整体式散热片加工基础研究及装备设计

摘要

随着芯片的集成度、功率的日益提高以及产品的微型化,电子产品所产生的热量大大增加,电子器件的冷却问题变得越来越突出。目前,成熟的电子设备散热方式主要有:自然冷却、强迫空冷、液体冷却、冷板、相变冷却、热管等。由于外形尺寸、加工成本及冷却剂泄露等因素的影响,散热片仍是最经济、最可靠的散热方式。
　　 目前散热片的制造方法主要有:挤压、焊接、铸造等,挤压散热片翅片间距受模具强度的限制无法做到更密,与空气的实际换热面积受限制。焊接散热片可以做到非常密集,但工艺复杂,翅片和基体之间存在接触热阻。铸造散热片形状可以制造得复杂,满足空气动力学要求,但成本高。依据当前散热器使用及生产中面临的种种问题,日本学者最早提出了利用铲削的方法加工整体散热器。与上述散热片相比,整体式散热片具有加工方便、设备成本低、产品翅片密度高和热阻低的优点。
　　 依据整体式散热片的加工原理,本文首先在牛头刨床的基础上设计制造了整体式散热片的实验平台,并进行了相关的实验。研究了切削速度、切削角度、背吃刀量对散热器翅片加工质量的影响。以及不同切削速度、切削角度、背吃刀量和切削宽度下切削力的变化的经验公式。为后面散热片加工专机的设计打下了基础。
　　 根据实验结果及整体式散热片的加工特点设计制造了一台专用的整体式散热片加工机床。采用封闭式的刀架滑台结构,提高其刚性；可以方便地对刀具倾角、高度进行调节。采用步进电机通过丝杠螺母机构带动工件夹具完成进给,可大大提高进给的精度。采用PLC控制机床的运行,可以实现主动电机与步进电机之间的联动,控制机床工作台快进、快退、不同距离的工进等。并能监测工件的加工过程,对工件进行自动切断。