1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 毛线绕线机的设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 毛线绕线机的设计 I 摘 要 介绍讨论了一台毛线绕线机，主要有机架、电动机、线轮、滚轮、虑线栓以及电路控制系统组成。机器在工作时，先将线轮安装到绕线机的机架上，手动将线轮上的先经过虑线栓缠绕到线圈套筒上，检查无误后，打开电动机开关，电动机转动，通过皮带轮，带动滚轮转动，滚轮又带动与其相贴合的线圈套筒转动，此时，通过滚轮上的凹槽将线均匀的绕到线圈套筒上。 本文就毛线绕线机的工作原理及机器总体结构进行了较为详细的分析与设计，对主要传动机构、主要
2、工作零件进行了详细的分析与计算。 所开发设计的机器实现了自动绕线的功能，降低了工作强度，提高了工作效率，也降低了工作成本。 关键词： 毛线，绕线，自动绕线机，工作原理，结构设计 毛线绕线机的设计 II Design on the Wool Winding Machine Abstract In this paper, introduced the wool winding machine, the main chassis, motor, wire wheels, rollers, taking into account suture and the circuit control syste
3、m. Machine at work, the first line winding machine wheel rack installed, the manual will be on the line after a round of consideration to the coil wound suture sleeve, check the correct, open the motor switch, motor rotation, through pulley , driven wheel rotation, the wheel and drive the coil with
4、its phase fitting sleeve rotation, this time, through the groove on the roller evenly around to the line coil sleeve. In this paper, yarn winding machine works and the overall structure of the machine a more detailed analysis and design of the main transmission,main parts of the detailed analysis an
5、d calculations.The development and design of the automatic winding machine to achieve the function,reduce the work intensity and improve the work efficiency,while also lowering operating costs. Keywords: Wool, winding, automatic yarn winding-machine, working principle, the overall structure 毛线绕线机的设计
6、 III 目 录 诚 信 声 明 . 错误 !未定义书签。 授 权 声 明 . 错误 !未定义书签。 摘 要 . I ABSTRACT . II 一 前言 . 1 1.1选题的背景、意义 . 1 1.2课题研究现状 . 2 1.3课题研究内容、目标 . 4 二 方案设计及论证 . 5 2.1工艺原理方案设计 . 5 2.2机器原理方案设计 . 5 2.3设计指标参数 . 7 三 结构方案设计 . 8 3.1机械总体结构 . 8 3.2电动机功率选择和计算 . 8 3.3轴的分析与计算 . 10 3.4键的设计与计算 . 14 四 制造、安装及使用过程 . 16 4.1制造要求 . 16 4.2
7、安装说明 . 16 4.3使用说明 . 16 五 结束语 . 18 参考文献 . 19 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附录 1 总图 . 20 附录 2 部分零件图 . 21 毛线绕线机的设计 1 一 前言 1.1 选题的背景、意义 随着我国经济的蓬勃发展，国民经济各领域对纺织产品的需求日益扩大，纺织制造业对丝线、毛线的质量要求也越来越高。丝线、毛线的质量好坏、直接关系到下道工序能否顺利进行，特别是超细规格的丝线、毛线制成品对卷取排线的质量要求很高；为在绕排过程中使丝线、毛线疏密均匀、松紧适度、整齐美观的排列在工字盘上，必须保持张力受限下的恒线速度卷取 1。目前国内使用的绕线机械，卷取主轴
8、多用力矩电机驱动，排线机构与主轴采用机械齿合传动的硬耦合连接，通过丝杠或光杆 带动导线器左右平移、依靠齿轮或电磁铁的离合动作实现换向，达到往复排线的工艺要求。这种纯机械耦合机构存在零件加工和装配复杂、因频繁换向导致机械磨损大、噪声大、排线精度降低 2。还有像 FDY型有限元转子绕线机、 PLC全自动转子绕线机、交变频调速绕线机、光纤绕线机 3,4,5,6等，虽然这些绕线一定程度比较简便高效率，但是相对的它的成本也是高昂的，这对于那些低成本的纺织产品是得不偿失的。 此外，由于丝线的规格品种繁多，每次改变品种规格、都要重新调整绕线机的机械参数，甚至更换机械零件，一套排线机构无法同时满足对 不同规格
9、丝线的绕排线需要。基于此，我们提出了本课题的研究。与传统的绕线机相比较，具有以下优点： 1、与手摇式绕线机相比，大大减少了工作强度，改善了劳动条件，提高了生产效率，保证了生产质量； 2、降低了生产成本，增加了生产效益； 3、安全性能高； 4、结构简单，维修方便，制造成本低，操作方便，一看即会。 设计参数指标：电动机功率为 1500W， 1440rpm/M； 机架高度为 160公分，与成年女性身高相当； 机架宽度可根据工作场所和工作要求来进行调整。 毛线绕线机的设计 2 1.2 课题研究现状 绕线机发展经历了多次技术革新，从早期的手摇式绕线机到现在的采用高精度控制系统的全自动型，不光是效率和性能
10、得到了大幅的提升，线圈绕线机的自动化程度也越来越高。在整个线圈绕线机发展历程中大致可分为三个阶段。即简易控制系统， CNC控制系统、伺服高精度控制三个阶段。 1）、简易控制系统 该系统应用于早期的简易数控线圈绕线机中，功能非常简单，仅能实现电子计数，产量累计、主轴正反向控制等简易功能，核心控制单元一般都采用单片机。 2） CNC 控制系统 CNC 控制系统，也就是我们日常所说的全自动数控绕 线机，经过了几年的技术消化和投入， CNC 控制器是目前线圈绕线机使用最多的控制器，其优越的扩展性能使 CNC 线圈绕线机的分类非常多，有单轴，多轴等。 3）伺服高精度控制系统 高精度控制系统的出现是为了满
11、足现代高品质漆包线线圈的要求，由于系统采用了双伺服加 PLC 的设计，其控制精度要远远高于普通线圈绕线机的， PLC控制单元使绕线机的功能自定义性更强，常用于超细线的线圈加工和高精度要求的线圈加工 7,8。 图 1-1，毛线绕线机实物图 目前我国 绕线机 行业处于非常困难的时期，如何才能使整个行业从技术的互相模仿与残 酷的价格战等困境中脱身而出？从业企业只有放下急于求成的心态，从基础理论、新技术研发等领域出发，一丝不苟地修炼自己的自主创新能力。 毛线绕线机的设计 3 绕线机 结合了机械、传动、电气控制等多方面的技术，所以基础理论研究是开发新技术的基础，只有核心技术的发展才能推动绕线设备的进步，
12、各方面为技术开发做努力，这样才会使我国的绕线设备逐步走上自主创新的道路。 国产的绕线机自动化水平低、控制手段落后是普遍存在的问题。只能应用于绕线要求相对不高的场合，高端设备都有日本、瑞士、德国等进口设备占领市场，而国产设备只能在很小的市场份额里以低价来争 得客户， 分析我国绕线机市场目前处于高速发展的时期，相反我国的绕线机生产企业的处境却相当的艰难，不难看出，极大的市场份额都是进口设备，在国内市场获得高利润的回报，在新机型的开发上就有了强大的资金保障，而我们国内企业的销售利润偏低，去掉销售环节中存在的费用，留给企业的回报已经所剩无及了，所以不断的提升自主创新能力，才能市场份额较大的中高端市场，
13、来打破目前的艰难局面 9。 绕线机是纺织业中的主要加工设备，绕线机的质量、数量及自动化水平，直接影响整个纺织业的发展；绕线机的自动化水平对提高生产效率和产品质量，减轻 操作人员的体力劳动等方面都起到极为重要的作用。 先进的机械制造技术能在很大程度上提高绕线机的自动化水平。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科 ,是以提高质量、效益、竞争力为目标 ,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展 ,人们对产品的要求也发生了很大变化 ,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后
14、服务要好、要满足人们越来越高的要求 ,就必须采用先进的机械制造技术。 PLC具有很强的抗干 扰能力及高可靠性，这点对绕线设备非常重要，设备的稳定性很大程度上依赖于电气控制系统的稳定性， PLC和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障率也就大大降低了；如今的绕线设备由于加工特性的关系，其控制功能和要求都不相同， PLC很好的满足了设备的要求，如今功能单元大量出现，使 PLC可以同时应用于位置控制、温度控制、 CNC等各种工业控制中，在研发绕线设备时通常都需要定制控制系统，由于 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建
15、造的周期大为缩 短 10。在绕线设备中控制系统中 PLC的使用情况大致可归纳为如下几类： 1）开关量的逻辑控制 这是 PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制。 2）模拟量控制 在绕线设备生产过程当中，有许多连续变化的量，如速度、圈数、排线杆位毛线绕线机的设计 4 置等都是模拟量， PLC将以上数据采集后加以运算。 3）运动控制 如今的绕线机都配置有步进电机或伺服电机，可以通过 PLC直接对这些执行单元进行驱动控制 11。 测试技术是测量和实验技术的统称。在现代机电设备的研发和创新设计、老产 品改造以及机电产品全寿命的各个过程的研究中，实验研究是必不可少的
16、环节。在工程试验中，需要进行各种物理量的测量，以得到准确的定量结果。当然，不仅是各类工程试验需要测量，机器和生产过程的运用监测、控制和故障诊断也需要在线测量。这时，测量系统大多就是机器和生产线的重要组成部分 12。 机电一体化是随着生产和技术的发展，在以机械、电子技术等为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术科学。性能上，向高精度、高生产效率、高性能、智能化的方向发展。功能上，向小型化、轻型化、多功能化方 向发展。通过机电一体化技术的运用使得整体结构最优化、系统控制智能化、操作性能柔性化。通过测试系统、自动控制系统、伺服系统达到机电一体化的目的 13。 1
17、.3 课题研究内容、目标 本课题的主要研究内容是利用 CAD软件来进行绕线机设计开发，根据要求设计出一台毛线绕线机。在整个设计过程中，采用 CAD软件来实现该机床各零件的实体建模设计及装配，并在产品设计及装配过程中，辅以必要的理论计算，将参数化设计与理论计算结合起来，从而大大缩短产品设计研发周期，提高机床设计的准确性以及可行性，降低产品设计研发的成本。 毛线绕线机的设计 5 二 方案设计及论证 2.1 工艺原理方案设计 毛线绕线的过程分为四部分：上线、穿线、虑线、绕线，如图 2-1所示。 a） 上线 将在线轮上缠绕满丝线的线轮放入绕线机的固定位置； b） 穿线 将线轮上的线头从中取出，穿过绕线
18、机的指定位置，将其绕到小型线上； c） 虑线 因为原始的丝线比较毛糙，在生产的过程中会产生很多毛絮，这些毛絮将会妨碍到后期的纺织品加工质量和美观，所以必需将以清除。通过 2 个固定的虑线栓即可消除。 d） 绕线 接通电源，开启电动机，带动滚轮转动，即可实现绕线 。 图 2-1 毛线绕线机工作过程 2.2 机器原理方案设计 该毛线绕线机采用立体式结构，设计时充分考虑到人为因素，高度为 160公分左右，相当于一个成年女性的身高，操作时与人手平举的高度相差无几，不至于让人有种高不可及的压迫感 ,如图 2-2、 2-3所示。 毛线绕线机的设计 6 图 2-2 总图 主视 图 2-3 总图 左视 机器由上中下三层组成，上层为定位架，即用来放置初始的需要加工的线轮；中层装配了 2根从动轴，左轴为固定轴，连接套筒柱， 右轴为活动轴，可以转动； 下层为马达。 工作时，手动将绕满初始线的线轮放到定位架上，将线头拉出，穿过定向勾
