編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目： 貼片機(jī)貼片頭 研究與動(dòng)作仿真 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 微電子制造工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開(kāi)發(fā)摘 要作為電氣互聯(lián)技術(shù)的主要組成部分和主體技術(shù)的表面組裝技術(shù)即SMT，是現(xiàn)代電氣互聯(lián)技術(shù)的主流。目前SMT技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的PCB電路組件級(jí)互聯(lián)的主要技術(shù)手段，并進(jìn)一步向高密度組裝、立體組裝等技術(shù)代表的組裝技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展。而電子產(chǎn)品裝配的生產(chǎn)能力和多功能適應(yīng)性對(duì)貼裝設(shè)備的依賴性相當(dāng)?shù)拇?，貼片機(jī)也就成為了電子互聯(lián)技術(shù)中最為關(guān)鍵的設(shè)備。貼裝頭是貼片機(jī)中實(shí)現(xiàn)貼裝功能的關(guān)鍵部件，所以對(duì)貼裝頭的研究具有十分重要的意義。本課題就是針對(duì)貼片機(jī)的貼片頭進(jìn)行研究，并對(duì)其進(jìn)行三維建模以及工藝動(dòng)畫的仿真。通過(guò)對(duì)HS-50自動(dòng)貼片機(jī)和NXT模組型高速多功能貼片機(jī)的研究，深入了解它們的貼片頭構(gòu)造，掌握各自貼片頭的核心部件。確定需要建模的零部件種類，掌握其大概尺寸，然后對(duì)其進(jìn)行三維建模。主要建模的模型有：轉(zhuǎn)盤、吸嘴、轉(zhuǎn)塔、真空閥等，每個(gè)機(jī)型的部件各不相同，需要分別建模。了解各個(gè)部件間的裝配關(guān)系，確定裝配時(shí)需要的零部件的種類及數(shù)量，并對(duì)它們進(jìn)行正確的裝配。還要熟悉這兩種機(jī)型貼片機(jī)的貼片工藝過(guò)程，主要了解貼裝頭在整個(gè)貼片過(guò)程中的工藝動(dòng)畫，對(duì)該過(guò)程中各部件的動(dòng)畫有一定了解，完成相關(guān)工藝動(dòng)畫的制作。關(guān)鍵詞：貼片頭；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 錄引言11 課題簡(jiǎn)介21.1 課題背景21.2 課題內(nèi)容及要求21.3 本文主要研究?jī)?nèi)容32 相關(guān)知識(shí)介紹32.1 CAD技術(shù)概述32.2 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)32.3 SolidWorks系統(tǒng)簡(jiǎn)介42.4 Solidworks建模的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法52.4.1零件設(shè)計(jì)直觀快捷52.4.2精確表達(dá)不規(guī)則曲面52.4.3設(shè)計(jì)效率高52.4.4一般設(shè)計(jì)過(guò)程和方法52.5 零件的三維建模62.6裝配體的生成62.7 裝配體的運(yùn)動(dòng)仿真和修改63 貼片頭元件的建模及裝配63.1 HS-50貼片機(jī)63.1.1元件建模73.1.2元件裝配113.2 NXT模組型高速多功能貼片機(jī)143.2.1元件建模153.2.2元件裝配184 動(dòng)畫制作224.1 HS-50自動(dòng)貼片機(jī)的動(dòng)畫制作224.2 NXT模組型高速多功能貼片機(jī)的動(dòng)畫制作255 總結(jié)28謝 辭29參考文獻(xiàn)30II 引言表面安裝技術(shù)(SMT)是第四代電子裝聯(lián)技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是元器件安裝密度高，電子產(chǎn)品體積小，重量輕，可靠性高，抗振能力強(qiáng)，高頻特性好，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和提高生產(chǎn)效率，同時(shí)可以降低成本。不論是日用消費(fèi)類電子產(chǎn)品，還是應(yīng)用在航空航天、通信工程等尖端科技電子產(chǎn)品，SMT的應(yīng)用都將使產(chǎn)品發(fā)生重大變革。SMT生產(chǎn)線由絲網(wǎng)印刷、貼裝元件及再流焊三個(gè)過(guò)程構(gòu)成。絲網(wǎng)印刷機(jī)給需要貼裝元件的焊盤印上錫膏，貼片機(jī)在相應(yīng)的位置上貼裝上相應(yīng)的元件，經(jīng)過(guò)回流爐再流焊接，將表面安裝器件貼放并焊接在指定的PCB位置上，這時(shí)SMT工藝過(guò)程就基本完成。其他配套設(shè)備有：對(duì)焊膏中殘留在PCB上的助焊劑進(jìn)行清洗的水清洗機(jī)；檢查器件及其焊接質(zhì)量的在線測(cè)試儀；通孔插裝器件成型機(jī)和波峰焊接機(jī)等。元件貼裝工藝是整個(gè)表面安裝工藝的重要組成部分。而貼片機(jī)也就成為了電子互聯(lián)技術(shù)中最為關(guān)鍵的設(shè)備。貼裝頭是貼片機(jī)實(shí)現(xiàn)貼裝功能的關(guān)鍵部件，其功能是借x-y坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)或送料器運(yùn)動(dòng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)及沿Z軸的運(yùn)動(dòng)從送料器的取料部位拾取元件并把元件準(zhǔn)確貼放在電路板的設(shè)定部位上。同時(shí)，在把元件運(yùn)送到貼裝位置期間，利用真空原理牢固地吸住元件。隨著電子裝備對(duì)電子元件小型、輕型、薄型和高可靠性的需求，元件的管腳變得更密，體積更小，貼片元件的封裝種類越來(lái)越多，對(duì)貼裝頭運(yùn)動(dòng)性能參數(shù)的要求也越來(lái)越高。從電裝機(jī)器人的概念來(lái)說(shuō)，貼裝頭就是一只智能的機(jī)械手，它同貼片機(jī)x-y坐標(biāo)傳動(dòng)伺服系統(tǒng)聯(lián)合能按要求拾取元件，并精確地貼放到 PCB 板預(yù)置的焊盤上。貼裝軸不僅做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而且做軸向直線運(yùn)動(dòng)。貼裝軸與吸嘴卡接（有利于經(jīng)常、快速切換），帶動(dòng)拾放元件的吸嘴實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng) 在拾放的動(dòng)作中，吸嘴在做Z方向的移動(dòng)時(shí)，既要拾放速度快，而且還要平穩(wěn)。早期，吸嘴Z方向移動(dòng)是選用微型氣缸完成的，在使用中發(fā)現(xiàn)氣缸易磨損，壽命短，噪音大。目前，貼片機(jī)都選用了機(jī)電一體化傳動(dòng)軸代替，有步進(jìn)電機(jī)、同步帶、導(dǎo)軌組合結(jié)構(gòu)，也有伺服電機(jī)、滾珠絲杠、導(dǎo)軌組合結(jié)構(gòu)等。這些結(jié)構(gòu)都大大提高Z方向運(yùn)動(dòng)綜合性能。當(dāng)吸嘴頭吸持元件移動(dòng)定位時(shí)，大部分元件都作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，修正元件對(duì)中的偏差和 PCB 板與機(jī)器系統(tǒng)坐標(biāo)的偏差。早期，采用開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制，通過(guò)小型同步帶進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作。目前，已被高精度伺服電機(jī)所代替，使機(jī)構(gòu)的性能有很大的提高。貼裝頭的元件定位系統(tǒng)是決定貼片質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。當(dāng)元件被吸住之后，元件就處于不穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。早期，采用機(jī)械爪進(jìn)行定位，但這種機(jī)械方式，僅適用 Chip 元件，對(duì)于帶有引腳的IC就不太適用，缺點(diǎn)是精度低，速度慢；還有機(jī)械噪音，元件的磨損等問(wèn)題都限制了純機(jī)械定位爪的進(jìn)一步發(fā)展。目前，有激光對(duì)中系統(tǒng)和圖像對(duì)中系統(tǒng)，這兩種對(duì)中方法都能做到在移動(dòng)過(guò)程中對(duì)偏離值進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和修正 (通稱飛行對(duì)中)。由于圖像技術(shù)的發(fā)展成熟和具有速度快、精度高、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，在貼片機(jī)中采用圖像對(duì)中技術(shù)已經(jīng)成為主流。拾取元件一般是采用真空負(fù)壓的吸嘴吸住元件，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于維護(hù) 這種產(chǎn)生負(fù)壓的微型真空發(fā)生器組件由電磁換向閥、真空發(fā)生器、真空度、傳感器、消聲器等組成。當(dāng)真空負(fù)壓產(chǎn)生之后吸嘴是直接接觸元件的表面，吸嘴孔的大小與元件的外形使每一臺(tái)貼片機(jī)都有一套實(shí)用性很強(qiáng)的吸嘴。為了使貼片機(jī)適應(yīng)不同元件的貼裝，還配有一個(gè)自動(dòng)更換吸嘴的裝置。不同的元件對(duì)應(yīng)不同的吸嘴，對(duì)應(yīng)關(guān)系正確，才能克服貼片中各種不正常的工藝現(xiàn)象如：飛片，立片，漏片等。為了提高貼片速度，貼裝頭大都采用了多吸嘴的組合，通稱為多頭貼裝頭。典型的結(jié)構(gòu)有線性組合式(如由單吸嘴貼裝頭直線組合)、旋轉(zhuǎn)式(象臥銑床，如西門子的貼片機(jī))、轉(zhuǎn)盤式(象立銑床，如松下、富士和索尼的貼片機(jī))等。多頭貼裝頭主要貼裝Chip，還有小型的IC多頭貼裝頭能夠大大提高貼片效率。貼裝頭是一個(gè)在x-y坐標(biāo)傳動(dòng)系統(tǒng)上做高速運(yùn)動(dòng)的組件，要提高精度和速度就必須減小其本身的質(zhì)量和體積，所以貼裝頭應(yīng)該是結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全的機(jī)構(gòu)。為使貼裝頭各機(jī)構(gòu)能協(xié)同工作，其上安裝著多個(gè)多種形式的傳感器，計(jì)算機(jī)通過(guò)這些傳感器能夠有效地協(xié)調(diào)貼片的工作狀態(tài)。通過(guò)軟件編程的方式計(jì)算機(jī)能很容易完成多種復(fù)雜的貼裝流程貼放時(shí)，為了保證元器件與焊盤上的錫膏良好粘接，需要一定的貼裝力，貼裝力的產(chǎn)生可通過(guò)彈簧的壓縮來(lái)實(shí)現(xiàn)。控制彈簧的壓縮量是通過(guò)調(diào)節(jié)軸位移量實(shí)現(xiàn)的。1 課題簡(jiǎn)介1.1 課題背景作為電氣互聯(lián)技術(shù)的主要組成部分和主體技術(shù)的表面組裝技術(shù)即SMT，是現(xiàn)代電氣互聯(lián)技術(shù)的主流。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，目前SMT技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的PCB電路組件級(jí)互聯(lián)的主要技術(shù)手段，并進(jìn)一步向高密度組裝、立體組裝等技術(shù)代表的組裝技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展。組裝技術(shù)的不斷發(fā)展必將對(duì)組裝工藝及相關(guān)設(shè)備的發(fā)展提出新的要求。如何縮短運(yùn)行時(shí)間、加速轉(zhuǎn)換時(shí)間，以及不斷地引進(jìn)具有大量的引腳數(shù)量和細(xì)間距的元器件成了如今的貼裝設(shè)備所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。正因?yàn)槿绱?，選擇合適的的貼裝設(shè)備以滿足現(xiàn)如今的應(yīng)用需要是一項(xiàng)相當(dāng)困難的決定。但這是一項(xiàng)非常重要的選擇，因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品裝配的生產(chǎn)能力和多功能適應(yīng)性對(duì)貼裝設(shè)備的依賴性相當(dāng)?shù)拇螅再N片設(shè)備的發(fā)展最引人注目。而貼片機(jī)則是典型的高速度、高精度、高效率的的電子貼裝設(shè)備。貼片機(jī)的速度及精度與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)密不可分。針對(duì)貼片機(jī)貼片頭部分，對(duì)主流貼片機(jī)的貼片頭進(jìn)行研究，并采用CAD軟件實(shí)現(xiàn)其3D實(shí)體建模和運(yùn)行動(dòng)畫，可以使我們更直觀地了解貼片頭的構(gòu)造及其工作原理。1.2 課題內(nèi)容及要求本課題通過(guò)對(duì)常見(jiàn)的貼片機(jī)的貼片頭機(jī)構(gòu)的研究，并采用CAD軟件實(shí)現(xiàn)其3D實(shí)體建模和運(yùn)行動(dòng)畫，從而比較完整的掌握整個(gè)設(shè)備相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)作原理。研究常見(jiàn)的主流貼片機(jī)的貼片頭機(jī)構(gòu)，獲取至少四種（通用機(jī)和高速機(jī)等）的設(shè)備的機(jī)構(gòu)圖和操作說(shuō)明，同時(shí)掌握至少一種三維的CAD軟件（推薦SolidWorks，ProE，UG）和一種動(dòng)畫制作方法（建議采用屏幕錄制軟件或者直接使用軟件自身所帶的動(dòng)畫制作功能）。在上面的調(diào)研和學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，選取兩種最典型的貼片機(jī)貼片頭裝置，確定需要進(jìn)行三維幾何建模的元器件的數(shù)目和內(nèi)容（可以簡(jiǎn)化不重要的一些零配件，但必須能夠完成主要的功能）。在上面的方案選擇的基礎(chǔ)上進(jìn)行幾何建模和最終裝配，并且依據(jù)設(shè)備使用說(shuō)明書進(jìn)行工藝動(dòng)作的動(dòng)畫設(shè)計(jì)和制作。本課題的具體要求包括：1、 實(shí)現(xiàn)兩種機(jī)構(gòu)的建模和動(dòng)作仿真；2、 對(duì)各種生產(chǎn)工藝動(dòng)作（主要包括貼片頭的吸嘴拾取元件，或者高速機(jī)的轉(zhuǎn)塔動(dòng)作等），編寫控制程序和流程；3、 每個(gè)動(dòng)作制作2個(gè)方向的3D機(jī)械動(dòng)畫。1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容本文通過(guò)對(duì)主流貼片機(jī)貼片頭的研究，最終確定對(duì)HS-50自動(dòng)貼片機(jī)和NXT模組型高速多功能貼片機(jī)貼片頭的構(gòu)造進(jìn)行深入的研究，弄清楚這兩種貼片機(jī)貼片頭的主要零部件以及貼片機(jī)的大致形狀，確定建模需要的零部件的種類以及數(shù)量，并使用SolidWorks軟件對(duì)其進(jìn)行三維幾何建模、模擬裝配。在裝配完成的基礎(chǔ)上，還要對(duì)其各自的工藝流程做詳細(xì)了解，并且制作出相關(guān)的工藝動(dòng)畫仿真。2 相關(guān)知識(shí)介紹2.1 CAD技術(shù)概述CAD技術(shù)以計(jì)算機(jī)、外圍設(shè)備及其系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能力，輔助知識(shí)勞動(dòng)者進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，以達(dá)到理想的目的或取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。按CAD技術(shù)的功能特點(diǎn)將CAD技術(shù)的發(fā)展分為四個(gè)階段:曲面造型階段，實(shí)體造型階段，參數(shù)化造型階段，變量化造型階段。CAD技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，也是提高設(shè)計(jì)水平、縮短開(kāi)發(fā)周期、增強(qiáng)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。采用CAD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)不但可以使設(shè)計(jì)人員“甩掉圖板”，更新傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化;還可以使企業(yè)由原來(lái)的串行式作業(yè)變成并行作業(yè)，建立一種全新的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)管理機(jī)制。2.2 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著CAD技術(shù)的不斷研究、開(kāi)發(fā)與廣泛應(yīng)用，對(duì)CAD技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。圍繞創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的提高和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)環(huán)境的普及，CAD技術(shù)正向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、并行化和智能化的方向發(fā)展。(1)標(biāo)準(zhǔn)化:國(guó)際上提出了通用的數(shù)據(jù)交換規(guī)范，使CAD軟件建立在這些標(biāo)準(zhǔn)(IGEs標(biāo)準(zhǔn)：InitialGraphicsExehangespeeifieation 初始圖形信息交換標(biāo)準(zhǔn)；sTEp標(biāo)準(zhǔn)：StandardforExehangeofproduetModelData產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn))上，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開(kāi)放性、可移植性和可互連性。(2)集成化:現(xiàn)在的企業(yè)逐漸從單一白貧AD軟件的需求發(fā)展成為對(duì)CAD、CAPP、CAM、CAE、PDM、MIS甩RP等技術(shù)的集成軟件的需求，從單一考慮某個(gè)軟件的功能發(fā)展為考慮企業(yè)級(jí)信息集成系統(tǒng)的整體功能和各個(gè)子系統(tǒng)的信息共享。(3)網(wǎng)絡(luò)化與并行化:網(wǎng)絡(luò)化是指CAD的公用信息、圖形、編碼、標(biāo)準(zhǔn)零部件等都存貯在服務(wù)器的公用數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶CAD工作站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享其中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行各自的工作，交換所需要的中間處理數(shù)據(jù)和最終結(jié)果。CAD并行化是指產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、分析設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工仿真等各階段的工作能夠在各設(shè)計(jì)部門同步進(jìn)行，各部門的設(shè)計(jì)信息共享，并以規(guī)定流程實(shí)現(xiàn)交流、反饋，同時(shí)對(duì)各階段設(shè)計(jì)中的問(wèn)題進(jìn)行修正，保證能在方案完成的同時(shí)，產(chǎn)品即可加工出來(lái)。(4)智能化：AD的智能化特性主要體現(xiàn)為系統(tǒng)本身的智能化特性、人機(jī)智能交互接口、設(shè)計(jì)工程和設(shè)計(jì)結(jié)果的智能顯示。2.3 SolidWorks系統(tǒng)簡(jiǎn)介目前，在我國(guó)的CAD市場(chǎng)上比較流行的三維CAD軟件有SolidWorks、MDT、UG、Pro/ESolidEdge等。但就價(jià)位來(lái)講SolidWorks、MDT、SolidEdge是中低檔價(jià)位的產(chǎn)品，UG、Pro/E DEAS是高中檔價(jià)位的產(chǎn)品。SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)，是美國(guó)SolidWorks公司在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械CAD軟件的基礎(chǔ)上，在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)機(jī)械三維CAD軟件，于1995年11月研制成功。它全面采用非全約束的特征建模技術(shù)，其設(shè)計(jì)過(guò)程全相關(guān)性，可以在設(shè)計(jì)過(guò)程的任何階段修改設(shè)計(jì)。同時(shí)牽動(dòng)相關(guān)部分的修改。它即提供自底向上的裝配方法，同時(shí)還提供自頂向下的裝配方法。自頂向下的裝配方法使工程師能在裝配環(huán)境中參考裝配體的其他零件的位置及尺寸設(shè)計(jì)新的零件，更加符合工程習(xí)慣。它具有獨(dú)創(chuàng)性的“封裝”功能，可以分塊處理復(fù)雜的裝配體。具有產(chǎn)品配置功能，為用戶設(shè)計(jì)不同構(gòu)性的產(chǎn)品。它集成了設(shè)計(jì)、分析、加工和數(shù)據(jù)管理過(guò)程，所獲得的分析和加工模擬結(jié)果成為產(chǎn)品模型的屬性，在SolidWorks的特征管理器中清晰的列出了詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。它還可以動(dòng)態(tài)模擬裝配過(guò)程，進(jìn)行靜態(tài)干涉檢查、計(jì)算質(zhì)量特征，如質(zhì)心、慣性矩等。它將2D造型繪圖與3D造型技術(shù)融為一體，能自動(dòng)生成零件尺寸、材料明細(xì)表（BOM）、具有指引線的零部件編號(hào)等技術(shù)資料，從而簡(jiǎn)化了工程圖樣的生成過(guò)程。同時(shí)有中英文兩種界面可以選擇，其先進(jìn)的特征樹(shù)結(jié)構(gòu)使操作更加簡(jiǎn)便和直觀。具有較好的開(kāi)發(fā)性接口和功能擴(kuò)充性，能輕松實(shí)現(xiàn)各種CAD軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳送。但是SolidWorks也并非十全十美，不可能滿足特定企業(yè)的特殊要求。例如，由于該軟件是外國(guó)人寫的，不適合中國(guó)的國(guó)標(biāo)，如標(biāo)題欄、明細(xì)表、放大圖的標(biāo)注、剖視圖的標(biāo)注、裝配圖的序號(hào)等。也沒(méi)有適合我國(guó)國(guó)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。因此，為了適應(yīng)特定企業(yè)的特殊要求，形成企業(yè)自己的特色，使SolidWorks在我國(guó)的企業(yè)中有效的發(fā)揮作用，并使常用的或是重復(fù)的任務(wù)自動(dòng)化，提高效率，就必須對(duì)其進(jìn)行本土化和專業(yè)化的二次開(kāi)發(fā)工作。SolidWorks系統(tǒng)具有如下的特點(diǎn)：(1)具有獨(dú)特的特征管理員,提供的特征管理員設(shè)計(jì)歷史樹(shù)同具體的實(shí)體模型是實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)聯(lián)接；(2)具有強(qiáng)大的實(shí)體建模功能和直觀的Windows用戶界面；(3)支持Windows的DDE機(jī)制和OLE技術(shù)；(4)支持Internet技術(shù),可以共享設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；(5)雙向關(guān)聯(lián)的尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)制；(6)提供了VB，VC+和其他支持OLE的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言接口；(7)給基于Windows的桌面集成賦予了新的含義。2.4 Solidworks建模的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法2.4.1零件設(shè)計(jì)直觀快捷通過(guò)簡(jiǎn)單的草圖繪制，就可以使用拉伸或旋轉(zhuǎn)等特征生成基體。在此基體上，可以方便地通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、特征陣列、鉆孔等操作不斷改變其結(jié)構(gòu)，最終完成零部件的設(shè)計(jì)，建立模型時(shí)，Solidworks對(duì)每個(gè)特征尺寸自動(dòng)賦值。通過(guò)“智能尺寸”操作對(duì)尺寸進(jìn)行修改和賦值，而實(shí)體模型將隨尺寸變化重新生成，因此修改方便快捷。2.4.2精確表達(dá)不規(guī)則曲面Solidworks軟件通過(guò)帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動(dòng)可控制的相切操作產(chǎn)生復(fù)雜的曲面，可以直觀地對(duì)曲面進(jìn)行修剪、延伸、倒角和縫合等操作，使不規(guī)則曲面的設(shè)計(jì)表達(dá)更精確、直觀。2.4.3設(shè)計(jì)效率高Solidworks軟件提供Toolbox插件，包含標(biāo)準(zhǔn)零件，也可自定義零件庫(kù)，因而減少了不必要的重復(fù)設(shè)計(jì)工作。應(yīng)用Solidworks軟件的質(zhì)量特征功能，只需要輸入零件的材質(zhì)屬性（密度），即可直接輸出零件的質(zhì)量特性，如質(zhì)量、體積、重心、慣性矩、慣性張量等，從而減少了很多復(fù)雜的計(jì)算。2.4.4一般設(shè)計(jì)過(guò)程和方法應(yīng)用Solidworks進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要選定設(shè)計(jì)方案和裝配體的建模，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)之后要輸出適合工廠使用的二維圖紙。其設(shè)計(jì)的一般過(guò)程和方法，如圖1所示。修改用戶圖庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)計(jì)算、初步確定零部件結(jié)構(gòu)尺寸非標(biāo)準(zhǔn)零件的三維造型標(biāo)準(zhǔn)零部件的調(diào)入裝配設(shè)計(jì)仿真、干涉檢查二維工程圖圖1 設(shè)計(jì)過(guò)程流程圖選擇、確定設(shè)計(jì)方案2.5 零件的三維建模Solidworks具有豐富的零件實(shí)體建模功能。在繪制草圖時(shí)，先選擇合適的草圖繪制基準(zhǔn)面，再通過(guò)草圖繪制工具欄、添加幾何關(guān)系、轉(zhuǎn)換實(shí)體引用、等距實(shí)體、鏡像、陣列、智能尺寸等，可以快速繪制高質(zhì)量的草圖。草圖繪制完畢，用它的拉伸、拉伸切除、旋轉(zhuǎn)、倒角、圓角、抽殼、筋等實(shí)體特征可以方便地得到要設(shè)計(jì)的實(shí)體模型。2.6 裝配體的生成可以按照自上而下的方法生成裝配體，即做出所以零件后再按各零件的相對(duì)位置關(guān)系組裝起來(lái)。新建裝配圖文件，使用“插入零部件”命令，分別插入每個(gè)零件，通過(guò)“幾何關(guān)聯(lián)”和“代數(shù)關(guān)聯(lián)”來(lái)約束實(shí)體的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)裝配?！皫缀侮P(guān)聯(lián)”包括同心、重合、相切、共線等。“代數(shù)關(guān)聯(lián)”是通過(guò)建立尺寸之間的代數(shù)關(guān)系，提供一種強(qiáng)制模型修改的外部方法。在此過(guò)程中隨時(shí)檢查零部件之間的是否有干涉和碰撞，并及時(shí)修改相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)、尺寸。裝配完成后，為了更為直觀和清楚地看到各個(gè)零部件的安裝位置和裝配關(guān)系，可以先生成爆炸視圖。2.7 裝配體的運(yùn)動(dòng)仿真和修改Solidworks提供了很多插件，其中Solidworks Animato是一個(gè)動(dòng)畫制作工具，在設(shè)計(jì)中使用它對(duì)零件或部件按約束條件進(jìn)行仿真運(yùn)動(dòng)。查看了裝配體的所有運(yùn)動(dòng)，并且對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查和間隙檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)糾正。最后輸出avi動(dòng)畫文件，可以脫離軟件環(huán)境，使用相關(guān)的播放器進(jìn)行動(dòng)畫演示。3 貼片頭元件的建模及裝配3.1 HS-50貼片機(jī)HS-50貼片機(jī)屬于拱架式結(jié)構(gòu)，又稱動(dòng)臂式結(jié)構(gòu)，也可以叫平臺(tái)式結(jié)構(gòu)（Platform）或者過(guò)頂懸梁式結(jié)構(gòu)（Overhead Gantry）。一般采用一體式的基礎(chǔ)框架（Base Frame），將貼片頭橫梁的X、Y定位系統(tǒng)安裝在基礎(chǔ)框架上，線路板識(shí)別相機(jī)安裝在貼裝頭的旁邊。線路板傳送到機(jī)器中間的工作平臺(tái)上固定，送料器安裝在傳送軌道的兩邊，在送料器旁安裝有元件識(shí)別照相機(jī)。HS-50自動(dòng)貼片系統(tǒng)具有4個(gè)12段型DLM1轉(zhuǎn)換頭。主要部件有星型器（配有12個(gè)套筒），吸嘴，SP6_12數(shù)字中間配電板，24x24組件相機(jī)，Z軸擋光板，Z軸驅(qū)動(dòng)器，Z軸下降傳感器，T2齒輪帶，閥門定位器，強(qiáng)迫通風(fēng)裝置，消聲器，翻轉(zhuǎn)工位，RSF數(shù)字編碼器12等。HS-50貼片機(jī)的具體參數(shù)介紹如表1所示。表1 HS-50貼片機(jī)的參數(shù)介紹參數(shù)特性貼片頭數(shù)量48個(gè)貼裝速度50,000片/小時(shí)貼裝精度67.5m/3sigma或90m/4sigma或135m/6sigma元件貼裝范圍0.6 mm0.3 mm18.57mm18.7mm元件高度最高6 mm元件送料能力144種8 mm料帶送料器系統(tǒng)類型料帶（8-32 mm）散裝元件送料器3.1.1元件建模本課題是針對(duì)貼片頭的研究及仿真，故重點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)盤（星型器）、吸嘴及一些連接部件進(jìn)行建模及裝配。下面以轉(zhuǎn)盤及吸嘴的建模做詳細(xì)的介紹。（1） 轉(zhuǎn)盤的建模圖2 轉(zhuǎn)盤模型如圖2所示是HS-50自動(dòng)貼片機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤模型。從圖中可以看到，轉(zhuǎn)盤有12個(gè)段，每個(gè)段上都配有套筒，套筒用于安裝吸嘴。大圓盤上的“丫”肋板用于與其他器件相連，而均布與四周的孔則可以減輕轉(zhuǎn)盤的重量，從而減輕電機(jī)承載的壓力。轉(zhuǎn)盤中心位置的孔用于與電機(jī)相連，電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤上的吸嘴旋轉(zhuǎn)到不同的站位，實(shí)現(xiàn)其功能。了解了轉(zhuǎn)盤的大致結(jié)構(gòu)便可以著手進(jìn)行建模。首先，打開(kāi)Solidworks軟件，新建一個(gè)零件文件。點(diǎn)擊草圖繪制按鈕，開(kāi)始草圖繪制。點(diǎn)擊“草圖繪制”，選擇前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，在基準(zhǔn)平面上繪制轉(zhuǎn)盤的星型結(jié)構(gòu)，內(nèi)圓直徑取55mm，兩尖端間的距離為20mm，段間槽的寬度取5mm，均布于各段上的12個(gè)鏤空?qǐng)A直徑為4mm，要確保整個(gè)草圖是封閉的，“退出草圖”， 選擇“特征”菜單下的“拉伸凸臺(tái)/基體”選項(xiàng)，選擇“給定深度”，拉伸厚度取6mm，確定完成星型結(jié)構(gòu)的制作。然后繪制星型結(jié)構(gòu)內(nèi)凸起的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，點(diǎn)擊“草圖繪制”，選擇前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，外圓直徑55mm，內(nèi)圓直徑50mm，“退出草圖”， 選擇“特征”菜單下的“拉伸凸臺(tái)/基體”選項(xiàng)，選擇“兩側(cè)對(duì)稱”，拉伸厚度取16mm，確定后完成圓環(huán)凸臺(tái)的制作。接下來(lái)是中間的圓盤的制作，點(diǎn)擊“草圖繪制”，依然選擇前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，外圓直徑50mm，內(nèi)圓直徑20mm，“退出草圖”， 在“特征”菜單下選擇“拉伸凸臺(tái)/基體”選項(xiàng)，選擇“兩側(cè)對(duì)稱”，拉伸厚度取12mm，確定后完成操作。緊接著要做的是原盤上均布的小圓孔的制作，點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)直徑為2mm的小圓，“退出草圖”， 在“特征”菜單下選擇“拉伸切除”命令，選擇“兩側(cè)對(duì)稱”，距離為15mm，確定完成。然后按照“特征參考幾何體基準(zhǔn)軸”的操作，選擇右視基準(zhǔn)面和上視基準(zhǔn)面確定一個(gè)基準(zhǔn)軸1，然后點(diǎn)擊“特征圓周陣列”，在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為30，“實(shí)例數(shù)”為12，“要陣列的特征”選中直徑2mm小圓的拉伸切除操作，確定之后在圓盤上出現(xiàn)均勻的12個(gè)小圓孔分布。做完上述的操作之后，轉(zhuǎn)盤的大致外形基本形成，現(xiàn)在要做的是圓盤中央部分的制作。首先是“丫”行肋板，點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，以圓盤中心為圓心繪制一個(gè)直徑為20mm的圓，在其上方再繪制一直徑5mm的圓，畫一根豎直方向的中心線，在中心線一側(cè)，沿圓的切線方向做一直線與直徑20mm的圓相交，交點(diǎn)到切點(diǎn)的距離為5mm，選擇“工具草圖繪制工具鏡向（M）”，“要鏡向的實(shí)體”選中該直線，“鏡向點(diǎn)”選中中心線，確定后在中心線另一側(cè)出現(xiàn)直線。選擇“工具草圖繪制工具剪裁（T）”，剪去多余的線段，“退出草圖”， 在“特征”菜單下選擇“拉伸凸臺(tái)/基體”命令，選擇兩側(cè)對(duì)稱，距離為16mm，確定完成肋板的建模。其次要在肋板上打一個(gè)孔，點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，在肋板上直徑5mm圓的圓心上再做一個(gè)直徑為2.4mm的圓，“退出草圖”，“特征拉伸切除”，選擇兩側(cè)對(duì)稱，距離為16mm，確定完成。完成拉伸肋板和打孔之后，要進(jìn)行陣列，選擇“特征圓周陣列”， 在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為120，“實(shí)例數(shù)”為3，“要陣列的特征”選中拉伸的肋板及拉伸切除的圓孔，確定之后完成。緊接著是肋板間小圓環(huán)的建模，點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，以外圍大圓盤的圓心為圓心，繪制直徑為20mm和16mm的圓，“退出草圖”，“特征拉伸凸臺(tái)/基體”，選擇兩側(cè)對(duì)稱，距離為20mm，確定完成。然后是小圓環(huán)中的小圓盤，點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，以小圓環(huán)的圓心為圓心，繪制直徑為5mm的圓，“退出草圖”，“特征拉伸凸臺(tái)/基體”，選擇兩側(cè)對(duì)稱，距離為16mm，確定完成。小圓環(huán)上還有均布的圓孔。點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，過(guò)圓心畫一根豎直方向的中心線，在中心線上取一點(diǎn)為圓心畫一直徑為1.5mm的圓，并使用智能尺寸，限定該圓心到小圓環(huán)的圓心距離為6mm，“退出草圖”， “特征拉伸切除”，選擇兩側(cè)對(duì)稱，距離為16mm，確定完成。選擇“特征圓周陣列”， 在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為30，“實(shí)例數(shù)”為12，“要陣列的特征”選中直徑為1.5mm的拉伸切除圓孔，確定之后完成。現(xiàn)在要在星型結(jié)構(gòu)的寬度方向上做些修飾，首先在各個(gè)段的端面上打孔。點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取一個(gè)段上的其中一個(gè)端面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)直徑為1.2mm的圓，圓心位于端面寬度的中心線上，到槽的中心線距離為3.5mm，“退出草圖”，“特征拉伸切除”，選擇給定深度，距離5mm，確定完成。然后在槽的底部打孔，點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取槽的底面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，以底面的中心位置作為圓心，繪制一個(gè)直徑為3.5mm的圓，“退出草圖”， “特征拉伸切除”，選擇給定深度，距離4mm，確定完成。接著將上訴操作分別做一次圓周陣列。首先選擇“特征圓周陣列”， 在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為30，“實(shí)例數(shù)”為12，“要陣列的特征”選中槽底面直徑為3.5mm的拉伸切除圓孔，確定之后完成。然后對(duì)段端面上直徑為1.2mm的圓進(jìn)行一次圓周陣列，在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為360，“實(shí)例數(shù)”為12，“要陣列的特征”選中段端面直徑為1.2mm的拉伸切除圓孔，確定之后每個(gè)段上的一側(cè)端面都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小孔。為了使段的另一側(cè)端面也都打上小孔，要重復(fù)拉伸切除操作，然后再做一次圓周陣列即可。下面要在圓盤中央的小圓環(huán)凸臺(tái)打通孔。點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取小圓環(huán)凸臺(tái)表面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)直徑為1mm的圓，圓心與“丫”行肋板的中心線成60角，“退出草圖”，“特征拉伸切除”，選擇完全貫穿，確定完成。接著選擇“特征圓周陣列”， 在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為120，“實(shí)例數(shù)”為3，“要陣列的特征”選中小圓環(huán)凸臺(tái)上1mm的拉伸切除圓孔，確定之后完成。接著要做的是各段上套筒和矩形肋板的制作。先來(lái)制作矩形肋板。點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取前視基準(zhǔn)面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，在段的中間位置繪制一個(gè)略高于段尖端的矩形，矩形的下部用一個(gè)R27.5mm的圓弧連接，“退出草圖”，“特征拉伸凸臺(tái)/基體”，選擇給定深度，距離為4mm，確定完成。點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取矩形的上端面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)長(zhǎng)5.96mm，寬2.99mm的矩形，“退出草圖”， “特征拉伸切除”，選擇成形到一頂點(diǎn)，頂點(diǎn)選中矩形與大圓環(huán)面的交點(diǎn)，確定完成矩形肋板的制作。點(diǎn)擊“草圖繪制”，選取矩形的上端面作為繪圖的基準(zhǔn)平面，以矩形的外邊線中心作為圓心繪制直徑為4mm和5.6mm的兩個(gè)同心圓，“退出草圖”， “特征拉伸凸臺(tái)/基體”， 選擇給定深度，距離為15mm，確定完成套筒的制作。接著選擇“特征圓周陣列”， 在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為30，“實(shí)例數(shù)”為12，“要陣列的特征”選中矩形肋板制作中的拉伸及拉伸切除以及套筒制作中的拉伸，確定之后完成。經(jīng)過(guò)了一些列的草圖繪制及其相應(yīng)的特征操作之后，轉(zhuǎn)盤模型完成。在繪制的過(guò)程當(dāng)中，有些尺寸是大概的數(shù)，需要在裝配的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)檢查是否干涉和碰撞，再做出相應(yīng)的調(diào)整。（2） 吸嘴的建模圖3 吸嘴模型如圖3所示是HS-50自動(dòng)貼片機(jī)系統(tǒng)的吸嘴模型。吸嘴中間為通孔結(jié)構(gòu)，與真空軟管相接，真空泵控制其真空狀況，從而實(shí)現(xiàn)元器件的拾取和貼放。首先，打開(kāi)Solidworks軟件，新建一個(gè)零件文件。點(diǎn)擊“草圖繪制”按鈕，開(kāi)始草圖的繪制。先以前視基準(zhǔn)面作為草圖繪制的基準(zhǔn)面，繪制吸嘴上下兩段間的圓面，取圓的直徑為20mm，退出草圖，選擇“特征”菜單下的“拉伸凸臺(tái)/基體”選項(xiàng)，選擇“給定深度”，拉伸厚度取1mm，點(diǎn)擊確定完成。然后點(diǎn)擊“草圖繪制”，以上視基準(zhǔn)面作為繪圖基準(zhǔn)面，繪制吸嘴的上下兩個(gè)部分，只取中心線一半進(jìn)行繪制，在草圖中表現(xiàn)為上部是上寬下窄的梯形，下部是一個(gè)矩形，繪制完成后點(diǎn)擊“退出草圖”，在“特征”菜單下選擇“旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體”，旋轉(zhuǎn)參數(shù)設(shè)定為：?jiǎn)蜗颍?60，并選擇合并結(jié)果，確定完成操作。接著點(diǎn)擊“草圖繪制”，以吸嘴最上端表面作為繪圖面，繪制一個(gè)直徑為2mm的圓，點(diǎn)擊“退出草圖”， 在“特征”菜單下選擇“拉伸切除”命令，選擇完全貫穿，確定后形成通孔。在經(jīng)過(guò)上述三步之后即可生成吸嘴的大致模型，接下來(lái)要對(duì)其進(jìn)行倒角及切除掃描的工作。先對(duì)吸嘴的上端面進(jìn)行倒角處理，點(diǎn)擊“倒角”命令，選擇上端面的外邊線，參數(shù)設(shè)定為：距離1mm，角度45，同時(shí)選中“角度距離”、“通過(guò)面選擇”、“切線延伸”、“部分預(yù)覽”選項(xiàng)，確定之后完成倒角。接著對(duì)吸嘴上的凹槽進(jìn)行制作。在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面上繪制一個(gè)路徑圓，然后在垂直基準(zhǔn)面方向繪制一個(gè)截面圓，路徑圓與界面圓的關(guān)系約束為穿透，然后按照“插入切除掃描”的順序執(zhí)行，在參數(shù)設(shè)定窗口中的輪廓和路徑欄分別將截面圓和路徑圓選中，確定之后便完成一次切除掃描。模型中共有四次用到切除掃描，需要重復(fù)四次切除掃描的操作，值得注意的是每一次的基準(zhǔn)面都需要重新定義。最后對(duì)吸嘴的下端面進(jìn)行倒角處理，先點(diǎn)擊“倒角”命令，選擇吸嘴下部通孔的邊線，參數(shù)設(shè)定為：距離1mm，角度45，確定完成操作；然后重復(fù)點(diǎn)擊“倒角”命令，選擇吸嘴下部的外圓邊線，參數(shù)設(shè)定為：距離0.8mm，角度角度45，點(diǎn)擊確定完成。在吸嘴的上下部制作過(guò)程中，除了選擇旋轉(zhuǎn)命令來(lái)制作外還可以選擇分段拉伸的制作方法。不過(guò)相比之下，旋轉(zhuǎn)命令更加快捷方便，并且對(duì)于吸嘴上部的上粗下細(xì)狀況，使用分段拉伸會(huì)比較繁瑣，并且生成的實(shí)體也沒(méi)有使用旋轉(zhuǎn)命令生成的實(shí)體連貫性好，故采用旋轉(zhuǎn)命令較好。而在制作通孔時(shí)，參數(shù)設(shè)定也有一定的技巧，通常通孔選擇完全貫穿指令，而不是指定深度，這樣可以避免在修改了整體長(zhǎng)度之后，通孔變成盲孔，需要對(duì)拉伸切除指令也進(jìn)行修改，從而減少了修改的工作量。3.1.2元件裝配在完成了HS-50自動(dòng)貼片機(jī)中貼片頭系統(tǒng)的主要部件及貼片機(jī)的一些部件的建模后，可以開(kāi)始做貼片機(jī)中各零部件的裝配。在完成整個(gè)貼片機(jī)的裝配前，可以將其分解為若干個(gè)小塊，先對(duì)其進(jìn)行一個(gè)子裝配，最后再進(jìn)行整合。在這一部分的裝配中，主要分成兩大塊進(jìn)行組裝，一是轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)，二是整個(gè)貼片機(jī)。如圖4所示是整個(gè)貼片機(jī)裝配完成后的大致情況。圖4 HS-50自動(dòng)貼片機(jī)裝配模型（1）轉(zhuǎn)盤的子裝配轉(zhuǎn)盤的子裝配需要用到轉(zhuǎn)盤、吸嘴、電機(jī)、螺釘、小螺釘、機(jī)械閥、真空閥和肋板等。打開(kāi)Solidworks軟件，新建一個(gè)裝配體文件。點(diǎn)擊“裝配體插入零部件”，在預(yù)覽中找到需要插入的零部件，并將其放在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｔ谠撗b配中，需要零部件的種類及數(shù)量如表2所示。重復(fù)插入零部件操作一次性將所有零部件調(diào)入，也可以邊裝配邊調(diào)入。表2 轉(zhuǎn)盤子裝配的零部件數(shù)零部件轉(zhuǎn)盤吸嘴電機(jī)螺釘小螺釘機(jī)械閥真空閥肋板數(shù)量112132412121知道了所需零部件的種類及數(shù)量之后，還要了解各個(gè)零部件間的組裝關(guān)系。電機(jī)和轉(zhuǎn)盤通過(guò)一個(gè)“丫”形肋板，用三個(gè)螺釘固定，實(shí)現(xiàn)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。真空閥安裝在轉(zhuǎn)盤星型結(jié)構(gòu)的凹槽中，凹槽之上放置機(jī)械閥，每個(gè)機(jī)械閥用兩枚小螺釘固定。吸嘴安裝在轉(zhuǎn)盤上的套筒當(dāng)中，沿套筒上下運(yùn)動(dòng)。了解了上述關(guān)系之后就可以開(kāi)始將各個(gè)零部件組裝在一起了，可以按照上述的分析順序來(lái)進(jìn)行裝配。首先做電機(jī)和轉(zhuǎn)盤間的裝配。點(diǎn)擊“裝配體配合”命令，出現(xiàn)一個(gè)配合選擇窗口，“要配合的實(shí)體”中選中電機(jī)傳動(dòng)軸外表面和肋板中心孔內(nèi)壁，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“同軸心（N）”，確定。在“要配合的實(shí)體”中選中電機(jī)傳動(dòng)軸的上端面和肋板的一個(gè)端面，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“距離”，數(shù)值為3mm，確定之后電機(jī)和肋板的配合就做好了。然后要做的就是電機(jī)和轉(zhuǎn)盤間的配合。點(diǎn)擊“裝配體配合”命令，在“要配合的實(shí)體”中選中電機(jī)傳動(dòng)軸外表面和轉(zhuǎn)盤中心孔的內(nèi)壁，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“同軸心（N）”，確定。接下來(lái)開(kāi)始做肋板和轉(zhuǎn)盤之間的裝配。點(diǎn)擊“裝配體配合”命令，在“要配合的實(shí)體”中選中肋板中心孔內(nèi)壁和轉(zhuǎn)盤中心孔內(nèi)壁，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“同軸心（N）”，確定。在“要配合的實(shí)體”中選中肋板的另一個(gè)端面和轉(zhuǎn)盤套筒一側(cè)的端面，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“重合（C）”，確定。緊接著就是要將肋板和轉(zhuǎn)盤用3個(gè)螺釘固定起來(lái)。點(diǎn)擊“裝配體配合”命令，在“要配合的實(shí)體”中選中肋板上一個(gè)孔的內(nèi)壁和轉(zhuǎn)盤上“丫”形凸臺(tái)的一個(gè)孔內(nèi)壁，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“同軸心（N）”，確定。在“要配合的實(shí)體”中選中轉(zhuǎn)盤上轉(zhuǎn)盤上“丫”形凸臺(tái)的一個(gè)孔內(nèi)壁和螺釘?shù)耐獗砻?，在“?biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“同軸心（N）”，確定。在“要配合的實(shí)體”中選中轉(zhuǎn)盤上轉(zhuǎn)盤上“丫”形凸臺(tái)的外端面和螺釘?shù)穆輻U和螺帽處的端面，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“重合（C）”，確定。重復(fù)上訴兩個(gè)步驟兩次，即可將另外的兩個(gè)螺釘與轉(zhuǎn)盤、肋板裝配完成。做完這些之后就輪到真空閥和機(jī)械閥的裝配了。先做真空閥與轉(zhuǎn)盤的裝配，需要三個(gè)約束，一是真空閥側(cè)面與凹槽內(nèi)側(cè)面的平行，一是真空閥側(cè)面與凹槽內(nèi)側(cè)面的重合，最后是真空閥矩形與圓柱相交截面和裝配星型結(jié)構(gòu)表面的重合。點(diǎn)擊“裝配體配合”命令，在“要配合的實(shí)體”中選中真空閥側(cè)面和凹槽內(nèi)側(cè)面，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“平行（R）”，確定。在“要配合的實(shí)體”中選中真空閥側(cè)面和凹槽內(nèi)側(cè)面，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“重合（C）”，確定。在“要配合的實(shí)體”中選中真空閥矩形與圓柱相交截面和裝配星型結(jié)構(gòu)表面，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“重合（C）”，確定。最后來(lái)做機(jī)械閥和轉(zhuǎn)盤及真空閥間的裝配。機(jī)械閥上肋板凹槽的內(nèi)端面與真空閥的矩形端面重合，機(jī)械閥肋板的一個(gè)表面與轉(zhuǎn)盤星型結(jié)構(gòu)的段的一個(gè)表面重合，機(jī)械閥的螺釘孔與轉(zhuǎn)盤上的螺釘孔同軸心，再用2個(gè)小螺釘加以固定。點(diǎn)擊“裝配體配合”命令，在“要配合的實(shí)體”中選中機(jī)械閥上肋板凹槽的內(nèi)端面與真空閥的矩形端面，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“重合（C）”，確定。在“要配合的實(shí)體”中選中機(jī)械閥肋板的一個(gè)表面與轉(zhuǎn)盤星型結(jié)構(gòu)的段的一個(gè)表面，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“重合（C）”，確定。在“要配合的實(shí)體”中選中機(jī)械閥的螺釘孔內(nèi)壁與轉(zhuǎn)盤上的螺釘孔內(nèi)壁，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“同軸心（N）”，確定。下面就是小螺釘?shù)墓潭恕｜c(diǎn)擊“裝配體配合”命令，在“要配合的實(shí)體”中選中機(jī)械閥的螺釘孔內(nèi)壁和小螺釘?shù)耐獗砻妫凇皹?biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“同軸心（N）”，確定。在“要配合的實(shí)體”中選中螺釘?shù)穆輻U和螺帽處的端面和機(jī)械閥的端面，在“標(biāo)準(zhǔn)配合（A）”欄中，選擇“重合（C）”，確定。由于真空閥和機(jī)械閥各有12個(gè)，小螺釘24個(gè)，所以真空閥和機(jī)械閥間的裝配、機(jī)械閥和轉(zhuǎn)盤及真空閥間的裝配涉及到得操作要重復(fù)12次，而小螺釘?shù)墓潭ú僮鲃t需要重復(fù)24次。至此完成整個(gè)轉(zhuǎn)盤的一個(gè)子裝配，在整體貼片機(jī)的裝配中，只需要將轉(zhuǎn)盤子裝配作為一個(gè)整體調(diào)用即可。（2）整體貼片機(jī)的裝配整個(gè)貼片機(jī)需要用到底座1個(gè)、橫梁1個(gè)、轉(zhuǎn)盤子裝配1個(gè)、外殼1個(gè)、1個(gè)零件4、大齒輪帶1個(gè)、大肋板1個(gè)、小齒輪帶1個(gè)、小肋板1個(gè)、4個(gè)M38的螺釘、2個(gè)M1.55的螺釘、電路板1個(gè)、元件若干等。轉(zhuǎn)盤子裝配與零件4通過(guò)小齒輪帶與小肋板的作用下相連，用2個(gè)M1.55的螺釘固定。零件4與橫梁在大齒輪帶和大肋板的作用下相連，用4個(gè)M38的螺釘固定。橫梁安裝在底座上，電路板安裝在底座的導(dǎo)軌上，元件放置在供料器中。轉(zhuǎn)盤與零件4的裝配用到同軸心、重合操作。先是小齒輪帶與零件4上的兩個(gè)圓柱凸臺(tái)分別同軸心，然后是小齒輪帶的端面與圓柱凸臺(tái)的端面重合，小肋板凹面與小齒輪帶的外側(cè)面重合，M1.55螺釘?shù)耐獗砻媾c肋板上的孔內(nèi)壁同軸心，M1.55螺釘?shù)穆輻U與螺帽相接處的界面與肋板面重合。同軸心、重合等可以從“特征配合”命令中找到，具體的操作不再贅述。零件4和橫梁的裝配與轉(zhuǎn)盤和零件4的裝配類似，都用到同軸心和重合操作。先是大齒輪帶與橫梁上的兩個(gè)圓柱凸臺(tái)分別同軸心，然后是大齒輪帶的端面與圓柱凸臺(tái)的端面重合，大肋板凹面與大齒輪帶的外側(cè)面重合，M38螺釘?shù)耐獗砻媾c肋板上的孔內(nèi)壁同軸心，M38螺釘?shù)穆輻U與螺帽相接處的界面與肋板面重合。同軸心、重合等可以從“特征配合”命令中找到。橫梁與底座的裝配用到三個(gè)約束，橫梁滑塊的底面和側(cè)面分別于底座支架上的凹槽的底面和側(cè)面平行，再選取滑塊的一根邊線與對(duì)應(yīng)凹槽的一邊線重合即可完成。電路板的安裝，只要使電路板的一個(gè)平面與導(dǎo)軌平面平行，再使電路板的一個(gè)邊線和導(dǎo)軌的邊線重合，就可以使電路板安裝在導(dǎo)軌上，并能沿導(dǎo)軌移動(dòng)。至于元件的安裝，只要使元件一表面與供料器的底面重合，即可使元件在供料器移動(dòng)。具體的操作就不再逐一講述。3.2 NXT模組型高速多功能貼片機(jī)NXT模組型高速多功能貼片機(jī)屬于轉(zhuǎn)塔式結(jié)構(gòu)（Turret Head）。這種結(jié)構(gòu)通常都有一個(gè)固定的轉(zhuǎn)塔在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行元件的吸取、照相、貼裝和吸嘴的更換等，元件送料器由在機(jī)器后面進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的料車供給，線路板由X、Y工作臺(tái)帶動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高速貼裝。由于采用凸輪聯(lián)動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，在貼裝小型元件時(shí)的效率很高，速度較快。采用轉(zhuǎn)塔式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：（1） 多達(dá)12個(gè)不同尺寸的吸嘴適用于轉(zhuǎn)塔上的任何貼片頭，工作中不需要更換吸嘴。也就是說(shuō)，任何吸嘴都能夠隨時(shí)拾取元件，取消過(guò)多的和不必要的運(yùn)行操作步驟。（2） 視覺(jué)系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)塔式貼片機(jī)的拾取點(diǎn)和貼片點(diǎn)之間，可以“飛行”中進(jìn)行圖像處理。（3） 使用轉(zhuǎn)塔設(shè)計(jì)，只在貼片機(jī)的一側(cè)安裝送料器，這樣可以使貼片機(jī)的前后寬度減少達(dá)1m左右，為此不必在生產(chǎn)線的另一側(cè)額外安裝送料器和元件儲(chǔ)存裝置，從而減少了整個(gè)操作區(qū)域的面積。采用轉(zhuǎn)塔式結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)：（1） 由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，其貼裝速度已經(jīng)達(dá)到極限，不能再大幅度提高，而且占用空間大，噪聲大。（2） 轉(zhuǎn)塔式貼片機(jī)只能貼裝帶式包裝或者散料包裝的元件，而管料和盤料就無(wú)法進(jìn)行貼裝。（3） 轉(zhuǎn)塔式貼片機(jī)相對(duì)于PCB貼裝部位而言其貼裝頭的位置是固定的，PCB通過(guò)沿X-Y方向運(yùn)行使其精確的定位于貼片位置，由于高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的震動(dòng)，會(huì)使已貼好的元件發(fā)生位置偏移，最終影響貼片精度。（4） 可貼裝元件范圍限于片式元件，不適合于IC器件。NXT模組型高速多功能貼片機(jī)多用于阻容式元件，裝載密度大的場(chǎng)合，但由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，速度已經(jīng)發(fā)展到極限，很難再提高，具有局限性。3.2.1元件建模NXT模組型高速多功能貼片機(jī)的貼片頭系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)塔、吸嘴、機(jī)械閥、真空過(guò)濾器、步進(jìn)馬達(dá)、Z軸LM導(dǎo)軌、Z軸滾珠絲桿等組成。選取轉(zhuǎn)塔及步進(jìn)馬達(dá)的建模做詳細(xì)的介紹。（1） 轉(zhuǎn)塔的建模圖5 轉(zhuǎn)塔模型圖5所示是轉(zhuǎn)塔的模型，從上往下看，最頂端的細(xì)長(zhǎng)圓桿用于與電機(jī)相連，由電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)。再往下的帶有均布圓孔的圓盤，上面的圓孔是用于安裝機(jī)械閥的，控制套筒及吸嘴的真空狀況。再往下是磚塔的主體部分，上面帶有圓孔，與最底端圓盤上的圓孔對(duì)應(yīng)，主要用來(lái)安裝套筒，套筒再與吸嘴相連，完成整個(gè)轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先制作上部的圓盤，打開(kāi)Solidworks軟件，新建一個(gè)零件文件。點(diǎn)擊“草圖繪制”，選擇前視基準(zhǔn)面作為草圖的繪制基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)直徑為100mm的圓，“退出草圖”，“特征拉伸凸臺(tái)/基體”，選擇給定深度，距離為20mm，確定完成。然后是圓盤上均布圓孔的制作，點(diǎn)擊“草圖繪制”，選擇圓盤上與前視基準(zhǔn)面相對(duì)的另一個(gè)端面作為草圖的繪制基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)直徑為5mm的圓，圓心到圓盤的圓心距離為45mm，“退出草圖”，“特征拉伸切除”，選擇完全貫穿，確定完成。然后按照“特征參考幾何體基準(zhǔn)軸”的操作，選擇右視基準(zhǔn)面和上視基準(zhǔn)面確定一個(gè)基準(zhǔn)軸1。選擇“特征圓周陣列”， 在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為360，“實(shí)例數(shù)”為12，選中“等間距（E）”，“要陣列的特征”選中直徑為5mm的拉伸切除圓孔，確定之后，圓盤上出現(xiàn)均勻分布的12個(gè)圓孔。其次做轉(zhuǎn)塔的主體部分，點(diǎn)擊“草圖繪制”，選擇圓盤上與前視基準(zhǔn)面相對(duì)的另一個(gè)端面作為草圖的繪制基準(zhǔn)平面，以圓盤圓心作為圓心繪制一個(gè)直徑為80mm的圓，“退出草圖”， “特征拉伸凸臺(tái)/基體”，選擇給定深度，距離為50mm，確定完成。接著要在主體部分上打套筒孔。點(diǎn)擊“草圖繪制”，選擇主體的下端面作為草圖的繪制基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)直徑為8mm的圓，圓心到主體圓心的距離為34mm，“退出草圖”， “特征拉伸切除”，選擇給定深度，距離為15mm，確定。選擇“特征圓周陣列”， 在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為360，“實(shí)例數(shù)”為12，選中“等間距（E）”，“要陣列的特征”選中直徑為8mm的拉伸切除圓孔，確定之后，圓盤上出現(xiàn)均勻分布的12個(gè)套筒圓孔。緊接著是最底端圓盤的制作，在繪制之前要先定義一個(gè)基準(zhǔn)面，按照“特征參考幾何體基準(zhǔn)面”的操作，“參考實(shí)體”選擇前視基準(zhǔn)面，距離參數(shù)為80mm，確定后形成一個(gè)基準(zhǔn)面1。點(diǎn)擊“草圖繪制”，以基準(zhǔn)面1作為草圖繪制的基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)與主體同心的圓，直徑為85mm，“退出草圖”， “特征拉伸凸臺(tái)/基體”，選擇給定深度，距離為20mm，確定完成。最底端的圓盤完成之后，還要在上面打套筒孔。點(diǎn)擊“草圖繪制”， 以圓盤的下端面作為草圖繪制的基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)直徑為8mm的圓，圓心到主體圓心的距離為34mm，“退出草圖”， “特征拉伸切除”，選擇給定深度，距離為20mm，確定。選擇“特征圓周陣列”， 在參數(shù)設(shè)定中，“反向”選中上面確定的基準(zhǔn)軸1，“角度”為360，“實(shí)例數(shù)”為12，選中“等間距（E）”，“要陣列的特征”選中直徑為8mm的拉伸切除圓孔，確定之后，圓盤上出現(xiàn)均勻分布的12個(gè)套筒圓孔。最后是磚塔上端與電機(jī)相連部分的制作。點(diǎn)擊“草圖繪制”， 以上部圓盤的上端面作為草圖繪制的基準(zhǔn)平面，繪制一個(gè)與該圓盤同心的圓，直徑為55mm，“退出草圖”， “特征拉伸凸臺(tái)/基體”，選擇給定深度，距離為10mm，確定完成。點(diǎn)擊“