何 兵， 阮發(fā)炳， 覃 銘

（百色學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 百色 533000）

0 引 言

Auto CAD是美國Autodesk公司推出的通用計算機輔助繪圖和設(shè)計軟件。它在計算機繪圖和設(shè)計領(lǐng)域已經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)潮流多年，是迄今為止流行最廣、普及最多的計算機繪圖軟件之一。其具有豐富而強大的二維繪圖、圖形編輯、顯示控制、圖形輸出等功能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機械、電子、建筑、汽車制造、航天、造船、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域［1］。

散熱器是工業(yè)上常見的器件，為提高散熱效果，外觀上往往需要在有限的空間內(nèi)盡可能地增大器件的表面積，從而使圖形的外觀線條非常密集，給設(shè)計圖紙帶來一定的困難。Auto CAD有非常強大的處理復(fù)雜二維圖形的功能，特別是針對有一定對稱關(guān)系的復(fù)雜二維圖形，如果繪圖技巧使用恰當(dāng)，就可以事半功倍。下面以兩種常見類型的散熱器為例，說明其使用技巧。

1 兩種散熱器的效果圖及畫法

常用擠壓型鋁型的兩種鋁型材散熱器有梳子型和太陽花型鋁型材散熱器，而這兩款鋁型材的生產(chǎn)過程是由鋁型材擠壓設(shè)備在高溫高壓的環(huán)境中把加熱后的鋁材料通過鋁擠壓模具擠壓生產(chǎn)而成的［2］。所以，用Auto CAD來設(shè)計鋁型材散熱器及其模具對于生產(chǎn)鋁型材散熱器具有很重要的意義。

1.1 梳子型鋁型材散熱器

一款梳子型散熱器如圖1所示。

圖1 梳子型散熱器

該圖的關(guān)鍵是如何繪出密集的散熱條幅，條幅的上下輪廓為半圓，且條幅間相線連通。

使用Auto CAD 2010制作梳子型鋁型材散熱器步驟如下：

1）把梳子型散熱器的大致外形用輪廓線畫出其尺寸，如圖2所示。

圖2 梳子型散熱器尺寸圖

2）用偏移（offset）命令把長度為50.94的線分別往右邊偏移0.94和3.08，如圖3所示。

圖3 梳子型散熱器偏移后尺寸圖

3）用繪圖菜單欄里的圓（CIRCLE）命令中的相切、相切、相切選項繪制出的圖形如圖4所示。

關(guān)于相切、相切、相切的畫圓命令在此提示下，快捷命令C中是沒有這個選項的，如果需要用到該命令，只能從繪圖菜單欄里的圓（CIRCLE）命令中找才能夠找得到。

4）用修改菜單欄中的修剪（TRIM）命令把圖4中的放大部分剪切掉一些不必要的線條，如圖5和圖6所示。

5）用修改菜單欄中的陣列（ARRAY）命令，其中陣列對話框中的數(shù)據(jù)屬性如圖7所示，陣列最終效果圖如圖8所示。

在這一步驟中，除了使用陣列（ARRAY）命令之外，還可以用修改菜單欄中的復(fù)制（COPY）命令作圖，如圖9所示。

圖4

圖5

圖6

圖7 陣列對話框中的數(shù)據(jù)屬性

圖8 陣列最終效果圖

圖9

選中圖9中的4條線條進行復(fù)制（COPY），然后以A點為基點逐步往右平移復(fù)制，如圖10所示。

圖10

兩種方法都可以畫出相同的結(jié)果，以不同的方法用Auto CAD畫出相同的圖有多種方法，區(qū)別只在于作圖習(xí)慣和效率。

6）對圖8稍微修改，把不需要的一些線條刪除掉，再把一些必要的線條連接上，就得到梳子型散熱器（見圖1）。

1.2 太陽花型鋁型材散熱器

太陽花型鋁型材散熱器平面圖如圖11所示。

圖11 太陽花型鋁型材散熱器平面圖

圖形難度在于散熱葉片和中間散氣孔形狀的繪制及定位，處理好這兩個關(guān)鍵問題，其它問題迎刃而解。

使用Auto CAD 2010制作太陽花型鋁型材散熱器步驟如下：

1）用繪圖菜單中的圓命令中的圓心、半徑把太陽花型鋁型材散熱器的大致輪廓畫出，如圖12所示。

圖12 太陽花型鋁型材散熱器的大致輪廓

2）用格式菜單欄中的點樣式，在對話框中修改點樣式的顯示樣式，如圖13所示。

圖13 對話框中修改點樣式的顯示樣式

在繪圖菜單欄中點命令中的定數(shù)等分（DIVIDE），把圖中半徑為R27.09的圓分成24等分，用直線（LINE）命令畫出1、2這兩條線段。再用修改菜單欄中的旋轉(zhuǎn)（ROTATE）命令把2線段旋轉(zhuǎn)10°得到3線。最后以1線為鏡像線，以3線為對象，鏡像出4線如圖14所示。

圖14

3）用修改菜單欄中的倒圓角（FILLET）命令把圓R19.22和圓R27.09兩個圓及3、4線進行半徑為1的倒圓角，刪除其它不必要的線條，如圖15所示。

圖15

4）用陣列（ARRAY）命令中的環(huán)形陣列對圖15進行陣列作圖，其陣列命令的數(shù)據(jù)如圖16所示，陣列項目總數(shù)為24。結(jié)果如圖17所示。

圖16 環(huán)形陣列數(shù)據(jù)

圖17 環(huán)形陣列結(jié)果

5）用繪圖菜單欄中的點命令中的定數(shù)等分（DIVIDE）把圖中半徑為R28.61的圓分成180等分，半徑為R45.28的圓分成360等分，然后用繪圖菜單欄中的圓弧命令中的起點、端點、半徑繪出半徑為R21.25的弧線，之后用圓（CIRCLE）命令中的相切、相切、相切繪出小圓，如圖18所示。

6）用陣列（ARRAY）命令中的環(huán)形陣列對半徑為R21.25的圓弧以散熱器同心圓圓心為圓心進行陣列作圖，陣列項目總數(shù)為90，如圖19所示。

圖18

圖19

7）在陣列得到的圖用圓（CIRCLE）中的相切、相切、相切命令繪出如小圖放大形式，如圖20所示。

圖20 陣列結(jié)果

8）將圖20的點樣式修改為空白顯示，把一些該刪的線條刪除，一些該修剪線條修剪（TRIM），如圖21所示。

9）將圖21修剪得到的部分以R16.69的圓的圓心為中心點進行陣列，即可得到太陽花型鋁型材散熱器的二維平面圖（見圖11）。

圖21

2 使用Auto CAD 2010繪制鋁型材散熱器模具

使用Auto CAD 2010軟件，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，可繪出以上兩種散熱器模具的生產(chǎn)裝配圖。

梳子型鋁型材散熱器的組合模模子優(yōu)化設(shè)計如圖22所示。

圖22 梳子型鋁型材散熱器的組合模模子優(yōu)化設(shè)計

梳子型鋁型材散熱器是具有復(fù)雜截面的型材，只有通過設(shè)計導(dǎo)流模與平模配合使用，先在導(dǎo)流模焊合室中產(chǎn)生預(yù)變形，使得金屬能夠進行一次分配，從而形成同散熱器外觀形狀相似的坯料，再通過模孔進行第2次變形，進而擠壓出合格的產(chǎn)品。為了保證模具的強度，應(yīng)設(shè)計形狀和散熱器形狀相似的模墊和模具配合使用，強化模具強度［3］。

在原材料為6063型鋁合金散熱器組合模的設(shè)計圖紙中，此梳子型散熱器截面的外接圓直徑約為40.5mm，橫截面積為12.88cm2，上面有19條0.94mm厚度的散熱片，散熱片長度均為51.25mm，片與片之間的距離只有3.08mm。

壁厚較懸殊、齒距小、懸臂大的散熱片，如果模具設(shè)計不合理，截面上各部分的金屬在擠出?？讜r就越容易以不同的速度流出，從而造成型材的扭擰、波浪、彎曲以及裂紋等缺陷而報廢，模具也極容易損壞［3］。因此，散熱器模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計對型材的生產(chǎn)和模具的壽命很重要。

根據(jù)擠壓機噸位及擠壓筒尺寸分類的合理擠壓系數(shù)的選擇見表1。

根據(jù)擠壓筒內(nèi)徑為180mm和考慮標(biāo)準(zhǔn)化問題，模具外徑取180mm，模具取厚度90mm，其中，寬展模厚度取50mm，模子厚度取40mm。模墊厚度取40mm。

通過對上述散熱器的結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)分析，這里擬選用的擠壓機噸位為20MN。

太陽花型鋁型材散熱器的組合模模子優(yōu)化設(shè)計圖［4－8］如圖23所示。

表1 根據(jù)擠壓機噸位及擠壓筒尺寸分類的合理擠壓系數(shù)的選擇

圖23 太陽花型鋁型材散熱器的組合模模子優(yōu)化設(shè)計圖

3 結(jié) 語

使用Auto CAD 2010軟件進行二維圖形設(shè)計時，作圖的思路很重要，當(dāng)設(shè)計的對象外觀復(fù)雜且具有對稱性時，首先要找準(zhǔn)它的基元，精心繪出基元后，用陣列（ARRAY）命令可以很方便地繪出整個復(fù)雜圖形。

就當(dāng)前工業(yè)設(shè)計軟件而言，更多人趨向于使用UG，UG是具有關(guān)聯(lián)性的一體化的集成CAD／CAM／CAE應(yīng)用程序套件，涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計、制造和仿真的完整開發(fā)流程，主要應(yīng)用于汽車、航空、航天、機械、電子、醫(yī)療儀器等工業(yè)的生產(chǎn)，是全球應(yīng)用最廣泛的高端工業(yè)軟件系統(tǒng)之一。

［1］ 郝玲，張紅梅，林建平.計算機輔助制圖與設(shè)計［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2000.

［2］ 梁世斌，黃文樂.散熱器型材的擠壓技術(shù)［J］.輕合金加工技術(shù)，2008，36（5）：36－37.

［3］ 王公元，胡仁喜.精通AutoCAD2011機械設(shè)計［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［4］ 郭建尊.機械制圖與計算機繪圖［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［5］ 張強華，李小青.AutoCAD實用教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2006.

［6］ 李宏，陳玉萍.散熱器型材分流組合模的設(shè)計加工［J］.模具制造技術(shù)，2008（3）：70－72.

［7］ 劉靜安，邵蓮芬.鋁合金擠壓工模具典型圖例［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

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