基于翅狀熱溝犁削的刀具最佳切削速度的選擇研究

1、邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要針對(duì)目前嚴(yán)峻的芯片熱控制問題，分析了芯片散熱技術(shù)的研究現(xiàn)狀，從熱管原理、熱管制造、熱管性能、熱管應(yīng)用等方面綜述等方面綜述了電子芯片熱管散熱技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展過程，并對(duì)未來熱管技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。而熱管技術(shù)的發(fā)展，很大程度上取決于散熱技術(shù)的發(fā)展。本人這篇論文正是介紹散熱片制造的一種新技術(shù)-即用散熱片的翅狀熱溝犁削來加工散熱片。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的題目是：基于翅狀熱溝犁削的刀具最佳切削速度的選擇研究。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)翅狀熱溝犁削的刀具最佳切削速度的選擇研究，通過不同切削速度對(duì)翅狀熱溝犁削的影響情況，探索出進(jìn)行翅狀熱溝犁削時(shí)的最佳速度。這篇論文主要闡述用刨削成型加

2、工這一工藝來制造散熱片，工件是用專門設(shè)計(jì)的刀具進(jìn)行刨削的。相比與通常的加工工藝，這種方法簡(jiǎn)單，容易，而且對(duì)加工設(shè)備要求也不高 。基于要形成連續(xù)不斷的帶狀切削，通過控制切削流的方向與翅狀切削的半徑，可以成功獲得直的，完整的散熱片。關(guān)鍵詞：芯片；熱管；刨削成型；散熱片卷；最佳切削速度abstractanalyzing the research status of the chip heat releasing technology, in the current grim chip thermal control problems from the areas of the heat contro

3、l theory, thermal and manufacturing, thermal management performance and thermal control applications, synthesize the electronic chips, hot heat releasing characteristics and technology development process, and forecase future thermal control technology development trend. but thermal control technolo

4、gy development, to a large extent, depend on heat releasing technology development.i created this piece of paper is to introduce a new heat dissipation technology - the use of heat releasing films winged warrants hot gap plow cut to processing heat release tablets. this graduate design (paper) entit

5、led : winged warrants based on the hot gap plow cut cutlery best cutting speed options study. this design is to cut the shark fin-shaped hot gap ploughs cutlery best choice to study cutting speed through different cutting speed of winged warrants hot gap plow cut the impact of a shark fin-shaped exp

6、lored the best hot gap plow cut speed.this paper uses the planing-forming process to produce fin curl,where the workpiece is planed by tools specially designed.compared to the normal methods,this process is simple,easy and has lower equipment requirements.based on forming a continuous strip chip,by

7、controlling the chips flow direction and the curling radius, a straight intergral fin piece is obtained successfully.key words: chips;heat pipe;planing-forming;fin curl;the best cutting speed目 錄1 緒論11.1 翅狀熱溝犁削的簡(jiǎn)介11.2 課題來源及研究目的22 理論基礎(chǔ)102.1 切削變形102.2 切屑的類型112.3 切削變形的變化規(guī)律123 翅狀熱溝犁削的刀具速度對(duì)加工熱管散熱片影響的實(shí)驗(yàn)143

8、.1 實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備及其設(shè)備143.2 實(shí)驗(yàn)過程163.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得184 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及其結(jié)果205 結(jié)論25結(jié)束語(yǔ)26參考文獻(xiàn)271 緒論畢業(yè)設(shè)計(jì)是修完所有大學(xué)課程之后的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我綜和運(yùn)用多學(xué)科理論，知識(shí)和技能，以解決教復(fù)雜的工程實(shí)際問題的能力，主要包括設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究方案的分析論證、原理綜述、方案方法的擬訂及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設(shè)計(jì)思想，勇于實(shí)踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神、掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要。畢業(yè)設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)使我獨(dú)立承擔(dān)實(shí)際任務(wù)的全面訓(xùn)練，通過獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的全過程，培養(yǎng)了我的實(shí)踐工作能力。另外，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)

9、還必須具備一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中都應(yīng)結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)課題利用計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的分析和優(yōu)化程序；在這個(gè)過程之中，首先是對(duì)大學(xué)所學(xué)的專業(yè)課程進(jìn)行系統(tǒng)的分析，尤其是對(duì)機(jī)械制造基礎(chǔ)及其工藝這門課程要全面的復(fù)習(xí)，消化現(xiàn)有的資料，對(duì)設(shè)計(jì)目的和要求有一個(gè)大致的了解；然后是大致了解熱管的應(yīng)用及其散熱片的加工，再通過實(shí)驗(yàn)得出自己所需的數(shù)據(jù)；最后得出結(jié)論，寫出自己的論文思路，論文過程和設(shè)計(jì)體會(huì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)除了對(duì)知識(shí)和能力培養(yǎng)的收獲感受外，還得到思想道德方面的鍛煉。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到趙小林老師和同學(xué)的許多無私的幫助，在此表示我由衷的感謝！由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺和知識(shí)面的狹窄，設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤在所難免，望老師

10、們批評(píng)指正。 1.1 翅狀熱溝犁削的簡(jiǎn)介基于分析常見的熱管散熱片的加工工藝，這篇論文提出了用刨削去加工熱管散熱片，轉(zhuǎn)而去研究散熱片的翅狀熱溝的加工和分析散熱片的表面質(zhì)量。這里有許多常見加工熱轉(zhuǎn)移增強(qiáng)型器件散熱片的工藝，例如焊接，沖壓成型，冷鍛。但是它們都有缺陷。焊接加工復(fù)雜，成本高而且可靠性不高。當(dāng)焊接加工成的散熱片的焊接線潮濕時(shí)，散熱片很容易受到損壞由于兩種不同金屬在水中的電解。因?yàn)樵跓峁芘c散熱片之間形成了空氣夾層這種損壞減低了它的散熱能力。沖壓成型對(duì)模子有很高的要求，因?yàn)槌尚蛪毫艽蠖易罱K加工的散熱片通常很薄。由于冷鍛加工的工具與模子磨損很快而造成的成本過高，冷鍛加工同樣很少用于散熱片的

11、制造。這篇論文主要闡述用刨削成型加工這一工藝來制造散熱片，工件是用專門設(shè)計(jì)的刀具進(jìn)行刨削的。相比與通常的加工工藝，這種方法簡(jiǎn)單，容易，而且對(duì)加工設(shè)備要求也不高 。基于要形成連續(xù)不斷的帶狀切削，通過控制切削流的方向與翅狀切削的半徑，可以成功獲得直的，完整的散熱片。這種方法制造的散熱片很薄，僅僅只有0.2毫米。因?yàn)閮缮崞目臻g很小而散熱片的數(shù)量很多，因而單元傳熱面積擴(kuò)大了。同時(shí)，散熱片的根部和基礎(chǔ)在一個(gè)工件上，所以此種方法不需要焊接。1.2 課題來源及研究目的課題來源近年來，隨著電子科技的進(jìn)步，許多電子產(chǎn)品不斷地往高性能化，高功率化以及超薄、微型化發(fā)展、使得電子元件單位面積所產(chǎn)生的熱量越來越高，

12、同時(shí)電子產(chǎn)品的高集成度使其有效散熱空間日趨減少，且許多場(chǎng)合散熱空間是封閉或半封閉的，從而導(dǎo)致有效散熱空間非常狹小這一尖銳矛盾導(dǎo)致微電子產(chǎn)品中的熱控制成本急劇上升。具有高熱流密度電子產(chǎn)品冷卻問題成為當(dāng)今或未來電子首要克服的關(guān)鍵問題。根據(jù)美國(guó)itrs對(duì)未來半導(dǎo)體發(fā)展歷程之預(yù)估，在未來數(shù)年，cpu工作頻率與熱量還將持續(xù)升高，可預(yù)見未來電子產(chǎn)品散熱問題依然沒有緩和的趨勢(shì)，因此電子冷卻技術(shù)的增進(jìn)與突破便顯得更加迫切與重要。全球第一品牌pc廠戴爾（dell）為節(jié)省成本，在2004年第三季所推出數(shù)款臺(tái)式機(jī)電腦中，將cpu熱管數(shù)量從3支縮減為2支，卻造成這幾款臺(tái)式機(jī)因散熱效果欠佳，而陸續(xù)出現(xiàn)風(fēng)扇聲音過大及容易

13、死機(jī)等現(xiàn)象。全球第二大顯卡制造廠商加拿大ati公司對(duì)第四代頂級(jí)顯卡散熱解決方案進(jìn)行招標(biāo)，其中整塊顯卡電路板（包括asic芯片和顯存）總功率達(dá)130w，整個(gè)散熱模塊總質(zhì)量不超過250克，并有嚴(yán)格的體積和噪音限制，應(yīng)標(biāo)方案采用2支微熱管才基本滿足要求。intel公司迫于目前奔騰處理器的發(fā)熱量過大的問題，以不能通過增加工作頻率來提高處理器的計(jì)算速度，轉(zhuǎn)而走雙核心路線，但雙核心的p4功率居然也將達(dá)到200w左右。intel公司負(fù)責(zé)芯片設(shè)計(jì)的首席執(zhí)行官帕特-蓋爾欣格曾經(jīng)指出，如果芯片耗能和散熱的問題得不到解決，當(dāng)芯片上集成了2億個(gè)晶體管時(shí)，就會(huì)熱得象“核反映堆”，2010年時(shí)會(huì)達(dá)到火箭發(fā)射時(shí)高溫氣體噴射

14、的水平，而到2015年就會(huì)與太陽(yáng)的表面一樣熱。目前芯片發(fā)熱區(qū)域（1.5cm×1.5cm）上的功率已超過105w，且未來有快速增加的趨勢(shì)，intel公司已經(jīng)向全球散熱器供應(yīng)商征集2005年125-145w功率cpu空氣強(qiáng)制對(duì)流散熱方案。高集層度芯片功耗急劇增大導(dǎo)致極高的熱流密度（接近106w/m2），已接近常規(guī)強(qiáng)制對(duì)流換熱能力的極限。如此嚴(yán)峻的熱控制問題，導(dǎo)致傳統(tǒng)的熱控制方式很難滿足散熱需求，新的熱控制方式急需出臺(tái)。目前，針對(duì)微電子產(chǎn)品的極高熱流密度條件下的熱控制問題的研究是一項(xiàng)多學(xué)科跨領(lǐng)域的交叉性前沿課題。美國(guó)政府在1999-2002年期間，通過國(guó)防先進(jìn)研究項(xiàng)目暑（darpadefe

15、nse advanced reasearch projects agency）組織了迄今為止最大規(guī)模的針對(duì)性研究，動(dòng)員國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和著名大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)與工業(yè)界組成跨領(lǐng)域的研究團(tuán)隊(duì)，以發(fā)展用于下一代高集成度芯片的新概念控制方法。具體的研究工作分布在流體和固體兩大研究領(lǐng)域：固體研究領(lǐng)域 用于激光器的單片式集成電路的熱電冷卻器研究。由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室牽頭進(jìn)行；高集成度的微電子和光子主動(dòng)冷卻技術(shù)。由加州大學(xué)牽頭進(jìn)行； 利用逆nottingham效應(yīng)的散熱技術(shù)。又北卡大學(xué)牽頭。流體研究領(lǐng)域 用于電子產(chǎn)品集中冷卻的埋入式液滴噴射技術(shù)。有卡內(nèi)基梅隆大學(xué)牽頭； 采用層壓陶瓷的mems的集成式熱管理技術(shù)。由佛羅里達(dá)

16、國(guó)際大學(xué)牽頭； 用于集成式熱管理微流體技術(shù)。由佐治亞理工大學(xué)牽頭； 采用熱聲制冷原理的芯片級(jí)熱管理技術(shù)。由rockwell科學(xué)中心牽頭； 電力學(xué)微冷卻器研究。由斯坦福大學(xué)牽頭； 用于改進(jìn)微電子冷卻的微加工集成技術(shù)。有佐治亞大學(xué)和馬里蘭大學(xué)聯(lián)合牽頭； 用于高熱流密度散熱的集成式冷卻器的研究由加州大學(xué)牽頭； 模塊化的微加工硅散熱技術(shù)。由加州大學(xué)牽頭。微電子芯片熱管散熱技術(shù)主要針對(duì)上述計(jì)劃中中共性的復(fù)雜表面熱功能結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行研究，并開發(fā)出當(dāng)前迫切需求解決的微電子芯片超高性能散熱產(chǎn)品。以前傳統(tǒng)的光滑表面或簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)表面已經(jīng)不能適應(yīng)目前的高熱密度撒熱需求，未來邊面熱功能結(jié)構(gòu)更趨向于多維、多尺度特征方向發(fā)展

17、。早在80年代佐治亞理工大學(xué)就已經(jīng)注意到表面宏觀結(jié)構(gòu)和亞結(jié)構(gòu)（疊加在宏觀結(jié)構(gòu)表面）在散熱中的作用，并在此方面做了許多有益的工作。sony公司cpu宏觀散熱結(jié)構(gòu)發(fā)展變化過程也說明了這一點(diǎn)。華南理工大學(xué)在宏觀結(jié)構(gòu)表面的亞結(jié)構(gòu)和微電子結(jié)構(gòu)生成機(jī)理與關(guān)鍵技術(shù)方面也作了許多有益的工作，并研制出柱狀散熱器，使用效果很理想。目前由美日少數(shù)大企業(yè)研制車來的微熱管，特別是美國(guó)thermacore公司已經(jīng)成功研制并大規(guī)模生產(chǎn)的芯片高傳熱量燒結(jié)式微熱管，其內(nèi)壁也具有多維，多尺度復(fù)雜表面結(jié)構(gòu)。由于微熱管具有很高導(dǎo)熱率、良好的等溫性、優(yōu)良的熱效應(yīng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、無需額外電力驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，并且其導(dǎo)熱率是最優(yōu)良導(dǎo)熱純金屬

18、的幾百倍，甚至幾千倍，內(nèi)壁具有復(fù)雜表面結(jié)構(gòu)的超高性能微熱管將成為目前高耗能和高熱流密度芯片導(dǎo)熱的理想元件，是解決當(dāng)前微電子行業(yè)熱危機(jī)的關(guān)鍵。目前，國(guó)外微熱管產(chǎn)品的核心技術(shù)（產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)）只被美日少數(shù)企業(yè)所掌握。國(guó)內(nèi)企業(yè)在微熱管產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)上本身并不具備自行設(shè)計(jì)、研發(fā)及生產(chǎn)能力，只有少數(shù)幾個(gè)臺(tái)資企業(yè)為美日大企業(yè)進(jìn)行代加工。由于美日企業(yè)量產(chǎn)成本及目標(biāo)市場(chǎng)的策略考慮，臺(tái)資企業(yè)近年才獲得美日大企業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)移，通過消化這些技術(shù)并開始自主研發(fā)，才逐步擁有了微熱管生產(chǎn)的一些關(guān)鍵技術(shù)。但國(guó)內(nèi)其他企業(yè)對(duì)于高性能微熱管技術(shù)的研究還處于起步階段，沒有自己的關(guān)鍵核心技術(shù)，離大規(guī)?；a(chǎn)具有一定的差距。目前，國(guó)內(nèi)

19、外各大廠商生產(chǎn)的各種芯片散熱模組微熱管主流產(chǎn)品中，直徑一般在3到6mm之間,長(zhǎng)度小于30mm，其毛細(xì)結(jié)構(gòu)主要有燒結(jié)式、溝槽式、銅纖維式和金屬絲網(wǎng)式。燒結(jié)式毛細(xì)結(jié)構(gòu)雖然具有很強(qiáng)的毛細(xì)力，但燒結(jié)工藝比較復(fù)雜，毛細(xì)結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過程中容易損壞，最致命的弱點(diǎn)就是增加了微熱管的重量，與目前要求芯片散熱裝置重量減輕的發(fā)展趨勢(shì)不相一致，銅纖維式和金屬網(wǎng)式同樣也存在著這樣的弱點(diǎn)。從目前電子散熱發(fā)展趨勢(shì)來看，不僅要求散熱模塊有高傳輸熱量的能力、非常嚴(yán)格的體積和重量，還要求有靈活的形狀和快速的熱響應(yīng)。溝槽式微熱管是雜其內(nèi)壁表面加工出復(fù)雜的微溝槽結(jié)構(gòu)，不但能夠減輕微熱管重量，而且可以加工出超薄微熱管，使其內(nèi)部空間更大，

20、具有快速的熱響應(yīng)，并且隨散熱要求可靈活改變形狀，而使其對(duì)熱量傳輸能力的影響減少到最少。隨著電子散熱要求越來越高和電子制造加工技術(shù)的進(jìn)一不發(fā)展，體積更輕和機(jī)構(gòu)靈活的溝槽式超薄高性能微型熱管將是國(guó)際上未來數(shù)年發(fā)展的趨勢(shì)，更能適應(yīng)未來日益嚴(yán)峻的電子散熱需求。因此針對(duì)電子芯片超高性能薄壁微熱管技術(shù)及生產(chǎn)裝備的研究開發(fā)，不僅成為當(dāng)前電子領(lǐng)域中芯片散熱迫切解決的重要課題，而且對(duì)于促進(jìn)信息化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和結(jié)果升級(jí)，提高電子產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和高附加值，具有重要的戰(zhàn)略意義。熱管技術(shù)綜述熱管按外部形狀可分為：圓柱形熱管、扁平微熱管、盤形熱管熱管按吸液芯結(jié)構(gòu)可分為：燒結(jié)吸液芯、溝槽吸液芯、絲網(wǎng)吸液芯熱管按管壁材料可分為：

21、銅管熱管、硅熱管熱管的基本原理（1）熱管工作原理 熱管工作原理熱管基本原理如圖所示，熱管由管殼、吸液芯和工作液體組成。將管內(nèi)抽成一定的負(fù)壓后再充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸夜芯片毛細(xì)多空材料中充滿液體后加以密封。管壁的一端為蒸發(fā)段（加熱段），另一端為冷凝段（冷卻段），根據(jù)需要可在中間設(shè)置絕熱段。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)毛細(xì)吸液芯中的液體蒸發(fā)，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體，液體再由多空材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不已，熱量由熱管的一端傳到另一端。熱管在實(shí)現(xiàn)這一熱量轉(zhuǎn)移的過程中，包含了以下六個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主要過程：熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到液-汽分

22、界面：液體在蒸發(fā)段內(nèi)的液-汽分界面上蒸發(fā)蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段：蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽-液分界面上凝結(jié)：熱量從汽-液分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源：在吸液芯內(nèi)由于毛細(xì)作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。（2）熱管的基本特征熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來實(shí)現(xiàn)的傳熱元件，具有以下基本特征：很高的導(dǎo)熱性優(yōu)良的等溫性熱流密度可變性熱流方向的可逆性恒溫特征環(huán)境的適應(yīng)性熱管的制造與研究由于陳平博士已經(jīng)做了比較深入的研究，且因?yàn)楸救说哪芰εc知識(shí)面的狹隘，故本人的指導(dǎo)老師趙小林博士不要求我們做詳細(xì)的研究，而把我課題方向定為與此相關(guān)的熱管散熱片的翅狀熱溝犁削的刀具最佳切削選擇。熱管技術(shù)的應(yīng)用gro

23、moll10利用各向異性蝕刻技術(shù)和堆垛分層技術(shù)制造出不同結(jié)構(gòu)和大小的新型微硅換熱器，通過壓縮空氣直接冷卻，或者間接地通過鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱，可滿足未來的電子封裝要求，即使用完整的、可連續(xù)使用空氣作為冷卻劑的微型制冷系統(tǒng)。使用微熱管的功率損耗密度可達(dá)到3w/cm2，間接冷卻可達(dá)到25 w/cm2。將高性能微散熱系統(tǒng)應(yīng)用在奔騰處理器上，當(dāng)功率損失為15w時(shí)，可將操作時(shí)的溫度限制在15w之內(nèi)。微型換熱器的體積僅達(dá)2.5 cm2,比普通的散熱器要小得多。便攜式設(shè)備的功率日漸增加和尺寸不斷縮小，這對(duì)于散熱系統(tǒng)來說是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在多種散熱技術(shù)中，熱管散熱技術(shù)是一種高性價(jià)比的散熱解決方案，有著高效和高性能的

24、散熱效果。xie等人11研究了熱管的基礎(chǔ)技術(shù)，測(cè)試了其性能、可靠性和價(jià)格參數(shù)等。便攜式筆記本電腦應(yīng)用了tcp封裝技術(shù)，通過對(duì)tcp熱傳導(dǎo)性能的測(cè)試，研究了三種不同結(jié)構(gòu)的熱管。第一種是用熱管將cpu和鍵盤的電磁屏蔽罩連接起來。第二種是用熱管連接在筆記本電腦外面的一個(gè)鋁盤，通過屏幕背后的導(dǎo)熱板進(jìn)行散熱，論證其散熱能力。第三個(gè)結(jié)果證明利用熱管可以帶走6.5w的cpu發(fā)出的熱量中的4w。盡管只是在筆記本電腦中進(jìn)行測(cè)試，但是熱管的分析和方法同樣可以應(yīng)用在其他的便攜式設(shè)備中。為了對(duì)筆記本計(jì)算機(jī)環(huán)境中cpu的高熱流提供一個(gè)冷卻解決方法，mochizuki等人12研究了筆記本個(gè)人電腦冷卻用鉸鏈熱管，鉸鏈熱管系

25、統(tǒng)能夠散。10-20wcpu產(chǎn)生的熱量，而保持它的表面溫度低于95oc，不超過lcd的熱范圍。輥壓熱管在電子設(shè)備如筆記本冷卻中最有前途，take等人13進(jìn)行了筆記本用輥壓熱管導(dǎo)熱盤的基礎(chǔ)研究，并提出了7.8mm寬的流動(dòng)通道輥壓熱管最大毛細(xì)極限的預(yù)測(cè)。輥壓熱管的熱性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示了輥壓熱管最高和最低溫度之間的溫降，并決定了輥壓熱管中的最佳液體灌注量和毛細(xì)循環(huán)數(shù)目。微通道的使用有益于mcms的有效散熱。marongiu14研究了嵌入微熱管和其他高導(dǎo)熱率材料的微通道散熱器對(duì)mcms的強(qiáng)化冷卻，揭露了微熱管和其他高熱導(dǎo)率材料（如石墨）以不同配置嵌入mcms微通道散熱器設(shè)計(jì)中的研究。使用icepak進(jìn)行

26、數(shù)值模擬，結(jié)果表明將熱管和其他高熱導(dǎo)材料嵌入到微通道散熱器中的確達(dá)到了高傳熱率。極端條件下能可靠運(yùn)行的耐震筆記本的熱設(shè)計(jì)，最緊迫的約束就是在極高外部溫度下的運(yùn)行和不允許計(jì)算機(jī)具有通風(fēng)口。這些限制和內(nèi)部空間局限使得筆記本內(nèi)部氣流和對(duì)流傳熱非常重要。rujano等人15提出了耐震奔騰筆記本計(jì)算機(jī)熱管理方法，將由cpu產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到外部大氣中。基于處理器筆記本的熱性能特征進(jìn)行數(shù)值分析描述，數(shù)值模型包括集成電路，印刷電路板、機(jī)殼、電源板，將結(jié)果與真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，然后對(duì)具有極高功率耗散包括奔騰處理器的模型進(jìn)行修正。wang等人結(jié)合熱管冷卻技術(shù)開發(fā)了等溫滑動(dòng)軸承。熱管能使軸承周圍迅速地

27、傳熱，導(dǎo)致了較小的溫度梯度、較底的峰值溫度和穩(wěn)定的瞬態(tài)熱行為。等溫滑動(dòng)軸承中的熱管建摸為熱導(dǎo)體，其有效熱導(dǎo)率通過分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系確定。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試和半徑驗(yàn)相關(guān)法的計(jì)算獲得了軸承邊界的傳熱系數(shù)。使用這個(gè)開發(fā)的模型數(shù)值研究了軸承幾何和材料對(duì)等溫滑動(dòng)軸承的性能的影響，并證實(shí)等溫華東軸承具有解決熱感應(yīng)問題，這有益于軸承的運(yùn)行和防止失效。zaghdoudi等人對(duì)航空電子設(shè)備（aem）冷卻用熱管的效能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明熱管消除了熱點(diǎn)和很好地導(dǎo)出了電子器件產(chǎn)生的熱量。用真實(shí)的aem進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)考慮確定熱源/散熱器熱阻的數(shù)量級(jí)，對(duì)熱管集成設(shè)計(jì)和制造非常有用。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上開發(fā)的數(shù)值工具考慮了aem中熱管

28、的優(yōu)化和集成。nguyen 給出了桌式服務(wù)器中的熱解決方法的例子：將扁平矩形熱管或蒸汽槽系在散熱器的基板底下以保持穿過散熱器基板溫度的均勻性。這將會(huì)減少散熱器基板的擴(kuò)展熱阻，從而改善了散熱器性能。實(shí)驗(yàn)表明對(duì)安裝有蒸汽槽的長(zhǎng)度110mm、寬度72.5mm、高度50mm 基板厚度7mm的散熱器能達(dá)到45%的性能改善。與電子冷卻相關(guān)聯(lián)的高熱流需要任何傾角下有超高傳熱的熱管，因此需要改進(jìn)吸液芯結(jié)構(gòu)。特別，許多筆記本制造廠需要在垂直方式下的運(yùn)行通過常規(guī)系統(tǒng)減少30%到50%的熱阻。開發(fā)新的毛細(xì)結(jié)構(gòu)以使毛細(xì)通道增加而對(duì)熱管滲透性的影響很小。使用這個(gè)新的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，sauciuc等人開發(fā)和測(cè)試了電子冷卻用超級(jí)

29、纖維熱管。制造中使用了線徑從0.05mm到0.1mm變化，最大輸入功率為16w。測(cè)試結(jié)果也表明蒸汽空間/液體空間的比率是這種類型熱管的一個(gè)重要參數(shù)，熱管的熱阻是位置的強(qiáng)函數(shù)。制造的熱管比以前常規(guī)熱管的熱阻要小2到5倍。比較了其它類型的吸液芯結(jié)構(gòu)，觀察到垂直方式下的熱阻低到0.5°c/w，水平方式下0.2°c/w。功率器件如igbts耗散出非常大的熱流，對(duì)它們的性能和可靠性而言，熱環(huán)境已經(jīng)成為一個(gè)主要問題。為了改善傳熱，高熱導(dǎo)率材料似乎非常有用，但由于它們的成本高，選擇性價(jià)比比較好的溝槽毛細(xì)和燒結(jié)金屬粉末毛細(xì)熱管來代替。avenas等人提出了使用扁平熱管作為功率電阻器件冷卻散

30、熱片，功率電子器件的熱模擬表明這些結(jié)構(gòu)能滿足散熱需求，并比較了熱管和平面材料構(gòu)成的均熱片。最后進(jìn)行了銅/水熱管的實(shí)驗(yàn)研究，與熱模擬進(jìn)行了比較。功耗電子設(shè)備的熱損失日益增加，同時(shí)它們的尺寸日益減小，要求散熱器必須散失大熱流密度。為了將集中熱源經(jīng)過大的表面積，可以用熱管增加熱導(dǎo)途徑。avenas等人研究了功率電子器件冷卻用硅散熱片，描述了熱管極限的分析模型，提出了實(shí)驗(yàn)研究和測(cè)試結(jié)果。im等人研究了高密度存儲(chǔ)模塊的微冷卻應(yīng)用。對(duì)大功率存儲(chǔ)器摸數(shù)的幾種均熱片的熱性能進(jìn)行了數(shù)值模擬和兩種實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)于數(shù)值研究，使用flotherm對(duì)1g的ddr存儲(chǔ)器摸數(shù)陣列建摸，分析了存儲(chǔ)器摸數(shù)的固體均熱片在氣流條件下

31、的對(duì)流傳熱。對(duì)于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，檢查了固體盤和立體型擴(kuò)散片以獲得各種條件下的固體共扼傳熱的熱阻。為闡清液體傳熱的熱特性和冷卻性能，提出并設(shè)計(jì)了液體冷卻設(shè)備和嵌入式熱管片和微吸液芯結(jié)構(gòu)蒸汽槽，并估計(jì)了在絕緣條件的水冷盤的傳熱實(shí)驗(yàn)。每年處理器性能和熱耗散趨勢(shì)增加很大。2000年，筆記本中使用的處理器時(shí)鐘速度接近1ghz，熱耗散接近20w，2003年處理器時(shí)鐘速度高于20ghz，熱耗散高于50w，2004您接近100w。熱耗散增加但與之相反的是，處理器的尺寸減少，導(dǎo)致熱流非常高。2000年的熱流大約在10-15w/cm2, 到2004年達(dá)到100 w/cm2。wuttijumnong等人綜述了受限空間筆記

32、本中使用熱管和蒸汽槽冷卻最新技術(shù)。研究目的為了鍛煉綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)的能力，為了培養(yǎng)分析和解決機(jī)械工程實(shí)際的問題，我們進(jìn)行本專業(yè)的重要環(huán)節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)。由于本人的課題是翅狀熱溝犁削的刀具最佳切削速度的選擇，這是一個(gè)與機(jī)械加工方向的課題，因此為了很好地做好這個(gè)課題，我首先對(duì)大學(xué)期間所學(xué)的基礎(chǔ)課程概率統(tǒng)計(jì)，專業(yè)課程機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)的復(fù)習(xí)，做好理論準(zhǔn)備；然后通過在校辦工廠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得到有用的數(shù)據(jù)；最后實(shí)踐與理論綜合完成自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)本人大學(xué)四年所學(xué)理論知識(shí)是一個(gè)很好的檢驗(yàn)與鞏固。培養(yǎng)了綜合運(yùn)用課本知識(shí)及理論聯(lián)系實(shí)際的能力。通過確定翅狀熱溝犁削的刀具最佳切削速度，分析各速度

33、階段對(duì)熱管散熱片翅狀切削的影響，其結(jié)果可以供給廠家、商家使用其最底加工成本，而產(chǎn)生最高的經(jīng)濟(jì)效益。2 理論基礎(chǔ)金屬切削過程是機(jī)械制造過程的一個(gè)重要組成部分。金屬切削過程的優(yōu)劣，直接影響機(jī)械加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率與生產(chǎn)成本。金屬切削過程是指通過切削運(yùn)動(dòng)，使刀具從工件上切下多余的金屬層，形成切屑和已加工表面的過程。在這個(gè)過程中產(chǎn)生一系列的現(xiàn)象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等。研究這些現(xiàn)象的成因、作用與變化規(guī)律，對(duì)于合理使用與設(shè)計(jì)刀具、夾具和機(jī)床、保證切削加工質(zhì)量，減少消耗，提高生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展等方面起著重要的作用。2.1 切削變形金屬切削過程與金屬受壓縮（拉伸）過程比較：塑性

34、金屬受壓時(shí)，隨著外力的增加，金屬先后產(chǎn)生彈性變形、塑性變形，并使金屬晶格產(chǎn)生滑移，而后斷裂。以直角自由切削為例，如果忽略了摩擦、溫度和應(yīng)變速度的影響，金屬切削過程如同壓縮過程，切削層受刀具擠壓后也產(chǎn)生塑性變形。為了方便進(jìn)一步分析切削層變形的特殊規(guī)律，通常把切削刃作用部位的金屬層劃分為三個(gè)變形區(qū)。第變形區(qū) 近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)；第變形區(qū) 與前刀面接觸的切削層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)；第變形區(qū) 近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)。三個(gè)變形區(qū)各具特點(diǎn)，又存在著相互聯(lián)系、相互影響。切削過程中產(chǎn)生的諸現(xiàn)象均與金屬層變形密切相關(guān)。變形切削的形成及其特點(diǎn)（1）第一變形區(qū)金屬的剪切滑移變形切削層受刀具的作

35、用，經(jīng)過第一變形區(qū)的塑性變形后形成了切屑。第一變形區(qū)就是形成切屑的變形區(qū)，其變形特點(diǎn)是切削層產(chǎn)生剪切滑移變形。（2）第二變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓摩擦變形 經(jīng)過第一變形后，形成的切削要沿前刀面方向排出，還必須克服刀具前刀面對(duì)切屑擠壓而產(chǎn)生的摩擦力。切屑在受前刀面擠壓摩擦過程中進(jìn)一步發(fā)生變形（第二變形區(qū)的變形）這個(gè)變形重要集中在與前刀面摩擦的切屑底面一薄層金屬里，表現(xiàn)為該處晶粒纖維的方向和前刀面平行。這種作用離前刀面愈遠(yuǎn)影響愈小。應(yīng)該指出，第一變形區(qū)與第二變形區(qū)是相互聯(lián)系的。前刀面上的摩擦力大時(shí)，切屑排出不順，擠壓變形加劇，以至第一變形區(qū)的剪切滑移變形增大。（3）第三變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓摩擦變形已加工表面

36、受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓摩擦，造成纖維化與加工硬化。2.2 切屑的類型由于工件材料不同，切削的條件不同，切削過程的變化也不同，所形成的切屑多種多樣。通常將切屑分為四類：（1）帶狀切屑它是經(jīng)過上述塑性變形過程形成的切屑，外形呈帶狀。切削塑性較高的金屬材料，例如碳素鋼、合金鋼、銅和鋁合金時(shí)，常出現(xiàn)這類切屑。（2）擠裂切屑在形成切屑的過程中，剪切面上局部位置處的剪切應(yīng)力達(dá)到材料的強(qiáng)度極限，使切屑上與前刀面接觸的一面較光潔，其背面局部開裂成節(jié)狀。切削黃銅或用低速切削鋼，較易得到這類切屑（3）單元切屑當(dāng)剪切面上的剪應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生了剪切破壞，使切屑沿厚度斷裂成均勻的顆粒狀。切削鉛或用

37、很低的速度切削鋼時(shí)可得到這類切屑。（4）崩碎切屑在切削脆性金屬時(shí)，例如鑄鐵、黃銅等材料，切削層幾乎不經(jīng)過塑性變形就產(chǎn)生脆性崩裂，得到的切屑呈不規(guī)則的細(xì)顆粒。 切屑的類型是由材料的應(yīng)力-應(yīng)變特征和塑性變形的程度決定的。如加工條件相同，塑性高的材料不易斷裂，易形成帶狀切屑；改變加工條件，使材料產(chǎn)生的塑性變形程度隨之變化，切屑的類型便會(huì)相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)塑性變形尚未達(dá)到斷裂點(diǎn)就被切離時(shí)出現(xiàn)了帶狀切屑、變形后達(dá)到斷裂就形成擠裂切屑或單元切屑。因此，在生產(chǎn)中常常利用切屑轉(zhuǎn)化條件，使之得到較為有利的屑型。2.3 切削變形的變化規(guī)律切削變形是個(gè)復(fù)雜的過程，通常利用先進(jìn)的測(cè)試儀器和手段，才能描繪出變形過程。目前，研

38、究切削變形的方法較多，例如通過試件側(cè)面網(wǎng)絡(luò)來觀察變形，分析切屑根部試樣中金相組織，高速拍攝變形過程，用掃描電鏡觀察切屑形成過程以及用x射線測(cè)定變形程度等。從相對(duì)滑移、變形系數(shù)計(jì)算式中可以知道，切屑變形的程度取決于剪切角和摩擦系數(shù)的大小。改變加工條件，促進(jìn)增大、減小，就能減小切屑變形。影響切屑變形的因素很多，下面介紹的是其中最主要的、起決定作用的幾個(gè)因素。（1）前角增大前角，使剪切角增大，變形系數(shù)減小，因此，切屑變形減小。生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用大前角刀具切削，刀刃鋒利，切入金屬容易，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度lf減短，流屑阻力小，因此，切屑變形小、切削省力。（2）切削速度切削速度vc是通過積屑瘤使剪切角改

39、變和通過切削溫度使摩擦系數(shù)變化而影響切削變形的。以中碳鋼為例。vc在3-20m/min范圍內(nèi)提高，積屑瘤高度隨著增加，刀具實(shí)際前角增大，是剪切角增大，故變形系數(shù)h減?。籿c=20m/min左右時(shí)，h值最?。辉?0-40m/min范圍內(nèi)提高，積屑瘤逐漸消失，刀具實(shí)際前角減小，使減小，h增大。vc超過40m/min繼續(xù)增高，由于切削溫度逐漸升高，致使摩擦系數(shù)下降，故變形系數(shù)h減小。此外，在高速時(shí)，也由于切削層受力小，切削速度又快，切削變形不充分而使切屑變形減小。（3）進(jìn)給量進(jìn)給量f對(duì)切屑變形的影響規(guī)律如下，即進(jìn)給量增f大，使變形系數(shù)減小。這是由于進(jìn)給量f增大后，使切削厚度hd增加，正壓力fn增大，

40、平均正應(yīng)力av增大，因此摩擦系數(shù)下降，剪切角增大所致。從另一方面來說。在一定切削厚度hd的切屑中，各切削層的變形的應(yīng)力分布是不均勻的。近前刀面處的金屬層變形和應(yīng)力大，離前刀面越遠(yuǎn)的金屬層，變形和應(yīng)力越小。因此，切削厚度hd增加，切屑中平均變形減小；反之，薄切屑的變形量大。（4）工件材料工件材料的機(jī)械性能不同，切屑變形也不同。材料的強(qiáng)度、硬度提高，正壓力fn增大，平均正應(yīng)力av增大，因此，摩擦系數(shù)下降，剪切角增大，切屑變形減小。所以，切削強(qiáng)度、硬度高的材料，不易產(chǎn)生變形，若需達(dá)到一定變形量，應(yīng)施較大作用力和消耗較多的功率。而切削塑性較高的材料，則變形較大。3 翅狀熱溝犁削的刀具速度對(duì)加工熱管散熱

41、片影響的實(shí)驗(yàn)3.1實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備及其設(shè)備 工件材料的選擇為了得到平、直和規(guī)則的成行的散熱片，我們必須保證切屑是連續(xù)的帶狀切屑，而且使切屑形成散熱片通過控制切屑卷。正是由于切屑要成為工件的一部分，所以，切屑不能浪費(fèi)，要充分利用材料。在上章的理論基礎(chǔ)里我已經(jīng)提過，要形成連續(xù)的帶狀切屑，工件的材料必須要有較高的塑性，故工件的材料我可以選擇銅、碳素鋼、合金鋼和鋁合金。但綜合考慮到材料的散熱性能與成本，我最終確定用銅作為工件的材料。刀具材料及其參數(shù)目前，生產(chǎn)中所用的刀具材料以高速鋼和硬質(zhì)合金鋼居多。碳素工具鋼（如t10a、t12a）、工具鋼（如9sicr、crwmn）因耐熱性差，僅用于一些手工或切削速度較

42、低的刀具。由于高速鋼是一種加入較多的鎢，鉬、鉻、釩等合金元素的合金高速鋼。有較高的熱穩(wěn)定性，切削溫度達(dá)500-650oc時(shí)仍能進(jìn)行切削；有較高的硬度、韌性、強(qiáng)度和耐磨性；其制造工藝簡(jiǎn)單，容易磨成鋒利的切削刃，可鍛造。所以刀具的材料我選用高速鋼。高速鋼按用途可分為通用型高速鋼和高性能高速鋼。（1）型高速鋼 鎢鋼 典型牌號(hào)為w18cr4v。含w6%、cr4%、v1%。有良好的綜合性能，在600oc時(shí)起高溫硬度hrc48.5，可以制造各種復(fù)雜刀具。淬火時(shí)過熱傾向小；含釩量小，磨加工性好；碳化物含量高，塑性變形抗力大；但碳化物分布不均勻，影響薄刃刀具或小截面刀具耐用度；強(qiáng)度和韌性顯得不夠；熱塑性差，很

43、難用作熱成形方法制造的刀具鎢鉬鋼 將鎢鋼中的一部分鎢以鉬代替而得。典型牌號(hào)為w6mo5cr4v2。含w6%、mo5%、cr4%、v2%。碳化物分布細(xì)小均勻，具有良好的機(jī)械性能，抗彎強(qiáng)度比w18高10%-15%，韌性高50%-60%?？勺龀叽巛^小、承受沖擊力較大的刀具；熱塑性特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等；磨加工性也好，目前各國(guó)廣為應(yīng)用。（1）能高速鋼是在通用高速鋼的基礎(chǔ)上再增加一些含碳量、含釩量及添加鈷、鋁等元素。按其耐熱性，又稱高熱穩(wěn)定性高速鋼。在630-650oc時(shí)仍能保持hrc60的硬度，具有更好的切削性能，耐用度較通用型高速鋼高1.3-3倍。適用于加工高溫合金、鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加

44、工材料。綜合考慮到工件的材料與加工要求，刀具的材料我選擇高性能高速鋼，其牌號(hào)為w18crmoal。由于本人這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是翅狀熱溝犁削時(shí)的最佳速度的選擇，只要研究切削速度對(duì)翅狀熱溝犁削的影響，不要求對(duì)前角、后角，韌傾角、背吃刀量對(duì)翅狀熱溝犁削的影響作深入的研究。故我對(duì)刀具的參數(shù)選用如下。前角o為55o、后角o為3o、刃傾角s為0o、背吃刀量ap為0.3mm。實(shí)驗(yàn)設(shè)備校辦工廠的牛頭刨床、牌號(hào)為w18crmoal的刀具若干（其幾何參數(shù)為（前角o為55o、后角o為3o、刃傾角s為0o）一定量的待加工金屬材料（黃銅）、切削中所需的冷卻液體、實(shí)驗(yàn)所必要的測(cè)量工具（游標(biāo)卡尺）、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄要用的筆和紙

45、、安全手套一雙。實(shí)驗(yàn)條件：（1）同一個(gè)實(shí)驗(yàn)必須在同車床上進(jìn)行（2）在常溫下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)我們只允許變動(dòng)切削速度，刀具的幾何參數(shù)按照上面的確定。通常這些數(shù)據(jù)可以在切削原理手冊(cè)上得到，所以一般不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析：這樣一來，我們的課題研究就變得容易許多。3.2實(shí)驗(yàn)過程總的來說，我和李正光實(shí)驗(yàn)的步驟一樣，所以我和他一起合作完成的這次實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)大致可分為以下五個(gè)部分：（1）準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)的材料和工具，并把它們放在適當(dāng)?shù)牡胤剑员銓?shí)驗(yàn)時(shí)取用。（2）安裝好被加工工件和刀具，使之保持適當(dāng)?shù)奈恢茫蟠蜷_開關(guān)啟動(dòng)車床，開始實(shí)驗(yàn)。（3）在完成一次完整的加工后，如果是最佳切削速度實(shí)驗(yàn)就應(yīng)該不斷調(diào)節(jié)機(jī)床的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到

46、不斷改變切削速度的要求；如果是最佳刃傾角的實(shí)驗(yàn)則需要在進(jìn)行足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù)才可停機(jī)換刀，用不同刃傾角的刀具繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。（4）觀看整個(gè)切削加工過程，一邊記錄我們所需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（5）驗(yàn)完成之后，停機(jī)，并對(duì)機(jī)床進(jìn)行及時(shí)清理和添加保護(hù)油。圖一說明了實(shí)驗(yàn)過程。 圖一在工作臺(tái)與工件之間的導(dǎo)軌可以滿足工件能夠在軸線x方向移動(dòng)和進(jìn)給。工件的位置根據(jù)加工參數(shù)而調(diào)整，以使散熱片不會(huì)與其基部分離。刀具直線往復(fù)地刨削工件。刀具每一個(gè)直線往復(fù)運(yùn)，就加工成一個(gè)散熱片，而且刀具每一個(gè)直線往復(fù)加工完成后，工作臺(tái)將被提升，后退和進(jìn)給一次。垂直進(jìn)給，y，決定散熱片的厚度。x被y和決定。它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為 x=yctgx是沿x軸

47、線方向的進(jìn)給，y是y方向的進(jìn)給，是工件的傾角。兩個(gè)散熱片之間的間隙，p，能夠用下式進(jìn)行換算： p=x/cos事實(shí)上，工件的傾角決定了兩散熱片之間的間隙。工件的傾角越大，兩散熱片之間的間隙越小，散熱片的越厚，散熱片與其根基之間的角度越大。翅狀熱溝犁削而形成的散熱片并不是垂直于其根基的，由于最終加工成的散熱片垂直排列于其根基。為了達(dá)到這個(gè)效果，可以用一個(gè)橡膠工件去壓緊散熱片的尾部，確保它能封閉住散熱片，然后推動(dòng)橡膠工件以使所以的散熱片能夠垂直于根基，就如圖二所示一樣。圖二 散熱片的彎曲在翅狀熱溝犁削中散熱片的彎曲很大程度上影響散熱片的質(zhì)量。為了獲得理想的熱管散熱片，抑制切屑的彎曲是必要的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)

48、，散熱片的彎曲方向有兩個(gè)：向旁邊的彎曲和向上的彎曲。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)，寬度方向的速度梯度造成邊彎曲，而厚度方向的速度梯度造成向上的彎曲。有很多因素會(huì)造成翅狀熱溝犁削時(shí)散熱片的彎曲，如刀具的幾何參數(shù)和加工參數(shù)都對(duì)其有很大的影響。由于本人的課題是：基于翅狀熱溝犁削的刀具最佳切削速度的選擇研究，所以我這次畢業(yè)論文的重點(diǎn)將放在翅狀熱溝犁削時(shí)切削速度對(duì)散熱片的彎曲的影響上。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的一些問題由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在車床上進(jìn)行，而且實(shí)驗(yàn)的時(shí)間很長(zhǎng)，需要反反復(fù)復(fù)的操作，才可以得到可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尤其是切削刃傾角那個(gè)實(shí)驗(yàn)還需要變換不同刃傾角的刀具，所以我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該注意許多細(xì)節(jié)問題，這些問題如果處理不當(dāng)或者置之不理

49、將會(huì)嚴(yán)重影響我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到一些不合理的數(shù)據(jù)（即誤差過大的失真的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)），甚至?xí){到我們的人身安全。現(xiàn)將實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的一些問題稍作簡(jiǎn)單的介紹。（1）在車床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即加工過程中，不要隨便用身體去接觸機(jī)器，以防造成人身傷害。（2）在變換切削速度的時(shí)候，應(yīng)該停止加工，等到調(diào)到我們所要的速度時(shí)，方可開始加工，以減少誤差。（3）測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，對(duì)于剛從機(jī)床上取下的翅狀熱溝工件，應(yīng)先進(jìn)行冷卻，一定時(shí)間過后才可測(cè)量。（4）實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意觀察機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，比如有雜質(zhì)的混入使得切削參數(shù)發(fā)生變化，達(dá)不到我們實(shí)驗(yàn)的要求，應(yīng)該停機(jī)進(jìn)行清理或者請(qǐng)問師傅，解決好這些問題。3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

50、的獲得經(jīng)過辛苦的反反復(fù)復(fù)的實(shí)驗(yàn)，我們得到了一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，它是我們用于解決這個(gè)課題的關(guān)鍵。以下就是經(jīng)過整理后的實(shí)驗(yàn)的基本數(shù)據(jù)。當(dāng)然我們這里所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在=、=、(切削深度)=0.3mm的條件下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的。是指?jìng)?cè)彎曲變形的曲率，代表向上彎曲變形的曲率，是指實(shí)驗(yàn)的次數(shù)。下面的是最佳切削速度實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表格：其中的單位是mm/s,u-c的單位是1/m(/mm),s-c也是1/m,f-q是指表面質(zhì)量（face-quality）0.80.9 比較光滑，0.91.0 光滑，1.0非常古光滑，指理想值。405060708090100110120130140150u-c3.53.63.

51、2.52.03.02.02.12.0s-c1.00.01.00.01.02.01.00.00.01.02.01.02.00.01.01.00.01.02.00.01.02.00.01.00.02.00.01.00.00.01.00.00.02.01.02.02.01.00.01.01.01.00.02.00.

52、01.02.03.00.01.01.00.01.02.00.01.02.01.01.01.0n 555555555553.3.483.283.222.522.12.382.42.06 0.81.00.81.00.71.0f-q0951.00.90.950.80.8經(jīng)過本次實(shí)驗(yàn)我們得到了所需要的數(shù)據(jù)，下章我將介紹運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，并對(duì)其進(jìn)行分析、繪制出相應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線。4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及其結(jié)果在獲得了可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，接下來的任務(wù)是對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析和處理，并根據(jù)我們的分

53、析結(jié)果，確定好在加工翅狀熱溝時(shí)的最佳的切削速度，即我們課題所要解決的問題。下面就是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理過程。（1） 依據(jù)3.3節(jié)中的有關(guān)數(shù)據(jù)，分別在直角坐標(biāo)系-c和直角坐標(biāo)系-c中作出一系列的圖點(diǎn)，并用光滑的曲線把這些孤立的點(diǎn)連接起來，從而得到我們下一步所要的數(shù)學(xué)曲線。下面的圖三、圖四、就是我們數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型圖化。 （圖三） （圖四）（2）上面所作的曲線進(jìn)行擬合，并求出其擬合的數(shù)學(xué)表達(dá)式，下面就二條曲線一一分析和擬合處理：（a）先研究u-c和的數(shù)學(xué)關(guān)系式。為了解決這個(gè)問題，這里我們需要引入最小二乘法擬合準(zhǔn)則。最小二乘法選取各觀測(cè)點(diǎn)殘差的加權(quán)平方和作為目標(biāo)函數(shù)，觀測(cè)點(diǎn)的殘差定義為y的觀測(cè)值與理

54、論值之差即=-。若觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差，則觀測(cè)值的權(quán)重因子，觀測(cè)點(diǎn)加權(quán)平方和叫擬合量，用表示。這里=，最小二乘法就是把擬合的量作為目標(biāo)函數(shù)，尋求使量最小的參數(shù)值作參數(shù)估計(jì)值即=min,由高等數(shù)學(xué)微分學(xué)上的求函數(shù)極值的方法可知，分別對(duì)，求偏導(dǎo)數(shù)并令各偏導(dǎo)數(shù)為0，就可得到m個(gè)獨(dú)立的關(guān)于c的線性方程組，解之便可得，。從而得到我們所需的曲線方程。下面用最小二準(zhǔn)則求解u-c和的數(shù)學(xué)關(guān)系式。首先，我們不妨設(shè)u-c= (依求解和的數(shù)學(xué)關(guān)系式，對(duì)圖一進(jìn)行曲線擬合，現(xiàn)將有關(guān)數(shù)據(jù)摘錄如下：405007080901001101201301401503.523.383.283.222.522.102.382.9002.0636注意：上面、的單位都是m, 表示數(shù)值相同為。根據(jù)圖三中的曲線形狀和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分布情況，我們可假定其方程為：下面用數(shù)據(jù)處理的最小二準(zhǔn)則來確定、的值。擬合量，對(duì)其求、的偏導(dǎo)數(shù)，并令它們?yōu)榱阌校?；。解上面?zhèn)€方程可得：、。下面來檢驗(yàn)其可靠性，這里， .，其中n=12,m=3。顯然由檢驗(yàn)準(zhǔn)則可知道，我們所假設(shè)的方程式和實(shí)際曲