铝挤型散热片正面避位加工工艺分析与夹具设计

胡木林

摘要：针对高精度、易变形的铝挤型散热片完成多个部位的局部加工，设计出快捷、操作简便、保证加工质量的专用型夹具，方便零件能够大批量生产，提高生产效率，为企业谋取较大的盈利。

关键词：铝挤型散热片；夹具设汁；高效装卸；气动装夹

中图分类号：TG75 文献标识码：A

文章编号：2095-6487 （2018） 01-0038-02

0 引言

铝挤型散热片[1]由于其热传导能力强、密度小、价格便宜，所以得到了各大厂商的青睐，普遍装载在电脑CPU、易发热电子元件的散热装置上，用途广泛。但散热片的结构特点主要是由很多薄壁片组成，因此在加工时易产生变形、弯曲现象，特别是在装夹时，稍微力度掌握不好，以及夹具的设计不对，就会变形或留下压痕，因此对于散热片的加工，在夹具的设计上显得尤为重要。针对这个问题，本文以图l散热片的第3工序 正面避位的加工为例进行夹具设计[2]。

1 工艺分析

零件图分析：此散热片在购买时外形尺寸是为213.5 mm×117.5 mm，因此需要进行3个工序的完成后才能铣削正面避位，前面3个工序分别是裁剖，铣裁切边，背面钻孔，工序3的工序图如图2所示。前3个工序的完成较为简单，因此不做详细介绍，本文详细介绍第4工序的夹具设计。

从工序3到工序4的图纸对比可以看出，工序4图纸中标注粗实线部位为本工序所加工的部位。从散热片工序4图纸的结构可以分析出，要完成这些加工部位会存在以下2个问题。

第一，從图纸中外形可以看出，散热片是长方形体，一般会采用平口虎钳装夹；若是用平口钳装夹则会存在夹紧力不好掌握，夹紧力大了散热片会产生变形、留下压痕；夹紧力过小则会装夹不稳，加工时工件会产生位移，加工精度无法保证的同时装夹速度慢。

第二，对于散热片，每片都是薄壁零件，因此在加工时，切削用量不好掌握，切削深度和进给速度过大，散热片则会产生弯曲现象；切削深度和进给量过于小，则会影响加工效率，这对企业来讲是属于非常致命的一点。

通过对工序4的图纸分析，对于加工部位的外观和变形有较严格的要求，但对于尺寸精度则要求较低。

2 夹具设计

根据铝挤型散热片工序4的结构特点及上面的分析，特意设计专用夹具来解决上面的问题，夹具设计如图3所示。

2.1定位元件设计

从工序3完成结果可以看出，底面的孔已经完成，根据这一点和零件的外形结构，这里的定位元件选择长方体毛坯，然后进行加工，根据反面孔的位置和直径，铣出对应的6个定位圆柱，虽然属于重复定位，但为了保证刚度，所以需要重复定位（孔位置和加工部位重合，因此孔的深度较少）。同时加快装夹定位，根据工件的宽度，在定位板上特意设计出4个行程限位凸台，以起导向定位作用。设计图结果如图3的定位板。

2.2夹紧装置设计

根据上面的工序分析，为解决夹紧力存在的问题，本夹具的方法是夹紧力源采用气压夹紧，因为气压夹紧的优点是响应速度高，同时夹紧力可以调到合适的大小。为保证夹紧时不会散热片不会产生变形，尽量提高夹紧接触面积，本夹具采用平板上压式进行压紧，以平面的形式和散热片顶面进行全面接触压紧；为防止压伤工件，特意在压紧板的下面沾上防压伤胶垫。针对以上的分析和产品的特点，结合产品加工位置，本夹具首先在定位板底面设计出放置四个气缸相应位置，然后根据气缸的位置在定位板和压紧板铣出对应的孔位，再根据工序四的加工部位，在压紧板上铣出避空位，压紧板的设计结果和气缸的放置如图3所示。压紧装置实物和气缸连接图原理如图4、图5所示。

2.3夹具体设计

夹具体是连接机床的本体元件，同时起着支撑定位元件的作用：根据夹具的设计要便于拆卸、通用性的原则，本夹具的夹具体采用较为简单的长方体底板，底板两边设计两块支撑板连接定位板，4个气缸根据对应位置放置在底板上，最后用压板压紧在机床的工作台上，结果如图3所示。

2.4辅助元件设计

为了保证压紧板[3]多次压紧都能够同一位置，不会变动，本夹体特意在定位板上设计出辅助定位杆，在压紧板设计出对应的槽位置。

在加工前调整好压力，气缸的控制连接如图2、图3所示，图3状态为气缸伸缩杆伸出状态，可进行工件的装夹。装夹完毕后拨动手柄，气压阀换位，气缸伸缩杆缩回，夹紧工件，如图2所示。

3 夹具的使用

当夹具按图4所示装配好后，需要通过实物装夹调整气缸伸缩杆行程[4]及其压钉的等高度，定位板上的所有凸台、定位圆柱是在装配后进行配做。检查无误后，把工件按照6个圆柱凸台进行定位放置，再把夹紧件按图6所示位置放入气缸伸缩杆的台阶位，推动压紧板到图7所示位置，拨动气压阀的拨杆[5]，气缸伸缩杆回缩达到夹紧工件的目的。工件完成后按相反步骤拿出压紧板，如图8所示，最后取出完成加工的工件。

4 结束语

此夹具的设计遵循简单化、定位准确、拆装容易、便于品种更换的设计原则[6]，保证零件在加工过程中不会产生变形，不压伤、质量得到保证。同时，此夹具的设计和原理可作为众多易变形零件的参考，也希望得到更多工程师们的指点，达到共同进步。

参考文献

[1] 李佳.数控机床及应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

[2] 钟康民.套管件的数控加工工艺与夹具设计[M].北京：科学出版社，2005.

[3] 李存霞，姬瑞海，机床夹具设计与应用[M].北京：清华大学出版社，2012

[4] 宋宝玉.简明机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2008.

[5]李超.气动夹具的使用经验介绍[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2005

[6] 张伟.三种偏心夹紧流体传动夹具的对比[J].机械制造，2005 （8）：30-32