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MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺
高速精密翅片散热带成型试验台涨紧装置研制
孙学娟 刘铸
天津中德应用技术大学 天津市 300350
摘 要： 涨紧装置是高速精密翅片散热器成型试验台的重要组成部分，通过调研分析，国内市场上普遍使用的张紧
装置存在张紧轮易损坏、磨损、精度下降导致涨紧力不均等现象，满足不了翅片散热带在工作中可靠涨紧的作用。经过研究分析，研制高速精密翅片散热带成型试验台涨紧装置，通过调节铝箔材料的松紧程度来达到控制送料速度稳定性、均匀性，确保了翅片散热带的加工质量，提高了翅片成型试验台的工作效率，满足了轧制高精度翅片高效能的需求。
关键词：涨紧装置 涨紧力 翅片散热带 高速精密
1 前言
随着“十四五”规划和2035年远景目标纲要的发布，我国工业制造将迈出巨大的步伐。我国是散热器使用大国，散热器主要用于热交换行业，如汽车水箱散热器、空调散热器等，翅片散热带是组成散热器的关键元件，如图1所示，其成型质量直接影响散热器散热效果。
目前，我国翅片式散热器市场，表现有“5个最多”：企业最多、产量最多、品种最多、使用最多、出口最多。但还不是翅片式散热器强国，表现为“5个落后”：标准滞后、科研落后、管理落后、技术落后、产品落后。而目前多数国内压制铝翅片式散热器的外观结构基本借鉴欧洲产品。随着国内人民生活水平的不断上升，热交换行业技术水平的不断提高，散热器的选型问题越来越受到相关企业的关注。
涨紧装置是高速精密翅片散热器成型试验台的重要组成部分，通过调研分析，国内市场上普遍使用的张紧装置存在张紧轮易损坏、磨损、精度下降导致涨紧力不均等现象，满足不了翅片散热带在工作中可靠涨紧的作用。为此创新设计高速精密翅片散热带成型试验台涨紧模块，保证了翅片成型质量、提高了翅片散热带成型试验台的生产效率。
2 涨紧装置结构
高速精密翅片散热器成型试验台结构如
图2所示，涨紧结构是试验台重要组成部件。传统的翅片制带机床其制带速度一般都在100m/min-150m/min，市面上的翅片散热带的成型技术还不够成熟，翅片散热带的成品精度不高，由于其涨紧轮对铝箔卷料的涨紧力度不均匀，且出现故障时维修不方便，在对散热带铝片进行整形时，无法精确保障波形状，导致各个齿的齿间距并不均匀和相等，影响散热带翅片成型规整，并且由
此导致后续进行切断处理时无法得到尺寸一致的成品。
Development of Tightening Device for High-speed Precision Fin Heat Dissipation Belt Forming T est Bench
Sun Xuejuan Liu Zhu
Abstract ：
T he tensioning device is an important part of the high-speed precision fi n radiator forming test bench. Through rearch analysis, it was found that the tensioning device commonly ud in the domestic market had the phenomenon that the tensioner was easily damaged, worn and the accuracy was reduced, resulting in uneven tensioning force, which cannot meet the role of the fi n heat dissipation belt in reliable tightening in work. After rearch and analysis, the high-speed precisi
on fi n heat dissipation belt forming test bench tensioning device was developed, and the stability and uniformity of the feeding speed were controlled by adjusting the tightness of the aluminum foil material, which ensured the processing quality of the fi n heat dissipation belt, improved the work effi ciency of the fi n forming test bench, and met the high effi ciency requirements of rolling high-precision fi ns.
Key words ：tensioning device, tensioning force, fi
n heat dissipation belt, high-speed precision 图1 翅片散热带及散热器
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涨紧装置的功能是在双料架实现开卷和送料功能后，涨紧装置通过涨紧气缸对涨紧上轴压紧，磁滞制动器代替普通电动机，提供了光滑、无级可调、优越的力矩控制。通过调节铝箔材料松紧程度和送料速度，确保后道工序翅片散热带的加工质量。
涨紧结构如图3所示，剖视图如图4所示，爆炸图如图5所示，为满足大批量高速生产的需求，涨紧设备由单功能、单工位、低速压力机朝着多功能、多工位、高速和数
控方向发展。
图2 高速精密翅片散热器成型试验台
图3 涨紧结构的组成
SDA超薄气缸
涨紧胶辊
涨紧调整座涨紧上轴涨紧下轴
涨紧手轮
前涨紧挡圈
后涨紧挡圈
涨紧辊涨紧左辊轴涨紧下辊
法兰盘
涨紧后下支板图
4 涨紧结构剖视图
图5 涨紧结构爆炸图
涨紧结构主要由涨紧胶辊，涨紧辊，前、
后涨紧挡圈，涨紧上、下轴，涨紧前上、下支板，涨紧后上、下支板，涨紧托板，涨紧底板，涨紧调整座，手轮等组成。涨紧调节装置包括固定在主轴上的涨紧支板、以主轴为中心进行配合的手轮、与主轴一起转动的涨紧胶锟、以及可在涨紧底板上沿所述主轴径向调节的涨紧支板。涨紧底板上设有与涨紧支板配合且供涨紧支架滑动的矩形槽。可
以将装翅片散热带主片的料盘直接安装在涨紧调节装置的涨紧调整座上，要求牢固可靠，使料盘与主轴保证同心。另外，涨紧调整座可以方便的调节，以适应不同料盘的内径，通用性好，使用范围广泛。
3 涨紧装置基本理论概述
3.1 涨紧装置工作原理
翅片散热带成型试验台涨紧模块的工作原理：将放在双料架上的散热翅片带铝片卷料输送进涨紧模块的涨紧胶辊与涨紧
下轴的间隙中，用涨紧手轮进行散热带铝卷的预紧，使铝箔带进入正常工作状态，涨紧气缸带动涨紧拉板对涨紧胶辊施压，缩小涨紧胶辊与涨紧下轴的间隙，增加摩擦力，进而提升预紧力。根据摩擦传动原理，铝箔带必须在预紧后才能正常工作，而当带运转一定时间后，铝箔物料带会松弛，影响后续的正常工作，为了保证带的传动能力，涨紧气缸始终对铝箔进行张紧，以保证铝箔后续的成型加工。
3.2 涨紧装置结构特点
利用一对可相向转动的涨紧胶辊、可往复运动的涨紧超薄气缸、磁滞制动器以
及可调节控制的涨紧手轮等，对铝箔翅片随时涨紧，在涨紧的时候保证它的夹紧力在各个方向上都是一样的，避免翅片带运转一定时间后，铝箔物料带松弛，影响后续的正常工作，大大提升了涨紧稳定性，且各个涨紧单元同时作用，可以实现快速装夹，大大节省了装夹时间，对翅片后续的成型滚压、整形处理及最后的切料收尾都起到了一个很好的保障作用，制带速度从200m/min 提升至300m/min，翅片成品的质量精度也大幅度提高，满足大批量生产的需要和加工要求，在企业实际生产中具有借鉴作用和可操作性。
1.磁滞制动器
磁滞制动器如图6所示。
在涨紧结构中磁滞制动器通过法兰盘与涨紧下轴相连，磁滞制动器主要由转子、定子磁极和电磁铁线圈组成，转子由特殊的磁滞材料制成，定子磁极中有一定的间隙，转子在间隙中转动。当料架结构的伺服电机工作时，将铝箔物料传送到涨紧结构，磁滞制动器利用磁滞原理起到后置控制张力的作用，将铝箔卷料拉直为涨紧结构后续的加工工序做准备。
图6 磁滞制动器
转子
转轴
定子磁极
滚珠轴承
线圈
气隙
2.涨紧手轮
涨紧手轮如图7所示。
（1）在翅片散热带成型试验台开机前对铝箔卷料进行预紧调整，使其进入正常工作状态；
（2）翅片散热带成型试验台发生故障时可用手轮对铝箔卷料进行调整控制；
（3）手轮与涨紧下轴相接于外部，易于调整，方便检查。
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图7 涨紧手轮
3.前后涨紧挡圈
涨紧挡圈如图8所示。前后涨紧挡圈，材料是45号钢，轴向定位，对涨紧辊起到
轴向限位的作用，防止其轴向窜动。
图8 涨紧挡圈
4.法兰盘
法兰盘如图9所示，又称法兰或突缘盘，法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰及卡套法兰。在涨紧模块中所采用的是螺纹连接法兰，由一对法兰、若干内六角圆柱形螺钉和多个垫片所组成。
涨紧模块的法兰盘是涨紧下轴与磁滞制动器相互连接的零件。法兰上有孔眼，由法兰、垫片及若干个螺钉三者相互连接作为一
组组合密封结构的可拆连接件。
图9 法兰盘
5.涨紧调整座
涨紧调整座，如图10所示，采用45号钢，表面进行防腐处理。通过调整内六角圆柱头螺钉的松紧来对涨紧左辊轴的高度进行微调，满足涨紧结构的涨紧要求。
6.涨紧超薄气缸体
涨紧超薄气缸体，将压缩空气的压力能转换为机械能，涨紧气缸通过自制螺钉与涨紧气缸拉板相连，当气缸作用时，磁滞制动器会停止向后的涨紧力，气缸开始驱动气缸
拉板作直线往复运动对涨紧胶辊进行压紧，将涨紧辊起到涨紧作用。
4 结束语
高速精密翅片散热带成型试验台涨紧装置，大大提升了铝箔物料的涨紧效果和
工作效率，提高了涨紧装置的经济性和实用性。
涨紧装置各个模块功能相互配合，一对可相向转动的涨紧胶辊，可往复运动的涨紧超薄气缸以及可调节控制的涨紧手轮等组件，大大提升了涨紧效果，对后续的滚压成型、整形处理及最后的切料收尾都起到了一个很好的保障作用。
涨紧装置结构的改进，使翅片散热带成品的质量精度也大幅度提高，满足了大批量高速生产的需求，填补了国内在翅片成型技
术方面的空白，在企业实际生产中具有借鉴意义和可操作性。
基金项目：天津市科技计划项目技术创新引导专项优秀科技特派员项目（18JCTPJC51700）；天津市大学生创新创业训练计划项目（项目编号：202112105006）。
参考文献：
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[8]王志军，管带式散热器的设计及其参数化设计系统的研究
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图
10 涨紧调整座
作者简介
孙学娟： （1966—），女，天津市人，教授、
高级工程师，主要从事机械设计与制造方面的教学与科研工作，发表论文近20篇。
刘 铸： （2000—），男，山东省人，本科在读，
主要学习机械电子工程方面。
