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硕士论文-激光切割磁头折片软线路板工艺研究及设备开发，共71页，13130字
随着计算机产业的飞速发展，硬盘产业也面对着越来越大的市场需求量和越来越
高的质量要求。其中磁头折片组合是硬盘中一个很重要的部件，所以提高磁头折片组
合生产效率和质量具有非常重要的意义。目前甲公司采用机械刀片切割磁头折片软线
路板，该方法存在效率低下，合格率低等缺点。激光切割具有切缝窄，热影响区小，
效率高，切边无机械应力等优点，与传统的机械切割相比具有更大的优点与灵活性。
本文研究了激光切割软线路板工艺，并开发出一种新型激光切割软线路板设备。
论文的主要研究内容及结论：
(1) 基于传热学和有限元理论建立了激光加热软线路板的温度场计算模型，以有
限元软件 ANSYS 为平台，分析了软线路板受到不同能量分布的激光加热时温度场的变
化规律，分析结果表明：激光扫描中心点温度最高，随着远离扫描中心点温度逐次降
低；激光扫描中心点位置不同其最高温度也不相同，沿着激光扫描方向温度逐渐增高，
在激光扫描起始点温度最低，在激光扫描结束点处温度最高；降低激光扫描速度和提
高激光功率均可以提高温度，但激光功率的改变对温度变化的影响更加显著
(2) 采用实验法对工艺参数进行优化，研究了工艺参数对切割表面质量的影响规
律。研究不同的激光参数：功率、扫描速度、扫描次数和激光频率，对切割表面质量
影响的显著程度，并确定最佳的工艺参数组合。由实验结果得出最佳激光切割工艺参
数为：激光功率 95%,切割速度 200mm/s,激光频率 40KHz,激光扫描次数 5 次。影响切
割质量的主要因素依次为激光功率、切割速度、激光扫描次数和激光频率;在高功率、
快速度、较低频率、多次扫描的条件下切割单层柔性线路板切割表面质量最好。
(3) 激光切割设备机械结构设计。对激光切割设备系统进行了整体结构方案分
析，整体结构设计。对产品上下料机构，传送机构，夹紧机构，排烟系统等关键部件
进行设计和选型。
(4) 激光切割设备控制系统设计。设计切割设备电路及气路工作原理图，根据设
备自动控制的需要，选择合适的硬件。
最后对全文进行总结，对未来工作做了进一步展望
关键词：激光切割，温度场，实验设计，结构设计, 控制系统设计

目 录
摘 要 .............I
ABSTRACT .............. II
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的意义........1
1.1.1 课题背景.1
1.1.2 基本概念.1
1.1.3 课题研究的目的及意义.......2
1.2 国内外激光切割技术发展现状综述......3
1.2.1 激光切割技术原理及分类...3
1.2.2 激光切割技术特点5
1.2.3 常用切割激光器....6
1.2.4 激光切割技术的研究现状...6
1.2.5 激光切割软线路板的研究现状..........9
1.2.6 紫外激光挠性板切割设备国内外发展现状 ...10
1.3 本文主要研究内容..10
第二章 激光切割有限元数值模拟研究 .............. 12
2.1 引言...........12
2.2 有限元法概述与 ANSYS 软件应用........12
2.2.1 有限元法概述......12
2.2.2 ANSYS 软件应用..13
2.3 有限元理论模型及分析.........15
2.3.1 模型理论分析......15
2.3.2 温度场有限元计算的基本理论........16
2.3.3 基于 ANSYS 的温度场有限元计算模型...........18
2.3.4 温度场结果讨论..21
2.4 本章小结...24
第三章 工艺参数对激光切割表面质量的影响.. 25
3.1 引言...........25
3.2 实验器材及实验方法.............25
3.2.1 实验器材..............25
3.2.2 激光切割气氛实验.............26
3.2.3 激光切割参数匹配正交实验............27
3.3 实验结果与分析......30
3.3.1 激光切割气氛实验结果与分析........30
3.3.2 激光切割参数匹配正交实验结果与分析.......31
3.4 本章小结...33
第四章 机械系统设计 ............ 35
4.1 引言...........35
4.2 机械系统方案设计..35
4.2.1 设备要求..............35
4.2.2 系统方案设计......35
4.3 机械系统关键模块详细设计.37
4.3.1 上下料系统..........37
4.3.2 传料系统..............40
4.3.3 定位夹紧系统......42
4.3.4 切割系统..............44
4.3.5 排烟系统..............45
4.4 设备三维建模及虚拟装配.....46
4.4.1 基于 Pro/E 的设备三维建模............46
4.4.2 基于 Pro/E 的设备虚拟装配............47
4.5 本章小结...48
第五章 控制系统设计 ............ 49
5.1 引言...........49
5.2 控制系统总体方案设计.........49
5.3 控制系统主要硬件选择.........50
5.3.1 工控机的选择......50
5.3.2 PLC 的选择..........51
5.3.3 激光器的选择......52
5.3.4 马达驱动器的选择.............52
5.4 控制系统电路设计..52
5.4.1 主控制电路..........52
5.4.2 激光器控制电路..53
5.5 气动系统设计..........54
5.6 本章小结...55
第六章 总结与展望 . 57
6.1 全文总结...57
6.2 未来工作展望..........58
参考文献 .... 59
致 谢 .......... 61
攻读硕士期间发表的学术论文 ............. 62