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無錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開題報(bào)告
題目： 自動(dòng)排向機(jī)改造研究
——石墨舟倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923272
學(xué)生姓名： 支俊
指導(dǎo)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(xiàng)目，針對(duì)現(xiàn)有二極管針腳排向機(jī)的不足和缺陷，提出改進(jìn)措施，加強(qiáng)在線檢測(cè)，減少人工，包括機(jī)械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等。
科學(xué)依據(jù):
1、課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
二極管又稱晶體二極管，簡(jiǎn)稱二極管。它是一種具有單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)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(zhuǎn)導(dǎo)性。一般來講，晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場(chǎng)。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于p-n結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場(chǎng)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(gòu)造和符號(hào)：
二極管的生產(chǎn)工藝：
焊接→酸洗→模壓→印字→機(jī)包→外揀→包裝
其中焊接又可分為排向、裝填、進(jìn)爐、出爐轉(zhuǎn)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(xué)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(zhì)。于晶片表面形成SiO2，以達(dá)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(hù)管芯、穩(wěn)定表面、固定管芯內(nèi)引線，提高二極管機(jī)械強(qiáng)度的作用。
排向機(jī)是二極管生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進(jìn)行后續(xù)工序的加工。現(xiàn)有排向機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大，用工人數(shù)多。改善后的排向機(jī)加強(qiáng)了在線監(jiān)測(cè)，加入了PLC控制系統(tǒng)，完成了生產(chǎn)的自動(dòng)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(jī)的構(gòu)造：
如圖，針腳通過人工方式在料參中進(jìn)行震動(dòng)，并有序向上移動(dòng)，然后來到針腳分流裝置中，進(jìn)行向下移動(dòng)，針腳分流裝置可以漿成批的運(yùn)輸過來的二極管針腳進(jìn)行分流成為十股針腳，一列一列進(jìn)行向前移動(dòng)，移動(dòng)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(zhì)量良好的針腳將有序的一個(gè)個(gè)豎立地流入擋板下面的槽中，在整個(gè)機(jī)器的震動(dòng)中來到氣缸，氣缸通過左右移動(dòng)將一排排針腳準(zhǔn)確的安放到上模中，上模與石墨舟通過定位銷進(jìn)行了定位，每一個(gè)孔都準(zhǔn)確對(duì)齊，針腳在氣缸的左右移動(dòng)中對(duì)齊地放入上模，再由經(jīng)上模準(zhǔn)確的放入石墨舟中，整個(gè)機(jī)器由旁邊的控制臺(tái)進(jìn)行控制。
然而，舊版的排向機(jī)有一定的不足如下：
（1） 在針腳分流裝置中，雖然整個(gè)裝置進(jìn)行過周密的計(jì)算，但是針腳分流仍舊是按照一定的概率進(jìn)行等量分流的，可能會(huì)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(huì)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(jìn)行補(bǔ)充以及放回，增加了工人的負(fù)擔(dān)，并且在一定程度上降低了生產(chǎn)效率，也無法自動(dòng)排出質(zhì)量有問題的針腳；
（3） 在氣缸出沒有檢測(cè)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(jìn)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(cè)石墨舟是否每一個(gè)孔里面都裝入了針腳的傳感器及控制裝置，無法檢測(cè)是否沒個(gè)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(jìn)行移動(dòng)，并補(bǔ)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(jī)是二極管生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進(jìn)行后續(xù)工序的加工。
改善后的排向機(jī)彌補(bǔ)了現(xiàn)有排向機(jī)的不足和缺陷。在在線監(jiān)測(cè)方面得到了加強(qiáng)，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(jìn)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(dòng)補(bǔ)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(jì)收益。
另一方面，本次的課題研究是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，涉及的學(xué)科有機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、液壓與氣壓傳動(dòng)、機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用等。研究這個(gè)課題，不僅讓我們?cè)俅螐?fù)習(xí)了專業(yè)知識(shí)，也讓我們認(rèn)識(shí)到了理論知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)的關(guān)系。實(shí)際生產(chǎn)離不開理論知識(shí)的支持，理論知識(shí)可以為實(shí)際生產(chǎn)提供技術(shù)保障，對(duì)技術(shù)的改革發(fā)展更是起到?jīng)Q定性作用。而且，這次實(shí)際生產(chǎn)的案例用理論知識(shí)來改進(jìn)的例子讓我們?yōu)榻窈蟮墓ぷ魈峁┝藢氋F的經(jīng)驗(yàn)。
研究?jī)?nèi)容：
排向機(jī)是二極管生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進(jìn)行后續(xù)工序的加工，勞動(dòng)強(qiáng)度大，用工人數(shù)多。本課題來源于企業(yè)橫向研究項(xiàng)目，針對(duì)現(xiàn)有二極管針腳排向機(jī)的不足和缺陷，提出改進(jìn)措施，加強(qiáng)在線檢測(cè)，減少人工。包括機(jī)械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等。
本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容以機(jī)電氣一體化技術(shù)為核心，整機(jī)采用PLC控制，要求和原設(shè)備無縫銜接，學(xué)生需掌握機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)理論
本子課題主要完成石墨舟倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析
（1）實(shí)驗(yàn)方案：
由于現(xiàn)有排向機(jī)有無法自動(dòng)檢測(cè)針腳是否裝滿，石墨舟需要人工搬動(dòng)，下料盤和料參之間沒有互通裝置等特點(diǎn)，我們研究并設(shè)計(jì)了新的排向機(jī)方案如圖，震動(dòng)料盤連接輸送帶機(jī)器支架，上面有光電傳感器連接至PLC控制器，檢測(cè)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(dòng)更替，整個(gè)過程由PLC控制臺(tái)控制。如此，我們實(shí)現(xiàn)了PLC氣動(dòng)控制與機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合的新的排向機(jī)的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（2）研究方法：
查閱資料了解國內(nèi)同類了加工設(shè)備的特點(diǎn)，分析設(shè)備運(yùn)行原理，確定系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)提升機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，完善設(shè)計(jì)方案。
（3）技術(shù)路線：
研究計(jì)劃及預(yù)期成果：
研究計(jì)劃：
2012年11月12日-12月2日：按照任務(wù)書要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告書
2013年12月3日-2013年1月20日：實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，參與工作。
2013年1月21日-3月1日：按照要求修改畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告。
2013年3月4日-3月8日：查閱與設(shè)計(jì)有關(guān)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(dòng)排向機(jī)的設(shè)計(jì)說明書編寫。
2013年4月15日-5月10日：繪制自動(dòng)排向機(jī)零件圖裝配圖。
2013年5月13日-5月17日：完成設(shè)計(jì)說明書、摘要和小結(jié)。
2013年5月20日-5月25日：整理所有資料上交指導(dǎo)教師，答辯。
預(yù)期成果：
彌補(bǔ)現(xiàn)有排向機(jī)的不足和缺陷：在在線監(jiān)測(cè)方面加強(qiáng)，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(jìn)入料斗。改善后由PLC控制自動(dòng)補(bǔ)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(jì)收益。
特色或創(chuàng)新之處：
排向機(jī)是二極管生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進(jìn)行后續(xù)工序的加工。
改善后的排向機(jī)彌補(bǔ)了現(xiàn)有排向機(jī)的不足和缺陷。在在線監(jiān)測(cè)方面得到了加強(qiáng)，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(jìn)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(dòng)補(bǔ)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(jì)收益。
已具備的條件和尚需解決的問題：
條件：
1、學(xué)?？商峁╅_發(fā)用計(jì)算機(jī)及編程工具，圖書館有相關(guān)書籍和文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)；
2、學(xué)生通過前期課程的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)已具有機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；
3、學(xué)生具有掌握新技術(shù)和新工藝的能力；
4、指導(dǎo)教師具有從事相關(guān)技術(shù)研究及其應(yīng)用的科研背景。
問題：
（1）石墨舟倉方案確定；
（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和圖紙實(shí)現(xiàn)；
指導(dǎo)教師意見
此處日期2011年11月14日-2010年11月18日之間
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室（學(xué)科組、研究所）意見
教研室主任簽名：
年 月 日
系意見
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日