送线:坯线圈绕制过程中,漆包线所受的张力将影响坯线成型松散程度,对后续的板坯 压制、卷制成型过程均有不同程度的影响。因此,采用伺服磁阻尼张力器进行漆包线张 力控制,磁阻尼张力器以永磁体产生的磁场为媒介,传递恒定扭矩进行张力控制。 坯线圈绕制:经过张力控制器的张力调节,空心杯线圈绕线机将漆包线绕制成一定匝数 和引线脚数的坯线圈。棱形卷制柱将漆包线绕制到恒定匝数时,便停止旋转,左右两边 的压平板对棱形卷制柱上的线圈进行搓平,同时钩针上升钩下漆包线并进行旋转,形成 一根引线。重复上述过程,当坯线圈的匝数与引线数达到设置值时,坯线圈成型。
板坯成型:坯线圈形成后,空心杯线圈压扁装置从棱形卷制柱上夹取坯线圈,通过夹具 上的涂胶加热以及夹具的压力定型,将坯线圈压制为板坯并将坯线板放置在线圈成型装 置上,进行卷制成型。
卷制成形:工装夹具沿导轨运动,将压制好的板坯送至线圈卷圆装置中,由四个模具及 中间的卷制圆柱对板坯进行加热、加压定型,进而将板坯卷制成线圈。通过设定四个模 具定型时的压力、定型温度、定型时间等关键工艺参数,保证线圈的成型质量。线圈卷 制完成后,取料夹具将空心杯线圈从卷制圆柱上取下,并放置在图片采集平台上,以便 对其进行外观缺陷检测。
2、一次成型生产工艺
一次成型技术为全自动化生产,绕线机为核心设备。一次成型生产技术利用空心杯线圈 绕制设备一次绕制成型,绕线机降铜线按照既定的规则缠绕在主轴上,一次成型,全程 依靠绕线机工作,属于全自动化生产。 一次成型技术主要分为加工准备、绕线、抽头三步,由绕线机的六大模块相互配合完成。 通过分析线圈的结构可以将绕线机的机械结构分为六个模块:主运动模块、排线模块、 摆线模块、加热模块、抽头模块、剪断模块。其中加工准备主要由加热模块完成,绕线主 要由主运动模块、排线模块和摆线模块相互协调完成,抽头主要由抽头模块和剪断模块 完成。
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加热模块负责加热自粘线导线以实现导线间的粘结。空心杯线圈绕线机采用自粘线导线作为生产原材料。采用自粘线导线生产线圈时需要设计加热装置,裴新平在《空心杯线 圈绕线机设计》中采用热风加热。将加热模块设计成伸缩结构。需要加热时将热风口伸 出至指定位置,实现加热。
主运动模块负责实现芯轴的旋转。以一个芯轴按照一定规律的旋转运动作为空心杯线圈 绕线机的主运动;芯轴充当缠绕线圈时的载体,芯轴的外径决定了空心杯线圈的内径。 排线模块负责控制导线按一定的规律排列。空心杯线圈是由紧密排列的导线构成的。所 以空心杯线圈成型过程中需要导线按照一定的规律排列。而单独靠做旋转运动的芯轴并 不能完成排线功能,因此绕线机需要设计单独的排线单元。通过仔细观察线圈可知空心 杯线圈是由重复的导线回路构成的,各个回路的形状理论上是一致的,也就意味着排线 过程中主轴旋转一周排线机构与主轴在主轴圆柱表面的交点沿圆柱周向移动一个固定值 (该值由所要加工的线圈匝数和线圈内径决定),即排线机构与主运动机构存在固定的相 位差,该相位差根据所加工的线圈匝数、内径的不同而不同;绕线机的主运动为回转运 动,所以排线机构也设计为回转运动。
摆线模块负责控制线嘴的运动,与主运动模块一起决定了导线的缠绕方式。空心杯线圈 的导线轴线可以简化为两个空间正交的直线和圆柱体在圆柱体表面的交点的轨迹,主运动的芯轴即为该圆柱体,摆线结构的线嘴的轴线即为该直线。摆线机构带动线嘴机构往 复摆动,线圈的长度即为线嘴部分的摆动范围。摆线机构与主轴的运动规律共同决定了 空心杯线圈导线的缠绕方式。
抽头模块负责在指定位置留出抽头。抽头模块主要由伸缩机构、勾头、抽头电机组成, 空心杯线圈需要在指定位置留出抽头。在加工过程中,可以通过在指定位置暂停主运动 和摆线运动,将导线拉出一定长度的方式实现在指定位置留有抽头的目的。为此设计抽 头模块,为避免运动干涉同样将抽头模块设计成伸缩形式。
剪断模块负责在抽头和加工完成后剪断导线。空心杯线圈绕线机所采用的原材料导线为 成捆的整根导线。因此在抽头和加工完成后均需要剪断导线,方便拨叉将线圈推出,为 提高生产效率和自动化程度,将剪断模块也设计成自动化模块。