数控电脑散热器的造型与加工.docx

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数控电脑散热器的造型与加工

摘要……………………………………………………………………………………………1

引言……………………………………………………………………………………………1

1产品背景分析……………………………………………………………………………1

1.1市场对比……………………………………………………………………………1

1.2产品对比分析………………………………………………………………………2

2散热器的结构……………………………………………………………………………2

2.1散热器的外观结构分析………………………………………………………2

2.2底座造型…………………………………………………………………………3

2.3叶扇造型…………………………………………………………………………6

3散热器的分模………………………………………………………………………7

4散热器上盖的加工………………………………………………………………………9

4.1加工工艺…………………………………………………………………………9

4.2粗加工和二次开粗………………………………………………………………9

4.3精加工……………………………………………………………………………11

5散热器的渲染…………………………………………………………………………11

6结论………………………………………………………………………………………12

谢辞………………………………………………………………………………………13

参考文献……………………………………………………………………………………14

电脑散热器的造型与加工

机电学院数控技术专业费玄峰

摘要:

21世纪随着信息化发展，电脑是人们生活工作中不可缺少的东西，长期使用电脑或者室内温度过高都会导致电脑CPU温度过高，会产生很严重的问题，轻则电脑司机无法使用，重者电脑配件损坏缩短使用寿命。

良好的散热器使用方便，噪声小，深受电脑使用者的先。

本文主要经过实体测量,再通过相关参考资料使用UGNX6.0对电脑散热器进行三维造型、装配操作，帮助我更好地掌握关于UG的相关知识与技巧。

关键词:

散热器造型加工分模渲染

引言

随着时代的发展，电脑不再是奢侈品，已经走进寻常百姓家，并且成为人们生活工作中不可缺少的一部分。

随着科技的进步以及人们对电脑便捷式使用的需求，电脑功能性越来越强大，体积缺越来越小，如何解决小空间内的散热问题成了摆在电脑轻型化，小型化发展道路上最大障碍！

本次课题设计使用的软件是UGNX6.0。

此软件可对许多二维及三维空间上的不同应用环境进行利用处理，是应用较广，实用性大，多功能的软件。

本人选择了这个课题之后，对具体资料进行了分析，学习UG软件的基本知识和要用到的UG知识，并熟练掌握和运用UG软件的基本功能，对电脑散热器进行造型和装配。

1产品背景分析

1.1市场对比

市场上的散热器产品种类繁多，根据其不同的散热方法可以分为风冷，热管，液冷，等等。

多数散热器通过和发热部件表面接触，吸收热量，再通过各种方法将热量传递到远处，比如机箱内的空气中，然后机箱将这些热空气传到机箱外，完成计算机的散热。

散热器的种类非常多，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动散热和被动散热。

前者常见的是风冷散热器，而后者常见的就是散热片。

进一步细分散热方式，可以分为风冷，热管，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等。

本次课题的研究方向是分冷散热器，风冷散热是最常见的，而且非常简单，就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。

具有价格相对较低，安装简单等优点。

（1）风冷散热器：

风冷散热是最常见的，而且非常简单，就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。

具有价格相对较低，安装简单等优点，但是对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。

（2）热管散热器：

热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到类似冰箱压缩机制冷的效果。

并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。

由于其特殊的传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀。

但是价格较高。

（3）液冷散热器：

液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。

但热管和液冷的价格相对较高，而且安装也相对麻烦一些。

1.2产品对比分析

除了冷风散热器之外价格都比较高而且安装麻烦，不易携带，如果外出根本不能使用，所以根据种种原因冷风散热器成为大众的选择！

现在市场上冷风散热器主要有两种如（图1-1图1-2）

图1-1吹风式散热器图1-2底盘散热器

经过学习研究发现各种散热器均有自己的优缺点，如图1-1散热器因叶扇高功率转动而散热效果比图1-2的效果好，但是由于高功率转动产生很大的缺点就是噪声大，然后高功率产生的高耗能问题就是必须直接插在电源上而转动，所以如果我们外出却没有电源的话根本不能使用。

如图1-2它可以直接用USB接口直接连接电脑，使用非常方便。

而且这个散热器如同书本一样，塞电脑包里就可以带走。

2散热器的结构

2.1散热器的外观结构分析

散热器由底座与上盖组成（底座包括叶扇），再加上电源线，螺钉，螺帽等其它零部件。

（如2-1所示）主要通过草图绘制，拉伸、网格曲面、抽壳、镜像等命令来完成部件造型，并通过各零件之间的约束配对来完成装配。

图2-1效果图

2.2底座造型

（1）底座与桌面接触，是整个散热器的支撑重心。

它的底面形状为长方形，能与桌面充分接触，受力最好,能很好的支撑起整个电脑，而且占地面积也不大。

经过实体测量，发现它是一个类似于长方形的形状，因此我先绘制草图，然后先将底边和底面通过拉伸成型。

如图2-2所示。

图2-2底边与底面的拉伸

（2）然后在拉伸的长方体的侧面地方进行倒斜角，横截面选对称，距离为16成型之后如图2-3

图2-3倒斜角

（3）接着继续创建草图，草图内容如图2-4，然后在草图的两条直线上分别建立两个基准面，然后利用两个基准面拆分体如图2-5

图2-4草图图2-5拆分体

（4）利用拆分的面在长方体另一侧的左右两边分别倒斜角16mm，然后在把拆分的体求和形成一个整体。

然后对产品的边缘进行倒圆使产品变得更加美观效果图如图2-6。

图2-6底盘效果图

（5）然后在两边用草图画两个方框如图2-7，再用拉伸这个草图与整体求差。

再把得到凹槽倒圆一下是整体更加美观。

最后把整体抽壳，底座的大概形状就出来了如图2-8

图2-7草图图2-8抽壳

（6）作为散热器，传递热能是关键，如何利用叶扇吧热能传到空气中是很重要的一步，所以散热器必须做到拥有良好的通风口，于是我设计了与叶扇形状类似的通风口，不仅美观而且散热效果好如图2-9.然后在利用草图，求差整体形成一个小小的通风口，然后建立组，把刚才做的东西归类到一个组里，在插入-关联复制-实例特征-圆形阵列-数字选择36，角度10deg-确认。

形成的通风口再利用镜像特征使两边都有，整体效果很好。

如图2-10。

图2-9草图图2-10实例特征

（7）为了让底座与上盖能很好的连接，底座周围必须要有很多圆柱体，圆柱体里有螺纹孔，配合螺鼎与螺帽使用，能更加好的定位。

再在圆柱体多余的面进行抽取进行抽取面，利用抽取的面把多余的圆柱体从底盖上去除。

如图2-11显示。

图2-11利用抽取面去除多余圆柱体

2.3叶扇造型

（1）叶扇转动需要马达，所以要一个底座固定马达，给叶扇一个支撑稳定的平台，所以我要设计一个平台，草图如2-12，经拉伸抽壳之后模型如图2-13.

图2-12草图图2-13叶扇底座

（2）叶扇造型，叶扇作为散热器的核心，一定要做的精细，要适合整体，让散热效果能充分体现出来。

叶片的设计要符合科学，于是我上网调查了一下科普，发现相同体积的底座叶片越多，叶扇的距离变小了，流动的空气更加集中，风流集中能增加风扇性能，相同转速下，风扇越多，出风量也越多，散热效果也就越好，如图2-14。

图2-14风流示意图

（3）叶扇设计，在前面叶扇底座上建立基准面画草图，利用投影把草图投影到叶扇底座上，再在一开始基准面45mm距离上再画一个草图，再把两个草图用直线连接起来.效果如图2-15。

图2-15草图图2-16网格曲线

（4）画好的草图利用通过网格曲线，完成叶片的初步形成，如图2-15。

最后把叶片加厚-特征集-关联复制-实例特征，再把出来的叶片镜像特征到另外一边。

因为为了散热效果好，所以我设计的叶片很多，总体效果图如2-17.

图2-17叶扇总体效果图

3分模

UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。

使用方便快捷。

以散热器上盖为例进行分模，通过缩放体、抽取面、补面、修建和延伸、缝合、修剪体等方法进行，最后得到分模。

（1）第一步初始化，如图3-1所示，然后选择工件坐标

图3-1初始化图3-2缩放体

（2）由于材料具有收缩力，首先进行缩放体，如图3-2所示。

（3）选取菜单栏的工件如图3-3.

图3-3选取图3-4选取颜色

（4）设计区域颜色，选取型腔模或型芯模的颜色如图3-4.

（5）如图3-5所示，要进行引导线设计，引导线的作用就是为了创建分型面，图3-6所示为创建好的分型面。

图3-5创建分型面图3-6完成的分型面

（6）创建型腔如图3-7，最后形成分膜如图3-8

图3-7创建型腔图3-8最后成型的分模

4散热器上盖的加工

4.1加工工艺

加工一般分为一次开粗、二次开粗、精加工。

以下是我这次散热器上盖的机械加工工艺卡4-1。

表4-1数控加工工序卡

数控加工工序卡片

产品型号

零件图号

产品名称

电脑散热器

零件名称

材料牌号

ABS

毛坯种类

板材

毛坯外形尺寸

190X150X75

备注

工序号

工序名称

设备名称

设备型号

程序编号

夹具代号

夹具名称

冷却液

车间

数控铣床

平口钳

数控车间

工

步

号

工步内容

刀

具

号

刀具

量具及检具

主轴转速

（r/min）

进给速度

（mm/min）

背吃刀量

（mm）

余量

（mm）

备注

1

粗加工

D16

2800

1500

0.5

0.5

2

二次粗加工

D16

2800

1500

0.3

0.2

3

精加工底面

D10

3000

800

0.2

0.0

步距0.5

4

精加工层切侧壁

D6R3

3000

300

0.15

0

步距0.2

5

编制

审核

共3页

第1页

4.2粗加工和二次开粗

我使用的是CimatronE软件，由于使用的是UG制图，所以先需要把UG产生的图导出“iges”格式，然后接着在CimetronE中输入导出的格式，才能在CimetronE中使用。

（1）首先在CimetronE中新建一个“加工”文件导入所需要加工的零件，选择已激活的坐标系点击确定，完成第一步。

（2）接着选择“刀具”构造一个新的刀具，这里我需要的有D12、D10的平底刀以及一把R6的球刀。

如图4-2

图4-2创建刀具图4-3创建刀轨

（3）选择“创建刀轨”，我选择的是“3轴”坐标系为“MODEL”，“Z安全平面“为20。

如图4-3

（4）接着选择“零件”以及“毛坯”，零件选择时选择所有的零件部件，毛坯选择时选择“限制盒”。

（5）然后选择“创建程序”，第一步选择“环绕切削”，选择“轮廓”然后选择零件的最外层的轮廓，刀具选择为“D16”，接着在参数中更改一些参数，把“公差余量”更改为“0.2”，接着在“刀路轨迹”中更改“最高点”以及“最低点”，然后在再更改“进给速度”以及“主轴转速”，最后选择“保存并计算”，效果图4-4

图4-4粗加工刀路轨迹

（6）半精内外侧壁，选择“创建程序”，选择“环绕切削”选择“轮廓”然后选择零件的最外层的轮廓，刀具选择为“D16”，接着在参数中更改一些参数，把“公差余量”更改为“0.1”，接着在“刀路轨迹”中更改“最高点”以及“最低点”，然后在再更改“进给速度”以及“主轴转速”，最后选择“保存并计算”。

4.3精加工

跟上述一样，创建其余程序，先选择“环绕切削”，刀具选择“D10”把“公差余量”更改为“0.0”，然后在再更改“进给速度”以及“主轴转速”，最后选择“保存并计算”。

效果图如图4-5。

图4-5精加工刀轨

最后一步使用层切，刀具使用D6R3的球刀把“公差余量”更改为“0.0”然后在再更改“进给速度”以及“主轴转速”，最后选择“保存并计算”。

效果图如图4-6。

图4-6层切效果图

最后仿真加工，完成的效果图如图4-7。

图4-7仿真效果图

5多功能散热器的渲染

本次渲染使用的KeyShot软件，KeyShot意为“TheKeytoAmazingShots”，是一个互动性的光线追踪与全域光渲染程序，无需复杂的设定即可产生相片般真实的3D渲染影像。

KeyShot均是基于LuxRender开发的。

LuxRender是一种基于物理的没有偏见的渲染引擎。

基于先进的技术水平算法，LuxRender根据物理方程模拟光线流，因此产生逼真的图像，照片的品质。

（1）首先在打开文件，选择prt文件的散热器，像UG渲染一样我们

需要调制散热器的材质。

在散热器的外壳我们选择塑料材料，然后选择颜色。

然后就是粗糙度的选择如图5-1所示

图5-1材质

（2）调整亮度最后得到渲染图如5-2.总体效果图如5-3

图5-2渲染图图5-3总体图

6结论

本次毕业设计是经过实体测量再通过NX6.0对散热器进行外形设计、分模。

从而使我更加能熟悉地掌握设计、分模等各种指令，并且在设计中通过老师的指导和在书籍、视频的学习中让我对UG有了更深一层次的了解，巩固了我的理论知识，让我学的更扎实，知识更加广泛，同时也认识到了自己很多的不足，使自己在今后的学习和研究更有针对性，从而帮助我更好地掌握关于UG的相关知识与技巧，进一步提高UG软件的应用能力。

此次的毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，我们从大学毕业走向未来工作的重要一步，从最初的选题、开题到计算、绘图直到完成设计，期间查找资料、老师们的指导与同学的交流，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。

不但使我更进一步理解和懂得了以前学到的知识而且还把以前课本上学到的知识连接在了一起，使我能更好的融会贯通。

在造型设计中我也遇到了很多的困难，比如说在曲面造型和各部分装配时所遇到的问题，但在刘老师的细心的指导下，我所遇到的问题最终得以解决。

在设计过程中我还走了很多弯路，不过好在有身边的同学耐心帮助，才不至于造成麻烦。

这次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，使我明白了自己知识还很浅薄。

虽然马上要毕业了但是自己的求学之路还很长，以后更应在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。

谢辞

经过一个多月的收集、整理材料，完成UG造型装配，写论文，今天终于即将的完成论文。

此次论文得以完成，要感谢的人实在很多，首先要感谢我的指导老师刘高进老师，他指引我论文的写作的方向和架构，并对本次论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，在他的悉心指导下，我通过多次修改、完善，最终得以成功。

他严谨细致的教学思路，一丝不苟的教学作风，将一直是我以后工作、学习中的榜样。

还要感谢我身边的同学，在忙碌中还要抽出时间来帮助我一起完成论文，这次论文的完工，与他们的陪伴和帮助也是分不开的。

最后，再次感谢我的老师和同学对我完成论文途中所给予我的指导与帮助，祝我的母校金华职业技术学院蒸蒸日上，机电工程学院所有的老师身体健康，桃李满天！

参考文献

[1]余爱香.机械加工工艺与实践[M]科学出版社.2009.

[2]金波.典型零件测量与计算机绘图[M].科学出版社.2009.

[3]俞鸿斌.机械零件数控铣削加工[M].科学出版社.2010.

[4]麓山科技.UGNX8实例精讲.机械工业出版社[M].2012.

[5]任玉田,焦振学,王宏甫.机床计算机数控技术.北京理工大学出版社[M].1996.