Auto CAD 2010使用實(shí)例——設(shè)計(jì)鋁型材散熱器

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(guó)Autodesk公司推出的通用計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件。它在計(jì)算機(jī)繪圖和設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)繪圖軟件之一。其具有豐富而強(qiáng)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(jī)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(jì)圖紙帶來(lái)一定的困難。Auto CAD有非常強(qiáng)大的處理復(fù)雜二維圖形的功能，特別是針對(duì)有一定對(duì)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(shuō)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(yáng)花型鋁型材散熱器，而這兩款鋁型材的生產(chǎn)過(guò)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(guò)鋁擠壓模具擠壓生產(chǎn)而成的［2］。所以，用Auto CAD來(lái)設(shè)計(jì)鋁型材散熱器及其模具對(duì)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(zhǎng)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(xiàng)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(méi)有這個(gè)選項(xiàng)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(duì)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(duì)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(jìn)行復(fù)制（COPY），然后以A點(diǎn)為基點(diǎn)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(duì)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(yáng)花型鋁型材散熱器

太陽(yáng)花型鋁型材散熱器平面圖如圖11所示。

圖11 太陽(yáng)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(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，其它問(wèn)題迎刃而解。

使用Auto CAD 2010制作太陽(yáng)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(yáng)花型鋁型材散熱器的大致輪廓畫出，如圖12所示。

圖12 太陽(yáng)花型鋁型材散熱器的大致輪廓

2）用格式菜單欄中的點(diǎn)樣式，在對(duì)話框中修改點(diǎn)樣式的顯示樣式，如圖13所示。

圖13 對(duì)話框中修改點(diǎn)樣式的顯示樣式

在繪圖菜單欄中點(diǎn)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(duì)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(gè)圓及3、4線進(jìn)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(duì)圖15進(jìn)行陣列作圖，其陣列命令的數(shù)據(jù)如圖16所示，陣列項(xiàng)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(diǎn)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(diǎn)、端點(diǎn)、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(duì)半徑為R21.25的圓弧以散熱器同心圓圓心為圓心進(jìn)行陣列作圖，陣列項(xiàng)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(diǎn)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(diǎn)進(jìn)行陣列，即可得到太陽(yáng)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(jì)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(jì)

梳子型鋁型材散熱器是具有復(fù)雜截面的型材，只有通過(guò)設(shè)計(jì)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(jìn)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(guò)?？走M(jìn)行第2次變形，進(jìn)而擠壓出合格的產(chǎn)品。為了保證模具的強(qiáng)度，應(yīng)設(shè)計(jì)形狀和散熱器形狀相似的模墊和模具配合使用，強(qiáng)化模具強(qiáng)度［3］。

在原材料為6063型鋁合金散熱器組合模的設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(jì)不合理，截面上各部分的金屬在擠出?？讜r(shí)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(bào)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(jì)對(duì)型材的生產(chǎn)和模具的壽命很重要。

根據(jù)擠壓機(jī)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(wèn)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(guò)對(duì)上述散熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，這里擬選用的擠壓機(jī)噸位為20MN。

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

表1 根據(jù)擠壓機(jī)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(yáng)花型鋁型材散熱器的組合模模子優(yōu)化設(shè)計(jì)圖

3 結(jié) 語(yǔ)

使用Auto CAD 2010軟件進(jìn)行二維圖形設(shè)計(jì)時(shí)，作圖的思路很重要，當(dāng)設(shè)計(jì)的對(duì)象外觀復(fù)雜且具有對(duì)稱性時(shí)，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(gè)復(fù)雜圖形。

就當(dāng)前工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)、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(jī)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。

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