砂轮划片机振动测试及其划切工艺参数的优化

摘要

砂轮划片机是太阳能电池及集成电路划片工序必备的关键设备，其精度直接影响晶片的划切质量。随着光伏发电和集成电路的日益发展，对砂轮划片机的精度与寿命提出了更高的要求，而影响砂轮划片机加工精度的主要因素是设备的振动量，其振动程度与结构动态特性及划切参数的选取有着重要关系，本文以ZSH506型高精密砂轮划片机为研究对象，对其展开两大方面的研究:一方面从动力学角度出发，对砂轮划片机主要系统进行模态测试试验，计算各阶固有频率，找出刚度薄弱位置，为结构优化提供参考;另一方面围绕振动测试在避开各阶固有频率及谐频的基础之上，优化工艺参数以降低设备振动量。具体内容如下: (1)概述砂轮划片机的研究现状，论述测点优化对复杂装配体模态测试的重要性; (2)以模态分析基本理论为基础，按照均匀布置测点为原则进行砂轮划片机主系统模态测试试验，分析模态测试结果，找出振动剧烈位置并提出改进措施，由测试结果说明测点优化的必要性; (3)结合有效独立法、QR分解法及MAC准则、香农扩展定理对砂轮划片机主系统进行测点优化，以优化后的测点进行模态试验，将优化后的测试结果与优化前相对比，证明优化算法的正确性及测试结果的精确性; (4)分析了砂轮刀具、切割材料及工艺参数对划切质量的影响，在避开各阶固有频率基础之上选取工艺参数范围，以主轴振动均方根值作为评价指标，利用回归正交设计法进行试验，建立振动量与划切工艺参数之间的回归方程; (5)利用MATLAB遗传算法工具箱对所建回归方程进行迭代优化，得出对应最小振动量下的最佳工艺参数，并进行实验验证，证明优化结果的正确性。 通过上述研究，从砂轮划片机的动态特性及工艺参数两方面实现设备振动量的降低，对提高划片机的划切精度具有重要意义。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题的研究背景与意义

1．2国内外研究现状

1．2．1划片机的研究现状

1．2．2模态测试测点优化技术的研究现状

1．3主要内容

1．4论文的组织结构

第2章砂轮划片机主系统试验模态分析

2．1砂轮划片机主系统结构

2．2模态分析

2．2．1基本理论

2．2．2试验模态分析

2．3砂轮划片机主系统试验模态分析

2．3．1模态试验测试系统的建立

2．3．2砂轮划片机主系统模态测试试验

2．3．3砂轮划片机主系统试验模态分析结果

2．4本章小结

第3章测点优化布置

3．1测点优化算法

3．1．1模态动能法

3．1．2有效独立法

3．1．3 QR分解法

3．2测点评优准则

3．2．1模态置信准则

3．2．2香农扩展定理

3．3基于有限元模型仿真的测点优化

3．3．1基于Ansys workbench的砂轮划片机主系统有限元模态分析

3．3．2砂轮划片机主系统的测点优化

3．4基于测点优化的模态测试试验

3．5优化测点前后的模态参数相关性

3．5．1固有频率的分析

3．5．1模态振型的分析

3．6本章小结

第4章基于回归正交设计的划切工艺参数优化试验

4．1刀具的选择

4．2划切工艺参数

4．3信号特征量的提取

4．4基于回归正交设计的划切工艺参数优化试验

4．4．1试验方案

4．4．2工况一：镍基刀切割硅片

4．4．3工况二：树脂基刀切割玻璃

4．5本章小结

第5章基于遗传算法的划切工艺参数优化

5．1遗传算法概述

5．2基于遗传算法的划切工艺参数优化

5．2．1工况一：镍基刀切割硅片

5．2．2工况二：树脂基刀切割玻璃

5．3实验验证

5．4本章小结

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文