貼片機(jī)運(yùn)料機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　題 目 貼片機(jī)運(yùn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院 名 稱 機(jī)械電子工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 機(jī)設(shè)09-3

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p&

3、gt;<b>　　摘要</b></p><p>　　作為電氣互聯(lián)技術(shù)的主要組成部分和主體技術(shù)的表面貼裝技術(shù)即SMT，是現(xiàn)代電氣互聯(lián)技術(shù)的主流。本論文主要介紹貼片機(jī)運(yùn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算以及各種零部件的選取和校核。其中，主要設(shè)計(jì)對(duì)象是伺服電機(jī)選型，滾珠絲杠選型及校核，直線導(dǎo)軌選型及校核和橫梁的設(shè)計(jì)計(jì)算。根究貼片機(jī)的具體工作要求、初始條件，逐一確定零部件的選型，然后依據(jù)所學(xué)理論力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)的

4、知識(shí)進(jìn)行應(yīng)力分析，強(qiáng)度校核，壽命驗(yàn)算等。設(shè)計(jì)過程中，主要的方法是數(shù)學(xué)上的計(jì)算，小組討論，合理性分析等。還有使用三維軟件建模輔助設(shè)計(jì)和CAD制作工程圖紙以全面表達(dá)貼片機(jī)的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。經(jīng)過計(jì)算，我們的貼片機(jī)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到工作要求，符合安全標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：貼片機(jī)，運(yùn)料機(jī)構(gòu)，選型設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核。</p><p><b>　　Abstract</b><

5、/p><p>　　As a subject of major components of the electrical interconnection technology and technology of surface mount technology, SMT is the mainstream of modern electrical interconnection technology. This pap

6、er 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, lin

7、ear design and calculation of model selection and calibration and beam. Accordi</p><p>　　Keywords: SMT，transportation agencies，design，strength check。</p><p><b>　　目錄</b></p>&

8、lt;p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 貼片機(jī)簡介1</p><p>　　1.2 國外SMT設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)1</p><p>　　1.3 國內(nèi)SMT設(shè)備的現(xiàn)狀與趨勢(shì)4</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)5</b></p><

9、;p><b>　　2.1設(shè)計(jì)目的5</b></p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容5</b></p><p>　　2.2.1初始條件5</p><p>　　2.2.2具體設(shè)計(jì)內(nèi)容6</p><p><b>　　3設(shè)計(jì)過程6</b></p>&l

10、t;p>　　3.1方案的確定6</p><p>　　3.1.1貼片機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述6</p><p>　　3.1.2貼片機(jī)移動(dòng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2主要零部件的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.2.1 X軸滾珠絲杠的選型及校核10</p><p>　　3.2.2 X軸向伺服電

11、動(dòng)機(jī)的選型20</p><p>　　3.2.3 X軸向彈性聯(lián)軸器的選型26</p><p>　　3.2.4 X軸向直線導(dǎo)軌選型及壽命校核26</p><p>　　3.2.5 橫梁的設(shè)計(jì)及校核28</p><p>　　3.2.6 Y軸方向的絲杠的選型及校核30</p><p>　　3.2.7 Y向伺服

12、電機(jī)的設(shè)計(jì)36</p><p>　　3.2.8 Y軸向彈性聯(lián)軸器的選型40</p><p>　　3.2.9 Y軸向直線導(dǎo)軌的選型及校核41</p><p>　　3.3 貼片機(jī)性能分析42</p><p>　　3.3.1貼片速度的分析計(jì)算42</p><p><b>　　4設(shè)計(jì)總結(jié)45<

13、/b></p><p><b>　　5致謝46</b></p><p><b>　　6參考文獻(xiàn)47</b></p><p><b>　　7附錄48</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>&

14、lt;b>　　1.1 貼片機(jī)簡介</b></p><p>　　貼片機(jī)：又稱“貼裝機(jī)”、“表面貼裝系統(tǒng)”（Surface Mount System），在生產(chǎn)線中，它配置在點(diǎn)膠機(jī)或絲網(wǎng)印刷機(jī)之后，是通過移動(dòng)貼裝頭把表面貼裝元器件準(zhǔn)確地放置PCB焊盤上的一種設(shè)備。分為手動(dòng)和全自動(dòng)兩種。全自動(dòng)貼片機(jī)是用來實(shí)現(xiàn)高速、高精度地全自動(dòng)地貼放元器件的設(shè)備，是整個(gè)SMT生產(chǎn)中最關(guān)鍵、最復(fù)雜的設(shè)備。貼片機(jī)是SMT的

15、生產(chǎn)線中的主要設(shè)備，現(xiàn)在，貼片機(jī)已從早期的低速機(jī)械貼片機(jī)發(fā)展為高速光學(xué)對(duì)中貼片機(jī)，并向多功能、柔性連接模塊化發(fā)展.主要品牌：SONY索尼（日本）、Assembleon安比昂、Siemens西門子(德國)、Panasonic松下(日本)、FUJI富士(日本)、YAMAHA雅馬哈(日本)、JUKI(日本)、MIRAE(韓國)、SAMSUNG三星(韓國)、FULLUN富萊恩（新加坡）、EVEST元利盛（中國臺(tái)灣）、 環(huán)球UNIVERSAL（美

16、國）、Signking 煌牌(中國) HCT漢城通(中國)等。</p><p>　　1.2 國外SMT設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)</p><p>　　過近20多年的飛速發(fā)展, 國外smt設(shè)備單機(jī)結(jié)構(gòu)性框架已基本趨于成熟, 并進(jìn)一步向模塊化、靈活、柔性組線方向發(fā)展, 以發(fā)揮設(shè)備的最大使用效率, 滿足快速增長的生產(chǎn)需要。但是,</p><p>　　近幾年隨著一些相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的

17、發(fā)展,如元器件領(lǐng)域, 新的封裝器件不斷涌現(xiàn),元器件越來越小, 引線間距越來越密,以及人類環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)等, 相應(yīng)的對(duì)smt設(shè)備的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。</p><p>　　貼裝設(shè)備的現(xiàn)狀與趨勢(shì)，作為smt設(shè)備的龍頭, 貼裝設(shè)備的發(fā)展歷來備受設(shè)備廠家的重視。從最初的以機(jī)械定位到圖像識(shí)別位置補(bǔ)償,從爪式定心到飛行對(duì)中檢測(cè), 貼裝設(shè)備的發(fā)展經(jīng)歷了質(zhì)的飛躍。但是, 隨著片式元件尺寸的逐步縮小, 目前片式器件從0402（公制

18、為1005） 已發(fā)展到0201（公制為0603），正在研究0101（公制0303）, 以及BGA、UBG、FC、MCM等封裝形式的元器件的大量涌現(xiàn)和推廣應(yīng)用, 客觀上對(duì)貼裝設(shè)備提出了更高的要求。如0402規(guī)格的片式元件貼裝時(shí), 其貼裝精度為士100 。0201規(guī)格的片式元件貼裝時(shí), 其貼裝精度為士50 , 即貼裝精度為6 。此外, 對(duì)BGA、CSP這類封裝器件, 精確貼裝的最先決條件就是檢查焊料球的存在與否和間距, 檢查焊料球變形狀態(tài)。

19、這就要求貼裝機(jī)的視覺系統(tǒng)能根據(jù)球的形狀質(zhì)量因數(shù)和建立焊料球畸變認(rèn)可等級(jí)來實(shí)現(xiàn)這一功能，當(dāng)前，一種新的貼裝技術(shù)正在悄然然出現(xiàn), 即電場(chǎng)貼裝技術(shù)。該技采用電場(chǎng)控制微型元件的移動(dòng)與貼裝, 是一種實(shí)現(xiàn)微米級(jí)材料元件貼裝的新方法。一旦該技術(shù)進(jìn)人實(shí)用化階段, 必將對(duì)傳統(tǒng)的貼裝設(shè)備帶來劃時(shí)代的變革。</p><p>　　總之, 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 貼裝設(shè)備也得不斷改進(jìn)和完善, 以滿足元器件不斷發(fā)展變化的需要。因此, 可以

20、說新一代的國外貼裝設(shè)備在高精度、高速度、多功能方向?qū)⑦M(jìn)一步發(fā)展和完善。</p><p>　　印刷設(shè)備的現(xiàn)狀與趨勢(shì)，型元器件的發(fā)展和應(yīng)用必然對(duì)焊膏印刷工藝帶來新的沖擊。除印刷模板的制作工藝, 模板的精度、厚度、開口形狀和尺寸, 以及焊膏的選擇等外部參量需進(jìn)一步優(yōu)化外, 印刷設(shè)備同樣面臨新的考驗(yàn)。目前, 國外先進(jìn)的印刷機(jī)主要有美國MPM公司的MPM3000 、英國DEK公司的DEK268 等機(jī)型, 都采用了高精度的視

21、覺系統(tǒng), 借助圖像識(shí)別處理功能,實(shí)現(xiàn)決速準(zhǔn)確的圖像對(duì)準(zhǔn)。同時(shí), 通過設(shè)定印刷高度、刮刀壓力和角度、印刷速度等參數(shù)，確保高質(zhì)量的印刷效果。此外，為保證焊膏印刷工藝的一致性，兩機(jī)型還加有對(duì)環(huán)境溫度和相對(duì)濕度的控制，并借助2D或3D激光檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)印刷質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，一滿足高品質(zhì)印刷工藝的要求。</p><p>　　焊接設(shè)備的現(xiàn)狀有趨勢(shì)。焊接技術(shù)是表面貼裝技術(shù)中的核心技術(shù)。如果說90年代的焊接技術(shù)是在熱風(fēng)再流焊、紅外熱風(fēng)

22、再流焊、免清洗焊接等領(lǐng)域快速發(fā)展的話，那么，21世紀(jì)的焊接技術(shù)將更加多元化，穿孔再流焊、無鉛焊以及導(dǎo)電膠接技術(shù)將得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用，相關(guān)設(shè)備將得到進(jìn)一步的發(fā)展和普及。</p><p>　　以無鉛焊接技術(shù)為例，傳統(tǒng)的Sn/Pb再流焊時(shí)共晶溫度為179-183 ，目前較成熟的Sn/Ag成分焊膏的熔點(diǎn)為220 ，熔點(diǎn)的提高必然對(duì)再流焊設(shè)備提出更高的要求：其一。熱容量要滿足產(chǎn)品焊接溫度要求；其二，為避免元器件的損壞，

23、大小元器件之間的溫度差不得超過10 ，即爐膛的橫截面溫度均勻性要好。</p><p>　　倒裝芯片是高密度組裝的主流，倒裝芯片的組裝方法有兩種，一是采用再流焊方式，一是采用膠結(jié)的方式，即采用導(dǎo)電膠將芯片與基板或印制電路板粘接形成電連接，該方式為CPC法和ACFC法。CPC法事用導(dǎo)電膠將芯片的凸點(diǎn)電極與基板或印制電路板上的電極粘接后，再進(jìn)行填充樹脂固化；ACFC法采用方向各異的導(dǎo)電膠，通過脈沖熱壓，在熱壓方向上產(chǎn)生

24、導(dǎo)電性，而其他方向是絕緣性的，從而使芯片凸點(diǎn)電極與基板或印制電路板上的電極形成連接。由于采用導(dǎo)電膠接技術(shù)焊接溫度較低，不含鉛，因此，導(dǎo)電膠接技術(shù)在未來將得到更加廣泛的應(yīng)用，而這必將給導(dǎo)電膠接設(shè)備帶來更大的發(fā)展空間。</p><p>　　檢測(cè)設(shè)備的現(xiàn)狀與趨勢(shì)。SMT領(lǐng)域涉及的檢測(cè)設(shè)備或儀器的種類很多，如用于檢測(cè)器件、電路板變形的表面輪廓儀；用于分析材料表面污染的俄歇電子能譜儀；用于溫度分布檢測(cè)的紅外熱像儀、溫度曲線

25、記錄儀；用于器件、印制板可焊性測(cè)試的可焊性測(cè)試儀；用于分析膠等材料固化過程中的揮發(fā)，助焊劑揮發(fā)的熱天平；用于測(cè)試焊接力學(xué)性能的推力/拉力計(jì)；用于焊膏、貼片膠粘度測(cè)試的粘度計(jì)；以及用于印制板組件測(cè)試的在線測(cè)試設(shè)備、功能測(cè)試設(shè)備、自動(dòng)光學(xué)檢驗(yàn)設(shè)備、以及三維X射線檢測(cè)設(shè)備等等。應(yīng)該說，檢測(cè)設(shè)備的多元化，應(yīng)該說, 檢測(cè)設(shè)備的多元化, 有力的推動(dòng)了SMT組裝工藝的發(fā)展, 極大的提高了SMT組裝工藝質(zhì)量, 而檢測(cè)設(shè)備的多元化正是其發(fā)展趨勢(shì)之一。此外

26、, 當(dāng)前表面組裝正在向零缺陷制造發(fā)展, 追求“直通率” 已成為組裝廠家的目標(biāo), 檢測(cè)設(shè)備的作用將越發(fā)重要。但是,目前的檢測(cè)設(shè)備主要以尋求缺陷為目的, 不能指出造成缺陷的原因。因此,檢測(cè)設(shè)備與工藝分析的進(jìn)一步結(jié)合同樣也是其今后發(fā)展的趨勢(shì)之一。</p><p>　　1.3 國內(nèi)SMT設(shè)備的現(xiàn)狀與趨勢(shì)</p><p>　　自20世紀(jì)80 年代中后期, 我國開始SMT設(shè)備的研制開發(fā)以來,SMT設(shè)備

27、在我國已取得長足的進(jìn)步, 初步形成了一個(gè)以印刷機(jī)、再流焊機(jī)、波峰焊機(jī)等中、低檔設(shè)備為主的設(shè)備群體, 但是較之國外的發(fā)展水平, 我國SMT設(shè)備的發(fā)展道路還很漫長。貼裝設(shè)備方面, 我國自1988 年研制出第一臺(tái)低速貼裝機(jī)的樣機(jī)以來, 十幾年的發(fā)展仍沒有開發(fā)出推向市場(chǎng)的商品化機(jī)型, 在此方面與國外的差距巨大。目前, 肇慶風(fēng)華公司、熊貓集團(tuán)公司、深圳日東公司等單位仍在繼續(xù)努力,爭取早日突破。</p><p>　　印刷設(shè)備

28、方面, 我國以半自動(dòng)絲印機(jī)、手動(dòng)絲印機(jī)的生產(chǎn)為主, 全自動(dòng)絲印機(jī)只有日東公司開發(fā)成功, 并已推向市場(chǎng)。該機(jī)采用機(jī)械定位方式, 實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)印刷過程, 但由于不帶圖像識(shí)別系統(tǒng), 使其應(yīng)用受到了很大的局限性。目前, 日東公司正在開發(fā)帶視覺系統(tǒng)的全自動(dòng)絲印機(jī)。</p><p>　　再流焊設(shè)備是我國SMT國產(chǎn)化設(shè)備中最具競爭力的產(chǎn)品, 其中以信息產(chǎn)業(yè)部電子第二研究所、日東、勁拓等公司為代表的再流焊產(chǎn)品在技術(shù)性能指標(biāo)上已接

29、近或達(dá)到國外同類機(jī)型的水平, 初步具備了同國外產(chǎn)品競爭的實(shí)力,且價(jià)格只是國外的1/3-1/2 。今后主要在可靠性及指標(biāo)的優(yōu)化上還需要下大力氣, 以滿足市場(chǎng)多樣化的需求。檢測(cè)設(shè)備國內(nèi)主要以北京星河公司為代表, 其生產(chǎn)的在線測(cè)試儀ICT占據(jù)了國內(nèi)很大的市場(chǎng)份額。但是, 受高密度組裝的挑戰(zhàn), ICT的使用受到極大的制約。目前, 星河公司已研制出AOI樣機(jī), 正在進(jìn)行測(cè)試和改進(jìn)。綜觀國內(nèi)SMT設(shè)備的發(fā)展, 應(yīng)該說局部有所突破, 但整體與國外差距

30、很大。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過設(shè)計(jì)計(jì)算，完成貼片機(jī)運(yùn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)既定工作要求的貼片機(jī)運(yùn)料平臺(tái)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 </b></p&g

31、t;<p><b>　　2.2.1初始條件</b></p><p>　　貼裝頭的貼裝范圍：400 400</p><p>　　貼裝頭的質(zhì)量：2 kg</p><p>　　貼裝頭尺寸：150 200</p><p><b>　　貼裝速度：1m/s</b></p><p

32、>　　貼裝時(shí)加速時(shí)間：0.15 s</p><p>　　電機(jī)轉(zhuǎn)速：3000 r/min</p><p>　　2.2.2具體設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　?。?）整體設(shè)計(jì)方案的確定，通過小組討論，通過整體的運(yùn)料平臺(tái)結(jié)構(gòu)為梁式臺(tái)狀X-Y軸向直線運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。主要部件有伺服電動(dòng)機(jī)，滾珠絲杠，直線導(dǎo)軌，橫梁，床身，其他零部件等。兩臺(tái)伺服電機(jī)分別聯(lián)動(dòng)控制兩個(gè)軸的滾珠絲杠，進(jìn)

33、而控制貼裝頭的X-Y兩個(gè)方向 的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　（2）伺服電機(jī)的選型</p><p>　?。?）滾珠絲杠及其附屬機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)</p><p>　　（4）直線導(dǎo)軌的選項(xiàng)設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）橫梁的設(shè)計(jì)及校驗(yàn)</p><p><b>　　3設(shè)計(jì)過程</b></p>

34、<p><b>　　3.1方案的確定</b></p><p>　　3.1.1貼片機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述</p><p>　　貼片機(jī)的分類，目前，世界上有很多歌貼片機(jī)生產(chǎn)廠家，貼片機(jī)的種類達(dá)幾百種之多，貼片機(jī) 的分類雖然沒有固定的格式，但習(xí)慣上有以下幾種。</p><p><b>　?。?）按速度分類</b><

35、;/p><p>　　中速貼片機(jī)：3000片/小時(shí) </p><p>　　高速貼片機(jī)：9000片/小時(shí)</p><p>　　超高速貼片機(jī)：大于3000片/小時(shí)</p><p><b>　?。?）按功能分類</b></p><p>　　射片機(jī)。射片機(jī)是一種專門用于片式元件貼裝的機(jī)器，由于貼裝速度很快，通常

36、稱為高速貼片機(jī)。</p><p>　　多功能貼片機(jī)。多功能貼片機(jī)也叫做高精度貼片機(jī)或泛用機(jī)，可以貼裝高精度的大型、異型元器件，一般也能貼裝小型片狀元件，幾乎可以涵蓋所有的元件范圍。其有以下特點(diǎn)：精度高、靈活性好；機(jī)械結(jié)構(gòu)少磨損、反饋快、安靜、易于保養(yǎng)等特點(diǎn)。多功能貼片機(jī)能夠處理各種各樣的復(fù)雜的元器件，是復(fù)雜電子產(chǎn)品生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備。</p><p>　　高速多功能貼片機(jī)。一般的貼片機(jī)功

37、能較為單一，對(duì)于復(fù)雜的產(chǎn)品，必須使用不同功能的貼片機(jī)進(jìn)行組合配線完成整個(gè)產(chǎn)品的貼裝。目前有的復(fù)合式貼片機(jī)和平行式貼片機(jī)能安裝多功能貼裝頭或者多功能模組，從而實(shí)現(xiàn)既能同時(shí)高速貼裝小型片狀元件，又能貼裝高精度、大型、異型元器件；可以接受幾乎所得的元件包裝方式，包括可以加裝盤裝元件送料器。</p><p>　　3.1.2貼片機(jī)移動(dòng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）貼片機(jī)的兩種移動(dòng)結(jié)構(gòu)方案如

38、圖所示</p><p>　?。?）兩種貼裝方案的比較</p><p><b>　　表3.1.2</b></p><p>　　3.1.3驅(qū)動(dòng)方案的確定</p><p>　　交流伺服電機(jī)——滾珠絲杠——滾動(dòng)導(dǎo)軌。</p><p>　　貼裝頭固定在滾珠螺母基座和對(duì)應(yīng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌上方的基座上，伺服電機(jī)工作是

39、，帶動(dòng)螺母做X方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向，保證運(yùn)動(dòng)方向平行，X軸在兩平行滾珠絲杠的滾動(dòng)導(dǎo)軌做Y方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)貼裝頭X-Y移動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　3.2主要零部件的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 X軸滾珠絲杠的選型及校核</p><p><b>　　滾珠絲杠的選型原則</b></p><p>　　種類的選

40、擇：目前滾珠絲杠副的性價(jià)比已經(jīng)相當(dāng)高，無特別大的載荷要求時(shí)，都選擇滾珠絲杠副，它具有價(jià)格相對(duì)便宜，效率高，精度可選范圍廣、尺寸標(biāo)準(zhǔn)化安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。在精度要求不是太高時(shí)，通常選擇冷軋滾珠絲杠副，以便降低成本；在精度要求高或載荷超過冷軋絲杠最大規(guī)格額定載荷時(shí)需選擇磨制或旋銑滾珠絲杠副。不管何類滾珠絲杠副，螺母的尺寸盡量在系列規(guī)格中選擇，以降低成本縮短貨期。</p><p>　　精度級(jí)別的選擇：滾珠絲杠副在用于純傳動(dòng)

41、時(shí)，通常選用“T”類（即機(jī)械手冊(cè)中提到的傳動(dòng)類），其精度級(jí)別一般可選“T5”級(jí)（周期偏差在1絲以下），“T7”級(jí)或“T10”級(jí)，其總長范圍內(nèi)偏差一般無要求（可不考慮加工時(shí)溫差等對(duì)行程精度的影響，便于加工）。因而，價(jià)格較低（建議選“T7”，且上述3種級(jí)別的價(jià)格差不大）；在用于精密定位傳動(dòng)（有行程上的定位要求）時(shí)，則要選擇“P”類（即機(jī)械手冊(cè)中提到的定位類），精度級(jí)別要在“P1”、“P2”、“P3”、“P4”、“P5”級(jí)（精度依次降低），其

42、中“P1”、“P2”級(jí)價(jià)格很貴，一般用于非常精密的工作母機(jī)或要求很高的場(chǎng)合，多數(shù)情況下開環(huán)使用（非母機(jī)），而“P3”、“P4”級(jí)在高精度機(jī)床中用得最多、最廣，需要很高精度時(shí)一般加裝光柵，需要較高精度時(shí)開環(huán)使用也很好，“P5”則使用大多數(shù)數(shù)控機(jī)床及其改造，如數(shù)控車，數(shù)控銑、鏜，數(shù)控磨以及各種配合數(shù)控裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，需要時(shí)也可加裝光柵（因“5”級(jí)的“任意300mm行程的偏差為0.023”，且曲線平滑，在很多實(shí)際案例中，配合光柵效果非常好）。

43、</p><p>　　規(guī)格的選擇：首先當(dāng)然是要選有足夠載荷（動(dòng)載和靜載）的規(guī)格。根據(jù)使用狀態(tài)，選擇符合條件的規(guī)格。同時(shí)（重點(diǎn)），如果選用的是磨制或旋銑滾珠絲杠副（冷軋的不需要考慮長徑比），要估算長徑比（絲杠總長除以螺紋公稱直徑的比值），但因長度在設(shè)計(jì)時(shí)已確定，在規(guī)格的確定上需要調(diào)整，原則上使其長徑比小于50，（理論上長徑比越小越好，對(duì)“P”類絲杠而言，長徑比越小越利于加工和保證各項(xiàng)形位公差，故單位價(jià)格越便宜）。所

44、以“規(guī)格越小不等于越便宜”。</p><p>　　預(yù)緊方式的選擇：對(duì)于純傳動(dòng)的情況，一般要求傳動(dòng)靈活，允許有一定返向間隙（不大，一般為幾絲），多選用單螺母，它價(jià)格相對(duì)便宜、傳動(dòng)更靈活；對(duì)于不允許有返向間隙的精密傳動(dòng)的情況，則需選擇雙螺母預(yù)緊，它能調(diào)整預(yù)緊力的大小，保持性好，并能夠重復(fù)調(diào)整；另外，在行程空間受限制的情況下，也可選用變位導(dǎo)程預(yù)緊（俗稱錯(cuò)距預(yù)緊），該方式預(yù)緊力較小，且難以重復(fù)調(diào)整，一般不選。</p

45、><p>　　導(dǎo)程的選擇：選擇導(dǎo)程跟所需要的運(yùn)動(dòng)速度、系統(tǒng)等有關(guān)，通常在：4、5、6、8、10、12、20中選擇，規(guī)格較大，導(dǎo)程一般也可選擇較大（主要考慮承載牙厚）。在速度滿足的情況下，一般選擇較小導(dǎo)程（利于提高控制精度）；對(duì)于要求高速度的場(chǎng)合，導(dǎo)程可以超過20，對(duì)磨制絲杠而言導(dǎo)程一般可做到約等于公稱直徑（受磨削螺旋升角限制），如32（32*32）、40（40*40）等，當(dāng)然也可以更大（非磨削，但極少考慮）。導(dǎo)程越大

46、，同條件下旋轉(zhuǎn)分力越大，周期誤差被放大，速度越快。故一般速度很高的場(chǎng)合要求的是靈活，而放棄部分精度訴求，對(duì)間隙要求意義變?。▽?dǎo)程精度偏差增大），因此，大導(dǎo)程絲杠一般都是單螺母。</p><p>　　完整的滾珠絲杠副設(shè)計(jì)選型，除了要考慮傳動(dòng)行程（間接影響其他性能參數(shù)）、導(dǎo)程（結(jié)合設(shè)計(jì)速度和馬達(dá)轉(zhuǎn)速選?。?、使用狀態(tài)（影響受力情況），額定載荷（尤其是動(dòng)載荷將影響壽命）、部件剛度（影響定位精度和重復(fù)定位精度）、安裝形式（

47、力系組成和力學(xué)模型）、載荷脈動(dòng)情況（與靜載荷一同考慮決定安全性），形狀特性（影響工藝性和安裝）等因素外，還需要對(duì)所選的規(guī)格的重復(fù)定位精度、定位精度、壓桿穩(wěn)定性、極限轉(zhuǎn)速、峰值靜載荷以及循環(huán)系統(tǒng)極限速率（Dn值）等進(jìn)行校核，進(jìn)行修正選擇后才能得到完全適用的規(guī)格，進(jìn)而確定馬達(dá)、軸承等關(guān)聯(lián)件的特征參數(shù)。</p><p>　　絲杠工作原理，螺桿和旋合螺母的螺紋滾道之間置有適量滾動(dòng)體，當(dāng)螺桿或螺母傳動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體在螺紋滾道內(nèi)

48、滾動(dòng)，是螺桿和螺母間形成滾動(dòng)副，從而提高了螺旋副的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度。多數(shù)滾動(dòng)螺旋的螺母上有滾動(dòng)體的返回通道，在螺紋滾道形成閉合回路，使?jié)L動(dòng)體在螺紋滾道內(nèi)循環(huán)。</p><p>　　設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：</p><p>　　A：滾動(dòng)螺旋副的軸承及其支承結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的剛度、運(yùn)動(dòng)精度有著很重要的影響，是滾動(dòng)螺旋副設(shè)計(jì)的重要組成部分。應(yīng)根據(jù)軸向剛度、運(yùn)轉(zhuǎn)精度、穩(wěn)定性和摩擦力矩等因素，選擇相應(yīng)的軸

49、承類型及其結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　B：防止逆轉(zhuǎn)，滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)效率高，因此不能自鎖。為了使螺旋副受力后不逆轉(zhuǎn)，應(yīng)考慮設(shè)置防逆轉(zhuǎn)裝置，如采用制動(dòng)電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有能夠自鎖的機(jī)構(gòu)。在螺桿、螺母或傳動(dòng)系統(tǒng)中裝設(shè)單向離合器、雙向離合器、制動(dòng)器等。選用離合器時(shí)，必須注意其可靠性。</p><p>　　C：防止螺母脫出，在滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)中，特別是垂直傳動(dòng)容易發(fā)生螺母脫出造成事故，

50、設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮防止螺母脫出的安全裝置。</p><p>　　D：熱變形和自重變形，螺旋副的摩擦熱引起的熱伸長、螺桿系統(tǒng)部件的熱影響產(chǎn)生的熱變形，以及細(xì)長螺桿自重產(chǎn)生的彎曲等都是影響定位精度、重復(fù)定位精度的重要因素。故在設(shè)計(jì)定位滾動(dòng)螺旋組合時(shí)，尚須綜合考慮上述因素的影響。減小熱變形影響的方法應(yīng)控制影響螺桿系統(tǒng)熱源的各個(gè)環(huán)節(jié)。并采取中空的螺桿進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，或采取負(fù)行程偏差等方法減少或矯正熱變形的影響。對(duì)于細(xì)長螺桿，

51、則需適當(dāng)提高螺桿的剛度，并采用軸向預(yù)拉伸等措施，以減少其自重產(chǎn)生的撓度。</p><p>　　E:防護(hù)與密封，塵埃和雜志等污物進(jìn)入螺紋滾道會(huì)妨礙滾動(dòng)體的運(yùn)轉(zhuǎn)通暢，加速滾動(dòng)體與滾道的磨損，使?jié)L動(dòng)螺旋副喪失精度。因此，防護(hù)與密封是設(shè)計(jì)滾動(dòng)螺旋副傳動(dòng)所必須考慮的一環(huán)。</p><p>　　F：潤滑，潤滑是減小驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、提高傳動(dòng)效率、延長螺旋副壽命的主要因素。對(duì)緩沖、散熱、防銹也有一定的作用。通常

52、是根據(jù)傳動(dòng)的用途和轉(zhuǎn)速合理選擇潤滑脂或油。速度不高時(shí)，多采用潤滑脂，較容易粘附在螺紋滾島內(nèi)，保持良好的潤滑狀態(tài)。低速重載傳動(dòng)也可選用較高粘度的潤滑油。高轉(zhuǎn)速并考慮減小其熱變形時(shí)，宜選用低粘度的潤滑油。采用油潤滑時(shí)，尚須合理選用其供油方式。</p><p>　?。?）滾珠絲杠的選型</p><p>　　圖3.2.1滾珠絲杠軸端形式及尺寸</p><p><b&g

53、t;　　導(dǎo)程： mm</b></p><p>　　滾珠絲杠型號(hào)：DCDM2020-15</p><p><b>　　公稱直徑： =20</b></p><p>　　基本導(dǎo)程：Ph=20</p><p>　　鋼球直徑： =3.969</p><p>　　絲杠外徑： =19.5</p

54、><p><b>　　螺紋低徑： </b></p><p>　　循環(huán)圈數(shù)：1.5 1</p><p>　　額定動(dòng)載荷：Ca=7072N</p><p>　　額定靜載荷：Coa=13631N</p><p><b>　　接觸剛度：366</b></p><p&g

55、t;　　滾珠絲杠固定式軸端尺寸</p><p>　　螺紋：M14 1.5</p><p>　　圖 3.2.2 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)和尺寸</p><p><b>　　螺母安裝連接尺寸：</b></p><p>　?。?）滾珠絲杠的校核</p><p>　　滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算，速度呈直線變化，等

56、加速度運(yùn)動(dòng)，周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　最高速度： </b></p><p><b>　　加速時(shí)間： </b></p><p><b>　　減速時(shí)間： </b></p><p>　　A：達(dá)到最高速度所行走的距離</p><p>　　B:

57、等速時(shí)所行走的距離</p><p>　　C:從最高速到停止所行走的距離</p><p><b>　　D：去時(shí)等加速階段</b></p><p><b>　　平均轉(zhuǎn)速 </b></p><p><b>　　E:去時(shí)等速階段</b></p><p>　　N2

58、=3000r/min</p><p><b>　　F:去時(shí)等減速階段</b></p><p>　　以上軸向負(fù)荷行走距離，時(shí)間，平均轉(zhuǎn)速的關(guān)系如表3.2.1所示</p><p><b>　　表 3.2.1</b></p><p><b>　　G：當(dāng)量載荷 Fm</b></p

59、><p><b>　　8.43 N</b></p><p>　　當(dāng)量轉(zhuǎn)速 Nm </p><p>　　2357 r/min</p><p><b>　　額定動(dòng)載荷 Cm</b></p><p>　　=143.06 N </p><p>　　查表3.2.

60、2-3.2.4 知</p><p>　　式中： 精度系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時(shí)）取1.0</p><p>　　可靠系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時(shí)）取1.0</p><p>　　載荷性質(zhì)系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時(shí)）取1.2</p><p>　　預(yù)期工作壽命（精密絲杠傳動(dòng)）取20000h</p><p><b>　　載荷系數(shù)</b&g

61、t;</p><p><b>　　表 3.2.2</b></p><p><b>　　可靠性系數(shù)</b></p><p><b>　　表 3.2.3</b></p><p><b>　　精度系數(shù)</b></p><p><b&

62、gt;　　表 3.2.3</b></p><p>　　各類機(jī)械預(yù)期工作時(shí)間</p><p><b>　　表 3.2.4</b></p><p>　　(3)絲杠軸徑的校核</p><p>　　高速移動(dòng)時(shí)，可以用許用轉(zhuǎn)速來確定軸徑。</p><p>　　L=最大行程+螺帽長度/2+軸端預(yù)留

63、量</p><p>　　=700+15+111=826</p><p>　　安裝固定方式：固定+固定。查表：f=21.9</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入得 </b></p><p>　　故所選絲杠的螺紋底徑15.1 9.346</p><p>　　所以由需用轉(zhuǎn)速可知，該選型是符合轉(zhuǎn)速要求的

64、。</p><p><b>　?。?）壽命校核</b></p><p>　　實(shí)際壽命遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)壽命，故設(shè)計(jì)是符合壽命要求的。</p><p>　?。?）滾珠絲杠的應(yīng)力計(jì)算</p><p><b>　　查手冊(cè)符合強(qiáng)度要求</b></p><p>　　3.2.2 X軸向伺服電動(dòng)

65、機(jī)的選型</p><p>　　X軸方向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)：伺服電機(jī)—聯(lián)軸器--滾珠絲杠--貼裝頭。按結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求和尺寸的規(guī)劃，伺服電機(jī)輸出軸通過同步帶傳動(dòng)到滾珠絲桿，而不是用聯(lián)軸器直接相連。 X軸方向驅(qū)動(dòng)的負(fù)載包括：絲桿、貼裝頭以及聯(lián)軸器（可忽略不計(jì)）。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)類型的選擇，根據(jù)負(fù)載性質(zhì)，電動(dòng)機(jī)類型選擇應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面。</p><p>　　A：恒轉(zhuǎn)矩

66、和通風(fēng)機(jī)特性的機(jī)械，應(yīng)選用機(jī)械特性為和硬特性的電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　B：恒功率負(fù)載特性的機(jī)械，選用可調(diào)節(jié)勵(lì)磁的直流電動(dòng)機(jī)或帶有機(jī)械變速的異步電動(dòng)機(jī)較為合適。</p><p>　　C：無調(diào)速要求的機(jī)械，包括用長期、短期、斷續(xù)等運(yùn)行狀態(tài)的機(jī)械，可選擇用籠型異步電機(jī)，如容量較大，應(yīng)盡可能選用同步電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　E：帶周期性變動(dòng)負(fù)載的機(jī)械，如帶飛輪的活

67、啟動(dòng)條件沉重的機(jī)械，對(duì)于大中功率機(jī)械應(yīng)選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)于小功率機(jī)械，經(jīng)過對(duì)過載能力及啟動(dòng)條件的校驗(yàn)，可選用高轉(zhuǎn)差率的電動(dòng)機(jī)。而單純啟動(dòng)條件沉重的機(jī)械，經(jīng)啟動(dòng)條件校驗(yàn)，可選用雙籠型或深槽型異步電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　F：對(duì)于某些斷續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，雖然無調(diào)速要求，但選用交流電動(dòng)機(jī)無論在發(fā)熱、啟動(dòng)或制動(dòng)方面特性不能滿足要求，而技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)又過低，可選用直流電動(dòng)機(jī)。</p><p>

68、　　G：對(duì)于需要調(diào)速的機(jī)械，可根據(jù)調(diào)速范圍及連續(xù)平滑程度選擇電動(dòng)機(jī)。例如：只有幾種轉(zhuǎn)速的有級(jí)變速小功率機(jī)械，可選用變極籠型異步電動(dòng)機(jī)；負(fù)載起制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，調(diào)速范圍較大，宜選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)；調(diào)速范圍大，且須連續(xù)穩(wěn)定平滑調(diào)速機(jī)械宜選用直流電動(dòng)機(jī)；對(duì)于要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的機(jī)械，如電車和牽引機(jī)車宜選用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)；在某些特殊的環(huán)境下，如要防爆、有要求平滑調(diào)速時(shí)可選用變頻電源供電的防爆籠型電動(dòng)機(jī)；對(duì)于要求調(diào)速范圍不大的大功率機(jī)械，如風(fēng)機(jī)、水

69、泵以及無頻繁啟動(dòng)要求或無沖擊負(fù)載的機(jī)械，可選用帶有串級(jí)調(diào)節(jié)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)工作機(jī)械的要求而選定的。在確定電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，必須考慮減速裝置的傳動(dòng)比，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)全面比較才能確定。通常，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，則其尺寸越大，價(jià)格越貴，而且效率也較低。如選用高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)，勢(shì)必加大機(jī)械減速裝置的傳動(dòng)比，致使機(jī)械傳動(dòng)部分復(fù)雜起來。</p

70、><p>　　對(duì)于一些不需要調(diào)速的高、中速機(jī)械，如水泵、鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等，可選用相應(yīng)轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)不經(jīng)機(jī)械減速裝置而直接傳動(dòng)。需要調(diào)速的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)與生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。若采用改變激勵(lì)的直流變速電動(dòng)機(jī)時(shí)，為充分利用電動(dòng)機(jī)的容量，應(yīng)選好調(diào)磁調(diào)速的基速。又如某些軋鋼機(jī)械、提升機(jī)械等，工作速度較低，經(jīng)常處于頻繁地正反轉(zhuǎn)運(yùn)行運(yùn)行狀態(tài)，為縮短正反轉(zhuǎn)過度時(shí)間，提高生產(chǎn)效率降低消耗，并減少噪聲，節(jié)省投資，選擇適當(dāng)?shù)?/p>

71、低速電動(dòng)機(jī)，采用無減速機(jī)的直接傳動(dòng)更為合理。要求快速頻繁起制動(dòng)的機(jī)械通常是點(diǎn)擊飛輪轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的平方之積為最小時(shí)，能獲得起制動(dòng)最快的效果。</p><p>　?。?）貼裝頭換算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。貼裝頭的質(zhì)量計(jì)算，按貼裝頭形狀，貼裝頭的質(zhì)量m1為2kg。</p><p>　　貼裝頭的理論速度為秒/片，在x-y直線運(yùn)動(dòng)的速度為1米/秒，絲桿導(dǎo)程20mm（導(dǎo)程選取詳見絲桿設(shè)計(jì)），則電機(jī)理論

72、轉(zhuǎn)速n=3000rad/min取電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間t=0.15秒，電機(jī)的角速度為，角加速度為：</p><p>　　貼裝頭換算到電機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：m--貼片頭質(zhì)量，kg</p><p>　　--貼裝頭的速度，m/s</p><p

73、>　　--電機(jī)的角加速度，rad/s</p><p>　　把各數(shù)值代入公式4-1得</p><p>　　(2) 絲桿換算到電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.所選絲桿的尺寸直徑為 19.5mm，導(dǎo)程為20mm，長度為826mm，它的質(zhì)量為1.95kg。</p><p>　　絲桿換算到電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p>　　負(fù)載的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.00011

74、27</p><p>　　負(fù)載的慣性力矩為T：</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　式中：J--轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，</p><p><b>　　--角加速度，</b></p><p>　　將各數(shù)值帶入公式（4-3）得：</p><p

75、>　　T=0.0001127×2093.3= 0.074</p><p>　　X軸方向的負(fù)載的功率為P：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：T--慣性力矩，</p><p><b>　　N--電機(jī)轉(zhuǎn)速，</b></p><p

76、>　　將數(shù)值帶入（4-4）中計(jì)算得：</p><p><b>　　電機(jī)的總功率為 </b></p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，查表3.2.2，選取電機(jī)的型號(hào)為EDSMT-2T60-R30A，其性能參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率：100W 額定電壓：AC 51.7V 額定轉(zhuǎn)速：3000rpm</p>&l

77、t;p>　　額定力矩：0.318NM 額定電流：2.58A 峰值力矩：0.954NM</p><p>　　外形尺寸：最大外徑70 直徑50 繞組電阻：1.09</p><p>　　力矩系數(shù)：0.127NM/A 繞組電感：3.3</p><p><b>　　表 3.2.2</b></p><

78、p>　　(3)EDSMT-2T60-R30A電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸</p><p><b>　　表 3.2.3</b></p><p>　　圖 3.2.3 電動(dòng)機(jī)三視圖</p><p>　　3.2.3 X軸向彈性聯(lián)軸器的選型</p><p>　　表 3.2.3.1</p><p>　　3.2

79、.4 X軸向直線導(dǎo)軌選型及壽命校核</p><p>　　直線導(dǎo)軌副是由一根長導(dǎo)軌軸和滑塊組成，滑塊數(shù)根據(jù)需要而定。滑塊體內(nèi)有四組滾珠。其中又有負(fù)載滾珠和回珠。隨著滑塊的移動(dòng)，滾珠就周而復(fù)始的進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。滾珠承載的形式，與角接觸球軸承相似。一個(gè)滑塊就像是4個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的角接觸球軸承，滑塊的兩端裝有防塵密封圈，導(dǎo)軌軸的安裝形式可以水平也可以豎直或傾斜，可以兩根或者多跟導(dǎo)軌軸平行安裝，也可以兩根或多跟導(dǎo)軌軸接成長導(dǎo)軌

80、軸，以適應(yīng)各種行程和用途的需要。</p><p>　　直線導(dǎo)軌副的特點(diǎn)是，首先，承載能力大、剛度高。因滾珠與圓環(huán)溝槽相接觸、接觸面積大、需用載荷和接觸剛度與滾動(dòng)體不循環(huán)導(dǎo)軌有較大的提高。其次，采用直線導(dǎo)軌副可簡化設(shè)計(jì)、制造和裝配工作。導(dǎo)軌副的安裝基面精度和質(zhì)量要求不高，只要精銑或精刨。</p><p>　　設(shè)計(jì)和使用中的注意事項(xiàng)。正確合理的設(shè)計(jì)和使用直線導(dǎo)軌副，可以提高耐用度和精度保持性，

81、減少維修和保養(yǎng)時(shí)間，促進(jìn)生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。為此，應(yīng)注意如下事項(xiàng)：</p><p>　　A：盡量避免力矩和偏心載荷的作用，直線導(dǎo)軌副樣本中給出的額定動(dòng)靜載荷，都是在各個(gè)滾珠受載均勻，理想的狀態(tài)下算出的。因此，必須十分注意避免力矩載荷和偏心載荷，否則，一部分滾珠承受的載荷，有可能超過計(jì)算額定動(dòng)載荷的確定時(shí)的需用應(yīng)力和額定靜載荷的需用應(yīng)力，導(dǎo)致過早的疲勞破壞或產(chǎn)生壓痕并出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲、降低移動(dòng)精度等現(xiàn)象。</p

82、><p>　　B：提高精度，減少振動(dòng)。適當(dāng)預(yù)緊可以高剛度，均化誤差，從而提高運(yùn)行精度，均化滾動(dòng)體的受力而提高壽命，并在一定程度上提高阻尼，但是預(yù)緊力過大會(huì)增加導(dǎo)軌副的摩擦阻力，增加發(fā)熱，降低使用壽命。因此預(yù)緊有其最佳值。</p><p>　　C：降低加速度的影響，直線導(dǎo)軌副的移動(dòng)速度可達(dá)到600m/min，啟動(dòng)和停止時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)力矩，使部分滾動(dòng)體受載過大，造成破壞。因此，如果加速度較大，應(yīng)采

83、取一下措施：減少被移動(dòng)物體的質(zhì)量，降低物體的重心，采取多級(jí)制動(dòng)以降低加速度，在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，增加阻尼裝置等。</p><p>　　型號(hào)： SER-GD15WA</p><p>　　（1）導(dǎo)軌副及滑塊尺寸</p><p><b>　　表 3.2.4</b></p><p><b>　　圖 3.2.4&l

84、t;/b></p><p>　?。?）額定壽命計(jì)算 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　L額定壽命（Km） Ca額定動(dòng)載荷（KN） Pd當(dāng)量動(dòng)載荷（Kn）</p><p>　　指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)體為滾珠時(shí)， =3</p><p>　　K額定壽命單位 滾珠時(shí)，K=50

85、Km 硬度系數(shù)，取1</p><p>　　溫度系數(shù)取1 接觸系數(shù)取1 精度系數(shù)取1 載荷系數(shù)取2</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入上式</b></p><p><b>　　按式 </b></p><p>　　按年工作日為300天，二班工作制，每班8h，開機(jī)率為80%<

86、;/p><p><b>　　則預(yù)計(jì)壽命年限為 </b></p><p>　　所以，預(yù)計(jì)壽命遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)使用壽命，則該設(shè)計(jì)合乎壽命要求。</p><p>　　3.2.5 橫梁的設(shè)計(jì)及校核</p><p>　　橫梁，主要承受貼裝頭的重量，絲杠重量，導(dǎo)軌重量，伺服電動(dòng)機(jī)重量，和橫梁自身重量，除此之外，幾乎不受外力，橫梁的校核主要是

87、剛度校核，只有滿足一定的剛度才能達(dá)到貼片機(jī)的工作精度。</p><p>　　鋁合金型材是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶，建筑，裝修。及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金的焊接技術(shù)

88、正成為研究的熱點(diǎn)之一。該橫梁選用鋁合金材料，主要原因是其密度小，強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，滿足了運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量輕盈的原則，減少了橫梁運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。同時(shí)還設(shè)計(jì)橫梁為中空結(jié)構(gòu)，把材料均勻的分散到四周，在橫截面積不變的情況下增大了結(jié)構(gòu)的剛度。</p><p><b>　　橫梁的截面</b></p><p><b>　　圖3.2.5</b></p>

89、<p>　　(2)橫梁的剛度校核</p><p><b>　　外力作用下的撓度：</b></p><p>　　自身重力作用下的撓度：</p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　綜上：</b></p><p>　　

90、故，橫梁的剛度是符合設(shè)計(jì)要求的。</p><p>　　3.2.6 Y軸方向的絲杠的選型及校核</p><p>　?。?）滾珠絲杠的選型</p><p>　　圖3.2.6滾珠絲杠軸端形式及尺寸</p><p><b>　　導(dǎo)程： mm</b></p><p>　　滾珠絲杠型號(hào)：DCDM2020-1

91、5</p><p><b>　　公稱直徑： =20</b></p><p>　　基本導(dǎo)程：Ph=20</p><p>　　絲杠質(zhì)量：1.95Kg</p><p>　　鋼球直徑： =3.969</p><p>　　絲杠外徑： =19.5</p><p><b>　　

92、螺紋低徑： </b></p><p>　　循環(huán)圈數(shù)：1.5 1</p><p>　　額定動(dòng)載荷：Ca=7072N</p><p>　　額定靜載荷：Coa=13631N</p><p><b>　　接觸剛度：366</b></p><p>　　滾珠絲杠固定式軸端尺寸</p>

93、<p>　　螺紋：M14 1.5</p><p>　　圖 3.2.7 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)和尺寸</p><p><b>　　螺母安裝連接尺寸：</b></p><p>　?。?）滾珠絲杠的校核</p><p>　　滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算，速度呈直線變化，等加速度運(yùn)動(dòng)，周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p>

94、<p>　　最高速度： 加速時(shí)間： 減速時(shí)間： </p><p>　　A：達(dá)到最高速度所行走的距離</p><p>　　B:等速時(shí)所行走的距離</p><p>　　C:從最高速到停止所行走的距離</p><p><b>　　D：去時(shí)等加速階段</b></p><p><b>

95、;　　平均轉(zhuǎn)速 </b></p><p><b>　　E:去時(shí)等速階段</b></p><p>　　N2=3000r/min</p><p><b>　　F:去時(shí)等減速階段</b></p><p>　　以上軸向負(fù)荷行走距離，時(shí)間，平均轉(zhuǎn)速的關(guān)系如表3.2.6所示</p>&

96、lt;p><b>　　表 3.2.6</b></p><p><b>　　G：當(dāng)量載荷 Fm</b></p><p><b>　　80.7 N</b></p><p>　　當(dāng)量轉(zhuǎn)速 Nm </p><p>　　2357 r/min</p><p&g

97、t;<b>　　額定動(dòng)載荷 Cm</b></p><p>　　=1369.5 N </p><p>　　查表3.2.2-3.2.4 知</p><p>　　式中： 精度系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時(shí)）取1.0</p><p>　　可靠系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時(shí)）取1.0</p><p>　　載荷性質(zhì)系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時(shí)

98、）取1.2</p><p>　　預(yù)期工作壽命（精密絲杠傳動(dòng)）取20000h</p><p>　　(3)絲杠軸徑的校核</p><p>　　高速移動(dòng)時(shí)，可以用許用轉(zhuǎn)速來確定軸徑。</p><p>　　L=最大行程+螺帽長度/2+軸端預(yù)留量</p><p>　　=700+15+111=826</p><

99、p>　　安裝固定方式：固定+固定。查表：f=21.9</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入得 </b></p><p>　　故所選絲杠的螺紋底徑15.1 9.346</p><p>　　所以由需用轉(zhuǎn)速可知，該選型是符合轉(zhuǎn)速要求的。</p><p><b>　?。?）壽命校核</b></

100、p><p>　　實(shí)際壽命遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)壽命，故設(shè)計(jì)是符合壽命要求的。</p><p>　　（5）滾珠絲杠的應(yīng)力計(jì)算</p><p><b>　　查手冊(cè)符合強(qiáng)度要求</b></p><p>　　3.2.7 Y向伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p>　　伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的性能比較</p><

101、p>　　步進(jìn)電機(jī)作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。</p>

102、;<p><b>　　一、控制精度不同</b></p><p>　　兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9&#

103、176;、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)

104、器每接收131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。</p><p><b>　　二、低頻特性不同</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。

105、這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。</p><p>　　交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。</p>&

106、lt;p><b>　　三、矩頻特性不同</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。</p><p><b>　　四、過載能力不同

107、</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以三洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。</p><p

108、><b>　　五、運(yùn)行性能不同</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。</p>&l

109、t;p>　　六、速度響應(yīng)性能不同</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以山洋400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。</p><p>　　綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行

110、電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。</p><p>　　電機(jī)理論轉(zhuǎn)速n=3000rad/min取電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間t=0.15秒，電機(jī)的角速度為，角加速度為：</p><p>　　橫梁及其附屬機(jī)構(gòu)換算到電機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p><b>　　（4-1）</b></p>

111、;<p>　　式中：m—橫梁及其附屬物總質(zhì)量質(zhì)量，kg</p><p>　　--Y向移動(dòng)速度，m/s</p><p>　　--電機(jī)的角加速度，rad/s</p><p>　　把各數(shù)值代入公式4-1得</p><p>　　(2) 絲桿換算到電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.所選絲桿的尺寸直徑為 19.5mm，導(dǎo)程為20mm，長度為826mm，它的

112、質(zhì)量為1.95kg。</p><p>　　絲桿換算到電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p>　　負(fù)載的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.000268</p><p>　　負(fù)載的慣性力矩為T：</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　式中：J--轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，</p><p&g

113、t;<b>　　--角加速度，</b></p><p>　　將各數(shù)值帶入公式（4-3）得：</p><p>　　T=0.000268×2093.3= 0.561</p><p>　　X軸方向的負(fù)載的功率為P：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p

114、>　　式中：T--慣性力矩，</p><p><b>　　N--電機(jī)轉(zhuǎn)速，</b></p><p>　　將數(shù)值帶入（4-4）中計(jì)算得：</p><p><b>　　電機(jī)的總功率為 </b></p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選取電機(jī)的型號(hào)為EDSMT-2T060-012A，其性能參數(shù)如下：

115、</p><p>　　額定功率：400W 額定電壓：220V 額定轉(zhuǎn)速：3000rpm</p><p>　　額定力矩：1.27NM 額定電流：2.8A 峰值力矩：3.8NM</p><p>　　外形尺寸：最大外徑95 直徑50 繞組電阻：5.83</p><p>　　力矩系數(shù)：0.5NM/A 繞組電感：1

116、2.23</p><p>　　3.2.8 Y軸向彈性聯(lián)軸器的選型</p><p><b>　　表 3.2.8</b></p><p>　　3.2.9 Y軸向直線導(dǎo)軌的選型及校核</p><p>　　型號(hào)： SER-GD15WA</p><p>　?。?）導(dǎo)軌副及滑塊尺寸</p>

117、<p><b>　　表 3.2.9</b></p><p>　　(2)導(dǎo)軌尺寸及額定載荷</p><p><b>　　表 3.3.1</b></p><p><b>　　圖 3.2.9</b></p><p>　?。?）額定壽命計(jì)算 </p>

118、<p><b>　　式中：</b></p><p>　　L額定壽命（Km） Ca額定動(dòng)載荷（KN） Pd當(dāng)量動(dòng)載荷（Kn）</p><p>　　指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)體為滾珠時(shí)， =3</p><p>　　K額定壽命單位 滾珠時(shí)，K=50Km 硬度系數(shù)，取1</p><p>　　溫度系數(shù)取1 接觸系數(shù)取

119、1 精度系數(shù)取1 載荷系數(shù)取2</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入上式</b></p><p><b>　　按式 </b></p><p>　　其中 Nz為每分鐘往返次數(shù)取80</p><p>　　按年工作日為300天，二班工作制，每班8h，開機(jī)率為80%</p>&l

120、t;p>　　則預(yù)計(jì)壽命年限為 ）</p><p>　　所以，預(yù)計(jì)壽命遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)使用壽命，則該設(shè)計(jì)合乎壽命要求。</p><p>　　3.3 貼片機(jī)性能分析</p><p>　　3.3.1貼片速度的分析計(jì)算</p><p>　　貼片機(jī)的速度所受到的影響因素很多，如：元器件的進(jìn)料器的數(shù)量和位置、元器件定心和貼裝頭以及PCB裝卸效率、PC