引線鍵合頭的設(shè)計及其力控制.pdf

1、引線鍵合頭是全自動引線鍵合機(jī)的關(guān)鍵部件之一，它包含線夾和Z軸兩部分，其性能的好壞直接影響著引線鍵合機(jī)工作的穩(wěn)定性和焊點(diǎn)的質(zhì)量。為了滿足現(xiàn)代引線鍵合機(jī)高速高精度的要求，線夾的打開和關(guān)閉動作必須快且穩(wěn)定，振動小；Z軸對芯片的沖擊力小，位置控制和力控制的精度要很高，響應(yīng)要快；整個鍵合頭的慣量必須小，固有頻率要很高。
　　本文首先根據(jù)碰撞力學(xué)和機(jī)械振動的相關(guān)理論，建立了線夾的動力學(xué)模型，從理論上分析了線夾產(chǎn)生振動的原因。通過采用有限元分析

2、軟件ABAQUS，對線夾的振動進(jìn)行了仿真分析。根據(jù)線夾產(chǎn)生振動的機(jī)理，以線夾上的彈簧的彈性系數(shù)和預(yù)拉力、阻尼器的阻尼系數(shù)為設(shè)計變量，以線夾穩(wěn)定打開和關(guān)閉的時間為目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，力求使線夾的打開和關(guān)閉動作達(dá)到最快；本文詳細(xì)討論了Z軸的設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)形式、支承方式和驅(qū)動電機(jī)類型的選擇；根據(jù)疲勞壽命和剛度要求設(shè)計了支承Z軸的柔性鉸鏈；利用基于Hyperworks的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，設(shè)計了驅(qū)動電機(jī)的骨架；運(yùn)用ABAQUS分析了Z軸的動態(tài)特性，包

3、括模態(tài)和對芯片的沖擊力；根據(jù)計算和仿真結(jié)果制作了樣機(jī)。最后在樣機(jī)上，進(jìn)行了位置控制和力控制的研究和實驗。位置控制采用經(jīng)典控制策略，即位置環(huán)加速度環(huán)，并輔以速度前饋和加速度前饋；力控制采用PI控制器，并以速度阻尼取代力控制的微分增益，大大減小了力信號噪聲對系統(tǒng)的影響。
　　采用多普勒激光測試儀和高速照相機(jī)測量線夾的打開和關(guān)閉過程，結(jié)果證明文中設(shè)計的線夾迅速地打開和關(guān)閉，且振動很小。在鍵合頭樣機(jī)上進(jìn)行位置控制和力控制實驗，結(jié)果表明文中