立式高速自動繞線機(jī)設(shè)計,立式高速自動繞線機(jī)設(shè)計,立式,高速,自動,繞線機(jī),設(shè)計 開題報告 論 文 題 目： 立式高速自動繞線機(jī) 學(xué) 院： 專 業(yè) 、班 級： 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師（職稱） 2016 年 12 月 29 日填 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文（設(shè)計）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。 一、選題依據(jù) 1.論文（設(shè)計）題目及研究領(lǐng)域； 2.論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值； 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢。 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題； 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路）； 3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果。 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 2.論文（設(shè)計）進(jìn)度計劃。 四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求 1.開題報告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計）工作開始后的前四周內(nèi)完成； 2.開題報告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查通過； 3.開題報告不合格或沒有做開題報告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論 文（設(shè)計）工作，否則不允許參加答辯； 4.開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師； 5.開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張 上，但封面需按統(tǒng)一格式打印）。 1 一、選題依據(jù) 1.研究領(lǐng)域 工程實(shí)踐2.論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 （1）當(dāng)今，高速加工制造技術(shù)已經(jīng)是世界制造業(yè)的主流技術(shù)，世界范圍內(nèi)的機(jī)械 設(shè)備日益向高速、高效、高精度和自動化方向發(fā)展。機(jī)電設(shè)備研發(fā)階段已經(jīng)運(yùn)用了現(xiàn) 代輔助設(shè)計與分析方法，特別是有限元方法大量運(yùn)用在機(jī)電設(shè)備研發(fā)中。有限元方法是一種求解復(fù)雜對象的方法，基本思路來源于“化弧為直”、“化整為零”的思想。有 限元法應(yīng)用離散的思想，將一個連續(xù) （2）解域離散為一組優(yōu)先個、且按一定方式相互聯(lián)系在一起的單元組合體。由于求解域的區(qū)域與區(qū)域的連接方式不同，因此可以模擬幾何形狀復(fù)雜的求解域。然后利用每一單元內(nèi)假設(shè)近似函數(shù)，分片表示求解域上的未知場函數(shù)。 （3）當(dāng)今有限元技術(shù)已經(jīng)從航空航天、大型土木工程、大型風(fēng)電設(shè)備、高速列車及國防等領(lǐng)域，推廣到汽車、生活消費(fèi)品、能源、工業(yè)設(shè)備、工程機(jī)械、材料、化學(xué)工藝等過程及高科技等領(lǐng)域。如唐進(jìn)元等，應(yīng)用了有限元分析了加載條件下齒輪嚙合的傳動性能參數(shù)，應(yīng)力變化等規(guī)律，通過與赫茲接觸應(yīng)力解析公式計算結(jié)果對比，理論與有限元分析結(jié)果一直，驗(yàn)證了有限元仿真值的正確性。 （4）同樣有限元技術(shù)也有很多應(yīng)用分析機(jī)床主軸，如 Reddy VR 簡歷了車床主軸有限元建模，將加工最大宮頸癌年和最小變形作為準(zhǔn)則，并將軸承間隙，軸承剛度，工件直徑等作為參數(shù)，諸如此類的研究成果還有很多，不一一列舉。 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢 我國繞線機(jī)產(chǎn)業(yè)從改革開放的初期開始起步，從原始的機(jī)械齒輪手搖式到全自動的繞線機(jī)，其中經(jīng)歷的多次的技術(shù)革新，從市場調(diào)研來看，現(xiàn)代電氣技術(shù)的提高促進(jìn)了對高質(zhì)量線圈的要求，于是半自動的繞線機(jī)正在向全自動，高效的方向發(fā)展，目前國能的廠家正在集中精力開發(fā)精密排線，閉環(huán)控制，張力控制，多功能等技術(shù)，正在與國外的現(xiàn)金技術(shù)拉近距離。 2010 年隨著經(jīng)濟(jì)的回暖，繞線機(jī)的市場需求量大幅度增加，許多企業(yè)也在趕制設(shè) 備，其中箔繞機(jī)的增長幅度最為明顯，其中是多頭繞線機(jī)，可以滿足搞生產(chǎn)要求的機(jī)型；自動繞線機(jī)的增長，大大提高了生產(chǎn)效率，減少了勞動工人的勞動量。近年來，繞線機(jī)的發(fā)展水平已經(jīng)達(dá)到了一個新的高度，形成了全自動，多功能，高效自動化的生產(chǎn)能力。從線圈的生產(chǎn)的上線，饋線，端頭繞制到線圈繞制和下線都實(shí)現(xiàn)了過程的自動化，從控制形式上看，單一的開環(huán)控制發(fā)展到使用直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)到多軸同時繞制多個線圈的一系列產(chǎn)品。中國繞線機(jī)在控制方面還在沿用繼電器控制，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量很差，生產(chǎn)效率也很低，是手工與機(jī)械的結(jié)合，近幾年來，中過的科研人員利用電腦和單片機(jī)對這類設(shè)備進(jìn)行了改造，但是仍然不盡如人意，自 動化程度仍然不高，操作也不方便，高精度的控制問題因采用了 PLC 控制和變頻技 2 術(shù)已經(jīng)得已解決。 即使國內(nèi)技術(shù)正在高速發(fā)展，但成產(chǎn)出來的繞線機(jī)種種缺點(diǎn)還是存在，制造出來的繞線機(jī)應(yīng)用的局限性很大，目前只能用于繞制較大的線圈，比如變壓器的線圈，對于繞制小型的線圈還是有較大的困難。雖然我過繞線機(jī)的生產(chǎn)商有近百家，但是有一半沒有生產(chǎn)能力，技術(shù)還不成熟，借鑒與抄襲的現(xiàn)象還是屢見不鮮。造成市場上生產(chǎn)出來的繞線機(jī)型號單一，功能不全，繞制完成的線圈質(zhì)量很差，而且繞制的效率也是不如人意，無論在外觀還是性能方面都沒有亮點(diǎn)可言。還有一個致命的缺點(diǎn)就是柔性差，不能根據(jù)需要對繞線機(jī)進(jìn)行簡單的改造以適應(yīng)不同的需求。 國內(nèi)的立式繞線機(jī)力矩大，架線機(jī)構(gòu)與加緊裝置會產(chǎn)生很大的拉緊力，所以繞制出來的線圈直徑一般都會滿足要求不會超差，這對精密的線圈來說至關(guān)重要，缺點(diǎn)是構(gòu)型復(fù)雜，精密度要求高，不好制造，升降機(jī)構(gòu)的三套傳動系統(tǒng)運(yùn)動必須同步，否則會產(chǎn)生相當(dāng)大的噪音，嚴(yán)重時，不能夠運(yùn)動。深圳市拓維精新精密機(jī)械廠生產(chǎn)的 TWX-08-750 八軸數(shù)控繞線機(jī)采用了 CNC 四軸伺服電機(jī)驅(qū)動，能用于多種骨架線圈繞 線，但控制器 采用的是日本 YASKAWA 公司的 MP2000 系列控制器，無自主知識產(chǎn)權(quán)，且設(shè)備故障率很高；廈門精合電氣自動化有限公司生產(chǎn)的多軸繞線機(jī)，包括主軸機(jī)構(gòu)，排線機(jī)構(gòu)，和夾斷線機(jī)構(gòu)，但其關(guān)鍵部件多采用進(jìn)口部件，所以控制器亦為國外直接進(jìn)口控制器，不具有核心技術(shù)的自助知識產(chǎn)權(quán)。 國內(nèi)繞線機(jī)與國外同等擦汗尿頻還存在差距，主要是對繞線機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究不足，不透徹，自主研發(fā)繞線機(jī)要達(dá)到國際水平或領(lǐng)先國際水平，必須要加強(qiáng)對其關(guān)鍵技術(shù)的研究。 而國外在繞線機(jī)這一方面的發(fā)展水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了中國，比如德國，意大利，日本等，國外繞線機(jī)的控制系統(tǒng)已經(jīng)由繞線機(jī)自身的控制發(fā)展到微機(jī)控制，在關(guān)鍵的部位 還可以實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的自動監(jiān)控和故障的診斷，正在向 3000r/min 的高速繞制方向發(fā)展，從大型的電力變壓器，牽引電機(jī)繞組到充電的微型線圈，以及各類電子設(shè)備，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，整個繞線機(jī)設(shè)備已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化。而中國還在沿用落后的繼電器控制，在精度方面有著很大的欠缺，自動化程度仍然沒有國外的高。隨著社會的發(fā)展和制造領(lǐng)域的需要，繞線機(jī)的制造正在處于飛速發(fā)展過程中，而將來的繞線機(jī)必將發(fā)展到流水線的水平，從制造線圈到線圈質(zhì)量的考察，故障的反饋與修復(fù)，都將由繞線機(jī)自身來完成，把工人的雙手從無盡的勞動中解放出來，既降低了勞動強(qiáng)度還提高了工作效率。 國外自動繞線機(jī)發(fā)展較早，繞線機(jī)性能更優(yōu)，功能更全面。德國和意大利生產(chǎn)的自動繞線機(jī)功能多，繞線加工可靠性能高，自動化程度，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)繞線全過程自動化，產(chǎn)品得到更多功能用戶的青睞；美國生產(chǎn)的自動繞線機(jī)人機(jī)交互平臺完備，方便工人，方便工人操作；日本生產(chǎn)的自動繞線機(jī)設(shè)備體積小巧精致，具有多軸、高自動化特點(diǎn)，其設(shè)備柔性好，各機(jī)型標(biāo)準(zhǔn)化，一遇拆裝，更換與維修；瑞士的米特已經(jīng) 研制出主軸轉(zhuǎn)速高達(dá) 24000rpm 的高速繞線機(jī)；日本田中精密生產(chǎn)的 MSC 全自動多軸 3 繞線機(jī)到達(dá)主軸 10000rpm，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 16000rpm；日本日特機(jī)械工程株式會 社生產(chǎn)的 NOL 線嘴式內(nèi)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)，可對用于小型馬達(dá)的外轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子繞線，采用自動流水線式安裝傳動單元，用戶可自由編排自己的流水線；美國生產(chǎn)的 GS-6 繞 線機(jī)，繞線軸最高轉(zhuǎn)速達(dá) 12000rpm，具有繞線加工小靜電機(jī)外轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)；意大利 Marsilli 在粗線徑繞線機(jī)的研制方面，具有自己獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢。日本的繞線機(jī)先進(jìn) 程度很高，在繞線機(jī)的很多方面相比中國都具有創(chuàng)新行，也算是技術(shù)優(yōu)勢，日產(chǎn)繞線機(jī)人機(jī)界面友好，獨(dú)創(chuàng)了簡單的中文編程操作系統(tǒng)，也可以選擇英文操作系統(tǒng)。自帶 了 128k 的快速閃存，可擴(kuò)展 USB 移動存儲，既第一次使用后，接下來的使用可以直接調(diào)出相應(yīng)的程序，既簡單又快速，作業(yè)效率很高。日本產(chǎn)繞線機(jī)排線，上下料纏腳和絞線動作都是全自動，用微機(jī)控制，不需要人來操作，定位精度高，性能高，工作 更為穩(wěn)定。使用了 3GT 同步帶的使用全面地大幅度地降低了噪音，減小了溫度升高，而且極大地提高了轉(zhuǎn)速，效率也相應(yīng)提高。繞線機(jī)上還增加了熱量排放系統(tǒng)，溫度可 維持在 40℃，設(shè)備因摩擦和工作時間過長產(chǎn)生的熱量都被降低，減小了發(fā)生故障的幾率卸料系統(tǒng)裝在上料系統(tǒng)上邊，對于木質(zhì)骨架，卸料更加平穩(wěn)，不會破壞骨架，而外國產(chǎn)品卸料力很大，電木骨架易被卸料裝置推破，無法實(shí)現(xiàn)全自動。日本的繞線機(jī)采用新型工作系統(tǒng)，顯著提高了繞線速度，縮短繞線周期，減少人員配置，縮短作業(yè)時間，提高生產(chǎn)效率。 4 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題立式高速自動繞線機(jī)整體設(shè)計 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） （1） 對立式高速自動繞線機(jī)進(jìn)行相關(guān)資料的查詢，并挑選出 13 篇參考論文，其中 中文文獻(xiàn) 10 篇，英文文獻(xiàn) 3 篇；（2） 清楚立式高速自動繞線機(jī)的系統(tǒng)圖，了解各元件名稱與系統(tǒng)的工作原理； （3） 繪制出零件圖，繞線機(jī)裝配圖，左夾具裝配圖；（4） 學(xué)習(xí)繞線機(jī)系統(tǒng)設(shè)計方法，應(yīng)用其方法選用液壓系統(tǒng)中的各原件； （5） 對繞線機(jī)各個原件參數(shù)進(jìn)行校核，驗(yàn)證是否符合工作要求；（6） 編寫設(shè)計說明書；（7） 檢查修改與完善所有設(shè)計內(nèi)容，復(fù)習(xí)所有設(shè)計內(nèi)容，進(jìn)行答辯； 3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 （1）確定出繞線機(jī)的設(shè)計方案； （2）繪制出零件圖； （3）繪制出裝配圖；（4）編寫設(shè)計說明書一份。 5 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； （1）調(diào)研法：對繞線機(jī)的研究背景，技術(shù)水平，發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行市場調(diào)研；（2）設(shè)計參數(shù)：根據(jù)繞線機(jī)的性能要求，設(shè)計繞線機(jī)系統(tǒng)中各個原件的尺寸與參數(shù)，選擇合適的元件；（3）文獻(xiàn)法：查閱參考相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)計 2.論文（設(shè)計）進(jìn)度計劃 第 1 周：完成立式高速自動繞線機(jī)調(diào)研 第 2 周：完成立式高速自動繞線機(jī)資料查閱與翻譯工作 第 3 周：完成立式高速自動繞線機(jī)文獻(xiàn)綜述工作 第 4 周：完成立式高速自動繞線機(jī)開題報告撰寫工作 第 5 周：提出幾個設(shè)計方案 第 6 周：分析比較各個方案 第 7 周：確定總體設(shè)計方案，繪制總圖 第 8 周：主動系統(tǒng)設(shè)計 第 9 周：選擇動力系統(tǒng) 第 10 周：進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 第 11 周：啟動、夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計 第 12 周：進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計與計算 第 13 周：控制系統(tǒng)設(shè)計 第 14 周：撰寫設(shè)計說明書 第 15 周：繪制零件圖 第 16 周：修改、補(bǔ)充、整理圖紙與論文,準(zhǔn)備答辯 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1]趙曉東，董哲，王敏.全自動繞線機(jī)的研制[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，2010,39(11)：41-45 [2]王學(xué)智，王臧，龔東軍.電壓互感器繞線機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計[J].武漢輕工大學(xué)學(xué) 報, 2016, 35(1):56-60 [3]趙鋼，羅銀賓.全自動繞線機(jī)，專利 2014 [4]金晶.節(jié)能燈鎮(zhèn)流器線圈全自動繞線機(jī)的研發(fā). 浙江理工大學(xué)，2012. 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[12]JEDEC Solid State Technology Association.JESD22-A104C[S],Temperature Cycling,May,2005 附：文獻(xiàn)綜述 7 文獻(xiàn)綜述 1 研究的目的及意義 繞線機(jī)是繞制線圈行業(yè)中非常常見的一種加工設(shè)備,它的結(jié)構(gòu),系統(tǒng)組成,功能隨著社會的發(fā)展,加工零件的工藝要求,它的結(jié)構(gòu)與功能亟待改變來適應(yīng)這種高標(biāo)準(zhǔn)的要求,繞線機(jī)已經(jīng)從傳統(tǒng)的機(jī)械式,半自動式,逐漸發(fā)展成為全自動式,繞制高品質(zhì)的線圈已經(jīng)不再費(fèi)時費(fèi)力,無論效率還是質(zhì)量都有了質(zhì)的飛躍 漆包線從原料桶出來經(jīng)過張力機(jī)構(gòu),仍保持良好的張力,經(jīng)過排線機(jī)構(gòu)到減壓機(jī)構(gòu)的壓線柱下。繞線機(jī)主軸每旋轉(zhuǎn)一周,排線機(jī)構(gòu)時線移動一個線徑的距離,實(shí)現(xiàn)緊密排線。同時漆包線被加熱機(jī)構(gòu)加熱,當(dāng)漆包線繞在磨具上就會緊緊的粘在一起,當(dāng)一個線圈被繞完后,減壓機(jī)構(gòu)把漆包線剪斷的同時,另一端也被壓倒,卸下線圈,如此循環(huán)。 繞線機(jī)這種自動化設(shè)備在機(jī)械,建筑等領(lǐng)域非常常見,在需要時對銅線進(jìn)行纏繞和布置。全自動繞線機(jī)(數(shù)控繞線機(jī))的組成包括控制系統(tǒng),轉(zhuǎn)動系統(tǒng),傳動系統(tǒng),人機(jī)界面和傳感器。在制造行業(yè)中繞線機(jī)的應(yīng)用特別廣泛。 隨著我國電力工業(yè)的大力投入，變壓器制造水平正處在快速發(fā)展階段。變壓器的品種越來越多，結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，質(zhì)量不斷提高，性能指標(biāo)也在不斷升級。變壓器的發(fā)展趨勢是耗損低、重量輕、可靠性高、價格便宜。這些性能指標(biāo)高低都集中體現(xiàn)在變壓器產(chǎn)品的設(shè)計和制造環(huán)節(jié)上。因此，一旦變壓器設(shè)計完成后，制造過程就尤為關(guān)鍵，而變壓器產(chǎn)品的質(zhì)量和性能是靠工藝設(shè)備來保證的，所以變壓器專用設(shè)備的技術(shù)水平在某種程度上也反映著變壓器的制造水平。因此，大力推動變壓器專用的設(shè)備的發(fā)展是制造高性能，高水平變壓器的有力保證。作為變壓器制造的核心部分，變壓器線圈的繞制質(zhì)量對整個變壓器性能極為關(guān)鍵。而線圈繞制的技術(shù)水平很大程度上依賴于繞線機(jī)的技術(shù)水平，因此國外的變壓器制造商都十分重視現(xiàn)金繞線機(jī)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。 但是，由于目前國內(nèi)大多數(shù)變壓器專用設(shè)備生產(chǎn)商生產(chǎn)規(guī)模較小，技術(shù)力量薄弱，研發(fā)費(fèi)用投入較少，原創(chuàng)能力較低等原因，尚無法生產(chǎn)出符合技術(shù)要求的高質(zhì)量專用設(shè)備，更無法與國外生產(chǎn)企業(yè)形成強(qiáng)有力的競爭。為了進(jìn)一步促進(jìn)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，滿足國內(nèi)變壓器生產(chǎn)企業(yè)的需求，本課題借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)同時結(jié)合我過國情，進(jìn)行性能優(yōu)良，價格低廉的全自動繞線基金的開發(fā)研制。 常用電力變壓器繞線機(jī)的種類（1）自動排線繞線機(jī) 自動排線繞線機(jī)是繞制配電變壓器高壓線圈的專用設(shè)備。新型的繞線機(jī)主機(jī)轉(zhuǎn)速由 300r/m 提高到 500r/m，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。排線機(jī)構(gòu)由單頭增加到二至三頭，即一次可同時繞三只線圈。同時采用多線并饒方式，增加徑向壓緊機(jī)構(gòu)，對每根放線盤進(jìn)行張力的獨(dú)立控制，從而使線組排列整齊，電流密度分布均勻，匝間緊密均勻。同時配有端絕緣開卷機(jī)構(gòu)，導(dǎo)線張緊機(jī)構(gòu)，計算機(jī)可預(yù)置多種參數(shù)，可使線圈繞制一次完成，自動化程度大大提高，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。 （2）箔式線圈繞制機(jī)箔式線圈繞制機(jī)是繞制低壓箔式線圈的關(guān)鍵設(shè)備。國內(nèi)已有廠家研制出新型數(shù) 字式箔式線圈繞指機(jī)，該機(jī)采用直流電機(jī)產(chǎn)生的箔帶張力，其特點(diǎn)是張力調(diào)整方便、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好，繞制全過程張力保持不變，從而能夠保證線圈的繞制質(zhì)量。控制系統(tǒng)會自動計算開卷機(jī)上料卷直徑，從而隨時調(diào)整電機(jī)輸出力矩，確保整個繞制過程張力恒定，對保證線圈質(zhì)量起關(guān)鍵作用。調(diào)偏機(jī)構(gòu)采用光電模擬量傳感器非接觸檢測箔帶邊沿，通過伺服電機(jī)動態(tài)糾偏，該系統(tǒng)精度高，反應(yīng)快，可靠性高，調(diào)偏精度高。 8 （3）立式繞線機(jī)立式繞線機(jī)進(jìn)一步向大型化發(fā)展。原有的立式繞線機(jī)載重量只有 20t，現(xiàn)在已經(jīng) 提高到了 40t，線圈直徑最大使用到 3500mm，最大高度達(dá)到了 4000mm。使用了氣囊板式張緊裝置，而且數(shù)字顯示張力大小，張力控制更加準(zhǔn)確，穩(wěn)定可靠。為了提高所繞制的線圈的尺寸精度，控制立式繞線機(jī)徑向跳動，增加了繞線軸頭固定裝置；控制軸向跳動，使用了高精度雙排軸式大型軸承。因此，通過使用線圈繞制專用設(shè)備，使繞組生產(chǎn)達(dá)到了一個新的水平。多用在國內(nèi)超高壓，特高壓變壓器的制造過程中，對我國雙百萬變壓器成功研制起到設(shè)備的保障作用。立式繞線機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示： 圖 1 立式繞線機(jī)結(jié)構(gòu) （4）臥式繞線機(jī) 帶有軸向，徑向壓緊式臥式繞線機(jī)在大型變壓器線圈生產(chǎn)中，得到了廣泛使用。隨著變壓器性能要求提高，一般中小型變壓器的生產(chǎn)也開始使用了壓緊式臥式繞線機(jī)。為了更加準(zhǔn)確地控制押緊力，原來壓緊機(jī)構(gòu)是使用力矩電機(jī)或汽缸產(chǎn)生壓力進(jìn)行壓緊，現(xiàn)在已通過伺服電機(jī)取代。為了控制繞制圈尺寸公差，增加光柵尺，可以進(jìn)行在線檢測線圈尺寸。多軸式放線車上的各種線盤放線張力獨(dú)立控制，根據(jù)繞制線圈的長度，放線車隨動跟蹤，避免導(dǎo)線的扭曲變形產(chǎn)生新的應(yīng)力，降低繞組的渦流損耗。 繞線機(jī)的基本組成： 機(jī)械結(jié)構(gòu)部分,電氣控制部分,氣路部分等組成。機(jī)械部分由繞線機(jī)構(gòu),排線機(jī)構(gòu),剪線機(jī)構(gòu),線圈模具,脫模機(jī)構(gòu),張力機(jī)構(gòu),機(jī)架等組成。 排線機(jī)構(gòu):排線機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī),聯(lián)軸器,精密絲杠,精密導(dǎo)軌,氣缸,導(dǎo)向軸和排線架組成。排線裝置如下圖 2 所示： 張力機(jī)構(gòu):與傳統(tǒng)不同,使用了電機(jī)張力器,穩(wěn)定性強(qiáng),移動時仍然具有穩(wěn)定的張力,提高了質(zhì)量。傳統(tǒng)的機(jī)械式張力器不穩(wěn)定,適應(yīng)性較弱,在開始和結(jié)束時的不穩(wěn)定張力,直接導(dǎo)致了繞線效果的不理想,相比之下,電機(jī)張力器的使用時繞線整齊,無重疊,無松散。 剪線機(jī)構(gòu):由剪線模具,帶彈簧導(dǎo)向銷,切刀等組成,可以自動完成壓線與剪線。 線圈模具:不同的線圈模具對應(yīng)著不同型號的線圈。根據(jù)線圈外形與功能,結(jié)合設(shè)計出來的線圈圖紙,設(shè)計模具圖紙,此時有三種模具要被用到,進(jìn)線模,芯軸,脫模模具。三種模具根據(jù)需要隨時更換,根據(jù)圖紙加工,所以要求模具的安裝尺寸,與設(shè)備的安裝不見具有互換性。 機(jī)架:機(jī)架用角鋼焊接,外部用優(yōu)質(zhì)碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼板,表面噴漆,既美觀又大方 9 圖 2 自動排線裝置 2 繞線機(jī)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 繞線機(jī)從最初的手工,歷經(jīng)半個世紀(jì)發(fā)展到半自動,全自動,一臺繞線機(jī)的組成包括控制系統(tǒng)傳動系統(tǒng),運(yùn)動系統(tǒng),人機(jī)耦合和傳感器,目前半自動繞線機(jī)應(yīng)用最為廣泛,已經(jīng)出現(xiàn)百花爭艷的局面,突出表現(xiàn)在以下三個方面 （1）高產(chǎn)能,多功能需求高這一現(xiàn)象的產(chǎn)生,是因?yàn)槿斯こ杀镜呐噬c市場對產(chǎn)品功能要求提高。一臺繞線機(jī) 起步價十幾萬,表面看起來很昂貴,但是繞線機(jī)的使用不但使工作效率提了上來,也大大減小了人工繞制帶來的質(zhì)量上的問題,降低了企業(yè)風(fēng)險,綜合考慮,還是應(yīng)用繞線機(jī)能夠給企業(yè)帶來更高的利潤。 （2）模塊化的功能控制器使機(jī)器更加的人性化模塊化的功能控制器使機(jī)器更加的人性化,根據(jù)繞線機(jī)功能要求的不同,可以隨意 配置模塊化功能 控制器,相對于 PLC 的強(qiáng)計算能力,方便的通訊,較低的成本,相對簡單和固定的控制要求。模塊化的組合式控制器,的應(yīng)用就非常廣泛了,操作也較為簡單,只要稍培訓(xùn),就可以完成復(fù)雜的控制工作。 （3）專用機(jī)型的研發(fā)與定制線圈的種類各式各樣,使用的材料也是各不相同,面對制造種類繁多的線圈,國內(nèi)的 許多廠家都望而卻步,但是近幾年隨著技術(shù)的提高,國內(nèi)的制造商的技術(shù)力量也在逐漸增大,在應(yīng)對花樣繁多的線圈的繞制中也是得心應(yīng)手,隨著加工能力的提升,繞線機(jī)定制的周期也在大大縮短。 國內(nèi)的這種技術(shù)目前正在起步當(dāng)中,繞線機(jī)是完成家用電器及工業(yè)電機(jī)線圈繞制的設(shè)備, 國內(nèi)的這種技術(shù)目前正在起步當(dāng)中,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品局限性很大,主要用來繞制大型變壓器線圈,制造商有沈陽電工,西安啟源等,目前還沒有繞制大容量并聯(lián)空心電抗器的立式繞線機(jī)。雖然我若繞線機(jī)的生產(chǎn)商近百家,但是有一半多沒有研發(fā)能力,技術(shù)僅僅停留在抄襲和模仿的狀態(tài),,造成市場上的繞線機(jī)種類單一,功能不全,無論是外觀上,配置上,還是功能上,都沒有絲毫亮點(diǎn)。繞線機(jī)的核心是控制系統(tǒng),生產(chǎn)商采用的都是系統(tǒng)供應(yīng)商供應(yīng)的系統(tǒng),繞線機(jī)一旦制造完成就不能按著客戶的要求改動,柔性差。由于繞線機(jī)制造商和系統(tǒng)供應(yīng)商相互之間聯(lián)系不是很大,系統(tǒng)供應(yīng)商不了解繞線機(jī)的 10 各種功能,所以導(dǎo)致繞線機(jī)會出現(xiàn)很多用不到的功能,資源浪費(fèi) 國內(nèi)生產(chǎn)變壓器的生產(chǎn)商,常用的繞線機(jī)主要部分包括主機(jī)繞線模,操作平臺,放線架,控制系統(tǒng)等。主機(jī)部分主要功能是 實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)與升降,主機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)減速器和齒輪副傳到花盤,升降采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳動,由于花盤半徑大,所以通常采用三個配套的同步傳動系統(tǒng)。 這種立式告訴繞線機(jī)具有力矩大,并且架線機(jī)構(gòu)與加緊裝置會產(chǎn)生很大的拉緊力,所以繞制出來的線圈的直徑一般都會滿足要求不會超差。這對精密的線圈來說至關(guān)重要。缺點(diǎn)是構(gòu)型復(fù)雜,精密度要求高,不好制造,升降機(jī)構(gòu)的三套傳動系統(tǒng)運(yùn)動必須同步,否則會產(chǎn)生相當(dāng)大的噪音,嚴(yán)重時不能夠運(yùn)動國外的繞線機(jī)由自動控制發(fā)展到微機(jī)控制。在某些關(guān)鍵部位還能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控和故障的診斷。正在向 3000r/min 的高速旋轉(zhuǎn)發(fā)展。意大利和德國的產(chǎn)品以及技術(shù)目前位于世界的領(lǐng)先水平。中國在繞線機(jī)的控制方面還在沿用電器控制,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量很差,生產(chǎn)效率也很低。是手工與機(jī)械的結(jié)合,近幾年來,科研人員利用電腦和單片機(jī)對這類設(shè)備進(jìn)行了改裝,但還是不盡如人意,自動化程度仍然不高,操作也不方便,高精度的控制問題因采用 PLC 控制和變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成功的得以解決。 從近年來國內(nèi)繞線機(jī)和引進(jìn)的繞線機(jī)來看,繞線機(jī)正在往全自動,多功能,高效,高效自動化。通過單片機(jī)控制,電腦顯示,傳感器測量,實(shí)現(xiàn)了自動化,由之前的人工憑經(jīng)驗(yàn)草垛到現(xiàn)在的閉環(huán)控制,從結(jié)構(gòu)改造上,到現(xiàn)在的有梭式的繞線機(jī),已經(jīng)滿足了市場的需求,總之,要開發(fā)出具有生命的繞線機(jī),就要開發(fā)出啊繞線機(jī)的大部分功能,可以繞制的線圈技術(shù)要求柔。 國外的繞線機(jī)由于發(fā)展的比中國早，繞線機(jī)性能更優(yōu)，功能更齊全。德國和意大利的繞線機(jī)功能多、繞線加工可靠性高、自動化程度高，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)繞線全程自動化，產(chǎn)品的到更多用戶的青睞；美國生產(chǎn)的自動繞線機(jī)人機(jī)交互平臺完備，方便工人操作；日本生產(chǎn)的自動繞線機(jī)體積小小精致，具有多軸、高自動化特點(diǎn)，其柔性好，各機(jī)型標(biāo)準(zhǔn)化，易于拆裝、更換與維修；臺灣生產(chǎn)的自動繞線設(shè)備以其相對簡單的配件、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和排線均勻的特點(diǎn)，適合多元化生產(chǎn)線。 繞線機(jī)未來的發(fā)展趨勢必將會以流水線的方式呈現(xiàn)在世人面前,從線圈的加工,測試到多種輔助類機(jī)械相結(jié)合完成成品,因?yàn)榱魉€的工作模式會大大降低工人的勞動強(qiáng)度,生產(chǎn)效率也大大的提高。 行業(yè)發(fā)展趨勢由原來銷售單一的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成集成生產(chǎn)方案的提供,關(guān)聯(lián)銷售從產(chǎn)品導(dǎo)向轉(zhuǎn)換向客戶導(dǎo)向,已經(jīng)是自動化及數(shù)控設(shè)備行業(yè)競爭推動下的必然趨勢,對于繞相機(jī)也是一樣,企業(yè)應(yīng)該把生產(chǎn)出來的產(chǎn)品作為解決方案的一部分,而不是作為單獨(dú)產(chǎn)品的出現(xiàn)。 3 亟待解決的問題 國內(nèi)繞線設(shè)備總體相對落后，難以滿足新產(chǎn)品的工藝要求，主要表現(xiàn)存在以下幾個方面： （1）卷線采用異步交流電機(jī)驅(qū)動，繞線機(jī)啟動、制動不平穩(wěn)、線圈繞制不緊；（2）排線和張緊采用人力手工操作，排線不均勻，無法實(shí)現(xiàn)恒定張力，勞動強(qiáng)度 大；（3）設(shè)備自動化程度低，計數(shù)器可靠性差。 這些問題使國內(nèi)線圈的繞制出現(xiàn)種種問題，目前需要亟待解決。 11 審 核意見 指導(dǎo)教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會意見 簽字： 年 月 日 公章： 12