畢業(yè)答辯-熱壓機框架結(jié)構(gòu)設(shè)計及力學(xué)性能分析研究

熱壓機框架結(jié)構(gòu)設(shè)計及力學(xué)性能分析研究

班級：機械141答辯人：導(dǎo)師：東北電力大學(xué)

課題簡介

熱壓機ANSYS軟件框架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力分布微通道熱壓機：將聚合物放置在下壓頭上表面加熱使其軟化，即略高于聚合物轉(zhuǎn)化溫度，將帶有模具的上壓頭，向下運動給聚合物加壓，并保持一定的時間，然后在加壓的條件下，將模具和芯片一起冷卻至聚合物的轉(zhuǎn)化溫度之下脫模，就在聚合物基片上制作出了微通道。

目錄

第一章緒論微通道熱壓機框架結(jié)構(gòu)設(shè)計微通道熱壓機關(guān)鍵部分結(jié)構(gòu)設(shè)計微通道熱壓機機身力學(xué)性能分析第一部分第一部分第一部分第一部分

第三章

第四章

第二章第1章緒論

二、論文的主要研究內(nèi)容010203

分析熱壓機框架結(jié)構(gòu)類型，綜合利弊，選擇合適的熱壓機主體結(jié)構(gòu)。根據(jù)計算初步設(shè)計熱壓機上、下橫板梁；利用CATIA零件圖裝配，得到熱壓機模型。

利用ANSYS軟件分析熱壓機的受力情況，檢驗所設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)是否安全可靠。第2章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

熱壓機主要結(jié)構(gòu)類型

(a)四柱式熱壓機(b)單柱式熱壓機(c)框架式熱壓機

熱壓機各主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點主體結(jié)構(gòu)優(yōu)點缺點單柱式開式結(jié)構(gòu)，三面接近工作區(qū)，裝卸模具和工件方便機身變形，造成導(dǎo)向精度不高四柱式結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，導(dǎo)向精度較高，剛度較高機身剛度較框架式熱壓機小框架式容易獲得較高的剛度，導(dǎo)向精度高，抗偏載能力大成本較四柱式熱壓機高

最終結(jié)構(gòu)選型

四柱式熱壓機雖然較框架式熱壓機的性能有所下降，但是造價比框架式熱壓機低，而且具有良好的結(jié)構(gòu)強度和剛度，導(dǎo)向精度較高，熱沖擊偏小，抗偏載能力較強，最重要的是，實驗室中使用的四柱式熱壓機是小型的，較框架式的性能差距可以忽略不計，能夠滿足大學(xué)實驗室使用，性價比較高。

微通道專用熱壓機主結(jié)構(gòu)1——控制電機2——上橫板3——絲杠4——活動橫板5——上熱壓頭6——立柱7——下熱壓頭8——下橫板9——軸套開、閉式機身結(jié)構(gòu)的性能比較項目性能開式機身閉式機身工作空間較大較小上下料操作方便復(fù)雜生產(chǎn)線使用適宜不便結(jié)構(gòu)剛度差好受力變形產(chǎn)生角變形不產(chǎn)生角變形工作精度較低高適用范圍通用性設(shè)備高精度設(shè)備

主要零部件受力及剛強度計算

（a）上橫板的受力圖最大彎矩在梁的中點處：其中：P表示熱壓機的公稱力D表示平均接觸面直徑B表示立柱寬邊中心距

主要零部件受力及剛強度計算

（b）上橫板剪力和彎矩圖靜面矩：重心至X軸的距離：截面對X軸的慣性矩：

主要零部件受力及剛強度計算整個截面對形心軸的慣性矩：由此可知：mm4mm4在受壓（拉）截面上最大彎曲應(yīng)力：由上面可知，=131MPa，=130MPa。上橫板的使用材料為45鋼，上橫板的強度可以完全滿足要求。

主要零部件受力及剛強度計算

（a）下橫板的受力圖（b）下橫板的剪力圖和彎矩圖第3章關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計

熱壓機活動部件設(shè)計活動橫梁與壓力執(zhí)行機構(gòu)連接，沿立柱做上下往復(fù)運動，能保證平行度要求。導(dǎo)向裝置設(shè)計要求是靈活無卡頓，是保證熱壓質(zhì)量的關(guān)鍵部件。動力源的選取壓力執(zhí)行機構(gòu)的選擇機身零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

考慮到四根立柱與上、下橫板能可靠地鎖緊、安裝方便和便于調(diào)整機器的精度。解決方法：（1）采用兩橫梁都用臺肩支撐和限位的形式。改進措施：可通過測量兩軸的長度誤差，再配制補償墊片實現(xiàn)。

（2）采用鎖緊螺母。改進措施：加裝十字凸起墊片，保證與其上下面接觸的零件均受正壓力作用，具有消除夾角的自定位功能。第4章機身力學(xué)性能分析

ANSY力學(xué)性能分析主要環(huán)節(jié)

模型調(diào)入定義單位類型ANSY力學(xué)性能分析主要環(huán)節(jié)

定義材料屬性ANSY力學(xué)性能分析主要環(huán)節(jié)

劃分網(wǎng)格面編號ANSY力學(xué)性能分析主要環(huán)節(jié)

施加邊界條件（約束）ANSY力學(xué)性能分析主要環(huán)節(jié)

節(jié)點位移云圖節(jié)點應(yīng)力云圖ANSY力學(xué)性能分析主要環(huán)節(jié)結(jié)論如下：由于帶有全部零件的微通道熱壓機機身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不利于ANSYS軟件分析時的網(wǎng)格劃分，為了簡化機身，在CATIA軟件中，隱藏去對分析影響不大電機和一些無關(guān)變量，如孔，在熱壓機機身進行網(wǎng)格劃分的過程中，應(yīng)該考慮到前面計算部分的結(jié)果，即在變形敏感的區(qū)域網(wǎng)格劃分要細，對一些受力不敏感的區(qū)域，則完全可以采用自由網(wǎng)格劃分，共劃分單元247127，節(jié)點數(shù)為951280。熱壓機機身主體結(jié)構(gòu)受到力作用時的節(jié)點應(yīng)力云圖，最大應(yīng)力發(fā)生在可移動橫板和立柱以及下橫板和立柱之間，受到的應(yīng)力為155MPa，其次是控制電機和上橫板的連接處，受到的最大應(yīng)力為124MPa。熱壓機機身主體結(jié)構(gòu)受到力作用時的節(jié)點應(yīng)變云圖，最大應(yīng)變發(fā)生在可移動橫板和立柱以及下橫板和立柱之間，受到的最大應(yīng)變?yōu)?.778×10-6mm，其次是控制電機和上橫板的連接處，受到的最大應(yīng)變?yōu)?.623×10-6mm。

立柱、上橫板和熱壓頭重點分析