副標(biāo)題#e#     LED粘片機關(guān)鍵部件是焊頭運動機構(gòu)。焊頭主運動結(jié)構(gòu)要求在垂直平面內(nèi)實現(xiàn)兩個方向的運動，在高速運動的同時還要求定位高、運動平穩(wěn)。焊頭的作用是將晶圓(wafer)上已切割分離成一片片的芯片逐個吸起，傳送并放置到引線框架上，使得芯片在引線框架上被粘焊固定。焊頭通常由兩個電機分別驅(qū)動。為了使焊頭運動平穩(wěn)，在設(shè)計機架的時候一定要使機架固有頻率避開驅(qū)動電機的運動頻率及倍頻，以減少共振。
    
     1有限元分析的工具
    
     通常，使用ANSYS建立復(fù)雜的三維實體模型比較麻煩，所以在一般情況下使用三維CAD軟件(例如SolidWorks、UG等)來建立幾何模型，同時將該模型轉(zhuǎn)換為ANSYS認(rèn)可的文件格式，例如IGES格式和parasolid格式。將IGES格式的模型文件導(dǎo)人ANSYS，可以發(fā)現(xiàn)該模型往往存在或多或少的缺陷，例如線或面之間存在小間隙、出現(xiàn)多余的圖元等，這都是模型文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換時所造成的不良影響。我們可以使用ANSYS中的幾何和拓?fù)湫迯?fù)工具對這些缺陷進(jìn)行修復(fù)和完善，有時候效果并不是很好，這對分析結(jié)果會造成影響。同時，ANSYS的操作界面不是很友好，有時還需要進(jìn)行文字命令輸入，而且在進(jìn)行模態(tài)以及諧響應(yīng)分析時，占用的內(nèi)存資源過多，并會消耗大量的時間。
    
     COSMOSWorks是世界上最快的有限元分析軟件，這是由于它采用了FFE(fast finite element)快速有限元算法技術(shù)。FFE(Fast Finite Element)技術(shù)使得復(fù)雜耗時的工程分析時間大大縮短，同時COSMOSWorks完全集成于SolidWorks中，為設(shè)計工程師在SolidWorks的環(huán)境下，提供了比較完整的分析手段。COSMOSworks的分析模型和分析結(jié)果與SolidWorks共享一個數(shù)據(jù)庫，在幾何模型上，可直接定義載荷和邊界條件，設(shè)計的數(shù)據(jù)庫也會相應(yīng)地自動更新。計算結(jié)果也可以直觀地顯示在SolidWorks精確的設(shè)計模型上。COsMOSworks操作方法簡單、便捷。更重要的是，在S01idWorks中建立的有限元模型無需轉(zhuǎn)換就可以用COSMOSWorks進(jìn)行分析，這樣就能夠保證較高的計算精度，大量的試驗已經(jīng)證明主流的分析軟件中沒有一個能與COSMOSWorks的應(yīng)力計算精度相提并論。當(dāng)然，我們可以以COSMOSWorks分析為主，同時參照Ansys的分析結(jié)果，比較它們之間的差別，從而可以保證分析結(jié)果的正確性和可靠性。
    
     2有限元分析要注意的事項
    
     幾何模型的"質(zhì)量"直接影響到分析的結(jié)果。有些復(fù)雜的機械零件或者裝配體，動輒幾百、幾千萬節(jié)點、單元，計算機的分析能力也時有限的，用原型進(jìn)行有限元分析也時不現(xiàn)實的口。所以在進(jìn)行有限元分析之前要對幾何模型進(jìn)行合理的簡化。傳統(tǒng)的方法多采用相似性原理來簡化，但是對于形狀相對復(fù)雜的零件，尤其是裝配體，建立簡化模型也很困難。模態(tài)分析為我們建立一個合理、合適的模型提供了較好的方法。用于模態(tài)分析的模型由SolidWorks實體三維建模完成。所謂簡化就是去除一些小孔、小的圓角，小的臺階等次要特征。因為這些小的臺階，小的圓角，小的孔很容易造成網(wǎng)格化時生成畸形的網(wǎng)格，最終導(dǎo)致有限元分析不能進(jìn)行下去。這里的"小"是一個相對的概念。"小"是相對于整個幾何模型或者裝配體模型而言。當(dāng)然，這里的簡化也要時針對分析目標(biāo)。在不會影響分析目標(biāo)結(jié)果的情況下，我們才可以合理簡化。至于簡化后的模型是否和原型有相似的動態(tài)特性，可以通過對原型和模型的模態(tài)分析比較來驗證。由于模態(tài)分析，尤其是低階模態(tài)對系統(tǒng)的動態(tài)特性影響較大，因此通過比較模型的低階模態(tài)和原型的低階模態(tài)，一般兩者相差不超過3％就應(yīng)該認(rèn)為簡化是合理的。
    
     3結(jié)構(gòu)簡介
    
     LED粘片機焊頭機架(如圖l所示)采用了一個并聯(lián)機構(gòu)，在機架的上面和側(cè)面各裝上一個伺服電機。電機在機架上固定，運動的部件能實現(xiàn)兩個方向的移動。這個機架還要放在在一個由滾珠絲杠帶動的平板上。為了使機架下面的電機能快速準(zhǔn)確運行，上面的機架就要在保證要求的條件下盡量減少質(zhì)量。另外，為了使焊頭平穩(wěn)運行，在設(shè)計的時候也要使機架的固有頻率與電機的頻率發(fā)生干涉，即機架的固有頻率不能與電機的運動頻率及其倍頻相同。
    
     3.1材料
    
     機架的主體材料為鑄鋁，其各項指標(biāo)如表1所示。
    

     3.2約束
    
     利用COSMOSWorks做頻率分析時的主要約束是，機架的下底板固定。另外，由于電機的運動頻率是373．86Hz，所以，在優(yōu)化的時候要求機架的固有頻率低于這個頻率。
    
     3.3優(yōu)化過程中的變量變量
    
     在優(yōu)化過程中，由于受焊頭運動行程，以及電機的體積大小所限，機架的整體大小已經(jīng)沒有多少可以改動。能改動的地方是上部掏宅的地方。所以優(yōu)化過程中的變量如圖2所示的幾個尺寸。