銦封接是一種重要的連接和密封方式,具有密封性能好、結(jié)構(gòu)簡單、性價比高等優(yōu)點,常用于金屬與玻璃等非金屬的連接和密封。對于外殼全部是金屬材料的精密器件來說,銦封接具有相同的優(yōu)點。相比于螺栓等傳統(tǒng)的連接方式,在銦封接過程中需要嚴格控制溫度、力、時間等工藝參數(shù),以保證適當?shù)你煂雍穸群妥銐虻倪B接強度。手工作業(yè)難以保證封接的質(zhì)量及一致性。研制自動化的熱壓封接設備,有望解決上述問題,并實現(xiàn)銦封接在精密器件產(chǎn)品中的應用。本文針對精密器件熱壓封接設備的控制系統(tǒng)進行了研制。對于不同的工藝參數(shù),采用了不同的控制策略。應用軟件和硬件相結(jié)合的方法,控制系統(tǒng)能夠自動控制銦封接過程中的工藝參數(shù)。設計了良好的人機交互界面,用戶可以方便地實施精密器件的熱壓封接工藝,并且監(jiān)控該過程。首先,分析了精密器件的熱壓銦封接工藝以及熱壓控制過程的關鍵技術,并根據(jù)設備的主體結(jié)構(gòu)以及設備的性能指標要求,制定出精密器件殼體熱壓封接控制系統(tǒng)的總體方案。針對熱壓封接工藝的主要工藝參數(shù)分別設計了相應的控制單元。其中,溫度控制采用溫度控制器和可控硅移相觸發(fā)器相結(jié)合的方法來無級調(diào)節(jié)溫度控制裝置的加熱功率。相比于金屬與非金屬的銦封,待封接殼體的兩個組成部分皆為金屬材料,而金屬都具有優(yōu)良的導熱性能,因此設計了兩個能夠同時且獨立地運行的溫度控制裝置。壓封力控制采用基于位置的阻抗控制法,利用位移控制裝置和測力傳感器來實現(xiàn)壓封力的控制。殼體的熱壓封接工藝中還需要保證精密器件與上溫控裝置的對準,于是采用了定位擋塊和定位氣缸來確定和調(diào)整精密器件的位置。其次,為控制系統(tǒng)的各個控制單元設計了合適的接口電路,并選擇了合適的硬件。詳細介紹了每個控制單元的硬件控制方法。硬件設計完成以后,利用LABVIEW開發(fā)環(huán)境開發(fā)出了熱壓封接系統(tǒng)的控制軟件,并設計了良好的人機交互界面。基于模塊化的思想,確定了“生產(chǎn)者-消費者”模式的程序控制策略,通過事件檢測來觸發(fā)各個控制單元的運行,實現(xiàn)了各控制單元程序的交互配合。將控制流程按照順序?qū)懭氤绦虻年犃兄?實現(xiàn)了銦封工藝的自動化運行。軟件還能夠?qū)崟r保存熱壓封接過程中的溫度、壓封力以及時間等工藝數(shù)據(jù)。然后,對熱壓封接設備的溫度和壓封力的控制性能進行了測試。實驗表明,設備的各項控制性能指標都能滿足熱壓銦封接作業(yè)的需求。最后,在溫度和壓封力的控制性能指標都能滿足技術指標的情況下使用研制的設備對待封接的精密器件進行了實際的熱壓銦封接實驗。熱壓完成后對精密器件進行了氣密性測試和可靠性測試。結(jié)果表明,熱壓銦封接后的精密器件的密封性能以及可靠性都能夠滿足產(chǎn)品要求。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH136
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究目的和主要研究內(nèi)容
2 殼體熱壓封接系統(tǒng)總體控制方案
    2.1 殼體的熱壓銦封接工藝
        2.1.1 銦及其合金的性質(zhì)
        2.1.2 銦封接技術
        2.1.3 殼體熱壓封接控制過程需解決的問題
    2.2 殼體熱壓封接設備結(jié)構(gòu)
    2.3 設備的控制性能指標
    2.4 控制系統(tǒng)的總體方案
    2.5 本章小節(jié)
3 熱壓封接控制系統(tǒng)的硬件組成
    3.1 系統(tǒng)供電模塊
    3.2 熱壓控制模塊
        3.2.1 殼體定位
        3.2.2 溫度控制
        3.2.3 壓封力控制
    3.3 本章小結(jié)
4 熱壓封接控制系統(tǒng)的軟件設計
    4.1 軟件的設計模式和控制流程
    4.2 熱壓封接過程的程序控制
        4.2.1 系統(tǒng)初始化
        4.2.2 數(shù)據(jù)的采集和預處理
        4.2.3 工藝參數(shù)的控制
    4.3 人機交互界面的設計
    4.4 本章小節(jié)
5 熱壓封接系統(tǒng)控制實驗
    5.1 控制系統(tǒng)主要性能指標的測試
        5.1.1 溫度控制性能指標的測試
        5.1.2 壓封力控制性能的測試
    5.2 殼體的熱壓銦封
    5.3 本章小節(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝

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本文編號：2837366