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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 金屬纖維自動(dòng)繞線系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,金屬纖維及其制品以其既具有化纖、合成纖維及其制品的柔軟性，又具有金屬本身優(yōu)良的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐蝕、耐高溫等特性，而被廣泛應(yīng)用于紡織、航空航天、石油化工、電子機(jī)械、醫(yī)藥、食品、環(huán)保等諸多領(lǐng)域，成為許多工業(yè)領(lǐng)域和國(guó)防工業(yè)必須的關(guān)鍵材料。而此課題的研究是突破人工工作繁瑣勞動(dòng)強(qiáng)度大，提升我國(guó)工業(yè)化自動(dòng)化的必要進(jìn)步
- 詳細(xì)介紹：
- 金屬纖維是一種極細(xì)的金屬絲，具有細(xì)微化和柔軟化的特征它是采用金屬絲材復(fù)合裝多次多股拉拔（即集束拉拔）、熱處理等一套特殊工藝制成；每股有數(shù)千根。在金屬纖維制品的制造中，需要通過(guò)兩個(gè)相隔兩到三米甚至更遠(yuǎn)的繞線柱將金屬纖維從線軸上伸展開來(lái)，并且根數(shù)常達(dá)數(shù)千根之多。這一過(guò)程目前國(guó)內(nèi)主要由人工來(lái)完成，但是人工操作存在工作效率低、質(zhì)量參差不齊等問(wèn)題?；诖?，研究設(shè)計(jì)了一種經(jīng)濟(jì)型的繞線機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC89c51單片機(jī)為控制核心，集成了鍵盤 、顯示、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)這一繞線的自動(dòng)化的同時(shí)，對(duì)所繞圈數(shù)（股數(shù)）進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在國(guó)內(nèi)此工作主要由工人手工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，通過(guò)對(duì)單片機(jī)還有傳感器的學(xué)習(xí)，將學(xué)習(xí)的東西運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)際中更好的為社會(huì)服務(wù)，是我們每個(gè)大學(xué)生的任務(wù)。 特點(diǎn)： （1）采用自動(dòng)控制技術(shù)，無(wú)需人工參與，系統(tǒng)自動(dòng)完成繞線； （2）采用低成本的、基于51單片機(jī)的雙步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)金屬纖維的自動(dòng)繞線； （3）兩端繞線柱采用光電傳感器精準(zhǔn)定位，能準(zhǔn)確零差錯(cuò)的停在繞線柱處，完成繞線；友好的人機(jī)交互界面，可觀測(cè)和設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，能根據(jù)金屬纖維實(shí)際情況調(diào)整運(yùn)行速度和繞線距離。 (4)鑒于所加工對(duì)象是金屬纖維，在繞線的過(guò)程中，要考慮到金屬纖維與繞線機(jī)的干涉問(wèn)題，避免金屬纖維與繞線機(jī)發(fā)生纏繞現(xiàn)象。繞線臂機(jī)構(gòu)采用平行四桿機(jī)構(gòu)三齒輪以實(shí)現(xiàn)兩邊齒輪的同向轉(zhuǎn)動(dòng)，在繞線的過(guò)程中，使金屬纖維始終做平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可以保證在整個(gè)繞線過(guò)程中，金屬纖維不與其它部件發(fā)生干涉。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)有繞線機(jī)大多數(shù)為短程繞線系統(tǒng)，距離有限，且不可調(diào)節(jié)，本金屬纖維自動(dòng)繞線系統(tǒng)將主體和軌道分離易于設(shè)備的拆裝和組合，另外軌道上繞線柱位置活式安裝易于調(diào)節(jié)，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定線圈直線距離，以達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。 產(chǎn)品制作使用材料較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，充分利用各種資源，符合當(dāng)代節(jié)約型社會(huì)的要求，和同類繞線機(jī)設(shè)備相比成本大大減低，以最少的花費(fèi)盡可能達(dá)到最高的經(jīng)濟(jì)效益。 本作品突出技術(shù)特點(diǎn) 獨(dú)特的繞線臂設(shè)置 鑒于所加工對(duì)象是金屬纖維，在繞線的過(guò)程中，要考慮到金屬纖維與繞線機(jī)的干涉問(wèn)題，避免金屬纖維與繞線機(jī)發(fā)生纏繞現(xiàn)象。繞線機(jī)構(gòu)采用獨(dú)特的平行四桿機(jī)構(gòu)。在繞線的過(guò)程中，使金屬纖維始終做平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可以保證在整個(gè)繞線過(guò)程中，金屬纖維不與其它部件發(fā)生干涉。 單片機(jī)控制，采用行程光電傳感器，精確控制制動(dòng)繞線位置，鍵盤掃描消抖等功能。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 未參加過(guò)評(píng)審鑒定等活動(dòng)
作品所處階段
- 此項(xiàng)目目前正處于在工廠實(shí)驗(yàn)階段未推廣，目的是測(cè)試這個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與和人工相比經(jīng)濟(jì)性。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 整體技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 我們有在設(shè)計(jì)的時(shí)候的圖紙，我們已經(jīng)完成實(shí)物，由于此作品很大，整體較重，目前已經(jīng)完成錄像。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該作品是將原本需要工人大強(qiáng)度的勞動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，采用單片機(jī)控制能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作的精確控制，光電傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作位置的精確控制；主體和軌道分離易于拆裝，繞線柱活式可調(diào)，可較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)繞線距離；繞線臂采用平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)屬于已知情況下的全國(guó)首創(chuàng)；獨(dú)特的鍵盤掃描模塊和行程開關(guān)掃描模塊大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性和精確性， 本作品通過(guò)前期的實(shí)驗(yàn)?zāi)壳耙淹度肷a(chǎn)，在保定思源電力設(shè)備有限公司的使用階段表明，本作品能大大減少人力勞動(dòng)成本，節(jié)約資源，提高了自動(dòng)化生產(chǎn)效率，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?？梢允挂粋€(gè)工人控制多個(gè)設(shè)備，使工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，由原來(lái)的體力勞動(dòng)者向腦力勞動(dòng)者的改變。從保定思源電力設(shè)備有限公司的應(yīng)用上來(lái)看該機(jī)器年均新增產(chǎn)值增加200萬(wàn)元，新增利稅80萬(wàn)元，每年因用工人等支出較少20余萬(wàn)元，由以上數(shù)據(jù)可以看出該作品前景廣闊。
同類課題研究水平概述
- 我國(guó)金屬纖維的生產(chǎn)及應(yīng)用研究始于80年代。長(zhǎng)沙礦冶研究院和北京有色金屬研究總院1984年開始研究不銹鋼纖維生產(chǎn)工藝，已有8μm的纖維批量產(chǎn)品上市。鋁纖維和鎳?yán)w維僅在實(shí)驗(yàn)室制出樣品。河北省紡織研究所已制出7種金屬纖維布料，用于防靜電、導(dǎo)電、屏蔽等，每年出口以百萬(wàn)米計(jì)。 從行業(yè)整體技術(shù)水平來(lái)看,國(guó)外企業(yè)的產(chǎn)品深加工能力、新品開發(fā)能力,生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化程度還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)，國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量水平與國(guó)外廠商相比還有一定的差距。 目前，國(guó)內(nèi)大部分中小型企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)程度較低，生產(chǎn)效率低。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，大部分都采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝。由工人將金屬纖維反復(fù)纏繞成股，再將其置入管中進(jìn)行拉拔。由于每股金屬纖維有成千上萬(wàn)根，工人在纏繞過(guò)程中，勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，生產(chǎn)效率比較低。從而成為集束拉伸法的瓶頸，制約著國(guó)內(nèi)中小型企業(yè)的整體生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。 所以目前該技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚屬空白。沒(méi)有如此的龐大的機(jī)構(gòu)和能繞這么長(zhǎng)的線的設(shè)備
