精密器件热压铟封接控制系统研究

发布时间：2020-10-12 00:42

　　 铟封接是一种重要的连接和密封方式,具有密封性能好、结构简单、性价比高等优点,常用于金属与玻璃等非金属的连接和密封。对于外壳全部是金属材料的精密器件来说,铟封接具有相同的优点。相比于螺栓等传统的连接方式,在铟封接过程中需要严格控制温度、力、时间等工艺参数,以保证适当的铟层厚度和足够的连接强度。手工作业难以保证封接的质量及一致性。研制自动化的热压封接设备,有望解决上述问题,并实现铟封接在精密器件产品中的应用。本文针对精密器件热压封接设备的控制系统进行了研制。对于不同的工艺参数,采用了不同的控制策略。应用软件和硬件相结合的方法,控制系统能够自动控制铟封接过程中的工艺参数。设计了良好的人机交互界面,用户可以方便地实施精密器件的热压封接工艺,并且监控该过程。首先,分析了精密器件的热压铟封接工艺以及热压控制过程的关键技术,并根据设备的主体结构以及设备的性能指标要求,制定出精密器件壳体热压封接控制系统的总体方案。针对热压封接工艺的主要工艺参数分别设计了相应的控制单元。其中,温度控制采用温度控制器和可控硅移相触发器相结合的方法来无级调节温度控制装置的加热功率。相比于金属与非金属的铟封,待封接壳体的两个组成部分皆为金属材料,而金属都具有优良的导热性能,因此设计了两个能够同时且独立地运行的温度控制装置。压封力控制采用基于位置的阻抗控制法,利用位移控制装置和测力传感器来实现压封力的控制。壳体的热压封接工艺中还需要保证精密器件与上温控装置的对准,于是采用了定位挡块和定位气缸来确定和调整精密器件的位置。其次,为控制系统的各个控制单元设计了合适的接口电路,并选择了合适的硬件。详细介绍了每个控制单元的硬件控制方法。硬件设计完成以后,利用LABVIEW开发环境开发出了热压封接系统的控制软件,并设计了良好的人机交互界面。基于模块化的思想,确定了“生产者-消费者”模式的程序控制策略,通过事件检测来触发各个控制单元的运行,实现了各控制单元程序的交互配合。将控制流程按照顺序写入程序的队列中,实现了铟封工艺的自动化运行。软件还能够实时保存热压封接过程中的温度、压封力以及时间等工艺数据。然后,对热压封接设备的温度和压封力的控制性能进行了测试。实验表明,设备的各项控制性能指标都能满足热压铟封接作业的需求。最后,在温度和压封力的控制性能指标都能满足技术指标的情况下使用研制的设备对待封接的精密器件进行了实际的热压铟封接实验。热压完成后对精密器件进行了气密性测试和可靠性测试。结果表明,热压铟封接后的精密器件的密封性能以及可靠性都能够满足产品要求。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH136
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题的国内外研究现状
    1.3 课题研究目的和主要研究内容
2 壳体热压封接系统总体控制方案
    2.1 壳体的热压铟封接工艺
        2.1.1 铟及其合金的性质
        2.1.2 铟封接技术
        2.1.3 壳体热压封接控制过程需解决的问题
    2.2 壳体热压封接设备结构
    2.3 设备的控制性能指标
    2.4 控制系统的总体方案
    2.5 本章小节
3 热压封接控制系统的硬件组成
    3.1 系统供电模块
    3.2 热压控制模块
        3.2.1 壳体定位
        3.2.2 温度控制
        3.2.3 压封力控制
    3.3 本章小结
4 热压封接控制系统的软件设计
    4.1 软件的设计模式和控制流程
    4.2 热压封接过程的程序控制
        4.2.1 系统初始化
        4.2.2 数据的采集和预处理
        4.2.3 工艺参数的控制
    4.3 人机交互界面的设计
    4.4 本章小节
5 热压封接系统控制实验
    5.1 控制系统主要性能指标的测试
        5.1.1 温度控制性能指标的测试
        5.1.2 压封力控制性能的测试
    5.2 壳体的热压铟封
    5.3 本章小节
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2837366