基本信息
- 项目名称：
- 金属纤维自动绕线系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 随着我国经济的飞速发展,金属纤维及其制品以其既具有化纤、合成纤维及其制品的柔软性，又具有金属本身优良的导热、导电、耐蚀、耐高温等特性，而被广泛应用于纺织、航空航天、石油化工、电子机械、医药、食品、环保等诸多领域，成为许多工业领域和国防工业必须的关键材料。而此课题的研究是突破人工工作繁琐劳动强度大，提升我国工业化自动化的必要进步
- 详细介绍：
- 金属纤维是一种极细的金属丝，具有细微化和柔软化的特征它是采用金属丝材复合装多次多股拉拔（即集束拉拔）、热处理等一套特殊工艺制成；每股有数千根。在金属纤维制品的制造中，需要通过两个相隔两到三米甚至更远的绕线柱将金属纤维从线轴上伸展开来，并且根数常达数千根之多。这一过程目前国内主要由人工来完成，但是人工操作存在工作效率低、质量参差不齐等问题。基于此，研究设计了一种经济型的绕线机控制系统。该系统以STC89c51单片机为控制核心，集成了键盘 、显示、步进电机驱动等模块，能够实现这一绕线的自动化的同时，对所绕圈数（股数）进行计数和显示，降低了工人的劳动强度、提高了所生产产品的质量。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在国内此工作主要由工人手工完成，劳动强度大，通过对单片机还有传感器的学习，将学习的东西运用到生产实际中更好的为社会服务，是我们每个大学生的任务。 特点： （1）采用自动控制技术，无需人工参与，系统自动完成绕线； （2）采用低成本的、基于51单片机的双步进电机驱动系统实现金属纤维的自动绕线； （3）两端绕线柱采用光电传感器精准定位，能准确零差错的停在绕线柱处，完成绕线；友好的人机交互界面，可观测和设定运行参数，能根据金属纤维实际情况调整运行速度和绕线距离。 (4)鉴于所加工对象是金属纤维，在绕线的过程中，要考虑到金属纤维与绕线机的干涉问题，避免金属纤维与绕线机发生缠绕现象。绕线臂机构采用平行四杆机构三齿轮以实现两边齿轮的同向转动，在绕线的过程中，使金属纤维始终做平动运动，可以保证在整个绕线过程中，金属纤维不与其它部件发生干涉。
科学性、先进性
- 现有绕线机大多数为短程绕线系统，距离有限，且不可调节，本金属纤维自动绕线系统将主体和轨道分离易于设备的拆装和组合，另外轨道上绕线柱位置活式安装易于调节，可以根据实际情况设定线圈直线距离，以达到生产标准。 产品制作使用材料较少，结构简单，充分利用各种资源，符合当代节约型社会的要求，和同类绕线机设备相比成本大大减低，以最少的花费尽可能达到最高的经济效益。 本作品突出技术特点 独特的绕线臂设置 鉴于所加工对象是金属纤维，在绕线的过程中，要考虑到金属纤维与绕线机的干涉问题，避免金属纤维与绕线机发生缠绕现象。绕线机构采用独特的平行四杆机构。在绕线的过程中，使金属纤维始终做平动运动，可以保证在整个绕线过程中，金属纤维不与其它部件发生干涉。 单片机控制，采用行程光电传感器，精确控制制动绕线位置，键盘扫描消抖等功能。
获奖情况及鉴定结果
- 未参加过评审鉴定等活动
作品所处阶段
- 此项目目前正处于在工厂实验阶段未推广，目的是测试这个系统的稳定性与和人工相比经济性。
技术转让方式
- 整体技术转让
作品可展示的形式
- 我们有在设计的时候的图纸，我们已经完成实物，由于此作品很大，整体较重，目前已经完成录像。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品是将原本需要工人大强度的劳动转化为机器的运转，采用单片机控制能够实现动作的精确控制，光电传感器能够实现动作位置的精确控制；主体和轨道分离易于拆装，绕线柱活式可调，可较大范围内调节绕线距离；绕线臂采用平行运动机构属于已知情况下的全国首创；独特的键盘扫描模块和行程开关扫描模块大大提高了系统运行过程中的稳定性和精确性， 本作品通过前期的实验目前已投入生产，在保定思源电力设备有限公司的使用阶段表明，本作品能大大减少人力劳动成本，节约资源，提高了自动化生产效率，产生巨大的经济效益和社会效益。可以使一个工人控制多个设备，使工人劳动强度降低，由原来的体力劳动者向脑力劳动者的改变。从保定思源电力设备有限公司的应用上来看该机器年均新增产值增加200万元，新增利税80万元，每年因用工人等支出较少20余万元，由以上数据可以看出该作品前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 我国金属纤维的生产及应用研究始于80年代。长沙矿冶研究院和北京有色金属研究总院1984年开始研究不锈钢纤维生产工艺，已有8μm的纤维批量产品上市。铝纤维和镍纤维仅在实验室制出样品。河北省纺织研究所已制出7种金属纤维布料，用于防静电、导电、屏蔽等，每年出口以百万米计。 从行业整体技术水平来看,国外企业的产品深加工能力、新品开发能力,生产设备的自动化程度还是远远优于国内生产企业，国内大部分企业的产品质量水平与国外厂商相比还有一定的差距。 目前，国内大部分中小型企业的自动化生产程度较低，生产效率低。在整个生产过程中，大部分都采用传统的生产工艺。由工人将金属纤维反复缠绕成股，再将其置入管中进行拉拔。由于每股金属纤维有成千上万根，工人在缠绕过程中，劳动强度比较大，生产效率比较低。从而成为集束拉伸法的瓶颈，制约着国内中小型企业的整体生产效率和生产质量。 所以目前该技术在国内尚属空白。没有如此的庞大的机构和能绕这么长的线的设备
