松下ETC注胶与紫外线照射工装夹具一体化毕业论文

1、摘 要随着竞争日益激烈，劳动密集型的电子企业对效率的最求也越来越烈。生产过程中机械化辅助生产逐渐成为趋势，本文所设计的松下etc注胶与紫外线照射工装夹具一体化工程就是为了满足生产的效率要求而设计的。它属于自动化系列工装夹具。本设计主要是研究松下etc扬声器外壳与喇叭之间注胶的自动化生产，主要完成主传动方式、定位检测、注胶、紫外线照射等模块设计。在本设计过程中，首先由工程的方案确定开始，列举分析不同方案，并选定最终方案气压传动方案。方案选定后，分别设计气压控制系统；设计计算主传动轴；设计各模块机械机构结构（绘制零件图，选择汽缸等元件型号）；设计plc逻辑控制（编写plc程序，绘制plc接线图）。

2、关键词：夹具，注胶，紫外线照射，传感器，可编程控制器abstract with an increasingly competitive, labor-intensive electronic business-to the most efficient for more and more fierce. mechanized production process in supporting the production has gradually become the trend, the paper designed by panasonic etc plastic injection an

3、d ultraviolet irradiation fixture integration project is to meet the requirements of the efficiency of production and design. it is a series of automated fixture. this design mainly research the automated production of plastic injection between the loudspeakers shell and the speaker of panasonic etc

4、, mainly to complete the main transmission method, location detection, plastic injection, ultraviolet radiation, such as modular design.during the design process, first of all, the scheme for the project from the beginning, citing analysis of different options and selected the final package - pressu

5、re transmission programmer. selected programmer, then designed pneumatic control system; design of the main drive shaft; mechanical design of the module body structure (figure drawing parts, components such as cylinder model choice); design plc logic control (plc preparation process, drawing plc wir

6、ing diagram).key words: fixture, plastic injection, ultraviolet radiation, sensors, plc目 录1 绪论1 1.1设计引言11.2夹具工程工作原理22夹具工程机械结构设计.32.1原始资料32.2方案选定32.2.1生产加工分析.32.2.2夹具工程设计方案选定.42.3选定方案结构设计.112.3.1主传动系统结构设计.112.3.2模块结构设计及元件选型 .173系统传感器设计 .243.1传感器的定义与分类 .243.2传感器具体选择介绍 .273.2.1 光电传感器.273.2.2 接近传感器.314可

7、编程控制器.354.1 可编程控制器的功能和应用.354.2 可编程控制器的基本组成部分.364.3可编程控制器的工作方式 .44 4.3.1 plc的循环扫描工作方式 .45 4.3.2 plc的i/o滞后现象.47参考文献 48致谢.49附录.501 绪论1.1设计引言（a）设计目的近些年来，随着机械的不断发展，数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统、计算机集成制造系统等现代化加工设备在生产中已得到了广泛应用；另外随着全球的经济发展，企业与企业之间的竞争日益激烈，企业要在竞争中立于不败之地，就必须变革自身生产中的传统机械加工制造方法。对于一些劳动密集型生产企业，产品科技含量低，要在

8、竞争中取胜就必须靠提高自身产品的质量和产量，传统的单人单线纯手工操作，产品的质量主要取决于生产工人的作业技术和生产经验，但是工人长时间作业，必然会产生身体疲劳和精神疲劳，这样会大大的降低生产效率，并且也很难保证产品的质量，这些根不能适应社会对企业的高效率、高质量要求，企业在竞争中必然处于不利的地位。为解决这些问题，治具作为一种生产辅助工具也就应运而生。“治具”源于日语“（jig）”，大部分情况下所说的治具等同与夹具，有时候也存在着区别。松下etc（自动收费系统）中扬声器的外壳与喇叭之间需要用胶水粘结稳固。纯人工加工需要分成两步骤，首先是手工注胶，其次是人工紫外线照射，两个过程要么由一个人完成，

9、要么由两个人分别完成。无论是哪一种形式，都浪费了一些不必要的时间，另外工人长时间操作必然会产生疲劳，很难保证产品的质量，更无法保证生产效率。生产要求必须设计一套治具来保证产品产量和质量，解放工人劳动力。松下etc注胶与紫外线照射一体化工程就是为解决这一问题而设计的，它能辅助工人保质保量的完成工作。（b）设计意义本课题设计的意义在于，成功的解决企业以往单纯靠劳动密集参与竞争所处的不利形式。课题的成功解决必然缩短单个松下etc的组装时间，进而提高整个企业生产该产品的效率，增加产品的生产数量。课题的研究结果也将改善生产环境，使工人处在一个舒适的生产环境中从事生产作业，作业强度大大的降低，这样就必然提

10、高整个产品的质量。效率和质量的提高，必定提高企业的整体竞争力。1.2夹具工程工作原理松下etc注胶与紫外线照射工装夹具一体化工程类属于自动化夹具1。按其工作过程，整个治具是由定位检测模块、注胶模块、紫外线照射模块三大模块，还有送料的主传动系统组成。它的核心控制单元是可编程控制器，通过plc编程设计合理的生产逻辑关系，控制系统送料，定位检测，注胶动作，紫外线照射动作。可编程控制器输出点具体与系统中的各个电磁阀相连，控制气缸进气方向，进而控制活塞运动，实现定位检测，注胶点位置定位，注胶针头的上下移动注胶，以及紫外线照射头的上下前后移动照射。整个工程安装有光电传感器、接近传感器、磁感应传感器，他们起

11、到一种信息反馈作用，与plc的输入点相接，为plc逻辑关系提供判断依据。整个系统的控制关系简图如图1-1所示。 图1-1 系统控制关系简图2夹具工程机械结构设计2.1原始资料图2-1 松下etc松下电器产业推出的新款etc（自动收费系统）如图2-1，配有内置扬声器的天线，它以结构紧凑，安放随意而深受广大客户喜欢。它配有的小巧扬声器内部喇叭与外壳之间需要进行准确的三点定位注胶粘接。具体三点粘接位置如图2-2所示，要求胶水注入量适当，粘接牢固，粘 接后喇叭与外壳位置准确。2.2方案选定2.2.1生产加工过程分析从原始资料着手，扬声器喇叭与外壳之间的粘接，要保证产品的质量关键在于扬声器外壳与喇叭之间

12、定位的稳定性，注胶三点位置的准确性，紫外线照射强度和时间的控制以及整个生产过程的逻辑控制。按照产品的加工要求，可以把要设计的治具大致分为以下动作过程：送料定位检测注胶紫外线照射产品包装等六个动作。首先送进扬声器内部的喇叭和扬声器外壳，之后并不能马上注胶，因为喇叭与外壳之间 图2-2 注胶点位置 的安放有可能是不稳定的，这样势必会影响产品的加工质量，必须后面跟上两部件放置稳定性的检测模块，之后就是要完成注胶过程，注胶关键又在三点移位的准确。注完胶水的部件应该被送去进行紫外线照射，以便加快胶水的粘结速度，缩短加工周期。2.2.2夹具工程方案选定2.2.2.1夹具工程送进方案选定 按照上面进行的生产

13、加工过程分析，从机械自动化的角度考虑，要完成整个加工过程，可以把整个加工过程设计成完全自动化生产过程，也就是上面提到的六个动作过程从送料到包装全都是由机械完成，或是把整个加工过程设计成半自动化生产过程，即除去送料和产品包装由人工完成以外，其他过程由机械完成。夹具的设计不光要考虑到生产效率，另外也要考虑到其他情况，例如机械结构的人性化，更重要的是要考虑到整个夹具设计制造的成本问题。作为一个劳动密集型企业，其主要的竞争力就是在于成本低。所以按照这个原则，在选择夹具整体自动化程度时重要的是要把效益放在第一位。另外电子产品的生命周期短也是设计中要着重考虑的因素，在汽车电子行业中一种产品的生产需求量不会

14、太大，短暂的生命周期使其产品具有多变性，治具随着产品生产周期的结束也就必然被更换。因此考虑到以上因素，要设计的治具不能设计成全自动化，因为完全自动化的设计制造成本高，另外完全自动化夹具的设计制造周期长影响，影响产品的加工周期。本产品所要设计的治具应该采用半自动化。设计的治具就是要完成定位、检测、注胶、紫外线照射。而上述四个过程在设计过程中空间安排上也有所不同，分为两种情况：一是直线循环送进，具体循环过程如图2-3所示；另外一种是圆周循环送进，具体循环过程如图2-4所示。 图2-3 直线送进系统示意图从图2-3我们可以看出在直线送进结构中检测模块、注胶模块、紫外线照射模块被排在同一条直线上，整套

15、作业动作在一条直线上完成，整个机械结构细长。这种送进系统要进行循环作业，整个治具结构要由封闭带状结构和转动轮组成。转动轮带动封闭带状结构转动。封闭带状结构上固定放置扬声器部件的凹槽模型块，这样加工就形成了循环过程。带状结构可以选择柔性物体宽皮带，或是选择刚性物体互相连接的钢板块。但皮带上固定放置扬声器部件的凹槽模型块困难。无论是哪一种封闭带状结构，传动轮和从动轮都要设计比设计成多边形。这种直线送进循环生产系统，由于结构细长，给工人的作业带来了不变。过长的话就需要两个工人，一个人送料，一个人取成品并初步检查加工质量；即使短点，一个人能完成送料和取成品过程，由于进口和出口分开在两侧，工人作业时候需

16、要左右摆动身体，长时间作业会产生疲劳。并且整个送进需要超过10个扬声器放置模型块。总之这种循环系统结构，结构复杂且不紧凑，不是最合理的系统。从图2-4中我们可以看出在圆周循环送进系统中，检测模块、注胶模块、紫外线照射模块分布在一个圆周上，并且放料（送料）模型块和取成品模块共用一个工位。这样极大地方便了工人的操作，一个产品加工完成之后，先取出成品，再放进部件，节省了工人的劳动量。另外圆周循环送进结构主要是由圆形底板和传动轴组成，圆周底板选择铁就可以，方便用于扬声器放置的模型块的固定。整个送进过程只需要4个扬声器放置模型块。且整个系统四个工位完全集中于一个圆周之上，结构紧凑，并且方便工人作业，是理

17、想的送进系统。 图2-4 圆周循环送进系统综合以上分析，圆周循环加工结构无论是在设计制造方面，成本的降低方面，方便工人作业方面都优于直线送进结构。因此确定整个工装夹具一体化工程送进形式为圆周送进。2.2.2.2主传动系统方案设计 选定了圆周循环送进系统之后，接下来就要确定整个工程的传动系统并选定动力源。从送进方式看，最终的动力形式为转动扭矩。从整个机电系统中，我们可以选择若干形式传动形式。以下着重选择几种传动形式说明。（a）电动机传动电动机传动系统由电动机和减速器组成。电动机轴直接输出的就是转矩，省去了传动形式转换的麻烦。鉴于在上述选择的圆周循环送进系统中，整个加工过程存在着4个工位（3个加工

18、工位，一个送料和取产品工位），因此360圆周被平均分成4份，每两个工位之间的夹角为90。因为在整个加工过程中无论是检测、注胶还是紫外线照射都需要一段时间，所以整个送进过程并不是连续的，而是间歇进行的。这就需要电动机传动过程要是间歇的。从这个角度考虑，电动机不能简单的选择普通的三相异步电动机，能提供间歇型转动的电机可以选择步进电机和伺服电机2。每天要求生产量为2000个左右，8个小时平均下来每14.4s生产一个（其中包括了生产前部件准备），也就是每14.4s为一个生产周期，转盘每14.4 s转动一周。这就要求转盘转动平稳，速度低。如果传动过快，放置扬声器的模型块上必须加上夹紧机构，加大了设计制造

19、的复杂性。虽然效率是设计治具的前提，但是“把复杂的问题简单化才是最好设计”说的才是设计的真理。电动机一般的转速范围都在几百转以上，因此要达到转动平稳的要求，必须与减速器配合。对比步进电机和伺服电机，在这种小负载的情况下，较易采用伺服电机，且伺服电机控制为闭环控制，控制精度高2。但是伺服电机系统又要安装有反馈器，并且伺服电机价格比步进电机高。步进电机系统是开环控制，只要在周期的脉冲输入就可以控制转盘转过90角度，控制简单，价格低，比伺服电机理想。（b）气压液压传动气压液压传动系统由气压液压元件以及运动形式转换结构组成。在液压气压元件当中，有输出转动形式运动的，也有输出直线运动的。（1）输出转矩的

20、元件例如液压马达和气压马达3，马达是将液压、气压能转换成机械能的装置，是将液体和气体的动能转化为转矩输出，用作机械动力。采用马达作为传动动力源的情况，因为马达输出的是转矩，并且马达输出的转矩大且动作平稳，整个系统可以由马达直接与转动轴连接。（2）输出直线运动的元件例如液压缸、气缸，他们是一种把液体和气体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量转换装置。活塞在液压和气压的压力作用下做往复运动。传动系统采用液压缸和气压缸时需要一个运动形式转换结构，即需要将活塞杆的直线运动转换成旋转运动。具体可以采用齿条和单向齿轮4配合将直线运动转换成间歇性圆周运动，其结构如图2-5所示。 图2-5 液压缸、气

21、缸直线传动单向齿轮的传动原理类同与自行车后飞轮，即齿轮只能向一个方向运动。其主要结构为齿轮与自行车飞轮。单向齿轮的结构及传动原理如下：单级飞轮又称为单链轮片飞轮，主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。其工作原理为：当向前踏动脚踏时，链条带动飞轮向前转动，这时飞轮内齿和千斤相含，飞轮的转动力通过千斤传到芯子，芯子带动后轴和后轮转动，自行车就前进了。 当停止踏动脚踏板时，链条和外套都不旋转，但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动，这时飞轮内齿产生相对滑动，由此将芯子压缩到芯子的槽口内，千斤又压缩了千斤弹簧。当千斤齿顶滑到飞轮内齿顶端时，千斤簧被压缩得最多，再稍微向

22、前滑一点，千斤被千斤簧弹到齿根上，发出“嗒嗒”的声响。芯子转动加快，千斤也很快在各个飞轮内齿上滑动，发出“嗒嗒”的声音。直线运动转换为转动运动的齿条和单向齿轮系统如图2-5所示。 其运动过程为：液压缸或气缸活塞杆向前运动（即活塞杆作图2-5中1推动作），推动齿条1作直线运动，此时与齿轮2连接在一起的自行车飞轮就相当于向前踏动脚踏，齿轮的转动力通过千斤传到芯子，芯子带动转轴和转盘转动。当液压缸或气缸活塞杆向后运动（即活塞杆作图2-5中2拉动作），拉动齿条1作直线运动，此时与齿轮2连接在一起的自行车飞轮就相当于向后踏动脚踏，齿条、齿轮动，转动轴不动。（c）方案对比与方案选定（1）就电动传动和液压气

23、压传动相比，液压气压传动系统比电动传动系统设计制造简单，液压气压传动比电动传动价格低且控制简单方便，是比较合适的传动系统。（2）对比液压马达、气压马达传动系统与液压缸、气缸传动系统，缸体价格低于马达，因此选用液压缸、气缸传动系统更为合理。（3）下面分析一下液压缸传动系统和气缸传动系统两者的优缺点。也就是比较一下液压传动和气压传动的优缺点3。气压传动使用空气作为介质，空气是取之不尽的，故无介质供应的困难和介质费用的支出；同时，用过的空气可直接排入大气而不会污染环境，管路系统也因此可以简化。液压传动则不同，液压传动以液压油为介质，现在油价上涨，液压传动系统成本高；液压系统液压油的外泄也会造成环境污

24、染。气压传动反应快，动作迅速。可以在0.020.3秒建立起需要的压力和速度；液压传动则动作比较慢。空气的粘度很小，在管道中流动时的压力损失较小，故压缩空气便于集中供应和长距离传送；液压油则正好相反。气动元件维护使用方便，管路也不易堵塞，不存在介质变质、补图2-6 气压系统图充和更换等问题；液压元件维护困难，且液压油需要经常更换。压缩空气的工作压力较低，一般为0.40.8mpa(48kgf/cm2)。因此，降低了对气动元件的材质和加工精度的要求，使元件制作容易，成本低。液压元件为防止液压油外泄，必须保证密封，要求加工精度高。总的来说，虽然气动装置由于空气的可压缩性动作稳定性差，但对于本设计产品并

25、无影响，因为要设计的治具属于小载荷系统。从效果和成本两方面考虑，气压传动系统优于液压系统。综合以上各方案对比结果，考虑治具生产效率兼顾制造成本，气缸传动是最优的方案。初步拟定整体系统气缸传动图如图2-6所示。在图2-6中，框a中的气缸是为整个提供主动力的动力源，它是和齿条连接在一起的，齿条与齿轮啮合将直线运动转化成旋转运动。框b中的四个气缸是驱动注胶机构的，用四个气缸实现了注胶枪的前后左右和上下运动，实现三点定位注胶。框c中的两个气缸是用来驱动紫外线照射机构的，控制紫外线照射灯头的左右上下运动。框d中的气缸8是用来定位检测用的。框e中的气缸9是用来实现旋转底盘90定位的。2.3选定方案结构设计

26、2.3.1主传动系统结构设计主传动系统就是一根垂直轴带动水平底盘的转动，简图如图2-7所示。其转动为间歇运动。轴的垂直方向要由两个深沟球轴承支撑，如图2-7中轴承6所示上下位置。（a）传动轴的设计1转动底盘 2齿轮 3齿条 4传动气缸 5轴 6轴承图2-7 主传动简图转动底盘作间歇式90转动，转动轴在不同情况下受力情况不同，在刚启动的瞬间，轴作加速运动，转动轴即受扭矩也受弯矩，此时转动轴相当于转轴4，当转盘匀速转动之后，转动轴相当于心轴4，它只受弯矩。由于整个系统是一个小载荷图2-8 传动轴系统。一般的45钢调制轴都能满足要求，所以传动轴之设计其结构形式，不需校核强度。传动轴的基本结构如图2-

27、8所示。（b）气压元件计算选型（1）气缸计算选型整个系统的负载转矩是圆形底盘的转动惯性力所产生的转矩，圆盘具体结构如图2-9所示。底盘的转动惯量的计算：圆盘底盘质量的计算 圆盘底盘体积 v=sd12.52-200（112-42）/360-41.52-40.521.2 =276.061.2 =331.27cm3 圆形底盘质量圆盘的转动惯量整个圆盘结构对称可视为均匀介质因此圆盘的转动惯量5为：在系统中转动不只是圆盘，还有轴，因为轴径相对于圆盘小得多，其转动惯量予以忽略。 下面计算一下圆盘转动需要的动能：按照上面对每天产量的分析，每个产品的生产周期在14.4s，这其中除图2-9 圆形底盘结构去送料和

28、注胶及紫外线照射时间，每个回转周期为5s左右。因此圆形底盘的角速度为5：=2/t=23.14/5=1.256rad/s于是圆形底盘的转动动能5为：气缸的输出力的计算由于运动形式的转变是通过齿条与齿轮的啮合作用，同样气缸输出的功即是齿条对齿轮的啮合力做功。因为是90的间歇运动，所以每次啮合的齿只有齿轮全部齿的1/4。设计齿轮的齿数为68，模数为1。齿数与模数的选择一是要能被4整除，齿条长度合适，另外齿轮的半径不能太大。因此每次齿条移动的距离是17个齿距。齿距6计算： =3.141=齿条的移动距离：s=17p=173.14=转动轴的半径很小其动能忽略不计，根据能量守恒原理：气缸输出力做功等于圆形转

29、盘动能。即：气缸输出力做功5为：0.0158=0.0534f所以 f=0.3n这个力是圆形底盘转动之后所需的力，但是每次间歇启动，由于圆盘存在惯性力，气缸输出力要克服这个力，必须大于这个惯性力才能带动圆盘转动。惯性力5 这里要计算圆形底盘的角加速度： =（1-0）/t 对于整个加速过程时间很短暂，只能粗略估计时间为0.1s=1.2560.1=12.56rad/s2选用的气缸的额定输出力要大于32.656n，根据额定力和行程从产品手册中选取单活塞气缸msr2060mt2，它的具体参数如表2-16所示。表2-1 气缸msr2060mt2参数表型号msr2060mt2动作形式复动感应型缸径20耐压力

30、151.5mpa使用压力0.79.90.070.97mpa使用速度50500使用温度-10+70 验算选型质量根据所选气缸参数表知：d=20mm,于是其理论输出力为：气缸前进输出力6：式中 -气缸理论输出力 n； d-气缸缸径 m； p-输入压缩空气压力pa；气缸是由总的空气压缩站供气，压缩空气压力约在6个大气压，即0.6mpa；本系统采用0.4mpa压力供气所以 因为气缸后退过程中受力小，于是不予考虑。实际生产中，由于气体泄漏或是阻力损失，气缸实际输出力6为：式中 -气缸实际输出力 n； d-气缸缸径 m； p-输入压缩空气压力pa； -摩擦阻力，约为的10-30左右。 在这里取，于是有气缸

31、的实际输出力为：87.92n32.656n，所以是合适的。（2）液压电磁阀选型 根据气缸的动作要求，气缸只做往复运动，选用两位五通阀。另外按照压力要求，并考虑到产品的价格，从产品手册中选取ve1110。其参数如表2-26所示。表2-2 电磁阀参数表型号ve1110使用流体干燥空气操作压力范围1780.170.8mpa耐压力101.0mpa润滑条件润滑或不润滑反应灵敏度0.05使用温度560适用气缸范围1240mm使用电压dc24v（c）轴承的计算选型轴承的选型主要与受力情况有关，两个轴承主要受轴向力，轴向力主要为圆盘的重力和传动轴的重力。传动轴的质量，由于传动轴的轴径不一样，这里取最大的半径为

32、轴径，只要这一轴径满足要求，则设计的轴必然满足要求。传动轴的体积传动轴的质量总的重力为g=(m+m1)g=(2.6+1.1)9.8=36.26n两个轴承中上面的轴承主要承受全部的轴向力。下面的轴承主要为支撑作用。按照受力情况从产品手册中选取深沟球轴承为b6905zz,b6904zz。2.3.2模块结构设计及元件选型整个系统按照加工过程要求可以分成以下模块：1)定为检测模块；2)注胶模块；3)紫外线照射模块。下面就各模块的具体结构分别进行设计。2.3.2.1定位检测模块定位检测模块是进行注胶工序的准备工序，它的主要功能是保证部件的注胶质量。检测扬声器的外壳与喇叭之间定位的准确性与稳定性。两者之间

33、放置是否准确稳定，主要的检测量就是当两者扣放在一起时扬声器外壳的外表面与喇叭背面的距离，这个距离在一定的范围内时，说明两个部件之间的位置安放准确稳定，才能进行注胶动作。距离的检测由直线移动和位移传感器配合使用。整个模块的主要是由气缸和位移传感器组成，其结构图如图2-10所示。 图2-10 定位检测模块简图工作过程分析：当原料送进到检测工位时，气缸活塞杆1向下运动。当气缸活塞杆伸长到行程距离后，安装在气缸下止点的磁传感器的红灯亮，说明扬声器外壳和喇叭的配合没有大的误差，但不能满足对产品的质量要求。于是在底板上安装一个接近传感器2，只有当活塞杆上的接触头接触到传感器2时，传感器产生信号，说明两部件

34、放置是稳定的，并且两部件的质量是合格的，满足下一步注胶的条件，系统进入下一动作。定位模块当中的气缸，不传递力，只是提供一个位移因此只从价格和行程上考虑选取。从产品手册中选取ab1035型气缸。2.3.2.2注胶模块注胶模块是整个系统的核心，主要是由移动定位结构和点胶机组成。（a）模块移动定位机构设计图2-11 注胶点简图根据上面的分析，气压传动是最符合要求的传动形式，则移动定位机构的气压传动简图如图2-4中的框b中的4个气缸组成。对应图1-2所示的注胶点，注胶点简图如图2-11所示。设计的注胶模块气缸布置如图2-12所示。在图中气缸1的布置方向顺着图2-12中点1、2的方向，平行于大底盘，动作

35、行程是点1、2之间的距离l1， 它的动作是完成点1、2的注胶；气缸2 与气缸1方向相同，同样平行大底板，固定在气缸1带动的底板5上，但是其行程位为l1/2，主要完成点3的注胶；气缸3的布置方向位垂直线12，平行于大底板，固定在气缸2的活塞杆上，它的活塞行程是l2，主要图2-12 注胶模块气缸系统配合气缸2完成点3的注胶；气缸4垂直于大底板，它的活塞杆带动注胶枪上下运动，控制注胶的进行和停止。 注胶过程：气缸的原始状态为，气缸2、3、4的活塞杆都处在最大行程状态，气缸1处在收缩状态。当注胶模块底下的光电传感器感应到送进的部品时，产生电信号，plc接到信号输出信号控制气缸4的电磁阀换位，活塞杆向下

36、运动，达到位置时进行2点注胶；完成后气缸4活塞伸长，之后控制气缸1的电磁阀换位，气缸1活塞杆伸长，达到行程后，气缸4活塞杆下行，注胶1点；完毕后气缸4活塞杆伸长，接着气缸2活塞收缩，完成后气缸3活塞杆收缩，到位气缸4活塞杆向下注胶3点，完成后气缸4活塞杆伸长，完成一个产品注胶。注胶模块当中的气缸主要是用来提供移动位移的，并不传递力，所以4个汽缸分别选择：jbw2020y10b、dg1010td2、dd1625ta2、dg1010td26二、注胶机的选择 点胶机7的选择关系着产品的质量，至关重要。（1）点胶机的基础知识 点胶量的大小根据工作经验，胶点直径的大小应为焊盘间距的一半，贴片后胶点直径应

37、为胶点直径的1.5倍。这样就可以保证有充足的胶水来粘结元件又避免过多胶水浸染焊盘。点胶量多少由螺旋泵的旋转时间长短来决定，实际中应根据生产情况（室温、胶水的粘性等）选择泵的旋转时间。 点胶压力（背压）目前所用点胶机采用螺旋泵供给点胶针头胶管采取一个压力来保证足够胶水供给螺旋泵（以美国camalot5000为例）。背压压力太大易造成胶溢出、胶量过多；压力太小则会出现点胶断续现象，漏点，从而造成缺陷。应根据同品质的胶水、工作环境温度来选择压力。环境温度高则会使胶水粘度变小、流动性变好，这时需调低背压就可保证胶水的供给，反之亦然。 针头大小在工作实际中，针头内径大小应为点胶胶点直径的1/2，点胶过程

38、中，应根据pcb上焊盘大小来选取点胶针头：如0805和1206的焊盘大小相差不大，可以选取同一种针头，但是对于相差悬殊的焊盘就要选取不同针头，这样既可以保证胶点质量，又可以提高生产效率。 针头与pcb板间的距离不同的点胶机采用不同的针头，有些针头有一定的止动度（如cam/a lot 5000）。每次工作开始应做针头与pcb距离的校准，即z轴高度校准。 胶水温度一般环氧树脂胶水应保存在0-5的冰箱中，使用时应提前1/2小时拿出，使胶水充分与工作温度相符合。胶水的使用温度应为23-25；环境温度对胶水的粘度影响很大，温度过低则会胶点变小，出现拉丝现象。环境温度相差5，会造成50点胶量变化。因而对于

39、环境温度应加以控制。同时环境的温度也应该给予保证，湿度小胶点易变干，影响粘结力。 胶水的粘度胶的粘度直接影响点胶的质量。粘度大，则胶点会变小，甚至拉丝；粘度小，胶点会变大，进而可能渗染焊盘。点胶过程中，应对不同粘度的胶水，选取合理的背压和点胶速度。 固化温度曲线对于胶水的固化，一般生产厂家已给出温度曲线。在实际应尽可能采用较高温度来固化，使胶水固化后有足够强度。 气泡胶水一定不能有气泡。一个小小气就会造成许多焊盘没有胶水；每次中途更换胶管时应排空连接处的空气，防止出现空打现象。对于以上各参数的调整，应按由点及面的方式，任何一个参数的变化都会影响到其他方面，同时缺陷的产生，可能是多个方面所造成的

40、，应对可能的因素逐项检查，进而排除。总之，在生产中应该按照实际情况来调整各参数，既要保证生产质量，又能提高生产效率。（2）点胶机的分类 点胶机又分为好几种形式，主要有柱塞式点胶机、阿基米德式滴胶泵点胶机、无接触式滴胶泵点胶机。 柱塞式点胶机 工作原理: 压缩空气送入胶瓶(注射器)，将胶压进与活塞室相连的进给管中，当活塞处于上冲程时，活塞室中填满胶，当活塞向下推进滴胶针头时，胶从针嘴压出。滴出的胶量由活塞下冲的距离决定，可以手工调节，也可以在软件中控制。 特点：高速度、对胶剂粘度的低灵敏度。 阿基米德式滴胶泵点胶机工作原理：压缩空气送入胶瓶(注射器)，将胶压进进给管中，胶流经以固定时间、特定速度

41、旋转的螺杆。螺杆的旋转在胶剂上形成剪切力，使胶剂沿螺纹流下，螺杆的旋转在胶剂上不断加压，使其从滴胶针嘴流出。 特点：具有胶点点径无固定限制的灵活性。可通过软件进行调整。但是滴大胶点时，螺杆旋转时间长，会降低整台机器的产量。另外，胶剂的粘度和流动特性会影响其稳定性。 无接触式滴胶泵点胶机工作原理：压缩空气送入胶瓶(注射器)，将胶压进与活塞室相连的进给管中，在此加热，温度受控制，以达到最佳的始终如一的粘性。使用一个球座结构，胶剂填充由于球从座中缩回留下的空缺。当球回来时，由于加速产生的力量断开胶剂流，使其从滴胶针嘴喷射出，滴到板上形成胶点。 特点：1）、消除了传统方法产生的胶点拉尾。2）、没有滴胶

42、针的磨损和与其它零件干涉的问题。3）、无针嘴损坏。4）、无由于基板弯曲和被针嘴损害的报废。 综合考虑，柱塞式点胶机结构简单，使用方便，最重要的价格低，所以选用柱塞式点胶机：gs-2000单液点胶机，如图2-11所示。 技术参数为： 图2-13 gs-2000点胶机 定电压：单项220v/50hz； 额定功率：10w； 空气压力：0.2-0.8mpa； 时间选择：0.01-1s；循环方式：单触发式或定量连续式控制。2.3.2.3紫外线照射模块 紫外线照射模块是用来加快注射胶水的干燥固定，模块主要是由移动汽缸和uv照射灯组成。其结构如图2-12所示。气缸1控制uv照射头的上下运动，主要是控制uv照

43、射头与部件之间的照射距离。气缸2是在检修uv和紫外线照射量时收缩活塞杆，方便调整。根据需要选择二极管发光式紫外线点光源照射机。其特点8是：采 图2-12 uv照射机用led发光方式，发出高纯度的紫外线能量，使电-光能量的转换达 到最佳效果， （1）最小热辐射的紫外线点光源照射机 本机光源采用高能量的365nm的uv-led，与以往的超高压汞灯发光照射方式不同，其光源是不会产生红外线的纯粹紫外光，可以在不损伤部品的情况下，完成紫外线接着剂的固化，实现高精度的部件接合。（采用传统超高压紫外线汞灯发光方式来照射，被照射的物体表面温度上升35-40度，而采用led 紫外线照射方式，温度只上升3度左右。

44、）（2）降低生产成本a：由于采用led的发光方式，寿命长达25000小时（连续点燃寿命）采用节能设计，只有在需要照射时才点亮，实际使用寿命将长达30000小时以上。b：和高压汞灯对比，减少了更换灯泡的时间，更节约了频繁更换灯泡的费用，有效降低耗材成本。c：由于采用led发光方式，只有照射时候才消耗电能，这样有效地节约了电能消耗，d：led直接照射，不需要输出光缆，减少了光缆损耗。e：本机器大约可以在使用的5-8年内不需要更换任何零件，可以比传统的uv照射机每年节省一万多元的费用。（3）点光源行业最小机身 本机采用超小机身，只有原先高压汞灯照射机的1/8的体积，这样使得本机不仅可以用于单元生产线

45、，也可以安装在小型设备中，为了更方便操作，照射头采用从机身背面引出的方式。（4）照射头可以输出四种光点直径只需要更换照射头的透镜，即可以改变输出光点的直径，从四种透镜中选择最适合工件的光点尺寸，就可以实现可靠的接合，（配备3、4 、6 、8照射透镜）（5）具备四个独立控制的照射头四个独立控制的照射头可以同时应用于四个需要单头输出的独立工位，有效减少设备配置，同时，四个照射头还可以通过电脑编程模式，来控制次序照射，进一步支持高精度的接合需求，减少人为操作的时间误差。3 系统传感器设计传感器相当于整个系统的感觉器官，它为plc的逻辑决策提供依据。是plc的输入量。传感器的正确选择决定了整个工程的自

46、动化程度，以及产品加工质量。3.1传感器的定义与分类（a）传感器的定义及含义（1）传感器的定义9：最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。具体来说：传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。国际电工委员会(iec:international electrotechnical committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照 gopel 等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。

47、传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。（2）传感器定义的含义： 传感器是测量装置,能完成检测任务; 它的输入量是某一被测量,可能是物理量(如长、热、力、电、时间、频率等),也可能是化学量、生物量等; 它的输出量是某种物理量,这种量要便于传输、转换、处理、显示等,可以是气

48、、光、电量,但主要是电量; 输出与输入有一定的对应关系,且应有一定的精确度。（b）传感器的组成与分类（1）传感器通常由三部分组成：敏感元件： 直接感受被测量,输出与被测量成确定关系。 转换元件： 敏感元件的输出就是转换元件的输入,它把输入转换成电量参量 。 转换电路：把转换元件输出的电量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的有用的电信号的电路。其组成如图3-1所示。 图3-1 传感器组成图实际上,有些传感器很简单, 最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成,它感受被测量时直接输出电量,如热电偶。 有些传感器很复杂;大多数传感器是开环系统,也有些是带反馈的闭环系统。有些传感器由敏感元件和转

49、换元件组成,没有转换电路,如压电式加速度传感器,其中质量块是敏感元件,压电片(块)是转换元件。有些传感器转换元件不只一个,要经过若干次转换。（2）传感器的分类 传感器是知识密集、技术密集的行业，它与许多学科有关，它的种类十分繁多。主要有以下分类方法：按传感器的工作机理分为：物理型、化学型和生物型。按传感器的构成原理分为：结构型和物性型两大类。 按传感器的能量转换情况分为：能量控制型和能量转换型。按传感器的物理原理分为：电参量式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、气电式传感器、热电式传感器、射线式传感器、波式传感器、半导体式传感器、其他原理传感器。按照其制造工艺，可以将传感器分为：

50、集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器。按传感器的输出量，可分为模拟式传感器和数字式传感器。按转换过程是否可逆，分为双向传感器、单向传感器。有时也把传感器分为机械式传感器等。3.2传感器具体选择介绍传感器的种类繁多，但具体应用到本设计中，也只是其中的两种：光电传感器和接近传感器。以下进行具体的介绍。3.2.1光电传感器（a）光电传感器的工作原理及结构（1）光电传感器工作原理光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器就是基于光电开关这一原理工作的。光电传感器就是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。（2）光电传感器结构光电传感器在一般情况

51、下，有三部分构成，它们分别为：发送器，接收器和检测电路。其结构图如图3-2所示。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（led）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。 图3-2 光电传感器结构图此外，光电传感器的结构元件中还有发射板和光导纤维。三角反射板是结构牢固的反射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后

52、，还是从这根反射线返回。光纤（又称光导纤维lwl），它扩大了光电传感器的使用范围，形成了特殊的嵌装式收发装置。它可以在特殊的环境中使用，检测微小的物体。它在非常高的外界温度中，在结构受限制的环境里，都可以获得满意的答案。（b）光电传感器的分类及工作方式10。（1）槽开光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电传感器。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，进入受光器的光量将减少，光电传感器产生信号动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形传感器的检测距离因为受整体结构的限制一般

53、只有几厘米。（2）对射式光电传感器若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电传感器就称为对射分离式光电传感器，简称对射式光电传感器。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。（3）反光板反射式光电传感器把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式（或反射镜反射式）光电传感器。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电传感器就输出一个开关控制信号。（4）扩散反射式光电传感器它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是收不到的；当检测物通过