贴片机运料机构毕业设计

贴片机运料机构毕业设计 山东科技大学学士学位论文 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 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 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，独立作为一节，在打印毕业设计论文是本页不打印。 山 东 科 技 大 学 本科毕业设计论文 题 目 贴片机运料机构的设计 学 院 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 I 山东科技大学学士学位论文 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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是数学上的计算，小组讨论，合理性分析等。还有 使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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 关键词:贴片机，运料机构，选型设计，强度校核。 I 山东科技大学学士学位论文 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 interconnection 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 calibration 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 process, 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 check。 II 山东科技大学学士学位论文 目录 1 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 ................................................................................ 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 ................................................................................. 6 3.1 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 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 ..................................................................... 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 III 山东科技大学学士学位论文 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 ............................................................................... 45 5致谢 ....................................................................................... 46 6参考文献 ............................................................................... 47 7附录 ....................................................................................... 48 IV 山东科技大学学士学位论文 1 绪论 1.1 贴片机简介 贴片机:又称“贴装机”、“表面贴装系统”(Surface 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SMT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。 1 山东科技大学学士学位论文 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, 其贴装精度为士100 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。0201。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。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 2 山东科技大学学士学位论文 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，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， 3 山东科技大学学士学位论文 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零缺陷制造发展, 追求“直通率” 已成为组装厂家的目标, 检测设备的作用将越发重要。但是,目前的检测设备主要以寻求缺陷为目的, 不能指出造成缺陷的原因。因此,检测设备与工艺分析的进一步结合同样也是其今后发展的趋势之一。 1.3 国内SMT设备的现状与趋势 自20世纪80 年代中后期, 我国开始SMT设备的研制开发以来,SMT设备在我国已取得长足的进步, 初步形成了一个以印刷机、再流焊机、波峰焊机等中、低档设备为主的设备群体, 但是较之国外的发展水平, 我国SMT设备的发展道路还很漫长。贴装设备方面, 我国自1988 年研制出第一台低速贴装机的样机以来, 十几年的发展仍没有开发出推向市场的商品化机型, 在此方面与国外的差距巨大。目前, 肇庆风华公司、熊猫集团公司、深圳日东公司等单位仍在继续努力,争取早日突破。 印刷设备方面, 我国以半自动丝印机、手动丝印机的生产为主, 全自 4 山东科技大学学士学位论文 动丝印机只有日东公司开发成功, 并已推向市场。该机采用机械定位方式, 实现了全自动印刷过程, 但由于不带图像识别系统, 使其应用受到了很大的局限性。目前, 日东公司正在开发带视觉系统的全自动丝印机。 再流焊设备是我国SMT国产化设备中最具竞争力的产品, 其中以信息产业部电子第二研究所、日东、劲拓等公司为代表的再流焊产品在技术性能指标上已接近或达到国外同类机型的水平, 初步具备了同国外产品竞争的实力,且价格只是国外的1/3-1/2 。今后主要在可靠性及指标的优化上还需要下大力气, 以满足市场多样化的需求。检测设备国内主要以北京星河公司为代表, 其生产的在线测试仪ICT占据了国内很大的市场份额。但是, 受高密度组装的挑战, ICT的使用受到极大的制约。目前, 星河公司已研制出AOI样机, 正在进行测试和改进。综观国内SMT设备的发展, 应该说局部有所突破, 但整体与国外差距很大。 2 设计任务 2.1设计目的 通过设计计算，完成贴片机运料机构的设计，实现既定工作要求的贴片机运料平台设计。 2.2设计内容 2.2.1初始条件 贴装头的贴装范围:400400 5 山东科技大学学士学位论文 贴装头的质量:2 kg 贴装头尺寸:150200 贴装速度:1m/s 贴装时加速时间:0.15 s 电机转速:3000 r/min 2.2.2具体设计内容 (1)整体设计方案的确定，通过小组讨论，通过整体的运料平台结构为梁式台状X-Y轴向直线运动结构。主要部件有伺服电动机，滚珠丝杠，直线导轨，横梁，床身，其他零部件等。两台伺服电机分别联动控制两个轴的滚珠丝杠，进而控制贴装头的X-Y两个方向 的运动。 (2)伺服电机的选型 (3)滚珠丝杠及其附属机构的选型设计 (4)直线导轨的选项设计 (5)横梁的设计及校验 3设计过程 3.1方案的确定 3.1.1贴片机的整体结构设计概述 贴片机的分类，目前，世界上有很多歌贴片机生产厂家，贴片机的种类达几百种之多，贴片机 的分类虽然没有固定的格式，但习惯上有以下几种。 (1)按速度分类 中速贴片机:3000片/小时 6 山东科技大学学士学位论文 高速贴片机:9000片/小时 超高速贴片机:大于3000片/小时 (2)按功能分类 射片机。射片机是一种专门用于片式元件贴装的机器，由于贴装速度很快，通常称为高速贴片机。 多功能贴片机。多功能贴片机也叫做高精度贴片机或泛用机，可以贴装高精度的大型、异型元器件，一般也能贴装小型片状元件，几乎可以涵盖所有的元件范围。其有以下特点:精度高、灵活性好;机械结构少磨损、反馈快、安静、易于保养等特点。多功能贴片机能够处理各种各样的复杂的元器件，是复杂电子产品生产中必不可少的设备。 高速多功能贴片机。一般的贴片机功能较为单一，对于复杂的产品，必须使用不同功能的贴片机进行组合配线完成整个产品的贴装。目前有的复合式贴片机和平行式贴片机能安装多功能贴装头或者多功能模组，从而实现既能同时高速贴装小型片状元件，又能贴装高精度、大型、异型元器件;可以接受几乎所得的元件包装方式，包括可以加装盘装元件送料器。 3.1.2贴片机移动结构方案设计 (1)贴片机的两种移动结构方案如图所示 7 山东科技大学学士学位论文 (2)两种贴装方案的比较 8 山东科技大学学士学位论文 表3.1.2 3.1.3驱动方案的确定 交流伺服电机——滚珠丝杠——滚动导轨。 贴装头固定在滚珠螺母基座和对应的滚动导轨上方的基座上，伺服电机工作是，带动螺母做X方向往复运动，由滚动导轨导向，保证运动方向平行，X轴在两平行滚珠丝杠的滚动导轨做Y方向运动，实现贴装头X-Y移动系统。 9 山东科技大学学士学位论文 3.2主要零部件的设计 3.2.1 X轴滚珠丝杠的选型及校核 滚珠丝杠的选型原则 种类的选择:目前滚珠丝杠副的性价比已经相当高，无特别大的载荷要求时，都选择滚珠丝杠副，它具有价格相对便宜，效率高，精度可选范围广、尺寸标准化安装方便等优点。在精度要求不是太高时，通常选择冷轧滚珠丝杠副，以便降低成本;在精度要求高或载荷超过冷轧丝杠最大规格额定载荷时需选择磨制或旋铣滚珠丝杠副。不管何类滚珠丝杠副，螺母的尺寸尽量在系列规格中选择，以降低成本缩短货期。 精度级别的选择:滚珠丝杠副在用于纯传动时，通常选用“T”类(即机械手册中提到的传动类)，其精度级别一般可选“T5”级(周期偏差在1丝以下)，“T7”级或“T10”级，其总长范围内偏差一般无要求(可不考虑加工时温差等对行程精度的影响，便于加工)。因而，价格较低(建议选“T7”，且上述3种级别的价格差不大);在用于精密定位传动(有行程上的定位要求)时，则要选择“P”类(即机械手册中提到的定位类)，精度级别要在“P1”、“P2”、“P3”、“P4”、“P5”级(精度依次降低)，其中 “P1”、“P2”级价格很贵，一般用于非常精密的工作母机或要求很高的场合，多数情况下开环使用(非母机)，而“P3”、“P4”级在高精度机床中用得最多、最广，需要很高精度时一般加装光栅，需要较高精度时开环使用也很好，“P5”则使用大多数数控机床及其改造，如数控车，数控铣、镗，数控磨以及各种配合数控装置的传动机构，需要时也可加装光栅(因“5”级的“任意300mm行程的偏差为0.023”，且曲线平滑，在很多实际案例中，配合光栅效果非常好)。 10 山东科技大学学士学位论文 规格的选择:首先当然是要选有足够载荷(动载和静载)的规格。根据使用状态，选择符合条件的规格。同时(重点)，如果选用的是磨制或旋铣滚珠丝杠副(冷轧的不需要考虑长径比)，要估算长径比(丝杠总长除以螺纹公称直径的比值)，但因长度在设计时已确定，在规格的确定上需要调整，原则上使其长径比小于50，(理论上长径比越小越好，对“P”类丝杠而言，长径比越小越利于加工和保证各项形位公差，故单位价格越便宜)。所以“规格越小不等于越便宜”。 预紧方式的选择:对于纯传动的情况，一般要求传动灵活，允许有一定返向间隙(不大，一般为几丝)，多选用单螺母，它价格相对便宜、传动更灵活;对于不允许有返向间隙的精密传动的情况，则需选择双螺母预紧，它能调整预紧力的大小，保持性好，并能够重复调整;另外，在行程空间受限制的情况下，也可选用变位导程预紧(俗称错距预紧)，该方式预紧力较小，且难以重复调整，一般不选。 导程的选择:选择导程跟所需要的运动速度、系统等有关，通常在:4、5、6、8、10、12、20中选择，规格较大，导程一般也可选择较大(主要考虑承载牙厚)。在速度满足的情况下，一般选择较小导程(利于提高控制精度);对于要求高速度的场合，导程可以超过20，对磨制丝杠而言导程一般可做到约等于公称直径(受磨削螺旋升角限制)，如32(32*32)、40(40*40)等，当然也可以更大(非磨削，但极少考虑)。导程越大，同条件下旋转分力越大，周期误差被放大，速度越快。故一般速度很高的场合要求的是灵活，而放弃部分精度诉求，对间隙要求意义变小(导程精度偏差增大)，因此，大导程丝杠一般都是单螺母。 11 山东科技大学学士学位论文 完整的滚珠丝杠副设计选型，除了要考虑传动行程(间接影响其他性能参数)、导程(结合设计速度和马达转速选取)、使用状态(影响受力情况)，额定载荷(尤其是动载荷将影响寿命)、部件刚度(影响定位精度和重复定位精度)、安装形式(力系组成和力学模型)、载荷脉动情况(与静载荷一同考虑决定安全性)，形状特性(影响工艺性和安装)等因素外，还需要对所选的规格的重复定位精度、定位精度、压杆稳定性、极限转速、峰值静载荷以及循环系统极限速率(Dn值)等进行校核，进行修正选择后才能得到完全适用的规格，进而确定马达、轴承等关联件的特征参数。 丝杠工作原理，螺杆和旋合螺母的螺纹滚道之间置有适量滚动体，当螺杆或螺母传动时，滚动体在螺纹滚道内滚动，是螺杆和螺母间形成滚动副，从而提高了螺旋副的传动效率和传动精度。多数滚动螺旋的螺母上有 滚动体的返回通道，在螺纹滚道形成闭合回路，使滚动体在螺纹滚道内循环。 设计中应注意的问题: A:滚动螺旋副的轴承及其支承结构，对系统的刚度、运动精度有着很重要的影响，是滚动螺旋副设计的重要组成部分。应根据轴向刚度、运转精度、稳定性和摩擦力矩等因素，选择相应的轴承类型及其结构形式。 B:防止逆转，滚动螺旋传动效率高，因此不能自锁。为了使螺旋副受力后不逆转，应考虑设置防逆转装置，如采用制动电动机、步进电动机，在传动系统中设有能够自锁的机构。在螺杆、螺母或传动系统中装设单向离合器、双向离合器、制动器等。选用离合器时，必须注意其可靠性。 C:防止螺母脱出，在滚动螺旋传动中，特别是垂直传动容易发生螺母脱出造成事故，设计时，必须考虑防止螺母脱出的安全装置。 D:热变形和自重变形，螺旋副的摩擦热引起的热伸长、螺杆系统部件 12 山东科技大学学士学位论文 的热影响产生的热变形，以及细长螺杆自重产生的弯曲等都是影响定位精度、重复定位精度的重要因素。故在设计定位滚动螺旋组合时，尚须综合考虑上述因素的影响。减小热变形影响的方法应控制影响螺杆系统热源的各个环节。并采取中空的螺杆进行强制冷却，或采取负行程偏差等方法减少或矫正热变形的影响。对于细长螺杆，则需适当提高螺杆的刚度，并采用轴向预拉伸等措施，以减少其自重产生的挠度。 E:防护与密封，尘埃和杂志等污物进入螺纹滚道会妨碍滚动体的运转 通畅，加速滚动体与滚道的磨损，使滚动螺旋副丧失精度。因此，防护与密封是设计滚动螺旋副传动所必须考虑的一环。 F:润滑，润滑是减小驱动转矩、提高传动效率、延长螺旋副寿命的主要因素。对缓冲、散热、防锈也有一定的作用。通常是根据传动的用途和转速合理选择润滑脂或油。速度不高时，多采用润滑脂，较容易粘附在螺纹滚岛内，保持良好的润滑状态。低速重载传动也可选用较高粘度的润滑油。高转速并考虑减小其热变形时，宜选用低粘度的润滑油。采用油润滑时，尚须合理选用其供油方式。 (1)滚珠丝杠的选型 13 山东科技大学学士学位论文 图3.2.1滚珠丝杠轴端形式及尺寸 导程:mm 滚珠丝杠型号:DCDM2020-15 公称直径:=20 基本导程:Ph=20 钢球直径: 丝杠外径: 螺纹低径: 循环圈数:1.51 额定动载荷:Ca=7072N 额定静载荷:Coa=13631N 接触刚度:366 滚珠丝杠固定式轴端尺寸 =3.969 =19.5 14 山东科技大学学士学位论文 螺纹:M14 1.5 图 3.2.2 滚珠丝杠副结构和尺寸 螺母安装连接尺寸: (2)滚珠丝杠的校核 滚珠丝杠副的载荷及转速计算，速度呈直线变化，等加速度运动，周 期性往复运动。 最高速度: 加速时间: 减速时间: 15 山东科技大学学士学位论文 A:达到最高速度所行走的距离 B:等速时所行走的距离 C:从最高速到停止所行走的距离 D:去时等加速阶段 16 山东科技大学学士学位论文 平均转速E:去时等速阶段 N2=3000r/min F:去时等减速阶段 以上轴向负荷行走距离，时间，平均转速的关系如表3.2.1所示 表 3.2.1 G:当量载荷 Fm ?F?n1?t1?F?n2?t2?......?F?nn?tn? ?Fm???8.43 N ??n1?t1?n2?t2?......?nn?tn??当量转速 Nm Nm? n1?t1?n2?t2?......?nn?tn ?2357 r/min t 31323n 13 额定动载荷 Cm 17 山东科技大学学士学位论文 Cm?fw?Fm(60nmLh)/100fa?fc=143.06 N 查表3.2.2-3.2.4 知 式中:精度系数(无冲击平稳时)取1.0 可靠系数(无冲击平稳时)取1.0 载荷性质系数(无冲击平稳时)取1.2 预期工作寿命(精密丝杠传动)取20000h 载荷系数 可靠性系数 表 3.2.3 精度系数 13 表 3.2.2 表 3.2.3 各类机械预期工作时间 18 山东科技大学学士学位论文 表 3.2.4 (3)丝杠轴径的校核 高速移动时，可以用许用转速来确定轴径。 60?2 n???2?L2d0EIg?f2?107 ?AL n?L2 ?10?7 d0?f L=最大行程+螺帽长度/2+轴端预留量 =700+15+111=826 安装固定方式:固定+固定。查表:f=21.9 将数据带入得 故所选丝杠的螺纹底径15.19.346 所以由需用转速可知，该选型是符合转速要求的。 (4)寿命校核 实际寿命远大于设计寿命，故设计是符合寿命要求的。 (5)滚珠丝杠的应力计算 19 山东科技大学学士学位论文 查手册符合强度要求 3.2.2 X轴向伺服电动机的选型 X轴方向传动结构:伺服电机—联轴器--滚珠丝杠--贴装头。按结构的 设计要求和尺寸的规划，伺服电机输出轴通过同步带传动到滚珠丝杆，而不是用联轴器直接相连。 X轴方向驱动的负载包括:丝杆、贴装头以及联轴器(可忽略不计)。 电动机类型的选择，根据负载性质，电动机类型选择应该考虑以下几个方面。 A:恒转矩和通风机特性的机械，应选用机械特性为和硬特性的电动机。 B:恒功率负载特性的机械，选用可调节励磁的直流电动机或带有机械变速的异步电动机较为合适。 C:无调速要求的机械，包括用长期、短期、断续等运行状态的机械，可选择用笼型异步电机，如容量较大，应尽可能选用同步电动机。 E:带周期性变动负载的机械，如带飞轮的活启动条件沉重的机械，对于大中功率机械应选用绕线转子异步电动机。对于小功率机械，经过对过载能力及启动条件的校验，可选用高转差率的电动机。而单纯启动条件沉重的机械，经启动条件校验，可选用双笼型或深槽型异步电动机。 F:对于某些断续运行的机械，虽然无调速要求，但选用交流电动机无论在发热、启动或制动方面特性不能满足要求，而技术经济指标又过低，可选用直流电动机。 G:对于需要调速的机械，可根据调速范围及连续平滑程度选择电动机。例如:只有几种转速的有级变速小功率机械，可选用变极笼型异步电 20 山东科技大学学士学位论文 动机;负载起制动转矩较大，调速范围较大，宜选用绕线转子异步电动机;调速范围大，且须连续稳定平滑调速机械宜选用直流电动机;对于要求启动转矩较大的机械，如电车和牵引机车宜选用直流串励电动机;在某些特殊的环境下，如要防爆、有要求平滑调速时可选用变频电源供电的防爆笼型电动机;对于要求调速范围不大的大功率机械，如风机、水泵以及无频繁启动要求或无冲击负载的机械，可选用带有串级调节的绕线转子异步电动机。 电动机转速的选择。电动机的额定转速是根据工作机械的要求而选定的。在确定电动机额定转速时，必须考虑减速装置的传动比，两者相互配合，经过技术、经济全面比较才能确定。通常，电动机的转速越低，则其尺寸越大，价格越贵，而且效率也较低。如选用高转速的电动机，势必加大机械减速装置的传动比，致使机械传动部分复杂起来。 对于一些不需要调速的高、中速机械，如水泵、鼓风机、空气压缩机等，可选用相应转速的电动机不经机械减速装置而直接传动。需要调速的机械，电动机的最高转速应与生产机械的转速相适应。若采用改变激励的直流变速电动机时，为充分利用电动机的容量，应选好调磁调速的基速。又如某些轧钢机械、提升机械等，工作速度较低，经常处于频繁地正反转运行运行状态，为缩短正反转过度时间，提高生产效率降低消耗，并减少噪声，节省投资，选择适当的低速电动机，采用无减速机的直接传动更为合理。要求快速频繁起制动的机械通常是点击飞轮转矩与额定转速的平方之积为最小时，能获得起制动最快的效果。 (1)贴装头换算到电机轴上的转动惯量J1。贴装头的质量计算，按 贴装头形状，贴装头的质量m1为2kg。 贴装头的理论速度为秒/片，在x-y直线运动的速度为1米/秒，丝杆导程20mm(导程选取详见丝杆设计)，则电机理论转速n=3000rad/min取电 21 山东科技大学学士学位论文 机的启动时间t=0.15秒，电机的角速度为?，角加速度 为?: ??n?3000?3.14??314rad/s 3030 贴装头换算到电机上的转动惯量为J1: J1?2mvm ?02 (4-1) 式中:m--贴片头质量，kg vm--贴装头的速度，m/s ?0--电机的角加速度，rad/s 把各数值代入公式4-1得 (2) 丝杆换算到电机轴上转动惯量J2.所选丝杆的尺寸直径为 19.5mm，导程为20mm，长度为826mm，它的质量m2为1.95kg。 丝杆换算到电机的转动惯量为J2: 负载的总的转动惯量J?J1?J2?0.0001127kg?m2 负载的惯性力矩为T: 22 山东科技大学学士学位论文 T?J?? (4-3) 式中:J--转动惯量，kg?m2 ?--角加速度，rad?s?2 将各数值带入公式(4-3)得: T=0.0001127×2093.3= 0.074N?m X轴方向的负载的功率为P: P? 式中:T--惯性力矩，N?m N--电机转速，r?min?1 将数值带入(4-4)中计算得: 电机的总功率为 T?n (4-4) 9550 根据以上计算结果，查表3.2.2，选取电机的型号为EDSMT-2T60-R30A，其性能参数如下: 额定功率:100W 额定电压:AC 51.7V 额定转速:3000rpm 额定力矩:0.318NM 额定电流:2.58A 峰值力矩:0.954NM 外形尺寸:最大外径70 直径50 绕组电阻:1.09 力矩系数:0.127NM/A 绕组电感:3.3 23 山东科技大学学士学位论文 表 3.2.2 (3)EDSMT-2T60-R30A电动机的安装尺寸 表 3.2.3 24 山东科技大学学士学位论文 图 3.2.3 电动机三视图 25 山东科技大学学士学位论文 3.2.3 X轴向弹性联轴器的选型 表 3.2.3.1 3.2.4 X轴向直线导轨选型及寿命校核 直线导轨副是由一根长导轨轴和滑块组成，滑块数根据需要而定。滑块体内有四组滚珠。其中又有负载滚珠和回珠。随着滑块的移动，滚珠就周而复始的进行滚动运动。滚珠承载的形式，与角接触球轴承相似。一个滑块就像是4个直线运动的角接触球轴承，滑块的两端装有防尘密封圈，导轨轴的安装形式可以水平也可以竖直或倾斜，可以两根或者多跟导轨轴平行安装，也可以两根或多跟导轨轴接成长导轨轴，以适应各种行程和用途的需要。 直线导轨副的特点是，首先，承载能力大、刚度高。因滚珠与圆环沟槽相接触、接触面积大、需用载荷和接触刚度与滚动体不循环导轨有较大的提高。其次，采用直线导轨副可简化设计、制造和装配工作。导轨副的安装基面精度和质量要求不高，只要精铣或精刨。 设计和使用中的注意事项。正确合理的设计和使用直线导轨副，可以提高耐用度和精度保持性，减少维修和保养时间，促进生产，提高经济效益。为此，应注意如下事项: A:尽量避免力矩和偏心载荷的作用，直线导轨副样本中给出的额定动静载荷，都是在各个滚珠受载均匀，理想的状态下算出的。因此，必须十分注意避免力矩载荷和偏心载荷，否则，一部分滚珠承受的载荷，有可能超过计算额定动载荷的确定时的需用应力和额定静载荷的需用应力，导致 26 山东科技大学学士学位论文 过早的疲劳破坏或产生压痕并出现振动、噪声、降低移动精度等现象。 B:提高精度，减少振动。适当预紧可以高刚度，均化误差，从而提高运行精度，均化滚动体的受力而提高寿命，并在一定程度上提高阻尼，但是预紧力过大会增加导轨副的摩擦阻力，增加发热，降低使用寿命。因此预紧有其最佳值。 C:降低加速度的影响，直线导轨副的移动速度可达到600m/min，启动和停止时，将产生一个力矩，使部分滚动体受载过大，造成破坏。因此，如果加速度较大，应采取一下措施:减少被移动物体的质量，降低物体的重心，采取多级制动以降低加速度，在启动和制动时，增加阻尼装置等。 型号: SER-GD15WA (1)导轨副及滑块尺寸 表 3.2.4 图 3.2.4 (2)额定寿命计算 27 山东科技大学学士学位论文 式中: L额定寿命(Km) Ca额定动载荷(KN) Pd当量动载荷(Kn) 指数，当滚动体为滚珠时，=3 K额定寿命单位 滚珠时，K=50Km 硬度系数，取1 温度系数取1 接触系数取1 精度系数取1 载荷系数取2 将数据带入上式 按式 按年工作日为300天，二班工作制，每班8h，开机率为80% 则预计寿命年限为 所以，预计寿命远大于设计使用寿命，则该设计合乎寿命要求。 3.2.5 横梁的设计及校核 横梁，主要承受贴装头的重量，丝杠重量，导轨重量，伺服电动机重量，和横梁自身重量，除此之外，几乎不受外力，横梁的校核主要是刚度校核，只有满足一定的刚度才能达到贴片机的工作精度。 铝合金型材是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶，建筑，装修。及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进 28 山东科技大学学士学位论文 了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应 用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。该横梁选用铝合金材料，主要原因是其密度小，强度符合设计要求，满足了运动部分质量轻盈的原则，减少了横梁运动时的惯性力。同时还设计横梁为中空结构，把材料均匀的分散到四周，在横截面积不变的情况下增大了结构的刚度。 (1) 横梁的截面 图3.2.5 (2)横梁的刚度校核 外力作用下的挠度: 29 山东科技大学学士学位论文 自身重力作用下的挠度: 其中， 综上: 故，横梁的刚度是符合设计要求的。 3.2.6 Y轴方向的丝杠的选型及校核 (1)滚珠丝杠的选型 图3.2.6滚珠丝杠轴端形式及尺寸 30 山东科技大学学士学位论文 导程:mm 滚珠丝杠型号:DCDM2020-15 公称直径:=20 基本导程:Ph=20 丝杠质量:1.95Kg 钢球直径: 丝杠外径: 螺纹低径: 循环圈数:1.51 额定动载荷:Ca=7072N 额定静载荷:Coa=13631N 接触刚度:366 滚珠丝杠固定式轴端尺寸 螺纹:M14 1.5 =3.969 =19.5 31 山东科技大学学士学位论文 图 3.2.7 滚珠丝杠副结构和尺寸 螺母安装连接尺寸: (2)滚珠丝杠的校核 滚珠丝杠副的载荷及转速计算，速度呈直线变化，等加速度运动，周 期性往复运动。 最高速度: 加速时间: 减速时间: 32 山东科技大学学士学位论文 A:达到最高速度所行走的距离 B:等速时所行走的距离 C:从最高速到停止所行走的距离 D:去时等加速阶段 33 山东科技大学学士学位论文 平均转速 E:去时等速阶段 N2=3000r/min F:去时等减速阶段 以上轴向负荷行走距离，时间，平均转速的关系如表3.2.6所示 表 3.2.6 G:当量载荷 Fm 34 山东科技大学学士学位论文 ?F?n1?t1?F?n2?t2?......?F?nn?tn??Fm???80.7 N ??n1?t1?n2?t2?......?nn?tn?? 当量转速 Nm Nm?n1?t1?n2?t2?......?nn?tn?2357 r/min t 1 331323n13 额定动载荷 Cm Cm?fw?Fm(60nmLh)/100fa?fc=1369.5 N 查表3.2.2-3.2.4 知 式中:精度系数(无冲击平稳时)取1.0 可靠系数(无冲击平稳时)取1.0 载荷性质系数(无冲击平稳时)取1.2 预期工作寿命(精密丝杠传动)取20000h (3)丝杠轴径的校核 高速移动时，可以用许用转速来确定轴径。 60?2 n???2?L2d0EIg?f2?107 ?AL n?L2 ?7d??100 f L=最大行程+螺帽长度/2+轴端预留量 =700+15+111=826 安装固定方式:固定+固定。查表:f=21.9 将数据带入得 故所选丝杠的螺纹底径15.19.346 所以由需用转速可知，该选型是符合转速要求的。 35 山东科技大学学士学位论文 (4)寿命校核 实际寿命远大于设计寿命，故设计是符合寿命要求的。 (5)滚珠丝杠的应力计算 查手册符合强度要求 3.2.7 Y向伺服电机的设计 伺服电机与步进电机的性能比较 步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号)，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。 现就二者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 1.8?、0.9?，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 ?、0.36?。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司(SANYO DENKI)生产的二相混合式步进电机其步 36 山东科技大学学士学位论文 距角可通过拨码开关设置为1.8?、0.9?、0.72?、0.36?、0.18?、0.09?、0.072?、0.036?，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360?/8000=0.045?。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360?/131072=0.0027466?，是步距角为1.8?的步进电机的脉冲当量的1/655。 二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能(FFT)，可检测出机械的共振点，便于系统调整。 三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300,600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 四、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以三洋交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩 37 山东科技大学学士学位论文 为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 五、运行性能不同 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现 步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。 六、速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200,400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以山洋400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。 电机理论转速n=3000rad/min取电机的启动时间t=0.15秒，电机的角速度为?，角加速度为?: ??n?3000?3.14??314rad/s 3030 38 山东科技大学学士学位论文 横梁及其附属机构换算到电机上的转动惯量为J1: J1?2mvm ?02 (4-1) 式中:m—横梁及其附属物总质量质量，kg vm--Y向移动速度，m/s ?0--电机的角加速度，rad/s 把各数值代入公式4-1得 (2) 丝杆换算到电机轴上转动惯量J2.所选丝杆的尺寸直径为 19.5mm，导程为20mm，长度为826mm，它的质量m2为1.95kg。 丝杆换算到电机的转动惯量为J2: 负载的总的转动惯量J?J1?J2?0.000268kg?m2 负载的惯性力矩为T: T?J?? (4-3) 式中:J--转动惯量，kg?m2 ?--角加速度，rad?s?2 将各数值带入公式(4-3)得: 39 山东科技大学学士学位论文 T=0.000268×2093.3= 0.561N?m X轴方向的负载的功率为P: P?式中:T--惯性力矩，N?m N--电机转速，r?min?1 将数值带入(4-4)中计算得: 电机的总功率为 T?n (4-4) 9550 根据以上计算结果，选取电机的型号为EDSMT-2T060-012A，其性能参数如下: 额定功率:400W 额定电压:220V 额定转速:3000rpm 额定力矩:1.27NM 额定电流:2.8A 峰值力矩:3.8NM 外形尺寸:最大外径95 直径50 绕组电阻:5.83 力矩系数:0.5NM/A 绕组电感:12.23 3.2.8 Y轴向弹性联轴器的选型 表 3.2.8 40 山东科技大学学士学位论文 3.2.9 Y轴向直线导轨的选型及校核 型号: SER-GD15WA (1)导轨副及滑块尺寸 表 3.2.9 (2)导轨尺寸及额定载荷 表 3.3.1 图 3.2.9 (3)额定寿命计算 41 山东科技大学学士学位论文 式中: L额定寿命(Km) Ca额定动载荷(KN) Pd当量动载荷(Kn) 指数，当滚动体为滚珠时，=3 K额定寿命单位 滚珠时，K=50Km 硬度系数，取1 温度系数取1 接触系数取1 精度系数取1 载荷系数取2 将数据带入上式 按式 其中 Nz为每分钟往返次数取80 按年工作日为300天，二班工作制，每班8h，开机率为80% 则预计寿命年限为) 所以，预计寿命远大于设计使用寿命，则该设计合乎寿命要求。 3.3 贴片机性能分析 3.3.1贴片速度的分析计算 贴片机的速度所受到的影响因素很多，如:元器件的进料器的数量和位置、元器件定心和贴装头以及PCB装卸效率、PCB的尺寸等，这些因素都是贴片机本身无法控制的，但在设计的的过程中，只需考虑与贴片机相关的因素，即贴装头的运动速度是决定了整体贴片机的贴装速度，于此对其 42 山东科技大学学士学位论文 进行理论分析，计算出在理想条件下贴片速度，实际贴片速度通常为理论贴片速度的65%~70%。 (1)贴装周期。贴装周期:贴片主轴吸取元件、元器件定心、检测、贴放和返回到拾取元器件的位置，根据设计的贴片机的外形尺寸，贴装头的运功行程及贴片头的理论速度可知，这所用的时间总和约为1.4s (2)贴装率。贴装率是指在理想条件下，在一小时内完成的贴装周期数。测算时，采用6个连续的进料器。贴片机在50mm×200mm的PCB上贴装均匀分布的只片式元件的时间，计算出贴装一只元件的平均时间，最后计算出一小时贴装的元件数，速度测算时不计PCB装载和卸载时间，其时间图如图所示 图 3.3.1 路程计算: (1)起始位置----PCB摄像 S1=300mm (2)PBC摄像----拾取元件 S2=400mm (3)拾取元件----贴装 S3=400mm 时间计算: 43 山东科技大学学士学位论文 (1)电机启动时间 t1=0.15s (2)起始位置----PCB摄像 t2=0.3s (3)PBC摄像----拾取元件 t3=0.4s (4)拾取元件----贴装 t4=0.4s (5)拾取元件的时间 t5=0.1s (6)贴装元件的时间 t6=0.1s 经上述分析，计算可知，一个贴装循环的时间为1.4s，故贴装一只元件的平均时间为1.4s，所以一个小时的贴装的元件数为2571只。 总上所述，所设计的贴片机在速度方面符合高速贴片机的性能要求。 44 山东科技大学学士学位论文 4设计总结 该毕业设计对贴片机进行了研究和设计，完成了框架式贴片机的整体结构的设计。主要设计内容是贴片机关键部件的选型设计和校核计算，除此之外，还有一些注意事项和贴片机性能的说明等。主要使用的工具有，office办公软件、CAD绘图软件、pro/e三维建模软件、《机械设计手册》 等。 毕业设计的目的，除了完成必要的学业任务之外，更重要的是给了我们一个自己动手发挥创造力的机会，能够把四年来所学的专业知识，在一个比较全面的水平上综合运用机械设计、机械制造的知识，为将来的生产实践应用打下坚实的基础。 期间，我们遇到过一些难题，如相关资料的搜索，个别计算过程的模型简化，软件的安装使用，不同零件之间不能很好的匹配的问题等。经过组内讨论，向老师质询等方式，能够很好的解决掉，我想这个过程就是我们必须经历，必须学会的。 毕业设计的顺利完成，离不开老师的悉心指导和同学们的相互帮助，在此，我要感谢指导老师武洪恩老师的帮助。由于设计者知识能力水平有限，设计中难免出现不合理的地方，望请指正。 45 山东科技大学学士学位论文 5致谢 值此论文完成之际，谨向所有曾给予我帮助和指导的老师、同学和朋友们致以衷心的感谢～ 首先，我要感谢武洪恩，王宝仁等老师 ，从这篇论文的方案设计到具体零部件的设计，他们都给了我极大的帮助。感谢在山东科技大学学习的这四年来，给我授课的各位老师，是你们用渊博的知识教育了我，正是你们的教育，我才能顺利完成这篇文章。在此，让我向你们表示深深的谢意。 感谢山东科技大学大学老师和领导，是你们的教育和培养，才使我都够顺利完成学业，同时我要感谢这四年来一起学习的同学，在论文的完成过程中得到了同一课题组的王大振同学的热心帮助，在这里衷心的感谢他。 借此机会，我也向一直默默支持和关心我的父母和好友们表示感谢，祝他们身体健康。 徐保强 2013/6/10 46 山东科技大学学士学位论文 6参考文献 [1] 成大先.机械设计手册.5版.北京:化学工业出版社，2007. 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Changsha:College of mechanical engineering of central south university,2007. 47 山东科技大学学士学位论文 7附录 SMT产品制造网络系统的研究 李春泉，余涛 摘要 SMT产品制造网络系统(SMT-MG)是一种将网络技术应用到表面贴 装生产过程的的典型应用。在本文中，对于SMT产品制造网络系统，分析 了该系统的概念和内容。然后是该系统的六个层次的架构的构建和SMT产 品制造网络系统的三维网络矩阵组织模型的研究。SMT-MG的操作机械部 分是重点讨论的内容，它包括自适应演化机制，推拉驱动机制，合作博弈 机制，反馈管理控制机制。对SMT-MG的研究将对电子产品的制造的发展 产生重要的作用。 关键词:表面贴装系统;制造网络系统;设计。 简介: 作为一种重要的信息技术，网络技术近几年的研究和发展迅速。网络技术被应用到制造业，制药业，教育学，地质学等。随着网络技术在生产制造领域的逐步应用，制造网络作为一种新的制造模式前景一片大好。 电子 产品的制造是制造业的一个重要的分支。随着电子产品朝着微型化，轻型化，高集成化方向的发展潮流，电子产品的成型和制造相继发展起来。印刷电路板和表面贴装技术变成了主要的生产制造方法。表面贴装技术的主要功能是通过将电子元件贴装到印刷电路板上从而获得一定的独立的动能。SMT产品的生产周期是设计过程，制造过程，仿真过程和分析过程等等。 根据SMT产品的特征，制造，应用这种网络技术和将网络制造的思想 48 山东科技大学学士学位论文 应用到smt产品制造过程中以形成SMT产品制造网络系统，它能最大程度上分享不同的模式和不同地方的设计，制造，信息和技术资源。并且SMT产品制造网络技术能够实现对产品制造、设计的综合化，实现最优化和重组工业资源，提高制造水平和合作能力，从而获得现进的电子产品制造业发展的目标。 一、 SMT-MG的概念 SMT产品制造网络系统是一种先进的生产模式，它是通过SMT产品制造合作以对市场需求做出快速响应和提高该工业的竞争能力来解决知识 经济和生产全球化的挑战。基于通过网络的网络制造技术和它的方式，完全通过开放的系统框架，这种框架是被网络技术，通用标准和规则，联合发展平台和工具而提供的，是一种契合网络制造技术的SMT产品制造标准和规则。这种制造模式的实现解除了在生产管理机构、生产管理类型上和整个产品开发周期内的运作行为的空间上的限制。在此期间，这种生产模式能够实现公司之间的合作，分享和整合不同的资源以减少生产成本和提高资源利用率，减少生产加工时间。从而获得的产品和服务能够以高质量，快速和低廉的成本响应市场的需求。SMT-MG主要 有三个相关部分:SMT产品制造系统，网络制造技术和网络技术。 二、 SMT-MG的内容 SMT-MG有着丰富的内容。SMT-MG的混杂和有序的统一，柔性和刚性的统一，资源的优势和不足的统一。 (一)独立和综合的统一 SMT-MG 通过使用网络技术形成逻辑上综合物理上独立的虚拟组织来收集独立的资源。这个虚拟的组织就能够实现对市场的快速响应和提高SMT-MG资源的使用效率。每一种和SMT-MG相关的资源都有不同的方向，目 49 山东科技大学学士学位论文 标和技术能力。所以，SMT-MG资源是独立和模块化的。然而，对一个给定的市场需求来说，所有的资源都有一个共同的目标。并且，所有的资源是通过转换自己的能力来应对市场需求的。所以，这体现了在独立目 标和集体目标之间，物理空间资源和逻辑虚拟组织之间的独立和综合的统一。 (二)个体规则和合作的统一 每一种和SMT-MG相关的资源肯那个是完全独立的，并且每种资源也有它们独立的组织框架和决策机制，有独立的操作模式和管理类型。在决定资源行为和行为操作的过程中，每一种资源是高度自治的。然而，当所有的资源通过SMT-MG联系到一起时，它们必须通过共享来处理彼此之间的关系。如果它们之间有高度的合作程度，它们就能获得更高的公共资源利用率，和更高的经济利益。所以，SMT-MG是独立管理和资源中的合作统一的。 (三)混乱和有序的统一 当每种资源是独立和自治的时候，它就有自己的操作模式，运行模式和运行状态。这种状态空间通过三种不同的运行状态来形成从而完全的呈现出混乱状态。然而，当所有的资源是一种通过SMT-MG的虚拟组织的时候，这样虚拟组织的操作是有序的，并且SMT-MG一直在朝着解决产品质量问题，降低运输时间，降低生产成本的方向演化的。最后，通过SMT-MG，从混乱状态到有序状态的转化得以实现，混乱和有序呈现出来。 (四)灵活性和刚性生产的统一 既然每一种资源都有技术能力范围的限制，即使它的灵活性能力，对整个SMT产品来说，这种灵活性只是部分的。对整个生产任务来说，每种资源的表现是刚性的。然而，当所有的资源是通过SMT-MG的虚拟组织的时候，它们则表现出生产任务中生产能力的灵活性。并且，整个职责、目 标和技术能力是被放大的。所以说，SMT-MG表现出灵活性和刚性生产的统一。 50 山东科技大学学士学位论文 (五)资源优势和不确定性的统一 每种和SMT-MG联系在一起的资源可能拥有这用优势和不确定性的能力，所以，对于不同的市场需求，每种资源表现出超额的能力，SMT-MG提供资源共享和能提高资源利用率和经济效益的合作。SMT-MG使用外部的资源共享来实现产品制造和满足市场需求。SMT-MG呈现出资源优势和不确定性的统一。 (六)竞争和合作的统一 私人生产的主要目标是获得经济利益的最大化。然而，在资源使用方面的关系明显的表明出它们之间的对市场需求的竞争关系。然而，随着经济的发展，这种竞争可给双方带来不利的交易额，那么，我们知道，双方有利的交易是解决问题的方法。SMT-MG形成和私有资源相关的虚拟组织来获益，方式是收集同种或者是上游和反馈的位置资源来提供技术以实现资源合作和有利的交易。所以，SMT-MG是资源竞争和合作的统一。 三、 SMT-MG的架构 我们可以看到，SMT制造系统的结构有六层。第一层是基本的环境层次。它包括因特网、内部网，外部网的网络环境;SMT-MG基础协议签订网络协议、互联协议等;标准和准则签订产品制造业标准、国家标准、企业标准。网络标准、MG标准等等;发改部门像格鲁布斯、图科特4、汤 姆凯特等等。它们为SMT-MG中的资源、服务共享和合作提供基本的环境。第二层是SMT-MG资源集合和服务结构层次。它主要为SMT-MG构建服务节点。SMT制造有很多资源。它们可以集中起来变成SMT-MG中的服务联合，这种联合是通过基于服务结构制定的标准和根据资源模式的网络接口。第三层是网络中间件层。将格鲁布斯、图科特和网络服务建立的OGSA作为网络平台，它为SMT制造业提供基本的功能。就像网络服务，网络执行服务，网络核心 51 山东科技大学学士学位论文 服务，网络数据服务等等。基于这些，面向SMT-MG的启用工具就的到发展。第四层是SMT-MG启用工具层。它包括很多面向多功能的启用工具，像服务登记、输出管理、性能估价等。第五层是SMT-MG工具应用层。根据不同的SMT生产过程和合作需要，基于SMT-MG启用工具、专业工具，主要管理工具、可靠管理工具、工程管理工具、资源管理工具等等，都能够建立起来。那些功能是通过综合启用工具和网络中间产品功能来实现的。第六层是SMT-MG门户层。它建立SMT-MG门户。门户被服务提供商和服务需求者应用最为广泛。 不同的服务提供商和服务需求者能够通过门户进入SMT-MG来进行资源登记/输出、制造过程的监控和管理等等。不同的资源和服务在这个平台上可以通过SMT-MG应用工具、启用工具、网络中间产品等来完全实现。 四、 SMT-MG的网络三维矩阵组织模式 这个SMT-MG的组织模式是大众中的网络系统。主要的特征如下: (一) SMT-MG的模式是独立和自动管理的。 (二) SMT-MG的每种模式的关系被用户的要求所驱动，它只在合作的生产 模式下有效。 (三) 连接关系是复杂的。有一对一，一对多，和多对以的各种关系。 (四) 工程管理的垂直管理水平下降，水平转换管理得到控制。 (五) 许多组织关系同时存在。当面对不同的要求时，不仅仅存在内核联 盟关系，而且平等联合关系。这种网络组织平台具有灵巧、敏捷、快速、高效等优点。与此同时，SMT-MG是被大量的节点组成的。每种SMT-MG的节点是一种三维矩阵。每种节点包括资源所有者、SMT-MG和客户之间相应的关系。 52 山东科技大学学士学位论文 五、 操作机制 (一)适应性演化机制 SMT-MG的操作机制和操作过程的内部性能有关。简单来说，他是内部关系、功能和操作原则。 SMT-MG的操作机制是多种多样和综合的，它根据资源的类型和他自己的能力包含不同的方面，列举如下: 适应性演化机制是操作机制中最重要的机制。SMT-MG是一个复杂的 系统，具有非线性的机制和动力演化机制，该机制由活动的决策节点构成。它具备自我学习功能，自我组织功能、自我匹配功能和活动的自我合作机能。它体内各国资源分享、竞争、合作、演化和评估五个阶段来运行。 第一阶段是资源共享。根据管理、自动化、动力状态、资源类型和能力提交到SMT-MG平台。第二阶段是竞争。当不同的生产任务被窒执行的时候，资源被第一选择。因为在能力、信用性和类型方面的不同，竞争关系是面对资源选择而建立的。第三阶段是合作。在资源选择之后，资源合作需要通过共同工作来完成生产任务，以多方面的合作的方式、资源配置和联合。第四层是演化。合作关系在工程完成之后立马被分类。每种资源通过操作机制和评估模式来评估合作目标和利润，然后QOS，信用度和能力等就顺理成章的获得了。它能够为新工程提供向导。第五层是进化。在进化机制的基础上，进化策略被提出而且被应用到下一个新的周期中，依靠合作目标和模型。 (二) 推拉驱动机制 SMT—MG 使用推/拉驱动机制操作。丰富的共享资源是SMT-MG的基础。那么就需要资源所有者通过推的方式把资源放到资源池中。那些资源被放置在SMT-MG的服务目录中。同时，使用者或者是有生产要求的客户能够获 53 山东科技大学学士学位论文 得他们需要的虚拟资源映像以完成生产单元的构建或者完成生产任务。 (三)合作博弈机制 SMT-MG的运行过程是强调整个标志，效率和合理这三个方面的合作和博弈过程。如下所示，SMT-MG的合作和博弈。 行为的不确定性。SMT制造资源既可能相互信任对方而合作，也可能因为自私而中断合作而背叛双方。 独立的标志，SMT制造的出发点是花最少的投资获取最大的利润。在博弈过程中应用了风险控制策略。合作或者是欺诈取决于合作是否有利可图。 非零和博弈。SMT-MG的合作和博弈是一种非零和博弈，双赢的目标可以实现。 反复性的博弈。SMT制造资源的运行是重复性的。他们是参与者，双方的博弈行为不能改变博弈的结构，他们的行为能够被彼此监视到。 (四)反馈、管理和控制机制 一个反馈系统反馈结果可以 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 系统的行为。它的贡献在于基于过去的运行情况影响以后的运行。管理和控制是一个过程，能够引入系统状态并且保持在一定的轨道上。SMT--MG反馈系统分系统内反馈和系统反馈，内反馈是各种内生产资源之间的反馈。用户的操作流程和对SMT--MG运行的反馈能力叫做系统反馈，反馈信息调节和控制的评价机制。依据绩效评估准则，基于内外因素分析形成面向内部的反馈和对评价外界环境的系统反馈，同时也记录下分析结果。调节和反馈的过程是对其进化机制的贯彻。 (五)协调机制 协调是一种用同样的指标管理着内部相互依存关系的活动。这包括协 调指标，协调对象和协调方法。对不同的协调对象有不同的协调区域。SMT--MG的协调包括协调冲突，分析和解决三个阶段。在第一个阶段，协调 54 山东科技大学学士学位论文 或冲突检测和冲突队列通过监测制造建立协调区域过程中建立起来。在第二个阶段，冲突通过冲突分析词典和冲突分析者分析出来。第三个阶段，评价，投机和决定按照调制指标贯彻实施。用分辨率的协调原理和模型，解决冲突并且进入下一个周期。 (六)动力机制 这种形式，SMT--MG的运行和发展需要推动和维持适当的动力机制，动力机制从推动和维持动力中分别出来，前者是包括增加SMT-MG建筑条件，资源共享，多样性和互补性和快速的反应能力。后者是固定的SMT--MG条件包括利益驱动和网格维数的平衡。Es代表SMT--MG系统增加的能量，Ep是系统消耗的能量，Er是系统的总增量，即Es=Ep+Er 。 互联网是资源共享与合作的平台。在此文献中，通过结合网格技术，镁技术和SMT产品制造技术，SMT-MG得到了提升，六层SMT-MG建筑体系建立起来并且被详细讨论，新的制造模式或机电产品制造业产生了。同时，展示了网格和三维矩阵组织模式。最后，着重讨论了SMT-MG运行机制。总之，SMT-MG可以促进资源的利用并且减少资源占用风险，它将会在SMT产品制造业的加速发展中起重要作用。 55