鋁擠型散熱片正面避位加工工藝分析與夾具設計

胡木林

摘要：針對高精度、易變形的鋁擠型散熱片完成多個部位的局部加工，設計出快捷、操作簡便、保證加工質量的專用型夾具，方便零件能夠大批量生產，提高生產效率，為企業謀取較大的盈利。

關鍵詞：鋁擠型散熱片；夾具設汁；高效裝卸；氣動裝夾

中圖分類號：TG75 文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487 （2018） 01-0038-02

0 引言

鋁擠型散熱片[1]由于其熱傳導能力強、密度小、價格便宜，所以得到了各大廠商的青睞，普遍裝載在電腦CPU、易發熱電子元件的散熱裝置上，用途廣泛。但散熱片的結構特點主要是由很多薄壁片組成，因此在加工時易產生變形、彎曲現象，特別是在裝夾時，稍微力度掌握不好，以及夾具的設計不對，就會變形或留下壓痕，因此對于散熱片的加工，在夾具的設計上顯得尤為重要。針對這個問題，本文以圖l散熱片的第3工序 正面避位的加工為例進行夾具設計[2]。

1 工藝分析

零件圖分析：此散熱片在購買時外形尺寸是為213.5 mm×117.5 mm，因此需要進行3個工序的完成后才能銑削正面避位，前面3個工序分別是裁剖，銑裁切邊，背面鉆孔，工序3的工序圖如圖2所示。前3個工序的完成較為簡單，因此不做詳細介紹，本文詳細介紹第4工序的夾具設計。

從工序3到工序4的圖紙對比可以看出，工序4圖紙中標注粗實線部位為本工序所加工的部位。從散熱片工序4圖紙的結構可以分析出，要完成這些加工部位會存在以下2個問題。

第一，從圖紙中外形可以看出，散熱片是長方形體，一般會采用平口虎鉗裝夾；若是用平口鉗裝夾則會存在夾緊力不好掌握，夾緊力大了散熱片會產生變形、留下壓痕；夾緊力過小則會裝夾不穩，加工時工件會產生位移，加工精度無法保證的同時裝夾速度慢。

第二，對于散熱片，每片都是薄壁零件，因此在加工時，切削用量不好掌握，切削深度和進給速度過大，散熱片則會產生彎曲現象；切削深度和進給量過于小，則會影響加工效率，這對企業來講是屬于非常致命的一點。

通過對工序4的圖紙分析，對于加工部位的外觀和變形有較嚴格的要求，但對于尺寸精度則要求較低。

2 夾具設計

根據鋁擠型散熱片工序4的結構特點及上面的分析，特意設計專用夾具來解決上面的問題，夾具設計如圖3所示。

2.1定位元件設計

從工序3完成結果可以看出，底面的孔已經完成，根據這一點和零件的外形結構，這里的定位元件選擇長方體毛坯，然后進行加工，根據反面孔的位置和直徑，銑出對應的6個定位圓柱，雖然屬于重復定位，但為了保證剛度，所以需要重復定位（孔位置和加工部位重合，因此孔的深度較少）。同時加快裝夾定位，根據工件的寬度，在定位板上特意設計出4個行程限位凸臺，以起導向定位作用。設計圖結果如圖3的定位板。

2.2夾緊裝置設計

根據上面的工序分析，為解決夾緊力存在的問題，本夾具的方法是夾緊力源采用氣壓夾緊，因為氣壓夾緊的優點是響應速度高，同時夾緊力可以調到合適的大小。為保證夾緊時不會散熱片不會產生變形，盡量提高夾緊接觸面積，本夾具采用平板上壓式進行壓緊，以平面的形式和散熱片頂面進行全面接觸壓緊；為防止壓傷工件，特意在壓緊板的下面沾上防壓傷膠墊。針對以上的分析和產品的特點，結合產品加工位置，本夾具首先在定位板底面設計出放置四個氣缸相應位置，然后根據氣缸的位置在定位板和壓緊板銑出對應的孔位，再根據工序四的加工部位，在壓緊板上銑出避空位，壓緊板的設計結果和氣缸的放置如圖3所示。壓緊裝置實物和氣缸連接圖原理如圖4、圖5所示。

2.3夾具體設計

夾具體是連接機床的本體元件，同時起著支撐定位元件的作用：根據夾具的設計要便于拆卸、通用性的原則，本夾具的夾具體采用較為簡單的長方體底板，底板兩邊設計兩塊支撐板連接定位板，4個氣缸根據對應位置放置在底板上，最后用壓板壓緊在機床的工作臺上，結果如圖3所示。

2.4輔助元件設計

為了保證壓緊板[3]多次壓緊都能夠同一位置，不會變動，本夾體特意在定位板上設計出輔助定位桿，在壓緊板設計出對應的槽位置。

在加工前調整好壓力，氣缸的控制連接如圖2、圖3所示，圖3狀態為氣缸伸縮桿伸出狀態，可進行工件的裝夾。裝夾完畢后撥動手柄，氣壓閥換位，氣缸伸縮桿縮回，夾緊工件，如圖2所示。

3 夾具的使用

當夾具按圖4所示裝配好后，需要通過實物裝夾調整氣缸伸縮桿行程[4]及其壓釘的等高度，定位板上的所有凸臺、定位圓柱是在裝配后進行配做。檢查無誤后，把工件按照6個圓柱凸臺進行定位放置，再把夾緊件按圖6所示位置放入氣缸伸縮桿的臺階位，推動壓緊板到圖7所示位置，撥動氣壓閥的撥桿[5]，氣缸伸縮桿回縮達到夾緊工件的目的。工件完成后按相反步驟拿出壓緊板，如圖8所示，最后取出完成加工的工件。

4 結束語

此夾具的設計遵循簡單化、定位準確、拆裝容易、便于品種更換的設計原則[6]，保證零件在加工過程中不會產生變形，不壓傷、質量得到保證。同時，此夾具的設計和原理可作為眾多易變形零件的參考，也希望得到更多工程師們的指點，達到共同進步。

參考文獻

[1] 李佳.數控機床及應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

[2] 鐘康民.套管件的數控加工工藝與夾具設計[M].北京：科學出版社，2005.

[3] 李存霞，姬瑞海，機床夾具設計與應用[M].北京：清華大學出版社，2012

[4] 宋寶玉.簡明機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2008.

[5]李超.氣動夾具的使用經驗介紹[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2005

[6] 張偉.三種偏心夾緊流體傳動夾具的對比[J].機械制造，2005 （8）：30-32