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無錫太湖學院
畢業(yè)設計（論文）
開題報告
題目： 自動排向機改造研究
——石墨舟倉結構設計
信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)
學 號： 0923272
學生姓名： 支俊
指導教師： 宋廣雷 （職稱：副教授 ）
2012年11月20日
課題來源:本課題來源于企業(yè)橫向研究項目，針對現(xiàn)有二極管針腳排向機的不足和缺陷，提出改進措施，加強在線檢測，減少人工，包括機械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等。
科學依據(jù):
1、課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管。它是一種具有單向傳導電流的電子器件。在半導體二極管內(nèi)部有一個PN結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉導性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等于零時，由于p-n結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。
二極管的構造和符號：
二極管的生產(chǎn)工藝：
焊接→酸洗→模壓→印字→機包→外揀→包裝
其中焊接又可分為排向、裝填、進爐、出爐轉換，利用焊片通過一定溫度，使芯片與金屬引線連接，形成歐姆觸角。
酸洗是利用化學品將晶體表面加以侵蝕，使P-N接面呈現(xiàn)正角比例以獲得最佳的電性品質。于晶片表面形成SiO2，以達到絕緣目的。
模壓是使管芯與外界環(huán)境隔離，避免有害氣體侵蝕，并使表面光潔和具有特定的幾何形狀，起到保護管芯、穩(wěn)定表面、固定管芯內(nèi)引線，提高二極管機械強度的作用。
排向機是二極管生產(chǎn)過程中的關鍵設備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進行后續(xù)工序的加工?，F(xiàn)有排向機勞動強度大，用工人數(shù)多。改善后的排向機加強了在線監(jiān)測，加入了PLC控制系統(tǒng)，完成了生產(chǎn)的自動化，大大提高了二極管的生產(chǎn)效率，減少了人工。
現(xiàn)有排向機的構造：
如圖，針腳通過人工方式在料參中進行震動，并有序向上移動，然后來到針腳分流裝置中，進行向下移動，針腳分流裝置可以漿成批的運輸過來的二極管針腳進行分流成為十股針腳，一列一列進行向前移動，移動至擋板處。其中彎的或者殘缺的針腳將被擋板擋住，并流入下料盤中，質量良好的針腳將有序的一個個豎立地流入擋板下面的槽中，在整個機器的震動中來到氣缸，氣缸通過左右移動將一排排針腳準確的安放到上模中，上模與石墨舟通過定位銷進行了定位，每一個孔都準確對齊，針腳在氣缸的左右移動中對齊地放入上模，再由經(jīng)上模準確的放入石墨舟中，整個機器由旁邊的控制臺進行控制。
然而，舊版的排向機有一定的不足如下：
（1） 在針腳分流裝置中，雖然整個裝置進行過周密的計算，但是針腳分流仍舊是按照一定的概率進行等量分流的，可能會產(chǎn)生某一列或者幾列在分流過程中針腳出現(xiàn)空缺的狀況，這一問題在流水線上繼續(xù)作業(yè)會使石墨舟上出現(xiàn)一列或者幾列的空缺，影響生產(chǎn)效率；
（2） 在料參和下料盤中的針腳都需要通過人為的進行補充以及放回，增加了工人的負擔，并且在一定程度上降低了生產(chǎn)效率，也無法自動排出質量有問題的針腳；
（3） 在氣缸出沒有檢測針腳是否空缺的裝置，如果在氣缸前有針腳卡主或者堵塞，有可能出現(xiàn)一列或者幾列的針腳空缺情況，使進行排列后的石墨舟可能出現(xiàn)不足或者空缺的情況；
（4） 上模處沒有檢測石墨舟是否每一個孔里面都裝入了針腳的傳感器及控制裝置，無法檢測是否沒個石墨舟工序后針腳是否填滿；
石墨舟在填滿后需要通過人工進行移動，并補充新的空的石墨舟，在日生產(chǎn)量巨大的工廠中，大大影響了生產(chǎn)的效率，為企業(yè)帶來不必要的損耗。
2、課題研究的目的和意義
排向機是二極管生產(chǎn)過程中的關鍵設備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進行后續(xù)工序的加工。
改善后的排向機彌補了現(xiàn)有排向機的不足和缺陷。在在線監(jiān)測方面得到了加強，原本在生產(chǎn)線上掉落的針腳需要工人放回料斗，經(jīng)過改善，可自行回收進入料斗。改善前石墨舟針腳排滿后需人工取走，再放上空的石墨舟，改善后由PLC控制自動補給石墨舟，從而減少了人工，提高了二極管生產(chǎn)效率，增加了經(jīng)濟收益。
另一方面，本次的課題研究是大學四年所學知識的一次綜合運用，涉及的學科有機械制圖、機械制造技術基礎、機電一體化系統(tǒng)設計、液壓與氣壓傳動、機器人技術及其應用等。研究這個課題，不僅讓我們再次復習了專業(yè)知識，也讓我們認識到了理論知識與實際生產(chǎn)的關系。實際生產(chǎn)離不開理論知識的支持，理論知識可以為實際生產(chǎn)提供技術保障，對技術的改革發(fā)展更是起到?jīng)Q定性作用。而且，這次實際生產(chǎn)的案例用理論知識來改進的例子讓我們?yōu)榻窈蟮墓ぷ魈峁┝藢氋F的經(jīng)驗。
研究內(nèi)容：
排向機是二極管生產(chǎn)過程中的關鍵設備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進行后續(xù)工序的加工，勞動強度大，用工人數(shù)多。本課題來源于企業(yè)橫向研究項目，針對現(xiàn)有二極管針腳排向機的不足和缺陷，提出改進措施，加強在線檢測，減少人工。包括機械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等。
本課題設計內(nèi)容以機電氣一體化技術為核心，整機采用PLC控制，要求和原設備無縫銜接，學生需掌握機械工程及自動化專業(yè)相關基礎理論
本子課題主要完成石墨舟倉結構設計。
擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析
（1）實驗方案：
由于現(xiàn)有排向機有無法自動檢測針腳是否裝滿，石墨舟需要人工搬動，下料盤和料參之間沒有互通裝置等特點，我們研究并設計了新的排向機方案如圖，震動料盤連接輸送帶機器支架，上面有光電傳感器連接至PLC控制器，檢測針腳是否裝滿，針腳輸送器前端連接石墨舟及其家具堆疊起來的器具，每堆約10-15層，可以自動更替，整個過程由PLC控制臺控制。如此，我們實現(xiàn)了PLC氣動控制與機械傳動相結合的新的排向機的初步結構設計。
（2）研究方法：
查閱資料了解國內(nèi)同類了加工設備的特點，分析設備運行原理，確定系統(tǒng)方案，設計提升機機械結構，完善設計方案。
（3）技術路線：
研究計劃及預期成果：
研究計劃：
2012年11月12日-12月2日：按照任務書要求查閱論文相關參考資料，填寫畢業(yè)設計開題報告書
2013年12月3日-2013年1月20日：實習實訓，參與工作。
2013年1月21日-3月1日：按照要求修改畢業(yè)設計開題報告。
2013年3月4日-3月8日：查閱與設計有關的資料不少于10本，外文不少于2本。
2013年3月11日-4月12日：自動排向機的設計說明書編寫。
2013年4月15日-5月10日：繪制自動排向機零件圖裝配圖。
2013年5月13日-5月17日：完成設計說明書、摘要和小結。
2013年5月20日-5月25日：整理所有資料上交指導教師，答辯。
預期成果：
彌補現(xiàn)有排向機的不足和缺陷：在在線監(jiān)測方面加強，原本在生產(chǎn)線上掉落的針腳需要工人放回料斗，經(jīng)過改善，可自行回收進入料斗。改善后由PLC控制自動補給石墨舟，從而減少人工，提高二極管生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟收益。
特色或創(chuàng)新之處：
排向機是二極管生產(chǎn)過程中的關鍵設備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進行后續(xù)工序的加工。
改善后的排向機彌補了現(xiàn)有排向機的不足和缺陷。在在線監(jiān)測方面得到了加強，原本在生產(chǎn)線上掉落的針腳需要工人放回料斗，經(jīng)過改善，可自行回收進入料斗。改善前石墨舟針腳排滿后需人工取走，再放上空的石墨舟，改善后由PLC控制自動補給石墨舟，從而減少了人工，提高了二極管生產(chǎn)效率，增加了經(jīng)濟收益。
已具備的條件和尚需解決的問題：
條件：
1、學?？商峁╅_發(fā)用計算機及編程工具，圖書館有相關書籍和文獻檢索系統(tǒng)；
2、學生通過前期課程的學習和設計環(huán)節(jié)的培養(yǎng)已具有機電系統(tǒng)設計的基礎；
3、學生具有掌握新技術和新工藝的能力；
4、指導教師具有從事相關技術研究及其應用的科研背景。
問題：
（1）石墨舟倉方案確定；
（2）結構設計和圖紙實現(xiàn)；
指導教師意見
此處日期2011年11月14日-2010年11月18日之間
指導教師簽名：
年 月 日
教研室（學科組、研究所）意見
教研室主任簽名：
年 月 日
系意見
主管領導簽名：
年 月 日