潘　潔

[摘要]闡述翻版制造鋁電解電容器生產(chǎn)專(zhuān)用設(shè)備200型全自動(dòng)卷繞機(jī)的目的，詳細(xì)介紹從測(cè)繪準(zhǔn)備到制造加工最后到裝配調(diào)試的過(guò)程，同時(shí)提出了幾處改進(jìn)措施，應(yīng)用后取得良好效果。

[關(guān)鍵詞]電容器 卷繞 設(shè)備 機(jī)械 制造

中圖分類(lèi)號(hào)：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0320097－02

一、引言

鋁電解電容器是一種具有能儲(chǔ)存電量，進(jìn)行元器件充、放電，允許通過(guò)交流電而阻斷直流電等性能的元器件，它具有比容量高，自愈特性好，具有單向?qū)щ娦缘忍攸c(diǎn)。其主要功能為旁路、濾波、耦合等，應(yīng)用于高清電視、LCD、DVD和MP3等產(chǎn)品中，近年來(lái)的需求增長(zhǎng)頗為強(qiáng)勁。

鋁電解電容器的生產(chǎn)工藝流程如下：

鋁箔退火－鋁箔腐蝕、清洗－鋁箔賦能－鋁箔開(kāi)片－刺鉚（正、負(fù)極）－卷繞－浸漬－自動(dòng)裝配－老練－分檢－成品

以上每道工序分別由對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用設(shè)備來(lái)完成，在我國(guó)內(nèi)地，鋁電解電容器生產(chǎn)專(zhuān)用設(shè)備的設(shè)計(jì)制造遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于鋁電解電容器行業(yè)的發(fā)展，大部分仍需要進(jìn)口，主要由日本和中國(guó)臺(tái)灣引進(jìn)。而進(jìn)口設(shè)備一般價(jià)格比較昂貴，對(duì)于年生產(chǎn)量較大的電容器制造企業(yè)，如果能利用企業(yè)現(xiàn)有的通用機(jī)械設(shè)備自行翻版制造，則可以大大降低電容器生產(chǎn)成本。在南通同飛電容器有限公司本人與公司技術(shù)人員一起成立課題組對(duì)200型全自動(dòng)卷繞機(jī)進(jìn)行了翻版制造。

200型全自動(dòng)卷繞機(jī)是鋁電解電容器生產(chǎn)的專(zhuān)用設(shè)備，完成卷繞工序，是將正、負(fù)極鋁箔和電解紙通過(guò)包卷針（軸）的高速旋轉(zhuǎn)形成一定大小的芯包。該機(jī)型具有以下特點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品一致性好，效率高，它采用現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)PLC，伺服電機(jī)控制，制造精度高。

二、對(duì)進(jìn)口機(jī)型進(jìn)行分析測(cè)繪

200型全自動(dòng)卷繞機(jī)機(jī)械部分主要分為送紙裝置、正負(fù)極鋁箔進(jìn)給裝置、導(dǎo)引裝置、卷繞裝置、裁切裝置、上漿裝置以及各部分傳動(dòng)裝置并由面板、支架固定。在測(cè)繪現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)裝置拆分分別畫(huà)出相對(duì)應(yīng)的零件圖草圖并通過(guò)測(cè)量標(biāo)注準(zhǔn)確尺寸，一套準(zhǔn)確的圖紙是整個(gè)機(jī)型成功的基礎(chǔ)，在核對(duì)無(wú)誤基礎(chǔ)上利用AutoCAD制圖軟件畫(huà)出正式圖并根據(jù)其工作狀態(tài)和工作環(huán)境等因素確定材料、公差、表面粗糙度、技術(shù)要求及便于加工的工藝性要求，最后根據(jù)各個(gè)裝置中零件的工作位置用插入法繪出各部件的裝配圖，在繪制過(guò)程中注意配合公差的對(duì)照檢查。在測(cè)繪過(guò)程中主要遇到以下幾大問(wèn)題：

1．凸輪的繪制：200型卷繞機(jī)結(jié)構(gòu)精巧，大部分動(dòng)作由凸輪進(jìn)行控制，既有控制拉紙動(dòng)作的槽輪，也有控制送箔、紙槽運(yùn)動(dòng)等動(dòng)作的盤(pán)輪，更有控制卷針往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓柱凸輪，共有大小凸輪幾十只，如果凸輪測(cè)量不準(zhǔn)，就會(huì)影響到相關(guān)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與精確性，就會(huì)出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象與位置不準(zhǔn)等諸多現(xiàn)象。我們采用分度法進(jìn)行凸輪的測(cè)量，即用銑床分度頭配合千分表進(jìn)行。主要分以下幾步完成：

（1）觀(guān)察凸輪的形狀，如凸輪輪廓是否對(duì)稱(chēng)；確定凸輪輪廓的組成，工作面是曲線(xiàn)、直線(xiàn)及其它。

（2）確定圓心及初步確定各段輪廓曲線(xiàn)的角度范圍并做記號(hào)。

（3）量具準(zhǔn)備：銑床分度頭；帶有準(zhǔn)確頂尖孔的中心軸棒；劃線(xiàn)盤(pán)；改裝成尖錐形的千分表量頭，且必須經(jīng)過(guò)淬火；千分表及表座。

（4）安裝調(diào)整：確定測(cè)量起始點(diǎn)；把裝有中心軸棒的凸輪裝在分度頭上，用劃線(xiàn)盤(pán)的劃針加以調(diào)整對(duì)正；把千分表固定在測(cè)量臺(tái)上，使千分表測(cè)量桿的軸線(xiàn)垂直于中心軸棒，并使兩軸線(xiàn)在同一平面內(nèi)；在測(cè)量起始點(diǎn)處將千分表調(diào)整為零點(diǎn)。

（5）測(cè)量：凸輪作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，就記錄一個(gè)相應(yīng)數(shù)值，填寫(xiě)在專(zhuān)用的記錄表格里。測(cè)量時(shí)根據(jù)每個(gè)凸輪輪廓的具體情況確定測(cè)量數(shù)值的旋轉(zhuǎn)角度，一般在輪廓曲線(xiàn)變化的起始點(diǎn)及終止點(diǎn)附近，測(cè)量的數(shù)值多一些，以便能根據(jù)測(cè)量的數(shù)值進(jìn)行分析，從中找出各段輪廓曲線(xiàn)的準(zhǔn)確角度范圍。

（6）根據(jù)工作面的測(cè)量數(shù)值及角度值畫(huà)出從動(dòng)件位移圖，并以此確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定工作輪廓曲線(xiàn)是阿基米德螺旋線(xiàn)、正弦曲線(xiàn)還是余弦曲線(xiàn)。

（7）結(jié)合解析法進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。

（8）繪制凸輪輪廓曲線(xiàn)。

（9）凸輪其余尺寸測(cè)量并保證與凸輪工作曲線(xiàn)的相對(duì)位置準(zhǔn)確。

（10）利用AutoCAD軟件畫(huà)出凸輪圖，包括零件圖和工作曲線(xiàn)圖并根據(jù)各凸輪工作狀態(tài)和工作環(huán)境標(biāo)注準(zhǔn)確的配合公差、表面粗糙度和工作曲面的表面熱處理要求。

2．包卷針與包卷軸的繪制：包卷針與包卷軸是200機(jī)型的核心部件之一，通過(guò)包卷軸帶動(dòng)包卷針的高速旋轉(zhuǎn)將正負(fù)極鋁箔和電解紙生成芯包。包卷軸屬于細(xì)長(zhǎng)軸，尾部外圓與軸承座相配，中部與滑套相配并滑動(dòng)，頭部與包卷針及包卷針套相配，三外圓處同軸要求高，否則就會(huì)出現(xiàn)偏心晃動(dòng)及導(dǎo)向不正等現(xiàn)象，在圖中注明對(duì)同軸度、表面粗糙度及表面質(zhì)量的特殊要求。

3．切箔剪刀的繪制：200型卷繞機(jī)共有兩副切箔剪刀，正負(fù)極各一副，工作位置在包卷軸兩側(cè)，厚度僅幾毫米，長(zhǎng)度和寬度有幾十毫米，屬薄壁件，剪切鋁箔時(shí)同時(shí)動(dòng)作，每分鐘動(dòng)作40余次，一般機(jī)型上此類(lèi)零件材料用Cr12或者3Cr13，觀(guān)察進(jìn)口機(jī)型剪刀也是同種材料，但考慮到其刀口易磨損，現(xiàn)改用為刀身用45鋼不需要熱處理，刀口用高耐磨材料硬質(zhì)合金，既可以避免用Cr12和3Cr13熱處理時(shí)易變形的缺點(diǎn)，也提高了刀口的耐磨性。

另外如紙槽、送箔臺(tái)、送箔輪、包卷針座、面板等一一繪制出圖，共繪制近千張圖紙，同時(shí)對(duì)相關(guān)零件配套改變相應(yīng)尺寸以便卷繞不同規(guī)格的芯包。

三、零部件的加工

公司金工車(chē)間主要配置為通用機(jī)床，包括車(chē)、銑、刨、磨、鉗及座標(biāo)鏜、線(xiàn)切割，在零件加工前合理制定加工工藝流程，確定各工序所用設(shè)備、工藝裝備、加工余量和切削用量等，在零件加工過(guò)程中注重過(guò)程檢驗(yàn)和最終檢驗(yàn)，盡量保證以較低的成本加工出附合圖紙要求的零件，利用以上機(jī)床可以完成大部分零件的機(jī)械加工，但對(duì)于表面熱處理等工序由于條件所限考慮外協(xié)加工。

1．凸輪加工：凸輪加工均放在XK0532立式升降臺(tái)銑床上完成。

各凸輪加工基本工藝流程如下：毛坯下料－粗車(chē)去除余量－調(diào)質(zhì)－精車(chē)（凸輪工作面處放銑削余量2㎜，槽輪除外）－鉗工劃線(xiàn)（凸輪工作角度線(xiàn)、工作曲面線(xiàn)及其它固定槽和和孔線(xiàn)位置）－普通銑床去除大部分余量，凸輪型面處留2㎜左右余量，并盡可能地均勻一致－其余固定槽及孔加工（有些可在數(shù)控銑時(shí)起到安裝固定作用）－數(shù)控銑床銑凸輪曲面－凸輪工作面高頻淬火－鉗工修整－表面處理。

在數(shù)控加工凸輪時(shí)注意：

（1）根據(jù)各凸輪的工作參數(shù)（基圓、升程角、回程角、停歇角、升程及曲面方程）利用數(shù)控系統(tǒng)的函數(shù)功能編制各凸輪的加工指令，注意刀具補(bǔ)償。

（2）所用立銑刀應(yīng)與凸輪跟隨器直徑相同。

（3）合理的切削速度和切削用量以保證凸輪曲面質(zhì)量。

（4）注意切入和切出，避免過(guò)切現(xiàn)象。

（5）槽輪加工時(shí)用多刀切削，先用直徑稍小銑刀逐步銑削去除大部分余量，最后用與凸輪跟隨器尺寸一致的立銑刀精銑。

2．包卷軸加工：包卷軸屬于細(xì)長(zhǎng)軸，加工時(shí)采取以下措施保證尺寸及使用性能：

（1）粗加工后調(diào)質(zhì)處理，增加軸的綜合機(jī)械性能。

（2）兩頂尖裝夾，加工時(shí)使用跟刀架。

（3）用反向進(jìn)給車(chē)削，減少軸向力的影響。

（4）選擇適當(dāng)?shù)牡毒呒扒邢饔昧浚幼⒊浞值那邢饕骸?/p>

（5）外元表面鍍硬鉻，鍍層0.02mm，增加軸表面耐磨性。

3．包卷針加工：因卷針直徑與鉆頭坯直徑一致，材料選用鉆頭坯，由線(xiàn)切割機(jī)切割成型后再由鉗工拋光。包卷針屬于易損件，線(xiàn)切割加工時(shí)設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具將數(shù)件同時(shí)切割，提高切割效率。

4．燕尾及燕尾槽加工：所有帶有燕尾及燕尾槽工件的斜面的粗精加工和最后的修磨均放在刨床上進(jìn)行，修磨時(shí)利用自制磨頭通過(guò)滑枕的前后移動(dòng)進(jìn)行滑配，達(dá)到良好效果。

其余零件嚴(yán)格按照各自的工藝流程卡片進(jìn)行加工，共加工零件近千件。

此外根據(jù)該機(jī)所需的西門(mén)子PLC、伺服電機(jī)及電磁鐵、光纖、接近開(kāi)關(guān)等各種電子元器件進(jìn)行采購(gòu)，無(wú)論進(jìn)口件還是國(guó)產(chǎn)件均選用高性能元器件。

四、設(shè)備的裝配調(diào)試，也是最關(guān)鍵的一步

按照先部件裝配再總裝的步驟、邊裝配邊調(diào)試最后總調(diào)試的原則進(jìn)行，在裝配調(diào)試過(guò)程中尤其對(duì)幾個(gè)重要?jiǎng)幼鞑糠诌M(jìn)行精心調(diào)試并對(duì)一些可能出現(xiàn)問(wèn)題處作了合理改進(jìn)。

1．送紙裝置：注意保證上、下紙溝槽在同一直線(xiàn)上，主要以調(diào)整下紙槽為主，避免電解紙出現(xiàn)蛇行和上下紙卷斜現(xiàn)象，同時(shí)也容易使夾紙鉗定位時(shí)與紙槽獲得最佳吻合。另外注意調(diào)整紙槽壓桿，使之與紙面全面接觸，也可以避免因單邊壓著引起的電解紙間隙造成的卷斜不良。

2．正負(fù)極鋁箔進(jìn)給裝置：工作時(shí)鋁箔由送箔臺(tái)等送入，送入長(zhǎng)度達(dá)到時(shí)經(jīng)對(duì)下一支引線(xiàn)的檢測(cè)產(chǎn)生一系列動(dòng)作最后由切箔剪刀剪斷，再與電解紙一起由包卷針卷繞成型。其中兩引線(xiàn)間距由上一工序鉚接工序保證，此裝置調(diào)整重點(diǎn)是送箔臺(tái)送入位置準(zhǔn)確、不發(fā)生偏移、壓箔板壓力均勻等，并保證下一支引線(xiàn)到達(dá)檢測(cè)元件處的同時(shí)讓電磁鐵產(chǎn)生動(dòng)作，此時(shí)送箔臺(tái)后退，切箔剪刀前進(jìn)剪斷。卷繞后保證兩引線(xiàn)呈180°對(duì)稱(chēng)。

原來(lái)該機(jī)型引線(xiàn)檢測(cè)采用光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)，容易出現(xiàn)靈敏度低、反應(yīng)慢、累積誤差較大的缺點(diǎn)，在裝配時(shí)改用了光纖控制，使之具有靈敏度高、反應(yīng)快、減少累積誤差等優(yōu)點(diǎn)。

3．卷繞裝置：200型卷繞機(jī)卷繞部分采用伺服馬達(dá)及同步帶輪傳動(dòng)，定位準(zhǔn)確、速度快、傳動(dòng)平穩(wěn)。但如果零部件安裝時(shí)出現(xiàn)偏差也會(huì)造成包卷針（軸）跳動(dòng)、定位不準(zhǔn)等問(wèn)題，在安裝時(shí)采用了高精度軸承座代替普通軸承座，以百分表校正保證芯軸與工作面板垂直度，縮小離合器間隙等一系列措施，保證了該部件的定位精度和工作精度。

另外還對(duì)電解紙裁切裝置裝配調(diào)試使得切斷順利，對(duì)上漿裝置裝配調(diào)試使得上漿位置及上漿量附合工藝要求，對(duì)各部分傳動(dòng)裝置調(diào)試使得各動(dòng)作協(xié)調(diào)并設(shè)置準(zhǔn)確的起始工作點(diǎn)及工作行程等等。

4．200型卷繞機(jī)控制系統(tǒng)采用了可靠性高、功能強(qiáng)的西門(mén)子可編程控制器PLC，通過(guò)PLC編程順利實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)的邏輯控制、順序控制、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制以及數(shù)據(jù)處理（如計(jì)數(shù)功能）。在安裝與布線(xiàn)時(shí)采取了動(dòng)力線(xiàn)、控制線(xiàn)、PLC電源線(xiàn)及I/O線(xiàn)分別配線(xiàn)，將PLC的I/O線(xiàn)和大功率線(xiàn)分槽走線(xiàn)等措施，盡可能將干擾降到最低，同時(shí)正確選擇接地點(diǎn)完善接地系統(tǒng)。

經(jīng)過(guò)大家共同努力，對(duì)整機(jī)的裝配調(diào)試工作得以圓滿(mǎn)完成。

翻版設(shè)備最終能否投入使用，還要通過(guò)開(kāi)機(jī)驗(yàn)收來(lái)確認(rèn)。由檢驗(yàn)部門(mén)會(huì)同生產(chǎn)車(chē)間對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收結(jié)果為：芯包直徑φ5規(guī)格50V470μF，速度為44只/分鐘，產(chǎn)量為92%開(kāi)機(jī)率（四小時(shí)），產(chǎn)品合格率達(dá)到95%，完全符合使用要求。

進(jìn)口200型全自動(dòng)卷繞機(jī)價(jià)格為30萬(wàn)元/臺(tái)，通過(guò)上述方法制造出的同種機(jī)型價(jià)格為13萬(wàn)元/臺(tái)，通過(guò)這次成功翻版大大降低了鋁電解電容器生產(chǎn)成本，同時(shí)也為今后其它機(jī)型的翻版制造積累了經(jīng)驗(yàn)。

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