自动热铟压封设备的设计与仿真分析

发布时间：2017-05-07 08:12

  本文关键词：自动热铟压封设备的设计与仿真分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铟封作为一种软金属封接工艺,能够很好的实现线膨胀系数相差较大的材料间的非匹配封接,因此广泛应用于玻璃器件与金属器件的真空封接过程中。随着铟封技术在航空航天领域的应用越来越广泛,对压封设备的生产效率、自动化程度以及封接质量等方面的要求也越来越高。然而,目前市场中性能较好的压封设备通常结构复杂,造价高昂,很难在中小型企业及科研单位中得到普及。针对这一现象,本文研制了一台可实现玻璃和金属零件热铟压封的自动热铟压封设备。该设备具有结构简单、成本低廉、封接精度和自动化程度较高的特点。 设备主要由热压装置、三自由度作业机械手和腔体调整平台组成,其中热压装置包括压力位移控制系统和加热装置。热压装置为三柱式框架结构,具有足够的变形刚度和操作空间。压力位移控制系统采用啮合传动形式,由三相步进电机和螺旋升降机组成压力执行机构实现加压减压功能,并由力传感器和直线位移光栅尺实时测量封接压力和热压头位置,实现压力的闭环控制。加热装置由热压头主体和电极适配环组合而成,可适用于不同形状的电极零件。三自由度作业机械手中采用真空吸附的方式实现电极零件的拾取与放置,并集成了柔顺机构和视觉对准检测装置,起到零件保护及位置检测作用。二自由度腔体调整平台用于调整腔体零件的位置,通过与视觉检测装置配合使用,可实现腔体的准确定位。 应用Ansys Workbench有限元分析软件对设备加热装置的温度性能和上下封接平面间的压力一致性进行了仿真研究,分析了加热装置的升温过程、隔热零件的隔热保温效果以及热压面上的温度均匀性,并通过实验对热压面上不同位置的温度进行了实际测量,证明其能够很好的满足设备使用要求；分析了压力一致性对封接质量的影响,并提出了通过使用橡胶调平垫来提高压力一致性的调平方法。 本文所研制的自动热铟压封设备已被应用于实际生产中,实现了封接产品的批量化生产,并具有较高的封接精度和生产效率。
【关键词】：铟封技术 热铟压封设备 有限元仿真 温度性能 压力一致性
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 铟封技术概述10-14
• 1.2.1 冷压铟封11-12
• 1.2.2 热熔铟封12-14
• 1.3 热压封接设备的国内外研究现状14-18
• 1.4 课题研究目的及主要研究内容18-19
• 2 热压装置的设计19-41
• 2.1 自动铟封设备整体结构与功能19-21
• 2.2 热压装置的机身设计21-28
• 2.2.1 机身结构设计21-25
• 2.2.2 机身变形仿真分析25-28
• 2.3 压力位移控制系统设计28-34
• 2.3.1 压力执行机构设计28-30
• 2.3.2 压力位移检测装置设计30-33
• 2.3.3 压力与位移的控制策略33-34
• 2.4 加热装置的设计34-39
• 2.5 本章小结39-41
• 3 作业机械手的设计41-50
• 3.1 三自由度移动平台的设计41-44
• 3.1.1 机械手的坐标形式41-42
• 3.1.2 三自由度移动平台的搭建42-44
• 3.2 机械臂的设计44-47
• 3.2.1 电极零件拾取装置的设计44-45
• 3.2.2 柔顺机构的工作原理45
• 3.2.3 腔体对准检测装置的设计45-47
• 3.3 腔体调整平台的设计47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 4 基于有限元方法的温度压力研究50-63
• 4.1 加热装置的温度性能分析50-56
• 4.1.1 仿真模型的建立50-51
• 4.1.2 加热过程分析51-54
• 4.1.3 温度均匀性分析54-56
• 4.2 力一致性研究56-62
• 4.2.1 影响压力一致性因素分析56-58
• 4.2.2 压力一致性对封接质量的影响58-59
• 4.2.3 一种提高压力均匀性的方法59-62
• 4.3 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69

【参考文献】

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本文编号：349500