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      散熱裝置的智能組配技藝研討剖析

      文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2013-11-27 15:16:00

       

        1管片式散熱器的結構與特點

        管片式散熱器芯子是由多根水管與多片散熱片串制后烘焊而成的,主要零件有散熱水管和散熱片,芯子制造的關鍵就是二者的裝配。

        散熱水管采用H90Y0.1643黃銅帶咬縫而成的矩形管,外層鍍錫,其截面形狀如1所示,而長度隨散熱器型號而變,一般為6801100mm.其主要特點:1)尺寸精度低,截面形狀不穩定;2)剛性差,水管平直度偏差較大;3)表面粗糙,錫層平整性較差。

        散熱片采用H62Y0.195黃銅帶沖壓而成,兩邊有翻邊,結構如所示,主要特點:1)沖壓成形,孔的尺寸一致性較好;2)多孔,且孔向一側翻邊呈直角,多片相疊易相互卡??;3)表面壓有波浪筋,平整性差;4)剛性極差,易卷曲;5)水管只能單向串入。

        2自動分片原理

        我們提出的自動分片原理和方法是:利用真空技術,將散熱片逐片吸起,送到規定位置并串上水管。其中的難點和關鍵在于:1)散熱片多孔,表面有波浪筋,可供吸頭吸附的面積很小,且不利于吸附;2)散熱片要同時串上幾百根水管,水管和散熱片定位是關鍵。

        21真空吸片試驗

        為解決吸片問題,進行了如3所示的原理性試驗。
        試驗參數:吸頭截面15mm3mm;吸頭數量2個;橡皮種類3種。
        試驗結論:1)軟橡皮粘制吸頭能保持較好的氣密性,易吸起散熱片,在約340KPa的真空條件下能吸起散熱片。2)硬橡皮粘制吸頭不易形成真空,無法吸起散熱片。

        22多吸頭工作系統

        為了實現自動分片,必須使散熱片保持平整并具有一定的定位精度。在實際設計中采用了如圖4所示的多吸頭工作系統方案。設計參數如下:吸力F=10kg,抽氣時間t?0.5s,吸頭數n=34.

        該系統既有足夠的吸力,又可以使散熱片吸起時保持平整狀態。

        4中,真空吸閥的作用是防止某個吸頭在工作時漏氣,該閥可以自動關閉,以保持系統的真空度。吸頭是該系統的關鍵,吸頭位置應保證在相應的孔與孔之間的間隔中,吸頭的性能參照原理試驗吸頭:一方面吸頭與散熱片的接觸面要軟,以適應散熱片表面的波紋形狀,便于形成封閉的真空腔;另一方面為防止吸頭負壓作用下整體變形,要求吸頭上部具有一定的剛性,以保證散熱片吸起后的平整性和定位精度。實際生產中可采用所示的兩種結構。全橡膠型結構采用硬度5060A的聚氨酯橡膠成型,而金屬骨架型吸頭其唇部采用天然橡膠附在金屬骨架上。

        為了保證多吸頭同時工作,吸頭統一安裝在吸盤平面上,并要施加一定的壓力使吸頭變形,以保證真空系統的建立。

        23管片定位機構

        根據串片動作要求,水管下端可以固定,而上端則不能完全固定。分析水管的結構特點,矩形截面在長邊方向穩定性、剛性較好,短邊方向則較差,因此在上端采用一對可擺動的哈夫板和吸盤交替定位的輔助定位機構,二者動作互鎖,主要約束水管短邊方向的擺動。動作原理為:送片時,吸盤吸著散熱片套上水管,哈夫板打開,吸盤和散熱片通過;返回時,哈夫板先合上,吸盤再脫離水管。這樣既可以完成串片動作,又可保持水管的準確定位。為了減小定位誤差對串片的影響,在水管端頭采用一導向釬,其頭部有較大的導引斜度,因此在一定的誤差范圍內能保證散熱片和吸盤的導入。

        水管下端采用定位釬定位,水管根據散熱器的型號不同有序排列插在導向釬上。管片定位系統結構原理如所示。

        這種定位機構的特點:1)適應性強,定位件在結構上具有較強的通用性,不同型號的散熱器芯子,只改變散熱水管的排布和數量及水管的長度即可;2)定位可靠,定位機構采用了下端固定、上端交替定位的方式,約束了所有自由度,并在剛性和穩定性差的方向上增加了輔助支撐,動作可靠;3)裝卸方便,定位機構采用短釬定位,排管時沿用目前生產工藝中的排管和卸芯的方法。

        3散熱器芯子自動裝配的運動分析

        散熱器芯子自動裝配的運動分為主運動和輔助運動,如所示。主運動包括芯子裝配動作和輔助插梳動作。輔助運動包括分片送片動作,由散熱片緩沖區取片送到裝配位置。自動裝配機中除芯子裝配動作為步進驅動外,其余均為氣動。

        散熱器芯子自動裝配主輔運動循環圖主運動的動作過程為步進電機驅動絲杠提梳到插梳位置,氣缸推動插梳,到位后,步進電機驅動絲杠帶動梳子壓片,到達預定行程后退梳,再重復上述循環,只不過每個循環梳子移動行程根據片距遞減,直到最后梳子返回工作零點。

        輔助運動的動作循環為吸盤從料倉上方下降,接觸散熱片后吸片,吸盤再上升到位后然后移到導向釬上方,吸盤下行并同時打開與其聯動的哈夫梳,到位后釋放散熱片,吸盤上行同時哈夫梳彈簧復位,吸盤回到料倉上方,如此反復。

        自動裝配的主運動與輔助運動分片和串片是兩個相互獨立又相互制約的循環過程。為提高裝配效率,一方面需要動作速度快,另一方面兩個動作循環的協調是裝配機正常工作的保證,也是提高效率的關鍵。制約關系為:1)兩個循環過程要同步,循環周期相同,短周期循環要等長周期循環;2)插梳動作必須等吸盤放片退回后才能執行,送片動作要在壓片結束后才能執行。

        因此為了減少相互影響,在控制上采用雙方相互制約的協調點,如果動作條件不滿足循環動作,就停留在自身的同步點上等待,一旦條件滿足,則各自完成自身動作循環,互不干擾。引起兩個動作循環不協調的主要原因是串片動作的循環時間在隨串片數增加而減少,片數增加后梳子移動行程在遞減,因而所需動作時間在縮短;而分片動作的循環時間相對比較穩定,隨著料倉內散熱片數的減少,動作循環時間反而略有增加,因此要使二者協調工作,且效率最高,找同步點是關鍵。在中,時序協調點分別選在放片上升到位位置和壓片到位位置上,即串片循環要在放片動作上升到位后才能插梳,條件不滿足需等待;而分片循環要在壓片到位后才能平穩遞片,否則在等待點等待。圖中T1和T2分別為分片循環和串片循環等待時間,這兩個時間是隨裝配過程不斷變化的,正常情況下只有一個循環需要等待。起始工作時,兩個動作循環都回到零點位置,先完成分片循環,送片后觸發串片循環,整個循環開始。

        4結論

        本研究為實現散熱器芯子自動裝配機提供了良好的技術基礎,為散熱器柔性化生產創造了條件??梢灶A見,散熱器芯子自動裝配機研制成功后,將能夠適應各種型號芯子裝配片距的要求,解決芯子裝配中長期存在的片距不勻的問題,保證裝配品質,大大降低工人的勞動強度。

       

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