并且不会对工件材质有影响。融蜡：加工结束后用60°以上的热水对工件进行泡浸然后进行晾干水冷却后蜡凝固成块重新回收。2.2使用方形弹簧夹头加工圆形底座使用解决方案一中第一次装夹的夹具和工艺（如图5）进行加工但由于毛坯中的间隙被填满加工时可以适当的加大切削深度和进给速度。2.3使用圆孔弹簧夹头装夹散热片工件调头使用如图8的圆孔弹簧夹头或如图6的定位软卡爪装夹第一次加工出的散热器圆形底座然后车削出散热片Φ70mm的外圆。三、加工中使用的加工参数在加工散热器零件时主要侧重于夹具的应用和使用灌蜡的工艺但是在加工中刀具的角度和加工参数也是非常重要的可参照表1典型的铝合金切削参数。按切削性能可以把铝合金材料分为两分类：Ⅰ类硬度小于80HB的退火状态的铝合金由于硬度太低批量生产一般比较少选用；Ⅱ类淬火时效状态的变形铝合金较Ⅰ类的硬度较高因此散热器零件多数用这种材料。四、结语通过生产实践证明设计车削夹具和灌蜡等工艺大大提高了散热器零件在加工中的刚性基本上解决了散热器零件在数控车床上加工出现的各种问题很大程度上提高了生产效率和降低了生产成本具有较高的推广价值。参考文献[1]陈云卿.数控车床编程与技能训练[M].北京：化学工业出版社2006.[2]肖继德陈宁平.机床夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社2005.[3]徐宏海数控加工工艺.中央广播电视大学出版社2008[4]熊建武周进刘楚玉科技信息2007年第26期