散熱片自動壓引腳機設計

韓長遠 譚渭東

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散熱片自動壓引腳機設計

韓長遠 譚渭東

（東莞市豪順精密科技有限公司）

型材式散熱片傳統加工方法為人工預先將引腳按固定的方式插入散熱片的引腳槽中，然后使用小型沖床將引腳壓緊到散熱片中，此加工方式產品質量及效率受人為因素影響較大，且人機接觸時間長，容易發生安全事故。鑒于此，設計一種自動壓引腳機，不僅大幅減少操作者的勞動強度，提高產品的質量，且提高生產效率和人員的安全系數。

散熱片；引腳；自動壓引腳機

0　引言

隨著芯片集成度、功率的日益提高以及產品的微型化，電子產品產生的熱量也大大增加[1-2]。電子產品的故障原因（高溫、振動、潮濕和灰塵等）雖然很多，但高溫是其中最為主要的因素。研究表明，超過60%的電子產品失效是因溫度過高導致。同時，電子產品在高溫下工作效率會大幅降低[3-4]。因此，降低和控制電子產品的溫度，對提高產品的可靠性并延長其壽命具有重大意義。

散熱器作為一種有效增大與外部空氣熱交換面積的工具，使發熱的電子元器件所產生的熱量能夠及時地傳導至周圍空氣中，穩定產品的正常工作狀態，被廣泛應用在電器及其控制系統中[5-8]。本文介紹一種散熱片自動壓引腳機設計方法，可有效提升散熱器的生產效率和產品質量。

1　散熱片壓引腳機工作原理

散熱片多以鋁材質為主，一般壓接4個引腳以便固定安裝在線路板上，如圖1所示。傳統的壓引腳方法為操作人員將一組10個左右散熱片按順序排列，整齊豎放于工作臺上，再將引腳插入此組散熱片朝上一側的引腳槽內。由于引腳與槽之間為過盈配合，此時引腳只能少許插入到槽內，將此組散熱片放置于沖床工作臺上沖壓，使得引腳完全壓入槽內。之后取出散熱片，再將未壓引腳一側的槽口朝上，依次插入引腳再次放入沖床沖壓，將另一側的引腳壓入，如此反復操作。該加工方法效率低，良品率不高，且存在安全隱患。

圖1　散熱片三視圖

根據傳統人工散熱片壓引腳方式，設計一種自動壓引腳機，能夠實現材料的自動姿態校正、輸送、引腳壓入和壓緊等一系列作業[9-11]。

2　散熱片自動壓引腳機設計

2.1硬件設計

根據散熱片結構及其壓引腳加工方法的特征，設計自動壓引腳機包含5部分，如圖2、圖3所示。

1)料架及散熱片輸送機構，料架由鋁材搭構而成，伺服馬達、傳動軸、輸送臺等組成輸送機構，以實現自動準確輸送散熱片；

2)引腳振動篩及引腳輸送軌道，使引腳能夠按固定的姿態送入到引腳壓入機構中；

3)引腳壓入機構，由氣缸、壓塊和傳感器等組成，當散熱片到指定位置時，將引腳壓入到引腳槽內；

4)引腳壓緊機構，由氣缸、壓塊和彈簧等組成，將送入此機構中散熱片的4個引腳完全壓入、壓緊至引腳槽內；

5)傳感器裝置，由接近開關和光電傳感器組成，感應散熱片和引腳的存在及其位置，并向程序控制系統傳遞信號，以控制機構的動作，防止機構誤動作造成產品不良。

圖2　散熱片自動壓引腳機原理圖

圖3　散熱片自動壓引腳機

該散熱片自動壓引腳機由220 V交流電和4 kg/cm2壓縮空氣提供動力。引腳振動篩、引腳輸送機構、引腳壓入機構、引腳壓緊機構依序連接。引腳振動篩能夠篩選出形狀不良的引腳，阻止不良引腳進入引腳輸送機構；引腳輸送機構能夠使引腳按照特定的姿態、方向和位置輸送到引腳壓入機構。引腳感應器和散熱片感應器安裝在引腳壓入機構內部，用于檢測引腳和散熱片是否正常裝填，幫助處理器控制引腳壓入機構，以防止引腳壓入機構誤動作造成空沖壓；伺服電機與散熱片輸送機構驅動連接，用于控制散熱片的輸送。

2.2工作流程

散熱片自動壓引腳機工作流程如圖4所示。

操作人員先將引腳倒入振動篩中，啟動振動篩開關；再將待壓引腳的散熱片按要求的方向整齊地放入到料架框中，并堆疊至料架高度的3/4以上，通過人機操作界面啟動設備開關。設備開始工作后，引腳經過振動、篩選后，按一定的姿態進入到引腳輸送軌道并輸送到壓入機構中，待散熱片輸送機構將散熱片輸送到壓入機構，且感應裝置感應到散熱片及引腳均已準備就緒，傳遞信號給控制系統，壓入機構開始動作，將引腳一邊壓入散熱片引腳槽內。壓入后的引腳角度和位置還有偏差，輸送機構將散熱片輸送到引腳壓緊機構中，進行引腳的角度矯正及二次壓緊，完成后由散熱片輸送機構將加工完的散熱片推出，經落料盒掉入散熱片收集容器中。期間，操作人員只需監控設備運行狀況及產品質量，及時補充缺少的物料，更換收集容器即可。散熱片自動壓引腳機主體如圖5所示，引腳振動篩及輸送軌道如圖6所示。

圖4　散熱片自動壓引腳機工作流程

2.3自動壓引腳機與傳統人工壓引腳對比

散熱片自動壓引腳機取代傳統人工放置引腳再沖壓的方式，不僅生產性能穩定，且加工出來的產品合格率達到99%以上，既減少操作人員的勞動強度，又大幅提升了產品的產量、質量和人員的安全系數，優勢明顯。人工壓引腳方式和自動壓引腳機壓引腳方式的比較如表1所示。

圖5　散熱片自動壓引腳機主體

圖6　引腳振動篩及輸送軌道

表1　兩種壓引腳方式比較

3　結語

自動化、信息化是當今企業生產的效率倍增器，散熱片自動壓引腳機實現了機器代人，解決了傳統人工壓引腳方式存在的自動化程度低、生產效率低的問題，節省了管理和人力成本。

[1] 衛亮.整體式散熱片瓦楞狀翅片表面加工成形機理研究[D].廣州:廣東工業大學,2012.

[2] 楊旭,馬靜,張新武,等.電力電子裝置強制風冷散熱方式的研究[J].電力電子技術,2000(4):36-38.

[3] 謝建全.常用CPU散熱方式及散熱性能分析[J].電腦知識與技術,2005(17):69-71.

[4] 李小松.電子產品散熱器的設計[J].電子產品可靠性與環境試驗,2005(5):30-33.

[5] 張永俊,王玉強.整體式散熱片加工方法和機床設計[J].機電工程技術,2011,40(10):54-57.

[6] 王玉強.整體式散熱片加工基礎研究及裝備設計[D].廣州:廣東工業大學,2011.

[7] 余小玲,馮全科.電力電子設備常用散熱方式的散熱能力分析[J].變頻器世界,2009(7):76-78.

[8] 付建勛,王海燕.鋁質翅片散熱管的加工原理與過程分析[J]. 機械工程師,2005(7):79-81.

[9] 欒厚寶,胡國清,陳滿足.基于PLC的分輪自動裝配機控制系統設計與研究[J].機械制造與自動化,2008,37(6):145-147.

[10] 汪建業,焦志剛,韓政達.PLC在多工位自動裝配機中的應用[J].沈陽理工大學學報,2008,27(3):12-15,20.

[11] 林豐,何用輝.基于PLC的自動裝配機控制系統的設計與實現[J].裝備制造技術,2012(4):47-49,72.

Design of Heat Sinks Automatic Press Pin Device

Han Changyuan Tan Weidong

(Dongguan HaoShun Precision Technology Co., Ltd.)

The traditional processing method of profile-type heat sink is pre-pin into the pin slot manually in a certain way, then use a small punch to press into the heat sink. Product quality and efficiency is affected a lot by human factors in this processing method, and cannot make sure personal safety due to long human-machine contact time. In view of this, this paper proposes to design an automatic pin pressing device, not only reduce the operator’s labor intensity greatly, but also improve production efficiency and operator’s safety factor.

Heat Sink; Pin; Automatic Pin Pressing Device

韓長遠，男，1979年生，主要從事機械設計開發工作。

譚渭東，男，1984年生，主要從事機電一體化開發設計工作。