贴片机的整体结构方案设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 编号： 1 设计任务 . 1 计题目 . 1 计要求 . 1 计内容 . 1 计工作 . 1 2 贴片机的整体结构方案设计 . 1 片机的整体结构设计概述 . 1 片机的整体结构设计 . 2 定方案 . 4 3 贴装头 动定位系统的设计 . 4 动框架结构形式的的确定 . 4 动方案的确定 . 5 4 电机的选择计算 . 6 轴方向的驱动电机计算 . 6 轴方向的驱动电机计算 . 8 轴方向电机计算 . 8 5 动力设计 . 10 6 机械结构零部件设计 . 13 杆的设计 . 13 动导轨设计 . 19 轮的设计 . 19 步带的设计 . 22 轴器设计 . 25 连接强度计算 . 26 7 贴片机性能分析 . 26 8 总结 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 设计任务 计题目 贴片机机构研究与设计 计要求 水平移动距离： 300线移动距离： 10 生产率： 3秒。 计内容 （ 1）贴片机整体结构的分析和设计。贴片机的整体组成，主要包括机架、机构及支撑台、 z/ 伺服定位系统、光学识别系统、贴装头、供料机、传感器和计算机操作系统。本课设主要设计机架、贴装头，并对其结构进行具体的说明分析。 （ 2）关键部分的设计分析和其他零部件的选取 （ 3）贴片机中交流伺服电机的计算和选取 （ 3）机械零部件的计算与校核 计工作 1、 装配图两张（ 2、零件图两张（ 3、设计说明书一份。 2 贴片机的整体结构方案设计 片机的整体 结构设计概述 贴片机的分类 目前世界上已经有很多个贴片机生产厂家，贴片机的种类达几百种之多，贴片机的分类虽没有固定格式，但习惯上有一下几种。 1）按速度分类 中速贴片机： 3000 片 /小时 贴片速度 9000 片 /小时 高速贴片机： 9000 片 /小时 贴片速度 40000 片 /小时 超高速贴片机：大于 3000片 /小时 通常高速贴片机采用固定多头或双组贴片机头安装在 有较高的定位精度，贴片器件的种类较广泛。这类贴片机种类最多，制造商也多，可以在多种场合下使用，并具有多功能组合技术，可根据不同的生产需要和环境的制约，组合拼装使用。而超高速贴片机则多采用旋转式多头系统，根据多头旋转的方向又分水平旋转式与垂直旋转式。 2）按功能分类 射片机是一种专门用与片式元件贴装的机器，由于贴装速度非常快，通常称为高速贴片机。 多功能贴片机也叫高精度贴片机或泛用机，可以贴装高精度的大型、异型元器件，一般也能贴装小型片状元件，几乎可以涵盖所有的元件范围。其有以下特点：精度高 、灵活性好；机械结构少磨损、反馈快、安静、易于保养等特点。多功能贴片机能够处理各种各样的复杂的元器件，是复杂电子产品生产中必不可少的设备。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 一般的贴片机功能较为单一，对于复杂的产品，必须使用不同功能的贴片机进行组合配线完成整个产品的贴装。目前有的复合式贴片机和平行式贴片机能安装多功能贴装头或者多功能模组，从而实现既能同时高速贴装小型片状元件，又能贴装高精度、大型、异型元器件；可以接受几乎所得的元件包装方式，包括可以加装盘装元件送料器。 片机的整体结构设 计 片机的移动结构方案设计 贴片机两种移动结构方案如图 图 贴片机的移动结构方案比较 设计方案对比如表 案一 方案二 方案名称 X,Y 联动龙门架式结构 Z 轴旋转摆动式结构 优点 1）移动灵活性大 2）高速运转时移动定位准确 3） 传动效率搞 4）易于实现自 动化生产 1） 适用于一些但方向距离较远的抓取 2） 设备占用体积小 缺点 1） 结构占地面积大 2） 生产成本高 1） 摆动速度受到一定制约 2） 工作不稳定 3） 高速运转易出现震动 装头的方案设计 贴装头的的种类形式有多种，分类如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 按照贴装头系统与 装头大致还可分为 4种类型：拱架式、复合式、转塔式、大型平行系统。不同种类饿贴装头对应的贴片机各有优势，通常取决于应用或工艺对系统的要求，并在其速度和精度之间也存在一定的平衡 。 拱架式结构又称动臂式结构，也可以叫做平台式结构。拱架式结构具有较好的灵活性和精度，适用于大部分元件，搞精度的激情一般都是这种类型，但起速度方面不是很快，无法和复合式。转盘式和大型平行系统相比。如图 示。 图 架式运动图 复合式机构是由拱架式结构发展起来的，严格的说，复合式结构也是拱架式的一种，它集合了转塔式和拱架式的特点，在动臂上安装有转盘，像 两个带有 12个吸嘴的转盘，如图 合式结构通过增加动臂数 量来提高速度，具有很大的灵活行，贴装速度可以每小时5万片。 图 贴装头 单头 多头 固 定式 旋转式 转塔式 转盘式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 转塔式结构是以前高速贴片机最常用的结构，如图 种结构自从 20世纪 80年代问世以来，很长一段时间都是告诉贴片机的主力机型。这种结构通常都有一个固定的转塔在旋转的同时进行元件的吸取、照相、贴装和吸嘴更换等。其优点速度高，性能非常稳定，如松下公司的 片。但是由于真空吸嘴上径向加速度的最大允许值受到限制和机械结构限制而使 贴装速度已达到一个极限值，不可能再有大幅度的提高。 图 大型平行系统是有一系列的小型独立组装机组成。模块化结构，有着丝杆定位系统等。而且速度上也比较高，如 司的 6个安装头，实现了 /片的贴装速度，但就没个安装头而言，贴装速度在 /片左右，仍可以大幅度提高。但其缺点成本较高，仅适用于大型企业。 定方案 按照课设题目要求设计方案最终选择， 贴片机移动结构： X,贴装头：拱架式结构 方案选择分析原因如下： 芯片拾取运动过程中，速度要求平稳，且高。贴装精度要求高。本次课题目的是进一步提高贴片的精度，理论贴装精度为 1贴装速度满足高速贴片机的要求。 3 贴装头 动定位系统的设计 本设计中，贴装头的运动是由 轴联动实现的定位， 动机构的功能是驱动贴装头在 x 轴方向和 实现贴装头快速、准确、平稳地到达指定位置。 3.1 动框架结构形式的的确定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 框架结构（即龙门架）一般分为 4种， 动， 动（上面： 动平面在 Z 轴上方）； 动（下面： 动平面在 详见表 表 号 名称 简图 特点 1 横梁固定不动，刚度容易保证； 经典结构，但不易提速。 2 横梁、平台都容易保证精度，但平台行程要比其它机构多 1倍 3 动上面） 结构简单，但 功平面中的一个方向刚度不容易保证 4 动下面） 横梁结构刚度是设计难点，各项性能优于其它结构 当横梁跨距值较小时，可以才用单侧驱动方式，当横梁跨距值较大时，最好选用双侧驱动，单驱动横梁的扭矩摆值会较大。 在精度值要求不搞的场合下，可以采用悬臂结构代替框架结构，这样做会使结构简单，成本降低。 贴装头能够快速、准确、平稳地到达指定位置。选择第四种结构，作为本次设计的结构，可以较好地满足高速、高精度的要求。三维实体建模图 图 动 方案的确定 采用两组交流伺服电机分别驱动 X 方向运动和 Y 方向运动，其传动机构是相买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 同的。 方案一：交流伺服电机 同步齿形带 直线轴承 同步带由伺服电机驱动小齿轮，使同步带在一定范围内做直线往复运动。这样带动轴基座在直线轴承上往复运动，两个方向的传动组合在一起组成 方案二：交流伺服电机 滚珠丝杠 滚动导轨 贴装头固定在滚珠螺母基座和对应的滚动导轨上方的基座上，伺服电机工作是，带动螺母做 滚动导轨导向，保证运动方向平行， 的滚动导轨做 现贴装头 分析两种方案的优缺点：滚珠丝杆传动技术成熟，输出精度搞，但其噪声交大：同步带传动机构噪声小，传动效率高，但其有弹性，驱动能力受到限制。经过分析比较，选择第二种方案，且使用的双电机驱动。 4 电机的选择计算 轴方向的驱动电机计算 服电机 结构的设计要求和尺寸的规划，伺服电机输出轴通过同步带传动到滚珠丝杆，而不是用联轴器直接相连。 杆、贴装头以及同步带。 （ 1）贴装 头换算到电机轴上的转动惯量 1J。贴装头的质量计算，按贴装头形状，贴装头的质量 60 贴装头的理论速度为秒 /片，在 线运动的速度为 1 米 /秒，丝杆导程20程选取详见丝杆设计），则电机理论转速 n=3000电机的启动时间 t=机的角速度为 ，角加速度为 ： 3 1430 0 030 2/3 1 4 4 贴装头换算到电机上的转动惯量为J： 2021 （ 4 式中： ， kg m/s 0s 把各数值代入公式 42221 0 0 0 4160 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 2） 丝杆换算到电机轴上转动惯量 2J 40程为 20度为 750的质量 2m 为 丝杆换算到电机的转动惯量为 2J ： 2222 4 （ 4 式中： kg m 将各数值带入公式（ 4 2222 0 0 0 负载的总的转动惯量 21 负载的惯性力矩为 T： (4式中： 2 2将各数值带入公式（ 4： T=3140= ： 9550（ 4 式中： 1r 将数值带入（ 4计算得： 5 03 0 0 电机的总功率为 总根据以上计算结果，选取电机的型号为 10性能参数如下： 频率： 200 额定输出功率： 额定转速： 3000 额定转矩： 4 控制电压： 20V 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 外形尺寸：最大外径 110 质量： 1.2 y 轴方向的驱动电机计算 服电机 传动结构和 服电机驱动 装头、丝杆、横梁架、 装头和丝杆的尺寸 惯性力矩数值也相同， 00 横 梁换算到电机的转动惯量为3J: 222223 0 0 411 0 0 ： 2321 0 0 1 0 0 6.0 负载的惯性力矩为 T： 4 00 0 1 功率为 P 5 03 00 5 0 总根据以上计算结果，选取电机的型号为 30性能参数如下： 频率： 200 额定输出功率： 额定转速： 3000 额定转矩： m 控制电压： 20V 外形尺寸：最大外径 130 质量： .3 z 轴方向电机计算 （ 1） 服电机 轮箱内部含有电磁离合器，通过离合器和齿轮传动结构可实现一轴输入多轴输出，且独立控制每一跟输出轴，达到 6个工位的 此节省电机使用，使贴装头的重量大大减轻。其结构图如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 据所设计的传动方式，伺服电机驱动负载包括：联轴器、齿轮、丝杆贴装头轴、吸嘴、元器件和 于吸嘴和元器件的质量远小于其它见，可将其忽略。 贴装头轴和连接板的质量 装头贴片时的 Z 轴方向理论速度为150mm/s，丝杆导程取 电机理论转速 n=3600电机的启动时间 t=机的角速度为 ，角加速度为 ： 2/ 贴装头换算到电机上的转动惯量为 1J： 2021 把各数值代入公式 327221 （ 2）丝杆换算到电机轴上转动惯量 2J 6程为 度为 110的质量 2m 为 5 丝杆换算到电机的转动惯量为 2J ： 2222 4 （ 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 将各数值带入公式（ 4 27222 2 负载的总的转动惯量 2621 1058.1 负载的惯性力矩为 T： T=1037680= ： 39550 由于是一个电机带动 6个工位动作则 电机的总功率总P： 总根据以上计算结果，选取电机的型号为 性能参数如下： 频率： 200 额定输出功率： 额定转速： 3600 额定转矩： m 控制电压： 20V 外形尺寸：最大外径 30 质量： 动力设计 齿轮箱的动力设计 齿轮箱结构如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 轴： 0 轴即电动机轴 轴： 42 9 92 101 m i n/1 8 0 00101 0 11轴： 42 9 92 102 m i n/1 8 0 00202 0 22轴： 1313 m i n/3 6 0 01313 0 33轴： 2424 4 m i n/3 6 0 02424 0 44轴： 3535 m i n/1 8 0 03535 0 0 55轴： 4646 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 m i n/1 8 0 04646 0 0 66轴： 5757 m i n/3 6 0 05757 0 0 77轴： 6868 m i n/3 6 0 06868 0 0 33轴： 7979 m i n/1 8 0 07979 0 0 99X 轴： 810810 m i n/1 8 0 0810810 0 0 01010表 各轴运动及动力参数 轴序号 功率 P /w 转速 n /（ r/ 转矩 T / 170 3600 84 1800 84 1800 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 600 600 800 800 600 600 800 800 机械结构零部件设计 杆的设计 滑动螺旋的特点：结构 简单，加工方便；易于实现逆行程自锁，工作安全可靠；摩擦阻力大，传动效率低；容易磨损，轴向刚度较差。 滚珠螺旋的特点：摩擦阻力小，传动效率高；磨损小、寿命长、工作可靠性好；具有运动的可逆性，应设防逆动装置；轴向刚度较高，抗冲击性能较差；结构复杂，加工制造较难；预紧后得到很高的定位精度（约达500）和重复定位精度（可达 12 根据贴片机的设计要求，拟选定滚动螺旋传动方式，结构图如图 示。 图 工作设计规格 工作重量： ： 00大速度： m/s 要求寿命： 5000h 导轨滑动系数： 伺服电机： 000位精度： 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 丝杆轴径、导程、螺帽之选定 （ 1）导程 ( 由伺服电机最高转速，可得 )(203 0 0 06 0 0 0 0m a xm a x h （ 1）滚珠丝杆副的载荷及转速计算 首先分析图 速度呈直线变化，等加速度运动。 周期行的往复运动。 最高速度： m/s 加速时间： 速时间： )(0201 )(4 0 )(1203 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 )/( 21m a x1 1111 =100 00 10=) 2/=3000/2=1500( 2 =100 ) 3000( 313 =100 0 () 2/=1500(以上轴向负荷行走距离、时间、平均转速的关系如表 表 作 轴向负荷 行程 时间 平均转速 去程加速度 0 500 去程等速度 00 000 去程减速度 0 500 回程加速度 0 500 回程等速度 00 000 回程减速度 0 500 m、当量转速 312211322321131.t .额定动载荷 1 0 0/)60( 31 （ 6 式中： 精度系数f 载荷性质系数查表把数据带入公式（ 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 0 0/2 0 0 0 01 1 5 0/)60( 3131 作寿命 下表： 各类机械预期工作时间 机械类型 注 普通机械 普通机床 数控机床 精密机床 测试机械 航空机械 5000 10000 10000 15000 20000 20000 15000 1000 250（天） 16（ h） 10（年） 机率）=20000 由于是精密丝杆传动，选 20000h； 又查表得： 载荷系数 载荷性质 无冲击平稳时 一般运行 有冲击和振动 靠性系数 可靠性 /% 90 95 96 度系数 精度系数 1、 2、 3 4、 5 7 上表知： 载荷系数 靠性系数 精度系数 螺帽的选择 根据以上计算数据，可得选用： 外循环式高导程滚珠丝杆 形式： 循环圈数列： 5 1 外径（ 导程 10（ 1 5 1 32 4490 36 4750 40 4130 5050 50 6180 7550 杆轴径之选定 高速移动时，可由许用转速来决定轴径。 用危险速度来计算所需丝杆公称直径： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 72022 10260 720 10 (6在此 L=最大行程 +螺帽的长度 /2+轴端预留量 =600+50+100=750（ 安装方式固定 +固定 查表： f 数据带入公式 6 722 03 0 0 0d 珠丝杆刚性系统计算 由初始设计条件： 失位为 负荷） 在此设定滚珠丝杆系统的构成元件（丝杆轴，螺帽及支撑轴承）的总变形量为 时滚珠丝杆系统组成的弹性变形量为 )(25.0 （ 1）丝杆轴的刚性： 性位移量：杆会产生最大轴向变形处在位置为丝杆中央 310 s（ 6 由图可在将 x=L/2 代入公式（ 6 图 ： 322 10 32210 其中 为 算结果如表所示 （ 2）螺帽的刚性： 性位移量：文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 以最大轴向负荷的 1/3为预紧力 =549/3=183N 3/ ，代入 计算结果如 表 帽 型号 2d 杆轴 螺帽 合计 L 32490 85 6750 93 0130 101 0300 99 )(25.0 的条件下，加上没有考虑的轴承刚性和考虑经济性和安全性做 出以下选择 滚动丝杆型号： 40径： 40程： 20 3）寿命的校核 6363 22808（ h） 大于设计要求的寿命 20000h 许用回转速度校核 722 103646(危险转速为 13646（ 大于最大转速 3000（ ,故安全。 （ 4）滚珠丝杆应力计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26222m a x / 0 94/ 26 / 00 20597 22m a x 106N/查手册符合强度要求。 动导轨设计 滚动导轨型号的选择 导轨类型的选择有滚动和滑动，本设计中选择滚动导轨。 个方向的导轨选择型号为 方向等载荷型滚动直线导轨副。参数如下： 导轨长度： 735 额定动载荷： 定静载荷： 定力矩： 2.4 2.4 54 其结构简图和受力图如下： 图 轮的设计 高速级齿轮传动的设计计算 轮材料，热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 （ 1） 齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度为 小齿轮 280取小齿齿数 1Z =24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 高速级大齿轮选用 45 钢正火，齿面硬度为 大齿轮 240 i 2 12=48 齿轮精度 按 10095 1998，选择 7 级，齿根喷丸强化。 步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计 2131 )(1 确定各参数的值 : 试选由课本2020算应力值环数 60n1 0 3600 1（ 2 8 300 5） =19 0h =108 h 查课本203 得： = =齿轮的疲劳强度极限 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,应用2020 H 1 =550= H 2 =450=423 许用接触应力 M P 72/)4 2 1(2/)( 21 查课本由1980=0 d=1 T=11/600 = 设计计算 小齿轮的分度圆直径 2131 )(12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 = 3 计算圆周速度 100060 11nd t 计算齿宽 b b=td = 计算齿宽与高之比 模数 mt=4=高 h= =计算载荷系数 K 根据 ,7级精度 , 查手册得 动载系数 =1, 课本由1950 KF=载荷系数 : 5 9 实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 =3 =计算模数711 根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式； )(21213 确定公式内各计算数值 查手册得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ；大齿轮轮的弯曲强度极限 801 寿命系数 计算弯曲疲 劳许用应力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 取弯曲疲劳安全系数 S= M P M P 计算载荷系数 K。 查取齿形系数。 查取应力校正系数。 计算大小齿轮的 111加以比较。 0 1 3 7 3 1 F Y 0 1 3 7 3 1 F Y （ 2）设计计算 2 6 4 查课本由1970弯曲疲劳寿命系数 : 取弯曲疲劳安全系数 S= F 1 = 0 F 2 = 8 013 111 Y 222 Y 大齿轮的数值大 步带的设计 始条件 (1)传递功率： P=2)小带轮转速 0001 ，大带轮的转速 0001 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 计过程 （ 1）