CN103084813B - 太阳花式散热器制造方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种太阳花式散热器制造方法及设备，该太阳花式散热器开有横流沟槽，能有效降低散热器轴线水平横置时，散热性能严重下降的问题。本发明提出的方法及设备：旋转的沟槽切刀(6)横着切削太阳花型材(5)，太阳花型材(5)旋转，就可切削成周圈贯通的横流沟槽，再配有裁断切刀(10)以及肋片稳定保护装置(9)等，可实现高速的自动化生产。

Description

太阳花式散热器制造方法及其设备

技术领域

本发明属于LED照明技术领域，特别涉及到一种太阳花式散热器的制造方法及其设备。

技术背景

由于节能和环保的优势，LED被认为是人类下一代照明技术。但由于昂贵的造价，以及可靠性性低，阻碍着LED照明普及应用。价高和不可靠的主要原因是LED散热问题所致。

LED工作温度不高，100℃以下，因而其散热主要靠对流传热，辐射传热所占比例非常小。对流传热过程最终是空气流动将热量带走，因而保证空气流动畅通非常重要，特别是自然对流传热(LED灯所采用的散热方法)，但是该基本原理，并不被LED照明行业所重视。

太阳花式散热器(肋片从导热柱侧面伸出的结构)，由于制造容易(可采用铝挤出工艺制造)，被广泛应用。当散热器轴线竖立设置时，自然对流空气由下向上顺着肋片表面流动，空气流通性好，散热性能最佳。但当散热器轴向水平横置时，散热空气不易流经肋片表面，存在许多空气流动死区，流通性差，因而散热性能明显下降。现公开的产品和技术，没有显示出能解决该问题的方案。

发明内容

本发明的目的是提出一种太阳花式散热器制造方法及其设备，该方法及设备能高效地制造一种新结构太阳花式散热器，该散热器能有效降低，当散热器轴线水平横置时，散热性能严重下降的问题。

本发明的散热器制造方法的技术方案：采用铝挤出工艺制造的太阳花型材，经裁切成一片片或一段段的散热器，散热器上(应该是肋片上)开有与散热器轴线(也是太阳花型材轴线)垂直的，周圈贯通的横流沟槽，本发明方法的主要特征是：横流沟槽的加工工艺采用了，太阳花型材(此太阳花型材长可以是所需散热器厚度一致、或大于若干倍散热器厚)旋转，旋转轴线与太阳花型材的轴一致、或平行，旋转(应该是高速旋转)的圆形沟槽切刀，垂直于太阳花型材轴线进刀，横着切削太阳花型材上的肋片，形成沟槽，由于太阳花型材旋转，所切削形成的沟槽自然就周圈贯通。

所谓横流沟槽就是：开在肋片上，与散热器轴线呈垂直的沟槽。散热器轴线水平横置时，自然对流向上的空气流，就可顺着横流沟槽，横穿散热器，更加直线地向上流动，大大地减小了气流绕流距离，流动更加畅通。空气流动死区减小，提高了散热空气有效流经肋片表面的面积，因而，有效降低，当散热器轴线水平横置时，散热性能恶化程度。

横流沟槽的加工，也可采用车床车削加工，由于车削转速必须高，即工件(太阳花型材)转动速度高，则需要加工的太阳花型材不能太长，一般只能一件一件地加工，每加工一件都必须关停高速旋转的车床，装卸工件，这样效率低，不易实现自动化生产。采用本发明的方法，太阳花型材(工件)转动速度慢，装卸工件时，驱动太阳花型材旋转的驱动机构，也可以不关停，则装卸工件效率高，容易实现自动化生产，有效地降低制造成本。

本发明的散热器制造设备，包括有太阳花型材旋转驱动机构、沟槽切刀旋转驱动机构，沟槽切刀垂直于太阳花型材轴线的进刀与退刀机构，基本的特征在于：用于制造散热器的太阳花型材套有肋片稳定保护装置，太阳花型材旋转驱动机构驱动太阳花型材旋转、或太阳花型材旋转驱动机构直接驱动肋片稳定保护装置，肋片稳定保护装置带动太阳花型材旋转；沟槽切刀的数量大于或等于散热器上的横流沟槽数量。

所谓肋片稳定保护装置，就是一装置，开有与散热肋片形状一致或近似的缝槽，缝槽的间隙等于或大于肋片的厚度，太阳花型材可以插入穿过该装置，肋片夹在该装置的缝槽内，肋片的变形受到该缝槽的间隙的限制。肋片稳定保护装置留有与横流沟槽宽相等或大于的周圈贯通的进刀槽或间隙。肋片稳定保护装置和太阳花型材一起旋转，沟槽切刀横着切削肋片，肋片受力变形，受到缝槽的限制，变形小，因而稳定，保证了快速进刀时，切削顺利，横流沟槽加工效率高。

采用上述的散热器制造设备，再配上自动进料机构(太阳花型材自动推进送料机构)，裁切散热器的裁切刀的自动进刀或退刀机构，以及去除毛刺机构等，就可设计出一台全自动的散热器制造设备，生产效率将显著提高，制造成本也将显著降低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方案作进一步说明。

图1、2、3分别是三种太阳花式散热器横截面特征示意图。

图4是一种开有横流沟槽的太阳花式散热器特征结构轴向剖面示意图。

图5是一种开有横流沟槽的太阳花式散热器特征结构的立体剖视图。

图6是一种说明本发明制造方法的基本特征的立体视图。

图7是一种肋片稳定保护装置的特征横截面剖面示意图。

图8是一种本发明的制造设备的主要特征结构的立体视图。

图9是一种用于去除毛刺的毛刷转盘特征结构示意图。

图10是一种本发明的制造设备的主要特征结构的立体视图。

图11是一种燕尾槽形的轨道式结构的特征横截面剖面示意图。

图12是一种连杆式进刀与退刀机构特征立体视图。

图中：1、肋片，2、导热柱，3、短肋，4、横流沟槽，5、太阳花型材，6、沟槽切刀，7、箭头A，8、箭头B，9、肋片稳定保护装置，10、裁断切刀，11、转盘，12、毛刷，13、整形切刀，14连杆，15、固定轴。

具体实施方案

图1、2、3示出了三种外形不同的太阳花式散热器，肋片1从导热柱2侧面伸出，散热器中央的导热柱2为实心，也可以是空心。采用铝挤出方法，就可制造出其型材，经裁切就可制成太阳花式散热器，制造成本低，再由于肋化效率高(省材)，内导热热阻低，则为LED)散热首选。

图4、5示出了两种开有横流沟槽的太阳花式散热器，肋片1被横流沟槽4分割成数段短肋3，横流沟槽4垂直于散热器的轴线，从图5中可更清楚地看出横流沟槽4是周圈贯通的，当散热器轴线横置时，自然对流向上的散热空气就可经横流沟槽4穿过散热器。

图6示出了本发明制造方法的基本特征。太阳花型材5旋转(如图中箭头B 8所示)，旋转(如图中箭头A 7所示)的圆形沟槽切刀6，垂直于太阳花型材5的旋转轴线推进(进刀)，在太阳花型材上(应该是肋片上)切削出沟槽，由于太阳花型材5旋转，就可切削出周圈贯通的横流沟槽。图中示出，太阳花型材5是已被切成的短料，该短料只能加一件、或两三件散热器。

图6中示出，有两片沟槽切刀6，一次进刀也只能切削出两横流沟槽。在实际设计时，沟槽切刀的数量应大于或等于散热器上的横流沟槽的数量，这样一次进刀就可完成所有横流沟槽的切削加工，效率高。切刀数量多，进刀速度快，肋片的厚度又薄(平均为1.0mm以下)，肋片强度低，在快速切削时，肋片受切削力的作用，容易变形，稳定性差，一是影响沟槽的切削速度，二是会改变肋片形状尺寸，因而应设置肋片稳定保护装置。图7所示的肋片稳定保护装置9中，开有与肋片1形状近似，间隙稍大于肋片厚度的缝槽，太阳花型材可穿过肋片稳定保护装置9，肋片1被夹在该缝槽中，肋片1的变形受到该缝槽的间隙尺寸的限制。

图8只示出了本发明散热器的一种制造设备关键结构特征，与沟槽切刀6并排设置有旋转的圆形裁断切刀10，可设计成裁断切刀10和沟槽切刀6同时进刀，也就是说，横流沟槽切削进刀过程中，包括有散热器裁断工序。图中示出，裁断切刀10设置在沟槽切刀6的后方，每件散热器的横流沟槽切削工序在前，裁断工序在后太阳花型材长度很长，一根太阳花型材可加工裁切成许多件所需的散热器，这样效率高。

图8中示出，太阳花型材5上套有肋片稳定保护装置9，该装置上开有周贯通的沟槽切刀的进刀槽。太阳花型材5的旋转可以由太阳花型材旋转驱动机构直接驱动(图中没有示出太阳花型材旋转驱动机构)，也可以是太阳花型材旋转驱动机构直接驱动肋片稳定保护装置9，肋片稳定保护装置9再带动太阳花型材5旋转。沟槽切刀6和裁断切刀10应设计成由同一驱动轴驱动，沟槽切刀旋转驱动机构(图中没有示出)同时驱动两种切刀，可采用一电机的转动轴与驱动转为同一轴的结构，驱动沟槽切刀进刀与退刀机构(图中没有示出)，也是承担了裁断切刀10的进刀与退刀的驱动，这样结构简洁。

切刀切削加工，容易在被加工件上留有毛刺，特别是本发明中的散热器，切削横流沟槽时，在肋片上残留毛刺，不容易去除。一般采用烧碱法去除铝材上的毛刺，但这种化学方法不仅成本高，还污染环境，本发明提出采用喷砂法或旋转毛刷转盘法去毛刺工艺。所谓喷砂法，就是气流携带砂粒击打工艺，将工件上的毛刺去除。图9示出了一种可用于去除本发明中的散热器中的切削加工残留的毛刺的毛刷转盘，在转盘11的外缘设置有径向方向毛刷12，在转盘两端面设置有轴向毛刷12，旋转的毛刷转盘可以伸进散热器上的横流沟槽中，通过毛刷去除毛刺。

喷砂装置、旋转毛刷转盘应设置在沟槽切刀6、或裁断切刀10的后方，采用旋转毛刷转盘法时，可将旋转毛刷转盘设计成与沟槽切刀并排，安装在同一台架上，由沟槽切刀的进刀与退刀机构驱动其进刀和退刀，但是毛刷转盘的旋转方向与沟槽切刀的旋转方向相反，才能有效将切削横流沟槽时留下的毛刺去除掉。

图5所示的散热器的外缘形状经过切削加工整形，该加工过程同样可采用类似于沟槽切刀的旋转圆形切刀(本发明中被称为整形切刀)来完成。图10所示的本发明散热器制造设备中，在沟槽切刀的前方设置有散热器的整形切刀13，整形切刀13与沟槽并排，可设计成由同一驱动轴驱动。

关于驱动沟槽切刀的进刀与退刀机构，图8和图10中都没有示出，可以采用轨道式结构或连杆结构。所谓轨道式结构就是安装沟槽切刀机构的台架在轨道上前进与后退，图11示出了一种燕尾槽形的轨道式结构，该结构在车床上广泛应用。图12示出了一种连杆式进刀与退刀机构，圆形切刀(沟槽切刀6)安装在连杆14的一端，连杆14的另一端通过固定轴15被固定，不能移动，通过连杆14的摆动，实现沟槽切刀6的进刀与退刀。

Claims (10)

1.一种太阳花式散热器制造方法，采用了铝挤出工艺制造的太阳花型材，经裁切成散热器，散热器上开有与散热器轴线垂直的，周圈贯通的横流沟槽(4)，其特征在于：横流沟槽(4)的加工工艺采用了：太阳花型材(5)旋转，旋转的圆形沟槽切刀(6)，垂直于太阳花型材轴线进刀，横着切削太阳花型材(5)上的肋片。

2.根据权利要求1所述的太阳花式散热器制造方法，其特征在于：太阳花型材(5)套有肋片稳定保护装置(9)，沟槽切刀(6)的数量大于或等于散热器上的横流沟槽(4)的数量。

3.根据权利要求1、或2所述的太阳花式散热器制造方法，其特征在于：切削横流沟槽进刀过程中，包括有散热器裁断工序，该工序是由与沟槽切刀(6)并排的圆形旋转的裁断切刀(10)完成。

4.根据权利要求1、或2所述的太阳花式散热器制造方法，其特征在于：散热器的外周圈形状的加工是由旋转的圆形整形切刀(13)完成，整形切刀(13)与沟槽切刀(6)并排。

5.根据权利要求1、或2所述的太阳花式散热器制造方法，其特征在于：去除切削加工残留在散热器上的毛刺采用了喷砂法或旋转毛刷转盘法。

6.一种太阳花式散热器制造设备，包括有太阳花型材旋转驱动机构、沟槽切刀旋转驱动机构，沟槽切刀垂直于太阳花型材轴线的进刀与退刀机构，其特征在于：用于制造散热器的太阳花型材(5)上套有肋片稳定保护装置(9)，太阳花型材旋转驱动机构直接驱动太阳花型材(5)旋转、或太阳花型材旋转驱动机构直接驱动肋片稳定保护装置(9)，肋片稳定保护装置(9)带动太阳花型材(5)旋转；沟槽切刀(6)的数量大于或等于散热器上的横流沟槽(4)的数量。

7.根据权利要求6所述的太阳花式散热器制造设备，其特征在于：所有的沟槽切刀(6)安装在同一驱动轴上，沟槽切刀(6)的进刀与退刀机构采用了轨道式结构或连杆式结构。

8.根据权利要求6、或7所述的太阳花式散热器制造设备，其特征在于：在沟槽切刀(6)的前方设置有散热器的整形切刀(13)，整形切刀(13)与沟槽切刀(6)并排，并由同一驱动轴驱动。

9.根据权利要求6、或7所述的太阳花式散热器制造设备，其特征在于：在沟槽切刀(6)的后方，设置有裁断切刀(10)，裁断切刀(10)与沟槽切刀(6)并排，并由同一驱动轴驱动。

10.根据权利要求9所述的太阳花式散热器制造设备，其特征在于：在沟槽切刀(6)、或裁断切刀(10)的后方设置有旋转毛刷转盘，该旋转毛刷转盘的旋转方向与沟槽切刀(6)的旋转方向相反。