Auto CAD 2010使用实例<br/>——设计铝型材散热器

Auto CAD 2010使用实例
——设计铝型材散热器

2015-02-21阮发炳

长春工业大学学报 2015年5期

关键词：散热器

何　兵,　阮发炳,　覃　铭

(百色学院材料科学与工程学院，广西百色　533000)

Auto CAD 2010使用实例
——设计铝型材散热器

何兵,阮发炳,覃铭

(百色学院材料科学与工程学院，广西百色533000)

摘要：利用Auto CAD及模具设计知识设计两款铝材散热器，并设计出其模具的装备图。

关键词：Auto CAD; 散热器; 二维图形; 阵列

0引言

Auto CAD是美国Autodesk公司推出的通用计算机辅助绘图和设计软件。它在计算机绘图和设计领域已经领导潮流多年，是迄今为止流行最广、普及最多的计算机绘图软件之一。其具有丰富而强大的二维绘图、图形编辑、显示控制、图形输出等功能，现已广泛应用于机械、电子、建筑、汽车制造、航天、造船、医学等领域[1]。

散热器是工业上常见的器件，为提高散热效果，外观上往往需要在有限的空间内尽可能地增大器件的表面积，从而使图形的外观线条非常密集，给设计图纸带来一定的困难。Auto CAD有非常强大的处理复杂二维图形的功能，特别是针对有一定对称关系的复杂二维图形，如果绘图技巧使用恰当，就可以事半功倍。下面以两种常见类型的散热器为例，说明其使用技巧。

1两种散热器的效果图及画法

常用挤压型铝型的两种铝型材散热器有梳子型和太阳花型铝型材散热器，而这两款铝型材的生产过程是由铝型材挤压设备在高温高压的环境中把加热后的铝材料通过铝挤压模具挤压生产而成的[2]。所以，用Auto CAD来设计铝型材散热器及其模具对于生产铝型材散热器具有很重要的意义。

1.1　梳子型铝型材散热器

一款梳子型散热器如图1所示。

该图的关键是如何绘出密集的散热条幅，条幅的上下轮廓为半圆，且条幅间相线连通。

使用Auto CAD 2010制作梳子型铝型材散热器步骤如下：

1)把梳子型散热器的大致外形用轮廓线画出其尺寸,如图2所示。

2)用偏移(offset)命令把长度为50.94的线分别往右边偏移0.94和3.08,如图3所示。

3)用绘图菜单栏里的圆(CIRCLE)命令中的相切、相切、相切选项绘制出的图形如图4所示。

关于相切、相切、相切的画圆命令在此提示下，快捷命令C中是没有这个选项的，如果需要用到该命令，只能从绘图菜单栏里的圆(CIRCLE)命令中找才能够找得到。

4)用修改菜单栏中的修剪(TRIM)命令把图4中的放大部分剪切掉一些不必要的线条，如图5和图6所示。

5)用修改菜单栏中的阵列(ARRAY)命令，其中阵列对话框中的数据属性如图7所示，阵列最终效果图如图8所示。

在这一步骤中，除了使用阵列(ARRAY)命令之外，还可以用修改菜单栏中的复制(COPY)命令作图，如图9所示。

选中图9中的4条线条进行复制(COPY)，然后以A点为基点逐步往右平移复制，如图10所示。

两种方法都可以画出相同的结果，以不同的方法用Auto CAD画出相同的图有多种方法，区别只在于作图习惯和效率。

6)对图8稍微修改，把不需要的一些线条删除掉，再把一些必要的线条连接上，就得到梳子型散热器(见图1)。

1.2　太阳花型铝型材散热器

太阳花型铝型材散热器平面图如图11所示。

图形难度在于散热叶片和中间散气孔形状的绘制及定位，处理好这两个关键问题，其它问题迎刃而解。

使用Auto CAD 2010制作太阳花型铝型材散热器步骤如下：

1)用绘图菜单中的圆命令中的圆心、半径把太阳花型铝型材散热器的大致轮廓画出，如图12所示。

2)用格式菜单栏中的点样式，在对话框中修改点样式的显示样式，如图13所示。

在绘图菜单栏中点命令中的定数等分(DIVIDE),把图中半径为R27.09的圆分成24等分，用直线(LINE)命令画出1、2这两条线段。再用修改菜单栏中的旋转(ROTATE)命令把2线段旋转10°得到3线。最后以1线为镜像线，以3线为对象，镜像出4线如图14所示。

3)用修改菜单栏中的倒圆角(FILLET)命令把圆R19.22和圆R27.09两个圆及3、4线进行半径为1的倒圆角，删除其它不必要的线条，如图15所示。

4)用阵列(ARRAY)命令中的环形阵列对图15进行阵列作图，其阵列命令的数据如图16所示，阵列项目总数为24。结果如图17所示。

5)用绘图菜单栏中的点命令中的定数等分(DIVIDE)把图中半径为R28.61的圆分成180等分，半径为R45.28的圆分成360等分，然后用绘图菜单栏中的圆弧命令中的起点、端点、半径绘出半径为R21.25的弧线，之后用圆(CIRCLE)命令中的相切、相切、相切绘出小圆，如图18所示。

6)用阵列(ARRAY)命令中的环形阵列对半径为R21.25的圆弧以散热器同心圆圆心为圆心进行阵列作图，阵列项目总数为90，如图19所示。

7)在阵列得到的图用圆(CIRCLE)中的相切、相切、相切命令绘出如小图放大形式，如图20所示。

8)将图20的点样式修改为空白显示，把一些该删的线条删除，一些该修剪线条修剪(TRIM)，如图21所示。

9)将图21修剪得到的部分以R16.69的圆的圆心为中心点进行阵列，即可得到太阳花型铝型材散热器的二维平面图(见图11)。

2使用Auto CAD 2010绘制铝型材散热器模具

使用Auto CAD 2010软件，根据生产工艺要求，可绘出以上两种散热器模具的生产装配图。

梳子型铝型材散热器的组合模模子优化设计如图22所示。

梳子型铝型材散热器是具有复杂截面的型材，只有通过设计导流模与平模配合使用，先在导流模焊合室中产生预变形，使得金属能够进行一次分配，从而形成同散热器外观形状相似的坯料，再通过模孔进行第2次变形，进而挤压出合格的产品。为了保证模具的强度，应设计形状和散热器形状相似的模垫和模具配合使用，强化模具强度[3]。

在原材料为6063型铝合金散热器组合模的设计图纸中，此梳子型散热器截面的外接圆直径约为40.5 mm，横截面积为12.88 cm2，上面有19条0.94 mm厚度的散热片，散热片长度均为51.25 mm，片与片之间的距离只有3.08 mm。

壁厚较悬殊、齿距小、悬臂大的散热片，如果模具设计不合理，截面上各部分的金属在挤出模孔时就越容易以不同的速度流出，从而造成型材的扭拧、波浪、弯曲以及裂纹等缺陷而报废，模具也极容易损坏[3]。因此，散热器模具的结构优化设计对型材的生产和模具的寿命很重要。

根据挤压机吨位及挤压筒尺寸分类的合理挤压系数的选择见表1。

根据挤压筒内径为180 mm和考虑标准化问题，模具外径取180 mm，模具取厚度90 mm，其中，宽展模厚度取50 mm，模子厚度取40 mm。模垫厚度取40 mm。

通过对上述散热器的结构进行数据分析，这里拟选用的挤压机吨位为20 MN。

太阳花型铝型材散热器的组合模模子优化设计图[4-8]如图23所示。

3结语

使用Auto CAD 2010软件进行二维图形设计时，作图的思路很重要，当设计的对象外观复杂且具有对称性时，首先要找准它的基元，精心绘出基元后，用阵列(ARRAY)命令可以很方便地绘出整个复杂图形。

就当前工业设计软件而言，更多人趋向于使用UG，UG是具有关联性的一体化的集成CAD/CAM/CAE应用程序套件，涵盖了产品设计、制造和仿真的完整开发流程，主要应用于汽车、航空、航天、机械、电子、医疗仪器等工业的生产，是全球应用最广泛的高端工业软件系统之一。

参考文献：

[1]郝玲，张红梅，林建平.计算机辅助制图与设计[M].北京：清华大学出版社,2000.

[2]梁世斌，黄文乐.散热器型材的挤压技术[J].轻合金加工技术,2008,36(5)：36-37.