Московский Государственный Технический Университет им. Н. Э. Баумана

Факультет

Машиностроительные технологии

Кафедра

Электронные технологии в машиностроении

Отчет по преддипломной практике

Студент: Куршев В.Н.

Руководитель: Рябов В.Т.

Москва, 2001 г.

Оглавление.

Оглавление. 2

ЗАДАНИЕ 3

1. Введение. 4

2. Преимущества и недостатки ЛШД. 4

3. Примеры модулей линейного перемещения. 5

4. Выбор оптимальной компоновки установки. 6

4.1 Перечень вариационных параметров. 6

4.2 Последовательность выбора вариационных параметров. 7

4.2.1 Выбор системы координат и механизмов перемещения. 7

4.2.2 Тип перемещений стола с изделием и инструментом. 9

4.2.3 Выбор шпинделя. 12

4.2.4 Выбор способа фиксации заготовок. 13

4.2.5 Выбор структуры САУ, локального микроконтроллера и интерфейса с управляющим оборудованием. 15

5. Принципиальная схема установки сверления. 17

5.1 Результат выбора вариационных параметров: 17

5.2 Описание работы установки сверления. 17

Заключение. 18

ЗАДАНИЕ

на преддипломную практику

Студент : Куршев В. Н. гр. МТ 11-111

(подпись)

Руководитель практики Рябов В. Т.

(подпись)

Проектирование установки сверления печатных плат на основе линейных шаговых двигателей.

Выбрать принципиальную схему установки сверления печатных плат на основе линейных шаговых двигателей, показать ее преимущества и недостатки по сравнению с традиционными решениями.

Выбрать и обосновать комплектацию установки с использованием модулей линейных шаговых двигателей выпускаемых на сегодняшний день различными производителями. Привести чертежи использованных при проектировании модулей и их технические характеристики.

Спроектировать установку сверления.

Содержание отчета по преддипломной практике:

Принципиальная схема проектируемой установки.

Чертежи готовых модулей линейных шаговых двигателей.

Сборочные чертежи установки сверления.

1. Введение.

Наибольшее влияние на результирующую точность любой установки оказывает привод. Потому проектирование и применение готовых приводов является нетривиальной задачей. Как альтернативу существующим на сегодняшний день различным типам приводов белорусская фирма “RuchWest” предложила набор модулей шаговых двигателей.

Фирмой “RuchWest” предлагается широкий спектр ЛШД различного назначения, типа, технических характеристик.

Принимаются заказы на ЛШД со следующими характеристиками:

• перемещение электромагнитного модуля (ЭМ) до 5 метров;

• нагрузка на ЭМ до 3000Н;

• точность позиционирования до 1 мкм;

• скорость до 2,5 м/с;

• ускорение до 7g;

Таким образом легко видеть, что по техническим характеристикам ЛШД далеко впереди других типов приводов.

Обосновать и спроектировать установку сверления печатных плат на основе выпускаемых модулей ЛШД и является задачей данного отчета.

2. Преимущества и недостатки ЛШД.

ЛШД обладают рядом преимуществ свойственным только им. Это

• Высокая точность позиционирования и повторяемость;

• Высокая скорость;

• Надежность;

• Компактный и модульный дизайн;

• В ЛШД используется воздушно-магнитная подвеска, они работают без осей, реек, зубчатых или цепных (ременных) передач и поэтому им не присущи ограничения связанные с нежесткостью, вибрацией, трением или изнашиванием;

• Из-за отсутствия элементов трансмиссии и преобразования механической энергии ЛШД обладают высокими динамическими характеристиками;

• ЛШД обладают малым временем позиционирования при возможности изменения скорости от очень высокой до очень малой без использования редукторов;

• Параметры ЛШД мало зависят от продолжительности работы.

Обладая такими свойствами, ЛШД могут использоваться в таких областях как

1. Обработка материалов

• Прецизионная обработка микроэлементов и подложек интегральных схем;

• Машины для сверления печатных плат;

• Высокоточные машины для фрезерования, гравировки.

2. Тестирование и измерение

• Контроль качества

• Тестирование печатных плат

• Привод измерительного зонда.

3. Сборочные операции

• Сборочные операции в микроэлектронике;

• Установки корпусирования микросхем;

• Установка элементов на печатную плату.

Таким образом, ЛШД обладают рядом характеристик привлекательных при проектировании машин-автоматов различного технологического назначения.

3. Примеры модулей линейного перемещения.

Угловой линейный модуль LAF-21-77-2-3

П-образный линейный модуль LPF-31-320-2-1.5

П-образный линейный модуль LPF-32-180-2-1.5

4. Выбор оптимальной компоновки установки.

4.1 Перечень вариационных параметров.

1. Выбор компоновки установки.

1.1 система координат инструмента (полярная, декартова);

1.2 тип перемещений стола с изделием и инструмента;

2. Выбор отдельных механизмов установки.

2.1 Выбор шпинделя;

2.2 Выбор способа фиксации заготовок;

2.3 Выбор типа направляющих;

3. Выбор САУ.

3.1 Выбор структуры САУ;

3.2 Выбор локального микроконтроллера;

3.3 Выбор интерфейса с управляющим оборудованием;

4.2 Последовательность выбора вариационных параметров.

Приоритет того или иного вариационного параметра определяется исходя из следующих соображений: в первую очередь параметры, определяющие качество изделия, затем параметры, влияющие на производительность (обеспечивающие требуемую производительность), потом параметры оборудования, позволяющие реализовать выбранный способ и определяющие удобство обслуживания.

4.2.1 Выбор системы координат.

Выбор системы координат не представляет особой сложности из-за малого количества вариантов. Определяющим фактором здесь является технология производства печатных плат. Проектирование печатных плат ведется в декартовой системе координат, форма печатных плат также в основном прямоугольная. Однако определяющим фактором здесь является то, что в цилиндрической системе координат перемещение при повороте на определенный угол зависит от радиуса. Соответственно и погрешности будут зависеть от радиуса, чем больше будет радиус, – тем больше погрешности.

4.2.2 Тип перемещений стола с изделием и инструментом.

Компоновка металлорежущего станка обеспечивает выполнение всех элементарных движений формообразования и предусматривает возможность осуществления ряда дополнительных движений: врезания, установочных дублирующих, деления, вспомогательных и др.

Компоновка металлорежущего станка имеет блочную структуру и состоит из одного стационарного и нескольких подвижных блоков, разделенных круговыми или линейными направляющими. Каждый подвижный блок осуществляет определенное координатное движение. Число направляющих равно числу элементарных движений, предусмотренных кинематической структурой станка, или меньше его.

Структурная формула компоновки - это определенная последовательность символов, обозначающих блоки компоновки, раскрывающая координатную принадлежность и способ сопряжения блоков.

Форма обрабатываемой детали, масса детали и инструмента, в основном, определяют какие движения будут совершать инструмент и заготовка. Вращательное движение  осуществляет инструмент, поступательные движения по осям Х, У, Z может осуществлять как инструмент так и рабочий столик с закрепленной на нем заготовкой.

Движения	X	Y	Z
Рабочий стол
Инструмент

Исходя из этого, имеем различные варианты компоновок установок описанные следующими структурными формулами:

1. Х_и У_и Z_и ; 2. Х_с У_и Z_и ; 3. Х_и У_с Z_и ; 4. Х_с У_с Z_и ;

5. Х_и У_и Z_с ; 6. Х_с У_и Z_с ; 7. Х_и У_с Z_с ; 8. Х_с У_с Z_с ;

где Х_и, У_и, Z_и - движение по осям инструмента; Х_с, У_с, Z_с - движение по осям стола.

Также существует два варианта расположения шпиндельной головки с инструментом над рабочей плоскостью: консольное и портальное расположение.

Пример портального расположения инструмента.

Портальное расположение шпинделя над плоскостью обработки более устойчивое и жесткое, чем консольное, так как нагрузка распределяется на две опоры, что увеличивает срок службы элементов установки и уменьшает погрешности изготовления платы возникающие из-за прогиба кронштейна на которой закреплен шпиндель.

Если масса и габариты привода рабочего стола с закрепленной на ней заготовкой намного больше привода инструмента (М_{инструмента}М_{заготовки}), то целесообразно придать движение инструменту, а заготовку оставить неподвижной. Если масса обрабатываемой детали не велика, а масса инструмента (либо приспособления для крепления инструмента) велика (М_{заготовки}М_{инструмента}), то целесообразно оставить неподвижным или частично неподвижным инструмент, а перемещать заготовку. При равной массе заготовки и инструмента необходимо руководствоваться общими правилами проектирования металлорежущих станков.

Основные принципы конструирования металлорежущих станков, опыт предыдущих разработчиков и использование отработанных конструктивных решений позволяют сделать вывод о невозможности движения стола с закрепленной на ней заготовкой по оси Z, так как масса и габариты привода по оси Z инструмента существенно меньше, чем масса и габариты привода стола с закрепленной на ней заготовкой. В результате первичного анализа исключаем все варианты компоновок, структурные формулы которых включают движение стола по оси Z (варианты 5-8).