塑料芯片热压机压头系统研究
发布时间：2022-04-25 20:23
微流控芯片是一种快速、高效、低耗的微分析装置,可在数平方厘米的基片上制作微通道结构及其它功能单元,被广泛应用于DNA分析、免疫学测定、食品检验及航天科学等众多领域。如今,塑料等聚合物材料以其价格低廉、工艺简单以及可重复加工性好等优势立足于芯片加工领域。通常,对于热塑性材料而言,热压机则成为其沟道成型及封装的关键设备。本文针对现有热压机存在加热效率低、不具真空装置等问题,设计了一套采用电磁感应加热的压头系统,其优点是操作简单、运行稳定、自动化程度高。首先,对国内外目前热压设备研究现状以及存在的问题进行了分析、综述,同时介绍了电磁感应加热技术在机械领域的应用前景,进一步说明了采用电磁感应加热技术对现有热压机压头系统进行重新设计的必要性。其次,为了提高热压机热压过程中压头快速升温以及热压完成后脱模的降温效率,基于研究现状和存在问题分析,建立了一套采用电磁感应加热方式进行加热的加热（电磁感应）-制冷（循环水）装置,制定了采用电磁感应加热热压机压头系统加热-制冷装置的设计方案,设计了该装置的机械结构。同时,为了避免热压成型后脱模过程中外界空气对芯片热压成型质量的影响,基于电磁感应加热压头系统加热...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 热压设备研究现状概况
1.2.1 国外热压设备研究现状概括
1.2.2 国内热压设备研究现状概括
1.3 电磁感应加热技术研究现状概括
1.3.1 国内感应加热技术究现状概括
1.3.2 国外感应加热技术究现状概括
1.4 本文的主要研究内容
第2章 塑料芯片热压机压头系统分析及设计研究
2.1 电磁感应加热技术
2.1.1 电磁感应加热理论基础
2.1.2 电磁感应加热原理
2.1.3 电磁感应加热的优点及应用
2.2 塑料芯片热压机压头系统总体设计
2.3 压头系统加热-制冷装置结构设计
2.3.1 上下压头的设计
2.3.2 上下压头盖的设计
2.4 压头系统真空装置结构设计
2.4.1 真空装置的构成
2.4.2 密封套的设计
2.5 压头系统机械结构的安装
2.6 本章小结
第3章 塑料芯片热压机压头系统温度场模拟分析
3.1 温度场模拟理论分析
3.1.1 磁场和热场分析
3.1.2 耦合场分析
3.2 温度场模拟过程
3.3 分析结果与讨论
3.3.1 线圈和压头板距离的确定
3.3.2 压头板材料的确定
3.3.3 电磁感应加热频率的确定
3.3.4 对流换热系数的确定
3.4 本章小结
第4章 塑料芯片热压机压头温度控制系统研究
4.1 控制系统硬件设计
4.1.1 系统硬件总体设计
4.1.2 单片机最小系统
4.1.3 电源模块
4.1.4 温度采集模块
4.1.5 加热控制模块
4.1.6 串口通讯模块
4.2 控制系统软件设计
4.2.1 Labview软件简介
4.2.2 上位机软件总体设计
4.2.3 上位机登录界面的设计
4.2.4 上位机串口通讯模块
4.2.5 上位机数据采集、可视化模块
4.2.6 上位机控制模块
4.2.7 上位机报警模块
4.3 本章小结
第5章 压头系统温度控制算法研究及测试
5.1 PID控制基本原理及特点
5.2 压头系统温度PID控制研究
5.2.1 温度控制PID实现
5.2.2 PID控制加热测试
5.3 压头系统温度动态PID控制研究
5.3.1 温度控制动态PID实现
5.3.2 动态PID控制加热测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PID自适应卡尔曼的惯导姿态算法[J]. 邓传远,刘春,谢皓,张国强. 传感器与微系统. 2020(04)
[2]电动汽车用轮毂电机磁热耦合仿真分析[J]. 张琪,雷良育,靳家宝,胡峰,孙崇昆. 车辆与动力技术. 2019(04)
[3]电磁感应加热温度控制方法研究综述[J]. 王玉忠,胡雪,魏敏,蒋明鸿,周聪. 机械研究与应用. 2019(05)
[4]塑料加工中电磁感应加热技术研究[J]. 窦群. 塑料工业. 2019(10)
[5]电磁感应加热技术在挤出系统上的应用与研究[J]. 李光,刘志强,李卫民,卢广亮. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2018(05)
[6]电磁感应器加热技术的应用[J]. 蔡梓涵. 电子技术与软件工程. 2018(14)
[7]电磁加热技术在家用电器上的应用探析[J]. 吴金华. 通讯世界. 2018(07)
[8]制备铝基复合基板真空室的结构设计[J]. 马可,辛舟,阎峰云. 真空与低温. 2018(03)
[9]电磁感应预热设备在船舶焊接的应用[J]. 冯朝闻,於嘉栋,贾华平,庄利忠. 中国高新技术企业. 2017(06)
[10]电磁加热技术在石化能源中的应用进展[J]. 杨兆中,齐双瑜,李小刚,朱静怡. 世界科技研究与发展. 2017(02)
博士论文
[1]聚合物微热压过程理论及其装备技术研究[D]. 贺永.浙江大学 2007
硕士论文
[1]基于Labview的水下机器人姿态监控系统可视化研究与实现[D]. 张光临.大连理工大学 2019
[2]基于STM32的低湿露点仪设计[D]. 濮铮.南京信息工程大学 2019
[3]基于LabVIEW的非线性信号观测系统设计[D]. 刘辛.黑龙江大学 2019
[4]基于STM32和LabVIEW的离心泵监测系统设计[D]. 古明辉.安徽建筑大学 2019
[5]基于LabVIEW与单片机的悬浮物采样系统设计与实现[D]. 王旭.大连理工大学 2018
[6]基于电磁感应的刀柄热装装置的研制[D]. 俞丙威.中国计量大学 2018
[7]基于无线传感器网络的农业智能化研究[D]. 张一博.河南师范大学 2015
[8]基于LabVIEW和单片机的室内环境监测预警系统的设计[D]. 郝光健.山东农业大学 2014
[9]基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统[D]. 朱杰.武汉理工大学 2013
[10]基于单片机和LabVIEW的静电除尘系统[D]. 刘强.河北大学 2011
本文编号：3648281
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 热压设备研究现状概况
1.2.1 国外热压设备研究现状概括
1.2.2 国内热压设备研究现状概括
1.3 电磁感应加热技术研究现状概括
1.3.1 国内感应加热技术究现状概括
1.3.2 国外感应加热技术究现状概括
1.4 本文的主要研究内容
第2章 塑料芯片热压机压头系统分析及设计研究
2.1 电磁感应加热技术
2.1.1 电磁感应加热理论基础
2.1.2 电磁感应加热原理
2.1.3 电磁感应加热的优点及应用
2.2 塑料芯片热压机压头系统总体设计
2.3 压头系统加热-制冷装置结构设计
2.3.1 上下压头的设计
2.3.2 上下压头盖的设计
2.4 压头系统真空装置结构设计
2.4.1 真空装置的构成
2.4.2 密封套的设计
2.5 压头系统机械结构的安装
2.6 本章小结
第3章 塑料芯片热压机压头系统温度场模拟分析
3.1 温度场模拟理论分析
3.1.1 磁场和热场分析
3.1.2 耦合场分析
3.2 温度场模拟过程
3.3 分析结果与讨论
3.3.1 线圈和压头板距离的确定
3.3.2 压头板材料的确定
3.3.3 电磁感应加热频率的确定
3.3.4 对流换热系数的确定
3.4 本章小结
第4章 塑料芯片热压机压头温度控制系统研究
4.1 控制系统硬件设计
4.1.1 系统硬件总体设计
4.1.2 单片机最小系统
4.1.3 电源模块
4.1.4 温度采集模块
4.1.5 加热控制模块
4.1.6 串口通讯模块
4.2 控制系统软件设计
4.2.1 Labview软件简介
4.2.2 上位机软件总体设计
4.2.3 上位机登录界面的设计
4.2.4 上位机串口通讯模块
4.2.5 上位机数据采集、可视化模块
4.2.6 上位机控制模块
4.2.7 上位机报警模块
4.3 本章小结
第5章 压头系统温度控制算法研究及测试
5.1 PID控制基本原理及特点
5.2 压头系统温度PID控制研究
5.2.1 温度控制PID实现
5.2.2 PID控制加热测试
5.3 压头系统温度动态PID控制研究
5.3.1 温度控制动态PID实现
5.3.2 动态PID控制加热测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PID自适应卡尔曼的惯导姿态算法[J]. 邓传远,刘春,谢皓,张国强. 传感器与微系统. 2020(04)
[2]电动汽车用轮毂电机磁热耦合仿真分析[J]. 张琪,雷良育,靳家宝,胡峰,孙崇昆. 车辆与动力技术. 2019(04)
[3]电磁感应加热温度控制方法研究综述[J]. 王玉忠,胡雪,魏敏,蒋明鸿,周聪. 机械研究与应用. 2019(05)
[4]塑料加工中电磁感应加热技术研究[J]. 窦群. 塑料工业. 2019(10)
[5]电磁感应加热技术在挤出系统上的应用与研究[J]. 李光,刘志强,李卫民,卢广亮. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2018(05)
[6]电磁感应器加热技术的应用[J]. 蔡梓涵. 电子技术与软件工程. 2018(14)
[7]电磁加热技术在家用电器上的应用探析[J]. 吴金华. 通讯世界. 2018(07)
[8]制备铝基复合基板真空室的结构设计[J]. 马可,辛舟,阎峰云. 真空与低温. 2018(03)
[9]电磁感应预热设备在船舶焊接的应用[J]. 冯朝闻,於嘉栋,贾华平,庄利忠. 中国高新技术企业. 2017(06)
[10]电磁加热技术在石化能源中的应用进展[J]. 杨兆中,齐双瑜,李小刚,朱静怡. 世界科技研究与发展. 2017(02)
博士论文
[1]聚合物微热压过程理论及其装备技术研究[D]. 贺永.浙江大学 2007
硕士论文
[1]基于Labview的水下机器人姿态监控系统可视化研究与实现[D]. 张光临.大连理工大学 2019
[2]基于STM32的低湿露点仪设计[D]. 濮铮.南京信息工程大学 2019
[3]基于LabVIEW的非线性信号观测系统设计[D]. 刘辛.黑龙江大学 2019
[4]基于STM32和LabVIEW的离心泵监测系统设计[D]. 古明辉.安徽建筑大学 2019
[5]基于LabVIEW与单片机的悬浮物采样系统设计与实现[D]. 王旭.大连理工大学 2018
[6]基于电磁感应的刀柄热装装置的研制[D]. 俞丙威.中国计量大学 2018
[7]基于无线传感器网络的农业智能化研究[D]. 张一博.河南师范大学 2015
[8]基于LabVIEW和单片机的室内环境监测预警系统的设计[D]. 郝光健.山东农业大学 2014
[9]基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统[D]. 朱杰.武汉理工大学 2013
[10]基于单片机和LabVIEW的静电除尘系统[D]. 刘强.河北大学 2011
本文编号：3648281
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