数控绕线机研究与设计

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，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ABSTRACTThis design is accurate routing of intelligent machines that are used in coils of different specifications , such as some coil , toroid, relay coil, step motor coils. The design and development related to parts of the manufacturing process, PLC's application, the choice of the servo motor, LCD display and touch screen control of the machine platform.This article focuses on the winding machine spindle box in the structural design of the main structure, the choice of transmission scheme and assembly drawings and non-standard part drawings, and the spindle and other parts of the strength check. Software of three-dimensional modeling is Solidworks. The virtual assembly and spindle box intervened test are completed. Headstock design is a core component of automatic winding machine , that ensure the quality of winding machine and laid a solid foundation for the smooth operation of winding machines to provide a guarantee.Key words:Winding machine, Five-axis, Headstock, Coil目录摘要 (I)ABSTRACT (II)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Solidworks (7)绘图软件AutoCAD (10) (12)Solidworks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，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。

绕线机设计绕线机设计摘要随着电子工业的蓬勃发展，对线圈的需求量越来越大、品种也越来越多。

线圈的使用已遍及了人类生活的方方面面，而线圈的绕制则需要绕线机，这样就为绕线机制造业带来了新的发展机遇。

于是各种各样的绕线机便应运而生了。

本文主要介绍了绕线机的简介与发展，总体方案的如何设计及机械部分的设计步骤。

关键词：绕线机；机构设计。

AbstractWith the booming development of electronic industry, the more and more coils will be needed, and it will become various too. The use of Coil has throughout all aspects of human life, and coiling around the system requires the coil winding machine, which brings new development opportunities for coiling machine manufacturing. Then many different kinds of winding machine emerged as required. The winding machines’ performance are close related with the quality and output of electrical product. Also, it’s precis ion has great influence to the entire machine performance.This context mainly introduce the winding machine and it’s development. It also tells how to design the overall plan and the design steps of machine parts. Keywords：winding machine? mechanism design1 绪论1.1 绕线机的简介绕线机：顾名思义绕线机是把线状的物体缠绕到特定的工件上的机器。

毕业设计（论文）- 绕线机PLC引言绕线机是一种常见的机械设备，用于在电子产品制造过程中将导线快速且精确地绕绕在组件上。

在过去的几十年中，随着自动化技术的不断发展，传统的手工绕线方式已被自动绕线机所取代。

自动绕线机不仅可以提高生产效率，还可以提高产品质量和一致性。

在自动绕线机的控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）起着至关重要的作用。

本文将研究和设计一种具有高可靠性和稳定性的绕线机PLC控制系统。

研究目标本文的研究目标是设计一种高可靠性和稳定性的绕线机PLC控制系统，以提高绕线机的生产效率和产品质量。

具体的研究目标如下：1.研究绕线机的工作原理和传统控制系统的局限性；2.设计一种基于PLC的绕线机控制系统，实现精确的线圈绕制；3.优化控制算法，提高绕线机的生产效率；4.实现控制系统的可靠性和稳定性，以保证连续长时间的运行；5.进行实验验证，评估控制系统的性能和效果。

研究方法本文将采用以下研究方法来实现研究目标：1.文献调研：通过查阅相关文献和资料，了解绕线机的工作原理和传统控制系统的局限性，为后续的研究提供理论基础。

2.系统设计：根据绕线机的工作原理和要求，设计基于PLC的控制系统，包括硬件和软件的设计。

3.控制算法优化：通过对绕线机的运行过程进行分析和优化，提高绕线机的生产效率，并确保线圈绕制的精度。

4.可靠性和稳定性设计：通过设计合理的硬件结构和软件逻辑，实现控制系统的可靠性和稳定性，以保证绕线机的长时间稳定运行。

5.实验验证：设计并进行实验，评估控制系统的性能和效果，与传统控制系统进行对比分析。

预期结果通过本文的研究，预期可以实现以下结果：1.设计出一种高可靠性和稳定性的绕线机PLC控制系统，能够提高绕线机的生产效率和产品质量。

2.优化控制算法，提高绕线机的线圈绕制精度。

3.实现控制系统的可靠性和稳定性，保证绕线机连续长时间运行。

4.通过实验验证，评估控制系统的性能和效果，并与传统控制系统进行对比分析。

台达数控定子绕线机伺服系统应用实例利用中达CNC数控系统强大的轴控功能和台达伺服系统快速精准的运动响应，使绕线机的工作效率得到了很大的提高。

本文主要介绍了数控定子绕线机功能的需求，以及系统操作界面和I/O的规划。

一、前言图1 数控定子绕线机外观目前绕线机的市场可谓庞大，品种繁多，有平行绕线机、环型绕线机、定转子绕线机、纺织绕线机等。

本文主要介绍的是利用中达CNC数控系统和伺服产品构建出的设备：数控定子绕线机。

他的最大特点是可以自动变换绕线方向，所绕的线圈整齐且圈数准确。

操作简便，节省人工，提高产量，产品品质好，其绕线、排线、停车、换槽，完全按程序自动执行。

排线宽幅可调，圈数准确。

生产速度快，并大量节省线材。

下面概述如何利用中达的数控和台达的伺服整合此方案。

二、技术和精度要求客户原用PLC+伺服控制整台设备，因其加工出来的产品的合格率较低，且一些功能无法实现，满足不了市场上需求，故提出开发数控定子绕线机，并且需要控制系统和伺服满足如下条件：1．伺服运动轴在机械上，需要三轴的控制坐标系。

其中，排线X轴采用伺服电机直接驱动螺距为4mm 的滚珠丝杠，在连接工作台做直线运动；飞叉Y轴采用伺服电机驱动1：2的齿轮箱间接传动，做360度的圆周运动；分度Z轴采用伺服电机驱动1：9的齿轮箱间接传动，做360度的圆周运动。

这3个轴要求能够联动。

此外，对于飞叉轴来说，由于在运动过程中，机械负载惯量会因为绕线的速度的不同而发生较大的变化，这就要求伺服系统具有优异的稳定性、相应性和对负载变化自适应能力。

2．精度要求机械回零精度：排线轴0.005mm 飞叉轴+/-1度分度轴+/-1度定位精度：0.02mm +/-1度要求控制系统和伺服系统能够具有检测反馈，来保证机械运动精度。

3．CNC控制系统因定子绕线机不仅讲究绕的匝数要准确，而且排线出来的密度要均匀，即最少需要两轴之间做插补运算，实现联动；画面可以自由规划；要给客户方便传输加工程序，并且可以对NC程序编辑和存储；控制系统要提供一个D/A口，实现恒张力控制功能。

数控自动化生产线优化设计研究一、数控自动化生产线概述数控自动化生产线是指利用数控技术对生产过程进行控制和管理的生产线，它通过计算机编程和自动化设备实现生产过程的自动化、智能化和柔性化。

这种生产线广泛应用于机械制造、电子、汽车、航空等行业，极大地提高了生产效率和产品质量，降低了生产成本。

1.1 数控自动化生产线的核心特性数控自动化生产线的核心特性主要体现在以下几个方面：- 自动化：生产线能够自动完成物料的搬运、加工、装配等生产任务。

- 数字化：通过数控系统对生产过程进行精确控制，实现生产过程的数字化管理。

- 智能化：利用先进的传感器、机器视觉等技术，实现生产过程的智能监控和决策。

- 柔性化：生产线可以根据不同的生产需求快速调整生产流程和工艺参数。

1.2 数控自动化生产线的应用场景数控自动化生产线的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 机械加工：实现高精度、高效率的机械零件加工。

- 电子产品组装：自动化组装各种电子元器件和组件。

- 汽车制造：自动化生产线用于汽车零部件的加工和整车的装配。

- 航空航天：用于制造高精度的航空零部件和航天器。

二、数控自动化生产线的设计原则数控自动化生产线的设计是一个系统工程，需要综合考虑生产工艺、设备性能、生产效率、成本控制等多方面因素。

设计过程中应遵循以下原则：2.1 工艺流程优化工艺流程是生产线设计的基础，需要根据产品特性和生产需求，合理规划工艺流程，确保生产过程的连续性和稳定性。

2.2 设备选型与布局选择合适的自动化设备和数控系统，根据工艺流程和生产能力，合理布局生产线，实现设备的最佳组合和协同工作。

2.3 系统集成与控制生产线的各个设备和系统需要实现高度集成，通过统一的控制平台实现生产过程的集中控制和管理。

2.4 人机工程与安全在设计过程中，要充分考虑人机工程学原理，确保操作人员的舒适性和安全性，同时采取必要的安全措施，防止生产事故的发生。

2.5 可扩展性与维护性生产线设计要具有可扩展性，能够适应未来生产需求的变化，同时要便于维护和升级，降低维护成本。

关于开发全自动环形绕线机的分析一、项目背景及现状目前我国绕线机行业处于初级阶段，整个行业还处于技术的互相模仿与残酷的价格战等困境中。

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，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，来打破目前的艰难局面。

对电子电工行业而言，没有强大的装备工业支撑，空谈振兴行业就成了无本之木、无源之水。

而其中作为机电一体化装备的数控绕线机，集高效、柔性、精密、复合、集成诸多优点于一身，已经成为当前电子设备制造业的主力加工设备和数控市场的主流产品，其拥有量的多少及技术水平的高低成为一个电子企业竞争力强弱的重要体现。

在国家振兴装备制造业的大背景下，作为电子行业最常用的生产工具——绕线机其需求会保持较快的增长速度。

而作为绕线机的主流产品，数控绕线机的增长速度一定会更快。

我们维持绕线机行业增长的同时也要加强自身的技术升级。

数控绕线机行业：下游需求拉动增长盈利提升，绕线机本属于机械行业，而机械行业与下游行业固定资产投资密切相关。

下游行业每年固定资产投资中，约60%用于购买机械产品。

因此在本行业下游产业中，固定资产投资的主要部分都是用来购买装——工业装备如绕线机等。

通过统计发现，下游行业固定资产投资增速远快于全社会平均增速水平。

自动绕线机毕业设计自动绕线机毕业设计毕业设计是大学生在校期间最为重要的一项任务，它既是对所学知识的综合运用，也是对学生能力的全面考察。

在我的专业领域中，我选择了自动绕线机作为我的毕业设计主题。

下面我将从设计需求、原理及实现、优化方案等方面进行论述。

设计需求自动绕线机是一种用于电子元器件生产的机器，它能够自动完成线圈的绕制工作。

在设计自动绕线机时，首先要明确设计需求。

根据市场调研和用户需求分析，我确定了以下几点设计需求：高效率、精准性、稳定性和易操作性。

原理及实现在自动绕线机的设计中，核心原理是通过电机驱动线圈的旋转，同时通过传感器实时检测线圈的位置，从而实现精准绕线。

具体实现过程中，需要考虑以下几个关键因素。

首先，选择合适的电机。

电机是自动绕线机运行的核心部件，需要选择适合的电机类型和规格。

常见的选择有步进电机和伺服电机，它们具有不同的特点和适用范围。

其次，设计合理的传感器系统。

传感器用于检测线圈的位置和状态，以便对绕线过程进行控制。

常见的传感器有光电传感器、霍尔传感器等，选择合适的传感器对于实现精准绕线至关重要。

此外，还需要设计合理的控制系统。

控制系统是自动绕线机的大脑，负责对电机和传感器进行控制和协调。

可以采用单片机或者PLC等嵌入式系统进行控制，通过编程实现自动化操作。

优化方案在设计自动绕线机的过程中，我也考虑了一些优化方案，以提高机器的性能和功能。

首先，我考虑了实现多种绕线方式的需求。

不同的电子元器件需要不同的绕线方式，例如圆形绕线、方形绕线等。

因此，我设计了可调节的绕线模块，可以根据不同的需求进行灵活调整。

其次，我考虑了自动调节线圈张力的需求。

绕线过程中，线圈的张力对于绕线质量至关重要。

因此，我设计了张力传感器和自动调节装置，能够实时监测和调节线圈的张力，以保证绕线质量。

最后，我考虑了安全性和可靠性的需求。

自动绕线机在运行过程中，需要保证操作人员的安全，并且能够稳定可靠地完成绕线任务。

摘要绕线机是一种复合式多功能绕线机，为适应我国深基础和连续墙以及水利、纺织的发展与需要，结合大口径绕线机灌注桩和地下连续墙施工的特点，为解决在复杂地层、硬岩中成孔而研制，特别卵石层、基石、漂石层能大幅度提高施工效率，在各种成孔方法中是比较经济有效的方法。

绕线机是集回转、冲击钻进工艺于一体的多功能复合型绕线机，用转盘回转钻进时可用于第四世纪覆盖层，冲击钻进时可用于卵石、灰岩、花岗岩等硬岩地层。

本绕线机的特点是结构简单，紧凑，而且各种操作手柄布置合理，操作简单，便于使用与维护。

关键词：绕线机变速箱转盘AbstractThe types GCPS-20 drill the machine is a kind of compound type multi-function drill the machine, in order to adapt the our country development and demands of the deep foundation and consecution wall and marine hydraulic engineering, the bridge engineering, combine the big caliber to drill the machine to infuse to note the stake and the characteristics of underground continuous wall construction, in order to solve to become the bore but research to manufacture in complicated geologic strata, hard rock, significant exaltation of ability of special egg stone layer, sill, the stone layer construction efficiency, is a more economic valid method in variously become the bore method.Drill the machine is to gather the turn-over and pound at to drill into the craft in the integral whole of multi-function and compound type drill the machine, can used for to overlay the layer the fourth century while using to turn the dish turn-over to drill into, can used for the hard rock geologic strata of egg stone, ash rock, granite...etc. while pounding at to drill into.Drill the characteristics of the machine originally is a structure simple, tightly packed, and various operation hand handle arrange reasonable, operate in brief, easy to usage and support.Keyword：The impact drill into Become soon box Deceleratethe machine Turn the dish目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1项目的研究意 (1)1.2国内外科技现状 (1)1.3 设计产品的用途和应用领域 (1)第2章绕线机的总体设计 (2)2.1 总体布局设计 (2)2.1.1 传动系统 (2)2.1.2 气动系统 (2)2.1.3 电气系统 (2)2.1.4 工具系统 (2)2.1.5 各部件的功能 (2)2.2 主要设计参数 (3)2.3 主要性能特点 (4)第3章动力机确定 (5)3.1 按钻头钻进所需功率计算 (5)3.2 按绕线机冲击钻进所需功率计算 (7)第4章带轮选择 (9)第5章变速箱的设计及计算 (12)5.1 变速箱的结构特点 (12)5.2 结构计算 (12)5.2.1 初步选定 (12)5.2.2 选定变速箱传动公比 (12)5.2.3 按弯曲强度确定齿轮模数 (13)5.2.4 按接触强度确定齿轮分度圆直径与中心距 (14)5.2.5 齿宽的确定 (15)5.2.6 齿轮齿数确定 (16)5.2.7 计算齿轮相关参数、确定齿轮 (16)5.3 锥齿轮计算 (17)5.3.1 初步计算 (17)5.3.2 几何计算 (17)5.4 齿轮校验 (22)5.4.1 齿轮受力分析 (22)5.4.2 齿轮传动齿面接触疲劳强度校核 (22)5.4.3 齿轮传动齿根弯曲疲劳强度校核 (25)5.5 变速箱轴的计算 (27)5.5.1 一轴计算 (27)5.5.2 二轴计算 (27)5.5.3 三轴计算 (28)5.6 轴的校验 (28)5.6.1 按转矩计算 (28)5.6.2 轴上受力分析 (29)5.6.3 求支反力 (29)5.6.4 作弯矩和转矩图 (30)5.6.5 确定危险截面及安全系数校核计算 (33)第6章转盘的计算 (36)6.1 转盘输出转速 (36)6.2 大、小锥齿轮计算 (36)6.2.1 初步计算 (36)6.2.3 几何计算 (37)6.3 锥齿轮齿面接触疲劳强度校验 (42)6.3.1 计算公式 (42)6.3.2 许用接触应力计算 (43)6.3.3 齿面接触强度校核结果 (44)6.4 齿根抗弯疲劳强度校核 (44)6.4.1 计算公式 (44)6.4.2 齿根许用弯曲应力计算 (45)6.4.3 齿根弯曲强度校核结果 (46)6.5 转盘轴结构计算 (46)第7章绕线机其余部分零部件选择 (48)7.1 联轴器的选用 (48)7.2 减速器齿轮安排 (48)第8章绕线机的维护保养 (51)8.1 绕线机维护保养的重要性 (51)8.2 维护保养要求 (51)8.3 主要部件保养项目 (52)8.3.1 转盘 (52)8.3.2 变速箱 (52)8.3.3 减速器 (52)8.3.4 主、副卷扬机 (52)8.3.5 水龙头 (52)8.3.6 钻具 (53)8.3.7 冲击卷扬机 (53)8.3.8 气路系统 (53)8.3.9 传动链条 (53)8.3.10 冲击钢丝绳 (53)8.3.11 气胎离合器 (53)8.3.12 主离合器 (54)8.4 安全操作注意事项 (54)第9章经济性分析 (56)第10章专题水平定向绕线机的结构探讨 (58)结论 (64)致谢 (65)参考文献 (66)附录1中文（译文） (68)附录2英文（原文） (74)第1章绪论1.1 项目的研究意义随着国家基本建设的投入持续增长,尤其是像京沪高速铁路、奥运场馆等一批国家重点项目的陆续启动,将对绕线机技术要求更高、绕线机不仅要具有高效性、环保性，更要具有复合性。

机床用隔离变压器自动绕线装置设计与研究本文设计了一种CNC自动绕线装置，专门用于机床隔离变压器线圈自动绕线。

本装置的创新点在于：应用普通的车床CNC系统作为自动绕线机的控制编程单元，糅合了伺服马达和滚珠丝杠作排线机构和绕线机构。

本机具有广泛的市场需求和工业应用前景。

隔离变压器绕线机主要应用于变压器线包初级和次级线圈的绕制工艺环节。

目前行业上一般使用的绕线机90%以上都是普通绕线机，需要由人工来完成漆包线线头压紧和整齐排列漆包线这两个动作。

本文提出一种能自动压紧线头，自动排线和通过调用程序直接实现换产品生产的CNC自动绕线装置。

这种装置利用普通的车床数控系统作编程和控制单元，用CNC编程语言来实现动作，不必记住各种繁琐的参数设定，设备通用多款隔离变压的生产，能有效提高绕线工序的效率减轻工人劳动强度和对熟练工的依赖程度。

CNC自动绕线机的原理CNC自动绕线装置利用GSK96普通车床CNC系统作为编程和动作控制单元，通过调用预先编好的程序实现不同产品的生产。

由于绕线的线径，速度，排线距离等参数已经通过CNC程序编好，所以在自动绕线过程中，工人可以解放出来，干别的工序。

自动绕线机的工作流程CNC自动绕线机的结构自动绕线机主要由自动绕线单元，自动排线单元，自动压线单元，CNC装置电箱单元和机架单元这五个单元组成。

2.1自动排线单元排线单元主要由：广数80SJT伺服电机，滚珠丝杆，轴承，联轴器，直线导轨，导线轮组合，导线轮支撑架，松下PML53传感器等零部件组成。

排线单元的工作原理是：利用电机的旋转运动通过滚珠丝杆变成直线运动，完成隔离变压器的准确排线动作。

本自动绕线机的MAX最大排线距离为190mm，排线精度达0.02mm，通过导线轮组的调整，可令漆包线达到要求的张紧力，以满足排线绕线之用。

可广泛用于0.8kV，1.2kv，3kv，4kv，10kv等多款隔离变压器的生产，设备通用性强，排线质量优良。

2.2自动压紧单元压紧单元主要由：气缸，可调支撑架，传感器和自动压紧机构等零部件组成。