电池上料机

学院：机械工程与自动化学院

专业：新能源汽车工程

成员姓名：许隽豪 赵子文 李沚键 

指导教师：穆德敏

作品内容介绍

    通过实验设计了一款电池上料机，是电池智能制造领域的核心设备，专为解决电池生产过程中物料自动化输送需求而设计。它通过振动盘、皮带、螺旋输送等机械结构，配合传感器、PLC控制系统及气动/机械臂夹取装置，实现极片、电芯、外壳等物料的有序排列、精准输送与定位投放，确保每道工序供料稳定高效。

该设备具有显著技术优势：定位精度可达±0.05mm，适配方形、圆柱、软包等全类型电池，支持0.1-100mm不同尺寸物料，上料速度最高达600件/分钟，可有效提升30%-50%生产效率；采用模块化设计，通过快速更换夹具和参数调整，能在10分钟内完成不同型号电池切换生产；同时搭载智能故障诊断系统，可实时监测设备运行状态，搭配急停保护、光幕防护等安全装置，全方位保障生产安全。目前，电池上料机广泛应用于新能源汽车动力电池、3C数码电池及储能电池生产线，已成为宁德时代、比亚迪等头部企业实现智能化、规模化生产的关键设备，助力推动电池制造向高精度、高效率、高柔性化方向发展。

一、研制背景及意义

1.1背景

全球能源与环境问题：随着全球经济的快速发展，能源消耗不断增加，环境问题日益严峻。减少能源消耗、降低碳排放成为全球关注的焦点，各行业都在积极寻求节能减排的方法和技术。

电池行业发展需求：电池行业作为新能源产业的重要组成部分，近年来发展迅速。电池生产企业面临着提高生产效率、降低成本以及减少环境影响的多重压力。电池上料机作为电池生产过程中的关键设备，其节能减排性能对于整个电池行业的可持续发展具有重要意义。

政策支持与引导：各国政府纷纷出台相关政策，鼓励企业采用节能设备和技术，对节能减排效果显著的企业给予一定的政策优惠和资金支持。这为电池上料机在节能减排方面的研发和应用提供了良好的政策环境。

1.2意义

降低生产成本：通过节能减排，电池上料机可以降低能源消耗，减少企业的生产运营成本。同时，提高设备的能源利用效率，也有助于延长设备的使用寿命，降低设备的维护成本。

提升企业竞争力：在环保要求日益严格的背景下，企业的节能减排表现成为其社会形象和竞争力的重要体现。采用节能减排的电池上料机，有助于企业树立良好的环保形象，满足客户和市场对环保产品的需求，提升企业的市场竞争力。

推动行业可持续发展：电池上料机的节能减排有助于推动整个电池行业向绿色、低碳方向发展。随着越来越多的电池生产企业采用节能型上料机，将促进电池行业技术升级和产业结构优化，实现可持续发展。

减少环境影响：降低能源消耗意味着减少了化石燃料的燃烧，从而降低了二氧化碳等温室气体的排放，对缓解全球气候变化、保护环境具有积极作用。

二、电池上料机

电池上料机的作用是将电池或电池组件自动输送到指定的生产位置，实现自动化上料，为了更好保证电池及电池组件能够更加高效准确的运送到指定位置，应该分块对电池上料机进行设计和规划

2.1 设计要求

1. 高效输送：快速、稳定上料，满足高产能需求。

2. 精准定位：确保电池放置位置误差极小。

3. 兼容性强：适配多种规格、型号电池。

4. 安全可靠：具备防夹手、防碰撞等安全防护。

5. 智能监测：实时反馈上料状态、异常预警 。

6. 易维护：结构便于检修、更换部件。

2.2 容量设计：

根据生产规模和电池供应频率，计算并设计合适的容量，避免频繁加料影响生产效率。

2.3 形状设计：

通常采用倒锥形或梯形，利于电池依靠重力自然下滑，防止电池堆积堵塞。

2.4 输送带设计：

    材质选择：考虑到电池的重量、表面特性以及生产环境，选用耐磨、防静电的橡胶或塑料材质，确保电池输送平稳且不被损坏。

2.5 宽度设计：

根据电池的尺寸和输送速度，确定合适的宽度，保证电池在输送带上不相互挤压且能高效输送。

2.6 驱动电机：

   功率选型：依据上料机的负载、运行速度以及传动效率等参数，精确计算所需功率，选择合适的电机，确保上料机能够稳定运行。

调速性能：为了适应不同的生产节拍和电池规格，电机应具备良好的调速性能，可通过变频器等装置实现精准调速。

2.7 传感器设计：

   位置传感器：安装在输送带的特定位置，用于检测电池的位置和数量，实现自动控制和计数功能，确保上料的准确性和稳定性。

三、电池上料机

3.1 技术参数：

四、设备结构与部件说明

4.1 主要部件功能

1. 振动盘/传送带：用于电池的初步排列和输送。

2. 分选机构：通过光电传感器检测电池极性/尺寸，剔除不良品。

3. 机械臂/夹爪：抓取电池并放置至目标位置。

4. 控制面板：包含触摸屏、启动/停止按钮、急停开关。

5. 气路系统：提供夹爪抓取动力。

五、操作流程

5.1 开机前准备

1. 检查电源、气源连接是否正常。

2. 确认传送带/振动盘内无异物。

3. 佩戴防护手套和护目镜。

5.2 启动步骤

1. 打开电源开关，启动控制面板。

2. 在触摸屏选择“自动模式”，设置电池规格和上料速度。

3. 按下“启动”按钮，设备开始运行。

5.3 停机步骤

1. 按下“停止”按钮，等待设备完成当前周期。

2. 关闭电源和气源。

六、安全规范

1. 禁止在设备运行时调整机械结构或清理卡料。

2. 必须在紧急情况下立即按下红色急停按钮。

3. 定期检查气路密封性和传感器灵敏度。

4. 非专业人员请勿拆卸电气控制箱。

七、维护与保养

7.1 日常维护

· 清洁传送带/振动盘残留的电池碎片。

· 润滑导轨和轴承（建议使用锂基润滑脂）。

7.2 月度保养

· 检查皮带/链条的张紧度。

· 校准传感器和定位精度。

7.3 故障处理

八、注意事项

1. 本设备需在干燥、无尘环境中使用。

2. 避免电池正负极短路，防止起火风险。

3. 长期停用时需断电并覆盖防尘罩。