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1、山东科技大学学士学位论文 I 注：本页是自己添加的，因为本科毕业论文的封面和扉页是教务处发下后注：本页是自己添加的，因为本科毕业论文的封面和扉页是教务处发下后 学生手工填写的，这样会导致从论文中看不到自己毕业设计的题目。为了学生手工填写的，这样会导致从论文中看不到自己毕业设计的题目。为了 以后学生能够看到自己毕业设计的一些信息，所以添加此页，独立作为一以后学生能够看到自己毕业设计的一些信息，所以添加此页，独立作为一 节，在打印毕业设计论文是本页不打印。节，在打印毕业设计论文是本页不打印。 山山 东东 科科 技技 大大 学学 本科毕业设计论文本科毕业设计论文 题 目 贴片机运料机构的设计 学 院
2、 名 称 机械电子工程学院 专 业 班级 机设 09-3 学 生 姓名 学 号 指 导 教 师 山东科技大学学士学位论文 I 摘要摘要 作为电气互联技术的主要组成部分和主体技术的表面贴装技术即 SMT，是现代电气互联技术的主流。本论文主要介绍贴片机运料机构的设 计计算以及各种零部件的选取和校核。其中，主要设计对象是伺服电机选 型，滚珠丝杠选型及校核，直线导轨选型及校核和横梁的设计计算。根究 贴片机的具体工作要求、初始条件，逐一确定零部件的选型，然后依据所 学理论力学，机械设计等相关的知识进行应力分析，强度校核，寿命验算 等。设计过程中，主要的方法是数学上的计算，小组讨论，合理性分析等。 还有使
3、用三维软件建模辅助设计和 CAD 制作工程图纸以全面表达贴片机 的整体设计结构。经过计算，我们的贴片机设计能够达到工作要求，符合 安全标准。 关键词关键词：贴片机，运料机构，选型设计，强度校核。 山东科技大学学士学位论文 II Abstract As a subject of major components of the electrical interconnection technology and technology of surface mount technology, SMT is the mainstream of modern electrical interconnect
4、ion technology. This paper mainly introduces the chip running mechanism of selecting and checking of the design calculations of the various parts. The main selection of design objects is a servo motor, ball screw selection and verification, linear design and calculation of model selection and calibr
5、ation and beam. According to SMT-specific job requirements, initial conditions, determine the selection of components one by one, and then based on the theory of mechanics, mechanical design, stress analysis on related knowledge, strength, and checking computation of life expectancy. In the design p
6、rocess, the main method is mathematically calculated, Group discussion, rationality analysis，using three-dimensional modeling CAD software. After evaluation, the machine we designed meet the requirements of work, compliance with safety standard. Keywords: SMT，transportation agencies，design，strength
7、check。 山东科技大学学士学位论文 III 目录目录 1 绪论绪论 1 1.1 贴片机简介1 1.2 国外 SMT 设备的发展现状和趋势1 1.3 国内 SMT 设备的现状与趋势4 2 设计任务设计任务 5 2.1 设计目的.5 2.2 设计内容.5 2.2.1 初始条件.5 2.2.2 具体设计内容.6 3 设计过程设计过程 .6 3.1 方案的确定.6 3.1.1 贴片机的整体结构设计概述.6 3.1.2 贴片机移动结构方案设计.7 3.2 主要零部件的设计.10 3.2.1 X 轴滚珠丝杠的选型及校核10 3.2.2 X 轴向伺服电动机的选型20 3.2.3 X 轴向弹性联轴器的选型
8、26 3.2.4 X 轴向直线导轨选型及寿命校核26 3.2.5 横梁的设计及校核28 3.2.6 Y 轴方向的丝杠的选型及校核30 3.2.7 Y 向伺服电机的设计36 山东科技大学学士学位论文 IV 3.2.8 Y 轴向弹性联轴器的选型40 3.2.9 Y 轴向直线导轨的选型及校核41 3.3 贴片机性能分析.42 3.3.1 贴片速度的分析计算.42 4 设计总结设计总结 .45 5 致谢致谢 .46 6 参考文献参考文献 .47 7 附录附录 .48 山东科技大学学士学位论文 1 1 绪论绪论 1.1 贴片机简介贴片机简介 贴片机：又称“贴装机” 、 “表面贴装系统” （Surface
9、 Mount System） ，在生产线中，它配置在点胶机或丝网印刷机之后，是通过移动 贴装头把表面贴装元器件准确地放置 PCB 焊盘上的一种设备。分为手动和 全自动两种。全自动贴片机是用来实现高速、高精度地全自动地贴放元器 件的设备，是整个 SMT 生产中最关键、最复杂的设备。贴片机是 SMT 的生 产线中的主要设备，现在，贴片机已从早期的低速机械贴片机发展为高速 光学对中贴片机，并向多功能、柔性连接模块化发展.主要品牌：SONY 索尼（日本） 、Assembleon 安比昂、Siemens 西门子(德国)、Panasonic 松 下(日本)、FUJI 富士(日本)、YAMAHA 雅马哈(日
10、本)、JUKI(日本)、 MIRAE(韩国)、SAMSUNG 三星(韩国)、FULLUN 富莱恩（新加坡） 、 EVEST 元利盛（中国台湾） 、 环球 UNIVERSAL（美国） 、Signking 煌牌(中 国) HCT 汉城通(中国)等。 1.2 国外国外 SMT 设备的发展现状和趋势设备的发展现状和趋势 过近20多年的飞速发展, 国外smt设备单机结构性框架已基本 趋于成熟, 并进一步向模块化、灵活、柔性组线方向发展, 以发挥设备的 最大使用效率, 满足快速增长的生产需要。但是, 近几年随着一些相关技术领域的发展,如元器件领域, 新的封装器件 不断涌现,元器件越来越小, 引线间距越来越
11、密,以及人类环保意识的加强 等, 相应的对smt设备的发展提出 了新的挑战。 山东科技大学学士学位论文 2 贴装设备的现状与趋势，作为smt设备的龙头, 贴装设备的发展历来 备受设备厂家的重视。从最初的以机械定位到图像识别位置补偿,从爪式 定心到飞行对中检测, 贴装设备的发展经历了质的飞跃。但是, 随着片式 元件尺寸的逐步缩小, 目前片式器件从0402（公制为1005） 已发展到 0201（公制为0603），正在研究0101（公制0303）, 以及 BGA、UBG、FC、MCM等封装形式的元器件的大量涌现和推广应用, 客 观上对贴装设备提出了更高的要求。如0402规格的片式元件贴装时, 其贴
12、装精度为士100。0201规格的片式元件贴装时, 其贴装精度为士50, 即贴装精度为6 。此外, 对BGA、CSP这类封装器件, 精确贴装的最先决条 件就是检查焊料球的存在与否和间距, 检查焊料球变形状态。这就要求贴 装机的视觉系统能根据球的形状质量因数和建立焊料球畸变认可等级来实 现这一功能，当前，一种新的贴装技术正在悄然然出现, 即电场贴装技术。 该技采用电场控制微型元件的移动与贴装, 是一种实现微米级材料元件贴 装的新方法。一旦该技术进人实用化阶段, 必将对传统的贴装设备带来划 时代的变革。 总之, 随着科学技术的不断发展, 贴装设备也得不断改进和完善, 以 满足元器件不断发展变化的需要
13、。因此, 可以说新一代的国外贴装设备在 高精度、高速度、多功能方向将进一步发展和完善。 印刷设备的现状与趋势，型元器件的发展和应用必然对焊膏印刷工艺 带来新的冲击。除印刷模板的制作工艺, 模板的精度、厚度、开口形状和 尺寸, 以及焊膏的选择等外部参量需进一步优化外, 印刷设备同样面临新 的考验。目前, 国外先进的印刷机主要有美国MPM公司的MPM3000 、 英国DEK公司的DEK268 等机型, 都采用了高精度的视觉系统, 借助图像 山东科技大学学士学位论文 3 识别处理功能,实现决速准确的图像对准。同时, 通过设定印刷高度、刮 刀压力和角度、印刷速度等参数，确保高质量的印刷效果。此外，为保
14、证 焊膏印刷工艺的一致性，两机型还加有对环境温度和相对湿度的控制，并 借助2D或3D激光检测系统，对印刷质量进行检测，一满足高品质印刷工艺 的要求。 焊接设备的现状有趋势。焊接技术是表面贴装技术中的核心技术。如 果说90年代的焊接技术是在热风再流焊、红外热风再流焊、免清洗焊接等 领域快速发展的话，那么，21世纪的焊接技术将更加多元化，穿孔再流焊、 无铅焊以及导电胶接技术将得到进一步的推广和应用，相关设备将得到进 一步的发展和普及。 以无铅焊接技术为例，传统的Sn/Pb再流焊时共晶温度为179-183， 目前较成熟的Sn/Ag成分焊膏的熔点为220，熔点的提高必然对再流焊设 备提出更高的要求：其
15、一。热容量要满足产品焊接温度要求；其二，为避 免元器件的损坏，大小元器件之间的温度差不得超过10，即炉膛的横截 面温度均匀性要好。 倒装芯片是高密度组装的主流，倒装芯片的组装方法有两种，一是采 用再流焊方式，一是采用胶结的方式，即采用导电胶将芯片与基板或印制 电路板粘接形成电连接，该方式为CPC法和ACFC法。CPC法事用导电胶将芯 片的凸点电极与基板或印制电路板上的电极粘接后，再进行填充树脂固化； ACFC法采用方向各异的导电胶，通过脉冲热压，在热压方向上产生导电性， 而其他方向是绝缘性的，从而使芯片凸点电极与基板或印制电路板上的电 极形成连接。由于采用导电胶接技术焊接温度较低，不含铅，因此
16、，导电 胶接技术在未来将得到更加广泛的应用，而这必将给导电胶接设备带来更 大的发展空间。 检测设备的现状与趋势。SMT领域涉及的检测设备或仪器的种类很多， 山东科技大学学士学位论文 4 如用于检测器件、电路板变形的表面轮廓仪；用于分析材料表面污染的俄 歇电子能谱仪；用于温度分布检测的红外热像仪、温度曲线记录仪；用于 器件、印制板可焊性测试的可焊性测试仪；用于分析胶等材料固化过程中 的挥发，助焊剂挥发的热天平；用于测试焊接力学性能的推力/拉力计； 用于焊膏、贴片胶粘度测试的粘度计；以及用于印制板组件测试的在线测 试设备、功能测试设备、自动光学检验设备、以及三维X射线检测设备等 等。应该说，检测设备的多元化，应该说, 检测设备的多元化, 有力的推 动了SMT组装工艺的发展, 极大的提高了SMT组装工艺质量, 而检测设备 的多元化正是其发展趋势之一。此外, 当前表面组装正在向
