CNCFW-443-200-1500型门式缠绕机设计开题报告

 2021-12-15 21:27:50

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着科技的发展,许多军用和工业产品都对减轻材料重量,提高材料强度提出了特别高的要求。对于金属来说,由于其的固有特性,金属的韧性随着会随着强度的增加而降低,减轻重量(增加强度)和改善可靠性(提高韧性)是两个相互矛盾的要求,因此,单纯的金属材料已难以满足科技与工业的发展,各式各样的高强度轻型复合材料逐渐产生。纤维缠绕技术是纤维复合材料生产中最早、最广泛使用的技术,也是最重要的技术之一。其能够按照产品的受力状况设计缠绕规律,以最大限度的发挥纤维的强度,所得产品具有比强度高、可靠性高、性能优良、结构稳定等特点,并可实现机械化或自动化生产,生产效率高,成本低,能很好的满足现今军用、民用和工业多方面的需求。

20世纪40年代中期,国外正式提出了纤维缠绕技术的概念,最早应用于1945制成的玻璃钢环,用于原子弹工程,1947年美国成功制得世界第一台缠绕机,60年代初期,出现了第一代机械式纤维缠绕机,由于机械传动效率的原因,这种纤维缠绕机计算精度低、缠绕精度低,并且只能进行形状规则产品的加工,难以满足更加复杂的缠绕要求,后来逐渐出现各种伺服控制式缠绕机,70年代初期开始采用计算机进行伺服电机的控制,20世纪80年代,Pultrex公司顺利研制出四轴数控纤维缠绕机,极大的改善了旧有的制备技术。随着纤维缠绕技术的发展,纤维缠绕机的精度在逐渐提高、自动化自动化程度也在不断提升。近年,美国和德国已成功研制出了由计算机控制的最多可以十一个能够进行运动轴联动的多轴玻璃钢纤维缠绕机,可以进行形状更加复杂的玻璃钢制品的缠绕。我国的纤维缠绕技术起步较晚且相关技术及标准还不完善,对于四轴纤维缠绕机控制系统可靠性、稳定性以及同步控制精度等方面研究较少,对于纤维缠绕机的研究,主要集中在一些纤维缠绕厂家和少量高校研究机构。我国纤维缠绕技术的研究和应用已初具规模,某些方面已接近或达到世界先进水平,基本形成比较完整的工业体系,但整体上看,与发达工业国仍有较大差距,实际生产过程中,自动化程度不高,还存在着产品制造周期长、质量稳定性差、复合材料利用率低等不足。

2. 研究的基本内容与方案

设计的基本内容:1.分析了解纤维缠绕机工作原理及其机械结构;2.机械手的选型及布局;3.床头箱设计,包括夹持机构、托架、传动机构等;4.缠绕小车设计,包括横向进给机构、吐丝头伸缩机构、丝嘴翻转机构、框架等;5.其它相关零件、部件及机构的选取及设计;6.关键零部件的优化设计及仿真分析;7.完成各零部件的整装配合,使之成为一套完整的四轴四联动纤维缠绕机。设计目标:1.完成一套三工位四轴四联动门式纤维缠绕机(cncfw-443-200-1500型)的设计;2.了解设备的工作原理,完成折合不少于2.5张0#图纸的绘图工作量;3.完成一份1.5万字以上的设计计算说明书,设计计算说明书中涉及参考文献不少于15篇,其中外文文献不少于3篇。拟采用的技术方案及措施:
1.采用龙门式布局,有较好的的整体性、较高的刚性、和较高的空间利用率,安装方便且运输迅捷;2.以运动控制器为核心,配合伺服电机及驱动器来完成主轴、小车、伸臂、丝嘴四个轴的精确定位和配合;3.采用微机控制系统,可以应对较为复杂的加工工艺,稳定性和精确度较高;4.机械手装卸芯模替代手工装卸,由微机控制系统内的不同程序控制机械手循环协调、高效有序的进行三个工位的缠绕工作和芯模拆装工作;5.选用铰接型操作臂;6.架子起支撑作用,上端与横梁连接,下端与底座连接,整体采用钢板焊接;7.夹持机构采用卡盘-顶尖的夹持方式,夹持方便且能够夹持较大质量的芯模,方便安装与调试;8.传动机构设计需满足一个电机带动三列芯模转动,实现动力分离输出,主要由电磁离合器、同步带、电机、轴承座、传动齿轮等组成。电机通过同 步带传动将动力传递给电磁离合器。电磁离合器从 动盘与输出齿轮用螺钉固定,当需要输出齿轮工作 时,电磁离合器接合,其从动盘带动输出齿轮转动。9.横向进给机构采用齿轮齿条线性模组,行程大且传动精度高;10.伸臂运动机构采用滚珠丝杠线性模组,行程短,可实现微量进给并可承受一定重量。

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3. 研究计划与安排

1~3周完成开题报告和英文翻译

4~11周完成毕业设计计算和绘图等毕业设计(论文)具体工作

12~13周 毕业设计说明书(论文)撰写

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]徐东亮,王成,徐征,朱炯滔.多工位数控纤维缠绕机的研究与设计[j].玻璃钢/复合材料,2018(06):89-93 38.

[2]姜文亮.浅谈纤维缠绕设备的结构设计[j].中国战略新兴产业,2018,(26):141.

[3]张宗正. 四轴玻璃钢纤维缠绕机控制系统设计与开发[d].西安电子科技大学,2019.

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