課程設(shè)計--貼片機機構(gòu)研究與設(shè)計

1、<p>　　編號： </p><p>　　機械設(shè)計課程設(shè)計說明書</p><p>　　題 目： 貼片機機構(gòu)研究與設(shè)計 </p><p>　　院 （系）： 機電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 </p>

2、<p><b>　　1設(shè)計任務(wù)1</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計題目1</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計要求1</b></p><p><b>　　1.3設(shè)計內(nèi)容1</b></p><p><b&g

3、t;　　1.4設(shè)計工作1</b></p><p>　　2貼片機的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計1</p><p>　　2.1貼片機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計概述1</p><p>　　2.2貼片機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計2</p><p><b>　　2.3確定方案4</b></p><p>　　3貼裝頭X-Y

4、移動定位系統(tǒng)的設(shè)計4</p><p>　　3.1 x-y-z運動框架結(jié)構(gòu)形式的的確定4</p><p>　　3.2驅(qū)動方案的確定5</p><p>　　4電機的選擇計算6</p><p>　　4.1 X軸方向的驅(qū)動電機計算6</p><p>　　4.2 y軸方向的驅(qū)動電機計算8</p><

5、;p>　　4.3 z軸方向電機計算8</p><p><b>　　5 動力設(shè)計10</b></p><p>　　6 機械結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計13</p><p>　　6.1 絲桿的設(shè)計13</p><p>　　6.2 滾動導(dǎo)軌設(shè)計19</p><p>　　6.3 齒輪的設(shè)計19<

6、/p><p>　　6.4 同步帶的設(shè)計22</p><p>　　6.5 聯(lián)軸器設(shè)計25</p><p>　　6.6 鍵連接強度計算26</p><p>　　7 貼片機性能分析26</p><p><b>　　8 總結(jié)27</b></p><p><b>　　

7、1設(shè)計任務(wù)</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計題目</b></p><p>　　貼片機機構(gòu)研究與設(shè)計</p><p><b>　　1.2設(shè)計要求</b></p><p>　　水平移動距離：300-600mm,上線移動距離：10-30mm；</p><p&g

8、t;　　生產(chǎn)率：3-5次/秒。</p><p><b>　　1.3設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　（1）貼片機整體結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計。貼片機的整體組成，主要包括機架、PCB傳送機構(gòu)及支撐臺、xy與z/伺服定位系統(tǒng)、光學(xué)識別系統(tǒng)、貼裝頭、供料機、傳感器和計算機操作系統(tǒng)。本課設(shè)主要設(shè)計機架、貼裝頭，并對其結(jié)構(gòu)進行具體的說明分析。</p><p>

9、;　?。?）關(guān)鍵部分的設(shè)計分析和其他零部件的選取</p><p>　?。?）貼片機中交流伺服電機的計算和選取</p><p>　?。?）機械零部件的計算與校核</p><p><b>　　1.4設(shè)計工作</b></p><p>　　1、裝配圖兩張（A3）。</p><p>　　2、零件圖兩張（A3

10、）。</p><p>　　3、設(shè)計說明書一份。</p><p>　　2貼片機的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計</p><p>　　2.1貼片機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計概述</p><p><b>　　貼片機的分類</b></p><p>　　目前世界上已經(jīng)有很多個貼片機生產(chǎn)廠家，貼片機的種類達(dá)幾百種之多，貼片機的分類雖沒

11、有固定格式，但習(xí)慣上有一下幾種。</p><p><b>　　1）按速度分類</b></p><p>　　中速貼片機：3000片/小時<貼片速度<9000片 /小時</p><p>　　高速貼片機：9000片/小時<貼片速度<40000片 /小時</p><p>　　超高速貼片機：大于3000片/

12、小時</p><p>　　通常高速貼片機采用固定多頭或雙組貼片機頭安裝在x-y導(dǎo)軌上，x-y伺服系統(tǒng)為閉環(huán)控制，故有較高的定位精度，貼片器件的種類較廣泛。這類貼片機種類最多，制造商也多，可以在多種場合下使用，并具有多功能組合技術(shù)，可根據(jù)不同的生產(chǎn)需要和環(huán)境的制約，組合拼裝使用。而超高速貼片機則多采用旋轉(zhuǎn)式多頭系統(tǒng)，根據(jù)多頭旋轉(zhuǎn)的方向又分水平旋轉(zhuǎn)式與垂直旋轉(zhuǎn)式。</p><p><b&

13、gt;　　2）按功能分類</b></p><p><b>　　1.射片機</b></p><p>　　射片機是一種專門用與片式元件貼裝的機器，由于貼裝速度非?？?，通常稱為高速貼片機。</p><p><b>　　2.多功能貼片機</b></p><p>　　多功能貼片機也叫高精度貼片機或

14、泛用機，可以貼裝高精度的大型、異型元器件，一般也能貼裝小型片狀元件，幾乎可以涵蓋所有的元件范圍。其有以下特點：精度高、靈活性好；機械結(jié)構(gòu)少磨損、反饋快、安靜、易于保養(yǎng)等特點。多功能貼片機能夠處理各種各樣的復(fù)雜的元器件，是復(fù)雜電子產(chǎn)品生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備。</p><p>　　3.高速多功能貼片機</p><p>　　一般的貼片機功能較為單一，對于復(fù)雜的產(chǎn)品，必須使用不同功能的貼片機進行組合

15、配線完成整個產(chǎn)品的貼裝。目前有的復(fù)合式貼片機和平行式貼片機能安裝多功能貼裝頭或者多功能模組，從而實現(xiàn)既能同時高速貼裝小型片狀元件，又能貼裝高精度、大型、異型元器件；可以接受幾乎所得的元件包裝方式，包括可以加裝盤裝元件送料器。 </p><p>　　2.2貼片機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　2.2.1貼片機的移動結(jié)構(gòu)方案設(shè)計</p><p>　　貼片機兩

16、種移動結(jié)構(gòu)方案如圖2.2.1所示。</p><p><b>　　圖2.2.1</b></p><p>　　2.2.2貼片機的移動結(jié)構(gòu)方案比較</p><p>　　設(shè)計方案對比如表2.2.2</p><p><b>　　表2.2.2</b></p><p>　　2.2.3貼裝頭

17、的方案設(shè)計</p><p>　　貼裝頭的的種類形式有多種，分類如下：</p><p>　　按照貼裝頭系統(tǒng)與PCB板運載系統(tǒng)以及送料系統(tǒng)的運動情況，貼裝頭大致還可分為4種類型：拱架式、復(fù)合式、轉(zhuǎn)塔式、大型平行系統(tǒng)。不同種類餓貼裝頭對應(yīng)的貼片機各有優(yōu)勢，通常取決于應(yīng)用或工藝對系統(tǒng)的要求，并在其速度和精度之間也存在一定的平衡。</p><p>　　拱架式結(jié)構(gòu)又稱動臂式結(jié)構(gòu)

18、，也可以叫做平臺式結(jié)構(gòu)。拱架式結(jié)構(gòu)具有較好的靈活性和精度，適用于大部分元件，搞精度的激情一般都是這種類型，但起速度方面不是很快，無法和復(fù)合式。轉(zhuǎn)盤式和大型平行系統(tǒng)相比。如圖2.2.3所示。</p><p>　　圖2.2.3 拱架式運動圖</p><p>　　復(fù)合式機構(gòu)是由拱架式結(jié)構(gòu)發(fā)展起來的，嚴(yán)格的說，復(fù)合式結(jié)構(gòu)也是拱架式的一種，它集合了轉(zhuǎn)塔式和拱架式的特點，在動臂上安裝有轉(zhuǎn)盤，像Sime

19、ns的Siplace80S系列貼片機，有兩個帶有12個吸嘴的轉(zhuǎn)盤，如圖2.2.3所示。復(fù)合式結(jié)構(gòu)通過增加動臂數(shù)量來提高速度，具有很大的靈活行，貼裝速度可以每小時5萬片。</p><p>　　圖2.2.3復(fù)合式機構(gòu)</p><p>　　轉(zhuǎn)塔式結(jié)構(gòu)是以前高速貼片機最常用的結(jié)構(gòu)，如圖2.2.4所示。這種結(jié)構(gòu)自從20世紀(jì)80年代問世以來，很長一段時間都是告訴貼片機的主力機型。這種結(jié)構(gòu)通常都有一個固

20、定的轉(zhuǎn)塔在旋轉(zhuǎn)的同時進行元件的吸取、照相、貼裝和吸嘴更換等。其優(yōu)點速度高，性能非常穩(wěn)定，如松下公司的MSH3機器貼裝速度可達(dá)0.075秒/片。但是由于真空吸嘴上徑向加速度的最大允許值受到限制和機械結(jié)構(gòu)限制而使貼裝速度已達(dá)到一個極限值，不可能再有大幅度的提高。</p><p>　　圖2.2.4轉(zhuǎn)塔式結(jié)構(gòu)</p><p>　　大型平行系統(tǒng)是有一系列的小型獨立組裝機組成。模塊化結(jié)構(gòu)，有著絲桿定位

21、系統(tǒng)等。而且速度上也比較高，如PHLIPS公司的FCM機器有16個安裝頭，實現(xiàn)了0.0375秒/片的貼裝速度，但就沒個安裝頭而言，貼裝速度在0.6秒/片左右，仍可以大幅度提高。但其缺點成本較高，僅適用于大型企業(yè)。</p><p><b>　　2.3確定方案</b></p><p>　　按照課設(shè)題目要求設(shè)計方案最終選擇，</p><p>　　貼片

22、機移動結(jié)構(gòu)：X,Y型龍門式結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　貼裝頭：拱架式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　方案選擇分析原因如下：</p><p>　　芯片拾取運動過程中，速度要求平穩(wěn)，且高。貼裝精度要求高。本次課題目的是進一步提高貼片的精度，理論貼裝精度為1um，且貼裝速度滿足高速貼片機的要求。</p><p>　　3

23、貼裝頭X-Y移動定位系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計中，貼裝頭的運動是由X-Y兩軸聯(lián)動實現(xiàn)的定位，X-Y運動機構(gòu)的功能是驅(qū)動貼裝頭在x軸方向和y軸方向做往復(fù)運動，可實現(xiàn)貼裝頭快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)地到達(dá)指定位置。</p><p>　　3.1 x-y-z運動框架結(jié)構(gòu)形式的的確定</p><p>　　框架結(jié)構(gòu)（即龍門架）一般分為4種，x-y聯(lián)動，z單動，x-z聯(lián)動，y單

24、動；x-y-z聯(lián)動（上面：x-y驅(qū)動平面在Z軸上方）；x-y-z聯(lián)動（下面：x-y驅(qū)動平面在z軸下方）。詳見表3.1。</p><p><b>　　表3.1</b></p><p>　　當(dāng)橫梁跨距值較小時，可以才用單側(cè)驅(qū)動方式，當(dāng)橫梁跨距值較大時，最好選用雙側(cè)驅(qū)動，單驅(qū)動橫梁的扭矩擺值會較大。</p><p>　　在精度值要求不搞的場合下，可以

25、采用懸臂結(jié)構(gòu)代替框架結(jié)構(gòu)，這樣做會使結(jié)構(gòu)簡單，成本降低。</p><p>　　X-y運動機構(gòu)的功能是驅(qū)動貼裝頭在x軸和y軸量個方向做往復(fù)運動，使貼裝頭能夠快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)地到達(dá)指定位置。選擇第四種結(jié)構(gòu)，作為本次設(shè)計的結(jié)構(gòu)，可以較好地滿足高速、高精度的要求。三維實體建模圖3.1如所示。</p><p><b>　　圖3.1</b></p><p>

26、;　　3.2驅(qū)動方案的確定</p><p>　　采用兩組交流伺服電機分別驅(qū)動X方向運動和Y方向運動，其傳動機構(gòu)是相同的。</p><p>　　方案一：交流伺服電機——同步齒形帶——直線軸承</p><p>　　同步帶由伺服電機驅(qū)動小齒輪，使同步帶在一定范圍內(nèi)做直線往復(fù)運動。這樣帶動軸基座在直線軸承上往復(fù)運動，兩個方向的傳動組合在一起組成X-Y傳動系統(tǒng)。</p&

27、gt;<p>　　方案二：交流伺服電機——滾珠絲杠——滾動導(dǎo)軌</p><p>　　貼裝頭固定在滾珠螺母基座和對應(yīng)的滾動導(dǎo)軌上方的基座上，伺服電機工作是，帶動螺母做X方向往復(fù)運動，由滾動導(dǎo)軌導(dǎo)向，保證運動方向平行，X軸在兩平行滾珠絲杠的滾動導(dǎo)軌做Y方向運動，實現(xiàn)貼裝頭X-Y移動系統(tǒng)。</p><p>　　分析兩種方案的優(yōu)缺點：滾珠絲桿傳動技術(shù)成熟，輸出精度搞，但其噪聲交大：同

28、步帶傳動機構(gòu)噪聲小，傳動效率高，但其有彈性，驅(qū)動能力受到限制。經(jīng)過分析比較，選擇第二種方案，且使用的雙電機驅(qū)動。</p><p><b>　　4電機的選擇計算</b></p><p>　　4.1 X軸方向的驅(qū)動電機計算</p><p>　　X軸方向傳動結(jié)構(gòu)：伺服電機--同步帶--滾珠絲桿--貼裝頭。按結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求和尺寸的規(guī)劃，伺服電機輸出軸通

29、過同步帶傳動到滾珠絲桿，而不是用聯(lián)軸器直接相連。 X軸方向驅(qū)動的負(fù)載包括：絲桿、貼裝頭以及同步帶。</p><p>　　（1）貼裝頭換算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量。貼裝頭的質(zhì)量計算，按貼裝頭形狀，貼裝頭的質(zhì)量m1為60kg。</p><p>　　貼裝頭的理論速度為秒/片，在x-y直線運動的速度為1米/秒，絲桿導(dǎo)程20mm（導(dǎo)程選取詳見絲桿設(shè)計），則電機理論轉(zhuǎn)速n=3000rad/min取電機的啟

30、動時間t=0.1秒，電機的角速度為，角加速度為：</p><p>　　貼裝頭換算到電機上的轉(zhuǎn)動慣量為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：m--貼片頭質(zhì)量，kg</p><p>　　--貼裝頭的速度，m/s</p><p>　　--電機的角加速度，rad/s

31、</p><p>　　把各數(shù)值代入公式4-1得</p><p>　　絲桿換算到電機軸上轉(zhuǎn)動慣量.所選絲桿的尺寸直徑為 40mm，導(dǎo)程為20mm，長度為750mm，它的質(zhì)量為34.09kg。</p><p>　　絲桿換算到電機的轉(zhuǎn)動慣量為：</p><p><b>　　（4-2）</b></p><p&

32、gt;　　式中：m--絲桿的質(zhì)量，kg</p><p>　　t--絲桿的螺距，m</p><p>　　i--電機與絲桿直接的轉(zhuǎn)動比</p><p>　　將各數(shù)值帶入公式（4-2）得</p><p>　　負(fù)載的總的轉(zhuǎn)動慣量0.0009</p><p>　　負(fù)載的慣性力矩為T：</p><p>&l

33、t;b>　　(4-3)</b></p><p>　　式中：J--轉(zhuǎn)動慣量，</p><p><b>　　--角加速度，</b></p><p>　　將各數(shù)值帶入公式（4-3）得：</p><p>　　T=0.0009×3140= 2.83</p><p>　　X軸方向的

34、負(fù)載的功率為P：</p><p><b>　　（4-4）</b></p><p>　　式中：T--慣性力矩，</p><p><b>　　N--電機轉(zhuǎn)速，</b></p><p>　　將數(shù)值帶入（4-4）中計算得：</p><p><b>　　電機的總功率為<

35、/b></p><p>　　根據(jù)以上計算結(jié)果，選取電機的型號為SM 110-040-30LFB，其性能參數(shù)如下：</p><p><b>　　頻率：200HZ</b></p><p>　　額定輸出功率：1.2KW</p><p>　　額定轉(zhuǎn)速：3000rpm</p><p><b>

36、;　　額定轉(zhuǎn)矩：4Nm</b></p><p>　　控制電壓：AC 220V</p><p>　　外形尺寸：最大外徑110mm</p><p><b>　　質(zhì)量：1KG</b></p><p>　　4.2 y軸方向的驅(qū)動電機計算</p><p>　　Y軸方向傳動結(jié)構(gòu)：伺服電機--同步帶

37、--滾珠絲桿。其傳動結(jié)構(gòu)和X軸方向一樣。伺服電機驅(qū)動Y軸方向的負(fù)載包括：貼裝頭、絲桿、橫梁架、x軸的驅(qū)動電機，貼裝頭和絲桿的尺寸x軸方向的相同，故慣性力矩數(shù)值也相同，</p><p>　　Y軸方向承受橫梁和安裝在其上面的滾動導(dǎo)軌總的質(zhì)量一半為100kg。</p><p>　　橫梁換算到電機的轉(zhuǎn)動慣量為:</p><p>　　Y軸方向負(fù)載的總的轉(zhuǎn)動慣量為J：</

38、p><p>　　負(fù)載的慣性力矩為T：</p><p>　　y軸方向負(fù)載的功率為P</p><p>　　y軸伺服電機的總功率為：</p><p>　　根據(jù)以上計算結(jié)果，選取電機的型號為SM 130-0770-30LFB，其性能參數(shù)如下：</p><p><b>　　頻率：200HZ</b></p&

39、gt;<p>　　額定輸出功率：2.4KW</p><p>　　額定轉(zhuǎn)速：3000rpm</p><p>　　額定轉(zhuǎn)矩：7.7N·m</p><p>　　控制電壓：AC 220V</p><p>　　外形尺寸：最大外徑130mm</p><p><b>　　質(zhì)量：2.2kg</b

40、></p><p>　　4.3 z軸方向電機計算</p><p>　?。?）z軸上下運動電機計算</p><p>　　Z軸的上下運動的傳動過程：伺服電機--聯(lián)軸器--齒輪箱--6個工位的絲桿。齒輪箱內(nèi)部含有電磁離合器，通過離合器和齒輪傳動結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)一軸輸入多軸輸出，且獨立控制每一跟輸出軸，達(dá)到6個工位的Z軸上下獨立運動，以此節(jié)省電機使用，使貼裝頭的重量大大減輕

41、。其結(jié)構(gòu)圖如圖4.3所示。</p><p><b>　　圖4.3</b></p><p>　　根據(jù)所設(shè)計的傳動方式，伺服電機驅(qū)動負(fù)載包括：聯(lián)軸器、齒輪、絲桿貼裝頭軸、吸嘴、元器件和Z軸旋轉(zhuǎn)用的電機。由于吸嘴和元器件的質(zhì)量遠(yuǎn)小于其它見，可將其忽略。</p><p>　　貼裝頭軸和連接板的質(zhì)量m3為5kg，貼裝頭貼片時的Z軸方向理論速度為150mm

42、/s，絲桿導(dǎo)程取2.5mm，則電機理論轉(zhuǎn)速n=3600rad/min取電機的啟動時間t=0.01秒，電機的角速度為，角加速度為：</p><p>　　貼裝頭換算到電機上的轉(zhuǎn)動慣量為：</p><p>　　把各數(shù)值代入公式3-1得</p><p>　?。?）絲桿換算到電機軸上轉(zhuǎn)動慣量.所選絲桿的尺寸直徑為 6mm，導(dǎo)程為2.5mm，長度為110mm，它的質(zhì)量為 5kg

43、。</p><p>　　絲桿換算到電機的轉(zhuǎn)動慣量為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　將各數(shù)值帶入公式（4-5）得</p><p><b>　　負(fù)載的總的轉(zhuǎn)動慣量</b></p><p>　　負(fù)載的慣性力矩為T： &l

44、t;/p><p>　　T=1.58×10-6×37680= 0.06</p><p>　　X軸方向的負(fù)載的功率為P：</p><p>　　由于是一個電機帶動6個工位動作則</p><p><b>　　電機的總功率：</b></p><p>　　根據(jù)以上計算結(jié)果，選取電機的型號為A1

45、10-30，其性能參數(shù)如下：</p><p><b>　　頻率：200HZ</b></p><p>　　額定輸出功率：0.4KW</p><p>　　額定轉(zhuǎn)速：3600rpm</p><p>　　額定轉(zhuǎn)矩：0.1N·m</p><p>　　控制電壓：AC 220V</p>

46、<p>　　外形尺寸：最大外徑30mm</p><p><b>　　質(zhì)量：0.2kg</b></p><p><b>　　5 動力設(shè)計</b></p><p><b>　　齒輪箱的動力設(shè)計</b></p><p>　　齒輪箱結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。</p>

47、<p><b>　　圖5.1</b></p><p>　　0軸：0軸即電動機軸 </p><p><b>　?、褫S：</b></p><p><b>　?、蜉S：</b></p><p>　?、筝S：84×0.99=83.16w</p>&

48、lt;p>　?、糨S：84×0.99=83.16w</p><p><b>　?、踺S：82.3w</b></p><p><b>　?、鲚S：82.3w</b></p><p><b>　　Ⅶ軸：81.5w</b></p><p><b>　?、S：81.

49、5w</b></p><p><b>　?、S：80.7w</b></p><p><b>　　X軸：80.7w</b></p><p>　　表5.1 各軸運動及動力參數(shù)</p><p>　　6 機械結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計</p><p><b>　　6.1

50、 絲桿的設(shè)計</b></p><p>　　滑動螺旋的特點：①結(jié)構(gòu)簡單，加工方便；②易于實現(xiàn)逆行程自鎖，工作安全可靠；③摩擦阻力大，傳動效率低；④容易磨損，軸向剛度較差。 </p><p>　　滾珠螺旋的特點：①摩擦阻力小，傳動效率高；②磨損小、壽命長、工作可靠性好；③具有運動的可逆性，應(yīng)設(shè)防逆動裝置；④軸向剛度較高，抗沖擊性能較差；⑤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造較難；⑥預(yù)緊后得到很高

51、的定位精度（約達(dá)5um/300㎜）和重復(fù)定位精度（可達(dá)1~2um）。</p><p>　　根據(jù)貼片機的設(shè)計要求，擬選定滾動螺旋傳動方式，結(jié)構(gòu)圖如圖6.1所示。</p><p><b>　　圖6.1</b></p><p>　　6.1.1 工作設(shè)計規(guī)格 </p><p>　　工作重量：W1=W/2=100kg</

52、p><p>　　最大行程：Smax=600mm</p><p>　　最大速度：Vmax=1m/s</p><p>　　要求壽命：Lt=25000h</p><p><b>　　導(dǎo)軌滑動系數(shù)：</b></p><p>　　伺服電機： Nmax=3000rpm</p><p>　

53、　定位精度： /最大行程</p><p>　　6.1.2 運轉(zhuǎn)條件</p><p>　　貼裝頭的運轉(zhuǎn)各個時間段如圖6.1.2所示。</p><p><b>　　圖6.1.2</b></p><p>　　6.1.3 絲桿軸徑、導(dǎo)程、螺帽之選定</p><p><b>　?。?）導(dǎo)程():

54、</b></p><p>　　由伺服電機最高轉(zhuǎn)速，可得</p><p>　　（1）滾珠絲桿副的載荷及轉(zhuǎn)速計算</p><p><b>　　首先分析圖</b></p><p>　　速度呈直線變化，等加速度運動。</p><p><b>　　周期行的往復(fù)運動。</b>

55、</p><p>　　最高速度：Vmax=1m/s</p><p>　　加速時間：t1=0.1s</p><p>　　減速時間：t3=0.1s</p><p>　　達(dá)到最高速度所行走的距離</p><p>　　B.等速時所行走的距離：</p><p>　　C.從最高速度到停止所行走的距離<

56、;/p><p>　　D.去時等加速度--階段1</p><p>　　=0.01×100×9.8+100×10=1009.8(N)</p><p>　　=3000/2=1500(rad/min)</p><p>　　E.去時等速度--階段2</p><p>　　=0.01×100

57、15;9.8=9.8(N)</p><p>　　N2= 3000(rad/min)</p><p>　　F.去時等減速--階段3</p><p>　　=0.01×100×9.8+50×(-10)=-990.2(N)</p><p>　　3000/2=1500(rad/min)</p><p&g

58、t;　　以上軸向負(fù)荷行走距離、時間、平均轉(zhuǎn)速的關(guān)系如表6.1.3所示。</p><p><b>　　表6.1.3-1</b></p><p>　　G.當(dāng)量載荷Fm、當(dāng)量轉(zhuǎn)速Nm計算</p><p><b>　　292.3N)</b></p><p>　　1154(rad/min)</p>

59、<p><b>　　額定動載荷Cm計算</b></p><p><b>　　（6-1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　查表把數(shù)據(jù)帶入公式（6-1）得</p><p><b>　　3911.3N</b>

60、</p><p>　　工作壽命Lh查下表：</p><p>　　各類機械預(yù)期工作時間</p><p>　　由于是精密絲桿傳動，選Lh =20000h；</p><p><b>　　又查表得：</b></p><p><b>　　載荷系數(shù)</b></p><

61、p><b>　　可靠性系數(shù)</b></p><p><b>　　精度系數(shù)</b></p><p><b>　　由上表知：</b></p><p>　　載荷系數(shù)fw=1.2；可靠性系數(shù)fc=1.0;</p><p>　　精度系數(shù)fa=1.0；</p><

62、p><b>　　螺帽的選擇</b></p><p>　　根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，可得選用：</p><p>　　外循環(huán)式高導(dǎo)程滾珠絲桿</p><p><b>　　形式：FSWE</b></p><p>　　循環(huán)圈數(shù)列：3.5×或5×1</p><p>&

63、lt;b>　　Ca查表得</b></p><p>　　6.1.4 絲桿軸徑之選定</p><p>　　高速移動時，可由許用轉(zhuǎn)速來決定軸徑。</p><p>　　用危險速度來計算所需絲桿公稱直徑：</p><p><b>　　(6-2)</b></p><p>　　在此L=最大行程

64、+螺帽的長度/2+軸端預(yù)留量</p><p>　　=600+50+100=750（mm）</p><p>　　安裝方式固定+固定 查表：21.9</p><p>　　把數(shù)據(jù)帶入公式6-2得</p><p><b>　　7.7（mm）</b></p><p>　　6.1.5 滾珠絲桿剛性系統(tǒng)計算&l

65、t;/p><p><b>　　由初始設(shè)計條件：</b></p><p>　　失位為0.02mm（無負(fù)荷）</p><p>　　在此設(shè)定滾珠絲桿系統(tǒng)的構(gòu)成元件（絲桿軸，螺帽及支撐軸承）的總變形量為0.006mm。此時滾珠絲桿系統(tǒng)組成的彈性變形量為</p><p>　　（1）絲桿軸的剛性：ks、彈性位移量：</p>

66、<p>　　絲桿會產(chǎn)生最大軸向變形處在位置為絲桿中央</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　由圖可在將x=L/2代入公式（6-3）</p><p><b>　　圖6.1.5</b></p><p><b>　　得：</b></p&

67、gt;<p>　　其中Fa為滑動阻力，值為9.8N；計算結(jié)果如表所示</p><p>　　（2）螺帽的剛性：Km、彈性位移量：</p><p>　　以最大軸向負(fù)荷的1/3為預(yù)緊力</p><p>　　Fa0=Fmax/3=549/3=183N</p><p><b>　　，代入</b></p>

68、<p>　　計算結(jié)果如6.1.5表所示.</p><p><b>　　表6.1.5</b></p><p>　　在的條件下，加上沒有考慮的軸承剛性和考慮經(jīng)濟性和安全性做 出以下選擇</p><p>　　滾動絲桿型號：40-FSWE-20B1</p><p><b>　　軸徑：40mm</b&g

69、t;</p><p><b>　　導(dǎo)程：20mm</b></p><p><b>　　（3）壽命的校核</b></p><p><b>　　=22808（h）</b></p><p>　　大于設(shè)計要求的壽命20000h</p><p><b>

70、　　許用回轉(zhuǎn)速度校核</b></p><p>　　13646(rad/min)</p><p>　　危險轉(zhuǎn)速為13646（rad/min）遠(yuǎn)大于最大轉(zhuǎn)速3000（rad/min）,故安全。</p><p>　?。?）滾珠絲桿應(yīng)力計算</p><p>　　1.58×106N/m2</p><p>　

71、　經(jīng)查手冊符合強度要求。</p><p>　　6.2 滾動導(dǎo)軌設(shè)計</p><p><b>　　滾動導(dǎo)軌型號的選擇</b></p><p>　　導(dǎo)軌類型的選擇有滾動和滑動，本設(shè)計中選擇滾動導(dǎo)軌。x-y兩個方向的導(dǎo)軌選擇型號為GGB20AA四方向等載荷型滾動直線導(dǎo)軌副。參數(shù)如下：</p><p><b>　　導(dǎo)軌

72、長度：735</b></p><p>　　額定動載荷：11.6KN</p><p>　　額定靜載荷：14.5kn</p><p>　　額定力矩：NA=92.4 NB=92.4 NC=154</p><p>　　其結(jié)構(gòu)簡圖和受力圖如下：</p><p><b>　　圖6.2.1</

73、b></p><p><b>　　圖6.2.2</b></p><p><b>　　6.3 齒輪的設(shè)計</b></p><p>　　高速級齒輪傳動的設(shè)計計算</p><p>　　6.3.1齒輪材料，熱處理及精度</p><p>　　考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故

74、大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪</p><p>　　（1） 齒輪材料及熱處理</p><p>　?、?材料：高速級小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=24</p><p>　　高速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS Z=i×Z=2×12=48 </p><p&g

75、t;<b>　?、?齒輪精度</b></p><p>　　按GB/T10095－1998，選擇 7 級，齒根噴丸強化。</p><p>　　6.3.2初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸</p><p><b>　　按齒面接觸強度設(shè)計</b></p><p><b>　　確定各參數(shù)的值:</b

76、></p><p><b>　?、僭囘x=1.3</b></p><p>　?、谟烧n本公式10-13計算應(yīng)力值環(huán)數(shù)</p><p>　　N=60nj =60×3600×1×（2×8×300×5）</p><p>　　=5.184×10h</p

77、><p>　　N= =2.59×10h </p><p>　?、鄄檎n本 10-19圖得：K=0.93 K=0.94</p><p>　?、荦X輪的疲勞強度極限</p><p>　　取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式10-12得:</p><p>　　[]==0.93×550=511.5 &l

78、t;/p><p>　　[]==0.94×450=423 </p><p><b>　　許用接觸應(yīng)力 </b></p><p>　?、莶檎n本由表10-6得： =189.8MP </p><p>　　由表10-7得: =1</p><p>　　T=9.55×=9.5

79、5×81.5/3600</p><p><b>　　=0.21N.m</b></p><p><b>　　6.3.3設(shè)計計算</b></p><p>　?、傩↓X輪的分度圓直徑d</p><p><b>　　=</b></p><p><b

80、>　?、谟嬎銏A周速度</b></p><p><b>　　③計算齒寬b和模數(shù)</b></p><p><b>　　計算齒寬b</b></p><p>　　b==72.139mm </p><p><b>　?、苡嬎泯X寬與高之比</b></p>

81、<p>　　模數(shù)mt=d1t/z1=72.139/24=3.005mm</p><p>　　齒高h(yuǎn)=2.25 =2.25×3.005=6.761</p><p><b>　　= =10.68</b></p><p><b>　?、抻嬎爿d荷系數(shù)K</b></p><p>　　根據(jù),

82、7級精度, 查手冊得</p><p>　　動載系數(shù)Kv=1.07,=1,</p><p>　　由，,查課本由表10-13得: K=1.35</p><p><b>　　故載荷系數(shù):</b></p><p>　?、甙磳嶋H載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑</p><p>　　d=d=72.139

83、5;=77.21</p><p><b>　?、嘤嬎隳?shù)</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　6.3.4 齒根彎曲疲勞強度設(shè)計</p><p>　　由彎曲強度的設(shè)計公式；</p><p><b>　　≥</b></p

84、><p>　?、?確定公式內(nèi)各計算數(shù)值</p><p>　　查手冊得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪輪的彎曲強度極限</p><p><b>　　壽命系數(shù) ,</b></p><p>　　計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4</p><p>

85、<b>　　計算載荷系數(shù)K。</b></p><p><b>　　查取齒形系數(shù)。</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　查取應(yīng)力校正系數(shù)。</b></p><p><b>　?。?lt;/b></

86、p><p>　　計算大小齒輪的并加以比較。</p><p><b>　　（2）設(shè)計計算</b></p><p>　　查課本由表10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù):</p><p>　　K=0.86 K=0.93 </p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4</p>&l

87、t;p><b>　　[]=</b></p><p><b>　　[]=</b></p><p>　　大齒輪的數(shù)值大.選用.</p><p>　　6.4 同步帶的設(shè)計</p><p>　　6.4.1 初始條件</p><p>　　(1)傳遞功率：P=2.28KW</

88、p><p>　　(2)小帶輪轉(zhuǎn)速，大帶輪的轉(zhuǎn)速</p><p>　　6.4.2 設(shè)計過程</p><p><b>　　（1）設(shè)計功率Pd</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　其中，--工況系數(shù)</b></

89、p><p><b>　　--傳遞功率，kw</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計條件，查手冊可得=1.8</p><p>　　代入數(shù)據(jù)到公式（6-4）得</p><p><b>　?。?）帶型選擇</b></p><p>　　根據(jù)和設(shè)計功率，查手冊可得選用5M型號</p&g

90、t;<p>　　（3）確定帶輪齒數(shù)和</p><p>　　小帶輪齒數(shù)按原則確定，見下表</p><p><b>　　則選小帶輪齒數(shù)</b></p><p><b>　　大帶輪齒數(shù)</b></p><p><b>　　（4）確定帶輪直徑</b></p>

91、<p>　　根據(jù)型號5M和齒數(shù)28查手冊可得</p><p>　　大小帶輪直徑參數(shù)如下</p><p>　　帶輪節(jié)圓直徑：d=44.56mm，外徑</p><p>　?。?）選擇帶的節(jié)線長度和確定實際中心距a</p><p>　　a.計算帶的初定節(jié)線長度</p><p><b>　?。?-5）&l

92、t;/b></p><p>　　式中，--初定中心距，</p><p>　　初定取144mm，把數(shù)據(jù)代入公式（6-5）得</p><p>　　b.選擇帶的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度</p><p>　　查手冊可得=450mm</p><p>　　c.確定實際中心距a</p><p>　　中心距近似計算公

93、式為：</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　把數(shù)據(jù)代入以上公式的：</p><p>　　（6）確定中心距調(diào)整下限I和調(diào)整上限S</p><p>　　根據(jù)節(jié)線長度，查表可選得中心距安裝量I=1.27mm;調(diào)整量

94、S=0.76mm。</p><p>　　中心距范圍為： mm</p><p><b>　　即： mm</b></p><p><b>　?。?）確定帶長系數(shù)</b></p><p><b>　　查手冊可得=0.9</b></p><p>　?。?）確定

95、帶嚙合齒形系數(shù)</p><p><b>　　嚙合齒數(shù): 14</b></p><p>　　由，則嚙合齒數(shù)系數(shù)取</p><p>　?。?）確定帶的基本額定功率P0</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)結(jié)果查表得P0=0.822kw</p><p><b>　?。?0）帶速計算</b&g

96、t;</p><p><b>　　6.9m/s</b></p><p>　?。?1）確定帶和帶輪的寬度</p><p><b>　　40mm</b></p><p>　　查表取標(biāo)準(zhǔn)值bs=40mm</p><p>　　（12）計算壓力軸Q</p><p&g

97、t;　　壓軸力Q示意圖如圖6.4所示</p><p><b>　　圖6.4</b></p><p>　　帶的緊邊張力F1 計算：</p><p>　　1250×4.104/6.9=743.48N</p><p>　　帶的松邊張力F2計算：</p><p>　　250×4.104

98、/6.9=148.70N</p><p><b>　　小帶輪的包角：</b></p><p><b>　　180°</b></p><p>　　由包角可查手冊得修正系數(shù)=1</p><p><b>　　則壓力軸Q:</b></p><p>　　

99、0.77×1×(743.48+148.70)=686.98N </p><p><b>　　6.5 聯(lián)軸器設(shè)計</b></p><p>　　6.5.1 類型選擇.</p><p>　　為了隔離振動和沖擊，選用彈性波紋管聯(lián)軸器</p>&l

100、t;p>　　6.5.2 載荷計算</p><p>　　公稱轉(zhuǎn)矩：T=95509550</p><p><b>　　查課本,選取3</b></p><p><b>　　所以轉(zhuǎn)矩 </b></p><p>　　因為計算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩,所以查《機械設(shè)計手冊》選取BL-10-02型彈性波紋管

101、聯(lián)軸器其公稱轉(zhuǎn)矩為1N·m</p><p>　　6.6 鍵連接強度計算</p><p><b>　　6.6.1類型選擇</b></p><p>　　根據(jù)絲桿端部直徑，選取8×50GB/T 1096-2003</p><p>　　6.6.2校核鍵連接的強度</p><p>　　鍵

102、和軸，同步帶的材料都是鋼，查表可得許用擠壓應(yīng)力=110MPa。鍵的工作長度50-8=42mm，鍵與帶輪的接觸高度k=0.5h=0.5×7=3.5mm。</p><p>　　2.9MPa<110MPa</p><p>　　故該鍵滿足強度要求。</p><p><b>　　7 貼片機性能分析</b></p><p

103、>　　貼片速度的分析計算</p><p>　　貼片機的速度所受到的影響因素很多，如：元器件的進料器的數(shù)量和位、元器件定心和貼裝頭以及PCB裝卸效率、PCB的尺寸等，這些因素都是貼片機本身無法控制的，但在設(shè)計的的過程中，只需考慮與貼片機相關(guān)的因素，即貼裝頭的運動速度是決定了整體貼片機的貼裝速度，于此對其進行理論分析，計算出在理想條件下貼片速度，實際貼片速度通常為理論貼片速度的。</p><

104、;p><b>　　1.貼裝周期</b></p><p>　　貼裝周期：貼片主軸吸取元件、元器件定心、檢測、貼放和返回到拾取元器件的位置，根據(jù)設(shè)計的貼片機的外形尺寸，貼裝頭的運功行程及貼片頭的理論速度可知，這所用的時間總和約為1~2s</p><p><b>　　2.貼裝率</b></p><p>　　貼裝率是指在理想

105、條件下，在一小時內(nèi)完成的貼裝周期數(shù)。測算時，采用6個連續(xù)的進料器。貼片機在50mm×200mm的PCB上貼裝均勻分布的只片式元件的時間，計算出貼裝一只元件的平均時間，最后計算出一小時貼裝的元件數(shù)，速度測算時不計PCB裝載和卸載時間，其時間圖如圖8.1所示</p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　路程計算：</b&

106、gt;</p><p>　　起始位置----PCB攝像 S1=300mm</p><p>　　PBC攝像----拾取元件 S2=400mm</p><p>　　拾取元件----貼裝 S3=400mm</p><p><b>　　時間計算：</b></p><p>　

107、　電機啟動時間 t1=0.1s</p><p>　　起始位置----PCB攝像 t2=0.3s</p><p>　　PBC攝像----拾取元件 t3=0.4s</p><p>　　拾取元件----貼裝 t4=0.4s</p><p>　　拾取元件的時間 t5=0.

108、2s</p><p>　　貼裝元件的時間 t6=0.2s</p><p>　　經(jīng)上述分析，計算可知，一個貼裝循環(huán)的時間為1.6s，貼裝300元件需要50次循環(huán)，總時間為80s，故貼裝一只元件的平均時間為0.2667s，所以一個小時的貼裝的元件數(shù)為13500只。</p><p>　　總上所述，所設(shè)計的貼片機在速度方面符合高速貼片機的性能要求。<

109、;/p><p><b>　　8 總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計對貼片機進行了研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成了拱架式貼片機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，對其關(guān)鍵部件貼裝頭和絲桿轉(zhuǎn)動進行了設(shè)計和分析，用SolidWorks三維軟件對整體機器進行了三維建模，對貼片機的模型建立、性能分析。主要研究內(nèi)容和取得的成果有如下幾個方面：</p><p>　　利用SolidW

110、orks軟件設(shè)計出了貼片機的整體結(jié)構(gòu)，制定合理裝配順序，建立三維實體模型。</p><p>　　對貼裝頭進行了設(shè)計和研究，設(shè)計了6個工位的貼裝系統(tǒng)，采用由交流伺服電機進行雙驅(qū)動的x-y聯(lián)動定位，有利于提高精度和速度。對各個伺服電機進行了計算和選型。</p><p>　　對貼片機的大部分零件進行了設(shè)計計以及安全校核，尤其是在是貼裝頭的結(jié)構(gòu)和傳動部分，</p><p>

111、　　通過對貼片機的設(shè)計，我對機械設(shè)計的步驟和方法有了較深的了解。熟悉了滾珠絲桿、滾動導(dǎo)軌、軸、軸承等零件的設(shè)計、校核的方法；培養(yǎng)了通過查閱和使用機械設(shè)計手冊及通過外文資料選擇零件的結(jié)構(gòu)、材料、常用尺寸、加工精度和誤差的等的能力。使我具備了設(shè)計機械的思維和方法，整個課程設(shè)計獨立自主完成，融匯了三年所學(xué)的機械以及電子各方面的理論知識。</p><p>　　能夠完成本次課程設(shè)計，我要感謝我們的指導(dǎo)老師匡兵老師，謝謝他對

112、我的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格督促。</p><p>　　由于我掌握的知識有限，而機械設(shè)計又是一門復(fù)雜和深奧的學(xué)科，我的設(shè)計中肯定存在很多的不足和需要改進的地方，希望老師指正。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王坤、何小柏等主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》---北京：高等教育出版社，2007.</p&g

113、t;<p>　　[2] 楊可幀、李仲生等主編 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》---北京：高等教育出版社，2006. </p><p>　　[3] 張黎驊、鄭嚴(yán)主編 《新編機械設(shè)計手冊》---北京：人民郵電出版社，2008.5.</p><p>　　[4] 孫恒 陳作模 主編 《機械原理》 ---北京：高等教育出版社，2006.</p>

114、<p>　　[5] 楊昂岳 主編 《機械原理 典型題解析與實戰(zhàn)模擬》 ---長沙：國防科技大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[6] 王天曦 王豫明等編著 《貼片工藝與設(shè)備》---北京：電子工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[7] 周明衡 主編 《離合器、制動器選用手冊》--北京：化工工