贴片机的结构设计及其静动态性能分析

发布时间：2017-07-17 07:27

  本文关键词：贴片机的结构设计及其静动态性能分析

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【摘要】：近年来,随着我国电子产业的迅速发展,电子产品向着微型化、便携式的方向推进。各类电子元件为适应发展需要,出现多引脚、引脚间距微米化、元件尺寸变小、元件封装形式改变等变化,这些变化无疑给表面贴装技术(Surface Mounted Technology,简称SMT)带来了更大的挑战。贴片机作为SMT生产线中最重要的设备,对其结构进行改进以及性能提升就显得尤为重要。目前我国所使用的贴片机大部分源于进口,而国内对贴片机的需求量却在逐年增加。为改变我国贴片机的这种市场结构,减少国外进口量,开发设计出一款自主研发生产的全自动贴片机,对提高我国自动化设备的研发能力具有十分重要的意义。本文利用CAD设计软件Solid Works对贴片机进行结构设计,并且利用大型有限元分析软件ANSYS对所设计的零部件进行静力学和动力学分析,以保证贴片机的结构性能。主要研究内容有:1.根据贴片机各部分不同的性能特点,对贴片机进行模块划分,并利用Solid Works软件完成各模块的结构设计;2.为保证贴片机性能,利用ANSYS软件对所设计的零部件进行静态分析,得到各零部件的变形情况,再利用有限元模态分析方法,得到零部件的低阶固有频率以及模态振型,以保证各零部件结构的合理性;3.利用结构优化方法对设计不合理的零部件进行结构优化设计,并利用模态分析方法对优化方案进行验证;4.为验证整机的动态性能,对贴片机整机进行模态分析。在整机的模态分析过程中,为保证分析的准确性,利用吉村允孝积分法以及Hertz接触理论等方法计算结合部动态参数,建立贴片机整机的动力学模型,以确保贴片机整机的动态性能。本文以有限元分析方法为基础,利用静力学和动力学分析方法对所设计的贴片机进行了结构分析,并通过结构优选和拓扑优化设计,提高了贴片机的静动态性能,保证了贴片机的贴片质量,为贴片机的设计提供了可行的设计方法。
【关键词】：贴片机 静态分析 动态分析 结构优化 结合部
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN405
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究的背景及意义8-10
• 1.1.1 研究的背景8-9
• 1.1.2 研究的意义9-10
• 1.2 贴片机简介10-13
• 1.2.1 贴片机贴装动作及系统结构10-11
• 1.2.2 贴片机类型11-13
• 1.3 贴片机国内外发展概况13-15
• 1.3.1 国外发展概况13-14
• 1.3.2 国内发展概况14-15
• 1.4 本论文研究的主要内容15-16
• 第二章 贴片机模块化设计16-26
• 2.1 贴片机模块划分16-17
• 2.2 机架的结构设计17
• 2.3 贴片机X-Y运动模块的设计17-23
• 2.3.1 X-Y机构选型17-19
• 2.3.2 X-Y运动模块的结构设计19-21
• 2.3.3 X-Y运动模块的电机选型21-23
• 2.4 贴片头模块设计23-25
• 2.5 PCB传送机构设计25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 贴片机零部件的CAE分析26-40
• 3.1 ANSYS软件以及有限元分析方法简介26-29
• 3.1.1 ANSYS软件简介26-27
• 3.1.2 有限元分析过程27-29
• 3.2 机架的CAE分析29-33
• 3.2.1 机架的静力学分析29-30
• 3.2.2 机架的模态分析30-33
• 3.3 拱架的CAE分析33-36
• 3.3.1 拱架的静力学分析33-34
• 3.3.2 拱架的模态分析34-36
• 3.4 横梁的CAE分析36-38
• 3.4.1 横梁的静力学分析36-37
• 3.4.2 横梁的模态分析37-38
• 3.5 本章小结38-40
• 第四章 机架和横梁的结构优化设计40-47
• 4.1 机架的结构优选40-42
• 4.1.1 优化方案设计40
• 4.1.2 优化方案的对比及选择40-41
• 4.1.3 筋板厚度对方案的影响分析41-42
• 4.2 横梁结构拓扑优化设计42-46
• 4.2.1 ANSYS拓扑优化方法42-43
• 4.2.2 确定优化方案43-44
• 4.2.3 验证优化方案动态性能44-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第五章 整机的模态分析47-61
• 5.1 贴片机整机结合部的划分47-48
• 5.2 结合部的参数识别48-58
• 5.2.1 工作平台与机架结合部的参数识别48-51
• 5.2.2 拱架与横梁间丝杠/导轨/滑块结合部的参数识别51-57
• 5.2.3 横梁与贴片头安装版间丝杠/导轨/滑块结合部的参数识别57-58
• 5.3 贴片机整机的模态分析58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 结论与展望61-63
• 6.1 结论61-62
• 6.2 展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 作者简介67
• 攻读硕士学位期间研究成果67

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本文编号：552541