超高加速精密運(yùn)動平臺的動態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)是推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要動力之一,其中 IC封裝是IC產(chǎn)業(yè)中很重要的一個環(huán)節(jié)。面對芯片小型化、集成化、細(xì)間距、多引線的發(fā)展方向,IC封裝行業(yè)對封裝設(shè)備的定位精度、頻繁往復(fù)運(yùn)動性能、運(yùn)動加速度和穩(wěn)定時(shí)間等指標(biāo)提出了很高的要求。結(jié)合國家重大科技專項(xiàng),本課題針對封裝設(shè)備中的XY平臺進(jìn)行動態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。
　　本文針對 XY平臺高剛度與小質(zhì)量的矛盾,設(shè)計(jì)出質(zhì)量以及振動特性都滿足要求的 XY平臺,對進(jìn)一步推動封裝設(shè)備的發(fā)展

2、有一定的意義。本文在全面分析 XY平臺國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模態(tài)參數(shù)識別、動態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化等問題進(jìn)行深入的研究與探討。
　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,選用并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)形式,采用兩個直線電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動,并利用直線電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行X、Y方向運(yùn)動的解耦,初步設(shè)計(jì)的XY平臺滿足行程、總體尺寸、導(dǎo)向精度等基本性能指標(biāo)。
　　在模態(tài)參數(shù)識別方面,針對影響 XY平臺動態(tài)特性的關(guān)鍵部件——交叉滾子導(dǎo)軌進(jìn)行參數(shù)識別,首先設(shè)計(jì)了進(jìn)行參數(shù)

3、識別的實(shí)驗(yàn)裝置并將其簡化為五自由度系統(tǒng),然后通過建立其自由振動微分方程組,得到實(shí)驗(yàn)裝置的剛度矩陣與阻尼矩陣,并結(jié)合有限元分析選取了一階識別精度比較高的振型進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識別實(shí)驗(yàn),最終得到了導(dǎo)軌的剛度與阻尼。
　　在動態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方面,首先以平臺最大動態(tài)頻率為目標(biāo)對運(yùn)動部件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,在保證整體高剛度的同時(shí)盡量減少運(yùn)動部件的質(zhì)量;接著對改進(jìn)的 XY平臺進(jìn)行模態(tài)分析,充分認(rèn)識其振動固有特性;再對其進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析和穩(wěn)態(tài)動力學(xué)分析,以

4、驗(yàn)證在負(fù)載力作用下的振動響應(yīng)是否滿足設(shè)計(jì)要求;最后驗(yàn)證了平臺在運(yùn)動過程中的振動響應(yīng)是否達(dá)標(biāo)。
　　經(jīng)過初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動態(tài)設(shè)計(jì)得到了XY平臺的最終結(jié)構(gòu),接著進(jìn)行XY運(yùn)動平臺的搭建與相關(guān)實(shí)驗(yàn),搭建部分主要考慮如何保證裝配精度。實(shí)驗(yàn)部分包括XY平臺的基本性能測試與振動性能測試?；拘阅軠y試包括對XY平臺運(yùn)動直線度、最大加速度等指標(biāo)的測試,驗(yàn)證其是否滿足設(shè)計(jì)要求;振動性能測試包括對XY平臺固有頻率與振型的測試,以驗(yàn)證前面動態(tài)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,