空間太陽電池陣自動貼裝工藝機理及系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展，對航天器的加工制造技術(shù)提出了更高的要求?？臻g太陽電池陣貼裝是航天器主電源加工制造流程中極重要的環(huán)節(jié)，貼裝工藝是將空間太陽電池串組件用膠粘貼到電池基板上的加工過程。由于電池串組件是輕、薄、脆的柔性大尺寸構(gòu)件，而且貼裝用的膠是難以控制形狀的粘性流體，所以貼裝工藝的實現(xiàn)難度較大。在國內(nèi)，空間太陽電池陣依然主要采用手工方式貼裝，極大的限制了產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
　　本文研究后提出了一種適用于空間太陽電池陣的自動

2、貼裝工藝，從理論和實驗兩方面較系統(tǒng)的研究了自動貼裝工藝機理，獲得了可指導(dǎo)工程實踐的重要結(jié)論，并使該自動貼裝工藝成功地應(yīng)用到工程實踐中。具體研究內(nèi)容包括如下幾個方面：
　　(1)調(diào)研分析相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)，提出了一種以非接觸式絲網(wǎng)印刷涂膠技術(shù)為基礎(chǔ)的自動貼裝工藝；
　　(2)提出了一種考慮刮板變形的非接觸式絲網(wǎng)印刷模型，以該模型為基礎(chǔ)對涂膠工藝機理展開研究：通過實驗獲得了貼裝用粘合膠的本構(gòu)模型；基于彈性力學(xué)理論分析刮板在印刷力作用

3、下的變形，獲得了刮板變形曲線方程；基于粘性流體力學(xué)理論分析絲網(wǎng)印刷過程中膠的流場形態(tài)，獲得了絲網(wǎng)印刷涂膠理論厚度方程；采用CFD軟件仿真絲網(wǎng)印刷工藝，驗證了理論分析的結(jié)果；分析絲網(wǎng)印刷過程中的離網(wǎng)問題，獲得了與絲網(wǎng)印刷均勻性相關(guān)的充分離網(wǎng)條件；
　　(3)建立了布貼加壓過程的擠壓流模型，研究了布貼加壓工藝機理：分析了膠在電池片擠壓擴散過程中的流場形態(tài)，獲得了膠的徑向擴散速度方程和膠對電池片的反作用力；采用CFD軟件對膠的擠壓擴散過

4、程進行了仿真驗證；分析了與布貼加壓工藝相伴隨的氣泡問題的產(chǎn)生原因和布貼過程中氣泡的運動變化，分析了氣泡的存在對太陽電池陣產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并結(jié)合試驗給出了抑制氣泡的若干種方法；
　　(4)工藝參數(shù)分析與優(yōu)化設(shè)計：通過對絲網(wǎng)印刷涂膠工藝和布貼工藝中參數(shù)的全局靈敏度分析，獲得了影響涂膠和布貼質(zhì)量的主要參數(shù)；結(jié)合空間太陽電池陣貼裝技術(shù)要求對工藝參數(shù)進行了理論取值設(shè)計；
　　(5)空間太陽電池陣自動貼裝設(shè)備的設(shè)計制造：在完成了自動貼裝

5、工藝機理研究和參數(shù)分析與設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)了一套具有XYZR四自由度運動平臺，包括組合式負壓吸附抓取機構(gòu)、非接觸式絲網(wǎng)印刷涂膠機構(gòu)和布貼加壓機構(gòu)的自動貼裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)在工程上實現(xiàn)了空間太陽電池陣的自動貼裝工藝。在空間太陽電池陣自動貼裝系統(tǒng)上進行的絲網(wǎng)印刷涂膠、布貼、加壓實驗進一步驗證了工藝機理研究結(jié)論的合理性；
　　本研究的創(chuàng)造性貢獻可歸納為以下三個方面：
　?。?）基于粘性流體力學(xué)理論，提出了考慮刮板彎曲變形的非接觸式

6、絲網(wǎng)印刷工藝分析模型，獲得了絲網(wǎng)印刷涂膠厚度方程和充分離網(wǎng)條件；
　?。?）建立了布貼加壓工藝的擠壓流模型，獲得了膠的擠壓擴散速度方程和電池片的布貼阻力方程，為膠層形狀設(shè)計提供理論依據(jù)，有效抑制了溢膠現(xiàn)象與氣泡的發(fā)生；
　?。?）對自動貼裝涂膠和布貼工藝進行了全局參數(shù)靈敏度分析，獲得了影響涂膠厚度、均勻性、膠的徑向擴散速度、電池片的布貼阻力等的關(guān)鍵參數(shù)，完成了空間太陽電池陣自動貼裝工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。
　　在博士論文工