Auto CAD 2010使用實例
——設計鋁型材散熱器

何　兵,　阮發炳,　覃　銘

(百色學院 材料科學與工程學院， 廣西 百色　533000)

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Auto CAD 2010使用實例
——設計鋁型材散熱器

何兵,阮發炳,覃銘

(百色學院 材料科學與工程學院， 廣西 百色533000)

摘要：利用Auto CAD及模具設計知識設計兩款鋁材散熱器，并設計出其模具的裝備圖。

關鍵詞：Auto CAD; 散熱器; 二維圖形; 陣列

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計軟件。它在計算機繪圖和設計領域已經領導潮流多年，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，現已廣泛應用于機械、電子、建筑、汽車制造、航天、造船、醫學等領域[1]。

散熱器是工業上常見的器件，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，給設計圖紙帶來一定的困難。Auto CAD有非常強大的處理復雜二維圖形的功能，特別是針對有一定對稱關系的復雜二維圖形，如果繪圖技巧使用恰當，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過程是由鋁型材擠壓設備在高溫高壓的環境中把加熱后的鋁材料通過鋁擠壓模具擠壓生產而成的[2]。所以，用Auto CAD來設計鋁型材散熱器及其模具對于生產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。

該圖的關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。

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。

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據屬性如圖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制(COPY)命令作圖，如圖9所示。

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

兩種方法都可以畫出相同的結果，以不同的方法用Auto CAD畫出相同的圖有多種方法，區別只在于作圖習慣和效率。

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。

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。

在繪圖菜單欄中點命令中的定數等分(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(ROTATE)命令把2線段旋轉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。

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。

4)用陣列(ARRAY)命令中的環形陣列對圖15進行陣列作圖，其陣列命令的數據如圖16所示，陣列項目總數為24。結果如圖17所示。

5)用繪圖菜單欄中的點命令中的定數等分(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，陣列項目總數為90，如圖19所示。

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。

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)。

2使用Auto CAD 2010繪制鋁型材散熱器模具

使用Auto CAD 2010軟件，根據生產工藝要求，可繪出以上兩種散熱器模具的生產裝配圖。

梳子型鋁型材散熱器的組合模模子優化設計如圖22所示。

梳子型鋁型材散熱器是具有復雜截面的型材，只有通過設計導流模與平模配合使用，先在導流模焊合室中產生預變形，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品。為了保證模具的強度，應設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計圖紙中，此梳子型散熱器截面的外接圓直徑約為40.5 mm，橫截面積為12.88 cm2，上面有19條0.94 mm厚度的散熱片，散熱片長度均為51.25 mm，片與片之間的距離只有3.08 mm。

壁厚較懸殊、齒距小、懸臂大的散熱片，如果模具設計不合理，截面上各部分的金屬在擠出模孔時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，散熱器模具的結構優化設計對型材的生產和模具的壽命很重要。

根據擠壓機噸位及擠壓筒尺寸分類的合理擠壓系數的選擇見表1。

根據擠壓筒內徑為180 mm和考慮標準化問題，模具外徑取180 mm，模具取厚度90 mm，其中，寬展模厚度取50 mm，模子厚度取40 mm。模墊厚度取40 mm。

通過對上述散熱器的結構進行數據分析，這里擬選用的擠壓機噸位為20 MN。

太陽花型鋁型材散熱器的組合模模子優化設計圖[4-8]如圖23所示。

3結語

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

就當前工業設計軟件而言，更多人趨向于使用UG，UG是具有關聯性的一體化的集成CAD/CAM/CAE應用程序套件，涵蓋了產品設計、制造和仿真的完整開發流程，主要應用于汽車、航空、航天、機械、電子、醫療儀器等工業的生產，是全球應用最廣泛的高端工業軟件系統之一。

參考文獻：

[1]郝玲，張紅梅，林建平.計算機輔助制圖與設計[M].北京：清華大學出版社,2000.

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

[3]王公元，胡仁喜.精通AutoCAD2011機械設計[M].北京：化學工業出版社，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：清華大學出版社，2006.

[6]李宏，陳玉萍.散熱器型材分流組合模的設計加工[J].模具制造技術,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：化學工業出版社,2007.

[8]孟雅俊，沈涕麗.UG在平面尺寸鏈求解中的應用[J].長春工業大學學報:自然科學版,2013,34(3)：279-284.

Designing an aluminum radiator with Auto CAD 2010

HE Bing,RUAN Fabing,QIN Ming

(School of Materials Science and Engineering, Baise University, Baise 533000， China)

Abstract：With Auto CAD and mold design method, two aluminum radiators and the assembly diagram are developed.

Key words：Auto CAD; radiator; 2D graphics; array.

中圖分類號：TH 164

文獻標志碼：A

文章編號：1674-1374(2015)05-0584-08

收稿日期：2015-07-21

作者簡介：莊燕如(1987-)，女，漢族，福建泉州人，閩南理工學院助教，主要從事建筑電氣節能技術應用方向研究,E-mail:zyr_8728@163.com.

DOI:10.15923/j.cnki.cn22-1382/t.2015.5.21