【正文】 理進(jìn)行設(shè)備方案的選擇，提出設(shè)計(jì)方案，選用絲杠導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)對DHLP320型LED檢測機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用Pro/E對設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行整機(jī)三維建模進(jìn)行干涉檢查。不同的峰值波長反應(yīng)到人眼中的色差感覺也不同，由于半導(dǎo)體芯片制造工藝的限制，當(dāng)前生產(chǎn)出來的LED芯片存在著光電參數(shù)不一致現(xiàn)象，其色差通過肉眼即可分辨，即使是同一品牌同一批次的LED亮度差值可達(dá)一倍以上，因此對LED芯片光電參數(shù)進(jìn)行檢測，為分揀提供數(shù)據(jù)就是LED芯片檢測設(shè)備的主要功能需求。 LED檢測設(shè)備的功能需求檢測的基本要求：在掃描區(qū)內(nèi)對芯片盤進(jìn)行視覺掃描。LED芯片上有正負(fù)兩個(gè)電極，給LED芯片加正向電壓LED芯片點(diǎn)亮，LED芯片的伏安特性可以通過測量LED正向?qū)妷韩@知。另外，本設(shè)備還有一個(gè)檢測速度要求，即實(shí)現(xiàn)高速檢測，目前國內(nèi)外使用的設(shè)備大部分為4～6顆，本設(shè)備也是為達(dá)到或超過這個(gè)速度而設(shè)計(jì)。電控部分：包括用恒流源與恒壓源驅(qū)動(dòng)芯片的智能程控電路，步進(jìn)與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，探針運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的各種繼電器、光電門、氣閻等的控制，與計(jì)算機(jī)的接口等，測量和控制探針、精密移動(dòng)臺的運(yùn)動(dòng)。DH代表公司，LLED，P檢測，3三層晶元，20速度20K/h。四軸平臺：所謂四軸平臺是X、Y、Z、θ四軸，包括高精度XY移動(dòng)平臺、高精度旋轉(zhuǎn)平臺、升降平臺。另外需要實(shí)現(xiàn)光纖探頭和亮度探頭的U向的移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)平臺包括四個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，分別是：X，Y，Z，θ(旋轉(zhuǎn))方向。XY運(yùn)動(dòng)平臺的二維運(yùn)動(dòng)則是提供給測試工作臺進(jìn)行平移，將下一顆芯片送到工位，實(shí)現(xiàn)測試工作的順序進(jìn)行。方案三、絲杠導(dǎo)軌方案：通過電機(jī)帶動(dòng)絲杠的旋轉(zhuǎn)，由絲杠螺母通過平臺連接導(dǎo)軌上的滑塊，使平臺沿導(dǎo)軌方向直線運(yùn)動(dòng)，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，控制直線運(yùn)動(dòng)的速度和方向。 絲杠螺母的設(shè)計(jì)和選型絲杠螺母的設(shè)計(jì)主要是通過計(jì)算從THK的產(chǎn)品中選擇適合的絲杠螺母，絲杠螺母的設(shè)計(jì)選型主要涉及的內(nèi)容有：絲杠軸直徑、導(dǎo)程、螺母型號、精度、軸向間隙(予壓)、絲杠軸支撐方式。所以滾珠絲杠的精度等級按表33選擇如下。因此,從滿足軸向間隙0以下的精密滾珠絲杠里，參照表34選擇預(yù)壓標(biāo)記為G0的滾珠絲杠。170+200＝370mm，所以絲杠軸長度假定為370mm。，故絲杠軸的支撐方法可選擇固定支撐或固定固定的方式，但是固定固定的方式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且部件精度和組裝精度要求高。 表36 初始條件導(dǎo)向面的阻力工作臺質(zhì)量+工件質(zhì)量（m1+m2）25Kg導(dǎo)向面上的摩擦力最大速度重力加速度10m/s2加速時(shí)間由此可知，所需數(shù)據(jù)如下 （32） （33） （34） （35） （36） （37） （38）其中：a——加速度； Fa1——去路加速時(shí)； Fa2——去路等速時(shí)； Fa3——去路減速時(shí)； Fa4——來路加速時(shí)； Fa5——來路等速時(shí)； Fa6——來路減速時(shí)；作用在滾珠絲杠上的最大軸向負(fù)荷為Famax=Fa1=255N；表37 安裝方法相關(guān)系數(shù)安裝方法12固定自由固定支撐210固定固定420絲杠軸的挫曲載荷：與安裝方法相關(guān)的系數(shù)參照表37，螺母和軸承之間的安裝方法按固定支撐方式，安裝間距（推算），絲杠軸溝槽谷徑絲杠軸的容許拉伸壓縮負(fù)荷：由此可見，絲杠軸的挫曲載荷和容許拉伸壓縮負(fù)荷大于等于最大軸向負(fù)荷，如圖34。由DN值所決定的容許轉(zhuǎn)速：鋼球中心直徑D=。假定此型號用于高速搬送裝置以及加速、減速時(shí)作用沖擊負(fù)荷,故靜態(tài)安全系數(shù)(fS)，參照表38。表39 軸向負(fù)荷與運(yùn)行距離的關(guān)系動(dòng)作軸向負(fù)荷（N）運(yùn)行距離（lm）Fa1去路加速時(shí)(s=)255Fa2去路等速時(shí)(s=vt)585mmFa3去路減速時(shí)(s=)245Fa4返程加速時(shí)(s=)255Fa5返程等速時(shí)(s=vt)585mmFa6返程減速時(shí)(s=)245軸向平均負(fù)荷：因?yàn)樨?fù)荷方向不同，按Fa6為正方向的軸向平均負(fù)荷，F(xiàn)a5 為負(fù)方向的軸向平均負(fù)荷，其中軸向負(fù)荷與運(yùn)行距離的關(guān)系如表39。圖35 THK絲杠公稱型號構(gòu)成例根據(jù)額定壽命計(jì)算工作壽命時(shí)間：額定壽命L= rev，每分鐘平均轉(zhuǎn)數(shù)Nm=400min1 ,；根據(jù)額定壽命計(jì)算運(yùn)行距離壽命：導(dǎo)程Ph=5mm。 ；行程長度：240mm；導(dǎo)軌總長460mm,要求壽命： 26280h（3年24小時(shí)）；運(yùn)動(dòng)精度：10μm；使用環(huán)境：無塵；在特殊環(huán)境中（真空、無塵室、高溫、受污染環(huán)境等），有必要考慮材質(zhì)、表面處理、潤滑和防塵等。LM滾動(dòng)導(dǎo)軌承受負(fù)荷時(shí),滾動(dòng)體、LM滑塊和LM滾動(dòng)導(dǎo)軌等在容許負(fù)荷范圍內(nèi)產(chǎn)生彈性變形,這時(shí)的變位量與負(fù)荷之比率就是剛性值。剛性：。表312表示了靜態(tài)安全系數(shù)的基準(zhǔn)值。額定壽命指的是一批相同的直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在相同條件下分別運(yùn)行時(shí), 其中的90% 不產(chǎn)生表面剝落（金屬表面的鱗片狀剝落）所能達(dá)到的總運(yùn)行距離。導(dǎo)軌行走精度：運(yùn)動(dòng)精度： 10μm，由于導(dǎo)軌安裝和導(dǎo)軌安裝座的設(shè)計(jì)對最終的運(yùn)動(dòng)精度有很大影響，所以為了保證安全和保證運(yùn)動(dòng)精度，提高導(dǎo)軌的等級，選擇精密級導(dǎo)軌，如表316，即P級。由于檢測機(jī)高精度二維運(yùn)動(dòng)平臺的運(yùn)動(dòng)軸有2個(gè)，而且都采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但是各軸電機(jī)負(fù)載形式相同，因此選擇依據(jù)和過程一樣，所以在此只選取一個(gè)典型運(yùn)動(dòng)軸的電機(jī)的選擇過程做介紹，其他類似。而電機(jī)軸上的負(fù)載主要有兩種：阻尼轉(zhuǎn)矩和負(fù)載慣量，其中阻尼轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于所選伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。（三）伺服電機(jī)負(fù)載慣量的計(jì)算圖312 負(fù)載形式檢測機(jī)高精度二維平移臺X軸的負(fù)載慣量可分為旋轉(zhuǎn)負(fù)載和直線移動(dòng)負(fù)載慣量來計(jì)算，如圖312。（四）加減速時(shí)間常數(shù)（短時(shí)間特性）的計(jì)算，所以在此平均分配其加速、勻速、減速時(shí)間，（62ms），將此值定為最大加減速時(shí)間常數(shù)。而且由于沒有加減速，所以電機(jī)實(shí)際的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到3000r/min，故加減速時(shí)間常數(shù)會(huì)更小。但是GYS751DC2T2體積大，安裝尺寸大，容易引起運(yùn)動(dòng)平臺過高，對平臺的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性不利，而且成本也高一些，考慮到平臺在工作中不會(huì)有其他外加負(fù)載，所以在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下選擇GYS401DC2T2。這個(gè)工作臺在機(jī)器調(diào)整到最佳狀態(tài)后就會(huì)固定，不會(huì)再有其他動(dòng)作，所以它不會(huì)頻繁移動(dòng)。因?yàn)榻z杠保證了平臺的行走誤差，而導(dǎo)軌是要保證平臺行走平行度，所以導(dǎo)軌的安裝尤為重要，在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了方便導(dǎo)軌安裝和保證其安裝平行度的的一些結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌夾具中重點(diǎn)介紹。XY移動(dòng)平臺的結(jié)構(gòu)示意如圖314所示。導(dǎo)軌的平行度誤差要求為10μm，導(dǎo)軌和導(dǎo)軌安裝面（導(dǎo)軌靠面）的累積平行度誤差應(yīng)小于10μm，即設(shè)計(jì)平行度誤差小于10μm。電機(jī)軸和絲杠軸由聯(lián)軸器連接，電機(jī)軸和絲杠軸要求同軸，馬達(dá)托架由銷釘進(jìn)行定位，用來保證馬達(dá)托架的位置。在兩邊分別加筋板使零件的受力得到優(yōu)化。因此關(guān)鍵構(gòu)件的高精裝配方法以及放置這些關(guān)鍵構(gòu)件的底座的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)是平臺設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，對于LED芯片檢測機(jī)這種高速高精設(shè)備更是如此。加墊片在設(shè)備機(jī)械精度調(diào)整中使用比較普遍，無論是全尺寸調(diào)整還是局部調(diào)整，效果都較好，由于其厚度尺寸可以按需加工，因此從理論上講可以達(dá)到任何精度要求，但是墊片加工是一個(gè)難題，特別對于較薄的墊片。導(dǎo)軌與滑塊的聯(lián)結(jié)形式有半圓柱和燕尾槽式，導(dǎo)軌安裝的好壞，直接影響滑塊在其上的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和平順性，進(jìn)而影響平臺的運(yùn)動(dòng)精度。而螺釘不具備定位功能，因此如何保證或者修調(diào)導(dǎo)軌的直線度和兩導(dǎo)軌的平行度是難點(diǎn)。但是由于加工誤差和零件本身的工藝性問題，安裝座的導(dǎo)軌安裝面和靠面不可能整個(gè)尺寸范圍內(nèi)全部達(dá)標(biāo)，因此避免不了在導(dǎo)軌安裝時(shí)進(jìn)行小范圍內(nèi)修調(diào)，這就只能使用外在工具解決。在安裝導(dǎo)軌時(shí)，可以一邊用千分表測量兩導(dǎo)軌的平行度，一邊擰緊壓塊上的螺釘，直到達(dá)到平行度要求為止，螺釘最好加彈墊圈以防松動(dòng)，壓塊的間距可以根據(jù)實(shí)際確定。導(dǎo)軌絲桿壓塊圖323 導(dǎo)軌側(cè)壓塊實(shí)際應(yīng)用 旋轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計(jì)方案描述：方案一、伺服電機(jī)直驅(qū)；使用伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器直接連接平臺旋轉(zhuǎn)軸，不使用中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。方案確定：對與工作平臺來說精度是第一位的，根據(jù)表318對方案的比較，方案四制造與加工較易但由于帶傳動(dòng)會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)等問題，所以傳動(dòng)精度太差，不適合本設(shè)備；由于工業(yè)設(shè)計(jì)中考慮人體工程學(xué)后對整機(jī)有高度要求，方案一在高度方向占有的空間過大，不適合本設(shè)備；齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，但齒輪的重量較大，本設(shè)備是高速工作的設(shè)備，為了減小XY運(yùn)動(dòng)平臺上的電機(jī)的負(fù)擔(dān)應(yīng)盡可能的降低平臺上所有零件的重量，方案二和方案三均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，性價(jià)比也相當(dāng)，所以本設(shè)備選用方案三，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同步帶傳動(dòng)方案。 上平臺 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 電機(jī)固定架 張緊輪組件 齒形帶 轉(zhuǎn)軸固定架圖324 旋轉(zhuǎn)工作臺 Z向工作臺的設(shè)計(jì)表319 Z向工作臺的方案描述方案名稱方案描述方案一楔形塊方案拉動(dòng)下方楔形塊，通過壓力使平臺實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)方案二凸輪方案通過凸輪的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)平臺上下移動(dòng)方案三音圈電機(jī)方案使用音圈電機(jī)直接使平臺實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)表320 Z向工作臺的方案比較方案一方案二方案三精度精度高精度高精度高結(jié)構(gòu)復(fù)雜性復(fù)雜簡單簡單經(jīng)濟(jì)性成本低成本低成本高 方案確定：通過表319方案描述和表320方案比較，三種方案均能滿足精度要求，楔形塊方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易磨損，方案二對于空間要求較大，本設(shè)備有空間要求的限制，而且四維平臺是本設(shè)備最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，要盡可能的減少平臺的拆卸檢修。為了使音圈上下運(yùn)動(dòng)方向與XY平面相對垂直，即保證其運(yùn)動(dòng)方向。調(diào)探針鏡頭要正對探針尖點(diǎn)，所以要求有三向調(diào)整裝置，包括三個(gè)單向手動(dòng)移動(dòng)平臺其中有兩個(gè)手動(dòng)移動(dòng)平臺垂直安裝，兩個(gè)單向手動(dòng)移動(dòng)平臺組合成了二維手動(dòng)移動(dòng)平臺，為了安裝調(diào)探針鏡頭的結(jié)構(gòu)不和掃描鏡頭發(fā)生干涉，所以由一個(gè)懸臂連接到鏡頭安裝位置，在懸臂上裝有豎直方向的手動(dòng)移動(dòng)平臺，則形成了X、Y、Z三向移動(dòng)平臺。前端不是尖銳過渡如圖328，而是有一段圓弧過度，防止劃傷芯片。設(shè)計(jì)的探針臺結(jié)構(gòu)如圖329所示。拉伸：將繪制的界面沿著給定的方向和給定的深度生成的三維特征為拉伸特征。草繪旋轉(zhuǎn)特征截面時(shí)，其截面必須全部位于中心線的一側(cè)，倘若要生成實(shí)體特征，其截面必須是封閉的?！薄?80176?！?60176。草繪軌跡：在草繪圖中繪制掃描軌跡線；選取軌跡：選擇已有的曲線作為掃描估計(jì)線。零件的裝配操作是通過元件放置操作面板來實(shí)現(xiàn)的，選擇菜單文件新建組件命令，在組件模塊工作環(huán)境中，單擊按鈕選擇要裝配的零件。常規(guī)，創(chuàng)建有兩個(gè)約束的用戶定義約束集；剛性，建立剛性連接，在組件中不允許任何移動(dòng)；銷釘，建立銷釘連接，包含移動(dòng)軸和平移約束；滑動(dòng)桿，包含移動(dòng)軸和旋轉(zhuǎn)約束；圓柱，包含只允許進(jìn)行360176。整機(jī)建模后如圖41所示。此次在設(shè)計(jì)的高速LED檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)中我也學(xué)到了很多知識，可以說受益匪淺，其一、Pro/E和Auto CAD熟練應(yīng)用；其二、對機(jī)械設(shè)計(jì)手冊的使用有了更深的了解，做機(jī)械設(shè)計(jì)要有理論的依據(jù)，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊是最好的理論依據(jù)，做機(jī)械設(shè)計(jì)要符合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊上的要求。在實(shí)際應(yīng)用中遇到很多的問題，這都需要我對問題進(jìn)行具體的分析，并一步一步地去解決它。ttjer, Bernhard Bachl, Comparison of different LED Packages, Manufacturing LEDs for Lighting and Displays, Manufacturing LEDs for Lighting and Displays[J].Proc. Of SPIE Vol. 6797, 67970I, (2007), pp. 112.[24] Paul . Dependence of LED light distribution on electrical drive Parameters[J]. Journal of Applied Physics, , , July 1977, pp. 31833184.[25] J. T. Hsu, . Han, C. Chen, F. C. Hwang, . Huang, . Han, C. Chen, F. C. Hwang, . Huang, Design of multichips LED module for lighting application[J]. Solid State Lighting II, Proceedings of SPIE Vol. 4776 (2002), pp. 2633.[26] Kanji Gedo．Teruburni Saite，Hiroshi Shnomi．a(chǎn)nd Icfliro Saito，AVERAGED LED INTENSITY MEASUREMENT AT NMIJ，NMIJ／AIsT 11．4．Umezono，Tsukuba，Ibaraki．JAPAN，2007致 謝 本論文是在李文慧老師的悉心指導(dǎo)之下完成的。在此向李老師表示衷心感謝，并衷心祝福李老師。論文的寫作過程，雖有不易，但也讓我經(jīng)歷了思考和啟示，對于以后的發(fā)展更是有著重要的意義。感謝父母對我學(xué)業(yè)的支持。不僅教會(huì)我知識而且教會(huì)我學(xué)習(xí)專業(yè)知識的方法?？偠灾?，此次設(shè)計(jì)對我的幫助很大，是我工作的一次實(shí)踐，為我