微热管内壁微结构电化学加工机床控制系统.pdf

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1、第12期机械设计与制造2014年12月MachineryDesign&Manufacture217微热管内壁微结构电化学加工机床控制系统王亚坤，王冠，王梅梅，郭钟宁(广东工业大学机电工程学院，广东广州510006)摘要：内表面具有大量非连续强化传热微结构的微热菅，因传热性能突出而成为新型微电子器件散热的关键零件。针对微热管内表面非连续微结构加工中的技术难题，提出基于变截面多线螺旋电极的微细电解加工新方法，并自主研制了一台利用I_abVIEW进行运动控制的微细电解加工机床。介绍了机床的结构、原理、控制系统硬件设计和软件设计。该微细电解加

2、工机床可实现套筒类金属零件的内表面微结构低成本、高效率、高表面质量的电解加工成型。关键词：微热管；微结构；LabVlEW；控制系统；微细电解加工机床中图分类号：TH16；TG662文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)12—0217—03ControlSystemofMicroElectrochemicalMachineToolforManufacturingMicrostructureinInnerSurfaceofMicroHeatPipesWANGYa-kun，WANGGuan，WANGMei-mei，GUOZh

3、ong-ning(CollegeofElectromechanicalEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，GuangdongGuangzhou510006，China)Abstract：Microheatpipes，whichhavealargenumberofmicronon-continuoussuoCacete．xtures，hadbecomethekeypartsofnewmicroelectronicdevicesbecauseofitsoutstandingheattra

4、nsferpe~ormo~e．DuetotechnicalproblemsofthetlOn—continuouss咖etextureprocessingofthemicroheatpipe，propoundedtaperedmulti-linespiralelectrodeelectrochemicalmicromachiningmethod．Andamicro-electrochemicalmachinetool，usingI且bVIEWtocontrolthemotion．wasindependentlydesigned．The

5、structuredesign，principle，andhardwareands伽designforthecontrolsystemwereintroducecLThismicro-ECMmachinetoolCanbeusedtomanufacturemetalpartsofsleeveseries，togetmicro-struetureininnersuefor—-c0s￡，highef-tciencyandhighSl~facequalitybyelectrochemicmachining．KeyWords：MicroHea

6、tPipe；Microstructure；LabVIEW；ControlSystem；MicroECMMachineTool1引言管内壁复杂非连续紊流微结构的加工方法，国内外资料中鲜有报道。针对现有微热管内壁表面非连续微结构加工工艺存在的诸多随着电子技术的发展，高频、高速和集成电路密集化的微电问题，本课题提出了一种采用电化学工艺加工微热管内壁非连续子器件，耗散功率和发热量急剧升高，常规的冷却方式已无法解微结构的新方法，研制出了一种采用LabVIEW开发软件控制的决电子器件的散热瓶颈问题。微型热管以其高导热率、良好的等微细电解加工机床，

7、控制导向旋人式变截面多线螺旋电极的旋转温性、无需额外电力驱动、热响应快、结构简单等优点成为高热流进给运动，实现微热管内壁非连续微结构的电解9n-r_成型。密度电子器件散热的理想元件。研究结果表明，以具有强化传热表面的微热管取代现有的普通金属光滑管，能显著地提高其传热2机床结构及原理效率。强化传热表面是指在管内壁表面加工的一些几十微米到完整的电解加工机床主要由机床本体结构、机床控制系统、几百微米尺寸的连续或非连续紊流结构如肋槽聊、凹坑脚或凸台圈电解电源和电解液循环系统四大部分组成。针对微小型管件、套等。实验数据证明，非连续微结构更有利于

8、冷凝液表面张力发挥料和异型孔等零件的微细电解加工需求，该机床采用立式C型作用和液体的沸腾，有利于促进冷凝膜内部的对流换热、沸腾泡结构总体布局171。机床总体结构分布示意图，如图1所示。采用核的成倍增长和气泡的大量发生和蒸