本文選題：真空鍍膜機(jī)　切入點(diǎn)：有限元　出處：《北方工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著人們生活水平的提高,對(duì)物品表面的美觀性提出了越來(lái)越高的要求,鑒于此,真空鍍膜已經(jīng)被廣泛的應(yīng)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(lái)會(huì)有更加廣闊的發(fā)展前景會(huì)開(kāi)拓出更加廣闊的市場(chǎng)。當(dāng)今世界各國(guó)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注度越來(lái)越高,對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)十分重視,出臺(tái)了很多嚴(yán)厲的環(huán)境保護(hù)的法令。過(guò)往的電鍍技術(shù)的污染比較嚴(yán)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(yīng)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(dǎo)體。納米電子器件有可能是以有機(jī)或無(wú)機(jī)復(fù)合晶體薄膜為主要原理,對(duì)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(dá)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(guó)提出了自己的"中國(guó)制造2025"的大背景下,表面和薄膜科學(xué)技術(shù)、微電子器件、納米技術(shù)會(huì)發(fā)展的更加迅速,真空鍍膜技術(shù)的地位會(huì)越發(fā)的重要傳統(tǒng)的真空鍍膜機(jī)對(duì)于環(huán)境污染很大,,耗電量高,對(duì)于操作人員的身體危害很大,本文所研究的真空鍍膜機(jī)很好的改進(jìn)了這些缺點(diǎn)。論文詳細(xì)的介紹了真空鍍膜機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、靜應(yīng)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(jī)真空室的結(jié)構(gòu),并且詳細(xì)闡述了真空鍍膜機(jī)的工作原理,為大家深入的了解真空鍍膜機(jī)的結(jié)構(gòu)提供了途徑。利用Solidworks軟件建立了真空鍍膜機(jī)各個(gè)零件的三維參數(shù)化模型,之后通過(guò)添加約束對(duì)真空鍍膜機(jī)進(jìn)行了虛擬裝配,并進(jìn)行了簡(jiǎn)化。本課題在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計(jì)了真空鍍膜機(jī)的雙層水冷系統(tǒng),使真空鍍膜機(jī)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(jìn)而減少了污染而且提高了真空鍍膜機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。之后根據(jù)實(shí)際工作需要進(jìn)行真空泵機(jī)組的選型對(duì)真空電機(jī)進(jìn)行了選型。2、通過(guò)應(yīng)用ANSYS Workbench軟件對(duì)鍍膜機(jī)進(jìn)行有限元分析,得到了單元和節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D和位移圖,可以得到以下結(jié)論。真空鍍膜機(jī)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(shì),是真空室的應(yīng)變最大處,真空室的變形量的最大值為3.4897mm,等效應(yīng)力最大值為187MPa,等效應(yīng)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(guò)分析發(fā)現(xiàn)真空擋板閥體的變形量大于真空設(shè)計(jì)手冊(cè)的最大允許位移值0.5mm,因此需要對(duì)高真空氣動(dòng)擋板閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),改進(jìn)方法有兩種,分別為添加筋板以及增加壁厚的改進(jìn)方法,通過(guò)這兩種改進(jìn)方法是真空鍍膜機(jī)高真空氣動(dòng)擋板閥的最大位移量減小到0.36mm。符合真空鍍膜機(jī)工作的要求。綜合考慮采用施加筋板的改進(jìn)方法,因?yàn)樵黾颖诤竦母倪M(jìn)方法會(huì)增加閥體的制造成本以及制造難度。同時(shí)會(huì)增大焊接量,加劇污染。在真空室部分通過(guò)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(duì)工件加工質(zhì)量的影響微乎其微。通過(guò)靜應(yīng)力分析真空室是符合工作要求的。3、真空鍍膜機(jī)的熱-結(jié)構(gòu)分析是在理論分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,主要得到了真空鍍膜機(jī)的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。和單純獨(dú)立的分析溫度場(chǎng)和靜應(yīng)力場(chǎng)不同的是,熱-結(jié)構(gòu)耦合分析把前兩者綜合起來(lái)看,是在真空鍍膜機(jī)同時(shí)施加溫度和應(yīng)力情況下的變化情況。這也符合實(shí)際工作中的情況,在實(shí)際工作中不可能只有單獨(dú)的場(chǎng)存在,都是多物理場(chǎng)作用下的結(jié)果。經(jīng)過(guò)本章的分析可以看出在力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的雙重作用下,真空鍍膜機(jī)的形變量有進(jìn)一步的增大然后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),通過(guò)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(duì)其進(jìn)行改進(jìn)以增強(qiáng)剛度。在真空室爐頂法蘭的部分,根據(jù)真空設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求采用添加筋板的改進(jìn)方法,使真空室的位移量進(jìn)一步減小到0.4mm左右,達(dá)到了工作要求。對(duì)于真空室的桶體由于增加了流道的設(shè)計(jì),一舉兩得的解決了剛性不足的問(wèn)題。之后通過(guò)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(huì)對(duì)于操作人員的安全構(gòu)成威脅,進(jìn)而對(duì)真空室的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),通過(guò)真空室的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)是真空鍍膜機(jī)工作時(shí)的溫度達(dá)到了加工要求,進(jìn)一步提高了真空鍍膜機(jī)的工作效率。4、本文采用有限元法,應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)真空鍍膜機(jī)進(jìn)行了模態(tài)分析,真空鍍膜機(jī)在工作過(guò)程中的振動(dòng)主要來(lái)自于真空步進(jìn)電機(jī)的工作振動(dòng),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(jī)的振動(dòng)形式以板的彎曲為主,在閥體的兩個(gè)側(cè)面預(yù)留口之間的連接部分,在主閥體上面的倆個(gè)口之間的連接部分的位移比較大,這說(shuō)明在這些部分剛性比較弱,在今后的設(shè)計(jì)中可以通過(guò)加強(qiáng)壁厚來(lái)增強(qiáng)剛性。在真空室體方面,真空室的爐頂?shù)恼駝?dòng)位移比較大同時(shí)在法蘭與桶壁的連接處也存在著一定的位移,這可以通過(guò)加筋板來(lái)增強(qiáng)剛性進(jìn)而減小變形。通過(guò)分析可知,真空鍍膜機(jī)的第一階振動(dòng)頻率很高,而真空步進(jìn)電機(jī)的振動(dòng)頻率很低二者遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到共振的條件。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB43;TH122

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