本文選題：真空鍍膜機　切入點：有限元　出處：《北方工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著人們生活水平的提高,對物品表面的美觀性提出了越來越高的要求,鑒于此,真空鍍膜已經(jīng)被廣泛的應用于各種塑料、陶瓷、玻璃、蠟、木材等制品的表面金屬化,所以真空鍍膜技術(shù)在未來會有更加廣闊的發(fā)展前景會開拓出更加廣闊的市場。當今世界各國對環(huán)境問題的關(guān)注度越來越高,對自然環(huán)境的保護十分重視,出臺了很多嚴厲的環(huán)境保護的法令。過往的電鍍技術(shù)的污染比較嚴重,因此真空鍍膜技術(shù)這種環(huán)保高效的鍍膜方法就很有必要。在工業(yè)應用方面,現(xiàn)今微電子使用的材料大部分是極純的硅等晶體半導體。納米電子器件有可能是以有機或無機復合晶體薄膜為主要原理,對于純度有更高的要求,在結(jié)構(gòu)上要求更加的完善。但是傳統(tǒng)的薄膜制備方法在制造環(huán)境、制造工藝上很難達到要求,因此真空制備的清潔環(huán)境及工藝將在加工組裝納米電子器件方面發(fā)揮更大的作用。在中國提出了自己的"中國制造2025"的大背景下,表面和薄膜科學技術(shù)、微電子器件、納米技術(shù)會發(fā)展的更加迅速,真空鍍膜技術(shù)的地位會越發(fā)的重要傳統(tǒng)的真空鍍膜機對于環(huán)境污染很大,,耗電量高,對于操作人員的身體危害很大,本文所研究的真空鍍膜機很好的改進了這些缺點。論文詳細的介紹了真空鍍膜機結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)設計、靜應力分析、以及熱-結(jié)構(gòu)耦合分析和模態(tài)分析。主要內(nèi)容如下:1、介紹了真空鍍膜機真空室的結(jié)構(gòu),并且詳細闡述了真空鍍膜機的工作原理,為大家深入的了解真空鍍膜機的結(jié)構(gòu)提供了途徑。利用Solidworks軟件建立了真空鍍膜機各個零件的三維參數(shù)化模型,之后通過添加約束對真空鍍膜機進行了虛擬裝配,并進行了簡化。本課題在前人的基礎上進一步設計了真空鍍膜機的雙層水冷系統(tǒng),使真空鍍膜機在工作中大大的提高了工作效率,而且減少了焊接的工作量,減少了用電量,進而減少了污染而且提高了真空鍍膜機的經(jīng)濟性能。之后根據(jù)實際工作需要進行真空泵機組的選型對真空電機進行了選型。2、通過應用ANSYS Workbench軟件對鍍膜機進行有限元分析,得到了單元和節(jié)點的應力應變云圖和位移圖,可以得到以下結(jié)論。真空鍍膜機閥體的側(cè)面有明顯的變化情況,有明顯的向內(nèi)凹的趨勢,是真空室的應變最大處,真空室的變形量的最大值為3.4897mm,等效應力最大值為187MPa,等效應變最大值為0.001 0m/m,而且在主要的零件加工部分是真空室,通過分析發(fā)現(xiàn)真空擋板閥體的變形量大于真空設計手冊的最大允許位移值0.5mm,因此需要對高真空氣動擋板閥進行結(jié)構(gòu)改進,改進方法有兩種,分別為添加筋板以及增加壁厚的改進方法,通過這兩種改進方法是真空鍍膜機高真空氣動擋板閥的最大位移量減小到0.36mm。符合真空鍍膜機工作的要求。綜合考慮采用施加筋板的改進方法,因為增加壁厚的改進方法會增加閥體的制造成本以及制造難度。同時會增大焊接量,加劇污染。在真空室部分通過分析可以發(fā)現(xiàn)在法蘭與桶壁的連接處有變形,大小為0.1 mm變形量很小,對工件加工質(zhì)量的影響微乎其微。通過靜應力分析真空室是符合工作要求的。3、真空鍍膜機的熱-結(jié)構(gòu)分析是在理論分析的基礎上進行的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,主要得到了真空鍍膜機的溫度場和應力場。和單純獨立的分析溫度場和靜應力場不同的是,熱-結(jié)構(gòu)耦合分析把前兩者綜合起來看,是在真空鍍膜機同時施加溫度和應力情況下的變化情況。這也符合實際工作中的情況,在實際工作中不可能只有單獨的場存在,都是多物理場作用下的結(jié)果。經(jīng)過本章的分析可以看出在力場和溫度場的雙重作用下,真空鍍膜機的形變量有進一步的增大然后對結(jié)構(gòu)進行了改進,通過熱結(jié)構(gòu)耦合分析發(fā)現(xiàn)真空室的爐頂法蘭以及桶體的位移量是很大的,需要對其進行改進以增強剛度。在真空室爐頂法蘭的部分,根據(jù)真空設計手冊的要求采用添加筋板的改進方法,使真空室的位移量進一步減小到0.4mm左右,達到了工作要求。對于真空室的桶體由于增加了流道的設計,一舉兩得的解決了剛性不足的問題。之后通過穩(wěn)態(tài)熱分析發(fā)現(xiàn)真空室桶體以及源接口法蘭的部分溫度非常高會對于操作人員的安全構(gòu)成威脅,進而對真空室的冷卻系統(tǒng)進行了設計,通過真空室的冷卻系統(tǒng)設計是真空鍍膜機工作時的溫度達到了加工要求,進一步提高了真空鍍膜機的工作效率。4、本文采用有限元法,應用有限元分析軟件ANSYS對真空鍍膜機進行了模態(tài)分析,真空鍍膜機在工作過程中的振動主要來自于真空步進電機的工作振動,并且得出了前六階的模態(tài)固有頻率和振型,由分析結(jié)果可知,真空鍍膜機的振動形式以板的彎曲為主,在閥體的兩個側(cè)面預留口之間的連接部分,在主閥體上面的倆個口之間的連接部分的位移比較大,這說明在這些部分剛性比較弱,在今后的設計中可以通過加強壁厚來增強剛性。在真空室體方面,真空室的爐頂?shù)恼駝游灰票容^大同時在法蘭與桶壁的連接處也存在著一定的位移,這可以通過加筋板來增強剛性進而減小變形。通過分析可知,真空鍍膜機的第一階振動頻率很高,而真空步進電機的振動頻率很低二者遠遠達不到共振的條件。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB43;TH122

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本文編號：1606406