激光塑料透射焊接夹具设计Word文件下载.docx
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XX—05—23:
修回日期:
XX—07—12
在此笔者对所设计的施加夹紧力的夹具进行了介绍。
1激光透射焊接原理
激光透射焊接又名近红外透射焊接。
其原理是红外激光束
(波长一般在800—1060nm)通过反射镜、透镜或光纤组成的
光路系统,将激光器所产生的能量聚焦在待焊接区域。
2个待
焊接件必须有1个对激光束是透明的.即激光光束穿透它却没
有能量的损失,另外1个是不透明的,又能吸收激光辐射的能
量。
激光束穿透2个待焊接部件中的透明焊接件,在两部件接
CPUJE载:
为模拟CPU最大负载情况(即达到最大发热状
况).采取同时运行3种加速软件的方法对CPUJE载。
(1)Superpi838万位计算,时间约为l1min;
(2)运行CPUBurnin,设置测试时间15min;
(3)运行HotCpuTesterPro,设置线程数为1O。
热阻测试结果见表3。
袭3热阻测试试验结粜
测试对象铜层厚度热阻R
/mm/~C/~C,(℃·
W)
全铝散热器0205070.472
铜铝爆炸复合散热器22047.40I422
铜铝爆炸复合散热器32046.704ll
铜铝爆炸复合散热器52046.10.402
由表2和表3可见:
①试验结果与温度场模拟分析的结果基
本吻合;
②对于铜铝爆炸复合散热器而言,在铝层厚度不变的
情况下,铜层厚度的增加能有效降低散热器的热阻;
③铜层厚
度为3mm~f,铜铝爆炸复合散热器具有更高的性价比。
5结论
采用爆炸焊接工艺生产的铜铝复合散热片。
兼具铜与铝的
优点,工艺简单,适合大规模生产,生产成本远低于采用其它
工艺生产的铜铝复合散热片。
通过温度场模拟分析和试验测
试,对铜铝复合散热片进行结构优化,选择合适的铜层厚度。
降低了成本,减轻了自身质量,提高了性价比,使其在普通微
机中普及应用成为可能,以产生可观的经济效益和社会效益。
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729.
作者简介:
张建臣(1974一),男,讲师,研究方向为爆炸焊接理论和
爆炸焊接应用.
38·
焊接设备与材料·
焊接技术第36卷第5期XX年10月
触面上被不透明的部件所吸收并形成热作用区;
在热作用区中
的塑料被熔化;
在随后的凝固过程中,已熔化的材料形成接
头,待焊接的部件即被连接起来,如图1所示。
图l激光透射焊接原理示意图
料
2夹具介绍
夹具主要由机械和电子两部分组成。
机械装置负责对焊接
件的装夹,电子装置测量并显示夹具夹紧力的大小。
机械装置
包括:
压板、轴承、底板、蜗轮蜗杆机构等。
电子装置包括:
称重传感器、信号放大器、AD转换、LD显示及运行程序。
夹
具可以施加的最大压力195.902N(19.99kg),当超过这一值
时,夹具会自动报警。
夹具长188mm、宽168mm、高110
mm.其压板可以根据焊接材料的大小自行设计,安装在夹具
上即可,如图2所示。
:
车控址
压板夹紧玻璃
连接件连接件
支架
夹紧力调整手轮
图2夹具示意图
3夹具机械部件
透射焊接夹具原理示意图如图3所示。
激光束
紧固螺钉
底板
接件
工作台
图3透射焊接夹具原理示意图
其主要是将图中压件的压力变成手动夹紧机构,其过程
为:
手动夹紧力调整手轮,带动内置的蜗轮蜗杆机构,通过连
接件将压件位置下调,从而实现夹紧作用。
当蜗轮蜗杆机构将
压件下拉时,内置的称重传感器会将压力值转换为电信号传输
到电路中,经过电路的处理将压力值在压力显示屏上显示出来。
4夹具电子部件
(1)系统组成
夹具的电子系统组成方框图如图4所示。
从图中可以看到
系统的基本工作流程和各单元电路所用到的核心器件.其中控
制器采用Xilinx公司可编程器件FPGA为核心.基于ISE软件平
台,可以采用VHDL编程实现数据处理、LED和LCD驱动等模
块[。
匡匦
图4夹具电子部分方框图
(2)称重传感器
按照本设计的要求,施加载荷的范围是0—195.902N,误
差不大于±
0.49N,既要考虑到夹具压板、连接件的质量,又
要避免超重损坏传感器,所以传感器量程必须大于额定值
(195.902N)。
采用的是湖南宇航科技有限公司生产的LS一1型
传感器,其量程为2940N,精度为±
0.01%,满量程时误
差±
0.0196N,可以满足本系统的精度要求。
其原理如图5所
示
图5称重传感器电桥原理图
LS一1称重传感器是利用电阻应变原理构成。
当外力膻接
作用在贴有,:
,3,R4片应变的弹性体上时,弹性体发
生变形,电阻应变片的阻值发生变化,致使电桥失去平衡,在
,输入额定桥压时,:
,上就有与外力成正比的电压信
号输出。
输出信号电压可由下式给出:
E×
(等++等+㈩
(3)前端信号处理
由于称重传感器输出的信号为毫伏级,比AD转换器的输入
信号低23个数量级,故需设计一个前置放大器。
笔者选择了仪
表放大器INA126来构成放大器电路】。
其电路原理如图6所示。
Weldin~Technolo~vVo1.36No.5Oct.20o7·
39
+12
6DM
圈6前置放大硬件电路圈
图6中,通过调节^D的阻值来改变放大倍数。
其放大增
益为:
G=54-。
(2)
(4)D转换
A/D转换采用TLC7135。
它是双积分式4位半单片A/D转换
器,其工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或
频率,(俯冲频率),再通过定时器(计数器)获得数字信号。
(5)显示屏
当施加压力时,本夹具会将压力值自动显示在显示屏上,
惟一不便之处在于显示的数值是1)2kg为单位的。
在处理试验数
据时要将数值进行换算,得到压力值(以N为单位)。
(6)LED数码管显示
由于LCD为144x32点阵式液晶,显示界面有限,所以本设
计增设了80_共阳极LED数码管,它能够显示商品的质量,使
用户对夹具的夹紧力一目了然。
其显示的功能主要由软件的设
计实现,为了节省系统的资源,系统采用动态显示。
(7)电源电路
系统需要多个电源:
FPGA需要+5V电源。
传感器需要+10
V以上的线性电源(不能用开关电源,否则称重数据不稳定)。
因此,采用了三端固定稳压芯片7805和7812为系统提供稳定的
电源。
这个部分由整流电路、滤波电路、稳压电路等组成.如
图7所示
圈7电源电路圈
(8)报警电路
系统报警电路参见文献[4],当系统判断为超载或欠量
程时,FPGA输出一个低电平信号KG(超载),从而发出“嘀
嘀”的语音提示。
(9)软件程序主流程图
系统的主程序流程图如图8所示。
圈8系统主稷序藏稷圈
主程序流程图给出了系统工作的基本过程,描述了信号的
基本流向,起到一个向导的作用。
该程序流程图是根据系
统软件的工作流程得出的,它实际上是各个程序模块的集合。
如程序初始化包括系统分频、LCD初始化、语音控制模块初始
化等。
经过试验证明,本夹具用于激光透射焊接,是一套行之有
效的夹具装置。
它的精度较高,可减小试验误差,而且对于不
同形状的焊接件,只需更换不同形状的压板即可,简单、方
便、快捷。
[1]JamesDonMdVandeVerrLasertransmissionweldingofthermoplastics
[D].DoctorDissertation,UniversityofMINNESOTA。
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