废旧芯片自动分拣机构的设计

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　　摘要：本文设计一种对废旧芯片自动分拣的机械，可以实现对不同种类芯片进行质量检测，并利用机械自动化技术具有高精度、效率快、稳定性高的优点，同步进行对废旧芯片进行自动化分拣，提供一种提高对废旧芯片的可回收效率的机械装备。
　　关键词：废旧芯片;分拣机;自动分拣设计
　　中图分类号：TH69 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）09-0001-02
　　0 引言
　　在信息高速发展的时代，作为高性能微处理器的电子芯片发展在各国的经济发展和国家信息安全方面拥有很高的地位，如今在各个领域、各类电子产品都有电子芯片的身影，深刻影响着一代又一代人类的生活。在芯片装机使用过程中，不可避免地会在芯片表面产生各类缺陷，这直接影响到芯片的运行效能及寿命。仅以每年的省和全国电子设计竞赛中其使用量为例，初步估计达10万片计。但由于主要是基于训练，因为不熟练等原因造成大量芯片通用输入输出口或个别管脚物理损坏而被废弃，估计约废弃量达15000片，而其中大部分芯片只是个别口损坏，在大多数训练甚至产品中很多时候是用不到那么多的输入输出口或某些端口。另一方面，废弃芯片含重金属对环境造成破坏不利于环保。如果能够设计一种微处理器质量检测和分拣装置，能自动测出芯片的大小和品质，然后一一标注出来，把相关芯片重新利用起来可以减少废旧芯片对环境的污染同时也可以减少成本。
　　1 废旧芯片自动分拣机的原理
　　废旧芯片自动分拣机主要包括机械组件、检测与控制组件、计算机以及多个芯片分类盒等。分拣系统运作时，工作人员在电脑上提前设置好相应的分拣参数，分拣机就可以自动化运行，同时由于采用了机械自动化技术，自动分拣系统在单位时间内能够完成大量的芯片分拣作业，因此在分拣效率和速度上是远远超过人工手动分拣系统。废旧芯片从送料槽进去经过气动阀门开合装置进行第一次整理分拣，随后再进入分拣运输带上的旋转卡槽装置内，避免芯片堆叠，再通过红外线品质检测传感器进行检测[1]，通过检测驱动活塞推杆将其推入相应地分拣滑道中，使分拣后的废旧电子芯片依照不同品质、大小的标准收集到相应的收集盒内，最后由工作人员归类汇总，以等待后续的回收利用。废旧芯片自动分拣机的结构图1所示。
　　2 自动分拣机构的设计
　　芯片沿着X方向直线移动，活塞推杆在活塞驱动电路驱动下向前运动，向前运动的推杆推动芯片沿着导轨的垂直方向运动，芯片被推杆归入一级分拣槽中，同时两个活板门将控制好角度，使芯片进入二级分拣槽，保证芯片移动过程的稳定，直到芯片进入相應的分拣盒内，完成自动分拣作业。自动分拣作业的结构图2所示。
　　经过废旧芯片自动分拣机的设计发现，分拣机在1秒的分拣作业中，能够处理的芯片数量为4-6个，根据数据一个通用型芯片约重30g，芯片和运输带之间的摩擦系数为μ=0.2，通过计算分析得出运输带带动4个芯片的所需要的拉力为F=2N，查询通用型运输机的数据，可知运输带的带速一般为υ=0.45m/s，因此计算出工作机运行的有效功率Pt=FV/1000=2×0.45=0.0009kW。
　　推杆推动部分的推力计算，机架部分承受载荷的计算分析[2]：
　　（1）折算到活塞推杆上的负载惯量重物折算：JW=M×（PB/2π）2=0.317kg.cm2。（2）活塞推杆上的负载力矩：已知下芯片在X方向上匀速移动所需的力F，运输带带宽s=0.1m。
　　在推杆的使用过程中，考虑到因材料的不统一、热处理工艺的影响、机械加工精度、表面粗糙度、使用时的磨损和腐蚀、负载估算不正确、热膨胀、疲劳、冲击负载等因各类误差而导致的危险。因此在校核的计算过程中，应当引入安全系数S。
　　安全系数：S=P/P1=158.72/29.4=5.4
　　因此根据经验可以判断，安全系数为5.4，设计验算合格。
　　3 结论
　　根据上述分析可得出废旧芯片自动分拣机构的设计得出结论：（1）本文完成了芯片自动分拣机构进行自动分拣机构设计，并对机构的强度进行了计算分析;（2）完成了芯片自动分拣机构的力学解析，达到预期设计效果。
　　本文完成了废旧芯片分拣机构的设计和分析，为进一步提升此类机器的设计打下基础。
　　参考文献
　　[1] 张英，张九六，李春生，等.LED高速高精度自动测试分拣设备研制[J].中国计量学院学报，2011（02）：30-33.
　　[2] 赵世来，张治国，孙秀毅.一种活塞动力学分析[J].汽车实用技术，2017（22）：117-118.
　　[3] 吴东兴，夏兴兰，卜安珍，等.活塞动力学模拟计算[J].现代车用动力，2010（2）：45-51.
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