副標題#e#     LED粘片機關鍵部件是焊頭運動機構。焊頭主運動結構要求在垂直平面內實現兩個方向的運動，在高速運動的同時還要求定位高、運動平穩。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動。為了使焊頭運動平穩，在設計機架的時候一定要使機架固有頻率避開驅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，同時將該模型轉換為ANSYS認可的文件格式，例如IGES格式和parasolid格式。將IGES格式的模型文件導人ANSYS，可以發現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、出現多余的圖元等，這都是模型文件進行轉換時所造成的不良影響。我們可以使用ANSYS中的幾何和拓撲修復工具對這些缺陷進行修復和完善，有時候效果并不是很好，這對分析結果會造成影響。同時，ANSYS的操作界面不是很友好，有時還需要進行文字命令輸入，而且在進行模態以及諧響應分析時，占用的內存資源過多，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。FFE(Fast Finite Element)技術使得復雜耗時的工程分析時間大大縮短，同時COSMOSWorks完全集成于SolidWorks中，為設計工程師在SolidWorks的環境下，提供了比較完整的分析手段。COSMOSworks的分析模型和分析結果與SolidWorks共享一個數據庫，在幾何模型上，可直接定義載荷和邊界條件，設計的數據庫也會相應地自動更新。計算結果也可以直觀地顯示在SolidWorks精確的設計模型上。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換就可以用COSMOSWorks進行分析，這樣就能夠保證較高的計算精度，大量的試驗已經證明主流的分析軟件中沒有一個能與COSMOSWorks的應力計算精度相提并論。當然，我們可以以COSMOSWorks分析為主，同時參照Ansys的分析結果，比較它們之間的差別，從而可以保證分析結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"質量"直接影響到分析的結果。有些復雜的機械零件或者裝配體，動輒幾百、幾千萬節點、單元，計算機的分析能力也時有限的，用原型進行有限元分析也時不現實的口。所以在進行有限元分析之前要對幾何模型進行合理的簡化。傳統的方法多采用相似性原理來簡化，但是對于形狀相對復雜的零件，尤其是裝配體，建立簡化模型也很困難。模態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格化時生成畸形的網格，最終導致有限元分析不能進行下去。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。當然，這里的簡化也要時針對分析目標。在不會影響分析目標結果的情況下，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特性，可以通過對原型和模型的模態分析比較來驗證。由于模態分析，尤其是低階模態對系統的動態特性影響較大，因此通過比較模型的低階模態和原型的低階模態，一般兩者相差不超過3％就應該認為簡化是合理的。
    
     3結構簡介
    
     LED粘片機焊頭機架(如圖l所示)采用了一個并聯機構，在機架的上面和側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確運行，上面的機架就要在保證要求的條件下盡量減少質量。另外，為了使焊頭平穩運行，在設計的時候也要使機架的固有頻率與電機的頻率發生干涉，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，在優化的時候要求機架的固有頻率低于這個頻率。
    
     3.3優化過程中的變量變量
    
     在優化過程中，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。所以優化過程中的變量如圖2所示的幾個尺寸。