打標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)說明書.

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1、遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第4頁1 緒論1.1打標(biāo)機(jī)的發(fā)展歷史打標(biāo)機(jī)就是將以設(shè)計(jì)好的圖形、文字、產(chǎn)品序列號、商標(biāo)等通過合適的工藝手段標(biāo)記在產(chǎn)品的表面。根據(jù)工藝的不同，標(biāo)記可分為永久性和可去除兩種。奧斯汀標(biāo)系統(tǒng)有限公司作為標(biāo)記和打標(biāo)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，已經(jīng)有半個世紀(jì)的歷史。1968年她的前身成立于瑞典，是世界上電解液打標(biāo)機(jī)的發(fā)明者，隨著公司的發(fā)展壯大， 在20世紀(jì)70年代，由瑞典遷到德國佐林根；隨后，公司先后開發(fā)了氣動針式打標(biāo)機(jī)， 噴墨打標(biāo)機(jī)和激光打標(biāo)機(jī)，形成了全系列標(biāo)志系統(tǒng)的研發(fā)，生產(chǎn)和銷售體系，并且研發(fā) 出環(huán)保耐久的電解液和優(yōu)質(zhì)的打標(biāo)模板，得到全世界標(biāo)記行業(yè)的一致好評。1973年，美國TELESI

2、S公司研發(fā)出全球第一臺氣動打標(biāo)機(jī)；1984年法國TECHNIF公司研制出全 球第一臺手持式氣動打標(biāo)機(jī)。打標(biāo)技術(shù)目前在工業(yè)上的應(yīng)用正被人們逐漸重視，各種新型的打標(biāo)系統(tǒng)層出不窮， 它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)正在取代傳統(tǒng)的標(biāo)記方法，如：沖壓、印刷、化學(xué)腐蝕等，在各種機(jī)械零部件、電子元器件、集成電路模塊、儀器、儀表、電機(jī)銘牌、工具甚至食品包裝等物 體表面上，標(biāo)記出漢字、英文字符、數(shù)字、圖形等，從而在這些領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。 國際上一些發(fā)達(dá)國家已將該技術(shù)作為工業(yè)加工的進(jìn)行研制和推廣?，F(xiàn)在它已經(jīng)引起了越來越多生產(chǎn)廠家的重視，給產(chǎn)品生產(chǎn)注入新的活力。1.2我國打標(biāo)機(jī)發(fā)展?fàn)顩r我國引進(jìn)打標(biāo)機(jī)比較晚，1997年重慶捷達(dá)公

3、司從加拿大引進(jìn)打標(biāo)機(jī)系統(tǒng)， 這是最早 氣動打標(biāo)機(jī)生產(chǎn)基地，也是國內(nèi)氣動打標(biāo)機(jī)的發(fā)源地。在重慶本地經(jīng)銷打標(biāo)機(jī)企業(yè)有五 十多家，但真正的生產(chǎn)企業(yè)不多，大概只有五六家左右，大多數(shù)是打標(biāo)機(jī)經(jīng)銷商和貼牌 商，由于打標(biāo)機(jī)是1997年開始從國外引進(jìn)，并開始研究和生產(chǎn)。最早打標(biāo)機(jī)主要應(yīng)用 于發(fā)動機(jī)、活塞、摩托車車架、汽車大梁等行業(yè)的應(yīng)用，由于打標(biāo)機(jī)打印速度比較快， 每個廠一般有一兩臺就行了，打標(biāo)機(jī)的使用壽命一般有五六年。整個打標(biāo)機(jī)當(dāng)時在國內(nèi) 需求量不是很大，所以打標(biāo)機(jī)主要是中小企業(yè)生產(chǎn)，這些企業(yè)一般人都不是很多，最多 五十生產(chǎn)工人左右，現(xiàn)在的企業(yè)在網(wǎng)上一家比一家說的大，一家比一家說的好，但實(shí)際 你走進(jìn)工廠最多

4、可能只有一兩個人或者四五個人，很多都沒有自己的核心技術(shù)，沒有固 定的生產(chǎn)車間，沒有必要的檢測手?jǐn)?，只?jīng)過簡單的組裝就出廠，導(dǎo)致在使用過程中故 障不斷。還有就是很多都是經(jīng)銷商或貼牌商；還有很多是業(yè)務(wù)人員在外買的打標(biāo)機(jī)，然 后隨便貼上一個品牌，很多客戶采購氣動打標(biāo)機(jī)根本就不知道打標(biāo)機(jī)是什么樣的，質(zhì)量 好壞的的一個憑定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)購買過后打標(biāo)機(jī)用了不長時間就壞或者根本就不穩(wěn)定，當(dāng)在 打電話售后服務(wù)時，很多公司都不在了，或者售后服務(wù)費(fèi)用很高，所以客戶購買設(shè)備一 定要到生產(chǎn)廠家購買，還有就是在用戶選購前做好充分的市場調(diào)查，不要一味地看重價 格，更重要的是摸清對方的公司實(shí)力，以避免遭受不必要的經(jīng)濟(jì)損失。國家自

5、 六.五”計(jì)劃起支持打標(biāo)加工項(xiàng)目， 七.五”末至 八.五”初期開始出現(xiàn)激光加 工系統(tǒng)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。國家科委已將打標(biāo)技術(shù)列為 八五火炬計(jì)劃”進(jìn)行研制和推廣。 這必將為我國打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展提供強(qiáng)大動力。1.3電化打標(biāo)機(jī)原理及特點(diǎn)打標(biāo)機(jī)按打標(biāo)工藝不同可分為氣動打標(biāo)機(jī)、電化打標(biāo)機(jī)和激光打標(biāo)記等。他們打標(biāo) 條件不同，使用范圍也不一樣。他們之間的區(qū)別見表1.1。表1.1 電化打標(biāo)與其它常見工藝標(biāo)刻的比較與區(qū)別打標(biāo)工藝速度性能效果與精度圖像文字變更激光振鏡打標(biāo)快好精度咼效果好易于變更激光掩模打標(biāo)快較好精度較咼不易變更化學(xué)腐蝕較快好精度不咼不易變更照相腐蝕較快好精度不咼不易變更噴墨噴碼快較差精度較咼易于變更機(jī)

6、械壓痕快較差精度不咼不易變更熔?？旌镁炔畈灰鬃兏鼩鈩記_針中速較好精度不咼易于變更電化打標(biāo)機(jī)又叫電腐蝕打標(biāo)機(jī)，電化打標(biāo)機(jī)、電蝕打標(biāo)機(jī)、金屬電印打標(biāo)機(jī)、 電蝕刻打標(biāo)機(jī)、金屬刻字機(jī)、金屬印字機(jī)、金屬打標(biāo)機(jī)、金屬電化打標(biāo)機(jī)。標(biāo)記過 程是基于電化學(xué)理，通過在導(dǎo)電產(chǎn)品的表面上覆蓋一個標(biāo)記模板，使電流和電解液在導(dǎo) 電體和模板之間相互作用而產(chǎn)生清晰耐久的標(biāo)識。根據(jù)導(dǎo)電產(chǎn)品的不同材質(zhì)，通過選擇 的電解液和控制標(biāo)記電流，電解液標(biāo)記可以在產(chǎn)品表面留下不同顏色（黑色和白色）不 同深度的標(biāo)記。通過設(shè)計(jì)制作模板，可以在產(chǎn)品上標(biāo)記任何形狀，適用于所有導(dǎo)電產(chǎn)品。 典型應(yīng)用領(lǐng)域有：餐具、工具、醫(yī)療儀器設(shè)備、管件軸承。產(chǎn)品特點(diǎn)

7、：1電子模塊制作，功能擴(kuò)展性強(qiáng)，具有定時打標(biāo)，自動、半自動打標(biāo)功能，可連 續(xù)生產(chǎn)使用。2、打標(biāo)操作簡單，具有定時打標(biāo)，自動、半自動打標(biāo)功能，可連接生產(chǎn)線使用。3、打標(biāo)速度快，一次可在2秒內(nèi)完成，可打印各種商標(biāo)圖形，產(chǎn)品名稱，技術(shù)指 標(biāo)4、圖案、文字、符號美觀、清晰。5、標(biāo)記永久保持、又不損傷產(chǎn)品外觀。6、防偽性強(qiáng)，不易仿冒。7、標(biāo)記成本是傳統(tǒng)制標(biāo)成本的三分之一。1.4我國氣動行業(yè)的發(fā)展氣動技術(shù)作為現(xiàn)代傳動與控制的重要技術(shù)，有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。中國的氣 動工業(yè)還是個朝陽工業(yè)，伴隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程，氣動技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大。 近幾年來，各類中、外氣動生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)營機(jī)構(gòu)如雨后春筍迅速發(fā)展

8、。氣動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：獲?。嚎諝馐侨≈槐M用之不絕的。輸送：空氣通過管道容易傳輸，可集中供氣，遠(yuǎn)距離輸送。存貯：壓縮空氣可以貯存在貯氣罐中。溫度：壓縮空氣對溫度的變化不敏感，從而保證運(yùn)行穩(wěn)定。防暴：壓縮空氣沒有爆炸及著火的危險。潔凈：無油潤滑的排出氣體干凈，通過管路和元件排出的氣體不會污染空氣。元件：氣動元件結(jié)構(gòu)簡單，價格相對低。過載安全：氣動工具和執(zhí)行元件超載可達(dá)到停止不動，而無其它危害。我國的氣動工業(yè)發(fā)展起步晚、起點(diǎn)低，在發(fā)展過程中缺乏國家重點(diǎn)投入，并受國家 基礎(chǔ)工業(yè)水平和相關(guān)產(chǎn)業(yè)水平所限，曾經(jīng)歷了較長時期的低水平、封閉式的慢速發(fā)展過程。進(jìn)入九十年代以來，隨著國家對外開放和現(xiàn)代化建設(shè)的步伐加快

9、，氣動技術(shù)的應(yīng)用 領(lǐng)域逐漸增多，并愈來愈多地接觸到國外同行的先進(jìn)產(chǎn)品與技術(shù)，行業(yè)的發(fā)展才步入較 快階段。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，我國氣動行業(yè)雖然有了長足進(jìn)步，但還是個小行業(yè)，無 論在生產(chǎn)規(guī)模還是技術(shù)水平上，都還不能滿足不斷提升的市場需求和現(xiàn)代化建設(shè)要求， 與國際先進(jìn)水平的差距也甚為懸殊。國家的改革開放與現(xiàn)代化建設(shè)，推動了氣動行業(yè)的 高速發(fā)展；國際同行的關(guān)注與投入，也加大了氣動領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展與市場競爭的力度。1.5課題的來源及現(xiàn)實(shí)意義電化刻字機(jī)在國內(nèi)發(fā)展并非先進(jìn)，國內(nèi)幾家有流水線式刻字機(jī)的單位也不多，而且 生產(chǎn)過程復(fù)雜，雇傭工人多，時間長，生產(chǎn)效率低，成本大。通過氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可改 善這些問題。氣動系

10、統(tǒng)靠PLC控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)電氣一體化，符合行業(yè)發(fā)展規(guī)律。通過本環(huán)節(jié)的鍛煉力爭能把以前所學(xué)的知識融會貫通，從而達(dá)到溫故而知新的目 的，提高解決實(shí)際工程課題的能力。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第5頁2氣壓系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)升降缸上升高度150mm水平缸移動距離400mm擺動缸載荷18N m齒形帶運(yùn)動速速2m/s一次打標(biāo)數(shù)目1個達(dá)標(biāo)時間3個/s打標(biāo)循環(huán)周期0.8s系統(tǒng)取大壓力0.2MPa遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第7頁3明確工作要求及制定系統(tǒng)方案3.1氣壓系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)要求氣動技術(shù)是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)傳遞動力和控制信號的系統(tǒng)。典型的氣動系統(tǒng)由氣壓發(fā)生裝置、執(zhí)行元件、控制元件及輔助元件等部分組成。本設(shè)備

11、中采用空氣壓縮 機(jī)作為氣壓發(fā)生裝置，以氣缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在它們之間通過 管道以及附件進(jìn)行能量傳遞；通過各種閥作為控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。通常氣壓系統(tǒng)的一般要求是：1、保證工作部件所需要的動力；2、實(shí)現(xiàn)工作部件所需要的運(yùn)動、工作循環(huán)，保證運(yùn)動的平穩(wěn)性和精確性；3、要求傳動效率高；4、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工作安全可靠，操作容易，維修方便等。5、應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)及滿足環(huán)保要求。3.2設(shè)備的工作要求具有自動打標(biāo)功能。傳輸帶將餐具運(yùn)送到吸嘴下，由吸嘴吸到打標(biāo)器下，延時，開 始打標(biāo)。打標(biāo)后再由另一吸嘴將其送到下一傳送帶上。在傳送帶上實(shí)現(xiàn)清洗、消毒以及 包裝等工作。1、運(yùn)動要求：打標(biāo)完成一次時間

12、tao(A i)Ai)】2ai(Bi)Bil:I、?53bi (Ao)Aoc0)k4ao(A i)Ai?i款s_l*5ai (Bo)Bof c0-6Bo(Ao)Ao;備用圖4.3氣缸信號一動作狀態(tài)線圖4.3畫氣缸回路原理圖根據(jù)系統(tǒng)要求，合理分配各執(zhí)行元件設(shè)計(jì)如圖 4.4所示的氣動系統(tǒng)原理圖I升降it水平飢擺動肛-00圖4.4氣缸回路原理圖此外，由于系統(tǒng)有很多電控閥的使用，電磁鐵工作順序表如下表4.1表4.1電磁鐵動作表1DT2DT3DT4DT5DT升降缸上升+升降缸下降+水平缸前進(jìn)+水平缸后退+擺動缸擺動+5載荷的組成和計(jì)算5.1氣缸載荷的組成氣缸載荷主要有工作負(fù)載、運(yùn)動部件導(dǎo)軌摩擦負(fù)載、運(yùn)動

13、部件慣性力、各密封處的 摩擦阻力等。1、工作負(fù)載Fg常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的物件的作用力。這些作用力的方向與活塞運(yùn)動方向相同為負(fù)，相反為正。2、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載Ff(5.1)其值可按牛頓第二定律算(5.2)Ff G Fn式中 G 運(yùn)動部件的重力，N;Fn 外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力，N；3、慣性負(fù)載F.慣性負(fù)載是運(yùn)動部件在啟動加速或制動減速時的慣性力, 出式中 g 重力加速度，g =9.8 N/kg ；v 時間內(nèi)的速度變化值，m/s ；氏一啟動，制動速度轉(zhuǎn)換時間，一般機(jī)械取 氏=0.010.05 s,對輕載低速運(yùn)動 部件取小值，對重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般=0.51.5m/s2o

14、t以上三種載荷之和稱為氣壓缸的外載荷 FwF：(5.3)4、密封處的摩擦阻力Fm缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計(jì)算，一般估算為:遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第#頁遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第#頁Fm(5.4)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第#頁遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第#頁式中m 氣缸的機(jī)械效率，一般取、二竿.因?yàn)镕 =Fw，因此有m5、總載荷FFm(5.5)(5.6)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第#頁遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第16頁5.2氣缸載荷的計(jì)算5.2.1升降缸的載荷計(jì)算1、工作負(fù)載FgFg 二 mg =20 9.8 =196N式中 m 氣缸上負(fù)載質(zhì)量，N;g 重力加速度，N

15、/kg。2、慣性負(fù)載Fa取-V T.5 m/M，由公式(5.2)可得:lGvF:gN1969.81.5=30N3、導(dǎo)軌摩擦力Ff在豎直方向無導(dǎo)軌，F(xiàn)f =04、外載荷Fw由公式(5.3)得Fw = Fg Ff F.=196+30+0 N =226N5、摩擦阻力Fm取 f 0於，m =0.95，由公式(5.5)可得:匚1 - m Fwnm1 -0.95226-0.956、總載荷F由公式(5.6)可得:=12NF = Fw F m=226+12=238N5.2.2水平缸的載荷計(jì)算1、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載Ff水平滑道材料為鋁，故取J =0.04由公式(5.1)可得:Ff G N-0.04 40 =16 N2

16、、慣性負(fù)載F：.取=1.5 m/_.，由公式(5.2)可得：遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第17頁遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第#頁F：Gvg. ：t409.81.5=6.1 N遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第#頁遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第18頁3)工作負(fù)載Fg水平氣缸在水平方向Fg=O3)外載荷Fw由公式(5.3)可得:FW - FgFf F N=0 1.6 6.1=7.1N4)摩擦阻力；取 f= 0.95，由公式(5.5)可得：F 一九瓦“廠mm1 -0.957.7-0.95=0.5N6、總載荷F由公式(5.6)可得：Fw Fm=7.7+0.5=8.2N5.2.3擺動缸的載荷計(jì)算般取 n=0.8

17、0.89。計(jì)算擺動缸載荷轉(zhuǎn)矩T時要考慮擺動缸的機(jī)械效率n,遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第19頁(5.7)TTm=m已知載荷轉(zhuǎn)矩為 Tm =18N- m 機(jī)械效率取n=0.85,由公式(5.7)可得:Tm18一 0.85= 21.18 N m遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第22頁6氣壓系統(tǒng)元件的選擇6.1氣缸的選擇6.1.1初選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。系統(tǒng)工作壓力選定得是否合理，關(guān)系到整個系統(tǒng)的合理程度。因?yàn)闅飧坠ぷ鲏毫σ话阍?0.11MPa之間，又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜大于 1040KN。在本氣 壓系統(tǒng)中，其中升降缸具有最大工作壓力。根據(jù)以上計(jì)算可知系統(tǒng)最大負(fù)載約為236N,故初

18、選系統(tǒng)的工作壓力為 0.2MPa。6.1.2氣缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算由F1D P(6.1)4甘.“22-F2D-d P(6.2)4得D1 4F/r：P(6.3)D2 = ；4F/：Pd 2(6.4)式中R無桿腔活塞負(fù)載，N ;F2 有桿腔活塞負(fù)載，N ;D 活塞直徑，m；P 氣缸工作壓力，Pa；考慮總阻力及動特性參數(shù)的負(fù)載率。一般負(fù)載率取值在0.30.5之間，要求運(yùn)動速度高時取0.3左右，運(yùn)動速度低時取0.5,豎直放置時取0.3左右。d 活塞桿直徑，當(dāng)用上式計(jì)算時，活塞桿直徑d可根據(jù)氣缸拉力預(yù)先估定，按 d/D =0.20.3計(jì)算。計(jì)算出缸徑D后，應(yīng)按參考文獻(xiàn)4表6.1進(jìn)行圓整，選擇相近的標(biāo)準(zhǔn)缸

19、徑。表6.1缸筒內(nèi)徑系列mm810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)2503204005006301、升降缸內(nèi)徑升降缸由無桿腔負(fù)載，由公式(6.3)得D-i = 4F / 二P=238/(3.14一0.2一106一0.4)-4=4.94 10 m=49.4mm由上表將缸內(nèi)徑圓整為 D =50mm由 d/D =0.20.3，貝U, d =(0.20.3)D =(1015)mm d =12mm。2、水平缸內(nèi)徑水平缸也由無桿腔負(fù)載，由公式(6.3)得D2= 4F/二P=、4 8.5/(3.14 0.2 1060.4)-4=1.

20、16 10 m=12mm根據(jù)上表可直接確定D2 =12mm由 d/D =0.20.3,則,d = (0.20.3) D =(2.43.6)mm。6.1.3計(jì)算氣缸所需流量及實(shí)際工作壓力實(shí)際工作壓力有公式:P=F式中A 活塞受力面積,2A 亠口2。升降缸由文獻(xiàn)1經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化可取經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化可取d =3mm。(6.5)A遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第23頁水平缸=2361.96 10-=0.12MP8.5= 1.13 10 鼻=0.07 MPa6.1.4耗氣量計(jì)算一個氣缸的耗氣量與其直徑、行程、動作時間及及連接管道容積等有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中，一般連接管道容積比氣缸容積小得多，故可忽略不計(jì)氣缸一個往復(fù)行程壓縮空

21、氣消耗量可按下式計(jì)算:(6.6)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第#頁遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第25頁式中 Q 雙作用活塞缸壓縮空氣耗量，m3/s；t 氣缸一個往返行程所用時間，s；v 氣缸容積效率，一般取 v=0.90.95;s 氣缸行程，m。使用氣缸無桿腔工作，其公式可簡化為:(6.7)二 D2s 4t v式中 D 汽缸內(nèi)徑，m1、升降缸的耗氣量計(jì)算已知缸徑D =50mm，行程s=150mm，全程行程需要時間t=0.4s，取v=0.9。由式(6.7)可算出壓縮空氣量:二 D2s4TT3.14 0.0520.154 0.4 0.9-5.46 10*m3/s2、水平缸的耗氣量計(jì)算已知缸徑D =12

22、mm，行程s=400mm,全程行程需要時間t=0.4s,取v=0.9。由式(6.7)可算出壓縮空氣量：二 D2sITT23.14 0.0120.44 0.4 0.9=1.26 10m3/s3、擺動缸耗氣量計(jì)算擺動缸的耗氣量由文獻(xiàn)3,899可知公式p +0.1013Q=0.002VN(6.8)0.1013式中Q -標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)耗氣量，dm3/min ；V -擺動馬達(dá)容積，cm3;N頻度(循環(huán)次數(shù))，/min;P -工作壓力，MPa。根據(jù)擺動缸載荷轉(zhuǎn)矩T和設(shè)備的實(shí)際情況，由文獻(xiàn)1參考擺動缸各產(chǎn)品系列，可選擇QGB1-75型擺動缸。其各參數(shù)為：V=184cm3、N =50/min、工作壓力p=0.151

23、MPa、擺動角度，=90丄3、葉片數(shù)n=1所以，擺動缸的耗氣量可由公式(6.8)算的:遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第28頁p 0.1013 Q =0.002VN0.10130.2+0.1013 = 0.002 184 50 -0.10133=54.73 dm /min將其化成標(biāo)準(zhǔn)單位（m3/s）：334343Q =54.73 X 10- /60m/s=9.1217X 10- m /s=9.12X 10- m /s6.1.5氣缸型號的選擇根據(jù)計(jì)算的尺寸和氣壓系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)，由文獻(xiàn)選擇液壓缸：升降缸為：QGB II 50X200-MF2移送缸為：10Y-1SD12N450擺動缸為：QGB1-75在氣

24、缸工作中，當(dāng)L 10d，活塞桿承受推力負(fù)載時，細(xì)長桿受壓力往往會產(chǎn)生彎曲變形。氣缸承受縱向推力負(fù)載達(dá)到極限力 Kk以后，活塞桿會產(chǎn)生軸向彎曲，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，該極限力與缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。此時需要進(jìn)行壓桿穩(wěn)定 性的校核由于升降缸 = 150 = 12.5 10，移送缸=400 -133 10，所以這兩個缸的活d 12d 3塞桿都需要進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性的校核。當(dāng)細(xì)長比-_85 .n時，K(6.9)(6.10)n 兀 2EJFk =l當(dāng)細(xì)長比-：85 .n時，KlfA1Fk 二1-(L/K)2n式中L -活塞桿計(jì)算長度，m；K -活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑，實(shí)心干K=、,1=4m；J 活塞桿

25、截面的轉(zhuǎn)動慣量，實(shí)心活塞桿J m4;64A 活塞桿橫截面積，實(shí)心桿：d2Ai :4n 末端條件系數(shù)；E 活塞桿材料的彈性模量，對于鋼 E=2.1 1011Pa；f 材料試驗(yàn)強(qiáng)度值，對于鋼f =49 1011Pa； a 系數(shù)，對于鋼a =1/5000。1、升降缸：d 12K3 mm= 3 10 m44L 150 103=50K 3 10由參考文獻(xiàn)，表3-5, 取 n = 1即：L : 85 nK應(yīng)按公式(6.9)驗(yàn)算：A123.14 124_2 2=1.13X 10 2m2lfA1Fk :a 21(L/K)n49 1011 1.13 10 絃-J_150005021= 4429.5996二 44

26、29.60 N遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第31頁即：Fk F外所選升降缸滿足要求。2. 水平缸：K7.5 10 * m44L 400 10K - 7.5 10*= 533.3由參考文獻(xiàn)4，表3-5,取n = 1即：8. nK應(yīng)按公式（6.10）驗(yàn)算：二d44Jmm64_ 3.14 34-64_ n 兀 2EJFk 二 L22 11_81 3.1422.1 10113.97 10-0.42=5.13 105 N即：Fk F外所選水平缸滿足要求。6.2控制元件的選擇1選擇類型根據(jù)系統(tǒng)對控制元件壓力及流量要求，按照氣動回路原理圖初選個控制閥如下：主控?fù)Q向閥： 、閥均為Q25DC-L系列三位五通電磁換

27、向閥，通經(jīng)待定;安全閥：因系統(tǒng)壓力較小，可選 A27W-10型安全閥；單向節(jié)流閥：根據(jù)實(shí)際情況，可初選XQ系列單向節(jié)流閥；減壓閥：由系統(tǒng)壓力可初選QTYA系列減壓閥；單向閥：初選XQ系列。2選擇主控閥：43對升降缸換向閥的選則：因升降缸要求壓力 Pi=0.2MPa,流量Qi=5.9 10-m/s，由 參考文獻(xiàn)6表6-2,選電磁閥的通徑為6。其額定流量Q=6.9 10-4m3/s，由參考文獻(xiàn)1 可知，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，故選換向閥型號為 Q25DC-6.對水平缸換向閥的選則：水平移動缸要求壓力 PimvT nPThfl2刃13_liL.InJ LUOut飛肓歩/.Of：Aor 6TOunvTnPTjf

28、l34_It.Out/Seltwlj T冇瞬KI，査吿5：履下障./UAtvork 3wwdEnaIt.(hit飛前歩/DAtvark g |ICO1 1wovfait5 19016_GjlOlathi.t順序歩? |1CLli iv.i 11 iSQ2HLWDntVD | |1 ?IT陽Trirt1齢1 7國5e_InUlwDut/Hetwork 90P前齒VO | |11幵mvEiwDut1臨步9品；Q_In/Hfttvark 31當(dāng)前步/Hetvark 12輪出刷新.1TA：痢下略VDSQ1TD(OUT J- m遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第46頁遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第#頁I_卄Y1

29、(OUT )2A/ffstwark 14 3TA：右移.Y(JUT )-3U/St tn ark 15 4TA ： Bfil 左移 j 5JA :向擺動-Y3(QRJT )-JYi(.OlfT-5YA/iTfltwurk 16 6TA: CJI擺虱/KitTfurk 17 原位拎示.Y5 (OVT )-6TAY& (oirr )- EL遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第48頁10 氣動系統(tǒng)的維護(hù)及故障處理10.1維護(hù)保養(yǎng)10.1.1維護(hù)的中心任務(wù)保證氣動系統(tǒng)情節(jié)干燥的壓縮空氣；保證氣動系統(tǒng)的氣密性；保證油霧潤滑元件得 到必要的潤滑；保證氣動系統(tǒng)元件得到規(guī)定的工作條件，以保證氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的 要求

30、進(jìn)行工作。維護(hù)工作應(yīng)有記錄，以利于今后的故障診斷預(yù)處理。10.1.2維護(hù)管理的考慮方法維護(hù)管理時，首先應(yīng)充分了解元件的功能、性能及構(gòu)造。在購入元件設(shè)備時，首先 應(yīng)按照廠家的樣本等對元件的性能、功能進(jìn)行調(diào)查。廠家的實(shí)驗(yàn)條件與設(shè)備實(shí)際使用條 件一般是不同的，因此，不應(yīng)忽視兩者之間的不同對產(chǎn)品性能的影響。在選用元件時，必須考慮下述事項(xiàng)：1、理解決定元件型號而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)條件及其理論基礎(chǔ)，盡可能根據(jù)確實(shí)的數(shù)據(jù)來 掌握元件的性能；2、調(diào)查、研究各種實(shí)際使用條件對氣動執(zhí)行元件適用場合、性能的影響；3、了解在最惡劣的使用條件下，元件性能上有無裕度。10.1.3維護(hù)檢修原則和項(xiàng)目元件定期檢修項(xiàng)目有日常維護(hù)、每周

31、一次的維護(hù)、三個月到一年的定期維護(hù)以及大 修。日常維護(hù)主要是在設(shè)備開始運(yùn)轉(zhuǎn)及結(jié)束時，應(yīng)養(yǎng)成排水的習(xí)慣。在氣罐、豎管的最 下端及及配管端部、過濾器等需要排污的地方必須進(jìn)行排水。定期檢修時主要檢查過濾 器杯內(nèi)有無污物、濾芯是否堵塞、自動排水器是否正常；減壓閥調(diào)壓功能是否正常，壓 力表有無竄動現(xiàn)象；油霧器油杯內(nèi)有無雜質(zhì)等污物、油滴是否正常；電磁閥電磁鐵處有 無振動噪聲、排氣口是否漏氣；氣缸運(yùn)動是否平穩(wěn)。一般來說，一年到兩年間大修。10.2常見故障診斷與對策10.2.1氣源故障氣源的常見故障：減壓閥故障，管路故障，壓縮空氣處理組件故障等。減壓閥有時壓力調(diào)不高，或壓力上升緩慢，要考慮調(diào)壓彈簧斷裂或膜片破

32、裂，過濾 網(wǎng)被堵塞等，應(yīng)更換及拆下清洗；管路接頭處泄漏時可從聲音上來判斷漏氣的部位，應(yīng) 及時修補(bǔ)或更換。若管路中聚積有冷凝水時，應(yīng)及時排掉；壓縮空氣處理組件中，當(dāng)油 霧器不滴油時，應(yīng)檢查進(jìn)氣口的氣流量是否低于起霧流量，是否漏氣，油量調(diào)節(jié)針閥是 否堵塞等；如果油杯底部沉積了水分，應(yīng)及時排除；當(dāng)密圭寸圈損壞時，應(yīng)及時更換。1022氣動執(zhí)行元件故障由于氣缸裝配不當(dāng)和長期使用，氣動執(zhí)行元件（氣缸）易發(fā)生內(nèi)、外泄漏，輸出力 不足和動作不平穩(wěn)，緩沖效果不良，活塞桿和缸蓋損壞等故障現(xiàn)象。當(dāng)氣缸出現(xiàn)內(nèi)、外泄漏時，應(yīng)重新調(diào)整活塞桿的中心，以保證活塞桿與缸筒的同軸 度；若氣缸內(nèi)存在雜質(zhì)，應(yīng)及時清除；活塞桿上有傷痕

33、時，應(yīng)換新。氣缸的輸出力不足 和動作不平穩(wěn)，一般是因活塞或活塞桿被卡住、潤滑不良、供氣量不足等原因造成的。 對此，應(yīng)調(diào)整活塞桿的中心；供氣管路是否被堵塞。氣缸的緩沖效果不良，一般是因緩 沖密封圈磨損或調(diào)節(jié)螺釘損壞所致。此時，應(yīng)更換密封圈和調(diào)節(jié)螺釘。氣缸的活塞桿和缸蓋損壞，一般是因活塞桿安裝偏心或緩沖機(jī)構(gòu)不起作用而造成的。對此，應(yīng)調(diào)整活 塞桿的中心位置；更換緩沖密封圈或調(diào)節(jié)螺釘。10.2.3換向閥故障換向閥的故障有：閥不能換向或換向動作緩慢，氣體泄漏，電磁先導(dǎo)閥有故障等。換向閥不能換向或換向動作緩慢，一般是因潤滑不良、彈簧被卡住或損壞、油污或 雜質(zhì)卡住滑動部分等原因引起的。對此，應(yīng)先檢查油霧器的

34、工作是否正常；潤滑油的粘 度是否合適。換向閥泄漏應(yīng)更換密封圈、閥桿和閥座，或?qū)Q向閥換新。若電磁先導(dǎo)閥 的進(jìn)、排氣孔被油泥等雜物堵塞，封閉不嚴(yán)，活動鐵芯被卡死，電路有故障等，均可導(dǎo) 致?lián)Q向閥不能正常換向。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第49頁11氣動系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)氣壓傳動和控制是生產(chǎn)過程自動化和機(jī)械化的最有效手段之一，但其工作介質(zhì)（壓 縮空氣）的制造成本高，能量的利用率又相當(dāng)?shù)?。提高氣動系統(tǒng)使用的經(jīng)濟(jì)性，已成為 當(dāng)前應(yīng)該重視的問題。對氣動系統(tǒng)來說，減少耗氣量就是節(jié)能。氣動系統(tǒng)的節(jié)能可以從幾個方面著手：（1）完善氣源系統(tǒng) 從壓縮空氣的生產(chǎn)、處理、輸送、分配的整個氣源系統(tǒng)全盤 考慮，采取綜合措施。在選擇

35、空壓機(jī)時，采用具有完善級間冷卻的多極壓縮機(jī)可節(jié)省能 量、提高效率。將全廠集中的由大型空壓機(jī)供氣的空壓站，轉(zhuǎn)變?yōu)橛稍跉鈩酉到y(tǒng)附近的 分布在廠區(qū)內(nèi)的多臺較小型空壓機(jī)供氣減少沿程損失小，可以降低出口壓力。空壓機(jī)進(jìn) 氣管道應(yīng)接到室外溫度較低，環(huán)境干凈，干燥的地方。過濾設(shè)備必須保持良好的工作狀 態(tài)。消除氣動系統(tǒng)的泄漏，是氣動系統(tǒng)節(jié)能的另一個重要措施。（2） 采用氣一電或氣一液復(fù)合傳動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能由于微電子技術(shù)的飛速 發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也進(jìn)入了氣動控制技術(shù)的領(lǐng)域。用于控制氣動執(zhí)行元件的，由普通氣動元件組成的，復(fù)雜的氣動邏輯控制回路，現(xiàn)在已可由微型計(jì)算機(jī)或可編程序控制器 代替。只要編制不同的程序便能實(shí)

36、現(xiàn)氣動裝置生產(chǎn)自動化的不同過程。低功耗的氣動元 件，作為可編程序控制器直接驅(qū)動的元件，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大規(guī)模程序控制，可獲得很好的 節(jié)能效果。（3）開發(fā)節(jié)能氣動元件 開發(fā)氣動節(jié)能元件，可從以下幾方面進(jìn)行：減少漏氣，降低能源消耗。開發(fā)防泄漏、耐磨性能好的、無給油的材料制成軟密封件。 開發(fā)低功耗氣動元件，降低能量消耗。（4） 合理設(shè)計(jì)氣動系統(tǒng)、擇優(yōu)選取和合理使用氣動元件，減少耗氣量把氣動流 體力學(xué)、氣動系統(tǒng)動力學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可對氣動系統(tǒng)進(jìn) 行優(yōu)化設(shè)計(jì)，擇優(yōu)選取最佳參數(shù)。（5）在氣動系統(tǒng)中使用不同的工作壓力 氣動系統(tǒng)重要的節(jié)能途徑之一是對系統(tǒng) 的不同部分根據(jù)不同情況使用不同的工

37、作壓力。在氣缸克服外負(fù)載的工作行程供給高壓 氣源，無外負(fù)載的行程供給低壓氣源，可獲得可觀的節(jié)能效益。（6）重復(fù)利用無桿腔中的有壓空氣使活塞返回，變雙程耗氣為單程耗氣。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第50頁結(jié)論通過對電化刻字機(jī)氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，基本解決了原設(shè)備的不足，對國內(nèi)氣動的發(fā)展 做出一些貢獻(xiàn)。將機(jī)-氣-電相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步體現(xiàn)，對機(jī)-氣-電結(jié)合使用的發(fā)展具有 積極意義。在設(shè)計(jì)過程中，遇到了很多難題，很多內(nèi)容需要根據(jù)以前學(xué)過的知識點(diǎn)來解決，這 就對以前的知識點(diǎn)進(jìn)行了復(fù)習(xí)與鞏固。另外，又學(xué)到了很多新知識，因?yàn)橛械膯栴}需要 查閱大量手冊、資料等來解決，甚至要找到相關(guān)教材像學(xué)一門新課一樣慢慢學(xué)，這更豐 富了自己的知識面，為以后學(xué)習(xí)、工作奠定了基礎(chǔ)。雖然不敢保證設(shè)計(jì)的每一數(shù)據(jù)，每一系統(tǒng)的分析都是正確的，但通過這次設(shè)計(jì)，已 經(jīng)掌握了設(shè)計(jì)的步驟，具備了獨(dú)立完成任務(wù)的能力。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第51頁致謝畢業(yè)在即，即將離開培養(yǎng)我的母校、關(guān)心照顧的恩師、鼓勵幫助我的同學(xué)，很