面向LED封裝的XY二自由度的工作臺的設計

面向LED封裝的XY二自由度的工作臺的設計,面向,led,封裝,xy,自由度,工作臺,設計 引線鍵合的低成本分析 Equipment for Electronic Products ManufacturingEPE（總第160期）May.2008引線鍵合的低成本解決方案Jong-Soo Cho,Jeong-Tak,Moon(R&D,MK Electron Co.,Ltd.Korea,449-812)摘要:最近,金價不斷上漲突破了35.4美元/g,同時半導體產(chǎn)品特別是存儲器類產(chǎn)品的價格卻不斷下降。目前半導體行業(yè)最大的挑戰(zhàn)是如何控制并降低成本。為了降低引線鍵合的原材料成本,近年來金-銀合金引線已被開始用來替代金線鍵合。但是,由于金-銀合金引線鍵合的器件在測試中出現(xiàn)的故障,不能用于在高濕度環(huán)境下進行可靠性測試(例如PCT測試)的器件,使其在應用上受到限制。研究了傳統(tǒng)Au-Ag合金引線鍵合的電子器件在PCT測試時所產(chǎn)生的故障機理和鈀元素的作用,通過在Au-Ag合金引線中摻入(Pd)鈀元素來阻止在高濕度環(huán)境下進行可靠性測試時出現(xiàn)的故障。關鍵詞:Au-Ag合金引線;PCT(高壓爐測試);潮濕度;可靠性 1介紹 金被廣泛的作為半導體封裝的引線鍵合。然而，為了降低半導體工業(yè)的成本，用其它廉價的金屬線替代金線成為一個嚴峻的問題。金和銀能純粹的溶解，使高容量的銀作為合金成分加入金成為可能，因此可以節(jié)約半導體封裝中的金屬線成本。這個眾所周知，然而，金銀球與鋁墊之間連接的退化是一個嚴峻的問題。濕度可靠性問題在金銀合金中起的障礙作用給半導體封裝減低成本帶來了困難。有兩個問題需要考慮：（1）為什么金銀球與鋁材料的粘合能力在濕度測試中如此脆弱。（2）在金銀合金線中用Pd元素解決濕度可靠性中未實現(xiàn)的問題。 2討論與結果 2.1 FAB的三種形狀：第一種連接、第二種連接、環(huán)狀連接 電子掃描顯微鏡圖象監(jiān)測查出在圖1中不論是自由氣球連接第一種連接、第二類針腳連接還是環(huán)狀都有優(yōu)點和缺點。結果是，我們需要的是在所有情況下都不會出現(xiàn)問題的類型。 2.2高壓爐測試后的連接能力 4N的金、含15%的銀的金、含15%銀和5%鈀的金三種金屬線（直徑均為20微米）以球形方式連接到鋁上面。使這三種樣例作用在JESD 22-A102，高壓爐條件下（121攝氏度，204.9X10（-3）兆帕100%RH） 在圖2中顯示了垂直線描述了連接拉力測試水平，水平線描述了高壓爐測試的持續(xù)時間。查看圖表可以看出含銀15%的金的的金屬線和純金的金屬線對比高壓爐測試24小時后連接拉力水平大幅度下降。再次進行對比，金含量為99.99%的金屬線和含！金中含15%銀5%鈀的金屬線，同樣條件下，他們保持了原來的連接拉力水平。 因此，我們知道鈀元素可以減緩含15%銀的金線在高壓爐測試中連接力的降低。 圖3顯示了球形扭轉測試結果，在含銀15%的金線中，球形扭轉測試水平和圖2中的連接拉力測試水平相比較下降緩慢。但總體趨勢和圖2中的連接拉力測試水平幾乎相似。 圖4反映出了含銀15%金線與鋁墊分界面經(jīng)過高壓爐測試后的電子發(fā)射掃描顯微鏡圖像，查看圖片可以發(fā)現(xiàn)在鋁墊上有金屬化合復合物。這就是觀測到的黑色線條，含銀15%的金線與金銀鋁復合物之間的微小裂縫。 圖5顯示了這條線沿著電子發(fā)射掃描顯微鏡圖像中的紅線經(jīng)過電子數(shù)據(jù)測試后的掃描分析，分析還顯示了氧、鋁、金、銀四種元素。作為一個顯著的結果，我們可以發(fā)現(xiàn)氧氣高峰和鋁高峰周圍是裂縫較多的區(qū)域。從裂縫周圍的鋁氧化物，我們可以猜想裂縫是由鋁氧化物引起的。氧化層與裂縫發(fā)生的原因是電流腐蝕，即銀的移動現(xiàn)象。 圖6顯示了含銀15%的金線之間經(jīng)過電子射線顯微鏡圖像與經(jīng)過電子能量損失光譜儀繪制的氧的圖像的分界面。觀測到IMC的厚度在50至100納米之間，裂縫在10至30納米之間。 經(jīng)過電子能量損失光譜儀分繪制的氧元素都分布在裂縫的區(qū)域，因此裂縫是由腐蝕導致這個結論再次被證實。 圖7顯示了電子射線顯微鏡和電子能量損失光譜儀分析鈀元素對含銀15%鈀5%的金線球與鋁材料分界面經(jīng)過高壓爐96小時測試后的影響。 查看電子射線顯微鏡和電子能量損失光譜儀圖像可以發(fā)現(xiàn)更稀少的金屬復合物還有更少氧與沒有鈀元素之間的比較。測量得到IMC的厚度在20至30納米之間，并且在電子射線顯微鏡圖像中沒有發(fā)現(xiàn)裂縫。 因此，在含銀15%的金線中加入鈀會使形成的金屬氧化復合物和氧更少，并且沒有裂縫。 3 結論 3.1含銀15%的金線連接到鋁墊的情況 （1）高壓爐測試使得連接強度大幅下降 （2）鋁氧化層的形成會導致裂縫產(chǎn)生，導致連接能力下降 （3）氧化物形成與裂縫產(chǎn)生的原因是電流腐蝕。在高溫和高濕度條件下，銀會產(chǎn)生移動現(xiàn)象 3.2在含銀15%d的金線中加入鈀的情況 （1）在含銀15%的金線中加入鈀會改善連接能力的在高壓爐測試后的大幅下降 （2）加入鈀使得IMC的產(chǎn)生更少，并且可以防止氧化層的形成 面向LED封裝的XY二自由度的工作臺的設計 學生姓名：賈辰光 班級：0782052 指導老師：張緒坤 摘要：現(xiàn)代LED封裝技術的發(fā)展基于數(shù)控技術，數(shù)控技術和數(shù)控機床理所當然的成為制造業(yè)關注的焦點。工作臺作為被控對象，通過伺服電機實現(xiàn)精密定位，是數(shù)控機床不可或缺的部分。 本文以設計面向LED封裝的高速、高精密度工作臺為目標，以機械動力學理論知識為基礎，深入的研究了十字型高速、高精密度定位平臺。完成的工作有伺服電機的選型和對工作臺機械部件進行選型設計，其中機械部件的選型設計主要包括滾珠絲杠的選型、滾動導軌的選型、軸承和聯(lián)軸器的選型及主要主要支撐部件的外形設計，確保工作臺的定位精度為，重復定位精度為0.015mm。 關鍵字：工作臺 滾珠絲杠副 直線滾動導軌副 指導老師簽名： Two spends XY being geared to the needs of LED encapsulation to liberty working table Student name: JiaChenguang Class: 0781052 Supervisor: ZhangXukun Abstract:The development of modern LED encapsulation technology is based on numerical control technology, the numerical control technology and CNC machine , as a matter of course has become the focus of attention of manufacturing industry. As the controlled object ,Workbench realize precision positioning through servo motoring, which is an integral part of the nc machine tools. Taking the high-speed and high -precision workable of LED encapsulation as object and mechanical dynamics theory knowledge as basis, this paper researches the cruciformed high-speed, high precision positioning platform thoroughly. The work finished includes the lectotype of servo-actuator and design of mechanical part workbench, in which the type selection of mechanical components includes the selection of ball screw ,rolling guaid ,bearing and coupling , and the configuration design of main propping components to ensure the positioning accuracy of worktable for , repositioning precision for 0.015 mm. Keywords: workbench ball screw linear rolling guide vice Signature of supervisor: 畢業(yè)設計（論文）任務書 I、畢業(yè)設計(論文)題目： 面向LED封裝的XY二自由度的工作臺的設計 II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求： 1、X-Y行程范圍*：50-400mm； 2、速度范圍：10-800mm/s； 3、負載范圍:150-2500N； 4、分辨率范圍：01-0.01mm； 5、重復定位精度范圍：0.003-0.007mm。 III、畢 業(yè)設計(論文)工作內容及完成時間： 1．查閱資料，英文資料翻譯 （2周）1月3日～1月17日 2．撰寫開題報告 （1周）1月18日～1月23日 3. 設計并繪制LED封裝工作臺設計裝配圖 （5周）2月21日～3月27日 4．繪制主要零件圖若干張 （4周）3月27日～4月23日 5．編寫設計計算說明書（畢業(yè)論文）一份 （3周）4月25日～5月21日 6．畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 （1.5周）5月23日～ 6月2日 Ⅳ 、主 要參考資料： [1] 璞良貴，紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2] 趙松年，張奇鵬. 機電一體化機械系統(tǒng)設計.北京： 機械工業(yè)出版社，1996 [3] 徐灝主編，機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995.12 [4] 李克永.化工機械手冊. 天津: 天津大學出版社，1991.5 [5] M F Caggiano, E Barkley, M Sun, J T Kleban, Electrical modeling of the chip scale ball grid array package at radio frequencies, Microelectronics Journal, 2000, 31:701～709 航空與機械工程系 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè)類 0781052 班 學生（簽名）： 填寫日期： 2011 年 1 月 3 日 指導教師（簽名）： 助理指導教師(并指出所負責的部分)： 航空與機械工程 系主任（簽名）： 附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。 學士學位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日期： 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權南昌航空大學可以將本論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 作者簽名： 日期： 導師簽名： 日期： 畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目 面向LED封裝的XY二自由度的工作臺的設計 專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號 078105213 學 生 姓 名 賈辰光 指 導 教 師 張緒坤 填 表 日 期 2011 年 1 月 23 日 說 明 開題報告應結合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內容。以下填寫內容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當修改。但每個專業(yè)填寫內容應保持一致。 一、選題的依據(jù)及意義： 工作臺系統(tǒng)是LED封裝行業(yè)中的一種重要制造裝備。LED行業(yè)在我國作為一個新興行業(yè)，這幾年來發(fā)展較快，特別是新型半導體（LED）照明，隨著發(fā)光材料與發(fā)光技術的不斷革新，半導體技術在照明領域掀起了一場新的革命——半導體照明。半導體（LED）照明產(chǎn)品，尤其是氮化鎵基（GaN）白光 LED照明光源體積小、重量輕、方向性好并可耐各種惡劣條件，在功耗、壽命以及環(huán)保等方面均有不可比擬的優(yōu)越性。隨著第三代半導體材料氮化鎵的突破和藍、綠、白光LED的問世，半導體照明工具有望替代傳統(tǒng)白熾燈、日光燈、鹵素燈的主導地位，成為廣泛應用的節(jié)能環(huán)保的優(yōu)質光源，成為照明行業(yè)的主流產(chǎn)品。甚至有人評價說，半導體照明帶來的是“照明領域的第三次革命”，“其意義不亞于以人類高高舉起第一根火把和愛迪生發(fā)明第一只白熾燈為代表的前兩次照明領域的革命?！蹦壳埃琇ED作為“照亮未來的技術”，已受到越來越多國家的重視。 封裝是指安裝半導體電路外殼，不僅起著安放、固定、密封、保護芯片使之不受外界環(huán)境干擾和腐蝕破壞的作用，而且是溝通內部電路與外部電路的橋梁。所謂LED封裝加工是將晶片上的連接點用導線封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過導線與其他電路連接，因此，封裝對LED芯片起著重要的作用。而陰險鍵合(Wire blonding)技術仍然是LED封裝連接技術中廣泛使用的靈活形式，焊線機是用鋁線（或其他材料）把電路板上的壓焊點與外殼或引線框架上的外引線引出端通過鍵合連接起來。 信息化社會的到來，促進了現(xiàn)代信息顯示技術的發(fā)展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息顯示產(chǎn)品，縱觀各類顯示產(chǎn)品，各有其所長和適宜的市場應用需求。隨著LED材料技術和工藝的提升，LED顯示屏以突出的優(yōu)勢成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，并在社會經(jīng)濟的許多領域得到廣泛應用，主要包括： （1）證券交易、金融信息顯示。這一領域的LED顯示屏占到了前幾年國內LED顯示屏需求量的50%以上，目前仍有較大的需求。 （2）機場航班動態(tài)信息顯示。民航機場建設對住處顯示的要求非常明確，LED顯示屏是航班住處顯示系統(tǒng)FIDS（Flight information Display system）的首選產(chǎn)品。 （3）港口、車站旅客引導信息顯示。以LED顯示民間為主體的信息系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)、列車到發(fā)揭示系統(tǒng)、票務信息系統(tǒng)等共同構成客運樞紐的自動化系統(tǒng)，成為國內火車站和港口技術發(fā)展和改造的重要內容。 （4）體育場館信息顯示。LED顯示屏作為比賽信息顯示和比賽實況播放的的主要手段已取代了傳統(tǒng)的燈光及CRT顯示屏，在現(xiàn)代化體育場館成為必備的比賽設施。 （5）道路交通信息顯示。智能效通系統(tǒng)（ITS）的興起，在城市效通、高速公路等領域，LED顯示民間作為可變情報板、限速標志等，得到普遍采用。 （6）調度指揮中心信息顯示。電力調度、車輛動態(tài)跟蹤、車輛調高度管理等，也在逐步采用高密度的LED顯示屏。 （7）郵政、電信、商場購物中心等服務領域的業(yè)務宣傳及信息顯示。 （8）廣告媒體新產(chǎn)品。除單一大型戶內、戶外LED顯示屏做為廣告媒體外，集群LED顯示屏廣告系統(tǒng)、列車LED顯示屏廣告發(fā)布系統(tǒng)等也已得到采用并正在推廣。 （9）演出和集會。大型LED顯示屏越來越普遍的用于公共和政治目的的視頻直播，如在我國建國50周年大慶、世界各地的新千年慶典等重大節(jié)日中，大型LED顯示屏在播放實況和廣告信息發(fā)布方面發(fā)揮了卓越的作用。 （10）展覽會，LED顯示大屏幕作為展覽組織者提供的重要服務內容之一，向參展商提供有償服務，國外還有一些較大的LED大屏幕的專業(yè)性租賃公司，也有一些規(guī)模較大的制造商提供租賃服務。 經(jīng)過近十年的發(fā)展，我國LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前已初具規(guī)模，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。進入新世紀，光電子產(chǎn)業(yè)得到廣泛的重視，一些具有實力和影響的企業(yè)把LED顯示屏作為經(jīng)營戰(zhàn)略發(fā)展的重要內容，涉足LED顯示屏產(chǎn)業(yè)，中國加入WTO、北京申奧成功等，成為LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機，預計在近兩年內，我國的LED顯示屏產(chǎn)業(yè)將會有較大的調整和發(fā)展。 目前國內主要LED顯示民間制造廠商主要集中在華東、華北、華南區(qū)域，大型制造商的市場范圍幾乎覆蓋整個國內市場。國內LED廠商數(shù)量也在逐增加，目前比較上規(guī)模的（年產(chǎn)值在300萬元以上）估計有150余家，其中年產(chǎn)值上千萬的有20余家。而且由于國產(chǎn)LED顯示屏的性價比比較高，市場占有率近100%，國外同類產(chǎn)品基本沒有市場。目前在國內市場上，國產(chǎn)LED顯示屏的市場占有率近100%，國外同類產(chǎn)品基本沒有市場，四十三屆世乒賽主會場天津體育中心、京九鐵路、北京西客站首都機場、浦東機場等，均由國內代表企業(yè)中標。國內LED顯示屏產(chǎn)品及市場發(fā)展迅速，廠家眾多，但目前主導骨干企業(yè)群尚在形成之中，處于群雄逐鹿的時代。隨著LED顯示產(chǎn)品行業(yè)的競爭逐步變得有序，市場即將轉入規(guī)?；⑵放苹偁?，當逐步形成實力占據(jù)市場分額50%以上的三到五家企業(yè)時，顯示屏市場將趨于成熟。 節(jié)能是LED最大的特點,在我國具有非常重要的現(xiàn)實意義。中國照明用電約占總電量的12%, 保守估計2010年我國總發(fā)電量將達到30000億度,照明用電將達到約3600億度,如能節(jié)約一半的照明用電就是1800億度,相當于兩個三峽電站的年發(fā)電量。照明節(jié)能產(chǎn)生了兩方面益處：能源消耗的節(jié)約和二氧化碳氣體排放的減少。 根據(jù)LED顯示屏專業(yè)委員會的統(tǒng)計，2001年成員單位的出口額約為4億元人民幣，這是LED顯示屏走向國際市場的良好跡象。國產(chǎn)LED顯示屏走出國門加入國際市場將使LED產(chǎn)業(yè)得到大的提升。 據(jù)科學界預測，到2008年，全球LED的產(chǎn)值將從 2004年的125億美元提高到500億美元。美國能源部研究報告分析，到2010年，美國將有55％的白熾燈和熒光燈被半導體燈替代，每年節(jié)約電費可達 350億美元，半導體燈有望形成500億美元的大產(chǎn)業(yè)。韓國政府也拿出1億美元發(fā)展本國的LED照明產(chǎn)業(yè)。日本則提出，2006年將用半導體燈大規(guī)模替代傳統(tǒng)的白熾燈。目前，美國GE、荷蘭飛利浦、德國歐斯朗三大世界照明生產(chǎn)巨頭紛紛與半導體公司合作組建半導體照明公司，搶占產(chǎn)業(yè)制高點，目標是使半導體照明成為21世紀的新光源。 二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）： 目前，大多數(shù)封裝裝備中采用的是電機——滾珠絲杠式的驅動方式，伺服電機的旋轉運動是通過絲杠轉為定位平臺的直線運動，其極限加速度可以達到1g。 日本發(fā)明了一種采用直線電磁電機驅動的XY定位平臺，可以有效地提高定位系統(tǒng)的速度和可靠性。省去了旋轉電機驅動中的傳動環(huán)節(jié)，從而都不痛的提高了 XY定位平臺的性能。但目前存在的問題是，無論用哪種直線電機驅動方式，動補痛程度的存在滯后、有限響應、有限加速度及速度等問題，且不同程度的限制了定位精度的進一步提高。音圈電機(Yoica Coil Aotuator)是另一種可用于直接驅動的驅動元件它是基于安培力原理制造的，除了和直線電機一樣避免了傳動環(huán)節(jié)存在間隙等不足外，在理論上具有無限分辨率，還有無滯后、高響應、高加速度、高速度、體積小、力特性好、控制方便等優(yōu)點使音圈電機更適用于要求高加速度，高頻激勵，快速和高精度定位的控制系統(tǒng)中[ss.}s]將其用于高頻啟動和轉向的引線鍵合設備定位機構中，無疑是理想的選擇。 如下圖所示即為音圈電機應用在半導體加工設備中的XY定位平臺上的實例，在該X7定位平臺單方向，即X向采用了傳統(tǒng)結構的音圈電機驅動，Y向 則用平面直線電機驅動.新加坡發(fā)明的雙向都采用音圈電書1來驅動的XY精密定位平臺，即在該安裝有焊頭的XY定位平臺中，其X向和Y向均采用音圈電機進行驅動來實現(xiàn)焊頭在水平面的兩自由度運動。又比如美國BEITedmologies公司的音圈電機也有用在XY定位平臺上的成功范例。 近年來，隨著電子技術、計算機技術的發(fā)展，各種形式的封裝樣式越來越多，LED封裝高速、高精度的需求日益緊迫。為進一步提高質量和生產(chǎn)率，對該類設備的運動精度和運動速度、加速度等性能提出了更高的要求，也體現(xiàn)了該類作業(yè)裝備向高速、高精度方向發(fā)展的趨勢。這就要求LED的封裝技術不斷的發(fā)展和改良。 3、 研究內容及實驗方案： 主要研究面向LED封裝的XY二自由度的工作臺的設計，主要工作包括電機的選擇、導軌的選擇、軸承的選擇、滾珠絲桿的設計、聯(lián)軸器的選擇、機械結構的設計。 四、目標、主要特色及工作進度 目標：工作臺運行能達到精度要求，工作臺運行可靠。 主要特色：能自動調節(jié)運行精度。 工作進度：第一周查閱有關資料，做好準備工作，完成電機的選擇 第二周完成軸的設計以及軸承的選擇 第三周完成帶與帶輪的設計，完成X軸上旋臺的設計 第四周完成導軌的設計，完成滾珠絲桿的設計工作 第五周完成聯(lián)軸器的設計以及X-Y工作臺機械結構的設計 第六周完成工作臺二維與三維圖紙的繪制，并完成文字的整理工作。 5、 參考文獻 [1] 璞良貴，紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2] 趙松年，張奇鵬. 機電一體化機械系統(tǒng)設計.北京： 機械工業(yè)出版社，1996 [3] 徐灝主編，機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995.12 [4] 李克永.化工機械手冊. 天津: 天津大學出版社，1991.5 [5] M F Caggiano, E Barkley, M Sun, J T Kleban, Electrical modeling of the chip scale ball grid array package at radio frequencies, Microelectronics Journal, 2000, 31:701～709 南昌航空大學科技學院學士學位論文 面向LED封裝的XY二自由度的工作臺的設計 1. 前 言 封裝是指安裝半導體電路外殼，不僅起著安放、固定、密封、保護芯片使之不受外界環(huán)境干擾和腐蝕破壞的作用，而且是溝通內部電路與外部電路的橋梁。所謂LED封裝加工是將晶片上的連接點用導線封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過導線與其他電路連接，因此，封裝對LED芯片起著重要的作用。而陰險鍵合(Wire blonding)技術仍然是LED封裝連接技術中廣泛使用的靈活形式，焊線機是用鋁線（或其他材料）把電路板上的壓焊點與外殼或引線框架上的外引線引出端通過鍵合連接起來。 近年來，隨著電子技術、計算機技術的發(fā)展，各種形式的封裝樣式越來越多，LED封裝高速、高精度的需求日益緊迫。為進一步提高質量和生產(chǎn)率，對該類設備的運動精度和運動速度、加速度等性能提出了更高的要求，也體現(xiàn)了該類作業(yè)裝備向高速、高精度方向發(fā)展的趨勢。這就要求LED的封裝技術不斷的發(fā)展和改良。 目前，大多數(shù)封裝裝備中采用的是電機——滾珠絲杠式的驅動方式，伺服電機的旋轉運動是通過絲杠轉為定位平臺的直線運動，其極限加速度可以達到1g。 日本發(fā)明了一種采用直線電磁電機驅動的XY定位平臺，可以有效地提高定位系統(tǒng)的速度和可靠性。省去了旋轉電機驅動中的傳動環(huán)節(jié)，從而都不痛的提高了 XY定位平臺的性能。但目前存在的問題是，無論用哪種直線電機驅動方式，動補痛程度的存在滯后、有限響應、有限加速度及速度等問題，且不同程度的限制了定位精度的進一步提高。音圈電機(Yoica Coil Aotuator)是另一種可用于直接驅動的驅動元件它是基于安培力原理制造的，除了和直線電機一樣避免了傳動環(huán)節(jié)存在間隙等不足外，在理論上具有無限分辨率，還有無滯后、高響應、高加速度、高速度、體積小、力特性好、控制方便等優(yōu)點使音圈電機更適用于要求高加速度，高頻激勵，快速和高精度定位的控制系統(tǒng)中[ss.}s]將其用于高頻啟動和轉向的引線鍵合設備定位機構中，無疑是理想的選擇。 如下圖所示即為音圈電機應用在半導體加工設備中的XY定位平臺上的實例，在該X7定位平臺單方向，即X向采用了傳統(tǒng)結構的音圈電機驅動，Y向 則用平面直線電機驅動.新加坡發(fā)明的雙向都采用音圈電書1來驅動的XY精密定位平臺，即在該安裝有焊頭的XY定位平臺中，其X向和Y向均采用音圈電機進行驅動來實現(xiàn)焊頭在水平面的兩自由度運動。又比如美國BEITedmologies公司的音圈電機也有用在XY定位平臺上的成功范例。 近年來，隨著電子技術、計算機技術的發(fā)展，各種形式的封裝樣式越來越多，LED封裝高速、高精度的需求日益緊迫。為進一步提高質量和生產(chǎn)率，對該類設備的運動精度和運動速度、加速度等性能提出了更高的要求，也體現(xiàn)了該類作業(yè)裝備向高速、高精度方向發(fā)展的趨勢。這就要求LED的封裝技術不斷的發(fā)展和改良。 本文面向LED封裝的XY二自由度的工作臺的設計為課題，設計一部高速、高精度、可靠的LED封裝設備工作臺。 2 X—Y工作臺的傳動方式 本次設計的工作臺為十字工作臺，為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結構的緊湊，采用螺旋絲杠螺母傳動副。電機與螺旋絲杠副采取直接連接的方式，即螺旋絲杠轉速/電機轉速=1。為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加載荷的結構。采用直線導軌副，從而減小工作臺的摩擦系數(shù)，提高運動平穩(wěn)性。系統(tǒng)總體框圖如下 主要完成的工作有：螺旋絲杠副的選取、電機的選取、軸承的選取、導軌副的選取及工作臺底座尺寸的設計。 3 螺旋絲杠副的選取 3.1導程的選取 根據(jù)任務書選擇行程=400mm，最大速度為0.3m/s作為設計目標進行計算。 因為設計要求分辨率范圍是0.1mm-0.01mm。粗選導程為5mm，計算分辨率： S=Ph*A/B S 最小進給量，mm A 減速比，即滾珠絲杠副轉速/電機轉速 Ph 滾珠絲杠副的導程，mm B 角度測試儀和驅動的分辨率，即每轉脈沖數(shù)，p/rev 電機與絲杠采取直接連接的方式，所以A=1，伺服馬達每轉一周的最小分辨率通常隨著伺服馬達的標準角度測試儀的分辨率（1000p/rev,1500p/rev）而成為 1000p/rev (無倍增) 1500p/rev (無倍增) 2000p/rev (2倍增) 3000p/rev (2倍增) 4000p/rev (4倍增) 6000p/rev (4倍增) 由于分辨率要求達到0.1~0.01mm，先選取1000 p/rev的分辨率和導程5mm代入上式計算得S=0.005mm,所以滿足要求，所以選定導程為5mm。 3.2 螺旋傳動型式的選取 螺旋傳動分為滑動螺旋、滾動螺旋、靜壓螺旋。其中滾動螺旋廣泛用于各種精度的數(shù)控機床、加工中心、FMS柔性制造系統(tǒng)、輕功等機構中，且滾動螺旋有如下許多優(yōu)點： 1. 傳動效率高達0.9~0.98，平均為滑動螺旋的2-3倍，可節(jié)省動力1/2~3/4，有利于主機的小型化及減輕勞動強度。 2. 摩擦力矩小，接觸剛度高，使溫升及熱變形減小，有利于改善主機的動態(tài)特性和提高工作精度。 3. 工作壽命長，平均可達滑動螺旋的10倍左右 4. 傳動無間隙，無爬行，運轉平穩(wěn)，傳動精度高 5. 具有良好的高速性能，其臨界轉速之dn值（d為軸徑，mm；n為轉速，r/min）可達40000以上，可實現(xiàn)線速度120m/min的高速驅動 6. 已經(jīng)實現(xiàn)系列尺寸標準化，并出現(xiàn)了冷軋滾珠絲杠，提供了多用途的廉價產(chǎn)品 所以本次設計絲杠選用滾珠絲杠 3.3 計算最大速度和各時段的時間 因為行程為400mm，在運行過程中，加速時間與減速時間一般各約為整個運行時間的1/4，設加速度為a a*t1=Vmax 0.5*a*t1+Vmax*t3 -0.5a*t32 +Vmax*t2=400 計算得t1=t3=1.125 秒t2=2.25秒 a=0.27m/s2 滾珠絲桿的最大轉速為 Nmax= Vmax/ph=300/5=60 （轉/秒）=3600（轉/分） 3.4 滾珠絲杠副尺寸選擇計算 3.4.1 計算當量載荷 加速時滾珠絲杠承受最大軸向負荷，減速時承受最小軸向負荷; Fmax=μ*m*g+m*（Vmax/t） Fmin=μ*m*g-m*（Vmax/t） Fmax: 滾珠絲杠副承受最大軸向負荷，N Fmin： 滾珠絲杠副承受最小軸向負荷，N μ： 滾動導軌選取0.005， m： 工作臺質量及最大工件（和夾具）質量，Kg g： 重力加速度，9.8m/s2 Vmax：最大移動速度，m/s t： 工作臺從靜止加速到Vmax的時間，S 其中工作臺質量及最大工件（和夾具）質量約為20Kg 代入個數(shù)據(jù)計算得 Fmax=6.4 N Fmin=-4.4N 工作時，載荷在Fmax與Fmin之間周期性變化，所以當量載荷 Fm=1/3（2Fmax+Fmin） Fm=5.7 N 3.4.2 計算當量轉速 r/min 工作臺工作時Nmin=0,Nmax=3600（r/min） Nm=[0.5*(Nmax+Nmin)*1.125*2+Nmax*2.25]/4.5= 2700（r/min） 3.4.3計算額定動載荷 C/am=fwFm(60NmLh)1/3/100fa*fc C/am=fwFm(Ls/Ph)1/3/fa*fc 選取其中較大者為預期值C/am fa——精度系數(shù) fc——可靠性系數(shù) fw——載荷性質系數(shù) Lh—預期工作壽命 h Ls—預期工作距離 Km 根據(jù)資料，自動控制設備的滾珠絲杠的工作壽命推薦為Lh=15000小時，Ls=（（15000*3600）/4.5）*0.4/1000=480 km 查表 精度等級 1，2，3 4，5 7 10 fa 1.0 0.9 0.8 0.7 可靠性/% 90 95 96 97 98 99 Fc 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 載荷性質 無沖擊 輕微沖擊 伴有沖擊或振動 Fw 1~1.2 1.2~1.5 1.5~2 得fa=1 Fc =1 Fw=1.2 代入公式計算得 Cam=74.6N 3.4.4估算滾珠絲杠允許最大軸向變形m（μm） m=（1/3~1/4）重復定位精度，任務書重復定位精度為0.003~0.015mm 取重復定位精度為0.015mm=15μm m=*15μm=5μm 3.4.5滾珠絲杠副的支撐方式選擇 滾珠絲杠副的支撐方式有4種情況 1） 固定—自由 2） 支承—游動 3） 固定—游動 4） 固定—固定 安裝方式對滾珠絲杠副的承載能力，剛性，最高轉速，使用壽命有至關重要的影響在條件允許的情況下，設計時應盡量避免一端自由的方式。本次設計選用兩端固定的支撐方式，應為其有以下優(yōu)點： 1）絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性最高，適用于高速回轉 2）兩端軸承均調整預緊，絲杠的溫度變形可轉化為軸承的預緊力 3）適用于對剛度和位移精度要求高的滾珠絲杠安裝 4）軸向剛度大 3.4.6 估算滾珠絲杠底徑d2m d2m=a F0=μ0W a——支撐方式系數(shù)，兩端固定時取0.039 F0——導軌靜摩擦力，N μ0——導軌靜摩擦因數(shù) L——滾珠絲杠兩軸承支點間距離，常取1.1行程+（10~14）Ph，mm 其中滾動導軌的靜摩擦因數(shù)為0.005，W=20Kg*9.8Kg/s2，行程為400mm， 計算得L=510mm，F(xiàn)0=0.98 代入公式計算得 d2m=12.3mm 3.4.7 滾珠絲杠副的預緊方式 預緊方式 預緊方式代號 預緊力Fp 適用范圍 備注 雙螺母墊片預緊 D ≤12%Co 一般取≤10%Co 不限 Co值參見滾珠絲杠副的詳細參數(shù) 單螺母變位導程預緊 B ≤%10Co 一般取≤7.5%Co 中小直徑滾珠絲杠副 單螺母增大滾珠直徑預緊 Z ≤5%Co 中小直徑滾珠絲杠 結合查閱機械設計手冊表1-1-13和表11-1-14選取滾珠絲杠副的預緊方式為單螺母變?yōu)閷С填A緊 確定滾珠絲杠的規(guī)格代號 產(chǎn)品編號 標準行程mm 總長L mm 公稱直徑 mm 公稱導程mm 滾珠直徑mm 滾珠圈數(shù) 絲杠底徑mm 旋向 行程余量mm 軸向間隙 任意300mm行程變動量V300mm 額定動負荷KN 額定靜負荷KN 剛性 N/μm （30%Co） BSG126 400 540 16 5 3.175 3 12.5 右 19 G0~ G1 0.016 4.9 7.6 140 滾珠絲桿副上螺母 3.4.8 計算預緊力Fp （N） Fp=Fmax，其中Fmax為最大軸向載荷，F(xiàn)max=6.4N，所以Fp=2.1N 3.4.9 DN值的驗算 D為滾珠絲杠副滾珠中心處直徑（mm），N為滾珠絲杠副極限轉速（rpm） D*N≤70000、 D=16mm，N=3600r/min 16X3600=57600＜70000，所以合格 3.4.10 安裝部精度及其設計 查閱表機械設計手冊表11-1-25 選取精度等級為P4 查閱機械設計手冊表11-1-29 E5= 28μm E8=5μm E6= 20μm E9=16 μm E7= 8μm E10=16μm 3.5 螺旋升角與傳動效率 3.5.1 螺旋升角的計算 tan=Ph/（π*d） ——螺旋升角 π——圓周率，3.14 d——滾珠絲杠副的公稱直徑，mm 由前面數(shù)據(jù)可知，Ph=5mm，d=16mm，代入公式計算得=5.7° 3.5.2 傳動效率的計算 查上圖可得滾珠絲杠副的傳動效率約為0.9 3.6 計算行程補償值C （μm） C=11.8lu10-3 lu=行程+（8~14）Ph t——溫度變化值，2~3°C Lu——滾珠絲杠副有效行程，mm 計算得C=166.3μm 3.7 計算預拉伸力Ft（N） Ft=1.95td22 d2——絲杠螺紋底徑，mm t——溫度變化值，2~3°C 螺紋底徑為12.5mm， 計算得預拉伸力為914（N） 4. 滾動軸承型號選擇計算 4.1 初步選擇軸承的類型 查機械設計手冊表6-2-2選擇深溝球軸承 額定動載荷比 摩擦比 轉速比 旋轉精度 剛度 1 1.0 1.0 A C 因為軸承主要承受徑向載荷，也可以承受少量的雙向軸向載荷，在轉速較高、不宜使用推理軸承時，可承受較輕純軸向載荷，且深溝球軸承能限制軸的雙向軸向移動在軸承的游隙范圍內，結構簡單，使用方便以及使用壽命長，價格低廉。 4.2 計算當量動載荷 軸承的基本額定動載荷是在嘉定的運轉條件下確定的。其中載荷條件是：向心軸承只承受純徑向載荷實際上，軸承再大多數(shù)場合，常常同時承受徑向載荷和軸向載荷，因此，再進行軸承計算時，必須把實際載荷轉換為與確定動載荷條件相一致的當量動載荷。當量動載荷的一般計算公式為： P=XFr+YFn 式中 P——當量動載荷，N Fr——徑向載荷，N Fa——軸向載荷，N X——徑向動載荷系數(shù) Y——軸向動載荷系數(shù) 其中軸向載荷為5.7N，而徑向載荷約為6Kg*9.8Kg/s2約等于60N， 軸承類型 相對軸向載荷 單列軸承 雙列軸承 e ≤e ＞e ≤e ＞e X Y X Y X Y X Y 深溝球軸承 0.172 0.172 1 0 0.56 2.3 1 0 0.56 2.3 0.19 0.345 0.345 1.99 1.99 0.22 0.689 0.689 1.71 1.71 0.26 1.03 1.03 1.55 1.55 0.28 1.38 1.38 1.45 1.45 0.3 2.07 2.07 1.31 1.31 0.34 3.45 3.45 1.15 1.15 0.38 5.17 5.17 1.04 1.04 0.42 明顯=5.7/60≤e，所以X=1，Y=0 P=XFr+YFa=60*1+5.7*0=60 （N） 4.3 按額定載荷選擇軸承 4.3.1 計算額定動載荷 C=P＜C（或C） C——基本額定動載荷計算值，N； P——當量動載荷，N； f——壽命因數(shù)； f——速度因數(shù)； Fh——壽命因數(shù) Fm——力矩載荷因數(shù)，力矩較小時取fm=1.5 Fd——沖擊載荷因數(shù) Ft——溫度因數(shù) Cr——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動載荷，N Ca——軸承尺寸及性能表中所列軸向基本額定動載荷，N 查機械設計手冊表6-2-8~6-2-11得 fm=1.5 fd=1.2 fr=1.0 查閱機械設計手冊表6-2-12，推薦使用壽命為25000h，根據(jù)推薦使用壽命查閱表6-2-8得壽命因數(shù) L10h/h fh 25000 3.68 滾珠絲杠副的最大轉速達到3600r/min，查閱機械設計手冊表6-2-9得速度因數(shù) n/r*min fn 3600 0.21 將壽命因數(shù)fh=3.68和速度因數(shù)fn=0.21代入上式可以算得 基本額定動載荷C=1892.6（N）。 4.3.2額定靜載荷的計算 計算軸承時，應分別計算額定動載荷和額定靜載荷，取其中較大者選擇軸承。額定靜載荷的計算公式： C0=S0P0＜C0r或C0a 式中C0——基本額定靜載荷計算值，N； P0——當量靜載荷，N， S0——安全因數(shù)，靜止軸承和緩慢擺動 C0r——軸承尺寸及性能表中所列的徑向基本額定靜載荷，N C0a——軸承尺寸及性能表中所列的軸向基本額定靜載荷，N 因為所選為深溝球軸承，所以P0r=X0Fr+Y0Fa=60（N） 查閱機械設計手冊表6-2-16 使用要求和載荷性質 S0 球軸承 對旋轉精度及平穩(wěn)性質高，或承受強大的沖擊載荷 1.5~2 把上列數(shù)據(jù)代入基本靜載荷計算公式可以計算得： C0=S0P0=1.5*60=90 （N） 明顯，基本額定靜載荷C0＜基本額定動載荷C 4.3.3 按基本額定動載荷選取軸承 由于基本額定靜載荷C0＜基本額定動載荷C，選取軸承時按照基本額定動載荷來選取，并且考慮與其他零件的配合，查閱機械設計手冊表6-2-52選?。? 基本尺寸/mm 基本額定載荷/KN 極限轉速/r/min-1 重量/kg 軸承代號 其他尺寸/mm 安裝尺寸/mm 球徑/mm 球數(shù) d D B Cr C0r 脂 油 W 60000型 d2 D2 r da Da ra Dw Z 12 21 5 1.9 1 24000 32000 0.005 61801 14.6 18.4 0.3 14 19 0.3 2.381 12 （ 深溝球軸承60000型） 5 系統(tǒng)剛度的計算 （N/μm） 5.1滾珠絲杠軸本身的軸向剛性，N/μm 采取兩端固定的形式， Ks=（A*E*L/X*(L-X)）*10-3， A——滾珠絲杠副的截面積，mm2（以滾珠絲杠副螺紋底徑計算） E——滾珠絲杠副軸材料的彈性系數(shù)，2.1*105 N/μm X——負荷作用點到固定或支撐端的距離，mm L——滾珠絲杠副支撐距離，mm 計算得出Ks=808N/μm 5.2滾珠螺母本身的軸向剛度 Kn=0.8*Kc（Fp/（*Co））1/3 （預緊的滾珠絲杠=0.1） Kc——樣本軸向接觸剛度，N/μm Fp——預緊力，N Co——樣本所列額定動載荷，N 查閱前面滾珠絲杠副參數(shù)，代入公式計算得 Kn=137.9 N/μm 5.3計算系統(tǒng)剛度 K——整個滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的軸向剛性 Ks——滾珠絲杠軸本身的軸向剛性，N/μm Kb——軸承剛度 N/μm Kn——滾珠螺母本身的軸向剛度 Kb=Kb1+Kb2 N/μm Kb1，Kb2分別問兩端軸承組的剛度，約為147.8N/μm Kb=2*147.8=295.6，N/μm 將Ks，Kb，Kn數(shù)據(jù)代入計算得 K=2550.7N/μm =Fa/K=（6.4+2.1）/2550.70.003m《5μm，所以剛度驗算合格。 6 電機的選擇 6.1 滾珠絲桿副推力與扭矩的關系公式 Tp=Fa*Ph*A/（2*π*），N*mm Tp——驅動扭矩，N*mm Fa——工作臺的軸向負荷 M——工作臺的總質量，kg μ——工作臺的摩擦系數(shù)，滾動導軌取0.005 9.8——重力加速度,m/s2 Ph——絲杠導程，mm A——減速比，直聯(lián)時為1 π——3.14 ——滾珠絲杠副的傳動效率 查閱前面已經(jīng)計算的數(shù)據(jù)可知Fa=（9.8*20*0.005）+5.7=6.62N，M=20kg，Ph=5mm，=0.9代入上式計算得Tp5.9N*mm 6.2 工作臺加速扭矩的計算 Tg=J**103，，N*mm J——馬達軸上及前方所有運動部件的慣性矩，kg*m2 ——角加速度，rad/ s2 其中J=M*（Ph*2π）2*A2/106+m*D2/（8*106） M——工作臺總質量，Kg Ph——絲杠導程，mm A——減速比，直聯(lián)為1 m——絲杠本身，電機齒輪，絲杠上此輪等圓形物體的質量，有幾項m則計算相應的慣性矩并加總到慣性矩計算公式中，Kg D——相應的直徑，mm 由于滾珠絲杠和電機為直聯(lián)，所以，計算m*D2/（8*106）總和約等于192/106 J=12.67/106+192/106=0.00021kg*m2 =2π*N/（60t） N——馬達轉速，rpm t——加速時間，s N=3600r/min，t=1.125s =335rad/s2 所以Tg=J**103 Tg=0.00021*335*103=70.35 N*mm 6.3 計算滾珠絲杠預壓扭矩Td Td=0.05*Fp*Ph/(2*π（tan）)*A Fp——滾珠絲杠副的預緊力，N Ph——滾珠絲杠副導程，mm ——滾珠絲杠副螺旋升角，即導程角 A——減速比，直聯(lián)時為1 前面已經(jīng)計算得Fp=2.1N，=5.7°，Ph=5mm，計算得Td=0.27N*mm 6.4 滾珠絲杠副驅動扭矩的計算 計算滾珠絲杠副的驅動扭矩按下列公式： Ts= Tg+Tp+Td Ts——傳動軸的驅動扭矩，N*mm Tg——加速扭矩，N*mm Tp——預壓扭矩，N*mm 將Tp，Td, Tg的值代入Ts= Tg+Tp+Td，計算得Ts76.5N*mm 6.5馬達的選定 一般而言，馬達的額定扭矩應為滾珠絲杠副軸計算扭矩的2倍或以上。馬達的慣性矩由馬達和其驅動器共同決定，一般情況，馬達慣性矩應為滾珠絲杠副傳動軸總慣性矩的1/3~1/10。 根據(jù)所計算的結果查閱相關生產(chǎn)廠家產(chǎn)品，選用伺服電機：ASM/T02L250 AK 7.聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件，它主要用來連接軸與軸（或連接軸與其他回轉零件），以傳遞運動與轉矩;聯(lián)軸器主要分為剛性聯(lián)軸器（無補償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補償能力）。撓性聯(lián)軸器分為有彈性元件的撓性聯(lián)軸器和無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，其中有彈性元件的撓性聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振能力。我們選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本低，它適用于連接載荷平穩(wěn)、需正反轉或啟動頻繁的傳遞中小轉矩的軸。 聯(lián)軸器力矩的計算 T≥T1*K1*K2*K3 T——計算力矩， N*mm T1——電機轉矩 ，76.5N*mm K1——負載系數(shù) ，由于本工作臺負載變化小，所以查閱機械設計手冊得K1=1.2 K2——運轉時間系數(shù) ，每天運轉時間小于16小時，所以取K2=1.18 K3——起、停頻繁度系數(shù)，起、停頻繁，所以取K3=2.0 計算得T216.6N*m，查閱《課程設計》選取聯(lián)軸器型號為GB4323-84-TL2 8 滾動直線導軌的選擇 8.1直線導軌種類選擇 滾動直線導軌副主要的類型包括 滾動直線導軌副，滾動直線導軌套副，滾動花鍵副和滾動導軌塊。 常用的三種直線導軌基本性能比較見下表，滾動直線導軌的運行速度已達200m/min。在歐美各國2/3以上的高速數(shù)控機床都采用了滾動直線導軌。它已再各種現(xiàn)代機械設備中得到越來越廣泛的應用 運動形式 滑動導軌 滾動直線導軌 靜壓導軌 摩擦因數(shù) μ=0.04~0.06 μ=0.003~0.005 μ=0.0005~0.001 運行速度 低速 低速~高速 中速~高速 剛度 高 較高 較低 壽命 三者相近 可靠性 高 較高 較差 滾動體與圓弧溝槽相接觸，與點接觸相比承載能力大，剛性好 摩擦因數(shù)小，一般小于0.005，僅為滑動導軌副的1/20~1/50，節(jié)省動力，可以承受上下左右四個方向的載荷。 磨損小，壽命長，安裝、維修、潤滑簡便。運動靈活、無沖擊，在微量進給時，能很好的控制位置尺寸。 所以選擇滾動直線導軌副 滾動直線導軌副 直線運動系統(tǒng)所承受的載荷受工件重力及重心位置的變化、驅動力F及工作阻力R作用位置的變化、啟動及停止時加速或減速引起的速度變化等因素的影響而發(fā)生變化。 8.2 滾動導軌的計算 8.2.1 計算導軌的載荷 由于本設計是以滾珠絲杠驅動的水平工作臺所以查閱機械設計手冊表6-33得 加速時 P1=P4= P2=P3= P1T~P4T= 承受慣性力的水平式導軌 以滾珠絲杠驅動居多 勻速時 P1~P4= 減速時 P1=P4= P2=P3= P1T~P4T= P1=P4==（20*9.8/4）-（20*9.8/2）*（1/9.8）*（300/1.125）*（71/80） 46.6 N P2=P3==（20*9.8/4）-（20*9.8/2）*（1/9.8）*（300/1.125）*（71/80）=51.4N P1T~P4T==（20*9.8/2）*（1/9.8）*（300/1.125）*（93.5/80）3.1 N 勻速時： P1~P4==49 N 減速時： P1=P4==（20*9.8/4）-（20*9.8/2）*（1/9.8）*（300/1.125）*（71/80）=51.4N P1=P4==（20*9.8/4）-（20*9.8/2）*（1/9.8）*（300/1.125）*（71/80） 46.6 N 所以最大的載荷為51.4N 8.2.2 平均載荷的計算 查閱機械設計手冊表6-3-4得平均載荷Pm0.65Pmax0.65*51.433.4 N。 8.2.3 導軌型號的選取 根據(jù)導程及一根導軌上兩滑塊安裝距離查機械設計手冊表6-3-17選取： 尺寸參數(shù) 規(guī)格 結構尺寸 B1 B2 B3 B4 W M1 (AA) H 20 AA 63 5 53 20 21.5 M6 30 結構尺寸 K T T1 H1 d*D*h L1 L2 L3 L4 F 25 10 10 18 6X9.5X8.5 70 50 40 11 60 結構尺寸 載荷特性 Lmax G （油杯） C/KN C0/KN MA/N*m MBN*m MCN*m 1200 M6 11.5 14.5 92.4 92.4 154 8.3 防塵措施 1.當滑塊運動時，再滑塊運動方向的后方形成負壓區(qū)域，這樣將吸入灰塵。吸入的塵埃積聚在導軌的固定螺釘內及導軌表面上，使?jié)L動直線導軌副的壽命急劇下降。為了保證其使用壽命，必須采取適當?shù)姆缐m措施。 2.本設計在工作臺上加折疊式防塵罩，可以適當?shù)姆乐够覊m雜物進入滑塊內部。 3.為防止雜物聚集在導軌固定螺絲釘孔穴而混入滑塊中，可以使用螺孔帽將其封閉。螺孔帽選用耐油及耐磨損的優(yōu)質合成橡膠，以保證充分的使用壽命。 9.工作臺支撐底座外形的設計 參考滾珠絲杠副、聯(lián)軸器以及電機尺寸設計了工作臺底座的外形尺寸 （上工作臺） （下工作臺） 結 論 在設計之初我根據(jù)任務查閱了很多關于工作臺的知識，對其工作原理，總體結構特點有了一定的了解，同時也通過網(wǎng)絡了解了一些國外在這方面的研究情況，之后就完成了開題報告，隨后我進行的是：總體方案確定、傳動系統(tǒng)確立及尺寸綜合。內容有：滾珠絲杠副，驅動電機，滾動導軌副，軸承及聯(lián)軸器選型的設計。并對工作臺的尺寸進行了初步設計。 我系統(tǒng)地的對傳動系統(tǒng)進行了設計計算，對主要的零部件滾珠絲杠副，驅動電機，滾動導軌副型號進行了系統(tǒng)地設計。并進行了必要的驗算校核。在此過程中我查閱了相當多相關資料，經(jīng)常在圖書館，有時候為了找到相關的參考數(shù)據(jù)在圖書館經(jīng)常呆上兩三個小時，有時我還經(jīng)常到省圖書館和省新華書店查閱資料。現(xiàn)在回想起來這些設計過程，我才覺得機械設計的辛苦，同時也很讓自己振奮。緊接著工作轉入到圖紙的繪制，圖是工程技術人員之間交流語言。制圖中我以一個真正的工程師的角度去畫好每一根線條、每一個標注，這都是需要細心的揣摩、推敲、計算。 經(jīng)過近這段時間的努力，畢業(yè)設計結束了。這次畢業(yè)設計讓我知道作為一名工程人員設計過程的艱辛是難以想象的，數(shù)據(jù)資料更可以說成是工程人員的生命。同時畢業(yè)設計的經(jīng)歷對我的大學四年的學習畫上了圓滿的句號，在這里，我將以前的所學用于實際；在這里，我用自己設計思路付諸實踐；在這里，我用雙手把想象變成實際。 畢業(yè)設計的完成讓我明白我自己還有很長的路要走，這才是一個起點，期待著未來。 　　　　　 參考文獻 [1] 璞良貴，紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2] 趙松年，張奇鵬. 機電一體化機械系統(tǒng)設計.北京： 機械工業(yè)出版社，1996 [3] 徐灝主編，機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995.12 [4] 李克永.化工機械手冊. 天津: 天津大學出版社，1991.5 [5] M F Caggiano, E Barkley, M Sun, J T Kleban, Electrical modeling of the chip scale ball grid array package at radio frequencies, Microelectronics Journal, 2000, 31:701～709 [6].唐順欽 唐忠?guī)?實用鈑金工展開手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1991 [7].范祖堯.現(xiàn)代機械設備設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1996 [8].陳志平 章序文 林興華.攪拌與混合設備設計選用手冊.北京:化學工業(yè)出版社,2004 [9].成大先.機械設計手冊. 北京:化學工業(yè)出版社,2004 [10].方宏明.機械設計制造常用數(shù)據(jù)及標準規(guī)范實用手冊.北京:當代中國音像出版社,2004 致 謝 經(jīng)過半個學期的學習研討，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在畢業(yè)設計過程中我也遇到了很多問題，在老師的幫助下，我才得以順利完成此次畢業(yè)設計。 在這里首先要感謝我的導師張緒坤老師。張老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料，到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是張老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。我非常敬佩張老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎，同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。 最后感謝航空工程系和母校南昌航空大學科技學院四年來對我的培養(yǎng)。 簽名： 賈辰光 31