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行業案例
CASE
行業/分類：其他手板模型加工
加工方式: cnc加工 使用材料: 鋁合金
最小精度: 0.05mm 生產周期: 2~7天
產品尺寸: 9cm*9cm*5cm
后處理: 打磨
案例介紹
在CNC加工金屬散熱零件手板模型時，需重點關注材料導熱性、結構設計合理性、加工精度及表面處理，以確保散熱性能和功能驗證。以下是關鍵步驟和注意事項：
1. 材料選擇
- 高導熱金屬：
- 鋁合金：6061-T6（易加工、成本低）、6063（導熱性更優），導熱系數約160~200 W/(m·K)。
- 銅合金：C110（純銅，導熱系數380 W/(m·K)），但加工難度高、成本昂貴。
- 鎂合金：輕量化且導熱性較好（約80~150 W/(m·K)），需注意耐腐蝕性。
- 材料厚度：根據散熱需求選擇基板厚度（通常≥3mm），避免加工變形。
2. 結構設計優化
- 散熱齒/鰭片設計：
- 齒高與間距比例合理（建議齒間距≥1.5倍齒厚），避免加工時刀具干涉或斷裂。
- 薄壁齒片（<1mm）需采用分層加工或高速切削（HSM）減少變形。
- 熱管/接觸面設計：
- 安裝孔位公差嚴格（±0.05mm），確保與熱管緊密配合。
- 接觸面平面度要求高（≤0.1mm），需預留精加工余量（0.2~0.3mm）。
- 減重與強化：
- 鏤空結構減輕重量時，保留加強筋（寬度≥2mm）防止剛性不足。
3. CNC加工工藝要點
- 刀具選擇：
- 粗加工：硬質合金立銑刀（4~6刃），直徑6~10mm。
- 精加工：金剛石涂層刀具（2~4刃），直徑2~4mm，用于薄壁和細節。
- 切削參數：
- 鋁合金：轉速8000~12000 RPM，進給速度1500~3000 mm/min，切削深度≤0.5mm（精加工）。
- 銅合金：轉速3000~6000 RPM，進給速度500~1000 mm/min（避免粘刀）。
- 裝夾方式：
- 使用真空吸盤或定制夾具，避免壓傷散熱齒。
- 分步加工：先加工背面基準面，再翻面加工正面結構。
4. 后處理與表面優化
- 去毛刺：
- 手工或超聲波去毛刺，重點處理散熱齒邊緣和孔位。
- 表面處理：
- 陽極氧化（鋁合金）：增加耐腐蝕性，可選黑色氧化提升熱輻射效率。
- 噴砂：增加表面積（Ra 3.2~6.3μm），強化散熱效果。
- 鍍鎳/鍍銅（銅合金）：防止氧化，保持高導熱性。
- 接觸面精加工：
- 研磨或拋光接觸面（Ra≤0.8μm），確保與熱源緊密貼合。
5. 質量檢測
- 尺寸精度：
- 三坐標測量儀（CMM）檢測關鍵孔位、平面度及齒間距。
- 散熱性能測試：
- 使用熱成像儀或熱電偶測量溫升曲線，對比理論設計值。
- 氣密性測試（如有需求）：
- 對液冷通道或密封結構進行壓力測試（0.3~0.5MPa）。
6. 成本控制策略
- 加工路徑優化：
- 采用高速切削（HSM）減少空刀路徑，提升效率。
- 批量生產時，多零件拼板加工降低材料浪費。
- 替代方案：
- 手板階段可用鋁合金替代銅合金，降低成本。
- 復雜內部流道可結合3D打印（SLM金屬打印）與CNC精加工。
7. 常見問題與解決
- 散熱齒變形：
- 優化刀具路徑（順銑優先），減少切削力。
- 加工后時效處理（鋁合金加熱至150°C，保溫2小時）。
- 表面粗糙度不足：
- 精加工時降低進給速度（≤500 mm/min），使用油性冷卻液。
- 刀具磨損快：
- 銅合金加工時使用專用切削液（含極壓添加劑）。
8. 手板模型應用場景
- 功能驗證：測試散熱效率、風道合理性、裝配兼容性。
- 客戶展示：提供外觀與結構樣品，用于方案確認。
- 小批量試產：50~200件，驗證量產工藝穩定性。
通過合理設計、精密加工和嚴格測試，CNC加工的金屬散熱手板模型可有效驗證產品性能，為量產奠定基礎。若需快速迭代，可結合3D打印（如SLM鋁合金）制作復雜結構原型，再通過CNC精修關鍵部位。
