编号： 毕业设计说明书题 目： 贴片机贴片头 研究与动作仿真 学 院： 机电工程学院 专 业： 微电子制造工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发摘 要作为电气互联技术的主要组成部分和主体技术的表面组装技术即SMT，是现代电气互联技术的主流。目前SMT技术已经成为现代电子产品的PCB电路组件级互联的主要技术手段，并进一步向高密度组装、立体组装等技术代表的组装技术领域发展。而电子产品装配的生产能力和多功能适应性对贴装设备的依赖性相当的大，贴片机也就成为了电子互联技术中最为关键的设备。贴装头是贴片机中实现贴装功能的关键部件，所以对贴装头的研究具有十分重要的意义。本课题就是针对贴片机的贴片头进行研究，并对其进行三维建模以及工艺动画的仿真。通过对HS-50自动贴片机和NXT模组型高速多功能贴片机的研究，深入了解它们的贴片头构造，掌握各自贴片头的核心部件。确定需要建模的零部件种类，掌握其大概尺寸，然后对其进行三维建模。主要建模的模型有：转盘、吸嘴、转塔、真空阀等，每个机型的部件各不相同，需要分别建模。了解各个部件间的装配关系，确定装配时需要的零部件的种类及数量，并对它们进行正确的装配。还要熟悉这两种机型贴片机的贴片工艺过程，主要了解贴装头在整个贴片过程中的工艺动画，对该过程中各部件的动画有一定了解，完成相关工艺动画的制作。关键词：贴片头；建模；仿真AbstractAs the major component and agent technology of the electrical interconnected technology, the surface mounting technology is also namely SMT, is the mainstream of the modern electric interconnected technology. The SMT technology has become the main technical means of the circuit components level of PCB in the modern electronic products, and further develop to technology of the high density assembly, three-dimensional assembly and so on that is representative for the assembly technology. And the capacity and more flexibility of electronic product assembly is very large dependent on the equipment, so the placement machine also became a key-equipment in the electrical interconnected technology. At the same time, the mounting head is the critical component of the placement machine while it carry out the function of placing. So the researching of the mounting head is very meaningful. This subject is addressed the research of the mounting head of the placement machine, and on the modeling and complete the process of animation. A researching the HS-50 automatically placement machine and the NXT module functionality high-speed placement machine, understanding of their structure of the mounting head, we can learn about each of the core components of the mounting head. Make sure the type of spare parts for modeling, get hold of its probably size, and then on the modeling. Main modeling model have turntable, nozzle, tower, the vacuum valve and so on. The parts of each model is different, so we need to separately modeling. Understand the assembling relationship between the various parts. Then, make sure the type and quantity of spare parts for assembling, and make sure for them to be correct assembly. Also, we must be familiar with the technological process of the two types of placement machine, primary, know about the process of animation of the mounting head in the whole placing process, know the animations of the various parts in this process., complete the process of animation at last.Key words：Mounting head; modeling; simulation目 录引言11 课题简介21.1 课题背景21.2 课题内容及要求21.3 本文主要研究内容32 相关知识介绍32.1 CAD技术概述32.2 CAD技术的发展趋势32.3 SolidWorks系统简介42.4 Solidworks建模的特点和设计方法52.4.1零件设计直观快捷52.4.2精确表达不规则曲面52.4.3设计效率高52.4.4一般设计过程和方法52.5 零件的三维建模62.6装配体的生成62.7 装配体的运动仿真和修改63 贴片头元件的建模及装配63.1 HS-50贴片机63.1.1元件建模73.1.2元件装配113.2 NXT模组型高速多功能贴片机143.2.1元件建模153.2.2元件装配184 动画制作224.1 HS-50自动贴片机的动画制作224.2 NXT模组型高速多功能贴片机的动画制作255 总结28谢 辞29参考文献30III 引言表面安装技术(SMT)是第四代电子装联技术，其优点是元器件安装密度高，电子产品体积小，重量轻，可靠性高，抗振能力强，高频特性好，易于实现自动化和提高生产效率，同时可以降低成本。不论是日用消费类电子产品，还是应用在航空航天、通信工程等尖端科技电子产品，SMT的应用都将使产品发生重大变革。SMT生产线由丝网印刷、贴装元件及再流焊三个过程构成。丝网印刷机给需要贴装元件的焊盘印上锡膏，贴片机在相应的位置上贴装上相应的元件，经过回流炉再流焊接，将表面安装器件贴放并焊接在指定的PCB位置上，这时SMT工艺过程就基本完成。其他配套设备有：对焊膏中残留在PCB上的助焊剂进行清洗的水清洗机；检查器件及其焊接质量的在线测试仪；通孔插装器件成型机和波峰焊接机等。元件贴装工艺是整个表面安装工艺的重要组成部分。而贴片机也就成为了电子互联技术中最为关键的设备。贴装头是贴片机实现贴装功能的关键部件，其功能是借x-y坐标运动系统或送料器运动，通过旋转及沿Z轴的运动从送料器的取料部位拾取元件并把元件准确贴放在电路板的设定部位上。同时，在把元件运送到贴装位置期间，利用真空原理牢固地吸住元件。随着电子装备对电子元件小型、轻型、薄型和高可靠性的需求，元件的管脚变得更密，体积更小，贴片元件的封装种类越来越多，对贴装头运动性能参数的要求也越来越高。从电装机器人的概念来说，贴装头就是一只智能的机械手，它同贴片机x-y坐标传动伺服系统联合能按要求拾取元件，并精确地贴放到 PCB 板预置的焊盘上。贴装轴不仅做旋转运动而且做轴向直线运动。贴装轴与吸嘴卡接（有利于经常、快速切换），带动拾放元件的吸嘴实现旋转和直线运动 在拾放的动作中，吸嘴在做Z方向的移动时，既要拾放速度快，而且还要平稳。早期，吸嘴Z方向移动是选用微型气缸完成的，在使用中发现气缸易磨损，寿命短，噪音大。目前，贴片机都选用了机电一体化传动轴代替，有步进电机、同步带、导轨组合结构，也有伺服电机、滚珠丝杠、导轨组合结构等。这些结构都大大提高Z方向运动综合性能。当吸嘴头吸持元件移动定位时，大部分元件都作回转运动，修正元件对中的偏差和 PCB 板与机器系统坐标的偏差。早期，采用开环步进电机控制，通过小型同步带进行回转操作。目前，已被高精度伺服电机所代替，使机构的性能有很大的提高。贴装头的元件定位系统是决定贴片质量的一个重要环节。当元件被吸住之后，元件就处于不稳定的悬浮状态。早期，采用机械爪进行定位，但这种机械方式，仅适用 Chip 元件，对于带有引脚的IC就不太适用，缺点是精度低，速度慢；还有机械噪音，元件的磨损等问题都限制了纯机械定位爪的进一步发展。目前，有激光对中系统和图像对中系统，这两种对中方法都能做到在移动过程中对偏离值进行自动检测和修正 (通称飞行对中)。由于图像技术的发展成熟和具有速度快、精度高、适用范围广的优点，在贴片机中采用图像对中技术已经成为主流。拾取元件一般是采用真空负压的吸嘴吸住元件，它结构简单便于维护 这种产生负压的微型真空发生器组件由电磁换向阀、真空发生器、真空度、传感器、消声器等组成。当真空负压产生之后吸嘴是直接接触元件的表面，吸嘴孔的大小与元件的外形使每一台贴片机都有一套实用性很强的吸嘴。为了使贴片机适应不同元件的贴装，还配有一个自动更换吸嘴的装置。不同的元件对应不同的吸嘴，对应关系正确，才能克服贴片中各种不正常的工艺现象如：飞片，立片，漏片等。为了提高贴片速度，贴装头大都采用了多吸嘴的组合，通称为多头贴装头。典型的结构有线性组合式(如由单吸嘴贴装头直线组合)、旋转式(象卧铣床，如西门子的贴片机)、转盘式(象立铣