新型高效旋转贴片头的设计与研究

发布时间：2017-11-01 19:41

  本文关键词：新型高效旋转贴片头的设计与研究

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【摘要】：SMT (Surface Mount Technology)是指片式元器件装焊在印制电路板表面上的一种技术。贴片机在SMT生产线中是一个重要的设备,而贴片头又是贴片机中最为关键的一个部件,它具有吸取、定位、贴装等几个动作,通过配备多个吸嘴,可以高效地贴装各种电阻、电容、IC等元件,通过机电控制系统控制其取料、自动校正、将元件准确贴放到PCB板上的指定位置。因此贴片头直接关系到贴片的精度、质量和速度。目前高速贴片机所需的旋转贴片头技术被少数几个国外的贴片机公司掌握,国内一般都是将多个吸嘴组件线性组合在一块,形成直排式贴片头,头数越多,贴装效率越高。但这样的贴片头,其整体结构增大,对应体积也增大,贴装头的惯量也随之增大,从而影响X-Y轴的动态性能,增加驱动电机的功率,影响贴片机的贴装精度和稳定性。针对此问题本课题研究设计了一款水平旋转高速贴片头。对水平旋转贴片头的机械结构以及控制方法进行研究,为实现贴片机高速高效的工作性能提供保障。(1)根据现阶段贴片机研究状况,提出了水平旋转贴片头设计要求。根据贴装工艺流程,设计了水平旋转贴片头的整体方案。其中包括水平旋转贴片头的结构设计方案的设计、吸嘴模块的设计、气动系统方案的设计、传动形式的确定。在结构设计方案中根据旋转贴片头功能要求,确定水平旋转贴片头各零部件的结构、真空／吹气的布置形式以及密封方式等；通过对比各个传动形式的优缺点,确定旋转贴片头各运动机构的传动形式；根据吸取元件的真空要求,设计了水平旋转贴片头的气动回路。并对整个贴片头工作流程进行详细的分析。(2)利用ANSYS对贴片头的关键零件进行静力学分析和模态分析,分析结果表明设计的贴片头结构能够在工作中保持稳定,不会影响贴片头的工作性能；根据设计的旋转贴片头的整体结构,对旋转贴片头进行了运动学分析,推导出吸嘴的运动学数学方程,得到各个关节变量和吸嘴之间的映射关系；利用ADAMS对旋转贴片头进行实际工况下的运动进行仿真分析。(3)搭建了水平旋转贴片头的控制器。通过对比PC机控制系统和PLC控制系统的优缺点,确定控制贴片头的控制系统方案；选择合适的运动控制卡、计算和选择旋转贴片头所需的电机、光电开关以及设计了贴片头的控制界面。将选择的电机参数与之前的仿真结果进行对比,验证电机选择的正确性。
【关键词】：水平旋转贴片头 贴片机 结构设计 仿真与分析
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN405
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 课题的研究背景及意义14-18
• 1.2 贴片头国内外研究现状与发展趋势18-21
• 1.2.1 贴片头国外研究现状18-19
• 1.2.2 贴片头国内研究现状19-20
• 1.2.3 贴片头技术的发展趋势20-21
• 1.3 本文研究内容及安排21-23
• 第二章 水平旋转贴片头的方案设计23-34
• 2.1 引言23
• 2.2 贴片机与贴片头模块23-29
• 2.2.1 贴片机的分类23-27
• 2.2.2 贴片头的主要类型27-29
• 2.3 水平旋转贴片头的技术指标29-30
• 2.4 水平旋转贴片头的方案确定30-33
• 2.4.1 结构设计需求分析30-31
• 2.4.2 水平旋转贴片头传动形式的确定31-32
• 2.4.3 水平旋转贴片气动系统方案的确定32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 水平旋转贴片头的结构设计与分析34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 水平旋转贴片头的结构分析与设计34-43
• 3.2.1 基体的结构设计36
• 3.2.2 吸嘴杆组件的结构设计36-38
• 3.2.3 上下运动(吸嘴杆的Z轴运动)机构的设计38-39
• 3.2.4 整体旋转轴与支撑板的设计39-40
• 3.2.5 贴片头气路结构的设计40-41
• 3.2.6 气阀开关结构设计41-43
• 3.3 水平旋转贴片头的工作过程分析43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 贴片头的关键零部件力学性能与运动学分析47-62
• 4.1 引言47
• 4.2 贴片头承载体的分析47-52
• 4.2.1 贴片头支撑板的静力学分析47-49
• 4.2.2 贴片头基体工作时静力学分析49-50
• 4.2.3 支撑板的模态分析50-52
• 4.3 贴片头运动学分析及仿真52-60
• 4.3.1 贴片头的运动学分析53-55
• 4.3.2 基于ADAMS的贴片头单元轨迹仿真分析55-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第五章 旋转贴片头控制器的搭建62-70
• 5.1 引言62
• 5.2 贴片头控制方案的确定62-63
• 5.2.1 基于PC机的运动控制62-63
• 5.2.2 基于PLC的运动控制63
• 5.3 贴片头控制系统硬件的选择63-68
• 5.3.1 电机选择63-67
• 5.3.2 运动控制卡确定67-68
• 5.4 贴片头的安全保障模块68
• 5.5 贴片头控制界面设计68-69
• 5.6 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-75
• 攻读学位期间发表论文75-77
• 致谢77

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本文编号：1128265