绕线机的设计与开发【开题报告】

开题报告

机械设计制造及其自动化

绕线机的设计与开发

一.综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

我国是绕线机的生产大国也是需求大国，然而在关键技术上我国却始终无法与国外的厂家相竞争。即使经历了2008、2009年的经济衰退，绕线机产业在2010年得到了快速发展，各绕线机厂家的定单量大幅提升，原本已经半倒闭的中小型绕线机企业又重新回到了绕线机制造的大军中，但是目前国内绕线机产业的前景仍非常的严峻，主要来自于国外进口品牌的压力及国内低端机型市场的萎缩，今年绕线机产业的技术发展出现了新的格局，多方的努力拉近了国产绕线机与进口绕线机的技术差距。但是关键技术还需要我国技术人员的努力，依靠自己的力量，解决关键部位技术难题。

国内绕线机的发展现状

2010年随着经济回暖，绕线机的市场需求量大大的增加，许多企业都在加班加点的赶制设备，其中箔绕机的增长幅度最为明显；其次是多头绕线机，可以满足高产量要求的机型；最后的自动绕线机的增长。全自动绕线机的开发大大提高了机器的工作效率，减少了人为操作。近年来，国内绕线机的制造水平和引进绕线机制造水平看，已形成了全自动、多功能、高效自动化的生产能力。从线圈生产的上线、馈线、端头绕制到线圈绕制和下线等，都要实现了过程的自动化。从绕线机的控制形式上看，由单一的开环控制发展到使用直流伺服系统和交流伺服系统的闭环控制，其中交流伺服系统的采用已相当普遍，已形成了由单轴绕制线圈到多轴同时绕制多个线圈的一系列产品[1]。在绕线机的结构形式上，根据所绕制的线圈的铁芯或骨架结构形式的不同，又研制出有梭式的绕线机，以适应环形或其它封闭式铁芯或骨架的线圈的绕制需求[2]。

国外的绕线机的发展状况

绕线机按自动化程度又可分为简易型、半自动型、全自动型。电子控制方式有数控式微电脑单片机及IBM电脑控制。按安装方式分类为桌面式和落地式机。常用绕线机绕制的线多为漆包铜线(绕制电子、电器产品的电感线圈)，纺织线(绕

制纺织机用的纱绽、线团)，还有绕制电热器具用的电热线以及焊锡线，电线，电缆等。绕线机的种类繁多，按其用途分类，可分为通用型和专用型；通用型--由1根或数根线适合安装多种框架绕线的绕线机。常见的通用型漆包线绕线机有；装有1根园形绕轴的叫"单头机"，依此类堆有"双头机"3头机" (6)

机"。绕线机是用来完成家用电器及工业电机线圈绕制的电工设备，在西德意大利，绕线、绕嵌设备已由电器自动控制发展到微机控制，有些还具备关键部位的状态见识和故障诊断功能，现在正向3000r/min以上的高速绕线发展[3]。在亚洲，日本某些公司在关键领域也在技术领先我国。

主要研究内容

本课题研究设计一种能实现配合注塑机出线的绕线机。该系统主要由电机架、电机、电器、卷绕成型、线圈架、等部分组成，完成对管筒的切断与接入。可利用步进电机变细分驱动排线机构、主轴电机调速驱动绕头，以单片机作为控制微机开发的自动绕线机[4]。绕线机通过组合传动将塑料线条缠绕在卷筒上，缠绕后的线不仅不滑落、不松动，而且在塑料线条脱离卷筒时阻力小，容易脱离卷筒，便于操作。塑料线在缠绕线轴过程中有三种运动形式: 一是线在卷筒上的圆周运动;二是线在卷筒上的往复摆动; 三是线在卷筒上每绕一周，向前平移一个线宽度。通过这三种运动的相互配合，线就一层压着一层，使得最终缠绕后的塑料线不易滑落和松动。使用线时，线则是一层一层脱离卷筒，达到了减小阻力的目的。本文设计的主轴转动机构采用三相异步电动机作为驱动源，电机带动主轴转动有通过同步带带动（软联接方式）和通过联轴器与轴直联（直联式）两种方式。本设计采用联轴器与轴直联连结方式，即硬联接方式。排线机构和绕线机构与其他的绕线机大同小异，但是绕线机的自动剪切和接入采用了剪压线机构。

主轴电机

丝杠

步进电机导向杆

排线机构

螺母

1.1绕线机工作原理图

①绕线机构: 该设备用 1 台功率 1.8kW 、转速3000r/min 的电动机带动,通过转轴使齿轮与线轴模型相连, 工作时卷筒套在模型上并用螺丝加以紧固, 使得卷筒与转轴同心。通过二级减速器来降低转速，使工作轴的转速符合绕线要求，在绕线过程中，可同时进行3根轴工作，也就是三根轴上同时绕线，当线圈绕满后，通过另一电机来控制圆盘旋转180度，使另外一边空闲的三根主轴投入工作，而工人们可以在此期间，将绕满的线圈取下，重新换上的空线圈，整个过程电机无需停机，可以大大提高工作效率。

②排线机构:步进电机直接连接联轴器，通过联轴器再连接一滚珠丝杠使螺母沿轴向移动，带动导丝杠运动，实现排线要求。螺母的一侧通过连接片连接一导向板，导向板与导向杆连接。线经过滑动块上的圆孔连接到卷筒上, 电动机通过齿轮啮合带动线轴做圆周运动; 经机械传动,通过张力器来控制调节线条的张力。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

基本内容：绕线机的多轴转换，线在缠绕时的紧密性以及自动排线，自动缠绕，自动装卸。

第一部分：线圈绕满之后如何转换工作轴

第二部分：线圈如何自动接入线头

第三部分：线圈自动缠绕。

三、研究步骤、方法及措施：

（一）研究步骤：确定论文方向，选择论题——确定论文题目——收集资料，分析资料，得出自己的观点——撰写开题报告——撰写文献综述——撰写论文。（二）方法及措施：

文献法：搜集利用国内外有关资料，不断完善本课题研究。参考前人的研究文献对这个主题的研究。同时也从他们的研究当中吸取宝贵的经验，综合了解学者们的研究动向，在此基础上提出自己的见解。

四、参考文献

[1]高振华，梁荣海，姜宗林 .数控绕线机的开发与设计.现代制造技术与装备. 2006 第二期：12-15

[2] 杨正新，汪劲松,机电一体化系统.[M]北京：科学技术文献出版社,1996

[3]纪洪波.自动绕线机控制的研究.烟台大学学报（自然科学与工程版）. 1995第1期51-57

[4]范鹏程.绕线机拉紧装置的改进.中小型电机. 2000, 第二期.36-42

[5]MITSUBISHI USER MANUAL FOR POSITIONING CONTROL UNIT E/FX-20GM, 三菱电机株式会社，1996

[6]MITSUBISHI交流伺服系列MELSERVO 教程( 定位分册) 三菱电机株式会

社 ,1996