电子元件目检设备设计

I摘 要随着电子产业的发展，电子产品在人们的日常生活中起到越来越重要的主要。人们对电子产品的薄、轻、小型化的需求，使得电子产品朝着薄、轻、小型化不断发展。电子元件是电子产品的重要组成部分，其性能直接影响着电子产品的质量，因此对电子元件的检测就显得尤为重要。传统的目检测是用放大镜等直接人工识别，耗费的时间和劳力多而且精度低，为了减轻以往作业量，且让出货作业更准确，并降低检测成本，所以设计这样一套电子元件目检测设备。本设备是通过放料机构将电子原件放在料带中，然后通过传动机构输送到摄像头下，并通过显示屏放大，便于人工识别，以达到将不同型号的电子元件分拣开的目的，同时还可以控制电子元件放料和收料的速度，实现电子元件在料带上的间歇性运动。该设备可以改变传统目检测的不足，大大提高工人工作效率，减轻劳动强度并提高工作的准确度。课题基于机械设计理论，确定了电子元件目检设备的方案，根据设备运动形式和运动参数的要求确定原动机的类型和参数，设计出各组成机构的零、部件的材料、外形及基本尺寸，绘制相应的装配图以及主要零部件图。关键词：电子元件；目检设备；料带。IIAbstractAs the electronics industry, electronic products play in peoples daily lives more and more important major. Electronic products, people thin, light, small demand makes electronic products toward the thin, light, small growing. Electronic components is an important part of electronic products, its performance directly affects the quality of electronic products, so the detection of electronic components is particularly important. The traditional objective test are identified with a magnifying glass and other direct labor, time and labor consuming more and low precision, in order to reduce the amount of past work, and make more accurate shipping operations, and reduce testing costs, design such a test head of electronic components equipment. The device is expected to take place electronic components, through transmission transported to the next camera and zoom through the screen, easy to manual identification, the sorting of different types of electronic components open at the same time control the discharge of electronic components and materials received speed. The device can greatly improve the efficiency of workers and reduce labor intensity and improve accuracy. Subject-based mechanical design theory, determine the purpose of electronic component testing machine, the program, according to the form and motion parameters for Motions requirements to determine the type and parameters of the original Dongji to design the composition of body parts and components of the basic shape and size, draw the corresponding assembly drawing and the main parts diagram.Key words：surface mounted devices; Manual Vision System；carrier tape.III目 录摘 要 .IAbstract.II1 绪 论 .11.1 本课题的研究背景 .11.2 本课题的研究意义 .11.3 国内外发展现状 .12 总体方案的确定 .33 原动机的选定 .43.1 原动机的分类 .43.2 步进电动机的优点 .43.3 步进电动机的选型 .54 减速器的确定 .64.1 减速器的分类 .64.2 减速器齿轮的计算 .64.3 轴的设计 .114.4 润滑与密封及箱体尺寸 .135 带传动的设计 .145.1 带传动 .145.2 带传动的计算 .145.3 放料机构和导料带轮的设计 .175.4 轴的设计 .196 控制部分的设计 .226.1 PLC 的分类 .226.2 S7-200 的选择 .226.3 PLC 的自动化控制 .237 机架和导轨的设计 .247.1 料带轨道组件 .247.2 支撑机构 .24结 论 .26致 谢 .27参考文献 .28附 录 .2911 绪 论1.1 本课题的研究背景电子产品的薄、轻、小型化不断发展促使电子元件的小型化发展，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小，所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成 IC，不得不采用表面贴片元件；产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力；电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用；电子科技革命势在必行，追逐国际潮流。目前，电子元件正进入以新型电子元件为主体的时代，它将基本上取代传统元件，由原来只为适应整机的小型化及其装配新工艺的要求，变为满足数字技术、微电子技术发展所提出的特性要求。同时，新型电子元件技术的发展体现了当代和今后电子元件向高频化、片式化、微型化、薄型化、低功耗、响应速率快、高分辨率、高精度、高功率、多功能、组件化、复合化、模块化和智能化等发展的趋势，产品的安全性和绿色环保也是其发展方向。 世界电子元件技术片式化、小型化、高精度化、高频率化的发展趋势，在电子元件的各个门类中都得到了充分体现。1.2 本课题的研究意义电子产品在日常生活与生产当中起着举足轻重的角色，对于电子元件的检测也就固然成了一项很重要的步骤。由于电子元件体积微小，而且制造精密，通过肉眼直接观察比较难辩别，以往的目检都是用放大镜等直接人工识别，要引进设备又要花费大量的资金，为了减轻以往作业上所需耗费的时间与劳力，且让出货作业更准确，并降低检测成本，所以设计这套方案其目的就是想改进这些不足。1.3 国内外发展现状电子目检设备的目检测部分所用的机器视觉系统自起步发展到现在，已有 15 年的发展历史。应该说机器视觉作为一种应用系统，其功能特点是随着工业自动化的发展而逐渐完善和发展的。目前，国际上视觉系统的应用方兴未艾，1998 年的市场规模为 46 亿美元。在国外，机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业，其中大概 40%-50%都集中在半导体行业。具体如 PCB 印刷电路。主要的机器视觉公司诸如德国克朗斯公司，美国的工业动力机械有限公司等等。而在国内，工业视觉系统尚处于概念导入期，导致以上各行业的应用很少，即便是有，也只是低端方面的应用，大多数国内公司多代理国外公司产品，自主研发的相2对较少，这样产品在国内售价相对很高，导致很多工厂在权衡利弊之后，放弃了使用机器视觉的想法。但随着我国配套基础建设的完善，技术、资金的积累，各行各业对采用图像和机器视觉技术的工业自动化、智能化需求开始广泛出现，同时也由于视频采集系统硬件产品的价格下降，国内有关大专院校和研究所近两年在图像和机器视觉技术领域进行了积极思索和大胆的尝试，逐步开始了工业现场的应用。另外，各行业的领先企业在解决了生产自动化的问题以后，已开始将目光转向视觉测量自动化方面。这些应用大多集中在如电子元件目检测、药品检测分装、印刷色彩检测等。真正高端的应用还很少，因此，以上相关行业的应用空间还比较大。 1 32 总体方案的确定本方案拟定电子元件在皮带轮上传动，通过目检测设备自动检测电子元件，从而达到区分各类元件的目的，该设备的组成部分主要有：电动机、减速器、传动设备、料带收放料机构、目检测设备等。整套设备通过一个料带放料机构将装有电子元件的料带输送到料带轨道中，通过皮带传动，将料带传输到检测设备下进行检测，最后再由收料机构卷收到料带盘中。其传动部分简图如下：图 1-1 传动结构简图43 原动机的选定3.1 原动机的分类电动机俗称马达，是一种将电能转化成机械能，并可再使用机械能产生动能，用来驱动其他装置的电气设备。电动机驱动电气设备，是系统运行的基础部分，因此电动机的选择就显得尤为重要。电动机的种类有很多：按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。 按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。 按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。电动机种类多种多样，不同的电动机有不同的用途，它们使用的场合也不同。根据原始资料料带送料为间歇运动，每传输五个电子原件，停止 2 秒，因此电动机的选择应该能够实现料带间歇运动，步进电动机的步距角 0.72 度刚好能被旋转一周的角度360 度整除，能满足送料时的运动方式。因此，本系统的原动机选择步进电动机。 23.2 步进电动机的优点随着数控技术及电子设备的发展，特别是电子计算机的普及，就有了步进电动机，其新型驱动方式也不断出现，为步进电动机的应用带来了广阔的前景。步进电动机是一种以电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电动机。与其他电动机相比它有很多优点：每步的精度在 3%-5%，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性；有着优秀的起停和反转响应；没有电刷，可靠性较高电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制，这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本 ；速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个5脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为 100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。3.3 步进电动机的选型根据原始资料料带送料为间歇运动，每传输五个电子原件，停止 2 秒，步进电动机的步距角 0.72 度刚好能被旋转一周的角度 360 度整除，所以能满足送料时的运动方式。有效地解决料带间歇运动的问题。根据已知条件，选择的步进电动机型号 90BF006（BF 系列步进电动机）其的具体参数如下：表 3.1 步进电动机参数品 名最大静力矩（ ）Nm相数额定电流（A/相）基本步距角（度）输入电源脉冲数(step/s)90BF006 2.156 五相十拍 3A 0.36 24V 2400电动机外形尺寸：9065mm 364 减速器的确定4.1 减速器的分类减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有 40 余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。 44.2 减速器齿轮的计算4.2.1 原动机参数P=24*3=72wn=360/0.36=1000各级传动比分配初定 41i0.32传动装置总效率： 4231a(弹性联轴器 ) （滚动轴承） (圆柱齿轮传动) 9.019.02 97.03各轴转速n0=nm=1000r/minn1=nm=1000r/minn2=n1/i1=250 r/minn3=n2/i2=82.236r/min各轴输入功率p0=ped=72wp1=p0*1=71.27 wp2=p1*2*3=68.45wp3=p2*2*3=65.73w各轴转矩7T0=9550P0/n0=0.6876N.mT1=9550P1/n1=0.681N.mT2=9550P2/n2=2.615 N.mT3=9550P3/n3=6.633 N.m4.2.2 高速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）1.齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高， ，小齿轮采用40Cr，大齿轮采用 45 号钢，锻造毛坯，大、小齿轮均调质处理，均用软齿面。齿轮精度用 7 级，轮齿表面精糙度为 Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为点蚀。 52.设计（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。考虑传动平稳性，齿数宜取多些，初步取 Z1=23Z2=72（2）按齿面接触疲劳强度设计， 312112. dht KTZuEdT1=9550P/n=681 Nmm确定公式的各计算数值1）试选载荷系数 kt=1.32) 小齿轮转矩 T2=2615Nmm3) 选取齿宽系数 d=14）查得材料的弹性影响系数 zE=189Mpa5）选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim=600MPa HILin=550MPa6）应力循环次数 N N1=60n1jLh=0.504109N2= N1/i2=0.1661097）查得接触疲劳寿命系数；K HN1 =0.93；K HN2 =0.95 8）取接触疲劳安全系数：S Fmin=11lim58HNMPas2li.3.计算81）试计算小齿轮分度圆直径将有关值代入得D1t=19.582）计算圆周速度V1=d 1tn1/(601000)=0.51m/s3）计算齿宽 bb=d*d1t=19.58mm4)计算齿宽与齿高之比模数 mt= d1t/z1=2.00齿高 h=2.25mt=4.50mmb/h=10.675) 计算载荷系数根据 V1=0.51m/s,7 级精度,查得 KV=1.04;直齿轮,K H =KF =1;使用系数 kA=1.00用插值法查得 7 级精度小齿轮相对支承非对称布置时 kH=1.419由 b/h=10.67,kH=1.419 查得 KF =1.34所以 K=KAKVKHKH=1.4766）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径：d1=d1t =20.43kt7）计算模数 m=d1/z1=2.09mm按齿轮根弯曲强度设计得弯曲强度的设计公式 23FaSdYkTmz确定公式内的各计算数值小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE1=500MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE1=380MPa KFN1=0.90 KFN1=0.93取弯曲疲劳安全系数 S=1.4PSaFENF M43.21./509.11 9PSKaFENFM43.2522计算载荷系数 k=KAKVKFKF=1.394齿形系数 YFa1=2.65 Ysa1=1.58 YFa2=2.246 Ysa2=1.756代入数据得 231.94FaSdYkTmz取标准模数：m=3mm按接触强度算得分度圆直径 d1=16.86mmZ1= d1/m=17Z2=z1i1=52计算几何尺寸d1=mZ1=16mmd2=mZ1=52mma=m(d1d 2)/2=34.84mmb= ddt=17mm取 B2=17mm B1=19mm4.2.3 低速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）1.齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料按表 7-1 选取，小齿轮采用 40Cr，大齿轮采用 45 号钢，锻选项毛坯，大、小齿轮均调质处理，均用软齿面。齿轮精度用 7 级，轮齿表面精糙度为 Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为点蚀。考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取 Z1=24 7则 Z2= Z1*i2=73 31212. dht KTZuEdT2=9550P2/n2=38910Nmm选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim=600MPa HILin=550MPa10应力循环次数 N N1=60n, at=60366.5(10330010)=0.504109N2= N1/i2 =0.166109接触疲劳寿命系数；K HN1 =0.93 ；K HN2 =0.95 取接触疲劳安全系数：S Fmin=1PSaHm M586093.1limaHm .2.2li将有关值代入 mKTZudht Ed241.6132.2则 V2=d 2tn2/(601000)=0.88m/s根据 V1=0.95m/s,7 级精度, K V=1.04;直齿轮,K H =KH =1;由 b/h=8.89 得 KF =1.34所以 K=KAKVKHH=1.476d1=16.86m=d1/Z1=2.09mm2)按齿轮根弯曲强度设计;小齿轮 FE1=500MPa 大齿轮 FE1=380MPa KFN1=0.90 KFN2=0.93取弯曲疲劳安全系数 S=1.4MPaFENFS43.21./509.11 FENF ./38.22计算载荷系数 k=kAkVkFkF=1.394由表 10-5 查得 YFa1=2.65 Ysa1=1.5811YFa2=2.246 Ysa2=1.756代入数据得 mYzkTmFad94.2231取标准模数：m=3mm(3) 计算几何尺寸d1=mZ1=317=17mmd2=mZ1=352=52.5mma=m(d1d 2)/2=34.84mmb= ddt=17.2mm2.设计计算。总结：高速级 z1=26 z2=104 m=1.25 低速级 z1=17 z2=52 m=34.3 轴的设计4.3.1 输出轴参数的设计由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料 45 钢,调质处理。 81、输出轴上的动力参数T3=9550P3/n3=113.77 N.mp3=p2*2*3=1.370 kwn3=n2/i2=115 r/min2、求作用在齿轮上的力已知大齿轮的分度圆直径 d2=mZ1=52.5mm圆周力 Ft=2T3/d2=1458.59N径向力 Fr=Fttant20=530.88N3、初步估计轴的最小直径按扭矩初估轴的直径, c=106 至 117,考虑到安装联轴器的轴段仅受扭矩作用.取c=112 则: 3min025.8pdAm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴的直径与联轴12器的孔径相适应，需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 Tca=KAT3,查表，考虑到转矩变化很小故选取 KA=1.3，则 Tca=14970N.mm按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，选用 HL2 型弹性柱销式联轴器，其公称转矩为 315000N.mm，半联轴器的孔径 d=28 mm，故轴最小直径 dmin=28mm，半联轴器长度 L=62mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1=44mm。4.3.2 轴的结构设计1、拟定轴上零件的装配方案2、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2 轴段右端面需制出一轴肩，故 2-3 段的直径 d2-3=28+(0.07-0.1)*28=32mm;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=35mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1=44mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 1-2 段的长度应比 L1 略短一些，现取 L1-2=42mm。2)初步选择滚动轴承因轴承只承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据 d2-3=32mm。初步选取 0 基本游隙，标准精度等级的深沟球轴承 6007，其基本尺寸d*D*B=35mm*62mm*14mm，故 d3-4=d7-8=35mm,而 L7-8=14mm。右端轴承采用轴肩定位，由设计手册查得 6007 型轴承定位轴肩的高度 h=3，因此取 d6-7=41mm。3）取安装齿轮的轴段 d4-5=40mm;齿轮的左端与左端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂宽度为 51mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂的宽度，取为 L4-5=48mm。齿轮右端面采用轴肩定位，轴肩的高度 h0.07d,取 hmm,则轴环处的直径 d5-6=46mm，轴环的宽度 b1.4h,取mm。）轴承端盖的总长度为mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承润滑的要求，取端盖与半联轴器右端面的距离 lmm,故mm。）取齿轮距箱体内壁的距离 a=10,考虑箱体的铸造误差，在确定轴承的位置时，应距箱体的内壁一段距离 S-5mm, 已知滚动轴承宽度mm，中间轴大齿轮宽度32.5mm,则 L3-4a+(56-53)=32mm,L6-7=76.5mm。4.3.3 轴上零件的周向定位。齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接，按 d4-5 由表查得平键截面 b*h=12mm*8m,键槽长度 36mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为7/h6;同样半联轴器与轴的连接选用平键mm*7mm*36mm,半联轴器与轴的配合为7/k6，滚动轴承与轴的周向配合是由过渡配合来保证的，此处选用轴的直径尺寸公差为 m6。 10134.4 润滑与密封及箱体尺寸4.4.1 润滑与密封1、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为 35mm。2、滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用 L-AN15 润滑油。4、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM， （F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。4.4.2 箱体尺寸: 箱体壁厚 m8箱盖壁厚 1箱座凸缘厚度 b=12mm箱盖凸缘厚度 b1=12mm箱座底凸缘厚度 b2=20mm145 带传动的设计5.1 带传动同步带传动综合了带传动和链传动的优点。同步带通常是以钢丝绳或玻璃纤维等为抗拉层、氯丁橡胶或聚氨酯橡胶为基体、工作面上带齿的环状带。工作时，带的凸齿与带轮外缘上的齿槽进行啮合传动。由于抗拉层承载后变形小，能保持同步带的周节不变，故带与带轮之间没有相对滑动，从而保证了同步传动。同步带传动时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-2080，v0.07d，IV-l取 h=5mm,则轴环处的直径 =20mm。轴环宽度 b1.4h,取 =26mm。即套筒轮毂宽-IdV-Il度加上轴承宽度，则 =26mm。I-Vl(4) 轴承端盖的总宽度为 14.5mm（由轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离=15.5mm ，故取 =30mm； =30mm；针轮的宽度为 10mm，为了安装定位，所以lI-lVI-l=8mm。VI-l至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。5.4.3 轴上零件的周向定位21带轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按 由手册查得平键截面IV-dbh=87(GB1095-79)，键槽用键槽铣刀加工，长为 8mm(标准键长见 GB1096-79),同时为了保证齿轮轮毂与轴的配合为 H7/n6；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为4415，半联轴器与轴的配合为 H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。针轮与轴的连接采用的是半圆头平键444。确定轴上圆角和倒角尺寸。取轴端倒角为 145，各轴肩处的圆角半径 R=1mm。 14图 5-5 轴的尺寸226 控制部分的设计6.1 PLC 的分类现代社会要求制作业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须有极高的可靠性和灵活性，PLC 正是顺应这一要求出现的，他是以微处理器为基础的通用控制装置。PLC 的应用面光、功能强大、使用方便，已经广范的应用在各种机械设备和生产过程的自动化系统中。因此该课题的控制部分由 PLC 来实现。在全世界上百个 PLC 制造厂中，有几家举足轻重的公司。他们是德国的西门子（SIMENS） ，美国罗克韦尔（Rockwell）自动化公司所属的 A-B 公司，GE-Fanuc 公司，法国的施耐德（Schneider）公司，日本的三菱（MITSUBISHI）公司和欧姆龙（OMRON）公司。我国有不少厂家研制和生产 PLC，但是还没有出现有较大影响力和较大市场占有率的品牌，目前我国使用的 PLC 基本上是国外品牌的产品。PLC 采用了典型的计算机结构，主要包括 CPU、RAM、ROM 和输入/输出接口电路等。如果把 PLC 看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为 PLC 的输入变量，它们经 PLC 外部端子输入到内部寄存器中，经 PLC 内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子，它们是 PLC 的输出变量，由这些输出变量对外围设备进行各种控制。6.2 S7-200 的选择S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 S7-200 系列具有极高的性能/价格比。S7-200 系列出色表现在以下几个方面： 极高的可靠性 、极丰富的指令集 、易于掌握 、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展23模块 S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200 系列 PLC 可提供 4 个不同的基本型号的 8 种 CPU 供您使用。S7-200 PLC 是超小型化的 PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC 的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。本课题是设计要求定位准确，传输稳定尽量能在各种电子原件生产流程中配套使用，维护、安装方便,工作可靠,使用安全，总成本低廉，因此该设计的自动化控制部分由 S7-200 来实现。 156.3 PLC 的自动化控制通常情况下，步进电机驱动系统由控制电路、驱动电路、步进电机三部分构成。1 控制电路。用于产生脉冲，控制电机的速度和转向。本设计中采用 SIMATIC S7-200 CPU-214 PLC 作为控制核心部件。S7-200PLC 的 CPU214 有两个脉冲输出，可以用来产生控制步进电机驱动器的脉冲，S7-200PLC 完全能够实现控制要求。S7-200CPU 本体已含有高速脉冲输出功能，CPU 脉冲输出频率达 20KHz-100 KHz，可以用来驱动步进电机或伺服电机，再由电机直接驱动负载主轴旋转，完成控制工艺所要求的动作。2 驱动电路。由脉冲信号分配和功率细分驱动电路组成。根据控制器输入的脉冲和方向信号，为步进电机各绕组提供正确的通电顺序，以及电机需要的高电压、大电流；同时提供各种保护措施，如过流、过热等保护。功率驱动器将控制脉冲按照设定的模式转换成步进电机线圈的电流，产生旋转磁场，使得转子只能按固定的步数来改变它的位置。连续的脉冲序列产生与其对应同频率的步序列。如果控制频率足够高，步进电机的转动可看作一个连续的转动。3 步进电机控制信号经驱动器放大后驱动步进电机，带动负载。用 S7-200PLC 的 Q0.0 的输出脉冲触发步进电机驱动器。当输入端 I1.0 发出START信号后，控制器将输出固定数目的方波脉冲，使步进电机按对应的步数转动。当输入端 I1.1 发出STOP信号后，步进电机停止转动。接在输入端 I1.5 的方向开关位置决定电机正转或反转。4、软件设计24在程序的编制中，为使步进电机在换向时能平滑过渡，不至于产生错步，应在每一步中设置标志位。在正转时，不仅给正转标志位赋值，也同时给反转标志位赋值;在反转时也如此。这样，当步进电机换向时，就可以上一次的位置作为起点反向运动，避免了电机换向时产生错步。7 机架和导轨的设计7.1 料带轨道组件导轨是用金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。导轨表面上的纵向槽或脊，用于导引、固定机器部件、专用设备、仪器等。导轨又称滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载， 同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。导轨在我们的日常生活中的应用也是很普遍的，如滑动门的滑糟、火车的铁轨等等都是导轨的具体应用。根据设计要求，当料带由送料机构经过针轮传送到摄像机下，要有一定的传输距离，根据已知条件每传输 5 个电子原件，停止两秒，所以在保证作业者在操作机台的空间有一定的范围，而且使目测流程能有缓冲，并且不影响原件的传输，所以在针轮之间设置一条料带轨道。7.2 支撑机构在满足相同工作要求的前提下，不同机构其尺寸、质量和结构的紧凑性是不相同的。整个设备的流程从左右。首先是放料机构，放料机构主要是把料带轮盘安装放置在底座支撑上。放料机构中有安装一个小的马达，用来本身轴的自动转动。轮盘端面与轴的紧固用易于拆卸的螺钉紧固轴端挡圈来紧固。放料机构通过一个导料轮把料带传输到针轮上，所以这个导料轮的高度比放料机构略小，起到张进料带的作用，则导料轮的底座尺寸设计较小。导料轮底座的凸周本身是不转动的，所以导料轮端面与轴的紧固采用螺钉紧固轴端挡圈来紧固。当料带从放料机构输出，经过导料轮，然后与针轮连接。针轮是与同步带轮、轴承一起放在一根轴上的。轴的支撑，是用轴承固定在轴承支座上，然后安装在底板上25的。一般来说，一根轴需要两个支点，每个支点可以由一个或一个以上的轴承组成。合理的轴承配置应考虑轴在机器中有正确的位置、放置轴向窜动以及轴受热膨胀后不至于将轴承卡死等因素。本次设计的轴承配置方法是双支点各单向固定，是用两个反向安装的圆锥滚子轴承，两个轴承各限制一个方向的轴向移动。安装时，通过调整轴承外圈或内圈的轴向位置，可使轴承达到理想的游隙或所要求的预紧程度。轴承的固定就直接用带有毡油垫圈的轴承端盖紧固在套杯上。所有的底座都是采用中碳非合金结构钢铸造，钢号 45，这种钢的工作条件允许与滚动轴承配合，请载荷或者中等载荷，转速低，冲击和交变载荷不打，调质后，保证有足够的强度与硬度。整个设备是安装固定在一个底板上，再将底板放置在一个柜子上，这样的分体试放置，便于机架的位置调整与移动。底板则采用钢板制作，以提高和底座的固定配合。柜子的设计，一方面可以把显示屏与摄像机还有电动机的电源线拉导柜子里统一布线，提高安全度并节省空间，美观设备，另外方便操作者操作时的操作高度，同时，可以储备必要的工作零件，未检查的料带以及检测出来的不合格产品。26结 论通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行电子元件目检测设备的设计，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。基于机械设计理论，设计的电子元件目检设备解决了电子元件的分拣问题，缩短劳动时间，提高了劳动效率。根据设定选择了合理的步进电动机和传动机构符合了设计的间歇性运动。通过了解设备的性能要求，设计更加人性化。由于本人设计水平有限，本设计在动力部分参数的确定均采用以往的经验，选材的合理性以及结构中相关尺寸的确定也还存在欠缺。以上问题都可以作为本设计课题的改进方向。27致 谢随着毕业论文的结束，毕业设计也接近了尾声。我四年的大学生活也即将划上一个圆满的句号。四年大学的学习生活注定将成为我人生中的一段重要旅程。四年来，我的师长、我的辅导员、我的同学给予我的关心和帮助，使我终身收益，我真心地感谢他们。在本文的撰写过程中，首先要感谢的是李明达老师，李老师作为我的指导老师，他治学严谨，学识渊博，视野广阔，为我营造了一种良好的学术氛围。在此特向李明达老师致以衷心的谢意！向他无可挑剔的敬业精神、严谨认真的治学态度、深厚的专业修养和平易近人的待人方式表示深深的敬意！ 此外，本文参考了大量杂志期刊和专业丛书，由于参考期刊太多，不能一一注明，敬请原谅并向所有作者和刊物致以诚挚的谢意！由于本人水平有限，纰漏之处在所难免，恳请各位老师不吝赐教。28参考文献1 王德东、李效忠、徐雪盟.电子电气产品机械结构设计综述J.电子机械工程,2004.2 凌均淑.步进电动机的应用及驱动方式J电气时代.2005.08.3 璞良贵、纪明刚.机械设计(第七版)M. 北京:高等教育出版社,2001.4 璞良贵、纪明刚.机械设计学习指南(第四版)M. 北京:高等教育出版社,2000.5 龚天军、贺地求、符荣华.零件分拣机系统设计J.中国汽车制造技术.2006.12.6 林颖、曾志新、孙延.Pro/E