HU-6電線生產(chǎn)線自動纏繞機(jī)設(shè)計(jì),hu,電線,生產(chǎn)線,自動,纏繞,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文) 報(bào)告(論文)題目：HU-6 電線生產(chǎn)線自動纏繞 機(jī)設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 作者所在班級： B13113 作 者 姓 名 ： 張?zhí)熨n 作 者 學(xué) 號 ： 20134011328 指導(dǎo)教師姓名： 成鳳文 完 成 時 間 ： 2017 年 6 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 I 摘 要 纏繞機(jī)在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用是非常普遍的，尤其是對一些線狀撓性體的 收集工作起到至關(guān)重要的作用，像鋼絲繩，纖維，電線電纜等撓性件的生產(chǎn)都離不開 纏繞設(shè)備，纏繞機(jī)的出現(xiàn)解放了人力，并且克服了人力纏繞的弊端。HU-6 電線生產(chǎn)線 自動纏繞機(jī)適用于一線電線生產(chǎn)成型最終的纏繞收集。它是可以滿足自動纏繞，整齊 排線，定長以及切斷的設(shè)備。其可以節(jié)省人力和時間，以及解決電線纏繞凌亂松垮的 問題，使其成品美觀，方便存儲和運(yùn)輸。電線生產(chǎn)線自動纏繞機(jī)采用了伺服電機(jī)和氣 壓桿缸作為控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工作。其工作可靠性高，大大提高了工作效率。 關(guān)鍵詞：電線纏繞機(jī) 排線 氣壓 花鍵 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 II Abstract Winding machine applied in the daily life and industrial production is a very, very common, especially for some linear in the collection work of the flexible body play a crucial role, like a rope, fiber, wire and cable and other flexible parts production cannot leave the winding equipment, the appearance of the winding machine liberated the human, and overcome the disadvantages of human winding.HU - 6 wire production line, automatic winding machine is suitable for the production line wire forming the final collection.Is it can satisfy the automatic winding, straight line, fixed length, and cutting equipment.It can save manpower and time, and solve the problem of wire winding messy loose, make the finished product is beautiful and convenient storage and transportation.Wire production line, automatic winding machine adopts the servo motor and hydraulic pressure as the control system to realize all the work.Its high working reliability, greatly improving the work efficiency Key words：Wire winding machine winding displacement hydraulic spline 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 I 目 錄 摘 要 ..................................................................I ABSTRACT.................................................................II 第 1 章 緒論 ...............................................................1 1.1 我國制造業(yè)的發(fā)展歷程 ................................................1 1.2 我國制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................1 1.3 機(jī)械自動化的發(fā)展 .....................................................1 1.4 制造自動化的優(yōu)點(diǎn) .....................................................1 第 2 章 纏繞設(shè)備 ...........................................................3 2.1 纏繞設(shè)備的出現(xiàn) .......................................................3 2.2 收排線裝置的發(fā)展 .....................................................3 2.3 排線機(jī)構(gòu)的介紹 .......................................................4 第 3 章 設(shè)計(jì)方案確定 .......................................................6 3.1 設(shè)計(jì)要求 .............................................................6 3.2 設(shè)計(jì)方案 .............................................................6 第 4 章 電線生產(chǎn)線自動纏繞機(jī) ...............................................7 4.1 電線生產(chǎn)線簡介 .......................................................7 4.2 纏繞機(jī)工作原理 .......................................................7 4.2.1 纏繞機(jī)主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu) ...............................................9 4.2.2 纏繞機(jī)支撐......................................................10 4.2.3 纏繞機(jī)剪切機(jī)構(gòu) ..................................................11 4.2.4 纏繞機(jī)的排線機(jī)構(gòu) ................................................13 4.2.5 線盤結(jié)構(gòu) ........................................................13 4.3 小結(jié) ................................................................13 第 5 章 自動纏繞機(jī)輸出設(shè)備選型 ............................................15 5.1 伺服電機(jī)型號參數(shù) ....................................................15 5.2 排線器型號參數(shù) ......................................................16 5.3 氣壓系統(tǒng)選擇 ........................................................17 致 謝 ...................................................................18 參考文獻(xiàn) .................................................................19 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 1 - 第 1 章 緒論 1.1 我國制造業(yè)的發(fā)展歷程 制造業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，任何一個國家都離不開制造業(yè)，制造業(yè)可以體現(xiàn) 出一個國家工業(yè)化程度發(fā)展的水平。我國是四大文明古國之一，司母戊鼎、四羊方尊 的發(fā)掘，光潔絢麗的綢緞，瓷器，造紙術(shù)，制漆業(yè)，釀酒業(yè)，煮鹽業(yè)等等，這些都無 不體現(xiàn)我國古代自造業(yè)的強(qiáng)大。 1949 年-1954 年中共國制造業(yè)的重新起步 1966 年-1976 年中國制造業(yè)的倒退階段 1978 年-1987 年，中國制造業(yè)的復(fù)蘇 1988 年-1997 年，民營制造業(yè)的崛起和外資制造業(yè)進(jìn)入中國 1998 年-2007 年，中國制造業(yè)融入世界， “中國制造”文明全球 1.2 我國制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)過了幾十年的發(fā)展過程，中國的制造業(yè)已經(jīng)建立了雄厚基礎(chǔ)，不管是國有企業(yè)、 民營企業(yè)，還是合資、外資都取得了很好的的發(fā)展。制造業(yè)占中國國內(nèi)生產(chǎn)總值的 40% 以上，有著舉足輕重的地位。中國成為排在美國之后的的全球第二制造業(yè)大國。過去 的幾十年，中國依靠巨大的市場、廉價充足的勞動力和豐富的資源迅速成為了世界上 重要的制造大國， ‘中國制造’成為世界制造業(yè)中不可缺少的一部分。我們要緊跟世界 步伐從‘中國制造’向‘中國創(chuàng)造’的轉(zhuǎn)變。 1.3 機(jī)械自動化的發(fā)展 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)制造中越來越體現(xiàn)出機(jī)械自動化的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械自動化 對技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新有著很大的影響。將機(jī)械自動化應(yīng)用于生產(chǎn)制造中可以提高其 生產(chǎn)能力，解放人力，并且可以提高經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械自動化的發(fā)展可以直接體現(xiàn)出一 個國家的生產(chǎn)自造能力?，F(xiàn)階段制造企業(yè)的發(fā)展都已朝著自動化的方向轉(zhuǎn)型，由傳統(tǒng) 的依靠勞動力生產(chǎn)專項(xiàng)機(jī)械化，再過渡到半自動化，現(xiàn)在朝著全自動化發(fā)展。全機(jī)械 的自動化更有利于生產(chǎn)統(tǒng)一化的管理，節(jié)約人力財(cái)力物力。 1.4 制造自動化的優(yōu)點(diǎn) 機(jī)器自動化生產(chǎn)具有人工生產(chǎn)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)制造化的優(yōu)點(diǎn)如以下幾點(diǎn)所 示。 1、勞動生產(chǎn)率大大提高。也就是在同樣的時間內(nèi)可以生產(chǎn)出更多的東西，勞動力 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 2 - 的價值更會有充分的體現(xiàn)，可以節(jié)省人力，讓更多的勞動用機(jī)器來代勞，使人脫離枯 燥的工作，轉(zhuǎn)身投入到更有價值的工作中； 2、所生產(chǎn)的產(chǎn)品不會因?yàn)槿斯なд`降低不合格率、產(chǎn)品的總體質(zhì)量得以提升。 3、自動化生產(chǎn)可以降低成本。自動化生產(chǎn)裝配的時間間隔很短，可以實(shí)現(xiàn)較高的 生產(chǎn)率，機(jī)器可以不間斷的運(yùn)行，因而在連續(xù)的進(jìn)行大批量生產(chǎn)有很高的效率。 4、產(chǎn)品的精度會大幅提升。在一套生產(chǎn)過程中，各種機(jī)械自動化的實(shí)現(xiàn)還有檢測 的設(shè)備的配合，在對產(chǎn)品的生產(chǎn)精度上有了保證； 5、節(jié)約生產(chǎn)制造時間。生產(chǎn)自動化使生產(chǎn)制造的時間縮短，能夠使企業(yè)快速完成 工作任務(wù)，在同樣時間內(nèi)生產(chǎn)數(shù)量的提升增大了競爭力； 6、避免了人在有毒有害環(huán)境下工作的必要，提高現(xiàn)場的安全性，減少對人體的傷 害程度； 7、提高了現(xiàn)代化生產(chǎn)水平，各種微小電子產(chǎn)品靠人工是很費(fèi)力氣費(fèi)時間甚至做 不出來的，自動化生產(chǎn)的使用，用機(jī)器來代勞這些東西的生產(chǎn)。節(jié)約人力物力財(cái)力。 產(chǎn)品的合格率也大幅提升。 由于自動化生產(chǎn)的各種優(yōu)點(diǎn)及高度統(tǒng)一性、生產(chǎn)成本低、成產(chǎn)效率高、生產(chǎn)速度 快等各種優(yōu)點(diǎn)，自動化生產(chǎn)已經(jīng)被越來越多的企業(yè)所采用，在各個國家以制造業(yè)為經(jīng) 濟(jì)發(fā)展的大背景下，我們要有一定的競爭力，因此生產(chǎn)制造自動化變得尤為重要。生 產(chǎn)制造自動化已經(jīng)成為企業(yè)不可或缺的部分，自動化的存在和制造化的程度將決定企 業(yè)實(shí)際的競爭能力。制造自動化的發(fā)展已經(jīng)成為不可避免的趨勢。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 3 - 第 2 章 纏繞設(shè)備 2.1 纏繞設(shè)備的出現(xiàn) 伴隨著社會的發(fā)展和人類生活物質(zhì)的豐富，在擁有者豐富物質(zhì)的同時，生產(chǎn)和制 造就變得尤其重要。在我們生活中有很多撓性物品，鋼絲，纖維，鐵絲等一系列線狀 的撓性件，因?yàn)樯a(chǎn)撓性物品的的生產(chǎn)線是連續(xù)的，生產(chǎn)出來的成品無限長，所以他 們成品的收集和保存就顯得很重要。之前這些線狀撓性體都是有人工來實(shí)現(xiàn)排線收線 工作的，耗時費(fèi)力，并且人工纏繞也有很多弊端，排線不整齊不緊湊，既影響實(shí)用性 也影響美觀。在此背景之下纏繞的出現(xiàn)有效的解決了此類問題。 2.2 收排線裝置的發(fā)展 收排線機(jī)是將線狀撓性物體（纖維、電線電纜、金屬絲、尼龍繩、鋼絲繩等）有 規(guī)律地均勻排列纏繞到卷線盤上的一種機(jī)械設(shè)備。在鋼絲生產(chǎn)線上對鋼絲繩的收取， 纖維的收排成卷，電線生產(chǎn)線的電線纏繞，都需要纏繞機(jī)來完成。由于纏繞機(jī)的工作， 由于電線鋼絲的撓性體的纏繞，線盤上的電線等撓性體纏繞直徑越來越大，在電機(jī)的 工作速度與保持不變時，線盤上撓性體的纏繞一圈一圈增大，一圈比一圈的速度慢， 這就需要排線器在排線時應(yīng)該配合線盤上的卷線。要是采用人工來排線收線，其工作 效率和產(chǎn)品質(zhì)量都不高，并且人力消耗大也有一定的危險(xiǎn)性。假如實(shí)現(xiàn)用機(jī)械設(shè)備來 完成這些撓性體的收集纏繞工作，無論是在效率上，安全上，以及排線的整齊度都有 很大的幫助，能夠很好的解決排線問題。 最初，線狀撓性體（纖維、電線電纜、金屬絲、尼龍繩、鋼絲繩等）產(chǎn)品的纏繞 收集工作都是由人工來實(shí)現(xiàn)完成的，損耗勞動力，工作效率低，成品也不盡人意，人 力物力犧牲很多，并且工作效果也沒有預(yù)期的好。隨著線狀撓性體生產(chǎn)技術(shù)的不斷完 善，生產(chǎn)制造業(yè)的自動化發(fā)展。此類撓性物品的收取工作也逐漸由機(jī)器收取帶代替人 工進(jìn)行纏繞收集的工作纏繞機(jī)設(shè)備就是在這個時候才出現(xiàn)的。 纏繞機(jī)工作過程中最重要的兩個動作就是收線和排線，纏繞機(jī)構(gòu)由電動機(jī)或者伺 服電動機(jī)通過主軸帶動線盤旋轉(zhuǎn)而完成收取工作，排線機(jī)構(gòu)通過往返動作使線材均勻 密實(shí)的纏繞在線盤線盤上。根據(jù)纏繞機(jī)構(gòu)的不同，纏繞機(jī)排線機(jī)設(shè)備的形式也多種多 樣。在國內(nèi)外線狀撓性體的發(fā)展過程中，人們在實(shí)踐中先后采用了機(jī)械結(jié)構(gòu)、氣壓氣 動式及電動式排線機(jī)構(gòu)，雖然他們都是為了進(jìn)行線狀撓性體的纏繞和回收，工作的目 的一樣。但是不同類型纏繞機(jī)構(gòu)造和工作原理決定了纏繞機(jī)本質(zhì)上的不同。其中機(jī)械 式排線機(jī)構(gòu)最常見的有絲杠排線機(jī)構(gòu)、光杠排線機(jī)構(gòu)、凸輪排線機(jī)構(gòu)和軌道式排線機(jī) 構(gòu)等。凸輪排線機(jī)構(gòu)是最早應(yīng)用在纏繞機(jī)構(gòu)中的，由于凸輪排線機(jī)構(gòu)排線精度比較低， 已經(jīng)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)活動的需求，所以，現(xiàn)在流行的機(jī)械式的排線機(jī)構(gòu)大多是絲杠 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 4 - 排線機(jī)構(gòu)、軌道式排線機(jī)構(gòu)、光杠排線機(jī)構(gòu)等。液壓和氣壓式排線機(jī)構(gòu)和電控式排線 機(jī)構(gòu)是近幾年才興起的新興排線機(jī)構(gòu)，新興排線機(jī)構(gòu)的有點(diǎn)是傳動比高、傳動時傳動 平穩(wěn)、換向靈活等很多的優(yōu)點(diǎn)。但是成本較高，占用空間比較大。 2.3 排線機(jī)構(gòu)的介紹 排線機(jī)構(gòu)是纏繞設(shè)備不可或缺的設(shè)備，排線設(shè)備的存在決定了所纏撓性體的形狀 和排列的緊湊感質(zhì)量。排線設(shè)備的結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品質(zhì)量也有很大影響，現(xiàn)有的排線機(jī)構(gòu)的 類型有很多，機(jī)械形式、氣壓傳動形式、電控形式等等。選取排線機(jī)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)所纏 繞產(chǎn)品的特點(diǎn)來選取，不同的撓性體產(chǎn)品用該選擇不同的排線機(jī)構(gòu)來進(jìn)行排線。幾種 常見的排線機(jī)構(gòu)如下介紹： 1.凸輪排線機(jī)構(gòu) 凸輪排線機(jī)構(gòu)主要由凸輪、復(fù)位彈簧、排線桿組成。電機(jī)帶動凸輪轉(zhuǎn)動，凸輪的 轉(zhuǎn)動帶動排線桿按照凸輪的輪廓運(yùn)動，復(fù)位彈簧的工作使排線桿可以讓排線桿遵循凸 輪的輪廓運(yùn)動。然后電線按著排線桿的運(yùn)動排線線盤上。凸輪機(jī)構(gòu)具有制造成本低、 結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。凸輪與排線桿之間是點(diǎn)線接觸，容易磨損。運(yùn)動速度不能太高，不 能用于受力較大的場合 2.絲杠排線機(jī)構(gòu) 絲杠排線機(jī)構(gòu)是由絲杠、排線器、電機(jī)組成。電機(jī)提供動力帶動絲杠轉(zhuǎn)動傳，排 線器安裝在絲杠上，絲杠的轉(zhuǎn)動帶動排線器在絲杠上的運(yùn)動，在絲杠兩端安裝行程開 關(guān)，當(dāng)絲杠正轉(zhuǎn)是排線器做正向的進(jìn)給運(yùn)動，正向運(yùn)動碰到行程開關(guān)時電機(jī)反轉(zhuǎn)，此 時排線器在絲杠上反向運(yùn)動，反向運(yùn)動盡頭再次碰到行程開關(guān)，此時絲杠再次正轉(zhuǎn)， 排線器正向進(jìn)給，如此控制來實(shí)現(xiàn)往返運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)排線工作。利用絲杠排線有很多優(yōu) 點(diǎn)，有很高的傳動比，精度更高。但是絲杠的加工難度高，螺距的大小影響排線的緊 密程度，若是徑向力過大，也就是電線的質(zhì)量大或者張緊力過大會導(dǎo)致絲杠彎曲變形。 3.光杠式排線機(jī)構(gòu) 光杠排線機(jī)構(gòu)是借鑒一些國際上的的技術(shù)設(shè)計(jì)出來的。主要采用光杠、行程開關(guān)、 換向器、滾動軸承組成。光杠排線機(jī)構(gòu)的工作原理是電機(jī)提供動力帶動光桿轉(zhuǎn)動，光 杠與滾動軸承環(huán)的配合帶動滾動軸承的移動，由此帶動排線機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，排線器運(yùn)動 碰到形成開關(guān)時，滾動軸承運(yùn)動方向改變。光杠排線在實(shí)現(xiàn)不間歇調(diào)速方面有了前所 未有的進(jìn)步。光杠的成本很高，這種光杠和軸承的摩擦配合當(dāng)遇到較大力是會出現(xiàn)打 滑現(xiàn)象，從而導(dǎo)致排線不均勻的現(xiàn)象，光杠排線機(jī)構(gòu)適用于力不是很大的場合。 4.軌道式排線機(jī)構(gòu) 軌道式排線機(jī)構(gòu)的排線機(jī)構(gòu)是作用在固定軌道上的，通過在軌道上的運(yùn)動來排線。 適用于排線速度低并且產(chǎn)品質(zhì)量大的場合。因?yàn)槭擒壍朗降慕Y(jié)構(gòu)，所以可以承受負(fù)載 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 5 - 較大的工作場合。由于軌道式排線機(jī)構(gòu)的質(zhì)量大，在排線的換向過程中會出現(xiàn)較大的 慣性，因此小型線材不適用于軌道式排線機(jī)構(gòu)。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 6 - 第 3 章 設(shè)計(jì)方案確定 3.1 設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)是為電線生產(chǎn)線收集電線而設(shè)計(jì)的，電線生產(chǎn)線是一條連續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)線， 其生產(chǎn)過程不間歇。所以纏繞設(shè)備的工作就顯得尤為重要。所設(shè)計(jì)纏繞設(shè)備的目的主 要是為了進(jìn)行收線，在此基礎(chǔ)上要實(shí)現(xiàn)電線的定長測量，并且在達(dá)到規(guī)定長度時自動 切斷電線。所纏繞的電線要整齊纏繞在線盤上。所以該纏繞設(shè)備包括自動纏繞機(jī)設(shè)備、 定產(chǎn)測量設(shè)備、切斷裝置部分組成。實(shí)現(xiàn)自動計(jì)量纏繞、自動切斷等功能。 考慮到電線纏繞時存在預(yù)緊力，防止纏繞電線松垮。在纏繞之前安裝張緊機(jī)構(gòu)進(jìn) 行張緊。張緊機(jī)構(gòu)安裝在定產(chǎn)測量部分之前。 3.2 設(shè)計(jì)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)及要求，初步確定設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)方案簡圖如下 圖 3-1 纏繞機(jī)設(shè)計(jì)簡圖 1-線盤 2-纏繞機(jī)右 3-張緊及定產(chǎn)測量部分 4-張緊輪 5-纏繞機(jī)左 電線從生產(chǎn)線出來以后，先經(jīng)過張緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行張緊，在進(jìn)行完張緊以后進(jìn)過定產(chǎn) 測量部分，從定產(chǎn)測量部分出來的電線繞過排線器的排線輪后繞道線盤上，然后進(jìn)行 纏繞的工作。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 7 - 第 4 章 電線生產(chǎn)線自動纏繞機(jī) 4.1 電線生產(chǎn)線簡介 電線生產(chǎn)線是線狀撓性體生產(chǎn)，電線是由絕緣體和導(dǎo)體（銅絲、鋁絲）組成。絕 緣體包裹在導(dǎo)體外面。其生產(chǎn)流程是將絕緣體原料放入注塑機(jī)的下料口，注塑機(jī)通過 螺桿送料通過加熱升溫將絕緣體融化成為流體，將導(dǎo)體穿過熔融的流體然后絕緣體包 裹在導(dǎo)體外側(cè)，再通過冷卻降溫就形成電線。其生產(chǎn)過程是連續(xù)不斷的生產(chǎn)，電線的 成品在流水線的末端通過電線自動纏繞機(jī)收卷成盤。由自動纏繞機(jī)部分實(shí)現(xiàn)定長切斷， 整齊排線。由此來代替人工排線收線，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，在保證高效率的同時， 節(jié)省了人力物力財(cái)力。是非常好的設(shè)計(jì)和舉措。 4.2 纏繞機(jī)工作原理 HU-6 電線生產(chǎn)線自動纏繞機(jī)是用于生產(chǎn)規(guī)格為 Φ6 的家用電線生產(chǎn)線的末端纏繞 設(shè)備。電線生產(chǎn)線的出線速度為 1 米/min。該設(shè)備由自動纏繞部分、定長測量部分、 自動排線部分、自動切割四個部分組成，自動纏繞部分由伺服電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，定長測 量部分由計(jì)米器實(shí)現(xiàn)，自動排線設(shè)備由伺服電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，自動切割由氣壓控制實(shí)現(xiàn)。 該自動纏繞機(jī)采用對稱式設(shè)計(jì)，兩邊同時加緊或分開。進(jìn)行纏繞工作時先將兩軸分開， 由人工將線盤對中然后進(jìn)行加緊，此動作固定好了線盤。 電線從冷卻系通冷卻后就是電線成品，然后就要進(jìn)行纏繞收集工作，在此之前首 先要經(jīng)過張緊系統(tǒng)，目的是為了讓電線在纏繞時有一定的張力，使纏繞的電線結(jié)構(gòu)緊 湊不松垮。之后是通過計(jì)米器然后繞過排線器的線輪，然后將電線端頭放入線盤閉合 接觸面的合縫中，加緊線盤，然后即可開機(jī)進(jìn)行纏繞工作。 當(dāng)線盤被纏滿時，連接在排線器導(dǎo)輪支撐板上的氣壓系統(tǒng)工作，將固定板推前， 固定板上的導(dǎo)輪帶著電線落入剪切系統(tǒng)，剪切系統(tǒng)工作將電線剪短。由此就完成了電 線的纏繞收集工作。可將主軸分開更換更換線盤繼而進(jìn)行纏繞。纏繞機(jī)設(shè)計(jì)如圖 4-1 所示。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 8 - 拆去張緊機(jī)構(gòu)及計(jì)米器 拆去排線器及附屬零件 圖 4-1 纏繞機(jī)結(jié)構(gòu) 纏繞機(jī)的主軸上主要采用了矩形花鍵軸設(shè)計(jì)。矩形花鍵軸是多齒工作，軸與轂強(qiáng) 度削弱小，加工方便，承載能力高，應(yīng)力集中小，對中性好，導(dǎo)向性好，齒根較淺能 用磨削方法獲得較高的精度。加工工藝與齒輪相同，易獲得較高精度和互換性，齒廓 為漸開線，受載時齒上有徑向力，能起自動定心作用，使各齒受力均勻，強(qiáng)度高壽命 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 9 - 長。主軸設(shè)計(jì)如圖 4-2 所示。 圖 4-2 纏繞機(jī)主軸 4.2.1 纏繞機(jī)主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu) 主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)是用來控制主軸前進(jìn)和后退的，其目的是為了加緊和放松線盤。該 機(jī)構(gòu)采用以一對角接觸球軸承安裝在軸肩處，軸肩和軸承端蓋對軸承起到固定作用， 限制了軸承與主軸之間的軸向相對運(yùn)動，該軸承降低了主軸在工作中旋轉(zhuǎn)的摩擦系數(shù)。 因?yàn)橹鬏S在工作中除了旋轉(zhuǎn)還會有軸向的進(jìn)給動作所以采用了成對安裝的角接觸球軸 承，角接觸球軸承可以同時承受軸向和徑向負(fù)荷，能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。單個的角 接觸球軸承只能承受一個方向的軸向負(fù)荷，因?yàn)橹鬏S有前進(jìn)后退兩個動作所以選擇成 對安裝的角接觸球軸承。軸承套圈和軸承端蓋對軸承起到固定和保護(hù)作用。 控制主軸前進(jìn)和后退的驅(qū)動是氣壓系統(tǒng)，氣壓系統(tǒng)連接在推板上。推板通過螺釘 和軸承套圈連接，氣壓系統(tǒng)工作時拉動推板前后移動，氣壓系統(tǒng)的軸向進(jìn)給通過推板、 軸承套圈、角接觸球軸承的配合將軸向力傳遞到主軸上，由此來實(shí)現(xiàn)主軸在軸向的前 進(jìn)后后退。進(jìn)給機(jī)構(gòu)如圖 4-3 所示。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 10 - 4-3 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 1-螺釘 2-推板 3-軸承套圈 4-軸承 5-軸承端蓋 6-主軸 4.2.2 纏繞機(jī)支撐 纏繞機(jī)主軸采用了兩個軸承箱作為支撐，因其沒有軸向載荷所以選用了深溝球軸 承。在主軸和軸承之間采用了花鍵孔的配合有良好的導(dǎo)向性，在主軸與電機(jī)連接選用 剛性聯(lián)軸器連接，主軸與聯(lián)軸器是矩形花鍵連接，其具有很好的對中性承載能力也很 強(qiáng)，其齒根較淺的特點(diǎn)可以減少應(yīng)力集中?；ㄦI軸的軸與轂強(qiáng)度削弱小，加工比較方 便，用磨削方法可以后得較高的精度。纏繞機(jī)支撐如圖 4-4 所示。 圖 4-4 纏繞機(jī)支撐 1-聯(lián)軸器 2-主軸 3-花鍵孔 4-小圓螺母 5-深溝球軸承 6-箱體 7-軸承擋圈 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 11 - 4.2.3 纏繞機(jī)剪切機(jī)構(gòu) 纏繞機(jī)剪切機(jī)構(gòu)是在線盤上的電線纏滿達(dá)到預(yù)設(shè)長度后將其從上產(chǎn)線出來的電線 剪斷，然后以便更換線盤繼續(xù)纏繞工作。主要由推板、套管、剪切內(nèi)管、剪切刃、剪 切環(huán)構(gòu)成。推板連接的是氣壓系統(tǒng)，由氣壓系統(tǒng)提供剪切動力。剪切板用螺釘與軸承 套圈連接，軸承套圈內(nèi)是成對安裝的角接觸球軸承，既可以滿足主軸轉(zhuǎn)動時減少摩擦， 也可以使剪切機(jī)構(gòu)承可以受較大的軸向載荷即剪切力來剪斷電線。成對的角接觸球軸 承安裝在套管上，氣壓系統(tǒng)提供的軸向剪切力通過軸承傳遞到套管上，套管套在剪切 內(nèi)管上，剪切刃通過螺釘固定在剪切內(nèi)管上，由此一些列的傳遞使得剪切力傳導(dǎo)到剪 切刃上。 套管套在剪切內(nèi)管上，套管內(nèi)壁上有個平鍵槽，剪切內(nèi)管外壁上有個平鍵槽。平 鍵是固定在剪切內(nèi)管外壁上的，不可移動。套管套在剪切內(nèi)管上，通過平鍵連接，套 管上的平鍵槽是開口的，這就使得套管可以在剪切內(nèi)管上做軸向的滑動，而固定了套 管的圓周運(yùn)動。在主軸上也有一個平鍵槽，平鍵在主軸上被限制不可移動，在剪切內(nèi) 管的內(nèi)壁上有個開口的平鍵槽，是為了剪切內(nèi)管可以通過平鍵固定在主軸上限制其周 向轉(zhuǎn)動。剪切內(nèi)管的軸向運(yùn)動也是被限制的，為此用了兩個小圓螺母鎖死在主軸端固 定剪切內(nèi)管的運(yùn)動。 剪切環(huán)固定在剪切內(nèi)管的端頭。剪切內(nèi)管固定在了主軸上，套管可以在剪切內(nèi)管 上做軸向移動。剪切刃和剪切環(huán)配合來剪斷電線，剪切刃和間切環(huán)的內(nèi)側(cè)是相切的， 目的是為了氣壓系統(tǒng)提供剪切力后套管帶著剪切刃向前移動，通過剪切刃和剪切環(huán)的 相切配合來剪斷電線。在剪切動作完成后，氣壓系統(tǒng)工作將剪切刃帶回。剪切機(jī)構(gòu)如 圖 4-5 所示。 圖 4-5 剪切機(jī)構(gòu)（分離） 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 12 - 1-推板 2-軸承套圈 3-套管 4-剪切刃 5-剪切環(huán) 6-擋盤 7-剪切內(nèi)管 8-主軸 4.2.4 纏繞機(jī)的排線機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)是纏繞機(jī)的排線機(jī)構(gòu)，其安裝次序在定量測量部分之后，安裝在纏繞機(jī)所 夾線盤的上方，主要零件有導(dǎo)輪、導(dǎo)輪支撐板、固定板、T 形滑塊、壓板。當(dāng)電線從計(jì) 米器出來出后從導(dǎo)輪的上方繞過然后插入到線盤上的固定孔，啟動纏繞機(jī)，纏繞機(jī)工 作卷線排線開始。 排線器安裝在絲杠上，絲杠通過聯(lián)軸器跟伺服電機(jī)相連。當(dāng)伺服電機(jī)工作時絲杠 轉(zhuǎn)動然后排線器在絲杠上沿著軸向方向進(jìn)給，當(dāng)電線走過線盤盤芯的一個寬度后，伺 服電機(jī)反轉(zhuǎn)然后排線器沿著絲杠軸向反向進(jìn)給再次走過盤芯的一個寬度后伺服電機(jī)再 次正轉(zhuǎn)，排線器再次換向工作。由此循環(huán)的動作完成電線的排線工作，使電線整齊纏 繞在線盤上。 電線規(guī)格為 Φ6，導(dǎo)輪的線槽為 Φ7，由螺栓固定在導(dǎo)輪支撐板上，避免導(dǎo)輪跟支 撐板摩擦，選用墊片將導(dǎo)輪與支撐板隔開。支撐板用螺釘固定在 T 形滑塊上，兩塊壓 板對稱放置固定在固定板上。對稱放置的壓板之間形成的空隙截面是 T 形的，與 T 形 滑塊剛好配合，T 形滑塊插在壓板形成的 T 形槽中。壓板和 T 形滑塊的設(shè)計(jì)是為了配合 剪切機(jī)構(gòu)完成剪切動作。在導(dǎo)輪支撐板上連接著氣壓缸，當(dāng)線盤繞線即將完成后，控 制排線器的伺服電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，氣壓缸工作推動導(dǎo)輪支撐板向前運(yùn)動，T 形滑塊沿著 T 形槽往前運(yùn)動有固定的運(yùn)動軌跡。此時固定在導(dǎo)輪支撐板上的導(dǎo)輪也往前移動，卡在 導(dǎo)輪里的電線被氣壓系統(tǒng)往前推進(jìn)一個位移，電線從線盤的擋盤上的預(yù)留孔穿過，使 電線在剪切內(nèi)管上纏繞，此時剪切機(jī)構(gòu)工作，剪切機(jī)構(gòu)工作剪斷電線。排線機(jī)構(gòu)如圖 4-6 所示。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 13 - 圖 4-6 排線機(jī)構(gòu) 1-絲杠 2-導(dǎo)輪支撐板 3-氣壓缸 4-導(dǎo)輪 5-螺桿 6-固定板 7-T 形滑塊 8-壓板 4.2.5 線盤結(jié)構(gòu) 線盤由兩部分組成，擋盤和盤芯，擋盤用三個螺釘固定在盤芯上。電線纏繞在盤 芯上，擋盤可以保持電線纏繞成型。線盤采用的是對稱式的設(shè)計(jì)，采用這樣的結(jié)構(gòu)可 以方便安裝也可以方便拆卸成盤的電線，導(dǎo)柱可以方便線盤對中安裝。在盤芯的外端 是內(nèi)凹的等腰三角形槽，該槽與主軸端頭的等腰三角形凸臺想配合。等腰三角形的側(cè) 面為工作平面，通過面面接觸配合，主軸的轉(zhuǎn)動帶動線盤轉(zhuǎn)動。由于等腰三角形的特 性，很容易實(shí)現(xiàn)線盤在主軸上的拆卸和安裝節(jié)省時間提高效率。 線盤對稱合并式的設(shè)計(jì)也省去了另外設(shè)置夾子引線的必要，簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并 且方便操作。繞過排線器的電線，將其線頭放入到對稱線盤之間的合縫中，然后將其 加緊即可開始工作。 盤芯的工作面有一定的錐度，在拆下成盤的電線是可以輕松脫盤。在對稱盤芯的 接觸面上設(shè)計(jì)了一個凹槽，是為了兩個平面在接觸時可以減小張力，方便合盤加緊。 線盤如圖 4-7 所示。 圖 4-7 線盤 1-擋板 2-盤芯 3-導(dǎo)柱 4.3 小結(jié) 該 HU-6 電線生產(chǎn)線自動纏繞機(jī)是對稱式設(shè)計(jì)，左半邊機(jī)構(gòu)比右半邊多了剪切機(jī)構(gòu)， 并且動力裝置在左半邊主軸上。左半邊主軸的進(jìn)給機(jī)構(gòu)和花鍵軸的支撐與右半邊相同。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 14 - HU-6 電線生產(chǎn)線自動纏繞機(jī)選擇了伺服電機(jī)作為主軸電機(jī)和排線器的電機(jī)，因?yàn)?其具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、精度:實(shí)現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制;克服了步進(jìn)電機(jī)失步的問題； 2、適應(yīng)性:抗過載能力強(qiáng)，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，對有瞬間負(fù)載波動和要求 快速起動的場合特別適用； 3、穩(wěn)定:低速運(yùn)行平穩(wěn)，低速運(yùn)行時不會產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。適用 于有高速響應(yīng)要求的場合； 4、及時性:電機(jī)加減速的動態(tài)相應(yīng)時間短，一般在幾十毫秒之內(nèi)； 5、舒適性:發(fā)熱和噪音明顯降低。 HU-6 電線生產(chǎn)線自動纏繞機(jī)主軸的進(jìn)給機(jī)構(gòu)和剪切機(jī)構(gòu)選用了氣壓缸作為動力源。 選用氣壓的行原因如下 1、該纏繞機(jī)所需的壓力不需要很大，所以氣壓缸可以滿足工作需求； 2、氣壓缸的工作速度快，可以節(jié)省時間提高效率。 3、氣壓缸的成本低，在可以滿足工作要求的同時可以減低成本。并且氣動的噪音小環(huán) 境清潔。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 15 - 第 5 章 自動纏繞機(jī)輸出設(shè)備選型 5.1 伺服電機(jī)型號參數(shù) 伺服電機(jī)作為動力裝置。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，主軸電機(jī)選用 SEM-120B1020-3HB 型；排 線器及換盤機(jī)構(gòu)電機(jī)選用 SEM-60B0430-3HB 型。兩種電機(jī)均帶剎車裝置。電機(jī)安裝尺 寸和電機(jī)參數(shù)尺寸分別見圖 4-1 與表 4-1 圖 5-1 電機(jī)安裝尺寸 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 16 - 表 5-1 電機(jī)參數(shù)及尺寸 5.2 排線器型號參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，排線器選擇鄭州宇銘電子設(shè)備有限公司的電線電纜輪式計(jì)米器 JC- L。詳細(xì)參數(shù)見表 4-2 型號 參數(shù) SEM-120B 1020-3HB SEM-60B 0430-3HB 型號 參數(shù) SEM-120B 1020-3HB SEM-60B 0430-3HB 額定輸出功率（KW） 1 0.4 軸長 LR 55 30 適配驅(qū)動器型號 SED-1033 SED-0433 軸徑 S 22 14 額定轉(zhuǎn)矩（Nm） 4.80 1.30 孔分布圓的直徑 LA 145 70 最大轉(zhuǎn)矩（Nm） 14.40 3.82 止口直徑 LB 110 50 額定轉(zhuǎn)速/最高轉(zhuǎn)速 2000/3000 3000/5000 法蘭尺寸 LC 123 61 電機(jī)慣量（10 - 4kg·m2） 9.2 0.302 法蘭外圓直徑 LD 169 80 變壓器容量（KVA） 1.5 0.6 止口高度 LE 6 3 編碼器 光學(xué)編碼器 光學(xué)編碼器 法蘭厚度 LF 13 8 質(zhì)量（有制動） 8.8Kg 2.1 接口高度 LG 64 40 機(jī)身長 LL 222 175 安裝孔直徑 LZ 9 4.5 鍵長度 LW 45 25 鍵側(cè)長度 LK 41 22.5 鍵寬度 KW 8h9 5h9 鍵高度 KH 7 5 鍵 鍵槽高度 RH 18 11 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 17 - 表 5-2 排線器參數(shù) 使用電源 AC/DC 85-264V 50/60HZ 整機(jī)功耗 ＜5W 計(jì)米速度 ＜350 米/分 數(shù)據(jù)保存 10 年 環(huán)境溫度 -10℃～50℃ 計(jì)數(shù)范圍 0～99999999 測量范圍 適用于直徑 1～50mm 之間的線材管材等產(chǎn)品 安裝尺寸 底座 100×100 外形尺寸 儀表部分：72（高）×72（寬）×100（長） 機(jī)械測量部分 650～1200 可調(diào)（中心高）300（長）×185（寬） 5.3 氣壓系統(tǒng)選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，排線器氣壓系統(tǒng)選擇氣壓缸 MCBQV-11-80-30M,纏繞機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)和 剪切機(jī)構(gòu)的氣壓系統(tǒng)選擇氣壓缸 MCBQV-11-80-50M。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 18 - 致 謝 感謝我的指導(dǎo)老師成鳳文，本文是在成老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在校期間，成 老師在學(xué)習(xí)、工作、生活等各方面傾注了大量的心血，使我在為學(xué)的同時，亦懂得了 許多為人、為事的道理。從綜述的撰寫到論文初稿的撰寫直至最終的完成都是離不開 成老師的指點(diǎn)，成老師豐富的科研經(jīng)驗(yàn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)術(shù)功底、高尚的 人格魅力以及對事業(yè)的執(zhí)著追求精神使我受益非淺、銘記終生。在此，謹(jǐn)向成老師致 以由衷的謝意！ 能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，我還要感謝各位老師的諄諄教誨，使我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 的完成過程中收獲很多，同時也要感謝機(jī)電工程學(xué)院的全體教師們，還有幫助我的同 學(xué)們。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我弄懂了很多模糊的知識，使自己的自學(xué)能力也有了很大 的提高，在很多方面都取得了一定的進(jìn)步。由于本人能力有限，加之考研復(fù)試的復(fù)習(xí) 準(zhǔn)備，掌握資料不多，從接受課題到完成論文一個多月，在這里懇請各位老師能夠加 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 - 19 - 以批評指正，最后，衷心感謝在炎炎夏日里百忙之中抽空來評閱論文和參加答辯的各 位老師！ 參考文獻(xiàn) [1].聶斌.高度自動化的機(jī)械制造過程控制方法[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2005,5(22):59- 62. 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