超高加速精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)是推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ?其中 IC封裝是IC產(chǎn)業(yè)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。面對(duì)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(duì)封裝設(shè)備的定位精度、頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)性能、運(yùn)動(dòng)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(guó)家重大科技專項(xiàng),本課題針對(duì)封裝設(shè)備中的XY平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。
　　本文針對(duì) XY平臺(tái)高剛度與小質(zhì)量的矛盾,設(shè)計(jì)出質(zhì)量以及振動(dòng)特性都滿足要求的 XY平臺(tái),對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)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(tái)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對(duì)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模態(tài)參數(shù)識(shí)別、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化等問(wèn)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(gè)直線電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),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(dòng)的解耦,初步設(shè)計(jì)的XY平臺(tái)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(shí)別方面,針對(duì)影響 XY平臺(tái)動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵部件——交叉滾子導(dǎo)軌進(jìn)行參數(shù)識(shí)別,首先設(shè)計(jì)了進(jìn)行參數(shù)

3、識(shí)別的實(shí)驗(yàn)裝置并將其簡(jiǎn)化為五自由度系統(tǒng),然后通過(guò)建立其自由振動(dòng)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(shí)別精度比較高的振型進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別實(shí)驗(yàn),最終得到了導(dǎo)軌的剛度與阻尼。
　　在動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方面,首先以平臺(tái)最大動(dòng)態(tài)頻率為目標(biāo)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)部件的質(zhì)量;接著對(duì)改進(jìn)的 XY平臺(tái)進(jìn)行模態(tài)分析,充分認(rèn)識(shí)其振動(dòng)固有特性;再對(duì)其進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析和穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,以

4、驗(yàn)證在負(fù)載力作用下的振動(dòng)響應(yīng)是否滿足設(shè)計(jì)要求;最后驗(yàn)證了平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)響應(yīng)是否達(dá)標(biāo)。
　　經(jīng)過(guò)初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)得到了XY平臺(tái)的最終結(jié)構(gòu),接著進(jìn)行XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)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(tái)的基本性能測(cè)試與振動(dòng)性能測(cè)試。基本性能測(cè)試包括對(duì)XY平臺(tái)運(yùn)動(dòng)直線度、最大加速度等指標(biāo)的測(cè)試,驗(yàn)證其是否滿足設(shè)計(jì)要求;振動(dòng)性能測(cè)試包括對(duì)XY平臺(tái)固有頻率與振型的測(cè)試,以驗(yàn)證前面動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,