目 录
摘 要
Abstract
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 国内外焊接机器人的研究现状和发展趋势 1
1.2.1 国内外焊接机器人研究现状 1
1.2.2 国内外工业机器人研究趋势 3
1.2.3 焊接机器人技术存在的主要问题 5
1.2.4 芯片焊接机器人研究的意义 5
1.3 焊接机器人焊接系统简介 6
1.4 研究内容 6
第2章 机器人机械系统总体方案设计 8
2.1 芯片焊接工艺方案分析 8
2.2 机器人模型创建坐标形式的确定 11
2.2.1 机器人坐标形式比较 11
2.2.2 机器人设计方案与论证 12
2.3 机器人总体方案设计 13
2.3.1 传动系统方案设计 13
2.3.2 机器人工作原理介绍 14
第3章 自动焊接机器人结构设计 16
3.1 X轴与Y轴方向传动装置设计 16
3.1.1 电机的选择 16
3.1.2 滚珠丝杠的选择与校核 24
3.1.3 联轴器的选用 27
3.1.4 丝杠支承方式的确定 28
3.1.5 导轨的选用 29
3.2 X-Y工作台基座结构设计 32
3.2.1 X轴方向的底座设计 32
3.2.2 Y轴方向的支承箱体设计 33
3.2.3 工作台的支承板设计 34
3.3 Z轴升降机构装置设计 34
3.3.1 导轨的选用 34
第4章 三维建模仿真及受力分析 36
4.1 机器人机身的结构设计 36
4.1.1 X-Y工作台三维建模 37
4.1.2 工作台三维建模 40
4.1.3 末端执行结构设计 41
4.1.4 焊接机器人总装配图 42
4.2 芯片自动焊接机器人三维运动仿真 43
4.2.1 创建运动模型 44
4.2.2 运动分析 48
4.3 机器人受力分析 49
4.3.1 手臂的静力学分析 49
4.3.2 滚珠丝杠的动力学瞬态分析 53
第5章 总结与展望 58
参考文献 59
致 谢 60
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第2章机器人机械系统总体方案设计
制定总体方案，就是在深入调查和分析的基础上，提出所设计的工艺备方法、运动和布局、传动和控制及结构的性能等方面的方案。这个总体方案是部件和零件的设计依据，对整个设备设计的影响很大，是至关重要的一步。因此，在拟定总体方案过程中，必须综合地考虑对设备的各项要求，使所定方案技术先进、经济效益高。制定总体方案，一般包括下列主要内容。
2.1 芯片焊接工艺方案分析
首先分析芯片焊接过程的工艺方案，因为本毕业设计为半导体集成电路焊接内引线，采用的是超声焊的焊接方法。
超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。
与传统的其他焊接方法比较，超声金属焊接具有以下特点：既不需要向工件输入电流，也不需要向工件引入高温热源，且不需要焊剂，只是在静压力下将振动能量转化为工件间的摩擦能、形变能及有限的升温，因而几乎没有热变形，没有残余应力；对焊件表面的焊前处理要求不高；易于实现异类金属之间的焊接；可以将金属薄片或细丝焊在厚板上等。
由于这种焊接方式在集成电路、计算机电路及现代电子器件中应用很多，对焊点质量要求很高，本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=15124 由于芯片焊接需要的导线很细，焊点间距离很近，用手工操作进行焊接非常难，为此，一般用微机控制的自动超声细导线焊接机进行作业。
结合以上特点，因此本毕业设计采用了超声波进行焊接。
2.1.1 焊接过程工艺分析
超声焊接(又称超声键合)是利用超声波产生的能量焊接内引线，其工作原理如图所示[15]。主要是由超声波发生器、换能振动系统、加压装置等部分组成。换能器、变幅杆和焊接工具头（上声极）组成换能振动系统，负责提供超声频电功率及电气能量转换，并把此能量输入焊区；加压装置提供焊接时所要的接触压力。超声换能振动系统产生纵向振动，位移振幅经放大后传递给焊接工具头并带动上焊件振动。
