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1、毕业设计（论文） 选 题_激光打标工艺_ _ 系 别_信息工程系_ 班级_10电子信息工程技术1班 学生姓名*_ 学号_20101483_指导教师_*_完成日期 2012 年 11 月 12 日内容提要可以肯定地说：本世纪最后的伟大发明之一是激光技术。它自一九五八年问世以来，已经逐步地然而是坚定地渗透到了科研、军事、工业等各个领域。激光打标机可雕刻金属及多种非金属材料。更适合应用于一些要求更精细、精度更高的场合。应用于电子元器件、集成电路（IC）、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材。 但是由于成本较高，近年来在针对一些金属
2、或非金属零件的标记领域，激光打标机逐渐被气动打标机所取代。本文是对歌尔激光打标工艺的详细论述，其内容如下：1、 激光打标机工作原理以及其优点2、 激光打标机种类及其各种类型比较3、 激光打标机使用、保养、维修以及故障排除方法4、 激光打标机对人体危害以及防护方法指导教师批语：成绩： 签字： 年月日摘 要激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而刻出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。 关键词：歌尔 激光打标工艺 激光打标机使用目 录内容提要I摘要II第一章绪论引言.1歌尔有
3、限公司以及产品简介.1 第二章本论2.1激光打标机工作原理以及其优点 22.2 激光打标机种类及其各种类型比较.52.3 激光打标机使用、保养、维修以及故障排除方法72.4 激光打标机对人体危害以及防护方法14 总结.14致 谢2参考文献3附 录4第一章 绪论1.1 引言激光的原理早在 1916 年被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到 1960 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段
4、，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。1.2歌尔有限公司以及产品简介：歌尔声学自创立以来，始终专注于电声行业微型电声元器件和消费类电声产品的 研发和制造，主要产品包括微型麦克风、微型扬声器/受话器、蓝牙系列产品和便携式音频产品，广泛应用在移动通讯设备及其周边产品、笔记本电脑、个人数码产品和汽车电子等领域。公司赢得了包括三星、惠普、思科、LG、松下、西门子、NEC、富士康、伟创力、宏碁、华硕、联想、京瓷、中兴通讯、缤特力、哈曼、罗技等在内的优质客户资源，在电声行业取得了 歌尔声学股份有限公司有利的竞争地位。 歌尔声学属于省级高新技术企业，与中科院声学所、北京邮电大学等国内外多家知名高
5、校和科研机构建立了长期的战略合作伙伴关系，致力于电声领域前沿技术的基础研究和新技术、新产品的开发。歌尔声学设有中科-歌尔通信声学联合实验室、北邮-歌尔通信技术联合实验室等国内一流的研发机构。 歌尔声学坚持自主创新，专注声学科技；致力成为世界一流的声学整体解决方案提供商。经营范围：开发、制造、销售：声学与多媒体技术及产品，短距离无线通信、网络化会议系统相关产品，电子产品自动化生产设备，精密电子产品模具，半导体类微机电产品，消费类电子产品、电脑周边产品；与以上产品相关的嵌入式软件的开发、销售；与以上技术、产品相关的服务；货物进出口、技术进出口。 主营业务：微型电声元器件和消费类电声产品的研发、制造
6、和销售，主要产品包括微型麦克风、微型扬声器/受话器、蓝牙系列产品和便携式音频产品。核心能力：歌尔已建立起多技术融合的产品研发平台，包括声信号处理技术平台、短距离无线通信技术平台、MEMS技术平台和产品测试技术平台。 蓝牙耳机2、实验室 歌尔建成了包括声学实验室、可靠性实验室、无线实验室、环保实验室等多个产品测试和验证实验室。3、研发团队 歌尔现有博士4名，硕士55名，各类研发技术人员400余名，具有多年的声学或电子相关领域的理论基础和实践经验，部分成员还拥有国际化知识背景。 公司分别在青岛、潍坊、北京、深圳等地设置了研发机构，并组建了三个研发中心，包括基础研发中心、零件研发中心、整机研发中心
7、第二章 本论2.1激光打标机工作原理以及其优点激光标记印刷也称激光打标、激光印标，近年来在印刷领域，如包装印刷、票据印刷、防伪标识印刷中的应用越来越多，有些已用于联机生产。 基本原理：激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而刻出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。 目前，公认的原理是两种： 热加工具有较高能量密度的激光束(它是集中的能量流)，照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面(或涂层)温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸
8、发等现象。 冷加工具有很高负荷能量的(紫外)光子，能够打断材料(特别是有机材料)或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生热损伤副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。 激光标记印刷原理：激光标记印刷是通过激光打标机实现图文印刷的，其基本原理是，由激光发生器生成高能量的连续激光光束，当激光作用于承印材料时，处于基态的原子跃迁到较高能量状态；处于较高能量状态的原子是不稳定的，会很快回到
9、基态，当原子返回基态时，会以光子或量子的形式释放出额外的能量，并由光能转换为热能，使表面材料瞬间熔融，甚至气化，从而形成图文标记。 1激光发生器 下文将以氪灯激光打标系统为例，说明激光发生器的原理。氪灯通电后，以20kV的高压击穿氪灯中的氪气后，电源自动转换输出电压为100V(5A)，维持氪灯连续的弧光放电。在激光发生器中，氪灯位于椭圆形聚光腔的1个焦点上，氪灯产生的弧光经聚光腔反射后，再全部聚焦在另一个焦点-晶体钇铝石榴石 (YAG)上，YAG吸收泵浦光后，形成波长为1060nm的连续激光，连续激光在谐振腔中垂直于光轴的前镜和后镜间往返振荡，并从前镜输出。 2打标原理 射频驱动器(RFDri
10、ver)控制Q-开关的开关状态，连续激光在Q-开关的作用下，变成峰值功率达110kW的脉冲光波，经过光孔的脉冲光达到阈值后，由谐振腔输出到达扩束镜，光束经扩束镜放大后传输到扫描镜，由伺服电机带动X轴、Y轴方向的扫描镜片旋转进行光扫描，最后经平面聚焦场将激光的功率进一步放大后，聚焦在工作平面上进行打标。整个过程由计算机按程序控制。 3激光打标的特点 激光打标机因其特殊的工作原理，与传统标记方式(移印、喷码、电腐蚀等)相比，具有许多优越性； 1)非接触加工 可在任何规则或不规则表面打印标记，且打标后工件不会产生内应力； 2)材料适用面广 优点：1）可在金属、塑料、陶瓷、玻璃、纸张、皮革等不同种类或
11、不同硬度的材料上打印； 2)可与生产线上的其他设备集成，提高生产线的自动化程度； 3)标记清晰、持久、美观，并可有效防伪； 4)使用寿命长、无污染； 5)运行成本低 6）打标速度快且标记一次成型，能耗小，因而运行成本低。 虽然激光打标机的设备投资比传统标记设备大，但从运行成本而言，使用激光打标机要低得多。 塑封三极管打标：打标机工作速度为10个/秒，若设备折旧以5年计算，打标费用为0.00048元/个。如果使用移印机，其综合运行成本约为0.002元/个，甚至更高。 轴承表面打标：若轴承三等分打字，总共18个4号字，采用振镜式打标机，以氪灯灯管的使用寿命为700小时计算，则每个轴承的打标综合成本
12、为 0.00915元。电腐蚀刻字的成本约为0.015元/个。以年产量400万套轴承计算，仅打标一项，1年最少可以降低成本约6.5万元。 7)加工效率高 计算机控制下的激光光束可以高速移动(速度达57米/秒)，打标过程可在数秒内完成。1个标准计算机键盘的印字可在12秒内完成。激光打标系统均配有计算机控制系统，可以与高速流水线灵活配合。 8)开发速度快 由于激光技术和计算机技术的结合，用户只要在计算机上编程即可实现激光打印输出，并可随时变换打印设计，从根本上替代了传统的模具制作过程，为缩短产品升级换代周期和柔性生产提供了便利工具。 9)加工精度高 激光能以极细的光束作用于材料表面，最细线宽可达到0
13、.05mm。为精密加工和增加防伪功能开创了宽广的应用空间。 激光印标能满足在极小的塑料制件上印制大量数据的需要。例如，可印制要求更精确，清晰度更高的二维条码，与压印或喷射打标方式相比，有更强的市场竞争力。 10)维护成本低 激光打标是非接触式打标，不像模版印标工艺有使用寿命的限制，在批量加工中的维护成本极低。 11)具有环保性 激光打标为非接触式打标，节约能源，相对于腐蚀法，避免了化学污染；相对于机械式打标，也可减少噪声污染。激光打标与其它标记技术的比较打标工艺 速度 性能 图象文字变更激光打标 快 好 不易变更激光掩模打标 快 较好 不易变更化学腐蚀 较快 好 不易变更照相腐蚀 较快 好 不
14、易变更喷墨打印 快 较差 易于变更机械压痕 快 较差 不易变更熔模 快 好 不易变更气动冲针 中速 较好 易于变更2.2激光打标机种类介绍及各种类型比较激光打标机分类：按照激光器不同分：激光打标机按照激光器不同可分为：CO2激光打标机，半导体激光打标机，YAG激光打标机，光纤激光打标机。按照激光可见度不同分为：紫外激光打标机（不可见）、打标机（可见激光）、红外激光打标机（不可见激光）、按照激光波长分类按照激光波长的不同可分为：深紫外激光打标机（ 266 nm ）、绿激光打标机（ 532nm ）、灯泵YAG激光打标机（1064nm）、半导体侧泵YAG激光打标机、半导体端泵YAG激光打标机（1064nm ）、光纤激光打标机（1064nm）、CO2激光打标机（10.64um）。激光打标机的区分1、激光波长不同深紫外激光打标机： 266 nm绿激光打标机： 532nm灯泵YA
