工程陶瓷復(fù)頻超聲加工機(jī)理分析及實(shí)驗(yàn)研究
發(fā)布時(shí)間:2023-01-04 10:13
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電子元器件的高度集成化成為必然趨勢(shì)。高度集成化封裝模塊需要良好的散熱承載系統(tǒng),尤其是近年來(lái)多芯片組件技術(shù)的迅猛發(fā)展對(duì)承載線路板的散熱能力提出了更高的要求。超高導(dǎo)熱陶瓷基板以其優(yōu)良的導(dǎo)熱性和氣密性,成為新一代大規(guī)模集成電路的理想封裝材料。從毛坯到成品,陶瓷基板通常需要進(jìn)行鉆孔、切割以及開槽等二次加工,尤其是需要進(jìn)行大量圓孔和異型孔加工,但陶瓷材料的硬脆特性為其加工帶來(lái)了極大的困難。目前制約工程陶瓷材料廣泛應(yīng)用的最主要原因就是其加工成本高。據(jù)統(tǒng)計(jì)工程陶瓷零件的加工成本占到總成本的50%以上,對(duì)于許多精密零件,其加工成本甚至高達(dá)90%。顯然,超高導(dǎo)熱陶瓷基板的大規(guī)模應(yīng)用在很大程度上取決于工程陶瓷零件加工技術(shù)的發(fā)展。超聲加工由于不受工件的電、化學(xué)特性的影響,不改變工件材料理化性能,是公認(rèn)的加工陶瓷等硬脆材料的有效方法。但由于現(xiàn)有的超聲電源功率有限,提高單頻超聲加工系統(tǒng)的振幅難以實(shí)現(xiàn),致使傳統(tǒng)超聲加工的效率較低,不能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。為此,本文提出了一種工程陶瓷復(fù)頻加工方法,通過(guò)對(duì)工程陶瓷復(fù)頻超聲加工機(jī)理進(jìn)行研究,研制了工程陶瓷材料復(fù)頻超聲加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程陶...
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 課題來(lái)源與研究背景
1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)
1.2.1 工程陶瓷孔加工的研究進(jìn)展
1.2.2 復(fù)頻超聲加工研究進(jìn)展
1.3 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工機(jī)理研究
2.1 復(fù)頻超聲加工單元驅(qū)動(dòng)特性研究
2.1.1 復(fù)頻超聲加工單元的工作原理
2.1.2 自由質(zhì)量塊的碰撞特性分析
2.2 碳化硅工程陶瓷裂紋產(chǎn)生的臨界條件研究
2.2.1硬脆材料的壓痕實(shí)驗(yàn)
2.2.2 工程陶瓷材料裂紋產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型
2.2.3 壓痕法測(cè)定碳化硅工程陶瓷裂紋產(chǎn)生臨界載荷
2.3 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工的材料去除率數(shù)學(xué)模型
2.4 本章小結(jié)
第三章 復(fù)頻超聲加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制
3.1 復(fù)頻超聲加工單元的設(shè)計(jì)
3.1.1 超聲波發(fā)生器和換能器的選型
3.1.2 超聲變幅桿的設(shè)計(jì)
3.1.3 自由質(zhì)量塊的設(shè)計(jì)
3.1.4 鉆桿的設(shè)計(jì)
3.1.5 復(fù)頻超聲加工單元的諧響應(yīng)分析
3.2 復(fù)頻超聲加工單元振動(dòng)頻率測(cè)定
3.3 復(fù)頻超聲加工單元鉆削性能測(cè)試
3.4 自由質(zhì)量塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.4.1 復(fù)頻超聲加工單元頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象分析
3.4.2 自由質(zhì)量塊的削邊改進(jìn)設(shè)計(jì)
3.5 鉆桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5.1 鉆桿鉆頭的YT15 替換改進(jìn)設(shè)計(jì)
3.5.2 鉆桿鉆頭的激光熔覆改進(jìn)設(shè)計(jì)
3.5.3 鉆桿鉆頭的硬度檢測(cè)
3.5.4氧化鋁工程陶瓷復(fù)頻超聲加工對(duì)比實(shí)驗(yàn)
3.6 復(fù)頻超聲加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制
3.7 本章小結(jié)
第四章 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工材料去除率研究
4.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
4.2復(fù)頻超聲加工的單因素實(shí)驗(yàn)
4.2.1 自由質(zhì)量塊厚度對(duì)加工效率的影響
4.2.2 自由質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)間隙對(duì)加工效率的影響
4.2.3 軸向靜壓力對(duì)加工效率的影響
4.3復(fù)頻超聲加工的正交實(shí)驗(yàn)
4.4 本章小結(jié)
第五章 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工表面質(zhì)量研究
5.1 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工崩邊機(jī)理分析
5.2 自由質(zhì)量塊捕捉裝置研制
5.2.1 自由質(zhì)量塊捕捉裝置的設(shè)計(jì)
5.2.2 自由質(zhì)量塊捕捉裝置性能測(cè)試
5.3 自由質(zhì)量塊捕捉時(shí)間對(duì)表面質(zhì)量的影響
5.4 工程陶瓷的復(fù)頻超聲雙面加工
5.5 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)及展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]復(fù)頻超聲中自由質(zhì)量塊的應(yīng)用及試驗(yàn)研究[J]. 方桂飛,王時(shí)英. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2018(10)
[2]磨料水射流加工結(jié)構(gòu)陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料的研究[J]. 任云明. 內(nèi)燃機(jī)與配件. 2018(15)
[3]磨料水射流加工陶瓷的研究進(jìn)展[J]. 劉謙,孟凡卓,田欣利,唐修檢. 工具技術(shù). 2018(04)
[4]激光加工陶瓷表面微結(jié)構(gòu)技術(shù)研究[J]. 鮑家定,黃宇星,周嘉,劉清原. 激光雜志. 2018(03)
[5]工程陶瓷電火花加工方法的研究[J]. 李彥斌,頡維勝. 機(jī)電信息. 2017(27)
[6]硬脆材料超聲加工技術(shù)的研究[J]. 黃飛,魏昕,鄒建軍,謝小柱,胡偉. 機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2017(05)
[7]超聲加工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 房善想,趙慧玲,張勤儉. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(19)
[8]用于星球表面巖石采樣的超聲波鉆進(jìn)取心器[J]. 全齊全,李賀,鄧宗全,王鑫劍,姜生元. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(12)
[9]工程陶瓷材料的加工技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)展研究[J]. 龔琪,沈景鳳,謝建林. 人工晶體學(xué)報(bào). 2016(07)
[10]多芯片組件組裝關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 楊虹蓁,曹新宇,關(guān)曉丹. 北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2016(01)
碩士論文
[1]超聲取樣鉆動(dòng)力學(xué)特性分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 韓龍.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2017
[2]超聲激勵(lì)復(fù)頻加工機(jī)理分析及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 方桂飛.太原理工大學(xué) 2017
[3]聯(lián)接方式對(duì)太空超聲取樣鉆性能影響的研究[D]. 梁彩紅.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2015
[4]超聲波鉆探采樣器的研制及試驗(yàn)研究[D]. 王鑫劍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]新型超聲波鉆探器驅(qū)動(dòng)特性研究[D]. 李賀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]超聲激勵(lì)沖擊太空取樣鉆動(dòng)力學(xué)仿真[D]. 韋旌坤.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2013
[7]基于超聲波/聲波能量耦合機(jī)理的鉆探器研究[D]. 楊康.南京航空航天大學(xué) 2012
[8]太空超聲取樣鉆機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D]. 王龍.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2011
[9]新型超聲波鉆探器的研究[D]. 郭俊杰.南京航空航天大學(xué) 2008
本文編號(hào):3727592
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 課題來(lái)源與研究背景
1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)
1.2.1 工程陶瓷孔加工的研究進(jìn)展
1.2.2 復(fù)頻超聲加工研究進(jìn)展
1.3 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工機(jī)理研究
2.1 復(fù)頻超聲加工單元驅(qū)動(dòng)特性研究
2.1.1 復(fù)頻超聲加工單元的工作原理
2.1.2 自由質(zhì)量塊的碰撞特性分析
2.2 碳化硅工程陶瓷裂紋產(chǎn)生的臨界條件研究
2.2.1硬脆材料的壓痕實(shí)驗(yàn)
2.2.2 工程陶瓷材料裂紋產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型
2.2.3 壓痕法測(cè)定碳化硅工程陶瓷裂紋產(chǎn)生臨界載荷
2.3 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工的材料去除率數(shù)學(xué)模型
2.4 本章小結(jié)
第三章 復(fù)頻超聲加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制
3.1 復(fù)頻超聲加工單元的設(shè)計(jì)
3.1.1 超聲波發(fā)生器和換能器的選型
3.1.2 超聲變幅桿的設(shè)計(jì)
3.1.3 自由質(zhì)量塊的設(shè)計(jì)
3.1.4 鉆桿的設(shè)計(jì)
3.1.5 復(fù)頻超聲加工單元的諧響應(yīng)分析
3.2 復(fù)頻超聲加工單元振動(dòng)頻率測(cè)定
3.3 復(fù)頻超聲加工單元鉆削性能測(cè)試
3.4 自由質(zhì)量塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.4.1 復(fù)頻超聲加工單元頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象分析
3.4.2 自由質(zhì)量塊的削邊改進(jìn)設(shè)計(jì)
3.5 鉆桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5.1 鉆桿鉆頭的YT15 替換改進(jìn)設(shè)計(jì)
3.5.2 鉆桿鉆頭的激光熔覆改進(jìn)設(shè)計(jì)
3.5.3 鉆桿鉆頭的硬度檢測(cè)
3.5.4氧化鋁工程陶瓷復(fù)頻超聲加工對(duì)比實(shí)驗(yàn)
3.6 復(fù)頻超聲加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制
3.7 本章小結(jié)
第四章 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工材料去除率研究
4.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
4.2復(fù)頻超聲加工的單因素實(shí)驗(yàn)
4.2.1 自由質(zhì)量塊厚度對(duì)加工效率的影響
4.2.2 自由質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)間隙對(duì)加工效率的影響
4.2.3 軸向靜壓力對(duì)加工效率的影響
4.3復(fù)頻超聲加工的正交實(shí)驗(yàn)
4.4 本章小結(jié)
第五章 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工表面質(zhì)量研究
5.1 工程陶瓷復(fù)頻超聲加工崩邊機(jī)理分析
5.2 自由質(zhì)量塊捕捉裝置研制
5.2.1 自由質(zhì)量塊捕捉裝置的設(shè)計(jì)
5.2.2 自由質(zhì)量塊捕捉裝置性能測(cè)試
5.3 自由質(zhì)量塊捕捉時(shí)間對(duì)表面質(zhì)量的影響
5.4 工程陶瓷的復(fù)頻超聲雙面加工
5.5 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)及展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]復(fù)頻超聲中自由質(zhì)量塊的應(yīng)用及試驗(yàn)研究[J]. 方桂飛,王時(shí)英. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2018(10)
[2]磨料水射流加工結(jié)構(gòu)陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料的研究[J]. 任云明. 內(nèi)燃機(jī)與配件. 2018(15)
[3]磨料水射流加工陶瓷的研究進(jìn)展[J]. 劉謙,孟凡卓,田欣利,唐修檢. 工具技術(shù). 2018(04)
[4]激光加工陶瓷表面微結(jié)構(gòu)技術(shù)研究[J]. 鮑家定,黃宇星,周嘉,劉清原. 激光雜志. 2018(03)
[5]工程陶瓷電火花加工方法的研究[J]. 李彥斌,頡維勝. 機(jī)電信息. 2017(27)
[6]硬脆材料超聲加工技術(shù)的研究[J]. 黃飛,魏昕,鄒建軍,謝小柱,胡偉. 機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2017(05)
[7]超聲加工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 房善想,趙慧玲,張勤儉. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(19)
[8]用于星球表面巖石采樣的超聲波鉆進(jìn)取心器[J]. 全齊全,李賀,鄧宗全,王鑫劍,姜生元. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(12)
[9]工程陶瓷材料的加工技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)展研究[J]. 龔琪,沈景鳳,謝建林. 人工晶體學(xué)報(bào). 2016(07)
[10]多芯片組件組裝關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 楊虹蓁,曹新宇,關(guān)曉丹. 北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2016(01)
碩士論文
[1]超聲取樣鉆動(dòng)力學(xué)特性分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 韓龍.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2017
[2]超聲激勵(lì)復(fù)頻加工機(jī)理分析及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 方桂飛.太原理工大學(xué) 2017
[3]聯(lián)接方式對(duì)太空超聲取樣鉆性能影響的研究[D]. 梁彩紅.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2015
[4]超聲波鉆探采樣器的研制及試驗(yàn)研究[D]. 王鑫劍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]新型超聲波鉆探器驅(qū)動(dòng)特性研究[D]. 李賀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]超聲激勵(lì)沖擊太空取樣鉆動(dòng)力學(xué)仿真[D]. 韋旌坤.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2013
[7]基于超聲波/聲波能量耦合機(jī)理的鉆探器研究[D]. 楊康.南京航空航天大學(xué) 2012
[8]太空超聲取樣鉆機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D]. 王龍.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2011
[9]新型超聲波鉆探器的研究[D]. 郭俊杰.南京航空航天大學(xué) 2008
本文編號(hào):3727592
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