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现代机械制造技术的现状和发展趋势

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现代机械制造技术的现状和发展趋势

1、摘要：伴随着我国科技水平的快速发展，工程机械在我国经济建设领域发挥着巨大的作用。工程机械提高了项目施工中的生产效率，减少了人工的使用，节约了生产过程中的成本。工程机械产品往往结构复杂，重量上也比较笨重，这就对工程机械装备工艺提供了难度，有的机械设计比较巧妙，装配工艺形式就变得多样化。主要介绍工程机械装配工艺特点，对我国目前工程机械装配工艺现状做简要分析，最后对工程机械装配工艺的发展趋势详细阐述。

2、工程机械的装配工艺笼统讲就是将生产好的零部件按照图纸要求装配起来，最后形成在工程项目上具有操作功能的机械设备，由于机械设备在项目生产中的重要作用，因此，对工程机械装配工艺具有较高的要求，装配工艺的好坏直接影响到机械设备的性能和使用情况，所以，装配人员及厂家需要不断提高自身的装配能力，来实现机械设备上对装配工艺的需求。

3、装配工艺是机械生产中的重要环节，相比于机械设计前期的各种工艺，装配工艺所涉及的设备较少，也没有太高的工艺要求，但是装配工艺的`重要性同样不能小看，先进的装配工艺为机械生产的后道工序提供了保障，能有效提高生产效率，减少人员的重复劳动，总的来说，工程机械装配工艺有以下几个特点：其一，随着工程量不断加大，目前使用的机械设备也朝着体型巨大的方向发展，机械设备本身零部件就多，体型增大就意味着零部件也要相应变大，因此零部件移动不便，降低了灵活性[1]。其二，工程项目中机械设备需要实现生产和加工的多种要求，因此结构上一般比较复杂，这就需要较多零部件配合，才能完成机械的基本结构。其三，对一些大型机械设备来说，由于使用频率不高或者运用范围较小，造成一次性生产批量过小，如起重机，一次生产只有几十台，多的也就几百台。其四，在整个机械装配领域，不仅需要对机械配件进行装配，还涉及到一些电子元件的装配，装配形式多种多样。

4、自动化程度方面―――相对于一般批量生产装配来说，工程机械生产量一般不是很大，因此在自动化要远远落后于批量生产类的装配。近年来，随着我国机械设备运用广泛，在产量上也有相应的提高，但是在装配工艺整体水平上还有待提升。一方面由于传运自动化程度不高，在机械生产过程中除总装上实现了机械化运输外，其余还属于固定式装配，在车间由起重机或者叉车进行运转[2]。另一方面，目前我国工程机械装配上还没有实现自动化，大部分都是通过人工完成。工装工具方面―――现阶段，工程机械装配工艺中最常见的工具有压装机、拧紧机等，在装配中会涉及到轴承与轴、外圈与孔等不同形式的装配。在有专业加热箱或者冷柜的条件下，能很大程度上提高装配效率。压装机对装配工艺有很大的帮助，结构简单，实用性较强。工人劳动方面―――自动化程度的低水平以及工装工具的落后，工程机械装配工人往往需要较大强度对工件进行搬运，以及一些小工件的装配和调整。对大型工件的处理主要依靠起重设备配合来完成，如门式起重机、平衡吊等。通过平衡吊的使用，可以大大减少工人对工件的搬运，并且，平衡吊能让工件保持在一个精确的位置上，方便装配过程。在一些劳动强度较高的装配环节上，如大销子与孔的装配上，需要采用大锤敲击的方式，明显增强了工人的劳动强度，同时敲击的过程中容易造成工件的损坏，不注意的时候还容易产生安全事故。

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1、在PCB上增加电路密度的愿望继续是表面贴装装配线技术发展水平进步的主要推动力之一。这个进步包括0201片状包装、密间距QFP、高输入/输出BGA、CSP和倒装芯片(flip chip)的使用。这些元件的使用给装配工艺过程提出了很严厉的要求。特别是，要达到所希望的效率与可靠性很大程度上取决于元件贴装工艺过程。越来越多的表面贴装线正在使用自动的、在线式、贴装后的检查工具，来监测贴装过程的状态。贴装后的检查可以发现诸如元件丢失、极OO换和元件位置超出所规定误差等OO。

2、模板印刷工艺贴装错误的一个可能根源是模板印刷过程。特别是，锡膏块的高度、面积或体积可能影响贴装精度，由于贴装期间引脚落到锡膏里面时的元件横向运动。为了检验这个推测，通过位于乔治亚工学院(Georgia Tech, Atlanta, GA)电路板装配研究中心(CBAR, Center for Board Assembly Research, Sidebar)的表面贴装/倒装芯片装配线，处理了大量的板。在运行期间，改变模板印刷机的刮板压力、印刷速度、脱离(snap-off)间隔和脱离速度以得到锡膏块的高度、面积和体积的一个范围值。使用商业上可购买到的检查工具，我们测量了印刷后锡膏块的高度、面积和体积，以及贴装后元件的X和Y的偏差。图一和图二显示了X和Y偏差图，它们是0402元件和0.4mm间距的LQFP元件的锡膏块高度、面积与体积的函数。如果在偏移与锡膏参数之间存在很强的关联，图一与图二中的图表将揭示这个关系。但是，从图表上看到，该图由一簇簇的点所组成，没有显示明显的关系。对于0402元件，图形显示X与Y的偏移随着高度的增加而有些分散，但是数值的分散是由于较大高度值的数据点占多数。从测得的数据计算的互相关值很低，进一步证实了贴装精度与锡膏块高度、面积和体积之间没有重要的关系。

3、在双面胶带上贴装该试验没有包括由于锡膏块与焊盘位置之间的偏离或由于奇形怪状的或非矩形的锡膏块所造成的对贴装精度的可能影响。为了消除涉及锡膏块的任何因素，我们作了另一个试验，印刷之后用双面胶带覆盖一半的板面。基准点(fiducial)留下没有覆盖。元件贴装在胶带上，这样锡膏就不会影响贴装精度。将胶带贴在印有锡膏的板上对我们贴装后的检查工具的适当运作是必须的。板的另一半是以正常的方式处理的，元件贴装在锡膏内。试样结果在图三和图四中提供，其显示出X偏移的平均值和标准偏差，是对正常板和双面胶带板的元件类型的一个函数。注意，标准偏差对于双面胶的板较小，除两个元件之外，X偏移的平均值对双面胶的板较小。这些结果显示，将元件贴放在锡膏内对贴装精度有一些影响，但是从图三和图四中的图形看到，该影响是很小的。因此，该结果与第一个试验是一致的。模板印刷工艺对贴装精度没有重要影响。这个说法不是意味着模板印刷工艺的品质对结果没有影响，特别是，印刷后锡膏块的量是决定回流后OO点品质的主要因素。

4、其它错误根源贴装错误可能是由于贴装设备的问题，包括：元件吸取、元件到正确位置的移动、和元件贴装。在元件吸取中，送料器(feeder)的设定错误可能造成位置偏移，将影响到贴装精度。虽然贴装机器可能使用视觉系统来检查吸取后的元件位置，但错误还可能由于成像系统的有限解析度或成像过程中的OO而发生。元件到正确位置的移动要求机器正确地校准，并且拱架系统(gantry system)不产生偏移错误。元件的正确定位也要求贴装吸嘴(nozzle) 的正常运作。元件吸取、移动或贴装的问题可以通过分析元件偏移错误来检查。