1、設計（論文）題目辦學點（系）專業班級學號學生姓名起訖日期地點指導教師淮安廣播電視大學沈暉 職稱 講師淮安廣播電視大學畢業設計（論文）（2020屆）堿鈕電池自動涂膜機的設計淮安（機電工程系）機電一體化技術05機電五108嵇友好2020年3月15日淮安廣播電視大學教務處制第1章前言4堿鎰電池生產設備的背景4堿鎰電池生產設備介紹5本課題的研究內容6本章小結6第2章整體方案的擬定7自動涂膜機產品要求7自動涂膜機的設計方案7自動涂膜機的技術要求8本章小結8第3章電池上料機構的優化設計9幾種上料裝置設計方案的分析9上料裝置的最終確信和優化11本章小結14第4章退料裝置的優化設計15幾種退料機構的分析16退

2、料機構的方案選定16本章小結16第5章結論17參考文獻18致詞19堿鎰電池自動涂膜機的設計摘要：本文論述了堿鎰電池生產設備的進展歷史和現狀，重點研究了堿鎰電池自動涂膜機的整體設計思路和各組成部份的結構特點。包括：整體方案的擬定，電池的上料機構、自動涂膜機構、退料機構的設計。上料機構目的是保證鋼殼順利進入涂膜機構，涂膜機構是裝置的核心，目的是完成對鋼殼的涂膜，退料機構目的是保障鋼殼順利進入后續生產。設計的重點是電池鋼殼的定位和自動涂膜，通過度析多種設計方案的優缺點，從當選擇最正確方案。本裝置采納了分步設計，整個裝置設打算成三個環節，別離設計，如此設計更有利于設計中問題的解決。本工作是和曹仁芳同窗

3、一起合作完成的，論文要緊是針對電池的上料機構及退料機構的設計而撰寫。關鍵詞：堿鎰電池自動涂膜機優化設計第1章前言1.1堿鈕電池生產設備的背景1.1.1堿鈕電池的優勢堿性鋅鎰電池具有優越的放電性能、高防漏、長貯存、靠得住、平安等優勢，被以為是商品化電池中最成功的大電流應用電池，大大增進了社會的進展。以前，人們很少選用堿性電池，是因為人們對堿性電池的優良性能不了解，盡管它與一般電池相較有很高的性能價錢比。隨著人民物質生活水平的提高，適應于人們需要的各類電器應運而生，現代化通信設備、辦公設備和家用電器等向小型化、多功能、高功率方向進展，與其配套的小型化、高能量的電池就成為社會進展的必需。堿性電池正符

4、合如此的要求，其放電容量是一般電池的5-7倍，同充電電池相較又有著相對穩固的放電性能和工作電壓，因此更適應現代化用電器具的進展趨勢。此刻，隨著人們自身辨別能力的提高，媒體的普遍宣傳，消費者對堿性電池的優良性能將慢慢熟悉，對堿性電池的需求也將慢慢擴大1-2。1.1.2國內堿鈕電池生產設備的進展國內對堿鎰電池的研制很早。已有43年歷史。盡管此刻國內有一批名牌堿鎰電池與國際名牌堿鎰電池質量水平相當。但由于設備的研制滯后，乃至停頓，嚴峻制約了堿鎰電池的進展，產量規模長期上不去，直到去年我國堿鎰電池產量也才約10億支。占全國干電池總產量的7溢右，顯然掉隊于美國（85%、西歐（55%、日本（40%）等發達

5、國家和地域3-5。1.1.3國內堿鈕電池生產設備的進展現狀和趨勢我國堿鎰電池設備的研制經歷了三個進展時期。初期，從1962年開始至1991年。經歷了3O年，生產設備一直處于利用簡單工具和簡單機械的掉隊水平。1962年，原上海電池廠和匯明電池廠及北京電池廠開始了堿鎰電池的研制，1969年廣州電池廠、梧州電池廠接踵進行了小批量生產。但是由于文革的阻礙，幾乎全數中斷。70年代末，上述各廠接踵恢復研制，而且原成都電池廠、重慶電池廠、武漢電池廠、杭州電池廠等一批電池廠也前后開展了研制。由于各廠在研制堿鎰電池時一樣只考慮研究堿鎰電池的配方和工藝，而沒有將堿鎰電池生產的設備納入研究范圍，因此設備的研究處于滯

6、后乃至停頓狀態。這時期設備處于利用簡單工具和簡單機械的掉隊水平。如拌粉、和膏、擦膠、加渡等工序確實是靠人力利用工具來操作；打環用的是手搬足蹬的沖床封口、滾邊用的是小沖床，鐵殼包裝也是小沖床。那時的產量很低，一樣月產量只是幾百支、上千支，質量水平也低，掉隊的設備嚴峻制約了我國堿鎰電池的進展。6從1991年至1996年，在短短的5年中是機械化生產線誕生、成長、鼎盛時期。1991年5月新鄉電池廠研制的LR6生產線通過鑒定。該生產線由27臺機械單機連接而成，裝配線32人操作加上輔助工序共計67人，單班產量2萬支。該生產線填補了國內空白，在90年代初期前后賣出了4條。1994年上海電池機械廠的堿鎰電池生

7、產線也通過了鑒定。該生產線由20臺單機組成，操作工50人，效率60支/分，上述生產線價錢廉價，每條幾十萬元，設備結構簡單，易于操作，對工人要求不高，很適合中、小型企業利用和大型企業的初期研制。尤其上海電池機械廠與有關單位合作，實施交鑰匙工程，很受歡迎。生產線60多萬元一條，技術轉讓費20萬元左右。近5年內賣誕生產線40多條與此同時全國顯現了10多家從事堿鎰電池單機和生產線制造廠家，它們為我國堿鎰電池的進展立下了汗馬功勞，去年1O億產量中有3億是它們的設備制造的。但是該生產線效率低，操作人員多，產品上不了規模，設備穩固性差，加上受人為因素阻礙，難于治理，產品質量上不了檔次，因此也上不了規模效益。

8、從1996年12月開始，國產堿鎰電池生產線實現了機電一體化。早在8O年代末期，中國原電池協會曾把消化引進堿鎰電池生產線列入“八五計劃”，但是由于碰到了多種困難，未能實現。成都信達實業股分不畏艱險，勇于拼搏，為了達到和超過國際堿鎰電池生產線的先進水平，揚中華民族電池工業的威風，承擔了對LR6生產線全套設備的設計、制造工作，開始了對引進生產線的消化和攻關工作。該項目列入了國家計委八五重點科技攻關項目打算中，該生產線由23臺(套)單機組成，采納了可編程序操縱器(PLC)為核心的電氣操縱系統與傳感器、氣動、液壓、周密機械等自動技術，效率200支/分，裝配線由13人操作，班產7萬支8萬支。1996年12

9、月18日該生產線通過了國家計委驗收，由聞名專家王紀三、夏熙、畢道治、楊先成、孫樹才等組成的專家組的一致意見是：達到了90年代初引進的同類生產線的水平，為振興我國民族經濟作出了杰出的奉獻7-9。1. 2堿鈕電池生產設備介紹堿鎰電池生產設備是由多組小的生產單元組成的一個生產系統。各小的生產單元既要保證本部份的生產，也要與自己相鄰的生產單元和諧，以保障整個生產線順利生產。以下圖1-1是堿鎰電池各生產單元的聯系示用意。圖1-1堿鎰電池生產設備(1)正極環壓制機：壓制正極環；(2)正極環入殼機：將正極環壓入電池鋼殼；(3)稱重機：查驗裝環的重量；(4)涂封口膠機：將裝入正極環后的鋼殼內口部涂封口膠；(5

10、)隔膜套插入機：將隔膜套插入己裝好正極環的鋼殼內；(6)注電解液機：向電池隔膜套注入電解液；(7)電解液吸收裝置：向隔膜套注入電解液后，靜置一按時刻，以便進行充分吸收；(8)注鋅膏機：向吸液后的隔膜套內注入鋅膏；(9)負極組件入殼機：將負極組件裝入到鋼殼內；(10)組裝機：將電池零件組裝成為成品堿鎰電池(包括卡線、封口、拔直等等)；(11)檢測機：對生產包裝完成的電池進行出廠前的最后查驗。1. 3本課題的研究內容2. 3.1研究的意義本課題主若是對堿鎰電池生產線的自動涂膜機機構設計。在鋼殼內表面涂敷一層導電膜，能夠提高正極鎰環與鋼殼之間的導電性能，這是生產堿鎰電池的重要環節。目前，大部份堿鎰電

11、池生產廠家都采納手工涂敷導電膜，使得操作工人多、生產效率低、涂層不均勻，電池本錢高、無法知足涂敷工藝及大量量生產要求。為保證涂敷質量，提高勞動生產率，降低電池本錢，適應大量量生產工藝要求，研制開發一種功能全，靠得住性好的高效涂膜機是超級必要的。3. 3.2本課題的具體要求確信自動涂膜機的整體設計方案，完成自動涂膜的功能。充分注意各小的生產環節和諧工作,保證機械的生產自動化、生產效率和準確性。要緊技術指標：實現堿鎰電池自動生產線上的自動涂膜功能；涂層必需均勻，電池外口處不得沾有導電液；希望能夠實現涂膜厚度可調；生產率應達到60只每分鐘；操作簡便，便于維修，本錢低；占地面積盡可能小，工作噪音盡可能

12、小。要緊進行整體方案設計，要求能夠實現電池的自動上料與退料、自動涂膜，機構的工作要靠得住。4. 4本章小結隨著堿鎰電池生產設備的迅猛進展，對堿鎰電池生產設備提出的要求愈來愈高，設計一套自動化程度高的電池生產設備便成必然，而高度的自動化來自單個生產單元的高自動化的生產與和諧，以知足此刻的電池生產設備的市場需求。第2章整體方案的擬定5. 1自動涂膜機產品要求本錢方面，市場上好的設備并非缺乏，但大部份是直接從國外入口的，價錢昂貴，性價比低。在市場經濟下，產品價錢很自然成為衡量產品的重要尺度。一部好的機械必需具有高的性價比。穩固性方面，設備是用來生產的，只有高穩固性的設備才能立足于現代猛烈的市場競爭。

13、而高的穩固性確實是來自設備的良好設計與制造。簡單易用性，好的設備的前提確實是要好用、易用，讓生產者的操作變的簡便。另外，設備的簡單性是對設備本錢的延伸。在具有相同功能下，簡單的確信是廉價的。這就對產品的設計提出了更高的要求。在現代的生產中，產品的設計已關系到產品的生命。產品可否在市場中立足，就看它是不是具有良好的設計。在如此的大環境下，對設計者提出了嚴峻的考驗。設計者自身的素養關系著被設計產品的命運10-11。6. 2自動涂膜機的設計方案堿鎰電池自動涂膜機是整個生產線的一個單元，在那個單元中要實現鋼殼的自動涂膜，把本單元化成三個環節。工作流程如圖2-1。圖2-1工作流程圖上料是預備時期，上料的

14、順利進行是后序生產的保障。自動涂膜是整個工作的核心內容，它的好壞直接關系到電池質量，設計要求嚴格。退料是為了讓鋼殼順利的進入下一個單元，以保證整個電池生產線的流暢。7. 3自動涂膜機的技術要求堿鎰電池生產線對鋼殼的自動涂膜。具體要求如下：(1)上料，在上料進程中要保證鋼殼的定位，要求鋼殼要持續上料且排列要整齊，不能顯現鋼殼的傾倒，以保證鋼殼的順利涂膜。(2)涂膜，涂膜是這套機構的核心。為使鋼殼完成高質量的涂膜，本設計采納了間歇式涂膜,即在鋼殼靜止時對其進行涂膜，這就要求鋼殼的運動是間歇的。另外，確實是要保證導電液不外溢和必然的生產效率，這些都要靠好的設計來保障。(3)退料，本單元生產的最后一個

15、環節。退出的鋼殼將進入下一個生產單元的上料環節，因此退料的具體要求與上料大體一致，再也不多述。2. 4本章小結本章要緊講述了自動涂膜機構的整體設計方案，并對具體的設計提出了產品要求和技術要求，以使這套機構能知足生產需求。重點是機構的整體設計方案，把整體設計分成三個部份，各部份又圍繞著那個整體，彼此之間和諧，使整體達到最優化。這種設計思路的益處能把整個設計需要解決的問題層次化，有便于問題的各個擊破，簡化設計。第3章電池上料機構的優化設計3. 1幾種上料裝置設計方案的分析電池剛殼的上料是整個機構的先行部份，上料的好壞直接關系到后續工作可否順利進行，設計一個好的上料裝置是十分必要的，一個好的上料裝置

16、確實是要知足以下幾點要求：(1)裝置的結構要力求簡單，容易制造和安裝。(2)該裝置能專門好的完成上料的要求，不能顯現電池鋼殼傾倒的現象。下面有幾種上料裝置如下：第一種：采納特殊的傳送帶，如圖3-1所示。圖3-1方案1的原理示用意1電池2傳送帶這種機構大體知足了電池在上料時的定位，能保證電池在上料時不傾倒，也能保證電池的持續上料，可是這種裝置有它的不足，包括以下幾個方面：(1)由于這種傳送帶不是標準帶，因此其價錢比較昂貴，且要自行設計，比較費時，性價比低，對整個裝置的價錢有專門大的阻礙。(2)由于內部是平傳，因此容易顯現打滑現象，如此會致使外齒形錯位，如此電池的定位就不準確，可能致使電池上料的終

17、斷，阻礙生產效率，嚴峻時，可能出此刻涂膜時顯現空位，而使電導液噴到機械上，造成危險。第二種：外形與第一種相似，可是內部采納同步帶，是第一種帶的改良型。通過如此的改良以后，保證了外齒形的同步，可不能顯現外齒形的錯位而致使上料終斷，可是帶來如下問題：(1)這也是一種超級特殊的傳送帶，需要定制。如此，由于需求量不是專門大，單根的價錢會超級高，這種傳送帶大體上不能取得。(2)同步帶傳動對中心距的要求較高，如此給加工帶來了必然的困難，同時給安裝也帶來必然的難度，不符合機構的簡單性。第三種：考慮上面設計，采納平帶來完成。由于電池上料只要電池不傾倒即可，電池上料示用意如圖3-2。圖3-2方案3原理示用意1軸

18、2平帶3電池4平帶輪用兩根平帶傳送，別離位于電池的南北雙側，如此就完成了電池的南北定位，且一樣完成了電池的傳送，大體知足要求，但也有一些問題，如下：(1)這種結構雖容易實現，可是由于帶輪的軸與工作臺面是垂直的，因此安裝比較煩瑣。(2)這種裝置的驅動要保證靠近電池的兩平帶運動方向一致，且傳送的速度要相等，因此要另行設計驅動裝置，給設計的任務加重，阻礙效率。第四種：是第三種的改良機構，如圖3-3。1軸2電池3擋板4平帶5平帶輪電池的一邊用一個擋板，另一邊用平帶，這種裝置的結構簡單，易用性強，可是又有新問題,如下:(1)由于采納單邊傳送，如此電池鋼殼在單邊摩擦力的作用下產生一個轉矩，電池的鋼殼顯現自

19、轉現象，由于電池的鋼殼是緊挨著的，如此，相鄰兩鋼殼由于相對轉動而產生大的摩擦。(2)一樣由于傳送帶輪轉軸垂直于工作臺面，極為不易定位和安裝，因此最好不要采納軸垂直工作臺面的情形，在設計中也應盡可能幸免。第五種：在第四種的基礎上再加以改良，針對第四種方案顯現的一系列問題和上料的具體要求，從實際動身取得以下裝置結構，如圖3-4。IIIIII12345圖3-4方案5原理示用意1軸2V型帶3V型帶輪4電池5擋板如此就解決了第四種方案的要緊問題了。電池的定位靠兩個擋板完成，而電池的傳送那么依托電池與帶之間的靜摩擦力來完成，知足了電池傳送要求。通過以上五種方案優缺點的分析，能夠看出第五種方案是最優的方案，

20、它是前四種方案優化的結果。有前四種方案的優勢，同時幸免了前四種方案的諸多缺點。在眾多方案中，每一個方案之間都有必然的聯系，一個好的設計方案確實是來自對眾多方案的優化，以更好地知足實際需求。在設計時要以簡單有效為標準，這就要求設計師們要設計多種方案，再對各方案進行分析，取其精華，去其糟粕，使整個設計達到最優化。3.2上料裝置的最終確信和優化3.2.1問題的提出通過節的對照，確信了第五種方案作為電池上料傳送裝置，可是還要解決以下問題：(1)板的選材(2)傳送帶的選型(3)驅動電機的選擇這三個問題關系到上料裝置的可行性、易用性和性價比。3.2.2問題的解決第一個問題的解決選材遵循以下幾個原那么：電池

21、鋼殼與擋板的摩擦問題，應幸免鋼殼的外表面顯現劃痕。另外，應選擇兩種摩擦系數小的材料，且有必然自潤滑，下表給出一些材料的摩擦系數。表3-1物體1在物體2上面靜止或運動的靜摩擦系數和動摩擦系數12靜摩擦系數鋼鋼0.70.5鋼鑄鐵0.180.23黃銅鋼0.530.36時鑄鐵0.28-0.6黃銅鑄鐵0.3橡膠路面0.71注：本數據摘自由表3-1可知，鋼對鋼的摩擦系數最小，但那要求鋼的表面要滑膩，且加工費用比一樣材料高出許多，但是橡膠制品要比鋼的硬度低，因此選擇橡膠制品作為擋板要比鋼好。由橡膠與路面的動摩擦系數只有，推出橡膠與鋼的摩擦系數在之間，且橡膠具有必然的自潤滑能力，綜上所述，橡膠制品是一個不錯的

22、選擇。第二個問題的解決由于電池的直徑只有10mm因此傳送帶不能太寬，如此就限制了帶的類型的選擇，一樣平帶的最小寬度都大于16mm不適合。而v帶的寬度范圍比較大；Y型的一般V帶的的寬度為6mm能知足需求，在市場上能夠直接買到，另外平帶的帶輪的直徑比較大，如此使整體的結構不緊湊，而V帶帶輪的最小直徑比較小，如此選Y型V帶作為傳送帶是比較理想的。第三個問題的解決在選擇驅動電機應知足以下幾個要求：電機的功率不要太大；電機的轉速不要太快，由于生產效率是60只/分，電池的直徑是10mm因此帶的速度要大于600mm/min,而帶輪的直徑是30mm由此可知帶輪每分鐘至少要轉動20轉，在考慮到其它因素的阻礙，選

23、定了帶輪的轉速為每分鐘25轉，選定自帶減速的電機；電機的尺寸不能太大；電機的自重不能太大；電機最好是交流電機。通過上網搜尋關于電機的廠家和一些生產品信息和對各類產品的對照，確信電機型號為70YY(YS)J-15,具體的參數如下表3-2。表3-2電機的安裝參數型號速比LL170YY(YS)J-151:201:180119mm39安裝圖如下:圖3-5電機安裝尺寸表3-3性能參數如下表25轉/分604.5W3. 2.3上料機構的確信和優化通過節三個問題的解決，對整個上料傳送裝置進行了整體的優化，由于驅動電機和傳送裝置之間的傳動是超級重要的一個環節，選擇什么樣的傳動方式就變得超級重要，這對整個上料傳送

24、裝置的易用性，簡單性阻礙專門大，因此要謹慎。傳動方式有多種，包括：帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動。要從當選擇最適合的傳動，第一分析各傳動的優缺點。(1)帶傳動的優缺點：優勢：能緩和載荷沖擊；運行平穩，無噪聲；制造和安裝精度不像齒輪傳動那樣嚴格；過載時將引發帶在帶輪上打滑，因此可避免其它零件的損壞；可增加帶長以適應中心距較大的工作條件(可達15m)。缺點：有彈性滑動和打滑，使效率降低且不能維持準確的傳動比；傳遞一樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸的壓力都比嚙合傳動大；帶的壽命短。(2)齒輪傳動的優缺點：優勢：工作靠得住，利用壽命長；瞬時傳動比為常數；傳動效率高；結構緊湊；功率和速度利用范圍很廣。缺

25、點：齒輪制造需專用的機床和設備，本錢較高；精度低時，振動和噪聲較大；不宜用于軸間距大的傳動。(3)蝸桿傳動的要緊優勢是結構緊湊、工作平穩、無噪聲、沖擊振動小和能取得專門大的單級傳動比。缺點是制造要求的精度比較高，價錢比較貴。(4)鏈傳動的優缺點：優勢：沒有滑動；工況相同時，傳動尺寸比較緊湊；不需要專門大的張緊力，作用在軸上的載荷較小；效率較高；能在溫度較高、濕度較大的環境中利用等。缺點：只能用于平行軸間的傳動；瞬時速度不均勻，高速運轉時不如帶傳動平穩; 荷轉變專門大和急促換向的傳動中應用；工作時有噪聲；制造費用比帶傳動高等。通過以上各傳動優缺點的分析，結合本設計的實際情形，選擇帶傳動是最理想的

26、, 動中以V帶最理想，由于 V型帶的最小帶輪直徑比平帶的最小帶輪直徑要小，且不宜在載而在帶傳V型帶的寬度范圍比平帶的寬度范圍要大，而選擇V帶及帶輪有利用結構的簡化。想的上料傳送機構的設計能夠告一段落。通過以上工作的完成，一個理3. 2. 4 V型帶的相關計算傳送帶的設計計算選帶的型號由參考文獻14表得選Y型小帶輪直徑由參考文獻14表取D130mm大帶輪直徑D2D1n1n2取D230mm初取中心距D1D260mm市長D1D222a一）22a154.2mm基準帶長由參考文獻14Ld200mm中心距小輪包角D1D224（lDi 2T （）52.9mm1180D2D160180驅動帶的計算與傳送帶相似

27、，不在另寫。3. 3本章小結本章是關于堿鎰電池自動涂膜機的第一個環節鋼殼的上料,對其進行了優化設計。通過幾種設計方案的分析，比較幾種方案的優缺點，從當選取最優的。第4章退料裝置的優化設計4. 1幾種退料機構的分析退料是下一個生產單元順利進行的保障，退料裝置確實是要把已涂膜的鋼殼圓滑的送入退料槽，具體有以下幾種設計方案，如下：第一種：采納氣壓缸，把鋼殼送入退料槽中，如圖4-1所示。圖4-1方案1原理示用意1鋼殼2退料槽3氣缸當鋼殼轉到退料槽位置時，用一個氣缸將鋼殼頂入退料槽中，這種方案在理論上是可行的，可是氣缸不易安裝。因為齒形輪與底盤是轉動的，而要求氣缸要固定，因此氣缸必需被安裝在另一個支撐架

28、上，給設計造成不便。第二種：通過機械裝置，由分析可知，電池退料，包括兩個方向的運動，如圖4-2所示。圖4-2方案2原理示用意1鋼殼2退料槽第一確信鋼殼出料位和退料槽位，通過兩位置電池的相切圓，讓鋼殼從退料位圓滑的進入退料槽。這種裝置結構簡單，容易實現。4.2退料機構的方案選定由的方案分析可知，第一種方案能夠實現鋼殼的自動退料，可是氣缸的安裝須另行設計支架,給設計的任務加重，且結構比較復雜。而第二種方案是用應了純機械實現的，有結構簡單、易實現、低本錢等特點。因此第二種方案較好。4.3本章小結本章論述了電池自動涂膜機的最后一個環節一一鋼殼的退料。通過對兩種設計方案的分析,得出它們各自的優缺點，應用對照的方式選出了最正確設計方案。第5章結論堿鎰電池在生活中的需求愈來愈大，對堿鎰電池的質量要求也不斷提高，這對生產廠家的生產設備提出了嚴峻的考驗。許多廠家的手工作坊式生產必將將退出市場。鑒于此，設計一種高效率低價錢的設備將有著廣漠的市場前景。本課題是設備的一個生產單元一一電池自動涂膜機，由于技術緣故，大多數生產廠家都