超高加速精密運動平臺的動態(tài)設計與優(yōu)化.pdf

1、集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)是推動國民經(jīng)濟發(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、細間距、多引線的發(fā)展方向,IC封裝行業(yè)對封裝設備的定位精度、頻繁往復運動性能、運動加速度和穩(wěn)定時間等指標提出了很高的要求。結(jié)合國家重大科技專項,本課題針對封裝設備中的XY平臺進行動態(tài)設計與優(yōu)化。
　　本文針對 XY平臺高剛度與小質(zhì)量的矛盾,設計出質(zhì)量以及振動特性都滿足要求的 XY平臺,對進一步推動封裝設備的發(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)狀的基礎上,對平臺的結(jié)構(gòu)設計、模態(tài)參數(shù)識別、動態(tài)設計與優(yōu)化等問題進行深入的研究與探討。
　　在結(jié)構(gòu)設計方面,選用并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)形式,采用兩個直線電機進行驅(qū)動,并利用直線電機的特殊結(jié)構(gòu)進行X、Y方向運動的解耦,初步設計的XY平臺滿足行程、總體尺寸、導向精度等基本性能指標。
　　在模態(tài)參數(shù)識別方面,針對影響 XY平臺動態(tài)特性的關鍵部件——交叉滾子導軌進行參數(shù)識別,首先設計了進行參數(shù)

3、識別的實驗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,得到實驗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行模態(tài)參數(shù)識別實驗,最終得到了導軌的剛度與阻尼。
　　在動態(tài)設計與優(yōu)化方面,首先以平臺最大動態(tài)頻率為目標對運動部件進行拓撲優(yōu)化,在保證整體高剛度的同時盡量減少運動部件的質(zhì)量;接著對改進的 XY平臺進行模態(tài)分析,充分認識其振動固有特性;再對其進行瞬態(tài)動力學分析和穩(wěn)態(tài)動力學分析,以

4、驗證在負載力作用下的振動響應是否滿足設計要求;最后驗證了平臺在運動過程中的振動響應是否達標。
　　經(jīng)過初步結(jié)構(gòu)設計與動態(tài)設計得到了XY平臺的最終結(jié)構(gòu),接著進行XY運動平臺的搭建與相關實驗,搭建部分主要考慮如何保證裝配精度。實驗部分包括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平臺運動直線度、最大加速度等指標的測試,驗證其是否滿足設計要求;振動性能測試包括對XY平臺固有頻率與振型的測試,以驗證前面動態(tài)設計的準確性,