金屬散熱器模具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985 文獻(xiàn)綜述學(xué)院（系） 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 金屬散熱器沖壓模具的現(xiàn)狀和發(fā)展1摘要鋁合金因質(zhì)輕、美觀、良好的導(dǎo)熱性和易加工成復(fù)雜的形狀,而被廣泛地用于生產(chǎn)散熱器材。鋁合金散熱器型材主要有三種類型:扁寬形,梳子形或魚刺形；圓形或橢圓形以及樹枝形。與其他鋁型材比，散熱器有其自身的特點(diǎn)：散熱片之間距離短,相鄰兩散熱片之間形成一個(gè)槽形,其深寬比較大。散熱器復(fù)雜的截面形狀給模具設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)帶來很大的難度。關(guān)鍵詞：鋁合金 模具 散熱器 1.1引言 沖壓工模具設(shè)計(jì)與制造是鋁合金沖壓材，特別是鋁合金型材生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和交貨周期，而且也是決定產(chǎn)品成本的重要因素之一。隨著鋁合金沖壓材生產(chǎn)難度的增加和對產(chǎn)品個(gè)性化性要求的提高，這種作用更加明顯。2007年，我國鋁合金沖壓材產(chǎn)銷量超過660萬t，工模具消耗達(dá)80萬套以上，價(jià)值高達(dá)20億元以上，占沖壓加工成本的25%30%，大大制約了我國鋁合金沖壓工業(yè)的發(fā)展。目前，我國鋁合金沖壓工模具的平均使用壽命為510t/模，一次上機(jī)合格率為50%左右，大大落后于國際上1520t/模和一次上機(jī)合格率為67%的先進(jìn)水平，大有潛力可挖。因此，不斷提高沖壓工模具的質(zhì)量和使用壽命不僅是企業(yè)的強(qiáng)烈愿望，也是我國從事沖壓工作技術(shù)人員的責(zé)任1。2選題背景隨著著計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路集成密度的不斷提高。微處理的運(yùn)行速度越來越快，在單塊芯片中集成的功能也越來越多，芯片需要消耗的能量也更多，這也意味著處理器變得越也越熱。電子器件的冷卻問題越來越突出。因此冷卻這些部件對于芯片可靠性非常關(guān)鍵，而且對于整個(gè)系統(tǒng)也有影響，因?yàn)樵S多處理器在溫度太高時(shí)都會(huì)自動(dòng)降低工作速度，有些甚至停止工作。據(jù)有關(guān)資料顯示，對于多如牛毛CPU在內(nèi)的電子設(shè)備，現(xiàn)在的失效問題的50%都是由于過熱引起的2。一般來說，電子元件內(nèi)部溫度不能超過80攝氏度，即表面溫度不能超過60攝氏度。320世紀(jì)70年代每平方厘米電路芯片的功率最高約為10W，20世紀(jì)80年代增加到20-30W，進(jìn)入20世紀(jì)90年代這一數(shù)字則上升到102W的量級(jí)。芯片產(chǎn)生的這些熱量如果不及時(shí)散出，將使芯片溫度升高而影響電子器件的壽命及工作可靠性。因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員被迫更多地關(guān)注系統(tǒng)熱管理問題，而在小尺寸封裝情況下特別上具有挑戰(zhàn)性。當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電子設(shè)備都向多功能小型化的方向發(fā)展，許多整部件都逐步集成化，或以各種集成電路與大功率分立元件、特種功能元器件組成分機(jī)或整件。獨(dú)立完成相應(yīng)的電氣功能。這樣就使得電子設(shè)備的組裝密度越來越高，要求也越來越嚴(yán)。元器件的功率密度急劇增加，而可供散熱的空間卻越來越小。所以如何在有限的空間中增強(qiáng)元件的換熱，以滿足其性能和可靠性指標(biāo)對傳熱的要求已變得非常重要。在這種電子設(shè)備環(huán)境條件越來越惡劣，設(shè)備對散熱器的體積，重量，性能的要求越來越高的情況下，設(shè)計(jì)出性能良好，可靠性的散熱器就顯得非常重要。2.1沖壓模具在鋁型材沖壓生產(chǎn)中的重要性我國模具工業(yè)的發(fā)展，逐漸受到人們的重視和關(guān)注，在電子、汽車、電機(jī)、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，6080的零部件都要依靠模具成形(型)，可以說模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，各類產(chǎn)品零件廣泛采用沖壓、鍛壓成形、壓鑄成形、沖壓成形、塑料注射或其它成形加工方法，與成形模具相配套，使坯料成形加工成符合產(chǎn)品要求的零件。與其它加工制造方法相比，用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗等特點(diǎn)，因此，模具在工業(yè)生產(chǎn)中具有相當(dāng)重要的地位。模具的質(zhì)量和先進(jìn)程度，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本，影響新產(chǎn)品投產(chǎn)周期、企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整速度與市場競爭力。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍以上。目前，模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，己成為衡量一個(gè)國家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，決定著一個(gè)國家制造業(yè)的國際競爭力?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)，模具行業(yè)的發(fā)展，可以帶動(dòng)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。按照一般公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，模具產(chǎn)值與其帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)的工業(yè)產(chǎn)值之比為3:100。通過模具加工產(chǎn)品，可以大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料、降低能耗和成本，產(chǎn)品的一致性好。如今，模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低，而在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，并且直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)，特別是在制造業(yè)中，它起著其它行業(yè)無可取替代的支撐作用，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著輻射性的影響。在現(xiàn)代化的大生產(chǎn)中，模具對實(shí)現(xiàn)整個(gè)沖壓過程有著十分重要的意義。模具使用壽命是評(píng)價(jià)某一沖壓方法或沖壓工藝經(jīng)濟(jì)可行的決定因素之一，工模具的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、高效低成本的重要保證之一。具體來說，其重要地位和作用表現(xiàn)在以下幾方面4:（1）合理的工模具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)任何一種沖壓工藝過程的基礎(chǔ)，因?yàn)樗鞘菇饘佼a(chǎn)生沖壓變形和傳遞沖壓力的關(guān)鍵部件。（2）模具是保證產(chǎn)品成形，具有正確形狀、尺寸和精度的基本工具。只有結(jié)構(gòu)合理、精度和硬度合格的模具（包括針尖或模芯），才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的成形并具有精確的內(nèi)外廓形狀和斷面尺寸。同時(shí)，合理的模具和工具（包括模墊、支承環(huán)和導(dǎo)路等）設(shè)計(jì)能保證產(chǎn)品具有最小的翹曲和扭曲，最小的縱向彎曲和橫向波浪度。（3）模具是保證產(chǎn)品內(nèi)外表面質(zhì)量最重要的因素之一。（4）合理的工模具結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，在一定程度上可控制產(chǎn)品的力學(xué)性能和內(nèi)部組織，特別是在控制空心制品的焊縫組織和力學(xué)性能方面，分流孔的大小、數(shù)量和形狀及分布位置，焊合腔的形狀和尺寸，模芯的結(jié)構(gòu)等起著決定性的作用。沖壓墊片、沖壓筒和模子的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸及表面質(zhì)量，對控制產(chǎn)品的粗晶環(huán)和縮尾、成層等缺陷也有一定的作用。（5）工模具的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸對金屬的流變、沖壓溫度-速度場、應(yīng)力-應(yīng)變場等有很大的影響，從而對提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和減少能耗有重大作用。（6）合理的工模具設(shè)計(jì)對提高其裝卸與更換速度，減少輔助時(shí)間，改善勞動(dòng)條件和保證生產(chǎn)安全等方面意義重大。（7）新型的模具結(jié)構(gòu)，對于開發(fā)新產(chǎn)品、新工藝，研制新材料和新設(shè)備，不斷提高沖壓技術(shù)起著很大的作用。如扁沖壓筒、舌型模、組合模、多層預(yù)緊應(yīng)力模、變斷面模等。（8）高比壓優(yōu)質(zhì)圓沖壓筒和扁沖壓筒及特種型材模和異形管材模的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)是鋁合金沖壓生產(chǎn)的核心和關(guān)鍵技術(shù)，其技術(shù)含量在整個(gè)沖壓技術(shù)中占有很大的比例。（9）對于中等批量的沖壓產(chǎn)品，工模具的成本占總成本的 30%左右，如將其使用壽命提高 510 倍，則產(chǎn)品的成本可大幅度下降。因此，在鋁沖壓界廣泛流傳的一句口號(hào)：產(chǎn)品是生命，設(shè)備是基礎(chǔ)，模具是關(guān)鍵，工藝是保證。2.2鋁型材沖壓模具技術(shù)發(fā)展概況在金屬壓力加工中，決定某一沖壓方法是否經(jīng)濟(jì)可行，主要取決于下列三個(gè)方面，即產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和工模具壽命，而工模具往往是工藝決策的關(guān)鍵因素。因此，沖壓用工模具的發(fā)展實(shí)際上伴隨沖壓技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。 鋁合金沖壓技術(shù)發(fā)展的初期，由于沖壓機(jī)能力小，結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)品形狀單一而且尺寸較小，所變形合金較軟，所以模具一般為結(jié)構(gòu)形狀極為簡單，尺寸較小的圓狀平面模，工具的結(jié)構(gòu)形狀也較為簡單。當(dāng)時(shí)的模具多用普通工具鋼，采用一般的機(jī)械加工方法制造。隨著鋁合金沖壓材向大型化、復(fù)雜化、精密、多規(guī)格、多用途方面發(fā)展，對沖壓工模具提出了越來越高的要求。不僅出現(xiàn)了像平面分流組合模、寬展模具、保護(hù)模、變斷面模等多種新型結(jié)構(gòu)的模具，成功地研制出多種b達(dá)1500MPa 以上的高級(jí)耐熱高強(qiáng)度工模具材料，而且開發(fā)了多種大型的基本沖壓工具，這些工具便于裝卸，先進(jìn)可靠，但結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，尺寸規(guī)格大，難于設(shè)計(jì)制造。如 200MN 臥式?jīng)_壓機(jī)上的大型特種組合型材模具，模具組尺寸為1800500mm，重達(dá)10t,需15t高強(qiáng)而熱合金鋼坯，其設(shè)計(jì)、制造、使用和維修都十分復(fù)雜。我國模具開發(fā)制造水平與國外相比仍存在很大的差距，比國際先進(jìn)水平至少落后10年，特別是在大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的制造上存在很大困難，這也成為制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。沖壓模具CAD/CAM/CAE技術(shù)的開發(fā)手段比較落后，技術(shù)的普及率不高，應(yīng)用不夠廣泛 5。精密加工設(shè)備在模具設(shè)備中所占比重較低，工藝設(shè)備落后，直接影響國產(chǎn)模具質(zhì)量的提高。由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，對模具的需求量加大。但是，我國模具工業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)能力只能滿足需求量的60%左右，大部分模具廠的模具加工設(shè)備陳舊，在役期長、精度低、效率低，還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前，國內(nèi)需要的大型、精密、復(fù)雜的長壽命的模具還主要依靠進(jìn)口,生產(chǎn)沖壓模具的各種條件不完備,生產(chǎn)沖壓模具的專用技術(shù)尚未成熟，大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段模具標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)化程度缺少知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。表1-1國內(nèi)外沖壓模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展水平和主要差距6。國際先進(jìn)水平國內(nèi)先進(jìn)水平設(shè)計(jì)理論和方法普遍采用動(dòng)態(tài)熱分析與熱模擬及有限元和電子計(jì)算機(jī)分析技術(shù)，研發(fā)了多種新結(jié)構(gòu)模具及設(shè)計(jì)軟件，建立了巨型數(shù)據(jù)庫與專家?guī)?，正在研發(fā)零試模技術(shù)基本采用傳統(tǒng)方法，開始研究和開發(fā)新理論、新方法，開始重視新結(jié)構(gòu)模具研發(fā)與軟件開發(fā)新結(jié)構(gòu)大型工具廣泛采用高比壓的優(yōu)質(zhì)圓、扁沖壓筒，固定沖壓墊，快速換模裝置及高效反沖壓工具開始研發(fā)扁沖壓工具和固定沖壓墊及快速更換裝置模具材料以 H13 鋼及改進(jìn)型鋼為主，采用電渣重熔、爐外在線精煉，開始研制陶瓷高溫和粉末合金等新型模具材料以H13鋼替代 3Cr2W8V 鋼，H13 鋼的冶金質(zhì)量逐步提高，同時(shí)開始開發(fā)新型模具材料和陶瓷材料模具加工技術(shù)機(jī)加工、電加工和熱加工水平很高，機(jī)床的 NC/CNC 程度達(dá) 95%以上，加工中心基本普及實(shí)現(xiàn)全線自動(dòng)化生產(chǎn)推行機(jī)-電-熱綜合加工方法，傳統(tǒng)的手工加工法仍占相當(dāng)大的比重 ，機(jī)床的 NC/CNC程度為 50%左右，加工中心開始應(yīng)用熱處理技術(shù)普遍推廣預(yù)處理、真空和保護(hù)氣氛熱處理工藝。開發(fā)出了等溫淬火、多級(jí)淬火和多次回火等新工藝傳統(tǒng)熱處理法占 60%以上，開始采用真空、保護(hù)氣氛熱處理工藝，并開始研發(fā)新熱處理工藝表面處理技術(shù)普遍采用各種表面處理技術(shù)，可處理窄縫（0.6mm）?？祝砻嬗捕瓤蛇_(dá)25004000HV開發(fā)并正在推廣幾種有效的表面處理技術(shù)，可處理0.76mm 以上的窄縫，模表面硬度可達(dá) 20002500HV生產(chǎn)方式及專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高度專業(yè)化集約化生產(chǎn)，專業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá) 85%95%多采用大而全、小而全生產(chǎn)方式，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程小于50%模具平均使壽命與質(zhì)量平面模：3050t/每模以上組合模：2025t/每模以上一次上機(jī)合格率：70%左右平面模：820t/每模左右組合模：515t/每模左右一次上機(jī)合格率：50%左右2.3沖壓模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢2.3.1全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用是模具制造技術(shù)的動(dòng)力。隨著電腦軟件的開發(fā)和應(yīng)用，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大技術(shù)的應(yīng)用范圍7。世界較先進(jìn)的豐田汽車模具制造廠在這方面為我們提供了比較成功的經(jīng)驗(yàn)，它的模具從設(shè)計(jì)到加工完全依賴高科技，將實(shí)體設(shè)計(jì)加上數(shù)控編程，取代了人工實(shí)型制作和機(jī)床操作；精細(xì)模面設(shè)計(jì)和精細(xì)數(shù)控編程大大減少了鉗修；高精度加工取消了模具的研合、修配。現(xiàn)在數(shù)控編程人員已超過了現(xiàn)場操作工人，數(shù)控編程的工時(shí)費(fèi)用，超過了機(jī)床的加工工時(shí)費(fèi)50%。2.3.2模具檢測設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展，對于模具鋼來說，要采用電渣熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、到密性和均勻性及研制更高性能或具有特殊性能的模具鋼。如采用粉未高速鋼，其碳化微細(xì)，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材，特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速?zèng)_壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。2.3.3模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到認(rèn)同在成型工藝方面，主要有沖壓模具功能復(fù)合化，模具加工系統(tǒng)自動(dòng)化等8。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和整體制造水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與模式；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊(duì)精神；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計(jì)與制造等。進(jìn)入21世紀(jì)以來，在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢下，隨著資本、技術(shù)和勞動(dòng)力市場的重新整合，我國將成為世界裝備制造業(yè)的基地9。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。尤其近年來我國各行業(yè)的超高速發(fā)展，給模具行業(yè)帶來了無限商機(jī)。為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度、短交貸期、低成本的迫切要求，模具制造企業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來提升競爭實(shí)力，來滿足各行各業(yè)對模具這一基礎(chǔ)制造技術(shù)的先進(jìn)水平尚需要我們做出不懈的努力1011！豐富且廉價(jià)的人力資源、龐大的市場及其它許多有利條件，使中國已成為承接工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具業(yè)轉(zhuǎn)移的良好目的地。隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國模具已經(jīng)與世界模具密不可分，中國模具在世界模具中的地位和影響越來越重要12。世界鋁沖壓工藝裝備正在向大型化，現(xiàn)代化，精密化和生產(chǎn)線自動(dòng)化方向發(fā)展，大型優(yōu)質(zhì)圓，扁沖壓圓與特種模具設(shè)計(jì)技術(shù)取得了突破性發(fā)展；我國雖然已成為世界上的沖壓大國，但尚不是沖壓強(qiáng)國，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家比起來，我國的鋁沖壓技術(shù)與裝備還有一定的差距13。沖壓工藝方面：國外最新研究主要有長錠加工加熱沖壓，等溫沖壓，液壓成型鋁沖壓件，無殘料沖壓工藝，沖壓過程溫度控制，高速?zèng)_壓，計(jì)算機(jī)優(yōu)化沖壓工藝參數(shù)，在線控制產(chǎn)品尺寸精度，反向沖壓技術(shù)，三維沖壓技術(shù)等：而國內(nèi)在這些方面的研究步伐明顯落后天國外，主要還是基于傳統(tǒng)沖壓工藝進(jìn)行鋁型材生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量和成品率低于國外。不管是國內(nèi)還是國外對沖壓工藝的研究都是以增產(chǎn)，降耗，節(jié)能，環(huán)保，提高生產(chǎn)效率，降低成本，擴(kuò)大品種，改善品質(zhì)為目標(biāo)的。模具設(shè)計(jì)方面：國內(nèi)與國外有明顯的差距（1） 工模具材料的品種，質(zhì)量和使用壽命大大落后于國際先進(jìn)水平，與此相關(guān)的熱處理和表面處理技術(shù)也有較大的差距，致使國內(nèi)模具的使用壽命僅這國外先進(jìn)水平的1/3左右。（2） 設(shè)計(jì)理論，方法和結(jié)構(gòu)選擇待方成，大大落后于國際先進(jìn)水平。國外在執(zhí)模擬技術(shù)，虛擬技術(shù)及軟件開發(fā)等有了許多創(chuàng)新的亮點(diǎn)，基本上實(shí)現(xiàn)零試?；蚩纱蟠鬁p少試模次數(shù)，而國內(nèi)尚未建立完整的，大型的數(shù)據(jù)庫和專家?guī)欤浖_發(fā)剛剛起步，差距較大。（3） 在模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和精密現(xiàn)代加工方有較大的差距。國外已開創(chuàng)出多種新的先進(jìn)結(jié)構(gòu)模具，加工精度達(dá)到了很高水平，復(fù)雜的多孔，多腔空心型材模和微型多孔超精密復(fù)雜模等已能大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量十分穩(wěn)定，我國在這方面還處于起步階段。沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)是鋁合金型材沖壓技術(shù)的核心，合理的工藝設(shè)計(jì)和先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品形狀，尺寸和精度內(nèi)外表面質(zhì)量的重要的因素。因此對散熱器鋁型材的沖壓工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)是很有必要的，可以提高其成品率，生產(chǎn)率，產(chǎn)品質(zhì)量和材料利用率的唯一途徑，同時(shí)還可以降低能耗14。3鋁制散熱器由于鋁合金型材的導(dǎo)熱性能較好，因此，在鋁合金的沖壓型材中，各種類型的散熱器型材已被廣泛地應(yīng)用在電器，機(jī)械等行業(yè)中。散熱器的工作方式或者說散熱器的種類大體上來說有以下幾種：風(fēng)冷、水冷、熱管、散熱片、壓縮機(jī)制冷。又可以分為主動(dòng)散熱和被動(dòng)散熱兩種15,主動(dòng)和被動(dòng)的概念也就是散熱器工件需不需要電源供電，比如常見的被動(dòng)散熱器是散熱片，主動(dòng)散熱器是風(fēng)扇，下面就讓我們來看這幾種散熱器是如何工件的吧。1、風(fēng)冷。風(fēng)冷是目前最常見的一種散熱方式，具體散熱形式就是使用散熱片和風(fēng)扇配合，讓散熱片緊密帶走散熱片上的熱量，以達(dá)到散熱的目的。CPU散熱器，顯卡散熱器，機(jī)箱散熱器大多數(shù)都采用了風(fēng)扇散熱的散熱方式。2、水冷。對于一些電腦發(fā)燒友而言，我們平時(shí)使用的風(fēng)冷已經(jīng)不再他們的散熱要求，這時(shí)水冷就成了他們的最好選擇。水冷的散熱量相當(dāng)于風(fēng)冷散熱量的5倍，但是由于其價(jià)格和安裝要求都比風(fēng)冷高，所以水冷現(xiàn)在并不是主流。水冷系統(tǒng)正是應(yīng)用水的這種特性。在水冷循環(huán)系統(tǒng)里，流動(dòng)的水能很快地帶走電腦的各部件的熱量。通常使用水冷散熱方式的電腦部件主是CPU和顯卡。3、熱管。熱管散熱器相對于傳統(tǒng)散熱方式具備低噪聲。高效能的技術(shù)優(yōu)勢。熱管的散熱效果略優(yōu)于風(fēng)冷，但是比不過水冷。熱管散熱器一般是由管殼、吸液芯和端蓋三個(gè)部分組成，主要是利用工件流體的蒸發(fā)與冷凝來傳遞熱量，當(dāng)接觸需要散熱部件的熱管一端受熱時(shí)，管中的液體會(huì)汽化，蒸氣流向熱管的另一端放出的熱量并凝結(jié)成液體，而液體則再交用于汽化散熱，如此實(shí)現(xiàn)循環(huán)。目前熱管散熱器主要應(yīng)于CPU。主板芯片組成等部件。4、散熱片。散熱片一般很少用于單獨(dú)散熱，主要是配合風(fēng)扇構(gòu)成風(fēng)冷系統(tǒng)，也可獨(dú)立運(yùn)用于發(fā)熱時(shí)較小的部件。散熱片主要是由一類導(dǎo)熱性能良好的材質(zhì)構(gòu)成，比如銅、鋁和鋼。其工作方式是緊緊貼住需要散熱的電腦部件，吸收熱量并用更大的散熱表面實(shí)現(xiàn)散熱，單獨(dú)的散熱片通常使用扇形的結(jié)構(gòu)?？v觀目前所有的散熱哭散熱工件，最為主流的還是風(fēng)冷散熱器，也就是我們平時(shí)的風(fēng)扇，譬如CPU風(fēng)扇。顯卡風(fēng)扇等。風(fēng)冷的優(yōu)點(diǎn)是以不高的成本實(shí)現(xiàn)較高的散熱效果，影響風(fēng)冷每張散熱效果最主要因素就是風(fēng)扇的好壞了。3.1鋁制散熱器的優(yōu)點(diǎn)鋁制散熱器在所有散熱器中是重量最輕巧的散熱器，因此搬運(yùn)十分方便，適合現(xiàn)代高層建筑。鋁制散熱器的散熱效果在所有散熱器中是最好的，因?yàn)殇X材質(zhì)的屬性決定了其散熱效率高，因?yàn)閷?dǎo)流片的作用，能形成煙囪效應(yīng)，從而能很快的實(shí)現(xiàn)整個(gè)室內(nèi)空氣的對流，所以散熱效果最好。使用壽命是所有散熱器中最長的，這和目前的供暖狀況以及鋁制散熱器的模塊化組合有關(guān)，我們都知道所有散熱器在使用過程中都會(huì)出現(xiàn)不同程度的腐蝕情況，這是因?yàn)楦鞣N金屬材質(zhì)的自然屬性和我國目前的供暖環(huán)境所造成的，在散熱器出現(xiàn)問題時(shí)如果是整體壓鑄的就得整個(gè)散熱器換掉，而對于模塊化組合的鋁制散熱器來說，這一優(yōu)勢非常明顯，哪一片壞了就換哪一片，而其它的可以照常使用，從而最大程度的替用戶節(jié)約了使用成本，也無限的增加了散熱器的使用壽命，避免了無須的浪費(fèi)。鋁制散熱器最適合在自來水環(huán)境下運(yùn)行，這是鋁本身的材質(zhì)屬性決定的，我們都知道自來水的PH=7，屬于中性，而鋁制散熱器最適合PH=58.5的水質(zhì)，而且鋁還能和水生成三氧化鋁AL2O3，形成一層致密的鈍化保護(hù)膜，附著在散熱器的內(nèi)壁，這是鋁制散熱器的一種天然的保護(hù)屏障。3.2鋁制散熱器的缺點(diǎn)與其他鋁型材相比，散熱器沖壓時(shí)很難成型更容易偏齒、斷齒而導(dǎo)致模具壽命短產(chǎn)量低，所以沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造成為復(fù)雜截面形狀的散熱器制造的難點(diǎn)和重點(diǎn)16，模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證得到合格散熱器沖壓產(chǎn)品的關(guān)鍵。參考文獻(xiàn)1 劉靜安，黃凱，譚熾東.鋁合金沖壓工模具技術(shù).北京：冶金工業(yè)出版社，20092 Yeh.L.T,Review of heat transfer technologies in electronic equipmeng,ASME J.Electronic Packaging,117,333-339,19953 余鵬.CPU散熱器溫度場及流場的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬：碩土論文，西安：西安交通大學(xué)，20024 劉靜安.鋁型材沖壓模具設(shè)計(jì)、制造、使用及維修.北京：冶金工業(yè)出版社，20025 陳旭娟.淺析沖壓模具制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì). 2005(17) 6 劉靜安.鋁合金沖壓工模具技術(shù)的發(fā)展概況與趨勢.鋁加工.2010,(1).16-237 劉勝國.我國沖壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展J.黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào). 2007(01)8 劉向陽.我國模具發(fā)展現(xiàn)狀及建議J.裝備機(jī)械. 2004(01)9 劉勝國.我國沖壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展J.黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào). 2007(01)10 陳旭娟.淺析沖壓模具制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì). 2005(17)11 李和平，吳霞.現(xiàn)代模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述J.商場現(xiàn)代化. 2007(03)12 周永泰.中國模具正在加速融入世界并實(shí)現(xiàn)國際共贏J.模具制造.2006，（6）：1-2）13 劉靜安，羅照敏.現(xiàn)代鋁及鋁加工業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)及國內(nèi)外發(fā)展水平對比.鋁加工，2009，（3）.3-414 陳澤中，包忠詡，柳和生，王美艷.鋁型材沖壓研究進(jìn)展.金屬成型工藝，2000，15（05）.1-515 殷際英.一種熱管式芯片散熱器的原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)J.電腦開發(fā)與應(yīng)用，2004年，第二卷（第一期）：105-10716 梁世斌,黃文樂.一款CPU鋁合金散熱片模具的設(shè)計(jì).輕合金加工技術(shù).2008,36(5).363711畢業(yè)答辯記錄與評(píng)分表設(shè)計(jì)題目金屬散熱器模具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名班 級(jí)學(xué) 號(hào)答辯教師組長：清組員：記 錄 與 評(píng) 定 內(nèi) 容評(píng)定結(jié)果（給出具體分?jǐn)?shù)）比例優(yōu)（90）良（8089）中（7079）及格（6069）不及格（60）答辯講解（1015分鐘） 1、講解的邏輯性、條理性、表達(dá)能力等。 2、獨(dú)特見解、創(chuàng)新方案、新穎觀點(diǎn)等。20回答問題（1015分鐘）回答問題的正確性與全面性。問題記錄：1、 2、 3、 4、 5、 30畢業(yè)設(shè)計(jì)完成情況 1、設(shè)計(jì)題目的綜合性、難度、實(shí)用性、先進(jìn)性。 2、設(shè)計(jì)工作量的飽滿程度。 3、設(shè)計(jì)方案的可行性、完成技術(shù)路線等。 4、設(shè)計(jì)圖紙的完成質(zhì)量。 5、設(shè)計(jì)說明書（論文）完成質(zhì)量情況。 6、對所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力與分析解決的能力 7、設(shè)計(jì)中的工作態(tài)度與敬業(yè)精神。50答辯總成績100 任 務(wù) 書院（系）： 專業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 1、 畢業(yè)論文課題 金屬散熱器的模具設(shè)計(jì) 2、 畢業(yè)論文工作自 20xx 年 3 月 12 日起至 20xx 年 6 月 15 日止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn) 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求 (一) 設(shè)計(jì)之原始數(shù)據(jù)： 原始資料：金屬散熱器一個(gè)、黑色、規(guī)格約50*50*10mm。 (二) 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明部分內(nèi)容： 1.計(jì)算內(nèi)容與方案確定： （1）確認(rèn)金屬制件的用途、材料、技術(shù)要求及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； （2）確定成型方式及設(shè)備的選擇； （3）成形零件設(shè)計(jì)：成型區(qū)域的布置，凹模、凸模的結(jié)構(gòu)及固定方式設(shè)計(jì)。 （4）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：沖裁、彎曲、定位，進(jìn)給等機(jī)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算。 （5）強(qiáng)度設(shè)計(jì)及校核：各部件的強(qiáng)度校核，如型芯、鑲塊、導(dǎo)柱、頂針等。 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容： （1）Pro/E環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)； （2）注射模0#裝配工程圖一張或兩張； （3）型芯、型腔零件圖或裝配圖1#各一張； （4）各組成零件的零件圖48張（1#、2#或3#計(jì)算機(jī)圖）； （5）編寫設(shè)計(jì)（論文）說明書（不少于20000字，word文檔輸出）； （6）文獻(xiàn)綜述（60008000字與畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的綜述文章）。 (三) 主要參考資料 1、羅云華，沖壓成形技術(shù)禁忌，機(jī)械工業(yè)出版社 2008 2、李碩本等，沖壓工藝?yán)碚撆c新技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社 2002 3、夏琴香等，沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)，華南理工大學(xué)出版社 2004 4、薛啟翔,沖壓工藝設(shè)計(jì)工序圖集， 化學(xué)工業(yè)出版社 2009 5、成虹，沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社,2010 6、材料力學(xué)，高等教育出版社。 (四)附屬專題 1、專題外文翻譯 檢索與閱讀與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的外文資料，并書面翻譯30005000單詞的外文資料。（附原文） 指導(dǎo)教師 接受論文任務(wù)開始執(zhí)行日期 20xx 年 3 月 12 日學(xué)生簽名 譯文模具熱處理及其導(dǎo)向平行設(shè)計(jì)李雄，張鴻冰，阮雪榆，羅中華，張艷摘要：在一系列方式中，傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法存在許多缺點(diǎn)。眾所周知,熱處理對模具起著非常重要的作用。為了克服模具熱處理工藝存在的缺點(diǎn)，一種新的模具熱處理工藝并行設(shè)計(jì)方法已經(jīng)被開發(fā)出來了。熱處理CAD/CAE技術(shù)是集成了并行環(huán)境和有關(guān)模型而建立的。這些調(diào)查研究可以顯著提高效率，降低成本，并保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到R和D級(jí)。關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)；熱處理；模具傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)主要是依照自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或依照部分實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而不是制造工藝。在設(shè)計(jì)完成之前，模具方案通常要被一次又一次的改進(jìn)，于是有些缺點(diǎn)便出現(xiàn)，例如開發(fā)時(shí)期長，成本高和實(shí)際效果不明顯。由于對精確性、使用壽命、開發(fā)期和費(fèi)用的嚴(yán)格要求，先進(jìn)的模具要求設(shè)計(jì)和制造得十分完善。因此越來越先進(jìn)的技術(shù)和創(chuàng)新方法被應(yīng)用其中，例如并行工程、敏捷制造業(yè)、虛擬制造業(yè)、協(xié)同合作設(shè)計(jì)等。模具的熱處理與模具設(shè)計(jì)，制造和裝配同樣重要。因?yàn)樗鼘δ＞叩闹圃煅b配和使用壽命又及其重要的影響。模具設(shè)計(jì)與制造發(fā)展十分迅速，但是熱處理發(fā)展卻嚴(yán)重滯后它們。隨著模具工業(yè)的發(fā)展，熱處理必須保證模具有良好的制造裝配和磨損耐熱性能。不切實(shí)際的熱處理將導(dǎo)致模具材料過硬或過軟，同時(shí)影響模具裝配性能。傳統(tǒng)的熱處理工藝是按照設(shè)計(jì)師提出的方法和特性制作出來的。這樣會(huì)使模具設(shè)計(jì)師和熱處理工藝師意見產(chǎn)生分歧，而模具設(shè)計(jì)師卻不能充分地了解熱處理工藝和材料的性能，相反熱處理工藝師卻很少了解模具的使用環(huán)境和設(shè)計(jì)思路。這些分歧將在很大程度上影響模具的發(fā)展。因此，如果把熱處理工藝設(shè)計(jì)放在設(shè)計(jì)階段之前，則縮短開發(fā)周期，減少花費(fèi)和保證質(zhì)量等目標(biāo)將會(huì)被考慮，而且從串行到并行的發(fā)展模式也將會(huì)實(shí)現(xiàn)。并行工程是以計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)作為載體，在開始以后，每個(gè)階段和因素都被看作如制造、熱處理、性能等等，以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。并行模式已經(jīng)摒除了串行模式的缺陷，由此帶來了一場對串行模式的革命。在當(dāng)前的工作中，熱處理被集成到了模具開發(fā)的并行環(huán)境中，同時(shí)也正在進(jìn)行這種系統(tǒng)性和深入性的研究。1.熱處理下的并行環(huán)境并行模式與串行模式存在根本的不同（見圖1）。對于串行模式，設(shè)計(jì)者大多考慮的是模具的結(jié)構(gòu)與功能，但很難考慮相關(guān)的工藝，以致前者的錯(cuò)誤很容易蔓延到后面。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)本門很少與裝配，預(yù)算會(huì)計(jì)和銷售部門溝通。這些問題當(dāng)然會(huì)影響模具的開發(fā)進(jìn)度和市場前景。然而在并行模式中，不但以上部門關(guān)系聯(lián)系密切，所有參加模具開發(fā)的部門都與買家有密切的交流。這有助于協(xié)調(diào)各部門消除矛盾，提高工作效率，同時(shí)降低成本。(a)(b) (a)串行模式 （b）并行模式圖1.基于摸具開發(fā)的串行工程與并行工程系統(tǒng)框架示意圖并行環(huán)境下的熱處理工藝不是在方案和工件確定以后，而是在模具設(shè)計(jì)的時(shí)候制定出來的。這樣的話，將有利于優(yōu)化熱處理工藝，充分利用材料。2.模具熱處理CAD/CAE一體化從圖2中可以看出，熱處理工藝的設(shè)計(jì)與模擬是一體化模式的核心。在信息輸入產(chǎn)品模塊中后，經(jīng)熱處理工藝過程產(chǎn)生的熱處理CAD和熱處理CAE模塊將對于零件圖，熱處理以后模擬溫度場的微觀結(jié)構(gòu)分析和可能出現(xiàn)的缺陷（例如過熱，燒傷）自動(dòng)劃分網(wǎng)絡(luò)，如果優(yōu)化是根據(jù)立體視覺技術(shù)的結(jié)果重新出現(xiàn)，則這項(xiàng)熱處理工藝已經(jīng)被審核。而且工具與夾具的CAD和CAE也集成于這種系統(tǒng)中圖2.并行工程熱處理CAD/CAE一體化系統(tǒng)框架示意圖以并行工程為基礎(chǔ)的集成模式可以與其它類似模式共享信息。這樣使熱處理工藝得到優(yōu)化，并確保改工藝準(zhǔn)確。2.1采用三維模型和立體視覺技術(shù)的熱處理在形成模具的基礎(chǔ)上，材料，結(jié)構(gòu)和尺寸的問題能通過熱處理三維模型盡快發(fā)現(xiàn)出來。在熱處理過程中，模具加熱條件和相變條件是切合實(shí)際的，因?yàn)橥ㄟ^計(jì)算相變熱力、相變動(dòng)力、相應(yīng)力、熱應(yīng)力、傳熱速度、流體動(dòng)力等已經(jīng)取得重要突破。例如，能進(jìn)行局部復(fù)雜表面和不對稱模具的三維熱傳導(dǎo)模型計(jì)算，和能進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的MARC軟件模型。計(jì)算機(jī)能夠在任何時(shí)間提交溫度，微觀結(jié)構(gòu)和應(yīng)力的信息，并通過連接溫度場微觀結(jié)構(gòu)領(lǐng)域和力場來顯示三維形式的全部改變過程。如果再加上這種特性，則各部分性能都能通過計(jì)算機(jī)預(yù)見。2.2熱處理工藝設(shè)計(jì)由于對強(qiáng)度和硬度，表面粗糙度和模具熱處理變形的特殊要求，淬火介質(zhì)的種類、淬火溫度、回火溫度和時(shí)間等參數(shù)特性必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪x擇，以及是否使用表面淬火或化學(xué)熱處理，這種特性必須準(zhǔn)確的制定下來。自從計(jì)算機(jī)技術(shù)在最近幾十年迅速的發(fā)展，難以進(jìn)行大型計(jì)算已經(jīng)成為過去。通過模擬和仔細(xì)考慮熱處理特性，熱處理后的成本和所須時(shí)間，這些都并不難優(yōu)化熱處理工藝。2.3熱處理數(shù)據(jù)庫熱處理數(shù)據(jù)庫在圖3中描述。數(shù)據(jù)庫是制定熱處理工藝的基礎(chǔ)。一般來說，熱處理數(shù)據(jù)庫分為材料數(shù)據(jù)庫和工藝數(shù)據(jù)庫。通過材料和工藝來預(yù)測特性已成為一種必然的趨勢。盡管很難建立一個(gè)特性數(shù)據(jù)庫，但通過一系列的測試來建立數(shù)據(jù)庫是必要的。材料數(shù)據(jù)庫包括材料牌號(hào)、化學(xué)成分、性能和國內(nèi)外同級(jí)別目錄表。工藝數(shù)據(jù)庫包括熱處理標(biāo)準(zhǔn)、種類、保溫時(shí)間和冷卻溫度。基于數(shù)據(jù)庫，熱處理工藝可以通過推理規(guī)則創(chuàng)造出來圖3.熱處理數(shù)據(jù)庫2.4熱處理工具和設(shè)備在熱處理工藝確定以后，工具及設(shè)備CAD/CAE系統(tǒng)傳送設(shè)計(jì)和制造的數(shù)值信息來控制裝置。通過快速模具成型，可靠的工具和夾具都能被確定。整個(gè)程序通過網(wǎng)絡(luò)傳送，不存在任何人為干擾。3.關(guān)鍵技術(shù)3.1溫度，微觀結(jié)構(gòu)，應(yīng)力和特性的聯(lián)系熱處理程序是一個(gè)溫度，微觀結(jié)構(gòu)和應(yīng)力互相作用的程序。三方面都能影響材料特性（見圖4）。在加熱和冷卻期間，當(dāng)微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)熱應(yīng)力和相變遲早會(huì)出現(xiàn)。微觀結(jié)構(gòu)溫度相變和溫度微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)力特性相互影響。對相互作用的四個(gè)因素的調(diào)查已經(jīng)取得很大的發(fā)展，但普通的數(shù)學(xué)模型還沒有建立。許多模型能很好的滿足測試結(jié)果，但不能投入到實(shí)踐當(dāng)中。大部分模型的難點(diǎn)是用分析的方法處理的，同時(shí)數(shù)值方法也運(yùn)用了，導(dǎo)致存在不準(zhǔn)確的計(jì)算。圖4.熱處理工藝圖解即使如此，把經(jīng)驗(yàn)方法與定性分析相比較，通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行熱處理模擬取得了很大的進(jìn)展。3.2模型的建立和融合在模具的開發(fā)過程中，涉及到設(shè)計(jì)、制造、熱處理、裝配、維修等。它們應(yīng)該有自己的數(shù)據(jù)庫和模型。它們通過事物的內(nèi)在聯(lián)系建立模型，互相串聯(lián)起來，盡管建立和運(yùn)用動(dòng)態(tài)推理機(jī)制，但其目的在于完成優(yōu)化設(shè)計(jì)。產(chǎn)品模型和其它模型的聯(lián)系已被建立。如果細(xì)小組織模型發(fā)生改變，則產(chǎn)品模型也將改變。事實(shí)上，它屬于數(shù)據(jù)庫與模具之間的聯(lián)系。當(dāng)熱處理模型集成到系統(tǒng)以后，它已不再是一個(gè)孤立的單位，而是一個(gè)部分，同時(shí)在系統(tǒng)中接近其它模型。在搜查后，熱處理數(shù)據(jù)庫的計(jì)算和推理能力，熱處理程序都被幾何模型，模具制造模型和預(yù)算所限制，這是通行的。如果這種限制不服從，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出解釋性的警告。所用設(shè)計(jì)的細(xì)小組織都是通過互連網(wǎng)連接的。3.3各部分之間的管理和協(xié)調(diào)復(fù)雜的模具需要其中各項(xiàng)目組之間密切合作。因?yàn)榭紤]到模具的開發(fā)，各部分都存在缺點(diǎn)，它必須得到管理和協(xié)調(diào)。首先，各項(xiàng)目組應(yīng)該確定其本身的控制條件和資源要求，同時(shí)了解不同環(huán)境下的工作程序，以避免發(fā)生沖突。其次，要提出開發(fā)計(jì)劃和建立監(jiān)控機(jī)制。如果開發(fā)受到限制則可逐步排除。敏捷管理和協(xié)調(diào)有助于交流信息，提高效率和減少材料。同時(shí)這有利于激發(fā)人的創(chuàng)造力，消除阻礙和制定出最好的方法。4.總結(jié)熱處理CAD/CAE技術(shù)已被集成到模具并行設(shè)計(jì)中去，同時(shí)熱處理已被制成圖表，這有利于提高效率，較易發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。模型的開發(fā)已在同一個(gè)平臺(tái)運(yùn)行。在這個(gè)平臺(tái)中，當(dāng)熱處理工藝制定出來后，設(shè)計(jì)人員可獲得相關(guān)信息和轉(zhuǎn)讓部分信息到其它設(shè)計(jì)部門。制定出正確的開發(fā)計(jì)劃并按時(shí)調(diào)整可以極大縮短開發(fā)周期和降低成本。文獻(xiàn)出處：李雄、張鴻冰、阮雪榆、羅中華、張艷.模具熱處理及其導(dǎo)向平行設(shè)計(jì)J. 鋼鐵研究學(xué)報(bào)英文版，2006，13（1）:40-43，74原文Heat Treatment of Die and Mould Oriented Concurrent DesignLI Xiong,ZHANG Hong-bing,RUAN Xueyu,LUO Zhonghua,ZHANG YanAbstract: Many disadvantages exist in the traditional die design method which belongs to serial pattern. It is well known that heat treatment is highly important to the dies. A new idea of concurrent design for heat treatment process of die and mould was developed in order to overcome the existent shortcomings of heat treatment process. Heat treatment CAD/CAE was integrated with concurrent circumstance and the relevant model was built. These investigations can remarkably improve efficiency, reduce cost and ensure quality of R and D for products.Key words:die design; heat treatment; mouldTraditional die and mould design,mainly by experience or semiexperience，is isolated from manufacturing process.Before the design is finalized，the scheme of die and mould is usually modified time and again，thus some disadvantages come into being,such as long development period,high cost and uncertain practical effect.Due to strong desires for precision,service life,development period and cost,modern die and mould should be designed and manufactured perfectly.Therefore more and more advanced technologies and innovations have been applied,for example,concurrent engineering,agile manufacturing virtual manufacturing,collaborative design,etc.Heat treatment of die and mould is as important as design,manufacture and assembly because it has a vital effect on manufacture，assembly and service lifeDesign and manufacture of die and mould have progressed rapidly，but heat treatment lagged seriously behind themAs die and mould industry develops，heat treatment must ensure die and mould there are good state of manufacture，assembly and wearresistant properties by request. Impertinent heat treatment can influence die and mould manufacturing such as overhard andsoft and assemblyTraditionally the heat treatment process was made out according to the methods and properties brought forward by designerThis could make the designers of die and mould and heat treatment diverge from each other，for the designers of die and mould could not fully realize heat treatment process and materials properties，and contrarily the designers rarely understood the service environment and designing thought. These divergences will impact the progress of die and mould to a great extent. Accordingly，if the process design of heat treatment is considered in the early designing stage，the aims of shortening development period，reducing cost and stabilizing quality will be achieved and the sublimation of development pattern from serial to concurrent will be realizedConcurrent engineering takes computer integration system as a carrier,at the very start subsequent each stage and factors have been considered such as manufacturing，heat treating，properties and so forth in order to avoid the errorThe concurrent pattern has dismissed the defect of serial pattern,which bring about a revolution against serial patternIn the present workthe heat treatment was integrated into the concurrent circumstance of the die and mould development，and the systemic and profound research was performed1 Heat Treatment Under Concurrent CircumstanceThe concurrent pattern differs ultimately from the serial pattern(see Fig1).With regard to serial pattern，the designers mostly consider the structure and function of die and mould，yet hardly consider the consequent process，so that the former mistakes are easily spread backwardsMeanwhile，the design department rarely communicates with the assembling，cost accounting and sales departmentsThese problems certainly will influence the development progress of die and mould and the market foregroundWhereas in the concurrent pattern，the relations among departments are close，the related departments all take part in the development progress of die and mould and have close intercommunion with purchasersThis is propitious to elimination of the conflicts between departments，increase the efficiency and reduce the costHeat treatment process in the concurrent circumstance is made out not after blueprint and workpiece taken but during die and mould designingIn this way，it is favorable to optimizing the heat treatment process and making full use of the potential of the materials2 Integration of Heat Treatment CADCAE for Die and MouldIt can be seen from Fig2 that the process design and simulation of heat treatment are the core of integration frameAfter information input via product design module and heat treatment process generated via heat treatment CAD and heat treatment CAE module will automatically divide the mesh for parts drawing，simulation temperature field microstructure analysis after heattreatment and the defect of possible emerging (such as overheat,over burning)，and then the heat treatment process is judged if the optimization is made according to the result reappeared by stereoscopic vision technologyMoreover tool and clamping apparatus CAD and CAM are integrated into this systemThe concurrent engineering based integration frame can share information with other branchThat makes for optimizing the heat treatment process and ensuring the process sound2.1 3-D model and stereoscopic vision technology for heat treatmentThe problems about materials，structure and size for die and mould can be discovered as soon as possible by 3-D model for heat treatment based on the shape of die and mouldModeling heating condition and phase transformation condition for die and mould during heat treatment are workable，because it has been broken through for the calculation of phase transformation thermodynamics，phase transformation kinetics，phase stress,thermal stress，heat transfer，hydrokinetics etcFor example，3-D heatconducting algorithm models for local heating complicated impression and asymmetric die and mould，and M ARC software models for microstructure transformation was usedComputer can present the informations of temperature，microstructure and stress at arbitrary time and display the entire transformation procedure in the form of 3-D by coupling temperature field,microstructure field and stress fieldIf the property can be coupled,various partial properties can be predicted by computer2.2 Heat treatment process designDue to the special requests for strength，hardness，surface roughness and distortion during heat treatment for die and mould，the parameters including quenching medium type，quenching temperature and tempering temperature and time，must be properly selected，and whether using surface quenching or chemical heat treatment the parameters must be rightly determinedIt is difficult to determine the parameters by computer fullySince computer technology develops quickly in recent decades,the difficulty with largescale calculation has been overcomeBy simulating and weighing the property，the cost and the required period after heat treatmentit is not difficult to optimize the heat treatment process2.3 Data base for heat treatmentA heat treatment database is described in Fig3The database is the foundation of making out heat treatment processGenerally，heat treatment database is divided into materials database and process databaseIt is an inexorable trend to predict the property by materials and processAlthough it is difficult to establish a property database，it is necessary to establish the database by a series of testsThe materials database includes steel grades,chemical compositions，properties and home and abroad grades parallel tablesThe process database includes heat treatment criterions，classes，heat preservation time and cooling velocityBased on the database，heat treatment process can be created by inferring from rules2.4 Tool and equipment for heat treatmentAfter heat treatment process is determined，tool and equipment CADCAE system transfers the information about design and manufacture to the numerical control deviceThrough rapid tooling prototype，the reliability of tool and the clamping apparatus can be judgedThe whole procedure is transferred by network，in which there is no manmade interference3 Key Technique3.1 Coupling of temperature，microstructure，stress and propertyHeat treatment procedure is a procedure of temperature-microstructurestress interactionThe three factors can all influence the property (see Fig4)During heating and cooling，hot stress and transformation will come into being when microstructure changes.Transformation temperature-microstructure and temperaturemicrostructureand stress-property interact on each otherResearch on the interaction of the four factors has been greatly developed,but the universal mathematic model has not been builtMany models fit the test nicely，but they cannot be put into practiceDifficulties with most of models are solved in analytic solution，and numerical method is employed so that the inaccuracy of calculation existsEven so，comparing experience method with qualitative analysis，heat treatment simulation by computer makes great progress3.2 Establishment and integration of modelsThe development procedure for die and mould involves design,manufacture，heat treatment，assembly，maintenance and so onThey should have own database and mode1They are in series with each other by the entityrelation modelThrough establishing and employing dynamic inference mechanism ，the aim of optimizing design can be achievedThe relation between product model and other models was builtThe product model will change in case the cell model changesIn fact，it belongs to the relation of data with die and mouldAfter heat treatment model is integrated into the system，it is no more an isolated unit but a member which is close to other models in the systemAfter searching，calculating and reasoning from the heat treatment database,procedure for heat treatment，which is restricted by geometric model,manufacture model for die and mould and by cost and property，is obtainedIf the restriction is disobeyed， the system will send out the interpretative warningAll design cells are connected by communication network3.3 Management and harmony among membersThe complexity of die and mould requires closely cooperating among item groupsBecause each member is short of global consideration for die and mould development，they need to be managed and harmonizedFirstly,each item group should define its own control condition and resource requested,and learn of the request of up-and-down working procedure in order to avoid conflictSecondly，development plan should be made out and monitor mechanism should be establishedThe obstruction can be duly excluded in case the development is hinderedAgile management and harmony redound to communicating information， increasing efficiency，and reducing redundancyMeanwhile it is beneficial for exciting creativity，clearing conflict and making the best of resource4 Conclusions(1) Heat treatment CADCAE has been integrated into concurrent design for die and mould and heat treatment is graphed,which can increase efficiency，easily discover problems and clear conflicts(2) Die and mould development is performed on the same platformWhen the heat treatment process is made out，designers can obtain correlative information and transfer self-information to other design departments on the platform(3) Making out correct development schedule and adjusting it in time can enormously shorten the development period and reduce costReferences：1 ZHOU Xiong-hui，PENG Ying-hongThe Theory and Technique of Modern Die and Mould Design and ManufactureMShanghai：Shanghai Jiaotong University Press 2000(in Chinese)2 Kang M，Park& Computer Integrated Mold ManufacturingJInt J Computer Integrated Manufacturing，1995，5：229-2393 Yau H T，Meno C HConcurrent Process Planning for Finishing Milling and Dimensional Inspection of Sculptured Surface in Die and Mould ManufacturingJInt J Product Research，1993，31(11)：270927254 LI Xiang，ZHOU Xiong-hui，RUAN Xue-yuApplication of Injection Mold Collaborative Manufacturing System JJournaI of Shanghai Jiaotong University，2000，35(4)：1391-13945 Kuzman K，Nardin B，Kovae M ,et a1The Integration of Rapid Prototyping and CAE in Mould Manufacturing JJ Materials Processing Technology，2001，111：2792856 LI Xiong，ZHANG Hongbing，RUAN Xue-yu，et a1Heat Treatment Process Design Oriented Based on Concurrent EngineeringJJournal of Iron and Steel Research，2002，14(4)：2629文獻(xiàn)出處：LI Xiong,ZHANG Hong-bing,RUAN Xueyu,LUO Zhonghua,ZHANG Yan. Heat Treatment of Die and Mould Oriented Concurrent DesignJ. Journal of Iron and Steel Research，2006,13(1):40-43，74