2024平面LED焊线机整机结构设计及关键部件仿真分析(可编辑).docx

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1、能够适应快速启停,机构运行轻快平稳;弹性解耦装置采纳柔性设计,依能弹簧预紧,实现.解耦,减小冲击、消退间隙。焊头机构采纳伺服电机干脆驱动偏心轮，与曲柄滑块机构组合,使焊头做往复摇摆，省去丝杆、直线导轨等传动环节,减轻焊头重量的同时提高传动效率;焊头旋转关节采纳交叉弹片式,无磨损间歇,冲击更小、金线键合更平稳。利用多体动力学分析软件对焊头机构进行运动仿真,通过对机构真实坏境和运动的模拟，获得该机构运动的关键数据：焊头的运动轨迹和焊接接触力,验证是否满意设计要求，并针对结果进行优化分析。本文解决问题的思想和方法对类似探讨具有肯定借鉴意义，对进一步探讨开发更高性能的微电子封装设备打下了坚实的基础。广

2、东工业高校硕土学位论文关键词：；焊线机;动力学仿真；,书目口三罩目冰摘要.书目第一章绪论.课题探讨背景?.平面及大功率应用现状及趋势?.平面焊线设备发呈现状以及趋势?一.平面封装工艺及其关键设备简介?.平面焊线机的基本组成.本文探讨的意义以及主要内容?.本文探讨的目的及意义.本文探讨的内容及工作?一.本章小结？其次章支架供送机构设计？.机构设计原则.上、下料机构设计.上、下料机构的功能与原理?.仿真结果的评价？.本章小结?.总结与展望.参考文献攻读硕士期间发表的论文?学位论文独创性声明?.学位论文版权运用授权声明致谢?？一附录.？?.”9999v9.?.?一？.99”灯还可以把城市的夜晚装饰得

3、多姿多彩。路灯作为新的室外照明解决方案,节能先以上且能保持高亮度和长寿命，在成本进一步削减的状况下，我国平面室外照明灯组的应用将越来越广泛。.景观照明受到年北京奥运会和年上海世博会的影响,北京、上海等举办地加快了景观照明的步伐，由于功耗低，在用电量巨大的景观照明市场中具有很强的市场竞争力。目前，已经越来越多地应用到景观照明市场中。在城市的亮化工程和夜景工程的应用包括了景观树、埋地灯、水底灯、草坪灯、投光灯、洗墙灯、彩虹管、护栏管、地砖灯等各种场合。.太阳能照明近几年来，在城市路灯照明行业中出现了一大批节能的新技术和新产品。太阳能路灯到天黑时自动点亮灯具,到天亮时自动关闭，更加便利，平安牢靠。无

4、需困难昂贵的管线铺设，可随意调整灯具的布局，平安节能无污染,无需人工操作进口的封装设备通常存在价格品贵，修理和运用相对不便利，目前国内比较有实力的外资企业和国有控股企业已经起先采纳先进的全自动进口生产设备如、等高端品牌,封装实力很强,封装出来的品质好，巨大的投入也限制了企业的进一步犷张。同时,珠三角地区许多私有型小企业规模有限，资金链不足,难以购买昂贵的进口设备或高端设备，许多仍以半自动设备为主,封装的平面质量、产量和一样性均达不到较高的要求,这无疑足我国国产封装设备的一个巨大市场和研发的一个努力方向。总的来说，我国在半导体封装设备领域的发展速度相对过慢，远远达不到国外先进水平,近年来我国政府

5、大力提倡绿色环保照明，为市场的发展奠定了坚实基础,不断扩大的市场需求也促进各科研单位和企业加大研发力度，在此关键时刻，学校、科研机构、企业的有机联合将是最好的出路，于此同时，随着国内机械加工水平和设备零配件质量的不断提高，国产封装设备与国际先进水支架灯杯较大且多为多列形式排列,其译颗灯珠成本相对直捅型较高，当进行焊接时要求夹具对各列灯杯充分压紧避开支架上下晃动,焊接完成后要求金线拉力更高；囚此对其焊线设备无论是在结构和限制方面都有严格的要求。依据焊接工艺的特点，平面焊线机的工作流程一般如图.所示。图？平面焊线机工作流程框图木文设计的平面式全Fl动焊线机要做的主要工作有以下几个：一是设计通用的料

6、盒式上下料机构，其功能是高速,稔定地把支架从料盒中送出或收进到指定的位置：二是完成送料机构设计，确保支架达到相应位置也焊头协作进行金线焊接，并完成支架在送料据上的精确运输;三是设计并联.高精度工作平台，为焊头组件供应精确的驱动及定位平台；四是针对目前已有的垂宜式焊头进行技术改进,改变其驱动方式及安装方式,满意平面焊接设备的技术要求。为良好的完成上述工作，须要对焊线机从机械结构、驱动机构、检测传感等诸多方程中须要涉及到零件的结构设计、机械加工工艺、材料选择、装配及维护便利性等方面的学问。当前,运用主流的三维绘图软件进行零部件结构设计，整机模拟装配,运动和力学分析甚至虚拟制造的技术已经特别成熟，它

7、可以提升研发效率，削减重复性工作，降低设计开发成本。在此选用作为三维设计软件,该软件是当今运用率很高的三维软件之一,除继承原版本的强大功能外,软件操作简洁,能高效率地完成相应的设计工作。另外,本机器除标准件和部分购买件外,设备大部分金屈零件以铝作为材料。整个机械系统涉及的零部件和机构繁多,设计任务较重，整个机械系统的设计由本人在吴小洪副教授的指导下共同完成。我们所Tr发的平面型全自动焊线机主要完成制程中的焊线工序，当前，国内不少企业仍旧采纳相对落后的半自动设备进行操作。其效率低,一般不超过片/时；且焊线难以保证一样和简洁损坏芯片，较难满意平面器件相都能在各方向精确定位,确保能精确推料到夹具托料

8、板上；当料盒支架推完或者下料料盒装满支架时，料盒之问连接顺畅,推送料盒机构能刚好精确将料盒推离轨道。支架送料机构负责工件的安放及支架的定位。送料器的底座要求与.工作台保持垂直,焊线的质量才能得到保证。其次通用性也是至关重要，进行不同支架焊线时尽量更换较少的零部件。央具上的弹片压爪要与支架充分接触，以此增加支架的稳定性和定位精度。拨料压爪的行程足够大且运行位置精确。支架压板能充分压紧支架以防止支架晃动而导致偏焊等现象。并联.工作台第一章绪论在图像识别技术的指引下，要求工作台能够在高加速度条件下实现高精度的定位,并快速的带动工件进行位徨补偿，以便进行精确快速焊线。工作台能够适应急起急停的工况要求，

9、并且能够快速稳定的进行定位。要求尽量削减由于工作台的运动及电机的转动对定位精确度造成的冲击。以前版本由于轨之间步探讨奠定基础。广东工业高校硕士学位论文其次章支架供送机构设计.机构设计原则支架供送机构是平面焊线机的重要组成部分,其功能是完成支架从上料机构到供送机构，再到下料机构的整个运输流程，支架供送机构的高速稳定性确定了整个设备的牢匏性；要求其中的上、下料机构,送料机构具有高速、轻载、稳定、便于维护等特点,本章在机构的设计过程中遵循以下原则:.首先对相应机构零部件的功能需求进行分析,然后进行机构设计和三维建模；.采纳模块化设计,使功能模块化,实现上、下料机构的通用性；.送料机构尽量实现多H由度

10、可调，以适应不同规格的支架需求；.功能相像的零部件采纳相同设计,结构尽量简洁牢靠,降低研发及生产成本：.采纳的标准件规格尽量相同；在满意性能要求的基础上,选择最具性价比的规格和型号。.上、下料机构设计构多自山度可调;其中下料部分的支架输送山送料器拨爪完成,不须要推片机构外,其余部分与上料机构一样,可有效降低研发及生产成本。上、下料机构功能模块组成如图.所示。送料机构,等待装料平安区域.等待取料图.机构结构功能图?.机构零部件设计与标准件选择料盒推送机构的作用在于当料盒沿垂直送料机构下降直到料盒中最终一片支架被推送至送料器相应位置后，空料盒接着下降至推料机构的滑块上,在电机驱动下将料盒推送至平安

11、区域，等待作业人员更换料盒；对于下料组件,料盒推送机构作用类似。设计要求料盒推送平程、无卡死现象,机构尽量箍洁牢嵬。在此采纳小型步进电机和同步带传动结构，降低成本的同时增加机械结构的维护便利性。具体机械结构原理如图.所示:广东工业高校硕士学位论丈推料档块、驱动电机、料盒滑台、直线导杆、同步带料盒边缘使之紧匏料盒导轨，削减料盒晃动和偏差，由于料盒下降不须要高速动作，在此短暂不考虑机械结构的振动及响应特性。推片机构作用是当料盒运行至指定位置时，系统给出推料指令,由推料电机驱动,通过线性滑轨及同步带连接推料导杆将引线框架推送到设定位置,该位置可由安装于送料器上的接近传感器而确定，也可依据软件设定；推

12、片动作完成后,导杆向后动作回到光电传感器设定的原点位置等待下一次推料吩咐,推具体实施方案如图.所示:直线导轨、推料导杆、司步带、驱动电机图.推片机构如上图所示，步进电机驱动推料导杆推送支架，最大推送距离为,在推送过程中要求导杆沿方向平稳运动且晃动较小不会干扰到其余单元格的支架,具体推送距离依据支架规格由软件确定，原点位置则由光电传感器确定。上、下料组件整体装配图.所示:整个上、下料机构主体由以上三部分组合而成,组件机械结构简珠丝杆协作性能优秀的轴承,且要求装配后的传动性能良好,减小轴向间隙,摩擦阻尼小,运动惯量小:并要求垂立送料机构在突然停止时冲击较小且定位精确滚珠丝杆由于传动效率高、温升少、

13、精度高、速度高、刚性好、可逆性、长寿命、高灵敏度、维护简洁等优点在精密机械设计中得到广泛应用，为了满意焊广东工业高校硕士学位论文线机高速、高精度、高动态性和快速响应的要求，合理选择滚珠丝卡副足特别重要的工作。滚珠丝杆螺母机构如图所示，丝杆和螺母都被加工了风弧形螺旋辅，协作起来形成螺旋线滚道,连续装入若干个一般小于个等宜径的高精度滚珠。当丝杆与螺母传动时，滚珠便沿螺旋槽滚动，肯定圈数之后经由回程引导装置,滚珠又重新回到螺母与丝杆之间，形成一个闭合的循环回路。图螺旋滚珠丝杆副【.滚珠丝杆螺母的特点与滑动丝杠副相比驱动力矩为/;由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺给运动；.螺旋滚珠丝杆副的选择滚珠丝杆的选

14、型包括其支承方式确定、导程计算、精度计算、行程计算、载荷校核等几个方面的内容。支承方式的设计。上、下料组件设计足利用电机通过联轴器传递转矩给丝杆，丝杆旋转,从而带动丝杆螺母做直线往第运动。由于上、下料组件垂直方向行程较大,料盒托爪支撑到个料盒，其质量较大，料盒重力干脆传递至直线导杆和丝杠螺母上,设计是优先选择一端固定一端游动的安装方式;其安装结构如图.所示，丝杆的安装方式选用一端轴向固定,一端游动的结构形式,固定端采纳一对。角接触的丝杆专用角接触球轴承面对面组配,另一端则选择深沟球轴承。图？丝杆支撑方式选择?精度选择滚珠丝杆副分为个精度等级，用户依据实际应用选择相应的精度;即、.,其参数如图所

15、示:总长,螺纹总长，公称直径，精度等级,行程。?其次幸支架供送机构设计./.丝杆：螺纹长度丝杠总长精度等级为导程公称宜径螺母循环方式为内循环浮动式丝杆螺精度等级为负荷滚珠圈数为圈削边法兰,安装孔为四孔导程公称宜径螺母循环方式为内循环浮动图?选定丝杆螺母副的参数.步进电机的选择整个上料组件一共须要个步进电机作为驱动源，便于设计时料盒:鱼:塑:？?。：“所以,电机转动一圈至少须要的脉冲数彳瓦。HHooo一般的步进电机的基本步距角为.。/步，配上细分驱动器后其步距角可细分达。/步,则电机转动圈须要的脉冲数为彳害篓;，满意设计的运动精其次幸乏架供送机构设计度。丝杠螺母在步进电机驱动下做直线运动时电机需

16、输出的负载转矩瓦计算公式为：?x?，”？万X,其中：驱动扭矩.:工作载荷:重力加速度./:丝杆导程:作摩擦阻力“宰:摩擦系数,.:丝杆的正效率依据公式.可计算出:.X.肌.,:型:丝兰竺星兰竺:？.？/，.X.万X厂万,.步进电机负载主要分为惯性负载和摩擦负载两种。步进电机在启动时,惯性负载较大;恒速运行时则只须要考虑摩擦负载;在实际应用中，电机的静力矩需为摩擦负载的.？倍左右。首先将负载质量换算为步进电机的输出轴上转动惯量依据公式形去X万X其中：可动部分总重量:丝杆螺距:减速比.Xo妇所X万从而可知以Il去X丽，XX丽滚珠丝杆副的惯性惯量：以瓦/X户X三X瓦.X理/聊卅朋？X妇朋？广东工业高

17、校硕土学位论文则总的惯性惯量为.二。即依据设计,滚珠丝杆螺母运动需满意：移动量。定位时间内转圈即万,则每秒需达到/万万。在运行过程中，若采纳形加速度曲线,则加速时问为.占:鳖:里堕：则电机的角加速度为.查手册【可知电机力矩计算公式为:木占。/其中：平安系数依据公式.计算可得：,宰瓦。/.一.奉./.X?N.朋/.依据以上计算，本设计采纳静转矩约为.，步距角为.。，额定电流的两相混合式步进电机,其主要性能参数如表.所示。表步进电机的基本参数步距机身引线转动惯定位力电流重量？静力矩型号角善长量矩效.、。，矿耨卜一.：同理可计算出料盒推送电机和推片电机静力矩参数.，选取适当型号的步进电机为。其次章支

18、架供送机构设计.原点检测传感器在上、下料组件的运动限制过程中，可以利用一般的光电感器对机构的位置和运行状念进行检测，如原点检测、支架运行位置检测、机械运动极限位置检测等。对传感器的要求是具有结构、体积比较小,响应快速,灵敏度高等特点，因此选用较为常见的光电式传感器。这种传感隅价格实惠、线性度好、辨别率,可用来检测被测要素的有无、物体的转速和移动。由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件光学测控系统输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲开关式光电传感器.模拟式光电传感器足将被测量转换成连续变更的光电流,它与被测量问呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量检测

19、目标物体方法可分为透射汲取式,漫反射式,遮光式光束阻档三大类.所谓遮光式足指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射到光电元件上的光通量变更，变更的程度与被测物体在光路位置有关,常见的安装示意如图.所示。遮光片、光电传感器图.光电式传感器本次设计采纳霍尼韦尔公司的型光电传感器引，其工作电压为.，工作电流为,响应时间为,可以满意实际应用要求。广东工业高校硕士学位论文支架送料机构的设计送料机构的功能与原理送料机构是平面焊线机的重要组成模块,其主要作用是负责支架的运输、定位、夹紧等；当支架由上料机构推送到送料机构指定位置时,接近传感器获得信号并反馈给限制系统,驱动拨料电机运动至支架位置处,拨

20、爪气缸动作使拨爪央取支架，由电机带动沿方向运动到压爪位置；此时压爪由步进电机驱动，使之压紧支架等待焊头机构实施焊接；待焊接完成须要过片时，压爪被顶起,下料拨爪央取支架接着沿方向运动肯定距离后，焊头重复动作焊接支架，当整条支架焊接完成时，再由下料拨爪夹取支架向下料机构运动宜到支架完全脱离送料机构。在送料机构设计过程中，须要综合考虑其通用性、过片机构的快速稳定性、支架运行过程中的弹性爱护措施、压爪对多列平面支架充分压紧、送料机构和焊头机构的垂直特性以及整个送料机构适应不同规划支架时，尽量不更换夹具部件就可以实现兼容生产,提高维护及调试效率。整个送料机构由以下几个部分组成：支架托板组件、拨料机构、上

21、、下料拨爪、压爪机构、向水平调整机构、加热台、送料机构底座等。其原理图如图.所示。上料拨爪、下料拨爪、拨料导轨、拨料丝杆图.拨料机构原理图其次章支架供送机构设计.机构零部件设计与标准件选择拨料机构的设计拨料机构主要作用是由步进电机和丝杆组合,在宜线导轨导向作用下，与上、下料两个拨爪相连接，两个拨爪可单独动作，央取支架在方向上精确快速地移动。由于拨料要求定位精度较高，在此次设计中采纳滚珠丝杆和直线导轨组合方式,一是丝杆定位精度高、运行快速平稳,立线导轨导向精确且间隙很小,可有效降低拨爪偏差及晃动：而是丝杆运动阻尼小,可快速启停，减、减速时带来的冲击,避开支架由于振动而撞击火具上的过片轨道。安装于

22、拨料机构上的上、下料拨爪采纳较链结构，有薄型微小气缸驱动,压爪初始状态为夹紧状态，当气缸动作时由较链机构带动压爪上下部件张开肯定角度。机械结构见图如图.所示：微型气缸、限位螺钉、上压爪、下压爪、轴承转轴图.拨爪机构荷图?.偏心轮压爪机构的设计为了保证央具压紧机构的通用性以适应不同支架的须要,压板的上下运动位移量依据须要确定最大行程为,则其偏心距为。偏心轮的机械设计简洁,从动件采纳深沟球轴承链接运动模块,尽量保证偏心轮与轴承为面接触减小磨损,偏心轮的基本参数见表.。广东工业高校硕士学位论文袋偏心轮基本参数偏心轮偏心距最低位置最高位置最大位移半径步进电机驱动偏心轮要克服弹簧力、摩擦力以及各移动件的

23、Fl身重力,总共大约为，力的方向与电机轴的中心线一样，步进电机轴所承受的扭矩如图.所示,扭矩丁可由下式计算得到：只XX.其中，当么时丁最大,即瓦。XX.小设电机的静力矩为，则应满意丁力鱼，占为平安系数，一般为.,在此取.，为传动比,于是得到丁3?.的.偏心轮驱动步进电机的选择依据步进电机选型参数规格资料,采纳.型步进电机,该电机数据参数如表.所示。依据以往阅历，由于压爪机构驱动力比较小,所以这里就不必对步进电机进行核算。表.型步进电机参数?图偏心轮受力分析其次章支架供送机构设计转子.静力机身引线电阻.步茬电流重量，型号。长一装量。.声已一数根.弘角。一0O:99*OOt型滚动直线导轨副的选择在通用夹具方向调整机构中所用的型滚动直线导轨副，正向载荷比较小，主要承受安装轨时所施加的侧向预紧力。据核算，施加在两幅轨上得正向我倚不超过。一般装配过程中，侧向预紧力一般为。在此选择全长为的型滚动直线导轨副，型号为.型滚子交叉导轨副，其结构及相关主要尺寸参数如图.所示Slo图.滚子交叉导轨副基本尺寸所选导轨副相应参数，。.代入公式瓠吾木,可得到。.，能够满意载荷运用要求。