工程陶瓷复频超声加工机理分析及实验研究
发布时间：2023-01-04 10:13
随着电子技术的飞速发展,电子元器件的高度集成化成为必然趋势。高度集成化封装模块需要良好的散热承载系统,尤其是近年来多芯片组件技术的迅猛发展对承载线路板的散热能力提出了更高的要求。超高导热陶瓷基板以其优良的导热性和气密性,成为新一代大规模集成电路的理想封装材料。从毛坯到成品,陶瓷基板通常需要进行钻孔、切割以及开槽等二次加工,尤其是需要进行大量圆孔和异型孔加工,但陶瓷材料的硬脆特性为其加工带来了极大的困难。目前制约工程陶瓷材料广泛应用的最主要原因就是其加工成本高。据统计工程陶瓷零件的加工成本占到总成本的50%以上,对于许多精密零件,其加工成本甚至高达90%。显然,超高导热陶瓷基板的大规模应用在很大程度上取决于工程陶瓷零件加工技术的发展。超声加工由于不受工件的电、化学特性的影响,不改变工件材料理化性能,是公认的加工陶瓷等硬脆材料的有效方法。但由于现有的超声电源功率有限,提高单频超声加工系统的振幅难以实现,致使传统超声加工的效率较低,不能满足工业化生产的需求。为此,本文提出了一种工程陶瓷复频加工方法,通过对工程陶瓷复频超声加工机理进行研究,研制了工程陶瓷材料复频超声加工实验系统,实现了对工程陶...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源与研究背景
1.2 国内外研究动态
1.2.1 工程陶瓷孔加工的研究进展
1.2.2 复频超声加工研究进展
1.3 主要研究内容
第二章 工程陶瓷复频超声加工机理研究
2.1 复频超声加工单元驱动特性研究
2.1.1 复频超声加工单元的工作原理
2.1.2 自由质量块的碰撞特性分析
2.2 碳化硅工程陶瓷裂纹产生的临界条件研究
2.2.1硬脆材料的压痕实验
2.2.2 工程陶瓷材料裂纹产生的数学模型
2.2.3 压痕法测定碳化硅工程陶瓷裂纹产生临界载荷
2.3 工程陶瓷复频超声加工的材料去除率数学模型
2.4 本章小结
第三章 复频超声加工实验系统的研制
3.1 复频超声加工单元的设计
3.1.1 超声波发生器和换能器的选型
3.1.2 超声变幅杆的设计
3.1.3 自由质量块的设计
3.1.4 钻杆的设计
3.1.5 复频超声加工单元的谐响应分析
3.2 复频超声加工单元振动频率测定
3.3 复频超声加工单元钻削性能测试
3.4 自由质量块的优化设计
3.4.1 复频超声加工单元频率不稳定现象分析
3.4.2 自由质量块的削边改进设计
3.5 钻杆的优化设计
3.5.1 钻杆钻头的YT15 替换改进设计
3.5.2 钻杆钻头的激光熔覆改进设计
3.5.3 钻杆钻头的硬度检测
3.5.4氧化铝工程陶瓷复频超声加工对比实验
3.6 复频超声加工实验系统的研制
3.7 本章小结
第四章 工程陶瓷复频超声加工材料去除率研究
4.1 实验方案设计
4.2复频超声加工的单因素实验
4.2.1 自由质量块厚度对加工效率的影响
4.2.2 自由质量块运动间隙对加工效率的影响
4.2.3 轴向静压力对加工效率的影响
4.3复频超声加工的正交实验
4.4 本章小结
第五章 工程陶瓷复频超声加工表面质量研究
5.1 工程陶瓷复频超声加工崩边机理分析
5.2 自由质量块捕捉装置研制
5.2.1 自由质量块捕捉装置的设计
5.2.2 自由质量块捕捉装置性能测试
5.3 自由质量块捕捉时间对表面质量的影响
5.4 工程陶瓷的复频超声双面加工
5.5 本章小结
第六章 全文总结及展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]复频超声中自由质量块的应用及试验研究[J]. 方桂飞,王时英. 机械设计与制造. 2018(10)
[2]磨料水射流加工结构陶瓷及陶瓷基复合材料的研究[J]. 任云明. 内燃机与配件. 2018(15)
[3]磨料水射流加工陶瓷的研究进展[J]. 刘谦,孟凡卓,田欣利,唐修检. 工具技术. 2018(04)
[4]激光加工陶瓷表面微结构技术研究[J]. 鲍家定,黄宇星,周嘉,刘清原. 激光杂志. 2018(03)
[5]工程陶瓷电火花加工方法的研究[J]. 李彦斌,颉维胜. 机电信息. 2017(27)
[6]硬脆材料超声加工技术的研究[J]. 黄飞,魏昕,邹建军,谢小柱,胡伟. 机械工程与自动化. 2017(05)
[7]超声加工技术的应用现状及其发展趋势[J]. 房善想,赵慧玲,张勤俭. 机械工程学报. 2017(19)
[8]用于星球表面岩石采样的超声波钻进取心器[J]. 全齐全,李贺,邓宗全,王鑫剑,姜生元. 中南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[9]工程陶瓷材料的加工技术及应用进展研究[J]. 龚琪,沈景凤,谢建林. 人工晶体学报. 2016(07)
[10]多芯片组件组装关键技术研究[J]. 杨虹蓁,曹新宇,关晓丹. 北华航天工业学院学报. 2016(01)
硕士论文
[1]超声取样钻动力学特性分析与实验研究[D]. 韩龙.中国地质大学(北京) 2017
[2]超声激励复频加工机理分析及实验研究[D]. 方桂飞.太原理工大学 2017
[3]联接方式对太空超声取样钻性能影响的研究[D]. 梁彩红.中国地质大学(北京) 2015
[4]超声波钻探采样器的研制及试验研究[D]. 王鑫剑.哈尔滨工业大学 2014
[5]新型超声波钻探器驱动特性研究[D]. 李贺.哈尔滨工业大学 2013
[6]超声激励冲击太空取样钻动力学仿真[D]. 韦旌坤.中国地质大学(北京) 2013
[7]基于超声波/声波能量耦合机理的钻探器研究[D]. 杨康.南京航空航天大学 2012
[8]太空超声取样钻机的设计研究[D]. 王龙.中国地质大学（北京） 2011
[9]新型超声波钻探器的研究[D]. 郭俊杰.南京航空航天大学 2008
本文编号：3727592
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源与研究背景
1.2 国内外研究动态
1.2.1 工程陶瓷孔加工的研究进展
1.2.2 复频超声加工研究进展
1.3 主要研究内容
第二章 工程陶瓷复频超声加工机理研究
2.1 复频超声加工单元驱动特性研究
2.1.1 复频超声加工单元的工作原理
2.1.2 自由质量块的碰撞特性分析
2.2 碳化硅工程陶瓷裂纹产生的临界条件研究
2.2.1硬脆材料的压痕实验
2.2.2 工程陶瓷材料裂纹产生的数学模型
2.2.3 压痕法测定碳化硅工程陶瓷裂纹产生临界载荷
2.3 工程陶瓷复频超声加工的材料去除率数学模型
2.4 本章小结
第三章 复频超声加工实验系统的研制
3.1 复频超声加工单元的设计
3.1.1 超声波发生器和换能器的选型
3.1.2 超声变幅杆的设计
3.1.3 自由质量块的设计
3.1.4 钻杆的设计
3.1.5 复频超声加工单元的谐响应分析
3.2 复频超声加工单元振动频率测定
3.3 复频超声加工单元钻削性能测试
3.4 自由质量块的优化设计
3.4.1 复频超声加工单元频率不稳定现象分析
3.4.2 自由质量块的削边改进设计
3.5 钻杆的优化设计
3.5.1 钻杆钻头的YT15 替换改进设计
3.5.2 钻杆钻头的激光熔覆改进设计
3.5.3 钻杆钻头的硬度检测
3.5.4氧化铝工程陶瓷复频超声加工对比实验
3.6 复频超声加工实验系统的研制
3.7 本章小结
第四章 工程陶瓷复频超声加工材料去除率研究
4.1 实验方案设计
4.2复频超声加工的单因素实验
4.2.1 自由质量块厚度对加工效率的影响
4.2.2 自由质量块运动间隙对加工效率的影响
4.2.3 轴向静压力对加工效率的影响
4.3复频超声加工的正交实验
4.4 本章小结
第五章 工程陶瓷复频超声加工表面质量研究
5.1 工程陶瓷复频超声加工崩边机理分析
5.2 自由质量块捕捉装置研制
5.2.1 自由质量块捕捉装置的设计
5.2.2 自由质量块捕捉装置性能测试
5.3 自由质量块捕捉时间对表面质量的影响
5.4 工程陶瓷的复频超声双面加工
5.5 本章小结
第六章 全文总结及展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]复频超声中自由质量块的应用及试验研究[J]. 方桂飞,王时英. 机械设计与制造. 2018(10)
[2]磨料水射流加工结构陶瓷及陶瓷基复合材料的研究[J]. 任云明. 内燃机与配件. 2018(15)
[3]磨料水射流加工陶瓷的研究进展[J]. 刘谦,孟凡卓,田欣利,唐修检. 工具技术. 2018(04)
[4]激光加工陶瓷表面微结构技术研究[J]. 鲍家定,黄宇星,周嘉,刘清原. 激光杂志. 2018(03)
[5]工程陶瓷电火花加工方法的研究[J]. 李彦斌,颉维胜. 机电信息. 2017(27)
[6]硬脆材料超声加工技术的研究[J]. 黄飞,魏昕,邹建军,谢小柱,胡伟. 机械工程与自动化. 2017(05)
[7]超声加工技术的应用现状及其发展趋势[J]. 房善想,赵慧玲,张勤俭. 机械工程学报. 2017(19)
[8]用于星球表面岩石采样的超声波钻进取心器[J]. 全齐全,李贺,邓宗全,王鑫剑,姜生元. 中南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[9]工程陶瓷材料的加工技术及应用进展研究[J]. 龚琪,沈景凤,谢建林. 人工晶体学报. 2016(07)
[10]多芯片组件组装关键技术研究[J]. 杨虹蓁,曹新宇,关晓丹. 北华航天工业学院学报. 2016(01)
硕士论文
[1]超声取样钻动力学特性分析与实验研究[D]. 韩龙.中国地质大学(北京) 2017
[2]超声激励复频加工机理分析及实验研究[D]. 方桂飞.太原理工大学 2017
[3]联接方式对太空超声取样钻性能影响的研究[D]. 梁彩红.中国地质大学(北京) 2015
[4]超声波钻探采样器的研制及试验研究[D]. 王鑫剑.哈尔滨工业大学 2014
[5]新型超声波钻探器驱动特性研究[D]. 李贺.哈尔滨工业大学 2013
[6]超声激励冲击太空取样钻动力学仿真[D]. 韦旌坤.中国地质大学(北京) 2013
[7]基于超声波/声波能量耦合机理的钻探器研究[D]. 杨康.南京航空航天大学 2012
[8]太空超声取样钻机的设计研究[D]. 王龙.中国地质大学（北京） 2011
[9]新型超声波钻探器的研究[D]. 郭俊杰.南京航空航天大学 2008
本文编号：3727592
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