喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 電池極片載切機設(shè)計 Design of Battery Pole Chip Cutting Machine 設(shè)計題目： 電池極片載切機設(shè)計 學(xué)生姓名： 李 巖 學(xué)院名稱： 國際教育學(xué)院 專業(yè)名稱： 機械設(shè)計制造及其自動化 班級名稱： 機制1646班 學(xué) 號： 1622421601 指導(dǎo)教師： 楊威 教師職稱： 講師 完成時間： 2020年6月1日 2020 年 6月 1日 摘 要 隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極大促進了動力鋰離子電池行業(yè)的發(fā)展，極片作為動力鋰離子電池的主體，其質(zhì)量直接影響著電池的性能，傳統(tǒng)的人工裁切效率低下且易出現(xiàn)漏切情況，極大的制約著鋰離子電池的自動化生產(chǎn)制造效率，因此本課題設(shè)計了自動化鋰離子電池極片裁切機裝置，此機械裝置的投入使用將大大提高極片的裁切效率、裁切精度和裁切可靠性。本設(shè)計在滿足極片裁切工藝要求的前提下提出了整個自動化裝置的工作原理，本文電池極片載切機劃分為四個具體設(shè)計模塊：上料系統(tǒng)，送料系統(tǒng)，裁切系統(tǒng)和下料系統(tǒng)；提出了電池極片載切機的總體方案，并對裁切機系統(tǒng)中的主要構(gòu)件，如裁切氣缸、極片吸盤、下料系統(tǒng)電動機和傳送帶裝置進行了選型計算和校核；對電池極片載切機進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計及建模工作，分別完成了對載切機中工作臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模，對上料系統(tǒng)中的傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模，對送料系統(tǒng)中的傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模，對裁切系統(tǒng)中的裁切結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模，還有對下料系統(tǒng)中的傳動結(jié)構(gòu)的計算校核工作。在保證機械系統(tǒng)作業(yè)功能的基礎(chǔ)上確定了電池極片載切機的結(jié)構(gòu)方案。本文設(shè)計的電池極片載切機可達到加工實際應(yīng)用的目的，為鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化與自動化生產(chǎn)奠定了實踐基礎(chǔ)。 關(guān) 鍵 詞 鋰離子電池；極片載切機；自動化；機械設(shè)計 Abstract With the development of new energy vehicle industry, the development of power lithium-ion battery industry has been greatly promoted. As the main body of power lithium-ion battery, the quality of the pole directly affects the performance of the battery. The traditional manual cutting efficiency is low and it is easy to miss cutting, which greatly restricts the automatic production and manufacturing efficiency of lithium-ion battery. Therefore, this project designs an automatic lithium-ion battery The use of the device will greatly improve the efficiency, accuracy and reliability of the cutting. In this design, the working principle of the whole automatic device is put forward on the premise of meeting the cutting process requirements. In this paper, the battery pole cutting machine is divided into four specific design modules: feeding system, feeding system, cutting system and cutting system. The overall scheme of the battery pole cutting machine is put forward, and the main components of the cutting machine system, such as cutting cylinder, pole sucker The motor and conveyor belt of the blanking system are selected, calculated and checked; the structure design and modeling of the battery pole cutting machine are carried out, and the design and modeling of the workbench structure in the cutting machine, the design and modeling of the transmission structure in the feeding system, the design and modeling of the transmission structure in the feeding system and the design and modeling of the cutting structure in the cutting system are completed respectively And the calculation and verification of the transmission structure in the blanking system. On the basis of ensuring the operation function of the mechanical system, the structure scheme of the battery pole cutting machine is determined. The cutting machine designed in this paper can achieve the purpose of practical application and lay a practical foundation for the industrialization and automatic production of lithium-ion batteries. Keywords: Lithium ion battery; electrode cutting machine; automation; mechanical design 目 錄 目 錄 1 1. 前言 1 1.1 背景 1 1.2 設(shè)計的目的和意義 2 1.3 鋰電池及其發(fā)展 4 1.4 電池極片載切機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 5 1.5 電池極片載切機的發(fā)展趨勢 5 2. 電池極片載切機整機設(shè)計方案 5 2.1 設(shè)計軟件 5 2.2 設(shè)計要求 6 3. 電池極片載切機工作原理 6 3.1 上料總成工作原理： 7 3.2 送料機構(gòu)工作原理： 8 3.3 裁切模具工作原理： 9 3.4 下料機構(gòu)工作原理： 9 3.5 本章小結(jié) 10 4. 總體方案設(shè)計及主要部件選型計算 10 4.1 電池極片載切機總體方案設(shè)計 10 4.2 裁切模具氣缸選型 11 4.3 送料機構(gòu)吸盤的計算選型 16 4.4 皮帶接駁組件電動機的計算選型 23 4.5 皮帶接駁組件中傳送帶裝置的計算校核 26 4.6本章小結(jié) 31 5. 電池極片載切機結(jié)構(gòu)設(shè)計建模 32 5.1載切機工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 32 5.2上料總成傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 32 5.3送料機構(gòu)傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 33 5.4裁切模具裁切結(jié)構(gòu)設(shè)計 34 5.5皮帶接駁組件傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 35 5.6本章小結(jié) 36 6. 總結(jié) 36 參考文獻 36 致 謝 38 1. 前言 1.1 背景 隨著社會與科技的發(fā)展，世界各國在21世紀(jì)都發(fā)生了巨大的變化，共同朝著智能科技化時代前進，而能源一直是各國研發(fā)的重點。在世界范圍內(nèi)，我國人口占了相當(dāng)大的比例，而這也意味著我國能源消耗巨大。各國都積極研究這新型環(huán)保能源，希望能以此來代替我們平時用的太陽能、風(fēng)能、天然氣以及石油等，進而解決能源不足產(chǎn)生的潛在危機。此外，隨著科技研發(fā)與市場競爭，目前國內(nèi)汽車品牌越來越多，而汽車的整體價格也逐漸拉低，我國汽車品牌數(shù)已經(jīng)達到世界第一，而19年上半年國內(nèi)汽車的總量已達到2.5億輛，不計算其他機動車型，國內(nèi)由于汽車尾氣的污染使得環(huán)境十分惡劣，但是國內(nèi)汽車數(shù)量增加的趨勢是不可阻擋的，因此新能源汽車陸續(xù)誕生，其主要是通過電池發(fā)電驅(qū)動或通過油電混合來提供汽車動力。而作為新能源汽車的動力來源，對鋰電池的研究便十分重要。 而目前在鋰電池的開發(fā)研究中，日本為于主要研究國家，其汽車品牌豐田以及電器品牌松下等公司已經(jīng)進行大量資金投入。早在2010年，日本的基于鋰電池研發(fā)的新能源汽車就已經(jīng)投入市場，并有了不錯的反響[1]。而現(xiàn)在，在世界范圍內(nèi)，日本的企業(yè)在鋰電池的技術(shù)研究工作也占據(jù)最多。其中東風(fēng)日產(chǎn)、豐田以及松下位列該技術(shù)前三名。在申請專利上，關(guān)于鋰電池以及新能源的專利申請量，中國在前十排名中依然占據(jù)少數(shù)。對于美國來說，其在本世紀(jì)初，國家就已經(jīng)為相關(guān)的企業(yè)給與了高額貸款來發(fā)展其國內(nèi)的電動車以及新能源研發(fā)。而德國在2009年，批準(zhǔn)了超過3.6億歐元的研發(fā)費用，來實現(xiàn)其電動汽車的研究工作。相對于國外，我國的鋰電池研發(fā)較晚，但是由于863計劃成立了新能源電動汽車的專項計劃，國家大力扶持相關(guān)企業(yè)，為其投入了大量的財力物力以快速發(fā)展我國的鋰電池研發(fā)技術(shù)。 雖然我國的鋰電池技術(shù)快速發(fā)展，但是這也導(dǎo)致了其中存在一些問題，比如鋰電池在高精密領(lǐng)域存在著一些難題使得，限制了其進一步發(fā)展。在國內(nèi)研究的初期，我國在鋰電池的材料研究以及電池制造方面取得了很大的進步，這也使得我國在世界鋰電池研究生產(chǎn)上的位置更加靠近其他國家。我國在鋰電池的研發(fā)制造技術(shù)領(lǐng)域是由逆向工程慢慢向自主創(chuàng)新發(fā)展的，相關(guān)的應(yīng)用類型也由初步的小型設(shè)備供電慢慢發(fā)展為動力及儲能技術(shù)類型，多年來，我國依然變?yōu)榱虽囯姵丶夹g(shù)領(lǐng)域的制造強國，在國內(nèi)的鋰電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)也有最開始的寥寥無幾發(fā)展成了現(xiàn)有的數(shù)百家，并在世界的市場占有率達到了52%。 而隨著工業(yè)化自動化的日益發(fā)展，國內(nèi)增加了許多鋰電池的自動化生產(chǎn)制造機器逐漸的代替了手工的勞動生產(chǎn)方式。由于自動化技術(shù)的操作簡單，生產(chǎn)快捷等特點，國內(nèi)開始重視并使用自動化生產(chǎn)設(shè)備，這也是進一步加快了鋰電池技術(shù)的發(fā)展步伐。然而由于我國的相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)起步較晚，因此鋰電池的自動化生產(chǎn)設(shè)備依舊需要從國外引進，這也消耗了相當(dāng)大的資金，此外也使得在機器維護上并不能有很好的技術(shù)支持，對我國鋰電池行業(yè)具有不良的影響，而且并不能滿足當(dāng)前我國鋰電池市場日益增長的實際需求。 鋰電池作為新能源汽車的核心動力來源，其便捷性質(zhì)同時也存在嚴(yán)重的續(xù)航差、電池互換性不好的特點。這限制了目前新能源汽車的發(fā)展。在鋰電池中，極片的作用至關(guān)重要，而高質(zhì)量的極片是優(yōu)質(zhì)鋰電池的保障，而當(dāng)前動力電池的生產(chǎn)制備工藝還沒有較為成熟的技術(shù)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)是采用木板刀模沖切，極片的邊緣會產(chǎn)生毛刺，對電池的安全性造成影響。所以在實際的生產(chǎn)中需要一款能自動上料，傳送，切削，下料的自動化設(shè)備。本文將基于這些問題進行一種電池極片載切機的研究設(shè)計。 1.2 設(shè)計的目的和意義 近年來，磷酸鐵鋰電池發(fā)展前景及其廣闊，行業(yè)市場中各個鋰離子電池生產(chǎn)廠家和各類生產(chǎn)鋰電池的大中小微型生產(chǎn)企業(yè)競爭相當(dāng)激烈。伴隨著磷酸鐵鋰電池越來越多的應(yīng)用于各行各業(yè)中，鋰離子電池的需求量也越來越大，特別是在手機電腦、電動車、新能源汽車等行業(yè)的深入推廣，鋰電池行業(yè)的研發(fā)速度加快，研發(fā)程度愈來愈深。 圖1.1 2011-2018年中國鋰電池產(chǎn)量規(guī)模 圖1.2 2011-2018年中國動力鋰電池設(shè)備規(guī)模 目前，我國生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池年產(chǎn)量在萬噸左右，可見未來幾年仍將保持高速增長。鋰電池的發(fā)展影響到儲能等新能源領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)變革，關(guān)系到我國新能源汽車市場的發(fā)展，隨著國家環(huán)保的深入開展，未來幾年中國鋰電池行業(yè)發(fā)展規(guī)模會越來越大。 目前投入在市場應(yīng)用的電池極片載切機設(shè)備種類紛紜，但是設(shè)備的集成性普遍不高，進而對裁切加工的加工效率造成了掣肘效果，尤其是很多現(xiàn)有的裁切設(shè)備還需要人工地進行上料及送料，這樣大大降低了機械加工的自動化性能，且容易對操作員造成傷害，使機械的安全性大大降低。因此，電池極片裁切機目前亟需更新升級，使其擁有更高的集成性、安全性及自動化性能。 本文所設(shè)計的電池極片載切機設(shè)備擁有上料系統(tǒng)，送料系統(tǒng)，裁切系統(tǒng)和送給系統(tǒng)等系統(tǒng)，進而可以獨自完成設(shè)備對目標(biāo)工件由部件毛坯到成型工件的加工過程。本設(shè)計擁有較高的集成效果，并在作業(yè)過程中可以自動地完成對工件在不同工位間的傳遞與抓取等動作，相較于現(xiàn)有的裁切設(shè)備，擁有更卓越的加工性能。本設(shè)計不僅可以為電池極片加工工廠實現(xiàn)更高的加工效益，還可以為相類似的工業(yè)加工機械的設(shè)計制造提供設(shè)計改良思路。 1.3 鋰電池及其發(fā)展 1.3.1 鋰電池概述 1990年日本索尼公司研發(fā)出了鋰離子電池，鋰離子電池是把鋰離子放進碳中作為負極使用，索尼公司的這項技術(shù)取代了原本的鋰電池用金屬鋰或者鋰合金做負極的傳統(tǒng)。鋰離子電池的負極材料主要是石油焦炭和石墨，既能夠保持鋰電池的高比能量和高比功率的優(yōu)點，同時，鋰電池在工作時，鋰離子在碳負極的進入-退出過程中免于了鋰電池電極上的沉積和溶解過程，避免了電池負極表面生成鋰離子的附著物的問題，從而使電池的安全性有了顯著地提高。 1.3.2 鋰電池的優(yōu)勢 1、鋰離子相比于其他儲能電池體積更小，重量更輕； 2、鋰電池相比于其他儲能電池在同樣條件下使用壽命更長，一般壽命基本都在4至5年左右； 3、鋰離子電池相比于其他儲能電池有出色的耐高溫性能：鋰電池?zé)岱逯悼蛇_350~500℃； 4、鋰離子電池相比于其他儲能電池具有快速充電的性能：可大電流2C快速充放電，在專用充電器下1.5C充電40分鐘內(nèi)即可將電池充滿； 5、鋰離子電池相比于其他儲能電池更加安全可靠：鋰電池已經(jīng)經(jīng)過了嚴(yán)格的安全測試，即使在劇烈的碰撞中也不會產(chǎn)生爆炸； 6、鋰離子電池相比于其他儲能電池具有綠色環(huán)保的特點，是綠色環(huán)保電池； 7、鋰離子電池相比于其他儲能電池沒有記憶效應(yīng)，可以隨沖隨用，無需先放掉全部的電量再充電； 8、鋰離子電池相比于其他儲能電池使用性能好，動力強勁，能快速充電快速放電。 1.3.3 電池極片載切機介紹 鋰離子電池的現(xiàn)在的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢的前景非常廣闊這是毋庸置疑的，那么作為鋰離子電池的最關(guān)鍵部分之一的電池極片的重要性也就不必刻意強調(diào)了。電池極片載切機作為電池極片的載切機械，它的市場規(guī)模是及其廣闊的，而且他的市場規(guī)模也是隨著全世界鋰離子電池市場規(guī)模的擴大而不斷擴大的。本文所設(shè)計的電池極片載切機設(shè)備擁有上料系統(tǒng)，送料系統(tǒng)，裁切系統(tǒng)和送給系統(tǒng)等系統(tǒng)，進而可以獨自完成設(shè)備對目標(biāo)工件由部件毛坯到成型工件的加工過程。本設(shè)計擁有較高的集成效果，并在作業(yè)過程中可以自動地完成對工件在不同工位間的傳遞與抓取等動作，相較于現(xiàn)有的裁切設(shè)備，擁有更卓越的加工性能。 1.4 電池極片載切機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟全球化的飛速前進和全球?qū)τ谀茉吹男枨蟛粩嗯蛎?，新型儲存能源的儲能裝置已經(jīng)受到全國乃至全球新能源行業(yè)以及相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。鋰離子電池是目前已知的綜合性能最好的電池體系，具有體積小、重量輕、壽命長、能夠耐高溫、快速充電等性能。并因此迅速成為了最新型的儲能電源熱點，廣泛用于手機電腦、數(shù)碼相機、車用動力電池、航天航空等領(lǐng)域。所以在鋰電池高速發(fā)展的今天，作為鋰電池里最關(guān)鍵部分之一的電池極片，它的載切機械——電池極片載切機也應(yīng)運而生。并且電池極片載切機也朝向著專用化、全自動化和高精度等方面發(fā)展。 1.5 電池極片載切機的發(fā)展趨勢 目前電池極片制造設(shè)備朝著專用化、全自動和高精度三個方向發(fā)展的異常迅速，具體可歸為以下幾點: 1、將傳統(tǒng)的電池制造工藝技術(shù)、參數(shù)與設(shè)備的設(shè)計和制造向交融，使電池極片制造設(shè)備能夠成為將電池生產(chǎn)廠的制造工藝技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的專用機械； 2、鋰電池制造過程中需要大量的電池極片，這就需要電池極片載切設(shè)備具有自動化和高效率； 3、鋰電池都是成組使用，對于電池一致的要求很高，需要電池極片制造設(shè)備使用時具有更高的穩(wěn)定性和精度，制造過程中保證每批次電池極片的穩(wěn)定性相差不大； 4、電池極片制造設(shè)備需要針對安全性、防爆性能和三廢排放將有更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)； 5、在電池極片制造設(shè)備需要制造其他規(guī)格的電池時，更換電池的規(guī)格時，設(shè)備應(yīng)便于調(diào)整，同時，便于維修和維護。 目前，我國每年生產(chǎn)的鋰電池在萬噸左右，以后仍將高速增長。鋰電池影響到儲能等新能源領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)變革，關(guān)系到我國新能源汽車市場的發(fā)展，隨著國家環(huán)保的深入開展，未來幾年中國鋰電池行業(yè)發(fā)展規(guī)模會越來越大。工藝生產(chǎn)中的電池極片載切機要求越來越多，因人們對機械產(chǎn)品要求的高精度與自動化。 2. 電池極片載切機整機設(shè)計方案 2.1 設(shè)計軟件 目前市場上主流的二維三維軟件有Auto-CAD、UG-NX、Pro-E、SolidWorks、Creo、CATIA。其主要用途如下： 1. Auto-CAD：主要用于工業(yè)設(shè)計中，像工藝管道儀表流程，機械，建筑，電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及完成其相應(yīng)的加工圖紙。 2. UG-NX：適合在模具設(shè)計，尤其是注塑模具設(shè)計時使用。 3. PRO-E：適合在電子產(chǎn)品和日用品等行業(yè)使用?，F(xiàn)在升級到了Creo，實際上都是PTC公司的產(chǎn)品，是由PRO- E 5.0升級而來。 4. CATIA：用于機械、航空等行業(yè)，設(shè)計人員使用非常廣泛。 5. SolidWorks：用于機械設(shè)計和設(shè)備自動化的設(shè)計。 此次畢業(yè)設(shè)計選擇了二維的設(shè)計軟件Auto-CAD繪制機械工程圖和三維軟件CATIA進行三維設(shè)計。 2.2 設(shè)計要求 鋰電池的加工過程比較繁雜，其由若干個工藝步驟所組成的。在制造鋰電池的過程中，極片制造過程是電池制造中最為重要的加工過程之一。在電池極片制造中的每一道工序分別含有若干關(guān)鍵工藝，其中的每一個加工步驟都會對所加工出的鋰電池的性能造成一定的影響。 2A正極片參數(shù)為:320×120×2mm 電池極片載切機需要滿足的主要技術(shù)參數(shù)如下： 1、 電源：單相AC220V/50HZ 2、 氣壓源：≥0.6MPa 3、 設(shè)備尺寸(L×W×H)：980×700×1300mm 4、 沖切精度：±0.1mm 5、 沖切速度：3.0片/min 6、 毛刺：〈0.01m 3. 電池極片載切機工作原理 電池極片載切機的功能是將鋰電池的電池極片裁切整齊。本文所設(shè)計的電池極片載切機主要由上料系統(tǒng)，送料系統(tǒng)，裁切系統(tǒng)和下料系統(tǒng)共四個主要系統(tǒng)構(gòu)成。電池極片載切機中的上料系統(tǒng)主要負責(zé)將電池極片毛坯運送到電池極片載切機的加工傳遞的最初位置，進而可以使送料系統(tǒng)接收到所上料的毛坯部件。電池極片載切機中的送料系統(tǒng)負責(zé)將被上料系統(tǒng)送來的極片部件毛坯進一步運送到裁切系統(tǒng)位置，以供電池極片載切機對部件毛坯進行裁切作業(yè)。電池極片載切機中的裁切系統(tǒng)負責(zé)完成對被送料系統(tǒng)送來的電池極片部件毛坯完成裁切加工，完成部件材料由毛坯轉(zhuǎn)變?yōu)槌尚筒考募庸み^程。電池極片載切機中的下料系統(tǒng)負責(zé)將裁剪完成的工件送離裁剪系統(tǒng)位置，從而完成下料過程。其主要工作原理如圖3.1所示。 圖3.1 電池極片載切機工作原理圖 3.1 上料總成工作原理： 電池極片載切機中的上料總成主要包括上料電動機，上料同步帶，同步帶固定夾片，上料導(dǎo)向柱，與導(dǎo)向柱另一端固定的放料板和料倉等部件，如圖所示3.2，在電池極片載切機進行上料過程中，上料電動機啟動，帶動與電動機輸出端相聯(lián)的上料同步帶運動，固定于同步帶上的同步帶固定夾片一起運動，由于上料導(dǎo)向柱與同步帶夾片固定，進而使導(dǎo)向柱沿導(dǎo)向方向進給，從而使位于導(dǎo)向柱另一端的放料板完成對板料工件的上料作業(yè)過程。 圖3.2 電池極片載切機的上料總成 3.2 送料機構(gòu)工作原理： 電池極片載切機中的送料系統(tǒng)主要包括電池極片吸盤裝置，送料滑塊機構(gòu)，送料導(dǎo)軌，送料氣缸聯(lián)接座和送料氣缸裝置等部分，如圖3.3所示。在電池極片載切機進行送料過程中，上料所送至送料初始位置的毛坯工件被吸盤裝置吸附，而后送料氣缸裝置啟動，通過送料氣缸聯(lián)接座帶動送料滑塊機構(gòu)沿與其相聯(lián)的送料導(dǎo)軌運動，進而使吸附著電池極板的吸盤裝置沿導(dǎo)軌導(dǎo)向方向進給，直至到達預(yù)定的送料目標(biāo)位置，從而完成對板料工件的上料作業(yè)過程。 圖3.3 電池極片載切機的送料機構(gòu) 3.3 裁切模具工作原理： 電池極片載切機中的裁切模具主要包括裁切座板，裁切座，裁切刀裝置，裁切導(dǎo)柱裝置，氣缸聯(lián)接板裝置，和裁切氣缸裝置等部分，如圖3.4所示。在電池極片載切機進行裁切過程中，送料所送至裁切座板位置的毛坯工件被推送至待裁切位置，而后裁切氣缸裝置啟動，通過裁切氣缸聯(lián)接板裝置推動裁切刀裝置沿與其相聯(lián)的裁切導(dǎo)柱的導(dǎo)向方向向下運動，進而使裁切刀裝置對極片工件進行裁切，直至到達預(yù)定的裁切目標(biāo)位置，從而完成對極片工件的裁切作業(yè)過程。 圖3.4 電池極片載切機的裁切系統(tǒng) 3.4 下料機構(gòu)工作原理： 電池極片載切機中的下料機構(gòu)主要包括下料傳送帶裝置，下料電動機裝置，和下料托板架裝置等部分，如圖3.5所示。在電池極片載切機進行下料過程中，位于裁切座板位置的成型工件被推送至下料傳送帶的待下料位置，而后下料電動機裝置啟動，通過位于下料托板架裝置中的傳動軸裝置帶動下料傳送帶沿下料方向旋轉(zhuǎn)移動，進而使下料傳送帶對成型極片工件進行移動，直至到達預(yù)定的下料目標(biāo)位置，從而完成對極片工件的下料作業(yè)過程。 圖3.5 電池極片載切機的下料系統(tǒng) 3.5 本章小結(jié) 本章首先簡要介紹了目前市場上較主流的計算機輔助設(shè)計軟件，并根據(jù)本文的設(shè)計需求，確定了應(yīng)用Auto-CAD與CATIA相結(jié)合的方式來完成本文的機械設(shè)計繪圖建模工作。然后根據(jù)電池極片的加工需求，制定了本文所設(shè)計的電池極片載切機的相關(guān)工藝要求及技術(shù)參數(shù)。最后從電池極片載切機的各個主要功能系統(tǒng)出發(fā)，對電池極片載切機的工作原理進行了介紹說明。 4. 總體方案設(shè)計及主要部件選型計算 4.1 電池極片載切機總體方案設(shè)計 基于前文所設(shè)計的電池極片載切機各功能系統(tǒng)的設(shè)計理念及數(shù)值模型，旨在將以上系統(tǒng)整合為一款能自動上料，傳送，切削，下料的鋰電池極板加工自動化設(shè)備。將各個功能系統(tǒng)進行集成后，便得到了本文所設(shè)計的電池極片載切機的總體方案，其三維模型如圖4.1所示。 圖4.1 電池極片載切機總體方案三維圖 4.2 裁切模具氣缸選型 本文所設(shè)計的電池極片載切機的主要功能就是完成對電池極片的裁切作業(yè)，因此在電池極片載切機整個機械設(shè)備中，裁切系統(tǒng)是主要的功能系統(tǒng)。而裁切氣缸作為在裁切系統(tǒng)中的核心動力執(zhí)行機件，因此需對其進行計算選型校核。 根據(jù)本機械設(shè)備的設(shè)計特點及功能要求，電池極片載切機中的裁切氣缸選用普通型單活塞桿雙作用氣缸類型。 4.2.1 靜載輸出時缸徑的計算： 靜載輸出的含義為：氣缸載運動過程中沒有負載力，直到壓住工件后才輸出最大推力。 氣缸活塞的截面積由下式?jīng)Q定： 式中：p——工作壓力（Pa）； F——負載力（N）； A——活塞截面積()。 其中F=200N，p=0.5Pa。 當(dāng)活塞以推力工作時，活塞直徑可按下式計算： 當(dāng)氣缸以拉力工作時，估定活塞桿直徑d=27mm，活塞直徑可按下式計算： 式中：，——氣缸推或拉的效率，如圖4.2所示。 圖4.2 氣缸作靜載輸出時的效率 4.2.2 動載輸出時缸徑的計算： 當(dāng)氣缸進行動載輸出時，氣缸承受的力全為負載力，為保證氣缸的運動速度，氣缸的負載率視工作情況取，一般情況下取，當(dāng)氣體工作壓力較低或要求工件運動速度較快時取。 氣缸活塞面積可按下式計算： 其中 ；。 當(dāng)氣缸以推力方式工作時，活塞直徑： 為保證氣缸的可靠性，故取活塞直徑為70mm。 4.2.3 活塞桿的計算： 1.按強度條件計算 當(dāng)活塞桿的長度L較小時（L＜10d），可以只按強度條件計算活塞桿的直徑d，如下式所示： 式中：——氣缸推力（N）; ——活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa），; ——材料的抗拉強度（Pa）； S——安全系數(shù)，S。 代入數(shù)據(jù)得：，故取d=25mm。 2.按縱向彎曲極限力計算 氣缸承受軸向壓力以后，會產(chǎn)生軸向彎曲，當(dāng)縱向力達到極限力以后，會對活塞桿造成永久性彎曲變形的后果，進而對氣缸元件的可靠性造成影響。該極限力與缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程均有一定的關(guān)系。 當(dāng)氣缸的活塞桿長細比時，有： 當(dāng)氣缸的活塞桿長細比時，有： 式中：L——活塞桿計算長度（m）； K——活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，實心桿K=； I——活塞桿斷面慣性矩，實心桿I=； ——活塞桿面積； n——系數(shù)； E——材料彈性模量，鋼取E=2.1Pa； f——材料強度實驗值，對鋼取f=49Pa； a——系數(shù)，鋼取a=1/5000 其中L=15mm，K=20/4=5mm，n=1/4 代入數(shù)據(jù)得：=1247N 經(jīng)過計算驗證可得＜，故d=25mm合格。 4.2.4 缸筒壁厚的計算： 當(dāng)氣缸元件進行工作時，氣缸中會存有一定壓力的氣體來作為壓力介質(zhì)，而氣缸的缸筒此時會直接承受來自氣缸內(nèi)部的氣體壓力，因此其需要有一定的厚度，也有必要對此參數(shù)進行校核計算。由于普通型單活塞桿雙作用氣缸的缸筒壁厚與內(nèi)徑之比，所以可按薄壁筒公式對其進行計算： 式中：——氣缸筒的壁厚（m）； D——氣缸筒內(nèi)徑（缸徑）（m）； ——氣缸試驗壓力，一般取=1.5p； p——氣缸工作壓力（Pa）； ——缸筒材料許用應(yīng)力（Pa）； ; ——材料的抗拉強度（Pa）； 本設(shè)計中氣缸的缸筒部分采用鑄鐵HT150材料，其，D=63mm。 代入數(shù)據(jù)得：=m 由于計算所得出的氣缸缸筒壁厚度數(shù)值較小，但考慮到機械加工要求以及缸筒兩端要安裝缸蓋等需要，取缸筒壁厚為=10mm。 本設(shè)計裁切氣缸應(yīng)用亞德客AirTAC的氣缸裝置。亞德客是全球知名專業(yè)生產(chǎn)各類氣動器材的大型企業(yè)集團，致力于向客戶提供滿足其需求的氣動控制元件、氣動執(zhí)行元件、氣源處理元件、氣動輔助元件等各類氣動器材、服務(wù)和解決方案。進入該公司選型系統(tǒng)平臺后，如圖4.3所示。 圖4.3 亞德客氣動系統(tǒng)設(shè)備選型平臺 進入氣動執(zhí)行元件模塊，氣缸類型選擇標(biāo)準(zhǔn)氣缸，如圖4.4所示，該品牌的標(biāo)準(zhǔn)氣缸的活塞密封采用異型雙向密封結(jié)構(gòu)，尺寸緊湊。 圖4.4 氣動系統(tǒng)氣缸類型選擇 氣缸選擇為拉桿式氣缸，其前后蓋與鋁管缸體用支柱連接，可靠性好。與1S015552標(biāo)準(zhǔn)氣缸相比，同缸徑SC系列氣缸長度小，氣壓緩沖調(diào)節(jié)平穩(wěn)。因此氣缸選型為SC系列普通型氣缸，如圖4.5所示。 圖4.5 SC系列普通型氣缸 所選取的SC系列普通型氣缸的相關(guān)具體技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。 表4.1 SC系列普通型氣缸技術(shù)參數(shù) 4.3 送料機構(gòu)吸盤的計算選型 本文所設(shè)計的電池極片載切機在對電池極片完成上料作業(yè)后需要對到達上料系統(tǒng)中料倉位置的的極片部件進行送料作業(yè)。在送料過程中，首先需要極片吸盤裝置對料倉中的目標(biāo)工件進行吸附，因此在電池極片裁切機整個送料系統(tǒng)中，極片吸盤裝置是一個重要的功能裝置。而真空吸盤作為在送料系統(tǒng)中的核心功能機件，需對其進行計算選型校核。 真空吸盤作為工業(yè)自動化真空系統(tǒng)的一種常用執(zhí)行元件，其工作原理是利用真空密閉容器內(nèi)外存在壓力差這一特性，在真空吸盤與被吸附物之間形成一個封閉空間，當(dāng)空間內(nèi)氣體被抽除后，被吸附物將牢牢吸附于真空吸盤上，便于完成后續(xù)對物體吸持、搬運等一系列動作。真空吸盤常用的材質(zhì)有硅膠、天然橡膠、丁腈膠等，因其具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、吸附過程對工件表面無損傷以及清潔穩(wěn)定等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于吸持與搬運玻璃、紙張、木材、鋼板、塑料等工業(yè)生產(chǎn)中。真空吸盤按照其形狀不同，可以分為扁平吸盤、波紋吸盤、橢圓吸盤和特殊形狀吸盤，如圖4.6所示。本設(shè)計的送料系統(tǒng)中需要選取合適的真空吸盤來吸持極片，考慮到極片的尺寸規(guī)格和運動過程中吸附的穩(wěn)定性，本文電池極片載切機選用SMC扁平吸盤作為極片吸盤，其具有可靠性高且吸附能力強的性能特點。 (a) 扁平吸盤 (b) 波紋吸盤 (c)橢圓吸盤 圖4.6 吸盤種類 考慮到本設(shè)計的目標(biāo)工件是2A鋰離子電池極片，考慮到材料的特殊性，真空吸盤在吸附工件時應(yīng)滿足以下需求： 1、真空吸盤能夠與鋰電池極片主體貼合緊密、無漏氣現(xiàn)象。 2、真空吸盤吸持極片運動過程中需保證極片不會掉落,確保真空吸盤有足夠的吸力，而其吸力大小由吸盤直徑和密閉空間內(nèi)的真空度共同決定。 3、真空吸盤需有適量的緩沖能力，在吸盤與極片接觸形成密閉空間的過程中，不可對極片產(chǎn)生的損傷。 在本課題設(shè)計的電池極片載切機中，吸盤將采用對稱布置的形式來吸附極片，其受力簡圖如圖4.7所示，真空吸盤直徑的理論值計算公式是： 式中：——真空吸盤的直徑（mm）; ——被吸附工件的重力（N）; ——系統(tǒng)中真空吸盤個數(shù)； ——真空吸盤的真空度（Mpa），計算時選用的范圍是真空泵或真空發(fā)生器的最大真空度的63%到95%； ——安全系數(shù)。真空吸盤在水平提升時，安全系數(shù)，垂直提升時，安全系數(shù)。 圖4.7極片吸附過程受力簡圖 本設(shè)計中2A正極極片的重量為3.55g±0.10g，則重力W約為0.04N，送料系統(tǒng)中極片吸盤裝置的，真空度P計0.054Mpa，安全系數(shù)為4，由公式計算可得吸盤裝置中真空吸盤的最小直徑為1.0mm。本電池極片裁切機選用SMC公司的ZP系列微型真空吸盤，表4.2中列出了該系列部分型號吸盤的水平提升力，通過分別對直徑為2、4、6和8型號的吸盤進行實驗測試，最終對于送料系統(tǒng)中極片吸盤裝置選擇吸盤4mm，材料都為硅膠，最大水平提上力為1.11N，完全滿足對極片的提升和搬運的作業(yè)要求。 吸盤直徑(mm) 2 4 6 8 10 13 16 20 吸盤面積(mm) 0.031 0.126 0.283 0.503 0.785 1.33 2.01 3.14 真空 壓力 (Kpa) 87 0.28 1.11 2.50 4.44 6.94 11.7 17.7 27.8 -80 0.26 1.02 2.31 4.10 6.41 10.8 16.4 25.6 -73 0.23 0.94 2.11 3.76 5.87 9.90 15.0 23.4 -67 0.22 0.85 1.92 3.42 5.34 9.00 13.7 21.3 -60 0.19 0.77 1.73 3.07 4.83 8.10 12.3 19.2 -53 0.17 0.68 1.54 2.73 4.27 7.20 10.9 17.1 -47 0.15 0.60 1.35 2.39 3.74 6.30 9.60 15.0 -40 0.13 0.51 1.15 2.05 3.20 5.40 8.20 12.8 表4.2 SMC-ZP系列微型真空吸盤的水平提升力（N） 本設(shè)計應(yīng)用日本SMC中的真空吸盤裝置，借助該公司的選型軟件進行產(chǎn)品型號的確定。進入選型系統(tǒng)平臺后，在選擇真空系統(tǒng)構(gòu)成處選擇真空發(fā)生器系統(tǒng)單元使用，如圖4.8所示。 圖4.8 真空發(fā)生器系統(tǒng)選擇 對真空系統(tǒng)構(gòu)成選擇完后，需對真空系統(tǒng)回路進行選擇，本設(shè)計此處選擇真空破壞使用回路2，如圖4.9所示。 圖4.9真空發(fā)生器系統(tǒng)選擇 對真空系統(tǒng)回路選擇完后，需對真空系統(tǒng)使用條件進行輸入，依照前文計算所得參數(shù)，對相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)進行輸入，如圖4.10所示。 圖4.10真空發(fā)生器使用條件 對真空發(fā)生器使用條件輸入完后，需對真空吸盤類型進行選擇，此處依照設(shè)計需求，選擇使用ZP型號真空吸盤，如圖4.11所示。 圖4.11 真空吸盤類型選擇 對真空吸盤類型進行選擇完后，需對吸盤參數(shù)進行選取輸入，此處依照設(shè)計需求，對相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)進行輸入，如圖4.12所示。 圖4.12真空吸盤吸盤參數(shù)選取 對真空吸盤類型參數(shù)進行選取輸入完后，需對真空系統(tǒng)的配管材質(zhì)進行選取，此處依照設(shè)計需求，選取軟聚氨酯管作為本設(shè)計真空系統(tǒng)的配管，如圖4.13所示。 圖4.13 真空系統(tǒng)的配管材質(zhì)選取 對真空系統(tǒng)的配管材質(zhì)進行選取完后，需對真空系統(tǒng)的真空發(fā)生器進行參數(shù)輸入及選取，此處依照設(shè)計需求，對相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)進行輸入，完成對真空發(fā)生器的選型工作，如圖4.14所示。 圖4.14 真空系統(tǒng)的真空發(fā)生器選取 對真空系統(tǒng)的真空發(fā)生器進行參數(shù)輸入及選取完后，便得到了本設(shè)計送料系統(tǒng)的吸盤裝置的真空系統(tǒng)選型工作，選型結(jié)果如圖4.15所示。 圖4.15 送料系統(tǒng)吸盤裝置的真空系統(tǒng)選型結(jié)果 4.4 皮帶接駁組件電動機的計算選型 本文所設(shè)計的電池極片載切機在對電池極片完成裁切作業(yè)后需要對加工后的機件進行下料。在下料系統(tǒng)中，下料電動機需要帶動下料傳送帶裝置來將目標(biāo)工件傳遞到下料目標(biāo)位置，因此在電池極片載切機整個機械設(shè)備中，下料系統(tǒng)也扮演著一個重要的功能角色。而下料電動機作為在下料系統(tǒng)中的核心動力機件，如圖4.16所示，因此需對其進行計算選型校核。 圖4.16 電池極片載切機中的皮帶接駁組件電動機部分結(jié)構(gòu)圖 在電池極片載切機進行下料過程中，步進電動機輸出動力，電動機輸出軸通過聯(lián)軸器將動力傳遞給下料傳送帶滾軸位置，進而帶動傳送帶對目標(biāo)元件完成運送。在下料電動機進行作業(yè)時，主要任務(wù)就是帶動傳送帶滾軸轉(zhuǎn)動，因此可以將其輸出的動力看作為兩個部分，其一是帶動傳送帶滾軸轉(zhuǎn)動所需要的動力，其二就是在此過程中克服摩擦力和動能損失所需要的動力。 依照下式來對步進電機進行選擇： 步進電機在額定電流下的矩頻特性曲線圖如圖4.17所示。 圖4.17雷賽品牌兩相步進電動機矩頻特性曲線 由圖可知，T = 0.313 N×m＜4.0 N m，符合要求。 綜合考量電動機整體性能，與機械系統(tǒng)中其他結(jié)構(gòu)的配合，以及機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊性等的技術(shù)指標(biāo)，選取雷賽品牌86型兩相步進電機作為本文電池極片載切機中的下料系統(tǒng)電動機。 圖4.18 雷賽品牌86型兩相步進電動機 圖4.19 雷賽品牌86型兩相步進電動機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩圖 所選取的86型兩相步進電動機的相關(guān)具體技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。 表4.3 該品牌86型兩相步進電動機技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù) 電機選型為法蘭輸出類型，其額定輸出功率400W，兩相電源，電源電壓220V，額定轉(zhuǎn)速200rpm，最大輸出轉(zhuǎn)速為2400rmp。經(jīng)過計算驗證，證明該型號電動機符合本文所設(shè)計機械系統(tǒng)的功能指標(biāo)要求。 4.5 皮帶接駁組件中傳送帶裝置的計算校核 在電池極片載切機的下料系統(tǒng)中，下料傳送帶裝置是主要的執(zhí)行裝置，因此有必要對其進行計算校核，以保證機械系統(tǒng)的可靠性。 傳送帶裝置的運輸能力計算公式為： 式中：——輸送量(t/h)； ——帶速(m/s)； ——物料堆積密度(kg/m3)； ——傳送帶運行時物料的最大堆積面積(m2)； ——傳送帶的傾斜系數(shù)。 傳送帶裝置中的帶速參數(shù)與傳送帶寬度、傳送帶輸送能力、傳送物料性質(zhì)和傳送帶傳送線路及傾角均有關(guān)系。比如如果與向上傾角傳送物料時相比，向下傳送物料的傳送速度應(yīng)更低一些，而在傳送帶進行水平運輸時，可以選擇高帶速傳送。 表4.4 傳送帶傾斜角與傾斜系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系 傾斜角/ (°) 2 4 6 8 10 12 14 16 1.00 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 本文電池極片載切機的傳送帶裝置傾斜角為0°至2°之間，查帶式輸送機技術(shù)手冊（表4.4）可得傾斜系數(shù)=1.00。 依據(jù)本文所給定的作業(yè)條件，物料的材料密度為2660kg/m3，傳送帶帶速選取為0.5m/s，則可得截面積。 傳動帶圓周驅(qū)動力可通過下式表示： 式中：——主要阻力(N)； ——附加阻力(N)； ——特種主要阻力(N)； ——特種附加阻力(N)； ——傾斜阻力(N)。 在帶式傳輸機中，和這兩種阻力是所有傳動帶都會產(chǎn)生的，其他三種阻力有無則根據(jù)傳送帶的工況條件和工作性質(zhì)來決定。 其中傳動帶主要阻力可通過下式計算得到： 式中：——模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)作業(yè)條件及制造安裝水平?jīng)Q定，一般可按表查?。? ——傳送帶輸送長度(m)； ——承載分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量(kg/m)； ——回程分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量(kg/m)； ——每米長度傳送帶的質(zhì)量(kg/m)。 承載分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量可通過下式計算： 式中：——承載分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分重量，kg； ——承載分支托輥間距(m)。 已知本文電池極片裁切機的傳送帶裝置中=2.4kg，即kg/m。 回程分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量計算方法為： 式中：——回程分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分重量，kg； ——回程分支托輥間距(m)。 已知本文電池極片載切機的傳送帶裝置中=1.8kg，即kg/m。 主要特種阻力主要為托輥前傾的摩擦阻力與導(dǎo)料槽欄板間的摩擦阻力兩部分所組成，其中： (1) 三個等長輥子的前傾上托輥時： (2) 兩個輥子的前傾下托輥時： 已知本文電池極片載切機的傳送帶裝置中不存在主要特種阻力，故=0。 附加特種阻力主要為傳送帶清掃器的摩擦阻力與傳送帶卸料器的摩擦阻力等部分所組成，表示如下： 式中：——傳送帶清掃器個數(shù)，一般包括頭部清掃器及空段清掃器； ——單個清掃器與傳送帶的接觸面積(m2)； ——清掃器與傳送帶間的壓力(N/m2)，一般取值為3×104~10×104N/m2； ——清掃器與傳送帶間的摩擦系數(shù)； ——傳送帶刮板系數(shù)，一般取值為1500N/m。 經(jīng)查閱相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，本文傳送帶裝置的取為5×104N/m2，取=0.3，帶入公式，計算得到N。 傳送帶裝置的傾斜阻力可由下式得到： 由于本文電池極片載切機的傳送帶裝置中的傳送帶采用水平運輸?shù)倪\輸方式，因此式中=0，則在傳送過程中無傾斜阻力產(chǎn)生。 綜上，傳動帶圓周驅(qū)動力為 下面對本文電池極片載切機的傳送帶不打滑條件進行校核。若要證明傳送帶不打滑，則需證明傳送帶在傳動滾筒松邊的最小張力滿足傳送張力要求。 傳動滾筒傳遞的最大圓周力如下式表示： 式中：——動載荷系數(shù)，一般取值為1.2~1.7。對動載荷系數(shù)進行取值時，如果傳送帶系統(tǒng)的傳送慣性小、啟制動平穩(wěn)，則可取較小值；反之，應(yīng)選取較大值進行計算。 本文本文電池極片載切機的傳送帶裝置取=1.4。 對常用，本設(shè)計取帶間摩擦系數(shù)；。 則有=1426.26N，也即本設(shè)計傳送帶滿足不打滑條件。 本設(shè)計傳送帶應(yīng)用上海歐舟工業(yè)皮帶公司的傳送帶設(shè)備。上海歐舟工業(yè)皮帶有限公司主要經(jīng)營銷售各類歐美進口工業(yè)皮帶，主要引進代理國際上一流的工業(yè)用皮帶品牌，諸如荷蘭DERCO公司的PVC、PU、PE、硅膠等材質(zhì)的輕型輸送帶；德國BGK公司的無接縫平面高速傳動帶，美國GATES.公司的同步齒形帶；德國DPTIBELT公司的橡膠三角帶、同步帶，日本NOK公司的聚氨酯同步齒形帶及美國CLIPPERI的鋼扣、鋼扣機等。進入該公司產(chǎn)品平臺后，如圖4.20所示。 圖4.20 歐舟工業(yè)皮帶設(shè)備選型平臺 進入輸送帶產(chǎn)品模塊，輸送帶類型選擇1.2厚PU帶，如圖4.21所示，該傳送帶型號為1RHA4-1PU，滿足文本設(shè)計要求。 圖4.21 1RHA4-1PU型PU輸送帶 本文電池極片載切機的傳送帶裝置中傳送帶輥筒應(yīng)用上海霞韻公司的輸送機械設(shè)備。上海霞韻輸送機械設(shè)備有限公司是在滬投資設(shè)廠的專業(yè)從事生產(chǎn)線、流水線、輸送設(shè)備、輸送線、自動化設(shè)備制造的廠家。進入該公司產(chǎn)品平臺后，如圖4.22所示。 圖4.22 霞韻輸送機械設(shè)備產(chǎn)品平臺 進入輸送帶輥筒產(chǎn)品模塊，輸送帶輥筒類型選擇碳鋼鍍鋅的內(nèi)牙軸式輥筒，如圖4.23所示，該輥筒型號為XY—8802，滿足文本設(shè)計要求。 圖4.23 XY—8802型輸送帶輥筒 所選取的XY—8802型輸送帶輥筒的相關(guān)具體技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。 表4.5 XY—8802型輸送帶輥筒技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù) 4.6本章小結(jié) 本章對電池極片載切機進行了總體方案設(shè)計，并根據(jù)本文的設(shè)計需求，應(yīng)用CATIA完成了對本文極片載切機的初步建模工作。并對電池極片載切機的主要部件進行了選型計算，其中分別完成了對載切機中裁切氣缸的計算選型，對下料系統(tǒng)中的下料電動機的計算選型，還有對下料系統(tǒng)傳送帶的計算校核工作。經(jīng)過本章對主要裝置的選型校核計算，在保證機械系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上確定了電池極片裁切機的設(shè)計方案。 5. 電池極片載切機結(jié)構(gòu)設(shè)計建模 5.1載切機工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 本文電池極片載切機的工作臺部分采用柜式工作臺的結(jié)構(gòu)形式，如圖5.1所示。根據(jù)實際工作要求，工作臺的機架部分的尺寸設(shè)計為1000mm×660mm×600mm。為了保證工作臺的結(jié)構(gòu)強度，其柜體設(shè)計為全鋼柜體，材料采用SPCC加厚冷軋?zhí)妓劁摪?，該設(shè)計使工作臺結(jié)構(gòu)具有不易變形，表面光滑和強度高等結(jié)構(gòu)特點。在工作臺的對側(cè)兩面設(shè)計有工作臺柜門，這種設(shè)計不僅可以供工作人員放置作業(yè)相關(guān)工具，還方便專業(yè)人員對工作臺內(nèi)部的載切機工作組件進行維護檢修等工作。 在電池極片載切機進行作業(yè)過程中，需要堅固穩(wěn)定的工作臺來提供可靠的作業(yè)環(huán)境。為了保證電池極片載切機處于穩(wěn)定精準(zhǔn)的水平狀態(tài)，在工作臺下端又設(shè)計有可調(diào)式支腳。工作臺內(nèi)部的分隔設(shè)計可使電池極片載切機的氣動控制組件得到保護，進一步保障了電池極片載切機的正常工作。 圖5.1 電池極片載切機工作臺 5.2上料總成傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 在本文電池極片載切機的上料系統(tǒng)部分中，傳動結(jié)構(gòu)是其中的主要功能執(zhí)行結(jié)構(gòu)，如圖5.2所示，其功能是需要將電動機輸出的旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)換為可推動物料上升的直線位移動能。根據(jù)實際工作要求，上料系統(tǒng)中的傳動方案采用同步帶來作為動力傳動構(gòu)件。同步帶以鋼絲繩作為強力層，具有傳動比準(zhǔn)確，對軸作用力小，耐油，耐磨和抗老化性能好的性能特點。 在電池極片載切機進行上料過程中，同步帶帶有夾片側(cè)一直作為工作側(cè)。為了保證將同步帶輸出的線性動能轉(zhuǎn)換為精準(zhǔn)的鉛直方向，在夾片端又設(shè)計有導(dǎo)向柱機構(gòu)。雙導(dǎo)向柱的設(shè)計進一步限制住了放料板繞Z軸方向的旋轉(zhuǎn)自由度，可以進一步保證上料過程的精準(zhǔn)進行。 圖5.2 上料總成的傳動結(jié)構(gòu) 5.3送料機構(gòu)傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 在本文電池極片載切機的送料系統(tǒng)部分中，傳動結(jié)構(gòu)是其中的主要功能執(zhí)行結(jié)構(gòu)，如圖5.3所示，其功能是需要將送料氣缸輸出的動能傳遞到可對物料實現(xiàn)轉(zhuǎn)移作用的直線位移動能。根據(jù)實際工作要求，裁切系統(tǒng)中的傳動方案采用氣缸活塞桿通過送料氣缸聯(lián)接座與送料滑塊構(gòu)件相聯(lián)接的方式。 在電池極片載切機進行送料過程中，送料氣缸聯(lián)接座與送料滑塊通過緊固螺栓相聯(lián)接。為了保證將送料氣缸輸出的線性動能轉(zhuǎn)換為精準(zhǔn)的水平方向，在送料滑塊的運動軌跡位置又設(shè)計有導(dǎo)軌構(gòu)件。導(dǎo)軌正是用于實現(xiàn)直線往復(fù)的運動場合，其擁有比直線軸承更高的額定負載，同時還可以承擔(dān)一定的扭矩，并可以在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動。 圖5.3 送料系統(tǒng)的傳動結(jié)構(gòu) 5.4裁切模具裁切結(jié)構(gòu)設(shè)計 在本文電池極片載切機的裁切系統(tǒng)部分中，裁切結(jié)構(gòu)是其中的主要功能執(zhí)行結(jié)構(gòu)，如圖5.4所示，其功能是需要將裁切氣缸輸出的動能傳遞到可對物料實現(xiàn)剪裁作用的直線位移動能。根據(jù)實際工作要求，裁切系統(tǒng)中的傳動方案采用氣缸活塞桿直接與裁切上刀片構(gòu)件相聯(lián)接的方式，這種設(shè)計大大提高了機械系統(tǒng)的緊湊性。 在電池極片載切機進行裁切過程中，裁切上刀片側(cè)一直作為工作側(cè)，下刀片構(gòu)件則固定于工作臺上。為了保證將裁切氣缸輸出的線性動能轉(zhuǎn)換為精準(zhǔn)的鉛直方向，在上刀片構(gòu)件兩端又設(shè)計有導(dǎo)向柱機構(gòu)。雙導(dǎo)向柱的設(shè)計進一步限制住了裁切上刀片繞Z軸方向的旋轉(zhuǎn)自由度，可以進一步保證裁切過程的精準(zhǔn)進行。 圖5.4 裁切系統(tǒng)的裁切結(jié)構(gòu) 5.5皮帶接駁組件傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 在本文電池極片載切機的下料系統(tǒng)部分中，傳動結(jié)構(gòu)是其中的主要功能執(zhí)行結(jié)構(gòu)，如圖5.5所示，其功能是需要將下料系統(tǒng)馬達輸出的動能傳遞到可對物料實現(xiàn)傳遞作用的直線位移動能。根據(jù)實際工作要求，下料系統(tǒng)中的傳動方案采用電動機通過傳動軸帶動傳送帶的傳動方式。 在電池極片載切機進行送料過程中，傳送帶的上側(cè)一直作為工作側(cè)，傳送帶兩端的輥子則固定于工作臺上。為了保證將動力輥軸輸出的旋轉(zhuǎn)動能高效率地轉(zhuǎn)換為下料的傳遞方向，在動力輥與傳送帶兩端輥子間又設(shè)計有壓輥機構(gòu)，這樣這幾可以進一步保證下料過程的平穩(wěn)高效進行。 圖5.5 下料系統(tǒng)的傳動結(jié)構(gòu) 5.6本章小結(jié) 本章對電池極片載切機進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計及建模工作。對電池極片載切機的主要結(jié)構(gòu)部件進行了設(shè)計及說明，其中分別完成了對載切機中工作臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模，對上料系統(tǒng)中的傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模，對送料系統(tǒng)中的傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模，對裁切系統(tǒng)中的裁切結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模，還有對下料系統(tǒng)中的傳動結(jié)構(gòu)的計算校核工作。經(jīng)過本章對電池極片載切機主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模工作，在保證機械系統(tǒng)作業(yè)功能的基礎(chǔ)上確定了電池極片載切機的結(jié)構(gòu)方案。 6. 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計首先對本課題的背景進行研究，探討了鋰電池的開發(fā)研究對現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性以及在社會生活層面上鋰離子電池技術(shù)的具體作用，并對世界范圍內(nèi)的鋰電池制造生產(chǎn)方面的進展進行了全面的論述，介紹了鋰離子電池生產(chǎn)制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀；然后介紹了本設(shè)計所采用的計算機輔助設(shè)計軟件，提出了電池極片載切機的工藝參數(shù)要求、設(shè)計理念和作業(yè)原理。在所分析的電池極片載切機工作原理的基礎(chǔ)上，對電池極片載切機的總體結(jié)構(gòu)方案進行了設(shè)計，并完成了電池極片載切機主要部件的設(shè)備選型和校核計算；最后，在所設(shè)計電池極片載切機的總體結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進一步完成了對電池極片載切機的各主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模。通過本次畢業(yè)設(shè)計，鍛煉了我對機械設(shè)備設(shè)計校核過程，二維及三維計算機輔助設(shè)計軟件的學(xué)習(xí)及應(yīng)用能力，在大學(xué)這四年來對自己的學(xué)習(xí)成果進行了很好的總結(jié)和凝聚，為今后走向工作，實現(xiàn)快速接