smt贴装设备与工艺毕业论文(编辑修改稿)

smt贴装设备与工艺毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

列。 我于 2020 年 7 月份至 11 月份在伟创力珠海工业园从事 SMT 技术员实习，本课题就是以伟创力标准的 SMT 生产线为依据阐述 SMT 的意义及 SMT 贴装设备的关键作用，进而分析典型 SMT 贴装设备 中的贴片机与印刷机 （以西门子或三洋等较新的型号机为例）结构设计、部件原理、工作流程、设备选型、产线配置、维护方法 、发展趋势，以及贴装过程中的质量控制等关键问题。 同时在兼顾其他设备对 SMT 质量的影响的条件下，重点分析 SMT 缺陷的形成原因及解决方案。 我们知道伟创力珠海工业园 SMT 生产线典型的设备包括了 焊膏印刷机、贴片机、回流焊机 、波峰焊机、分板机、钢网清洗机、吸板机、翻板机以及接驳台 等一系列工艺装备。 每台机器的硬件与软件系统所关的知识点异常复杂，譬如其中的电机就包括了单相电机，三相电机，步进电机，伺服电机等，每种电机都有自己的机械特性与工作特性，因此，制造商根据需要而采用不同的电机，其软件包括各种芯片与 PLC 等，以及各 种光学系统，传感器等。 但作为一名技术员或者一名工程师，他是不可能也不必要完全掌握这些内容的， 只需了解各种机器的基本结构及维修技能与拥有产品的工艺设计和故障处理能力。 本论文重点介绍了钢网印刷机的机械系统 、 光学视觉系统 、 部件气路系统 、 电器及计算机控制系统，然后陈述了贴片机的发展及贴片机的结构与特性、贴装元器件的工艺要求、自动贴装原理、贴装操作工艺规程、贴装结果分析如何提高贴装质量。 本论文的制作采用了章节的模式，总共分为两章。 每章的内容详略得当，连接紧密，论文中出现的零件器材大部都讲述了其作用以便更好的介绍了 设备的结构，使内容连接恰当，增加可读性。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 6 第 1 章 SMT 贴装设备 SMT 贴装设备 简介 SMT 生产线典型的贴装设备包括印刷机、贴片机、回流炉、波峰焊机。 本章只介绍了伟创力 常用的 DEK 机型的 印刷机 以及 西门子机型的贴片机 ，阐述了以上两种机器的基本结构及工作原理。 网板印刷机结构 网板印刷机是将焊膏均匀、适量地涂敷到印刷电路板焊盘表面的专用工艺设备。 全自动印刷机通常带有光学对中系统，通过对 PCB 和模板上对中标志的识别，实现模板开口与 PCB 焊盘的自动对中，在配有 PCB 装夹系统后，能实现全自动 运行。 限于网板印刷机的种类较多，现以伟创力 cisco 项目产线上的 DEK 机型为例分析其结构。 网板印刷机机械系统 网板印刷机机械系统主要由传送机构、刮刀机构、工作台、离网机构、网板夹紧与清洁机构组成。 1．传送机构 网板印刷机传送机构是将基板由传入轨道传送至工作台轨道印刷焊膏，印刷完毕后由传出轨道传出的装置。 印刷机传送机构如图 121 所示。 图 121 基板传送机构 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 7 传送机构基板传送方式采用电机驱动，皮带轮传送的形式。 为控制基板传送的顺序，传入、传出轨道都分别设置了等待传感器感应，通过气 缸式基板止档器控制基板在轨道上的定位。 当基板通过轨道时， 产生对 光电传感器的入射 光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而可检测基板的有无。 2．刮刀头及驱动机构 刮刀及驱动机构如图 122 所示。 刮刀头是通过刮刀驱动机构运转实现焊膏印刷。 刮刀头在伺服电机的驱动下，沿滚珠丝杆作往复运动，通过气缸作用施加给刮刀压力，实现焊膏的印刷。 图 122 刮刀头及驱动机构 3．工作台机构 工作台是提供基板定位、焊膏印刷的平台，结构如图 123 所示。 图 123 印刷工作台 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 8 基板在工作台上定位首先是通过光纤感应 器的检测感知，其定位方式主要由基板边夹、上夹以及顶针等形式。 光纤传感器可检测出基板传入轨道位置状况，基板应定位在基板传入水平方向中心线与工作台水平方向中心线重合处的位置。 基板边夹在前基准定位方式时是工作台的外侧轨道静止，通过内侧轨道的移动压紧基板，基板上夹是通过工作台轨道上的两侧翻夹压板作用压紧基板，顶针主要是为防止薄基板变形或拼板的开裂而采用的在基板下方放置了若干根顶针，进而通过顶针顶住基板。 4．离网机构 离网机构，即印刷机的 Z 轴升降机构，如图 124 所示。 基板印刷时， Z 轴驱动工作台上升，实现焊膏印刷 ，印刷完毕， Z 轴驱动工作台下降，便于基板沿传出轨道传出。 图 124 离网机构 5． x、 y、θ工作台驱动机构 工作台可以在图 125所示的 x、 y、θ驱动机构作用下，作 x、 y 方向的运动和微小位移的转动， x、 y方向运动由电机 电机 2 驱动，工作台转动由电机 3驱动。 光电传感器主要作工作台 x、 y 方向运动、转动的限位控制。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 9 图 125工作台 x、 y、θ驱动机构 6．网板夹紧机构 网板夹紧机构如图 126所示，主要用于夹紧网板。 网板按一定方向沿网板支撑框架放入，左右网板支撑框架各有两只气缸，气缸工作， 网板夹紧。 图 126网板夹紧机构 7．网板清洁机构 网板清洁机构主要清除网板背面粘连的焊膏，结构如图 127所示。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 10 图 127网板清洁机构 网板清洁主要有干洗和湿洗两种方式。 干洗是通过图 127中滚动电机驱动无尘纸清洗焊膏，湿洗是通过图 128中的溶剂泵运转抽取溶剂瓶中的酒精清洗网板背面的焊膏。 溶剂的喷洒量，可以通过控制旋钮进行调整，如喷洒量减少可能是由于密封圈损坏等原因引起。 有的印刷机还带有空气清洗网板装置，通过产生一定的气压冲洗网板孔壁粘连的焊膏。 光电传感器 1检测清洁纸的送出量 ，光电传感器 2检测清洁纸的有无。 气缸 1动作，清洁机构与视觉机构连锁，进行网板清洁，气缸 2动作，驱动清洁吸嘴的升降。 图 128 溶剂泵 印刷机光学视觉系统 印刷机光学视觉系统主要是识别基板 MARK（标记）点和网板 MARK 点，其结构如图 129 所示。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 11 图 129 印刷机视觉系统 印刷机视觉系统通常采用 CCD（ Charge Coupled Device 电荷耦合器件）摄像头摄取基板或网板 MARK 点图像，将其转化为数字信号，再采用先进的计算机硬件与软件技术对图像数字信号进行处理，从而得到 所需要的各种目标图像特征值，并在此基础上实现模式识别，坐标计算，灰度分布图等多种功能。 视觉系统结构框图如图 1210所示，主要由图像采集、图像处理、数据转换、数据输出四大部分组成。 图像采集由CCD、镜头、光源、视频图像采集卡和计算机组成；图像处理主要通过软件编程完成图像的噪声去除、几何变换和定位；数据转换是把采集到的数字图像数据转换为 MAR 点的特征值。 数据输出主要是将数据转换部分计算得到的数据输出，并进行 MARK 点的显示。 图 1210视觉系统结构框图 摄像头在伺服电机驱动下，沿 X、 Y滚珠丝杠作相应的运动。 图 129中的气缸是一只带有止档器的气缸，当摄像头照射到基板时，气缸止档器下降，挡住基板，完成基板定位。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 12 印刷机气路系统 网板印刷机工作除需电的驱动，还需有气的驱动。 在印刷机工作中，刮刀驱动，工作台上托板升降，基板夹紧，网板夹紧等机构都需气压驱动。 首先进入印刷机的气源必须有足够的压力，不同印刷机空气压力有差异，伟创力所用的类型一般应控制在 左右。 其次气源必须经过除湿和干燥，保证用气的洁净和干燥，以免影响机器的正常运行甚至引起损坏。 印刷机气路系统如图 1211示。 通过电磁阀的开闭，实现气源的进给控制。 气源向气缸供气原理如图 1212 所示。 减压阀 将气源的压力减压并稳定到一个定值，以便于调节阀能够获得稳定的气源动力用于调节控制。 图 1211印刷机气源 图 1212气缸供气原理图 印刷机电器及计算机控制系统 印刷机电器控制的核心部分是电控柜，整体结构如图 1213 所示。 输入总电源经过三相 380V 的变压器变压后，变成三相 200V/50HZ 的电压输入电控柜。 通过电控柜产生各种电气部品所需的电压，供其正常工作。 同时，各电气部品所需的和产 生的数湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 13 字与模拟信号由电控柜经过处理与 PC进行联系。 图 1213 印刷机电控柜 印刷机电控柜电源位于其左半部，如图 1214 所示，通过这部分产生各电气部件所需的电源电压或电源控制电压。 图 1214印刷机电控柜电源 开关电源的输入电压为 220V,输出电压为三组直流电压 24V、 5V、 24V。 风扇基板电压为交流 100V。 印刷机电控柜内部电源电路控制着三路电压的通断，如图 1215 所示。 一路控制着网板的清洁，控制为三相 200V，一路控制真空吸附的真空泵，控制电压也为三相 200V,还有一路控制伺 服驱动器及滤波器电源，控制电压为单相 200V. 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 14 图 1215 印刷机内部电源控制电路 印刷机驱动器板卡主要位于电控柜的右半部，如图 1216 所示。 图 1216 印刷机驱动器板卡 印刷机 IF基板（输出基板）是一块输出信号驱动板。 主要由继电器构成且这些继电器的型号一样。 输出接口控制单元定义为： IF2A： 外部 I/F口 IF2B： 外部 I/F 口 CND2： 溶剂泵 CND6： 报警灯 CND9： 真空吸附阀 CND11：刮刀下降 CND12： Z 轴上升下降 CND CND7： 清洁卷纸电机 印刷机电控柜信号处理基板位于电控柜的中上部，如图 1217所示，它是整个设备的信号处理部分，由四块基板和 7 块驱动器构成。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 15 图 1217 印刷机信号处理基板 RY 基板的主要功能是通讯； JK JK2 基板主要功能是传输信号； MM 基板主要功能是传递各基板间的电源和信号。 RY 基板， JK JK2 基板都插在 MM 基板上，所以接插的牢靠将直接影响基板是否能正常工作。 印刷机的计算机（ PC）内部结构如图 1218 所示，计算机控制将传感器所感应的信号通过内嵌式的运动控制卡、图像采集卡、 CPU 等板卡实现了对外围 I/O 接口的控制，实现了印刷机数据的采集传送和分析处理功能，并发出指令，完成机器的机械传动、图像处理及检测功能。 图 1218 印刷机 PC内部结构 运动控制卡如图 1219 所示，它主要作电机的运转控制，每张板卡都设有编码，更换时需仔细确认。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 16 图 1219 运动控制卡 图像采集卡如图 1220 所示，它主要 作 PCB 和网板的 MARK 点的图像采集。 图 1220 印刷机图像采集卡 贴片机 贴片机的发展 近 30 年来，贴片机已由早期的低速度（ 秒 /片）和低精度（机械对中）发展到高速（ 秒 /片）和高精度（光学对中，贴片精度 +60um/4δ）。 高精度全自动贴片机是由 计算机、光学、精密机械、滚珠丝杆、直线导轨、线性马达、谐波驱动器以及真空系统和各种传感器 构成的机电一体化的高科技装备。 从某种意义上来说，贴片机技术已经成为 SMT 的支柱和深入发展的重要标志，贴片机是整个 SMT 生产 中最关键、最复杂的设备，也是人们初次建立 SMT 生产线时最难选择的设备。 本章将着重讨论贴片机的主要结构，工作原理，各类贴片机的主要特点以及 IPC最新推出的贴片机验收标准 ，为选购及组织验收贴片机提供依据。 贴片机的结构与特性 目前 ，世界上生产贴片机的厂家有几十家，贴片机的品种达几百个之多，但无论湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文） 17 是全自动贴片机还是手动贴片机，无论是高速贴片机还是中低速贴片机，它的总体结构均有类似之处。 贴片机的结构可分为：机架、 PCB 传送机构及支撑台、 X， Y 与 Z/θ 伺服，定位系统、光学识别系统、贴片头、供料器、传感 器和计算机操作软件等。 现将上述各种结构的特征及原理简介如下。 机架 机架是机器的基础，所有的传动、定位、传送机构均牢固地固定在它上面，大部分型号的贴片机及其各种供料器也安置在上面，因此机架应有足够的机械强度和钢性。 目前贴片机有各种形式的机架，大致可分为两类。 （ 1）整体铸造式 整体铸造的机架的特 点是整体性强，钢性好，整个机架铸造后采用时效处理，机架的变形微小，工作时。