热风回流炉内环境的仿真模型建立方法及仿真模型技术

本发明专利技术公开的热风回流炉内环境的仿真模型建立方法，对所述热风回流炉内的区域进行静止区域和运动区域的划分，待焊元件位于所述运动区域的网格中，采用层铺法更新运动区域内的网格，模拟待焊元件被传送装置带动穿越不同温区，与待焊元件在热风回流炉内的运动一致，模拟了热风回流炉内环境。并且采用层铺法更新网格，计算效率较高，提高了仿真模型建立方法的可行性。通过该方法获得的仿真模型能对热风回流炉中的流场状态进行模拟，通过观察流场的变化，来改变进风口流速、传送带的速度等参数，从而优化热风回流炉内对集成电路板进行回流焊的工艺参数。的工艺参数。的工艺参数。

【技术实现步骤摘要】
热风回流炉内环境的仿真模型建立方法及仿真模型


[0001]本专利技术涉及计算机辅助设计
，尤其涉及热风回流炉内环境的仿真模型建立方法及仿真模型。

技术介绍

[0002]热风回流焊是种通过对流喷射管嘴或者耐热风机来迫使气流循环从而实现被焊件加热的焊接方法该类设备在90年代开始兴起。由于采用此种加热方式印制电路板(PCB)和元器件的温度接近给定加热温区的气体温度完全克服了红外回流焊的局部温差和遮蔽效应故目前应用较广。焊接缺陷是由回流焊焊接工艺参数设置不合理导致的，而现有的回流焊焊接工艺参数设计是通过设计实物印制板组件反复通过需要设置工艺参数的回流炉，再通过炉温测试仪等工具采集温度曲线，采用“试误法”逐步逼近理想(或可接受)目标曲线，从而实现回流炉工艺参数设置。
[0003]而通过有限元仿真方法建立热风回流炉的虚拟模型，再通过某些修正方法优化该模型，就可以将实物热风回流炉转换为计算机里的虚拟热风回流炉，从而在计算机辅助下实现虚拟仿真，再针对不同状态的印制板组件建立有限元模型，导入设计的热风回流炉虚拟模型中，实现低成本高效的热风回流炉参数设置。
[0004]而现有技术中有限元仿真建立的热风回流炉模型建立过程中很多都是建立基于理想环境下进行的计算，并未模拟电路板在传送带上穿越不同温区，计算效率比较高，但由于不是基于真实回流炉的参数来进行计算，因此得到的结果对于优化工艺参数，特别是回流炉的控制参数意义很小。

技术实现思路

[0005]为了模拟更真实的热风回流炉内环境，为优化热风回流路的控制参数提供可靠基础，本专利技术提供一种热风回流炉内环境的仿真模型建立方法及仿真模型。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的专利技术目的。
[0007]热风回流炉内环境的仿真模型建立方法，包含：
[0008]建立热风回流炉的几何模型；
[0009]将热风回流炉的几何模型划分为静止区域和运动区域；
[0010]所述运动区域的网格沿待焊元件的运动方向运动，待焊元件位于所述运动区域的网格中；
[0011]所述运动区域的采用层铺法更新网格，获得有限元模型；
[0012]基于所述有限元模型，进行流体动力学计算，得到模拟热风回流炉内环境的仿真模型。
[0013]优选地，所述运动区域的上方和下方均设置所述静止区域。
[0014]优选地，用矩形出风口替代所述热风回流炉的圆形喷管出风口，一个所述矩形出风口覆盖一个温区内的全部圆形喷管出风口。
[0015]优选地，所述运动区域的网格的两端为六面体网格；两端的六面体网格之间为四面体网格；
[0016]所述待焊元件位于所述运动区域的四面体网格中；
[0017]所述四面体网格处于所述运动区域的一端时，网格停止更新。
[0018]优选地，所述六面体网格与所述四面体网格相接处，二者共节点。
[0019]优选地，所述六面体网格中的六面体为长方体；
[0020]所述六面体网格与所述四面体网格相接处的截面为长方形，所述长方形的边长与所述四面体相接面的边长相等。
[0021]本申请还提供一种热风回流炉内环境的仿真模型，通过所述仿真模型建立方法获得。
[0022]本申请还提供一种集成电路板的设计方法，所述集成电路板在热风回流炉内完成回流焊，包含将设计阶段的集成电路板作为所述仿真模型中的待焊元件进行仿真，根据仿真结果调整集成电路板的结构。
[0023]本申请还提供一种回流焊工艺参数的修正方法，运用传热学原理，通过改变所述仿真模型中进风口的风速和和温度、运动区域的平移速度获得待焊元件在回流焊工艺过程中的温度曲线；
[0024]通过所述仿真模型得到热风回流炉内流体域的风速和温度分布图；
[0025]根据所述温度曲线、风速分布图和温度分布图对回流焊工艺参数进行修正。
[0026]本申请还提供一种焊接缺陷分析方法，运用传热学原理，通过改变所述仿真模型中进风口的风速和温度、运动区域的平移速度获得待焊元件在回流焊工艺过程中的温度曲线；
[0027]以通过所述温度曲线作为输入参数，分析焊接缺陷。
[0028]本专利技术公开的热风回流炉内环境的仿真模型建立方法，对所述热风回流炉内的区域进行静止区域和运动区域的划分，待焊元件位于所述运动区域的网格中，采用层铺法更新运动区域内的网格，模拟待焊元件被传送装置带动穿越不同温区，与待焊元件在热风回流炉内的运动一致，模拟了热风回流炉内环境。并且采用层铺法更新网格，计算效率较高，提高了仿真模型建立方法的可行性。
[0029]通过该方法获得的仿真模型能对热风回流炉中的流场状态进行模拟，通过观察流场的变化，来改变进风口流速、传送带的速度等参数，从而优化热风回流炉内对集成电路板进行回流焊的工艺参数。
[0030]对需要热风回流炉内完成回流焊的集成电路板，在集成电路板的设计中，将设计阶段的集成电路板作为所述仿真模型中的待焊元件进行仿真，根据仿真结果调整集成电路板的结构，提高设计的可靠性。
[0031]运用传热学原理，通过改变仿真模型中进风口的风速和运动区域的平移速度获得待焊元件在回流焊工艺过程中的温度曲线；通过仿真模型得到热风回流炉内流体域的风速和温度分布图；根据所述温度曲线、风速分布图和温度分布图对回流焊工艺参数进行修正，缩短生产时间。
[0032]通过改变所述仿真模型中进风口的风速和运动区域的平移速度获得待焊元件在回流焊工艺过程中的温度曲线；以通过所述温度曲线作为输入参数，分析焊接缺陷，从而得
到产品出现问题的地方，加以改进。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例1提供的热风回流炉内环境的仿真模型建立方法的仿真模型中静止区域和运动区域的位置示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例1提供的热风回流炉内环境的仿真模型建立方法的仿真模型中运动区域的网格的示意图；
[0035]图3为本专利技术实施例1提供的热风回流炉内环境的仿真模型建立方法的仿真模型中矩形出风口的示意图；
[0036]图4a为本专利技术实施例1中位置一的实验与仿真温度曲线对比图；
[0037]图4b为本专利技术实施例1中位置二的实验与仿真温度曲线对比图。
具体实施方式
[0038]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0039]实施例1
[0040]本实施例首先提供一种热风回流炉内环境的仿真模型建立方法，包含：
[0041]对真实的热风回流炉内部尺寸进行测量，建立热风回流炉的几何模型；
[0042]将热风回流炉的几何模型划分为静止区域和运动区域；所述运动区域越大，通过本方法建立的有限元模型在进行计算时的计算量越大，但是这样的有限元模型就越接近热风回流炉内环境；
[0043]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.热风回流炉内环境的仿真模型建立方法，其特征在于，包含：建立热风回流炉的几何模型；将热风回流炉的几何模型划分为静止区域和运动区域；所述运动区域的网格沿待焊元件的运动方向运动，待焊元件位于所述运动区域的网格中；所述运动区域的采用层铺法更新网格，获得有限元模型；基于所述有限元模型，进行流体动力学计算，得到模拟热风回流炉内环境的仿真模型。2.根据权利要求1所述的仿真模型建立方法，其特征在于，所述运动区域的上方和下方均设置所述静止区域。3.根据权利要求1所述有仿真模型建立方法，其特征在于，用矩形出风口替代所述热风回流炉的圆形喷管出风口，一个所述矩形出风口覆盖一个温区内的全部圆形喷管出风口。4.根据权利要求1所述的仿真模型建立方法，其特征在于，所述运动区域的网格的两端为六面体网格；两端的六面体网格之间为四面体网格；所述待焊元件位于所述运动区域的四面体网格中；所述四面体网格处于所述运动区域的一端时，网格停止更新。5.根据权利要求4所述的仿真模型建立方法，其特征在于，所述六面体网格与所述四面体网格相接处，二者共节点。6.根据权利要求5所述的仿真模型建立方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兵，孟瑛泽，亓婷，敖晨歌，苏煜，许庆，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：