毕业设计：高压线圈全自动绕线机主体设计[管理资料].docx

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1、毕业设计（论文）题目：高压线圈全自动绕线机主体设计姓名：指导教师：专业：摘要本文设计的是一种用于某些电感线圈、环形变压器、继电器线圈、步进电机线圈等不同规格的线圈进行精确绕线的智能机器。其设计开发涉及零部件的制造工艺流程、PLC的应用、伺服电机的选择、液晶显示与触摸屏控制的人机平台。本文重点阐述了绕线机主体结构中主轴箱的结构设计，传动方案的选择确立、装配图及非标准零件图的描绘，并对主轴等零件进行了强度校验。应用Solidworks三维造型软件对所有零件进行了三维造型，并完成零部件的虚拟装配，并对主轴箱体进行了干涉检验。设计的主轴箱是全自动绕线机的核心部件，为确保绕线机的设计质量奠定了坚实的基础

2、，为绕线机的平稳运行提供了保障。关键词：绕线机，五轴联动，主轴箱，线圈ABSTRACTThisdesignisaccurateroutingofintelligentmachinesthatareusedincoilsofdifferentspecifications,suchassomecoil,toroid,relaycoil,stepmotorcoils.Thedesignanddevelopmentrelatedtopartsofthemanufacturingprocess,PLCsapplication,thechoiceoftheservomotor,LCDdisplayandt

3、ouchscreencontrolofthemachineplatform.Thisarticlefocusesonthewindingmachinespindleboxinthestructuraldesignofthemainstructure,thechoiceoftransmissionschemeandassemblydrawingsandnon-standardpartdrawings,andthespindleandotherpartsofthestrengthcheck.Softwareofthree-dimensionalmodelingisSolidworks.Thevir

4、tualassemblyandspindleboxintervenedtestarecompleted.Headstockdesignisacorecomponentofautomaticwindingmachine,thatensurethequalityofwindingmachineandlaidasolidfoundationforthesmoothoperationofwindingmachinestoprovideaguarantee.Keywords：Windingmachine,Five-axis,Headstock,Coil第一章：全自动绕线机简介1全自动绕线机历史背景及发展

5、趋势1全自动绕线机设计意义及价值3第二章：总体设计4设计时应注意的问题4传动方案的比较与选择4主轴的强度计算5第三章：主轴箱零件设计与造型7造型软件的介绍7三维造型软件Solidworks7绘图软件AUtOCAD1012Solidworks三维造型12工程图绘制16第四章：主轴箱装配造型20第五章：总结25致谢26参考文献27第一章：全自动绕线机简介1.1全自动绕线机历史背景及发展趋势自九十年代初期以来，随着国内经济的迅速发展，对外开放政策的推行，使我国有机会不断学习和借鉴国外的先进技术，随后国内少数几家变压器企业引进了几台国外先进的绕线设备，但由于价格昂贵，对国内多数变压器企业来说难以承受，

6、变压器行业迫切需要提供性能优良、价格相对低廉的国产绕线设备。经过一段时间的研究实验，国内一些企业开始自主生产销售绕线机，从手动到半自动再到全自动，从单轴到多轴，前进的脚步从未停止。全自动绕线机是近几年才发展起来的新机种，为了适应高效率、高产量的要求，全自动机种一般都采用多头联动设计，国内的生产厂家大多都是参照了台湾等地的进口机型的设计，采用可编程控制器作为设备的控制核心，配合机械手、气动控制元件和执行附件来完成自动排线、自动缠脚、自动剪线、自动装卸骨架等功能，这种机型的生产效率极高,大大的降低了对人工的依赖，一个操作员工可以同时照看几台这样的设备，生产品质比较稳定，非常适合产量要求高的加工场合

7、。但是，这种机型由于集成了数控、气动、光控许多的新技术，所以价格小则几万元高则十几万元，价格也使得许多的用户望而叹步，另外由于功能要求决定了该设备的零部件采用了大量非标准件和定制件，所以一旦出现故障相对的维修过程将会很复杂，周期也会比较长。不过它的先进性和高产量还是吸引了客户。随着输变电事业的发展，变压器生产工艺的不断改进和变压器产品质量的进一步提高，变压器行业对变压器线圈质量提出了更高的要求。变压器线圈绕制不紧，变压器的抗突发短路能力就会降低，直接影响变压器质量，而变压器线圈绕制的松紧程度主要取决于绕线设备的性能。为了满足国内变压器行业的需求，促进行业的技术进步，我们决定投入技术力量和经济力

8、量，借鉴国外的先进经验，结合我国国情开发研制性能优良、价格低廉的全自动绕线。绕线机整体组成分机械部分和电气控制两大部分，其系统机械运动主要是主轴卷绕运动和排线运动并且主轴卷绕运动与排线运动是完全独立的两运动。其中主轴卷绕运动，即线圈骨架随主轴旋转运动，使漆包线在骨架上绕制;排线运动，即漆包线沿骨架轴向连续运动或者点动运动，使漆包线能按要求均匀绕制在骨架上，其工作原理是伺服电机接收到来自PLC控制系统的信号后，完成设定的转速旋转，通过二级同步带传动带动主轴旋转，同时滚珠丝杆结构控制XyZ方向的移动，使线嘴装置匀速在一个规定的范围中往复布线，并且决定绕线质量的关键是系统主轴运动与排线运动的协调。绕

9、线机主要由机架、绕线主轴机构、排线机构、制动机构、插排机构、张力机构以及控制系统等组成。它们分工不一，功能不小，各司其职。绕线机的机架是机器的骨骼，设计时需考虑重心高度、空间的布置、机器的稳定等问题，现如今，人性化设计融入各行各业，机架的设计也需要更合理。绕线主轴机构由三相交流伺服电机带动同步带及中间轴转动，通过二级传动保证绕线两侧主轴转动等速及同步，通过加工及装配精度保证线模具同心，从而保证绕线的质量。绕线机排线进给机构的驱动通常采用步进电动机作为驱动源，可采用经联轴器驱动滚珠丝杆旋转或采用步进电动机经同步齿型带驱动滚珠丝杆旋转的两种方式。本文采用步进电动机经联轴器驱动滚珠丝杆的形式，由于在

10、步进电动机轴与滚珠丝杆之间采用柔性连接，对步进电动机座定位面的要求和滚珠丝杆与导向杆件的装配要求相应降低，使箱体孔加工容易，运动更加顺畅。为了达到设计要求，有针对性地进行了改进，采用复合排线法，大大地改进了整机性能，提高了产品质量。排线机构的换向控制成为控制绕制面品质的关键问题，可通过软件控制异步电机在换向时速度与时间的匹配，不会造成压叠或松散等现象。更换不同的绕线夹具可绕制不同规格的线圈，为满足生产需要可灵活设计夹具，通过参数设置以及程序的调换从而达到很好的排线效果。在绕制细微漆包线和贵重金属细丝时，由于线径比较细，如果张力太大，就会断丝或将线拉长，使线圈的直流电阻增大。如果张力太小，就会出

11、现乱排线现象，绕制品质下降。该设备的放线张力器固定于滚珠丝杆的排线杆上，采用毛毡压紧方式控制张力。在实际生产中，可在重要工艺环节增加张力装置以控制张力的大小，保证排线整齐，无压叠，无松散，通过细致调节完全可以满足不同线径需求。全自动绕线机发展趋势：智能化:（1）自动上料、运转、下料、循环（2）自动清洁（3）张力自动调节（4）自动报警、停止动作、断电（5）主轴能自动锁定（6）显示工作状态、步骤（7）显示绕线圈数（8）自动显示本步骤及下步骤X/Y/Z/S轴坐标位置及旋转的角度人性化:（1）触摸屏技术,操作界面简洁明了（2）危险部位均有挡板及提示（3）碍手部位均采用圆弧过渡处理专业化:(1)产品本身

12、专业化：专业生产绕线机，得到国内外同行一致认可(2)产品设计专业化：专业的设计的队伍，经验丰富，团队合作精诚团结(3)产品生产专业化：绕线机零部件、原材料生产产品的专业化，品质更保证(4)产品销售的专业化：生产企业、OEM企业、销售公司之间的专业化多元化:(1)产品适用范围广泛，只需更换治具夹头(2)产品系列多样，各种优惠套餐不一高精密性:(1)XYZX2直线移动精度+/-(2)(3)日本进口高精度THK直线移动导轨和丝杠(4)日本进口高精度NSK高速轴承(5)日本进口高精度SMC气动元件(6)日本进口高精度UNlTA皮带妁%(1)色彩搭配更潮流、更时尚，更像是一件精美的工艺品、装饰品(2)电

13、缆线捆扎严密，内蕴其中，不影响视觉效果1.2全自动绕线机设计意义及价值随着输变电事业的发展，变压器生产工艺的不断改进和变压器产品质量的进一步提高，变压器行业也对变压器线圈质量提出了更高的要求。变压器线圈是变压器的核心。变压器线圈质量的好坏直接影响着变压器产品的质量和性能。使用优质的全自动绕线机，不仅使得生产出来的高压包线圈绕制均匀美观、电阻值稳定，而且大大提高了效率和精度，触摸屏设计人性化界面，对实现绕线机的科学实用、方便快捷、经济和谐又迈出了一步。面对日益高涨的人工工资、原材料价格的不断上浮、管理阶层的投入越来越多、同行之间的价格战愈演愈烈，迫使经营者们斥资购买效率高、速度快、便于管理的机器

14、投入生产。这在一定程度上解放了生产力，提高了生产力，改善了生产关系，促进了科技的进步。第二章：总体设计设计时应注意的问题(1)要有足够的刚度和稳定性。(2)运动要灵活，导向性要好。(3)结构布置合理紧凑，便于拆卸和维修。(4)中间轴调整得当，皮带的张紧力调节要到位。(5)留足布线空间。传动方案的比较与选择传动一般分为机械传动、流体传动、电力传动三类。在机械传动和流体传动中，输入的是机械能，输出的仍是机械能，在电传动中，则把电能变为机械能或把机械能变为电能。机械传动中分为摩擦传动与啮合传动，而摩擦传动中又分为摩擦轮传动、挠性件摩擦传动和摩擦式无级变速传动，啮合传动中又分为齿轮传动、蜗杆传动、挠性

15、啮合传动和螺旋传动，齿轮传动中又分为定轴齿轮传动、非圆齿轮传动，蜗杆传动分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动，挠性啮合传动中包括了链传动和同步齿形带传动，螺旋传动中包括滑动螺旋传动、滚动螺旋传动、静压螺旋传动。摩擦传动的特点是靠接触面间的正压力产生摩擦力进行传动，外廓尺寸较大，由于弹性滑动的原因，其传动比不能保持恒定。但结构简单，制造容易，运行平稳，无噪音，借助打滑能起安全保护作用；齿轮传动的特点是靠齿轮的啮合来传递运动和动力，外廓尺寸小，传动比恒定或按照一定函数关系作周期性变化，功率范围广，传动效率高，制造精度要求高，否则冲击和噪声大；蜗杆传动的特点是传递交错轴间运动，工作平稳，噪声小

16、，传动比大，但传动效率低，单头蜗杆传动可以实现自锁；挠性啮合传动具有啮合传动中的一些特点，可实现远距离传动的特点；螺旋传动主要用于变回转运动为直线运动，同时传递能量和力，单头螺旋传动效率低，可自锁；流体传动和电力传动应用的范围较小一些，流体传动分为气压传动、液压传动、液力传动，特点是速度、转矩均可无级调节，具有隔振、减震和过载保护措施，操作简单，易实现自动控制，效率较低，需要一些辅助设备，如过滤装置。密封要求高，维护要求高；电力传动可实现远距离传动，易控制。传动类型的选择需要综合考虑以下因素：1、工作机和执行机构的工况；2、动力机的机械特性和调速性能;3、对传动的尺寸、质量和布置方面的要求；4、工作环境条件，如