流水线式电路板测试台设计

流水线式电路板测试台设计The design of test bench for assembly line circuit board学生姓名 学号所在学院 班级所在专业 机械设计制造及其自动化申请学位指导教师 职称副 指 导 教 师 职称答辩时间目录目 录设计总说明 .IINTRODUCTION .II绪论 .11 调研和总体设计方案的确定 .22 总体结构的设计 .32.1 检测台的基本结构和工作原理 .32.2 检测台的主要零件的选用和参数 .43 各装置的结构设计 .43.1 导轨材料及参数的选择 .43.3 夹紧装置材料及参数的选择 .83.4 检测装置构成及参数的选择 .93.5 调宽装置构成及参数的选择 .113.6 定位装置构成及参数的选择 .133.7 剔除装置构成及参数的选择 .144 设计总结 .15鸣 谢 .16参考文献 .17设计总说明I设计总说明电路板也叫印刷线路板或印刷电路板，英文名称为（Printed Circuit Board）PCB。有时也单独称其的英文名称 PCB。由于电路板的出现，使电路迷你化、直观化，对于固定电路的批量生产和优化用电器布局起到了重要作用。因此，电路板极大的促进了电子技术的飞速发展，也为各种电子产品的功能优化提供了重要的技术保障。我国如今正处于一个经济高速发展的阶段，电子产业已经成为国民经济中不可或缺的一项支柱性产业，同时电子产业的不断创新和发展也推动了整个社会的进步，而电子产业的发展离不开电路板产品的发展。因此，研究电路板产品也会对推动电子产业和整个社会经济的发展起到一个重要的作用。然而，在电路板生产过程中，仍然存在不少方面的问题，随着电子产业的功能不断提高，新型电路板的生产也日益复杂化，要达到和满足社会对电子产品的功能需求，如果没有快速准确的检测设备，就不能保证电路板生产过程中的合格率，从而降低电子企业的生产效率，还会造成很多不必要的资源浪费，对企业的生产效益产生很大的影响。因此，提高和完善电路板测试技术和设备对提高电子制造业生产效率有着重大的意义。发展和研究电路板测试系统对国内的电子行业的发展有着迫切性和重要性。在电路板的生产过程中，检测是必不可少的一步。如果没有快速精确的检测设备，将会极大的影响电路板的产量和质量，造成很多不必要的经济损失。本设计针对国内电路板检测过程中存在的速度缓慢，检测效率低的问题，设计的一种可以实现自动化的电路板检测平台。本设计在于可以实现电路板的自动入板-定位夹紧-检测-出板的自动化过程。设计为与电路板流水线相对接的两条侧栏，一条为固定侧栏，另一条为移动侧栏。这两条侧栏通过支承杆来支撑，支撑杆与底座相连接。调宽装置安装在固定侧栏和移动侧栏的下方来实现两条侧栏的调整，从而实现测试不同尺寸大小的电路板的要求。调宽装置采用丝杠螺母机构，以丝杠的螺旋运动来实现与之相连接的移动侧栏的直线往复运动，从而带动整个装置的调整运动。夹紧装置和检测装置均采用气缸气动来夹紧和控制。两条侧栏的内侧安装带传送装置和带轮，来实现电路板的进出运动，传送装置由一个输送电机来带动。检测装置设计为一个小型针床检测台外加一个针床顶板来使电路板上下固定并检测。检测台的手柄和气缸相连接以实现自动控制检测。本设计的基本装置有传动装置（用于控制电路板的进出）、夹紧装置（用于夹紧电路板）、检测装置（检测电路板）、剔除装置（剔除不良品）、调宽装置（测试不同类型的电路板）以及其他的辅助支承装置。设计的主要解决的问题在于夹紧装置、检测装置和剔除装置的设计以及实现各个装置之间的配合运动。先根据设计要求确定检测台要实现的功能要求，再通过需要满足的各种要求初步设计出所需要的各种结构，再通过计算实现各个机构之间的配合以完成要实现的运动。最后使用 CAD和 proe软件画出整个机构的装备图和实体图。关键词：电路板；测试台；自动化机构ABSTRACTIIINTRODUCTIONThe circuit board is a printed circuit board or printed circuit board, the English name is (Printed Circuit Board ）PCB. Sometimes it is also called the English name PCB. Due to the emergence of the circuit board, the circuit miniaturization and direct viewing for the mass production of the fixed circuit and optimization with electrical layout to an important role. Therefore, the circuit board greatly promotes the rapid development of electronic technology, and provides an important technical support for optimizing function for a variety of electronic products. Our country is now in a high-speed economic development stage, electronic industry has become an integral part of the national economy one of the pillar industries, also the innovation and development of the electronics industry also contributed to the progress of the whole society, and the development of electronic industry is inseparable from the development of PCB products. Therefore, the research on the circuit board products will also play an important role in promoting the development of the electronic industry and the whole social economy.However, in the process of circuit board production, there are still a lot of problems, with the continuous improvement of the function of the electronics industry, new circuit board production also becomes more and more complex, to achieve and meet the functional requirements of the society for electronic products, if there is no fast and accurate detection equipment, there is no guarantee that circuit board production process qualified rate, thereby reducing the production efficiency of enterprise electronic, can also cause a lot of unnecessary waste of resources, exert a great influence on the enterprise production efficiency. Therefore, it is of great significance to improve and improve the circuit board testing technology and equipment for improving the production efficiency of electronic manufacturing industry. Development and research of circuit board testing system for the development of the electronics industry in China is urgent and important.In the production of circuit board, detection is an essential step. If there is no fast and accurate testing equipment, will greatly influence on the circuit board of yield and quality, resulting in many unnecessary economic losses. The design is based on the domestic circuit board testing process in the presence of speed slow, the problem of low detection efficiency, design a can achieve automated circuit board testing platform. The design is that the circuit board can realize the automatic input plate - positioning clamp - detect - out plate automation process. Design for the circuit board assembly line is relatively connected to the two side bar, one for the fixed side bar, the other for the mobile side bar. The two side bar is supported by a supporting rod, and the supporting rod is connected with the base. Width adjustment device installed below the fixed side bar and a moving side bar to achieve the adjustment of the two side bar, so as to achieve the requirements of different sizes of circuit board testing. Width adjustment device with screw nut mechanism, the screw motion to realize the reciprocating motion of the connected with the mobile sidebar, which led to adjust the movement of the whole device. The clamping device and the detecting device adopt pneumatic cylinder to clamp and control. The inner side of the two side bar installed with conveyor and belt wheel, so as to realize the movement into and out of the circuit board, the transmission device ABSTRACTIIIconsists of a conveyor motor to drive. The detection device is designed as a small bed test bench plus a needle to the circuit board under the fixed roof and detection. The handle of the test stand and the cylinder are connected in order to realize the automatic control detection.The design of the basic device transmission device for circuit board and control), a clamping device for clamping circuit board, a detection device (detection circuit board), eliminating device (excluding defective products), width adjusting device (different types of circuit board test) and other auxiliary supporting device. Designed mainly to solve the problem is between the clamping device, a detection device and a rejecting device design and the realization of each device with the movement. First according to the requirements of the design requirements to determine the detection platform to achieve the function by need to meet various requirement of preliminary design of various structures, through the calculation to realize the cooperation between agencies to complete the movement to achieve. Finally, CAD and proe software are used to draw the whole body of the equipment and the entity chart.Keywords: circuit board; test bed; automation mechanism本科生毕业设计1流水线式电路板测试台设计绪论我们当今所处的这个时代，是个电子信息技术高速发展的时代，电子信息技术已经渗透到了经济发展和社会生活的方方面面。各式各样的电子产品极大地丰富了我们日常生活。电子信息技术在不断的改变着世界的面貌，推动了社会生产力的飞速发展，电子信息技术的发展已经成为了影响我们社会进步的重要性因素之一。电子技术的发展与电路板密不可分。由于电路板的出现，使电路迷你化、直观化，对于固定电路的批量生产和优化用电器布局起到了重要作用。因此，电路板极大的促进了电子技术的飞速发展，也为各种电子产品的功能优化提供了重要的技术保障。我国如今正处于一个经济高速发展的阶段，电子产业已经成为国民经济中不可或缺的一项支柱性产业，同时电子产业的不断创新和发展也推动了整个社会的进步，而电子产业的发展离不开电路板产品的发展。因此，研究电路板产品也会对推动电子产业和整个社会经济的发展起到一个重要的作用。然而，在电路板生产过程中，仍然存在不少方面的问题，随着电子产业的功能不断提高，新型电路板的生产也日益复杂化，要达到和满足社会对电子产品的功能需求，如果没有快速准确的检测设备，就不能保证电路板生产过程中的合格率，从而降低电子企业的生产效率，还会造成很多不必要的资源浪费，对企业的生产效益产生很大的影响。因此，提高和完善电路板测试技术和设备对提高电子制造业生产效率有着重大的意义。国内研究印刷电路板的自动检测系统的时间大约开始于 90 年代初中期，目前来说才刚刚起步。所以从事这方面研究的科研院所也比较的少，而且在这方面由于受各种因素的影响，对于印刷电路板缺陷的自动光学检测系统的研究也停留在一个相对初期的水平。而国外对于电路板测试系统的研究由于起步较早，到现在已经趋于成熟，并且拥有完善的成套检测设备和精密准确的检测技术。目前国内的自动检测设备很大一部分依赖进口，因为国外的印刷电路板的自动检测系统价格比较高，而国内也没有研制出真正意义上印刷电路板的自动检测设备，所以国内绝大部分电路板生产厂家还是采用人工用放大镜或投影仪查看的办法进行检侧。由于人工检查劳动强度大，眼睛容易产生疲劳，漏验率很高。而且随着电子产品朝着小型化、数字化发展，印制电路板也朝着高密度、高精度发展，采用人工检验的方法，基本无法实现。对更高密度和精度电路板(0.120.10mm),己完全无法检验。检测手段的落后，导致目前国内多层板(8-12层)的产品合格率仅为 5060%。由于国内电路板产业生产检测技术的严峻形势，因此，发展和研究电路板测试系统对国内的电子行业的发展有着迫切性和重要性。同时也有助于我国打破国外的技术封锁，开发出属于自己核心技术的检测系统。同时，根据近几年电路板的销售情况来看，虽然刚性电路板的销量略有下降，但挠性电路板的销量仍然保持着持续稳定的增长，并且电子行业的发展依旧强劲，所以研究和开发电路板的检测装置仍然具有积极的实际意义。本科生毕业设计21 调研和总体设计方案的确定调研总结：在寒假期间，本人到天津市津南区的 crucial ems 电子设备有限公司进行了社会调研。发现在电子厂的 SMT 生产部门的电路板的生产以及检测中，存在着电路板型号归类不明确、自动化检测设备紧缺、检测精度不高和检测效率低下的问题。其中，大部分生产工位上的检测工作仍然由人工来完成。在高负荷的生产过程中，工人在检测过程中产生的疲劳因素对检测的结果有着很大的影响。特别是随着电子产品的开发和推出，需要进行检测的电路板将会变得更加精密和复杂，传统的人工检测已经越来越不能满足现在电路板的发展的需求。而且在人工检测过程中，由于个人的技术经验方面的差距，对检测结果的准确性也会造成很大的影响，造成的结果就是电路板的不良率偏高和不良产品混入到良品里面，使工厂和企业承受很大的经济损失。而目前国内的自动化检测设备大多都依赖从国外进口，国外的检测设备价格昂贵，是一般的中小型企业所负担不起的，国内的相关产品又很稀缺，所以，开发和研究一种适合目前国内中小型电路板生产厂家的自动化检测设备具有很积极的现实意义。对国内电路板检测设备的发展也有积极的促进作用。方案设计：本设计的方案图如下：图 1首先，由检测台的输送装置对电路板完成自动入板，等电路板到达指定位置由定位装置完成定位之后，传感器检测到电路板的存在，就会反馈给控制中心，控制中心对夹紧装置发出指令，夹紧装置就会对电路板完成夹紧，紧接着控制中心会对检测装置发出指令，检测装置对电路板进行检测。当检测装置完成检测操作后，会将检测结果反馈给控制中心，控制中心根据检测的数据来判断电路板是否是良品，当判断电路板是良品时，控制中心将不会对剔除装置发出工作指令，电路板将由输送装置输送到下个工序。当判断电路板是不良品时，控制中心将对剔除装置发出指令，剔除装置会本科生毕业设计3对电路板进行剔除操作，从而将不良品从流水线上剔除出去。2 总体结构的设计本设计主要是针对目前国内电路板测试过程中存在的测试效率低下的问题而设计的一种（流水工位式）单机单片接触式电路板测试台，用于电路板生产流水线的快速检测工位的辅助工具，本测试台有一定的通用性和适应性，能完美完成如下测试动作顺序：自动入板定位夹紧接触测试松开自动出板。本测试台预期可以实现自动入板夹紧测试自动出板，并且测试接点柔性接触。测试机构采用针床测试，并且可测试不同类型的电路板和不同尺寸规格的电路板。本测试台可以实现电路板从入板夹紧检测到出板整个过程中的自动化，并且可以剔除不良品，实现检测全自动，从而可以有效的节省人力，提高流水线的生产效率。 本设计的基本装置有传动装置（用于控制电路板的进出）、夹紧装置（用于夹紧电路板）、检测装置（检测电路板）、剔除装置（剔除不良品）、调宽装置（测试不同类型的电路板）以及其他的辅助支承装置。夹紧装置和检测装置均采用气缸气动来夹紧和控制。两条侧栏的内侧安装带传送装置和带轮，来实现电路板的进出运动，传送装置由一个输送电机来带动。检测装置设计为一个小型针床检测台外加一个针床顶板来使电路板上下固定并检测。检测台的手柄和气缸相连接以实现自动控制检测。2.1 检测台的基本结构和工作原理检测台是与电路板流水线相对接的两条侧栏，一条为固定侧栏，另一条为移动侧栏。检测台的两条侧栏相当于一个导轨，为电路板的导向机构。导轨内侧为传动带系统，由一个电机单独控制，为电路板的传动装置。两条侧栏与调宽机构上的支承板相连接。调宽机构位于两条侧栏的下方，为一对丝杆螺母机构，通过丝杆的螺旋运动来实现与螺纹套相连接的支承板的直线运动，继而实现移动侧栏的直线运动，从而可以调整两条侧栏的宽度，以满足不同类型的电路板的检测。夹紧机构是位于导轨内侧的两个金属薄片，这两个金属薄片通过与气缸相连接来实现电路板的夹紧。定位机构为与气缸相连接的两个金属小挡板，当电路板通过传送带到达指定位置时，将会碰到这两个小挡板，由挡板来实现定位。检测机构为一个小型针床测试台和一个针床顶板组成，通过顶针的上下作用力以保证电路板不会发生弯曲。通过气缸带动手柄操作来完成电路板的测试。剔除机构由一个传感器和一个由气缸带动的顶杆组成，当检测到不良品时，气缸带动顶杆将传送带流过来的不良品剔除。基本的工作流程是：流水线流过来一个电路板，通过两条侧栏和传送带组成的传送装置到达指定的位置后被挡板所阻挡，同时传感器检测到电路板信号，给控制夹紧装置的气缸发出信号，夹紧装置对电路板完成定位和夹紧，接下来对检测装置发出信号，检测装置开始工作，对电路板进行检测。检测装置产生测试结果后，反馈到单片机控制中心，根据检测产生的结果，如果电路板是良品，则松开夹紧装置，打开挡板，传送电机开始工作，由传送带传送电路板到下一步工序。如果电路板是不良品，则向剔除装置发出指令，松开夹紧装置，打开挡板，由传送带传送到剔除装置时，被剔除本科生毕业设计4装置的传感器检测到，然后由气缸带动顶杆将不良电路板顶出流水线以完成不良品的剔除。示意图如下：图 22.2 检测台的主要零件的选用和参数主要参数：螺纹公称直径 d；螺栓公称长度 l；两条侧栏和调宽机构的连接采用螺栓连接。通过查阅机械制造手册，选用螺纹规格 d=M10、公称长度 l=60、性能等级为 8.8级、表面氧化、全螺纹、A 级的六角头螺栓。标记为：螺栓 GB/T 5783 M10 30检测装置