CN103203415B - 一种翅片散热器加工制作装置及加工制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翅片散热器加工制作装置及加工制作方法。包括油压机、压模，所述油压机包括移动工作台、位于油压机上部的活动板和位于油压机下部的机身，所述移动工作台安装在机身上，所述压模安装在活动板上；翅片散热器安装在移动工作台上，通过压模将翅片散热器挤压成型。所述油压机还包括自动控制系统。所述翅片散热器加工制作方法，采用上述翅片散热器加工制作装置，其中油压机包括自动控制系统，具体包括以下步骤：制作压模；安装翅片散热器；安装压模；编写程序；进行压制。采用上述发明，实现了自动化生产，提高了产品的抗拉强度，降低了热阻值，生产率提高、安全性提高、劳动强度下降，降低了生产成本，提高了经济效益。

Description

一种翅片散热器加工制作装置及加工制作方法

技术领域

本发明涉及机械零部件加工制作领域，特别是一种翅片散热器加工制作装置及加工制作方法。

背景技术

大功率整流器件中翅片散热器是一个关键部件，翅片散热器主要承载IGBT传热和散热功能。翅片散热器由两个单元结合，翅片和基板，翅片主要起散热功能，基板起传热功能。

一般翅片散热器在加工制作时，翅片与基板连接都是采用机床单边冷挤压来达到图纸技术要求的加工工艺方法。翅片和基板是选用塑性良好的铝合金材料，翅片的厚度与基板槽道是间隙配合，滚刀在直线推力和加压作用下，使基板的塑性变形，锁紧翅片而达到连接制成。

从图1、图2中可知，滚刀8有一定的倾斜角20—30度，在受力作用下，因滚刀8倾斜一定角度，翅片6有效的挤压力仅仅是滚刀垂直力的部分分力，每次只能滚压一翅片，翅片6全部滚压后，基板7在内应力作用变形呈弧状，须后续校正基板7过程中存在掉落的风险隐患。通过剖切面分析，翅片6与基板7之间的接触面只能达到50%，翅片6与基板7之间存在间隙，翅片6与基板7的垂直度有差距。综上所述PFMEA失效模式和后果分析，翅片散热器滚压工艺存在隐患，因这种翅片散热器在大功率整流器中，工作环境因素，铝合金在空气中的抗蚀性，随着时间的持续，热性能会产生失效隐患，使其IGBT元器件烧环。采用上述工艺生产效率较低，需二人操作，生产成本高。所以很有必要对此加以改进。

现有技术中，申请号为200510031500.2的中国发明专利公开了一种平板式功率半导体器件及其散热器的压装方法及其装置,将平板式功率半导体器件及其散热器串接封装于框架内,在串接好的平板式功率半导体器件及其散热器与框架之间设有绝缘部件,将平板式功率半导体器件及其散热器与绝缘部件串接在框架内,再通过与绝缘部件相连的压紧装置产生与串接方向相同的压装力将各串接件固定。该装置包括外框、压紧装置和绝缘部件,压紧装置和绝缘部件均设置于外框内并设于平板式功率半导体器件及其散热器与外框之间。申请号为200610027289.1的中国发明专利在说明书中公开了一种铝合金大功率半导体器散热器的制备方法，其包括如下步骤：选用符合规格的铝合金薄板冲压成型组成散热片组的各种规格的散热片；选用铝合金棒料车制成符合尺寸要求的圆芯；在各散热片上以及圆芯表面镀锡处理；将电镀好的不同规格的散热片按照要求依次套在圆芯上并依次交错叠加在一起；采用高温锡焊将若干散热片以及圆芯焊接成散热片组；对散热片组表面氧化处理。申请号为02148096.6的中国发明专利申请公开了一种散热器的制作方法，包含下列步骤：制备一可成型该鳍片的模具，以施加压力加工方式利用该模具连续地在一金属料带上制出多数彼此相连接的鳍片，另外，也以机械加工方式产生该等连结片；将该金属料带上相互连接的鳍片加以切割分离而得到单独的鳍片；依需要取一定数目的该鳍片及该连结片，使各该相邻二鳍片的接合部中间同时对应地接触该连结片，并以一固定装置将该鳍片与该连结片夹持固定以保持彼此相对的位置关系；再以一熔接装置同时接触该鳍片与该连结片组成的端缘面，使得该鳍片的接合部与该连结片因高温熔合而粘结固定。上述现有技术都存在有待进一步改进之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有加工制作翅片散热器工艺的不足，提供一种翅片散热器加工制作装置及加工制作方法，其能提高产品性能和产品生产率、加工工艺更简单、加工制作的翅片散热器抗拉强度增大且接触面效果好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：所述翅片散热器加工制作装置包括油压机、压模，所述油压机包括移动工作台、位于油压机上部的活动板和位于油压机下部的机身，所述移动工作台安装在机身上，所述活动板位于移动工作台的上方，所述压模安装在活动板上；使用时，将组装好的翅片散热器安装在移动工作台上，启动油压机，通过压模将翅片散热器挤压成型。

所述油压机还包括自动控制系统，其主体部分安装在机身上或者油压机的两侧，所述自动控制系统设有自动执行预定程序和手动即时输入指令两种可切换的模式。

  所述移动工作台设有底模板滑台和供底模板滑台移动的导轨，移动工作台的一端安装有可通过手动移动底模板滑台的摇手，所述翅片散热器安装在底模板滑台上，所述底模板滑台通过自动控制系统伺服驱动或者通过摇手移动。 所述压模接触翅片散热器的一面为凸出与凹陷部分相间排列的形状，压模的几何尺寸根据翅片散热器的翅片间距来设计确定，其凸出尺寸小于翅片间距0.5毫米。所述翅片散热器加工制作装置用于翅片散热器的自动化加工制作。所述的翅片散热器加工制作装置还包括整理梳，所述整理梳用于在组装翅片散热器时通过整理梳一次性装夹成形。

所述翅片散热器加工制作方法，采用上述翅片散热器加工制作装置进行翅片散热器的加工制作，所述油压机包括自动控制系统，主要包括以下步骤：A.制作压模：按照翅片散热器的翅片的数量和间距的要求制作或选择相应的压模；B.安装翅片散热器：先将翅片散热器的翅片和基板进行初步组装，再将组装好的翅片散热器安装到移动工作台上；C.安装压模：将选择或制作好的压模安装到专用的油压机的活动板上；D.编写程序：校对散热器与压模的所需数据，然后选择压力和行程，再根据翅片的数量、间距和压模数据编写预定程序；E.进行压制：试验运行程序可行性后，开始作业，启动自动控制系统，将翅片散热器挤压成型，自动完成压制。

所述翅片散热器加工制作装置还包括整理梳，在进行步骤B时，组装翅片散热器时采用整理梳一次性装夹成形。在进行步骤E时，每排压九次，按照三排计算，共二十七次自动完成压制。所述移动工作台设有底模板滑台和供底模板滑台移动的导轨，移动工作台的一端安装有可通过手动移动底模板滑台的摇手，所述翅片散热器3安装在底模板滑台上，所述底模板滑台通过自动控制系统伺服驱动或者通过摇手移动；所述自动控制系统设有自动执行预定程序和手动即时输入指令两种可切换的模式。

本发明采用自动化油压工艺代替原机床滚压加工工艺，实现了自动化挤压效果。经过探索试验，试生产、测试数据，采用上述发明，加工制作的翅片散热器的热阻值降低2.21%，抗拉强度提高了40%，而且翅片与基板之间无间隙，因此对提高产品的导热性，降低散热性的热阻有很好的作用，具有以下优点：生产率提高、安全性提高、劳动强度下降，现挤压14-20 件/班，原挤压8件/班，工效增高80%-150%；原挤压工艺机床动转中手工操作，现挤压采用自动化操作，因此提高了安全性；降低了生产成本，提高了经济效益，现工艺降低了人工成本，每件可节约30-50元/件。

根据TE274-381100风冷散热器加工中分析：

一、翅片尺寸：    2×125×449              数量：  58件           

二、基板尺寸：    22×520×640             数量：  1件

    毛坏重量分另是  1.57Kg             2.96Kg

三、产品重量：35.8kg

四、热阻值测试数据:(6m/S)

从上表中得出：降低热阻值2.21%。                         

五、抗拉试验：

图5是一个检验报告。从该检验报告中得知：采用现油压工艺比原滚压工艺，翅片散热器的抗拉强度提高了40%。

附图说明

图1和图2是翅片散热器原滚压加工制作工艺示意图；

图3是本发明翅片散热器加工制作装置中的压模示意图；

图4为本发明翅片散热器加工制作装置工作状态示意图。

图5是采用本发明制作的翅片散热器的一个检验报告截图。

其中： 1、油压机， 2、压模，3、翅片散热器，4、移动工作台， 5、自动控制系统，   6、翅片，   7、基板，  8、滚刀，   9、活动板，   10、摇手，  11、机身。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图3和图4所示，所述翅片散热器加工制作装置包括油压机1、压模2，所述油压机1包括移动工作台4、自动控制系统5、位于油压机1上部的活动板9和位于油压机1下部的机身11，所述移动工作台4安装在机身11上，所述活动板9位于移动工作台4的上方，所述压模2安装在活动板9上；使用时，将初步组装好的翅片散热器3安装在移动工作台4上，启动油压机，采用油压机直线行程工作原理，通过压模2将翅片散热器3直接挤压连接成型。

所述自动控制系统5设有自动执行预定程序和手动即时输入指令两种可切换的模式，其主体部分安装在机身11上，根据需要也可安装在油压机1的两侧或其他位置。

所述移动工作台4设有底模板滑台和供底模板滑台移动的导轨，移动工作台4的一端安装有可通过手动移动底模板滑台的摇手10，所述翅片散热器3安装在底模板滑台上，所述底模板滑台通过自动控制系统5伺服驱动，需要时也可通过摇手10移动底模板滑台。

所述压模2接触翅片散热器3的一面为凸出与凹陷部分相间排列的形状，压模2的几何尺寸根据翅片散热器3的翅片6间距来设计确定，其凸出尺寸小于翅片间距0.5毫米。

所述翅片散热器加工制作方法，采用上述翅片散热器加工制作装置进行翅片散热器的加工制作，所述油压机包括自动控制系统，具体包括以下步骤：A.制作压模：按照翅片散热器翅片的数量和间距所要求的尺寸制作压模，选择与翅片散热器相应的压模；B.安装翅片散热器：先将翅片散热器的翅片和基板进行初步组装，将翅片嵌入基板槽内，用专用的整理梳把翅片整理成散热器组装件，再将组装好的翅片散热器安装到专用精密伺服数控油压机（如精密伺服数控油压机TM107C-80T设备）的移动工作台上定位；C.安装压模：将选择或制作好的压模安装到上述专用的油压机的活动板上；D.编写程序：校对散热器与压模的所需数据，然后选择压力和行程，再根据翅片的数量、间距和压模数据编写预定程序；E.进行压制：试验运行程序可行性后，开始作业，启动自动控制系统，将翅片散热器挤压成型，自动完成压制。

在进行步骤B时，组装翅片散热器时采用整理梳一次性装夹成形。在进行步骤E时，每排压九次，按照三排计算，共二十七次自动完成压制。所述移动工作台可设有底模板滑台和供底模板滑台移动的导轨，移动工作台的一端安装有可通过手动移动底模板滑台的摇手，所述翅片散热器3可安装在底模板滑台上，所述底模板滑台可通过自动控制系统伺服驱动或者通过摇手移动；所述自动控制系统设有自动执行预定程序和手动即时输入指令两种可切换的模式。

以加工制作TE274-381100翅片散热器为例，原滚压工艺需要嵌片58次装夹成形，采用本发明油压工艺只需一次组装散热器装夹。其工作原理是：油压加工工艺代替原滚压加工工艺，按照散热器翅片间距所要求的尺寸制作压模2，组装的翅片散热器安装在移动工作台4上，再将压模安装在专用的油压机1活动板上，校对散热器3与压模2的所需数据，然后选择压力和行程，再根据翅片间距和压模数据进行程序编写，试验运行程序可行性后，开始作业，每排压九次，按照三排计算，共二十七次自动压制，通过自动作业完成冷挤压工艺加工，并直接挤压成型。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种翅片散热器加工制作方法，采用翅片散热器加工制作装置来进行翅片散热器的加工制作，所述翅片散热器加工制作装置包括油压机（1）、压模（2），所述油压机（1）包括移动工作台（4）、位于油压机（1）上部的活动板（9）和位于油压机（1）下部的机身（11），所述移动工作台（4）安装在机身（11）上，所述活动板（9）位于移动工作台（4）的上方，所述压模（2）安装在活动板（9）上；使用时，将组装好的翅片散热器（3）安装在移动工作台（4）上，启动油压机，通过压模（2）将翅片散热器（3）挤压成型；所述油压机（1）还包括自动控制系统（5），其主体部分安装在机身（11）上或者油压机（1）的两侧，所述自动控制系统（5）设有自动执行预定程序和手动即时输入指令两种可切换的模式；所述移动工作台（4）设有底模板滑台和供底模板滑台移动的导轨，移动工作台（4）的一端安装有可通过手动移动底模板滑台的摇手（10），所述翅片散热器（3）安装在底模板滑台上，所述底模板滑台可通过自动控制系统（5）伺服驱动或者通过摇手（10）移动；

所述压模（2）接触翅片散热器（3）的一面为凸出与凹陷部分相间排列的形状，压模（2）的几何尺寸根据翅片散热器（3）的翅片（6）间距来设计确定，其凸出尺寸小于翅片间距0.5毫米；

翅片散热器加工制作方法具体包括以下步骤：

A. 制作压模：按照翅片散热器的翅片的数量和间距的要求制作或选择相应的压模；

B. 安装翅片散热器：先将翅片散热器的翅片和基板进行初步组装，再将组装好的翅片散热器安装到移动工作台上；

C. 安装压模：将选择或制作好的压模安装到油压机的活动板上；

D. 编写程序：校对翅片散热器与压模的所需数据，然后选择压力和行程，再根据翅片的数量、间距和压模数据编写预定程序；

E. 进行压制：试验运行程序可行性后，开始作业，启动自动控制系统，油压机通过压模将翅片散热器挤压成型，自动完成压制。

2.根据权利要求1所述的翅片散热器加工制作方法，其特征在于：所述翅片散热器加工制作装置还包括整理梳，在进行步骤B时，组装翅片散热器时采用整理梳一次性装夹成形。

3.根据权利要求1所述的翅片散热器加工制作方法，其特征在于：在进行步骤E时，每排压九次，按照三排计算，共二十七次自动完成压制。