随着电子产业朝向智能化、柔性化、全面化加速转型升级,传统的涂覆设备已无法满足日益严苛的工艺要求,对高精密涂覆设备的开发势在必行。螺杆式雾化涂覆阀相比于其它涂覆阀具有明显的涂覆优势:涂覆精度高,喷涂喷幅和厚度控制精准。虽然计量型的雾化涂覆阀国内也有公司推出,但都是应用于低端涂覆工艺,真正适用于高精密工艺的涂覆技术在国内并不太成熟,国外对这一产品核心部件的设计制造依然处于垄断地位。为解决现有涂覆技术在高精密工艺中的应用问题,本文研制了一种基于螺杆计量和气液两相混合雾化原理的涂覆阀,对核心零部件雾化喷嘴的结构尺寸参数进行了优化设计,通过样机试验研究了雾化气压、液体流量、液体粘度、喷涂高度等四个参数对喷涂效果的影响规律。本文的研究内容主要有五大部分:1.螺杆泵工作原理的研究通过对螺杆泵计量过程的分析,了解螺杆泵计量送料的主要特点及优势。通过对螺杆泵的螺杆和定子进行运动学分析,得到螺杆和定子的型线方程、啮合关系及螺杆在定子内的运动规律。通过对螺杆泵进行动力学分析,分析螺杆的受力状况。研究螺杆泵的密封特性及泄漏原理,以螺杆与定子配合的截面结构为理论模型,分析螺杆泵工作时密封腔内的流场分布。2.液体雾化基础理论的研究本文通过对液体雾化基础理论的研究,介绍气体与液体混合过程中的分裂、破碎的过程与方式,液体破碎成较小液滴需经历一次雾化和二次雾化。当液体受到外界气体动力以及自身内部的粘性力、表面张力等共同作用时,液体表面会产生不稳定表面波,随着气体动力的增强,此表面波波动幅度增加,液体随即破碎雾化成微小液滴。由液体的雾化原理可知,雾化喷嘴的结构、气液相对速度以及气液的物理性质等均为影响液体雾化效果的重要因素。本文建立了评价液体雾化性能的三个指标:雾化液滴细度、雾化角和雾化均匀度,并得出雾化液滴的直径分布符合正态分布。建立了影响液体雾化效果的理论模型,并以此为据得到了液体速度、气体速度、气液体积流量比、液体粘度与液滴索特直径之间的关系曲线。3.螺杆式雾化涂覆阀的结构设计对螺杆式雾化涂覆阀的结构进行了优化设计,通过给定的流量和转速设计了螺杆和定子的结构尺寸,并对螺杆的传动装置进行轴向力分析,从而选定了合适的轴承和软轴。对涂覆阀雾化喷嘴的液体流道及气体流道进行仿真优化,得到实现最优雾化效果的结构参数。对气体流道上的匀气盘进行仿真优化,选定均匀排布8个孔作为匀气盘的结构设计参数。对气液两相在雾化喷嘴处的混合流体进行两相流模拟,得出了气体出口直径、液体流量和雾化气压对气液混合雾化的影响规律。结果显示:随着气体出口直径的增加,出口处的气液混合流体流速逐渐减小;随着液体流量的增加,气液混合流体的流速和喷幅几乎保持不变;随着雾化气压的增加,气液混合流体的流速和喷幅都有所增加。4.螺杆式雾化涂覆阀的控制系统设计设计了螺杆式雾化涂覆阀控制系统,分析了控制系统的组成部分和工作原理。以单片机和直流电机驱动器为核心,设计了整套控制系统。针对雾化涂覆作业中常用的功能,设置了点动和画线两种工作模式,以适应不同的涂覆工艺。5.螺杆式雾化涂覆阀的试验研究与结果分析搭建了螺杆式雾化涂覆阀试验平台,对雾化气压、液体流量、液体粘度、喷涂高度等四个参数对喷涂效果的影响进行了试验分析,结果显示:随着雾化气压的增加,雾化喷涂的喷幅变化并不规律,总体呈先增加后减小,经历平稳之后再增加,而喷涂厚度则呈现逐步减小的趋势;随着液体流量的增加,雾化喷涂的喷幅呈现先增加后减小的趋势,喷涂厚度则呈现逐步上升的趋势;随着液体粘度的增加,雾化喷涂的喷幅随之减小,且减小趋势渐缓,而喷涂的重量则呈现逐步下降的趋势;随着喷涂高度的上升,雾化喷涂的喷幅呈现先上升并逐步趋向于平稳状态。利用相位多普勒粒子分析(PDPA)试验平台,以雾化后的液体粒径作为雾化效果的性能评价指标,研究分析了雾化气压、液体流量以及液体粘度对雾化颗粒粒径的影响规律。结果显示:随着雾化气压的增加,形成雾化颗粒的粒径呈现下降趋势;随着液体流量的增加,形成雾化颗粒的粒径呈现上升趋势;随着液体粘度的增加,液体雾化的均匀性有变差的趋势。本文研制的螺杆式雾化涂覆阀在不同操作参数下均易获得粒径较小(100μm以下)的雾化颗粒,在雾化液滴细度和雾化均匀性两个评价指标上表现良好。