喷码机的文丘里部件研究.doc

连云港职业技术学院毕 业 论 文题 目： 喷码机的文丘里部件研究 作 者： 学 号： 院 系： 机电工程学院 专业班级： 数控091 指导老师： 二零一二 年 五 月 十 日25 喷码机的文丘里部件研究摘要当今，标识技术的应用正逐步深入每一个角落，尤其在工业方面的应用范围越来越广，应用的复杂性大为增加，使得标识成为各种行业生产中不可缺少的重要组成部分。喷码机在食品，饮料，建材，电线电缆，医药，化工，电子等等众多行业都有应用，所以，现代生活中人们对于喷码机的需求越来越大，而且对喷码机的性能提出了更高的要求。这就要求设计人员能够熟练运用机械的设计知识以及加工知识.其中包括数控加工技术和计算机辅助制造（cam），以及各种二维和三维辅助设计软件的应用.在设计过程中要不断发现错误,修改尺寸参数,以求设计出符合质量要求以及工艺要求的产品来.设计要满足生产需要，制造出符合要求的产品来。 关键词：数控加工 计算机辅助制造 尺寸参数to spurt the code machine venturi parts researchabstractnowadays, marks the use of technology is gradually into each corner, especially in the industrial application of more and more wide range, the complexity of the application increase greatly, make be all kinds of industry production in marking the indispensable and important component. to spurt the code machine in food, beverage, building materials, wire and cable, pharmaceutical, chemical, electronic and so on many industries have application, so, modern life people to spurt the code machine needs more and more, but also to spurt the code machine performance put forward higher request. this requires design personnel proficient in mechanical design knowledge and processing knowledge. including nc machining technology and computer aided manufacturing (cam), and various 2 d and 3 d aided design software application. in the design process to continuously find errors, change size parameters, in order to design to meet the quality requirements and technical requirements of products. design to meet production needs, make out to meet the requirements of products. key words: the numerical control processing computer aided manufacturing size parameters 目录摘要iabstractii第一章 引言11.1喷码机的发展11.11 喷码机简介11.1.2喷码机的发展趋势21.2绘图软件介绍21.2.1 cad的简介21.2.2 pro/engineer的简介31.3论文安排3第二章 喷码机零件的分析42.1喷码机的零件42.2文丘里效应52.3文丘里应用62.4文丘里在喷码机中的应用62.5文丘里改进实验9第三章 零件的实体造型113.1 pro/e介绍113.2文丘里造型113.3文丘里焊件造型143.4文丘里接头造型16第四章 组件造型装配194.1组装介绍194.2文丘里装配步骤：19结语23参考文献24致谢25第一章 引言1.1喷码机的发展1.11 喷码机简介随着全球机械制造业的发展，工业生产自动化程度不断提高，产品的包装及其标识逐渐被人们所关注，各种包装与标识的设备应运而生，但是初期的标识设备大多为接触式的设备，这样就使得许多产品由于本身的凹凸不平或者本身的脆弱性，不适合使用接触式的标识设备。这样，人们就希望有一种能隔空打印的设备来完成对产品的标识，喷码机就是在这种情况下诞生的。喷码机由于可极大提高工作效率，配合软件系统可兼防伪功能，已广泛应用于食品、饮料、化妆品、医药、建材、装饰材料、汽车零配件、电子元件等行业。1969年，世界首部商业用墨水喷码机在美国伟迪捷videojet公司诞生，由此开创了喷码机的历史。之后，全球多家公司纷纷推出小字体墨水喷码机、纸箱大字体墨水喷码机等产品，近十年，激光喷码机问世并不断改进。世界代表公司英国多米诺domino、法国依玛士imaje、英国领新linx、英国威利willett等公司在开辟欧、美市场之后，开始进军中国庞大的食品饮料市场。自90年代末，国产喷码机最早由航天部下属研究所发明以来，结束了国外产品垄断的局面，经过十多年的发展，在国内同仁的奋力追赶之下，国产喷码机在性能、稳定性的某些方面已达到或接近世界水平，目前有多家产品已远销欧美等发达国家。墨水喷码机按原理分为连续性墨水喷射（cij）和指令喷射（dod）；按字体大小分小字体、大字体；按喷印速度分超高速、高速、标准速、慢速；按动力源分为外部气源（来自外部的压缩空气）和内部气源（来自内部的齿轮泵）2004年激光喷码机成为市场销售新亮点。由于激光喷码机喷印的是一个无法擦除的永久性标记，这一永久标识可以帮助标识特定的产品，伪造品看上去与真品极其相似，但由于没有激光喷码，极易被识别，因此，激光喷码机具有有效的防伪功能。喷码机主要集中在饮料、啤酒、矿泉水等行业，但也开始向电线电缆、副食品、香烟、电池等行业发展。喷码机的功能除了可以清楚其生产日期，还可以进行潜在问题的追踪，防止假冒等，可以说食品行业是喷码机的最大市场。1.1.2喷码机的发展趋势从产品质量来说，要求设备维修率低，打印速度快、内容多、自动清洗容易，而操作上要求越简单越好，这些问题成为全球喷码机企业要着手解决的问题。针对中国庞大的市场，各大公司紧紧抓住界面的中文化课题，如何使软件程序、触摸屏等操作更清楚、更容易掌握，谁能率先方便的解决这一棘手问题，本土化的发展将更迅速。如今喷码机所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。机电产品的结构变得愈来愈复杂、功能变得愈来愈繁多、研制时间变得愈来愈短促、更新换代变得愈来愈急速，这些发展趋势都对喷码机的设计与制造提出新的要求。1.2绘图软件介绍1.2.1 cad的简介autocad（auto computer aided design）是美国autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。autocad具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。autocad具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行。cad的特点：(1)具有完善的图形绘制功能。 (2)有强大的图形编辑功能。 (3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。 (4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。 (5)支持多种硬件设备。 (6)支持多种操作平台 (7)具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从autocad2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如autocad设计中心（adc）、多文档设计环境（mde）、internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能。1.2.2 pro/engineer的简介pro/engineer操作软件是美国参数技术公司（ptc)旗下的cad/cam/cae一体化的三维软件。pro/engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，pro/engineer作为当今世界机械cad/cae/cam领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的cad/cam/cae软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。pro/e第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。pro/e的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。他不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。pro/e采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。1.3论文安排本次论文主要介绍了喷码机的发展及零件设计所涉及的软件的简介， 包括喷码机零件的分析，涉及了文丘里的原理介绍，及文丘里在喷码机中的应用，通过文丘里各个零件的cad图，展示了文丘里部件；然后是零件的pro/e实体造型,通过各个零件造型的步骤，展示了文丘里零件的造型全过程，最后描述了文丘里部件的组装过程，展示了pro/e的组装过程。 本次课题目的是近一步了解零件设计的流程，掌握cad，pro/e等软件的应用。第二章 喷码机零件的分析2.1喷码机的零件喷码机的内部零件，如图2-1图2-1 喷码机内部图1） 墨槽 用来存储存专用墨水2） 主墨滤 用来过滤墨水3） 溶剂盒 用来储存专用溶剂4） 冷风扇 为主板散热5） 主控板 系统控制电路6） 泵前滤 用来过滤墨水7） 次级滤 用来过滤墨水8） 高压包 用来产生高压9） 电磁阀 管路的通断10） 文丘里 产生真空11） 缓冲罐 用来缓冲墨路压力12） 泵 产生墨路循环动力13） 压力传感器 检测墨路压力14） 检测罐 检测墨水黏度值15） 电源 用来给主板供电16） 电源开关 控制电路通断喷码机实物图，见图2-2：图2-2 喷码机实物图2.2文丘里效应文丘里效应，也称文氏效应。这种现象以其发现者，意大利物理学家文丘里（giovanni battista venturi）命名。这种效应是指在高速流动的气体附近会产生低压，从而产生吸附作用。利用这种效应可以制作出文氏管。当气体或液体在文丘里管里面流动，在管道的最窄处，动态压力(速度头)达到最大值，静态压力(静息压力)达到最小值.气体（液体）的速度因为涌流横截面积变化的关系而上升。整个涌流都要在同一时间能经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小。进而产生压力差，这个压力差用于测量或者给流体提供一个外在吸力。 对于理想流体（气体或者液体，其不可压缩和不具有摩擦），其压力差通过伯努利方程获得。伯努利方程为p+gh+(1/2)*v2=c上式表示单位体积流体的压力能 p、重力势能gh和动能(1/2)*v 2，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。式中p、v分别为流体的压强、密度和速度；h为铅垂高度；g为重力加速度；c为常量。显然，流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。飞机机翼产生举力，就在于下翼面速度低而压强大，上翼面速度高而压强小，因而合力向上。当涌流达到了声速，文丘里管将被称为拉法尔喷嘴（渐缩阔喷嘴）2.3文丘里应用文丘里管在现今科技发展中得以广泛应用，因为其制造和维护成本比较低。实质意义上的一种应用就是在水族馆整个水循环系统中充当去浮沉的装置（分离器）。在化学方面的应用就是所谓的文丘里喷嘴，用于对液体的去杂（去除气体），或者用于测量流体的速度。 同样，加油气压设备中的准备单元的加油嘴也是应用了这一原理。利用文丘里效应的原理，可应用于某些机械构件及建筑物的通风。 基于文丘里效应制造的设备设施，叫做文丘里xxxx，如文丘里水膜除尘器、文丘里扩散管、文丘里收缩管、文丘里喷射泵、文丘里流量计等。2.4文丘里在喷码机中的应用文丘里在喷码机中作为墨滴的回收零件，文丘里的吸墨能力直接影响到喷码机的性能，若吸墨不充分则墨滴会流到机器外面，既污染了环境又浪费了墨水，所以文丘里的设计非常重要，文丘里的cad图：图2-3 文丘里文丘里焊件：图2-4 文丘里焊件文丘里接头：图2-5 文丘里接头2.5文丘里改进实验在文丘里接头中，接头的尺寸为0.5和0.6的孔是比较理想的孔，在和其他尺寸比较下，在两个尺寸下文丘里的吸力最强，性能最佳，但需要比较这两个空究竟哪个孔更好些，就做了如下的比较，这个实验分别取了十个0.5和十个0.6大小孔的文丘里，利用的主要实验器材是空气压缩机和压力表，测得的两个不同尺寸文丘里的数据如表2-6：表2-6 实验表格第一组0.5 压力值 （mpa）第二组0.6 压力值（mpa）10.3110.4120.3420.3830.3230.4440.3140.4250.2850.3860.3560.4070.3070.4280.2880.4190.3390.39100.34100.39综上表格可以看出0.6的孔径性能更佳，所以最好采用这个孔径大小的文丘里回收吸墨效果更好。文丘里的组装实体图：图2-7 文丘里实体图小结通过此章节的介绍，使我对喷码机有了更深一步的了解，尤其是文丘里部件，了解了文丘里的原理及其在各个领域的应用，通过对文丘里各个零件的图纸分析，更加理解了文丘里可以作为喷码机墨水回收部件的原因，而有了数据的支持，可以运用文丘里原理对文丘里进行改进，使其性能更加优越。第三章 零件的实体造型3.1 pro/e介绍通过pro/e绘制实体图，界面草图的绘制是许多特征创建的基础，在创建拉伸、旋转、扫描、混合等特征时，须以特征的截面形状为基础进行操作，这些截面形状可以通过草绘功能来完成。另外，在造型中用到的基准曲线、x截面等也需要通过草图来定义。在进行零件设计之前，首先要为该零件简历一个专门的文件夹并将该文件夹设置为当前目录，这样一来，在产品三维造型中产生的文件、零件设计过程中产生的文件都将存在一个文件夹中，看起来一目了然。3.2文丘里造型1.新建文件步骤1 设置工作目录，执行【文件】【设置工作目录】d:wql步骤2 新建零件实体文件，单击【文件】【新建】命令，选择文件【零件】和子类型【实体】，输入文件名称“wql”；取消【使用缺省模版】复选框，单击【确定】按钮。步骤3 打开【新文件选项】对话框中，在【模版】选项组中选取墨汁单位零件模型模版【mmns_part_solid】。2.创建拉伸特征步骤1 单击拉伸工具，在操作板中按下实体特征类型按钮，单击【放置】【定义。】。在草绘对话框中，选取front面为草绘平面，right面为参照平面，方向为右，单击【草绘】按钮，进入截面草绘环境。步骤2 绘制如图3-1（a）所示的草绘截面，单击按钮，完成草绘。步骤3 选择深度选项，输入深度值21.8，单击按钮，完成拉伸基础特征1， 如图3-1(b) (a)草绘 (b)拉伸3-1 文丘里步骤4 单击拉伸工具，在操作板中按下实体特征类型按钮，单击【放置】【定义。】。在草绘对话框中，选取top面为草绘平面，right面为参照平面，方向为右，单击【草绘】按钮，进入截面草绘环境。步骤5 绘制如图3-2（a）所示的草绘截面，单击按钮，完成草绘。步骤6 选择深度选项，输入深度值1，单击按钮，完成拉伸基础特征1， 如图3-2(b) (a)草绘 (b)拉伸3-2文丘里步骤7 单击拉伸工具，在操作板中按下实体特征类型按钮，单击【放置】【定义。】。在草绘对话框中，选取front面为草绘平面，right面为参照平面，方向为右，单击【草绘】按钮，进入截面草绘环境。步骤8 绘制如图3-3（a）所示的草绘截面，单击按钮，完成草绘。步骤9 选择深度选项，输入旋转角度为360，单击按钮，完成旋转基础特征1， 如图3-3(b) (a)草绘 (b)旋转3-3文丘里步骤10 单击拉伸工具，在操作板中按下实体特征类型按钮，单击【放置】【定义。】。在草绘对话框中，选取实体的一个面为草绘平面，right面为参照平面，方向为右，单击【草绘】按钮，进入截面草绘环境。步骤11 绘制如图3-4（a）所示的草绘截面，单击按钮，完成草绘。步骤12 选择深度选项，输入深度值20，单击按钮，完成拉伸基础特征1， 如图3-4(b) (a)草绘 (b)拉伸3-4文丘里最后，保存文件至工作目录3.3文丘里焊件造型1.新建文件步骤1 设置工作目录，执行【文件】【设置工作目录】d:wqlhj步骤2 新建零件实体文件，单击【文件】【新建】命令，选择文件【零件】和子类型【实体】，输入文件名称“wqlhj”；取消【使用缺省模版】复选框，单击【确定】按钮。步骤3 打开【新文件选项】对话框中，在【模版】选项组中选取墨汁单位零件模型模版【mmns_part_solid】。2.创建旋转特征步骤1 单击旋转工具，在操作板中按下实体特征类型按钮，单击【放置】【定义。】。在草绘对话框中，选取front面为草绘平面，right面为参照平面，方向为右，单击【草绘】按钮，进入截面草绘环境。步骤2 绘制如图3-5（a）所示的草绘截面，单击按钮，完成草绘。步骤3 选择深度选项，输入旋转角度为360，单击按钮，完成旋转基础特征1， 如图3-5(b)（a）草绘(b)旋转图3-5文丘里焊件 最后，保存文件至工作目录3.4文丘里接头造型1.新建文件步骤1 设置工作目录，执行【文件】【设置工作目录】d:wqljt步骤2 新建零件实体文件，单击【文件】【新建】命令，选择文件【零件】和子类型【实体】，输入文件名称“wqljt”；取消【使用缺省模版】复选框，单击【确定】按钮。步骤3 打开【新文件选项】对话框中，在【模版】选项组中选取墨汁单位零件模型模版【mmns_part_solid】。2.创建旋转特征步骤1 单击旋转工具，在操作板中按下实体特征类型按钮，单击【放置】【定义。】。在草绘对话框中，选取front面为草绘平面，right面为参照平面，方向为右，单击【草绘】按钮，进入截面草绘环境。步骤2 绘制如图3-6（a）所示的草绘截面，单击按钮，完成草绘。步骤3 选择深度选项，输入旋转角度为360，单击按钮，完成旋转基础特征1， 如图3-6(b)3.用螺旋扫描特征创建切削螺纹步骤1 选择螺纹扫描命令，单击主菜单栏【插入】【螺旋扫描】【切口】命令，系统弹出【伸出项：螺纹扫描】对话框，单击属性弹出【属性】下拉菜单，选择【常数】【穿过轴】【右手定则】【完成】 步骤2 绘制螺纹剖面，系统自动旋转视图，在扫描轨迹线起点位置绘制显示十字中心线，绘制剖面，绘制完成后单击【完成】按钮，在下拉菜单中单击【正向】，在【伸出项：螺纹扫描】对话框中单击【确定】按钮，创建的螺旋扫描特征如图3-6（c）所示 （a）草绘 (b)旋转 （c）螺旋扫描图3-6 文丘里接头最后，保存文件至工作目录小结本文通过大量的图文说明介绍了基于pro/e的三维零件的基础设计方法，对零件的实体的拉伸，旋转，打孔都做了较详细的介绍，使我对pro/e的草图绘制，三维实体特征建立有了更加深刻的了解。第四章 组件造型装配4.1组装介绍一个产品往往是由多个零件组合（装配）而成的，零件的组合是在装配模块中完成的，实际的装配设计，是为了进一步提高工作效率，以及更加方便、清晰地了解装配模型的结构等。组件装配，常用的装配约束有匹配、对齐、插入、相切、线上点、曲面上的边、缺省、固定等约束。其中匹配约束可使装配中的两个平面（表面或基准平面）重合并且朝向相反；也可输入偏距值，使两个平面离开一定距离。对齐约束可使装配中的两个平面（表面或基准平面）重合并且朝向相同；也可以输入偏距值，使两个平面离开一定距离。对齐约束也可使两条轴线同轴，或者是两点重合。另外，对齐约束还能使两条边或两个旋转曲面对齐。在pro/engineer中，一个元件通过装配约束添加到装配体后，它的位置会随着与其有约束关系的元件的改变而改变，而且约束设置作为参数可随时修改，并可与其他参数建立关系方程，这样整个装配体实际上是个参数化的装配体。4.2文丘里装配步骤：1、新建文件步骤1 设置工作目录，执行【文件】-【设置工作目录】-d:zhuangpei步骤2 新建装配实体文件，单击【文件】-【新建】命令，选择文件类型【组件】和子类型【实体】，输入文件名称“zhuangpei” 取消【使用缺省模块】复选框，单击【确定】按钮。如图4-1（a）所示。步骤3 打开【新文件选项】对话框中，在【模板】选项组中选取米制单位零件模型模版【mmns_asm_design】，如图4-2（b）所示，单击【确定】按钮，完成模版设置。a 【新建】对话框b 【新文件选项】对话框图4-1 对话框2、添加第一个原件文丘里步骤1 打开第一个元件。单击下拉菜单【插入】【元件】【装配】命令，在弹出的【打开】对话框中选择要打开的文丘里零件wql，单击【打开】按钮步骤2 放置第一个元件。如图4-2图4-2 装配过程图3、添加第二个原件文丘里焊件步骤1 定义第一个约束-匹配。步骤2 定义第二个约束-对齐。如图4-3图4-3 装配过程图4、添加第三个原件文丘里接头步骤1 定义第一个约束-匹配。步骤2 定义第二个约束-对齐。文丘里总装配结果如图4-4图4-4 完成图最后，保存文件至工作目录小结一般来说，建立一个装配约束时，应选取元件参照和组件参照。元件参照和组件参照分别是元件和装配体中用于约束定位和定向的点、线、面。结语本论文主要介绍了喷码机的部件之一文丘里的作用及其造型，旨在提高我们的产品造型能力、产品组装能力、工程制图能力等综合应用能力，本文借助pro/e实现了对喷码机从建立模型、装配到仿真分析的全过程，最终实现了对文丘里的设计。借助像pro/e这样的三维cad软件和仿真技术，大大缩短了新产品设计的周期；而且通过对数字化模型的分析可以提早发现产品的缺陷并加以修改，达到了优化设计的目的；直接在数字化模型上进行各种运动及材料特性的仿真分析而不用投入大量