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机械振动与控制课程设计 高频振动焊接设备 姓名： 姓名：杨宁博 学号：16S053104 专业：机械电子工程 指导老师：Dr.LONG 日期：2017.3.31  一、高频振动焊接的工作原理： 利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。高频振动焊接机广泛使用与双面塑料包装，聚氯乙烯焊接，电子制造等行业。 本次课程设计的高频振动焊接工作台，其工作原理如下： 图1 高频焊接工作台工作原理图 把工件1和工件2固定在加热台上，启动加热台将工件加热接近其熔点状态； 给压电陶瓷片同一高频率交流电，利用逆压电效应，两片压电陶瓷在电流作用下实现高频率微量变形，从而导致焊料棒产生水平方向的高频振动； 焊料棒底部与工件缝隙产生高频摩擦，当热量达到某一量值时，焊料棒底部融化流入工件缝隙实现焊接操作； 由于加热台可以再底座导轨上实现Y轴方向运动，焊接头可以再龙门架上实现X轴方向运动和Z轴方向运动及Z轴压力控制，加之焊料棒可绕轴转动并固定，隐刺，整机可实现中形状工件在三维空间中的焊接操作。 图2 高频振动焊接加热台运动示意图 二、高频率振动焊接设备主要由哪几个主要模块组成，各模块的功能有哪些 图3 高频振动焊接设备整体图 焊接设备包括龙门架、机壳、加热装置、尾翼机构、具有换能器的机头、压力机构、触点机构、操控机构和控制电路以及其它组成机床必要组件。 龙门架：支撑X方向位移机构，以及机床其它组件。 机壳：保护机床精密零件，起到防尘、碰撞的作用。 图4 高频焊接振动设备内部示意图 加热装置：给工件加热，使工件达到设定温度。 位移机构：可以精确定位焊机刀与工件的相对位置。 图4高频焊接振动设备振动部分示意图 换能器的机头：将电能转化为机械能，产生高频振动。 压力机构：产生焊机刀与工件间的压力。使工件1和焊机刀保持相对静止。 后吊杆机构：内置触点机构，控制电路的通断，在焊机刀接触工件时给控制电路发送启动信号。 操控机构：实现各部件的有序运动。 控制电路：按所需要求程序，控制电压电流，进而试下各组件的各种运动。  三、高频率振动控制器（硬件） 1. 信号生成模块以及功放模块 这部分电路主要负责产生高频交流电并连接到压电陶瓷，从而产生高频振动。 2. 信号调理模块 这部分电路主要起到反馈控制作用。 3. 保护电路模块 这部分电路主要包括MOS管过流保护电路，输出过流保护电路，过热保护电路。 4. 锁相模块 5. UI有效值采集模块 6. MCU最小系统 这是STM32的MCU微控制单元以及外围电路，包括MCU复位引脚电路，指示灯接口电路，振幅和相位调节旋钮接口电路，启动和锁相接口电路，启动模式选择电路，蜂鸣器驱动电路等等 7. 输入电源模块 这部分电路为控制电路以及液晶屏供电，加入0R电阻方便故障调试。