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邦头是全自动焊线机核心部件之一,其包含换能器组件,运动结构,线夹及力控模块四个部分,其性能直接影响焊线机工作的可靠性和焊线质量,随着芯片工艺的发展,对焊线机的高速高精度要求越来越高,换能器组件将电能转换为机械能并放大的过程中,施加给焊点的能量控制精度也越来越高。运动部件中,要求Z轴在高的搜查速度的同时对芯片的冲击力要小,位置控制及焊接力控的要求精度都很高,且转换要快。因此邦头旋转部分的转动惯量必须小,但是为满足高速要求及良好的动态特性,固有频率要求也很高。为满足高加速度,本次采用的邦头实际是以瓷咀末端的圆弧运动近似模拟竖直运动,因此存在着Z轴的标定,Y方向分量补偿及瓷咀相对于竖直方向摆动的问题。 本文详细阐述了Z轴的方案设计,详细设计,包括Z轴运动结构设计,驱动元件的选择,支承方式及根据疲劳寿命对选型的柔性铰链进行校核。各个功能模块的布局及结构件的设计,运用ABAQUS对 Z轴进行了模态分析。根据瓷咀与旋转中心的几何关系,分析了Z轴位置标定,Y方向分量补偿问题及瓷咀摆动问题,根据结果对焊线工艺的实现提出了要求及使用建议。本文还对柔性铰链进行了研究,包括柔性铰链的变形理论分析,对柔性铰链运动过程中,旋转中心的偏移进行了分析,根据焊线机的设计需求,设计了一套交叉弹簧片式柔性铰链,并对此进行了有限元分析。根据本次项目的设计方案及仿真结果,公司以完成第一套样机试制,并根据邦头仿真的动态特性进行了控制系统的设计,在样机上,进行了Z轴焊线位置标定,并使用外接传感器及数据采集卡,对焊线机冲击力及焊接力的研究及测量,测量并分析在实际焊线中影响焊接冲击力的因素。 最后,对样机进行了实际焊接调试,整机性能满足用户需求表,邦头关键性能满足用户需求,一个焊接周期可以控制在80 ms内,经过本公司项目评审,可以进入小批量试制阶段。