随着我国在航天领域中技术难题的不断突破,对火箭品质的需求也日益提升。火箭发动机是火箭动力系统的核心,电磁阀是火箭发动机的重要零部件之一,电磁阀中漆包线的缠绕质量直接决定了发动机工作的稳定性和可靠性。目前大部分火箭发动机电磁阀线圈的绕制还是依赖手工缠绕,工作效率低,废品率高。一般绕线设备绕制层数少、张力波动大,因此需要研制一套能够实现张力稳定控制的线圈绕制系统。本文对电磁阀线圈绕制过程、参数要求、运动轨迹和控制算法进行了分析,设计并装配一台由放线轴结构、排线模块、绕线轴结构和张力缓冲调节装置组成的线圈缠绕设备,采用基于STM32板为控制核心的多电机偏差耦合协同控制方式来完成多各电机的同步控制,通过对模块运动轨迹的规划,推出各轴电机的变速过程、变速节点和各节点处的三角函数加减速曲线,搭建线圈绕制自动化设备控制系统的硬件模块,利用张力传感器、外接角度编码器和伺服电机编码器的反馈完成整个绕线过程的控制和监管。同时开发能实时显示张力、压线角度和绕制圈数,绘制相应曲线,记录必要数据的上位机软件。通过确定对张力稳定值与排线模块找零方式精度,线圈绕制张力控制算法和关键参数,压线角度控制算法,奇偶层连接处折返位置及线圈边缘绕制方式的实验分析和实验研究,确定最佳控制组合方案和参数配比,实现线圈绕制的技术要求。研制一台火箭发动机电磁阀线圈自动绕制设备,实现绕线过程中的自动出线、张力自动控制、自动紧密排线、路径自动规划、自动绕线、绕线匝数自动计数等功能,能适用于线径0.31mm~0.41mm,绕制层数在12层以上的电磁阀线圈。同时开发出与该系统匹配的上位机软件,方便工人实时控制、检测线圈绕制情况,提高线圈绕制效率、质量和可靠性。