空間太陽(yáng)電池陣自動(dòng)貼裝工藝機(jī)理及系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)航天器的加工制造技術(shù)提出了更高的要求?？臻g太陽(yáng)電池陣貼裝是航天器主電源加工制造流程中極重要的環(huán)節(jié)，貼裝工藝是將空間太陽(yáng)電池串組件用膠粘貼到電池基板上的加工過(guò)程。由于電池串組件是輕、薄、脆的柔性大尺寸構(gòu)件，而且貼裝用的膠是難以控制形狀的粘性流體，所以貼裝工藝的實(shí)現(xiàn)難度較大。在國(guó)內(nèi)，空間太陽(yáng)電池陣依然主要采用手工方式貼裝，極大的限制了產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
　　本文研究后提出了一種適用于空間太陽(yáng)電池陣的自動(dòng)

2、貼裝工藝，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面較系統(tǒng)的研究了自動(dòng)貼裝工藝機(jī)理，獲得了可指導(dǎo)工程實(shí)踐的重要結(jié)論，并使該自動(dòng)貼裝工藝成功地應(yīng)用到工程實(shí)踐中。具體研究?jī)?nèi)容包括如下幾個(gè)方面：
　　(1)調(diào)研分析相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)，提出了一種以非接觸式絲網(wǎng)印刷涂膠技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)貼裝工藝；
　　(2)提出了一種考慮刮板變形的非接觸式絲網(wǎng)印刷模型，以該模型為基礎(chǔ)對(duì)涂膠工藝機(jī)理展開(kāi)研究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得了貼裝用粘合膠的本構(gòu)模型；基于彈性力學(xué)理論分析刮板在印刷力作用

3、下的變形，獲得了刮板變形曲線方程；基于粘性流體力學(xué)理論分析絲網(wǎng)印刷過(guò)程中膠的流場(chǎng)形態(tài)，獲得了絲網(wǎng)印刷涂膠理論厚度方程；采用CFD軟件仿真絲網(wǎng)印刷工藝，驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果；分析絲網(wǎng)印刷過(guò)程中的離網(wǎng)問(wèn)題，獲得了與絲網(wǎng)印刷均勻性相關(guān)的充分離網(wǎng)條件；
　　(3)建立了布貼加壓過(guò)程的擠壓流模型，研究了布貼加壓工藝機(jī)理：分析了膠在電池片擠壓擴(kuò)散過(guò)程中的流場(chǎng)形態(tài)，獲得了膠的徑向擴(kuò)散速度方程和膠對(duì)電池片的反作用力；采用CFD軟件對(duì)膠的擠壓擴(kuò)散過(guò)

4、程進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；分析了與布貼加壓工藝相伴隨的氣泡問(wèn)題的產(chǎn)生原因和布貼過(guò)程中氣泡的運(yùn)動(dòng)變化，分析了氣泡的存在對(duì)太陽(yáng)電池陣產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并結(jié)合試驗(yàn)給出了抑制氣泡的若干種方法；
　　(4)工藝參數(shù)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)：通過(guò)對(duì)絲網(wǎng)印刷涂膠工藝和布貼工藝中參數(shù)的全局靈敏度分析，獲得了影響涂膠和布貼質(zhì)量的主要參數(shù)；結(jié)合空間太陽(yáng)電池陣貼裝技術(shù)要求對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了理論取值設(shè)計(jì)；
　　(5)空間太陽(yáng)電池陣自動(dòng)貼裝設(shè)備的設(shè)計(jì)制造：在完成了自動(dòng)貼裝

5、工藝機(jī)理研究和參數(shù)分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套具有XYZR四自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括組合式負(fù)壓吸附抓取機(jī)構(gòu)、非接觸式絲網(wǎng)印刷涂膠機(jī)構(gòu)和布貼加壓機(jī)構(gòu)的自動(dòng)貼裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)在工程上實(shí)現(xiàn)了空間太陽(yáng)電池陣的自動(dòng)貼裝工藝。在空間太陽(yáng)電池陣自動(dòng)貼裝系統(tǒng)上進(jìn)行的絲網(wǎng)印刷涂膠、布貼、加壓實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了工藝機(jī)理研究結(jié)論的合理性；
　　本研究的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)可歸納為以下三個(gè)方面：
　?。?）基于粘性流體力學(xué)理論，提出了考慮刮板彎曲變形的非接觸式

6、絲網(wǎng)印刷工藝分析模型，獲得了絲網(wǎng)印刷涂膠厚度方程和充分離網(wǎng)條件；
　?。?）建立了布貼加壓工藝的擠壓流模型，獲得了膠的擠壓擴(kuò)散速度方程和電池片的布貼阻力方程，為膠層形狀設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，有效抑制了溢膠現(xiàn)象與氣泡的發(fā)生；
　?。?）對(duì)自動(dòng)貼裝涂膠和布貼工藝進(jìn)行了全局參數(shù)靈敏度分析，獲得了影響涂膠厚度、均勻性、膠的徑向擴(kuò)散速度、電池片的布貼阻力等的關(guān)鍵參數(shù)，完成了空間太陽(yáng)電池陣自動(dòng)貼裝工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　在博士論文工