半自动曲面丝印机设计毕业论文.doc

本科毕业设计（论文）半自动曲面丝印机设计毕业论文目录第一章绪论11.1印刷机械的发展11.1.1印刷机械的发展历程11.1.2印刷机械的发展现状与趋势11.2丝网印刷机概述21.2.1丝网印刷的原理、流程及其基本构成21.2.2丝网印刷机的分类与主要特点21.3我国丝网印刷行业的发展前景41.4设计内容及思路4第二章半自动曲面丝印机的总体设计方案52.1工作原理及其基本构成52.2 主要技术参数的确定62.3总体方案的确定6第三章印刷装置的设计83.1印头的设计83.1.1印头气缸的选择83.1.2胶刮的设计103.2网臂的设计123.3网版的设计143.3.1丝网的确定143.3.2网框的选确定183.3.3网距的确定193.4 印刷装置直线往复运动机构设计20第四章升降机构的设计234.1气缸的选择234.2气缸的计算24第五章传动装置的设计255.1同步机构的设计255.1.1标准直齿圆柱齿轮的设计265.1.2齿条参数的确定305.2齿轮传动轴的设计31结 论40参考文献41致 谢42附 录43本科毕业设计（论文）第一章 绪论使用印版或其他方式将原稿上的图文信息转移到承印物上的工艺技术叫印刷。印刷时通过刮板的挤压，使油墨通过图文部分的网孔转移到承印物上，形成与原稿一样的图文，这种印刷技术叫做丝网印刷技术；而协助人类完成上述印刷任务的机器就叫印刷机械。1.1印刷机械的发展印刷机是成熟印刷工艺方法的机械化实现的工具。因此，早期印刷机的发展要落后于印刷方法。随着科学技术的发展和渗透，印刷机和印刷方法呈伴随性发展状态，与此同时，在各种成熟的印刷工艺下，印刷机本身也不断得到改进和完善。11.1.1印刷机械的发展历程 印刷与人类活动的密切关系，直接推动了印刷机的快速发展。1440年古登堡发明第一台垂直手板印刷机，首次用机械方法部分代替了繁重手工劳动。1796年，德国人塞纳非尔德发明了石印(平印)术，并于次年设计了第一台石印机。为摆脱笨重的石版，他于1805年试用金属版印刷获得成功，并于1826年，石印机上印制成功第一张彩色印刷品。然而，此后很长时间，人们并末想到这种间接方法也能用在纸张印刷上。1905年，美国人威廉罗培尔在印刷时的不经意发现，才揭开了胶印的发展序幕。他发现由橡皮布上间接印下来的图文比直接从版上印在粗糙纸上要好很多，于是就在两个滚筒的印刷机上增加了一个包橡皮布的滚筒，产生了胶印机。 凸版印刷机在20世纪胶印年代以前一直是统治地位的工业化印刷工具，而后平版胶印才逐步占据印刷工业的主导地位，胶印机便成为印刷机发展主流。 经过560多年的发展变迁，印刷技术从单一的凸版印刷发展为平版为主，凸、凹、柔、丝、以及数字印刷共同发展的格局，印刷机械也先后经历了由手工到自动，从单一版型(凸)到多版型(平、凸、凹、柔、丝)，从有压到无压，从有版到无版，由低速到高速，由单色到多色，由平面到立体的发展历程。11.1.2印刷机械的发展现状与趋势 近年来，平版印刷技术和设备得到空前提升，广泛应用于包装、装饰及广告等方面的丝网印刷以及柔版印刷也得到迅猛发展。印刷领域呈现出凸版印刷明显收缩，平版印刷主导发展，凹版印刷保持稳定状态，而丝网印刷和柔版印刷则有迅速上升的发展趋势。印刷机市场上，在各类单机的研发顺应潮流的基础上，出于各种不同的应用需求背景，不断涌现出了多种新的综合性印刷机种。1）平版印刷引领潮流；2）凸版印刷经久不衰；3）凹版印刷稳定发展；4）丝网印刷空间扩大；5）柔版印刷发展迅速；6）数字印刷挤占市场；7）组合机型不断涌现。11.2丝网印刷机概述丝网印刷是过滤版（亦称孔版）印刷的一种形式，是四大印刷方法之一。丝网印刷可以适用于某些特殊的印刷要求。丝网印刷起源于中国秦汉时期的夹颉印花方法，已有两千多年的应用历史。由于种种原因，我国的丝印技术发展缓慢，远远落后于欧美各国和日本。随着科学技术的发展，丝网印刷的应用日益广泛，丝网印制版和印刷工艺水平不断提高，丝网印刷机也在不断改良和完善。11.2.1丝网印刷的原理、流程及其基本构成一、丝网印刷的原理、流程丝网印刷的基本原理就是将油墨或者其他颜料从印版的孔洞中“漏”到承印物的表面上，因此，也称“漏印”。其工艺流程包括：1）先将丝织物、合成纤维织物或金属丝网绷紧在网框架上，采用涂布感光胶、曝光、显影、腐蚀等光化学方法，使印版上图文部分的胶体经显影后腐蚀去除，而将非图文部分的网孔堵死（即非图文部分的胶体不去除），制成印版；2）给版框内倒入印刷油墨或颜料；3）利用刮刀的压力将油墨或颜料从图文部分的网孔中漏到承印物上，形成图文。1二、丝网印刷机的基本构成丝网印刷机主要的机构有传动装置、印版装置、印刷装置、支撑平台、干燥装置、控制装置。11.2.2丝网印刷机的分类与主要特点一、丝网印刷机的分类：1、按压印方式可分为四类 平面丝网印刷机。使用平面丝网版在平面承印物上印刷，一般是刮墨板压着印版水平移动，通过印版起落更换承印物。曲面丝网印刷机。使用平面丝网版在圆面承印物上印刷，一般是刮墨板固定，印版水平移动，承印物随印版等线速度转动。转式丝网印刷机。使用圆筒丝网版，筒内部装楔状刮墨板或刮墨辊，印版转动和承印物移动的线速度相同。静电丝网印刷机。使用导电性良好的不锈钢丝网版，由正负电极板之间的静电驱使粉墨穿过印版通孔部分附到承印件的表面，是无压印刷。机器的形状因承印物不同而异，但一般都包括承印物输入部分、印刷部分、油墨固着干燥部分和承印物收集部分。其中印刷部分由丝网印版、电极板、高压发生装置组成。/view/2530492.htm2、按照各种丝网印刷机出现的时期和技术水平提高的顺序，可分为四代产品。手动式丝网印刷机。一般由铰链支承、承印平台和丝网版组成，全部动作由手工操作。有一种多台位手动机，台板和丝网框全都串连在一个固定的中轴上，台板(或网框)可绕中轴旋转，便于进行多色套印，称为旋转式多色手动丝网印刷机。半自动丝网印刷机。印刷时的各种动作实现部分自动，其余仍为手动的丝网印刷机。一般称刮墨、 匀墨和丝网版框自动的为 1/4 自动丝网印刷机，称刮墨、匀墨、丝网版框和承印物吸附都自动的为 1/2自动丝网印刷机。此外，承印物送入也能自动的为 3/4自动丝网印刷机。自动丝网印刷机。是在 3/4自动丝网印刷机的前后分别加上自动印件升降、输送、烘干和收件堆集机构， 印刷速度比半自动机明显提高， 可达1500印时以上。丝网印刷联动机。由几组印刷、烘干装置及烫金、压痕、敷膜、模切等装置串联而成。承印物以卷筒式连续给料，有自动放卷、自动收卷和定位控制机构，可以保证速度稳定、 套印准确、 张力一致。整机可用计算机控制。它是印刷多色印品效率高、功能全的丝网印刷机型。/view/2530492.htm二、丝网印刷机的主要特点：丝网印刷机属于孔版印刷机中较有代表性的印刷设备，它的印版是一张由真丝等材料编织而成的纵横交错、经纬分明的丝网。已经生产的有平面、曲面、成形、印染、印刷电路和新型轮转等多种丝网印刷机。其中，新型轮转丝网印刷机的速度和生产率比较高它的特点是将丝网安装在滚筒上，油墨浇在滚筒内。机器工作时滚筒旋转，橡皮刮墨刀把图案快速印到印刷物上。制作丝网的材料除真丝外，还可用尼龙丝、铜丝、钢丝或不锈钢丝等。丝网印刷机应用的孔版印刷原理起源于古代的模版印刷。孔版印刷有誊写版、镂空版喷花和丝网印刷等多种形式。丝网印刷最初采用手工操作，当时只有一个版架、一块丝网版和一块模版。到50年代丝网印刷才实现机械化、自动化。滚筒式丝网印刷机印刷时着墨量多，适于印刷墨层厚实的印刷品，可以在各种纸张、玻璃、木板、金属、陶瓷、塑料或布匹上印刷，可用多种油墨，包括可以导电的金属性油墨。/view/2530492.htm1.3我国丝网印刷行业的发展前景随着改革开放的深化，商品经济迅速发展，丝网印刷与高新尖产品和民众生活及商品生产密切相关，展望未来，前程无限。预计这种印刷方式将继续发展，体现在以下几方面： 网印制版逐步实现计算机数字化。大、中企业可望引入网印印前处理系统。首先是旅游商品、广告、陶瓷贴花及针织品的网印加工业将会率先采用DTP桌面系统及CTP无软片直接制版系统，使原稿设计与印刷切结合，以缩短制版周期，提高网印版质量。 网印的应用领域将进一步拓展。如印刷卡片、各种磁卡、信用卡等，印制彩券，防伪票证，大型广告，油画以及利用网印印制供热转印用的各种转印花纸。我国网印最大的潜在市场仍在农村。随着农村市场经济的繁荣，小商品生产不断增加，更多的乡村企业及个体手工业会采纳网印这种工艺进行产品装饰与美化。常规网印器材市场需求量将会增加。由于广大农村乡镇企业及个体手工业作坊式的网印业的大幅度增加，故对适合他们需要的手动或半自动的网印制版和印刷设备以及与之相适应的消耗材料，包括感光胶、油墨、刮墨板、网框、丝网刮胶斗等的需求也会显著增加。1.4设计内容及思路半自动曲面丝印机主要由升降机构、印樽座、网臂、网版、印刷装置、机箱以及相应的传动系统等组成。本次设计主要包含升降机构、印樽座、网臂、网版、印刷装置以及相应的传动系统的设计。设计思路：1、首先确定半自动曲面丝印机的总体方案；2、其次对其不同组件进行相应的详细设计。具体步骤为：设计印刷装置，包含印头、网臂、网版三个方面的设计；设计升降机构； 设计传动装置，包含同步机构、齿轮传动轴的设计两方面。第二章 半自动曲面丝印机的总体设计方案2.1工作原理及其基本构成一、半自动曲面丝网印刷的工作原理、工艺流程丝网印刷的基本原理就是将油墨或者其他颜料从印版的孔洞中“漏”到承印物的表面上，因此，也称“漏印”。其工艺流程包括：1）先将丝织物、合成纤维织物或金属丝网绷紧在网框架上，采用涂布感光胶、曝光、显影、腐蚀等光化学方法，使印版上图文部分的胶体经显影后腐蚀去除，而将非图文部分的网孔堵死（即非图文部分的胶体不去除），制成印版；2）给版框内倒入印刷油墨或颜料；3）利用刮刀的压力将油墨或颜料从图文部分的网孔中漏到承印物上，形成图文。1半自动曲面丝网印刷机的一个工作循环是：给件定位升件降刮墨板、升回墨板刮墨行程升刮墨板、降回墨板降件回墨行程解除定位收件。在连续循环动作中，只要能实现功能，每个动作占用的时间应尽量短，以缩短每个工作循环同期，提高工作效率。在印刷行程中，刮墨板挤压油墨和丝网印版，使丝网印版与承印物形成一条接触线，称为压印线。这条线在刮墨板刃口处，无数条压印线构成印刷面。实现理想的压印线是很困难的，因为印刷行程是一个动态过程。 经传动机构传递动力，让刮墨板在运动中挤压油墨和丝网印版，使丝网印版与承印物形成一条压印线，由于丝网具有张力，对刮墨板产生力，回弹力使丝网印版除压印线外都不与承印物相接触，油墨在刮墨板的挤压力作用下，通过网孔，从运动着的压印线漏印到承印物上。在印刷过程中，丝网印版与刮墨板进行相对运动，挤压力和回弹力也随之同步移动，丝网在回弹力作用下，及时回位与承印物脱离接触，以免把印迹蹭脏。即丝网在印刷行程中，不断处于变形和回弹之中。 印刷机刮墨板在完成单向印刷后与丝网印版一起脱离承印物，同时进行返程回墨，即完成一个印刷循环。回墨后承印物的上面与丝网印版反面的距离称为同版距或网距，一般应为1.53mm。手工印刷时，操作工人的手法与熟练程度直接影响压印线的形成。在实践中丝印工作者积累了许多宝贵经验，具体可归纳为六点，即保证刮墨板运动中的直线性、匀速性、等角性、均压件、居中性和垂边性。印刷时刮墨板应直线前进，不能左右晃动；不能前慢后快，前快后慢或忽慢忽快；到墨板的倾斜角应保持不变，特别要注意克服倾斜角逐渐增大的通病；印刷压力要保持均匀一致；保持刮墨板与网框内侧两边的距离相等；到墨板与边框保持垂直。二、丝网印刷机的基本构成丝网印刷机主要的机构有传动装置、印版装置、印刷装置、支撑平台、干燥装置、控制装置。12.2 主要技术参数的确定产品描述：本机器为半自动曲面丝印机，可以印刷不同形状的工件，如圆、扁、锥、平等都可以轻松达到预期效果。印刷材料：塑料、玻璃、陶瓷、金属等。主要技术参数：最大印件直径:70mm；最大印件长度:250mm；最快印刷速度:1800pcs/hour；工作台可调高度：80mm；电力要求:AC220V 50/60Hz；气压要求:46bar；机械尺寸: 720mmx1000mmx1280mm；重量:145 kg。2.3总体方案的确定一、半自动丝网印刷机的整体装配图如下图2-1 半自动丝网印刷机二、半自动曲面丝网印刷机详细列表表2-1 半自动曲面丝网印刷机网版形状承印物形状刮印工作台或滚筒的形式主运动方式特点与用途平形网版曲面工作台：是可调换的附件，以适应不同形状的表面印刷，可以认为其工作台是万能的可对平面、圆柱面、圆锥面、椭圆面、球面进行直接印刷。适用于中空塑料容器、玻璃器皿、金属管等制成品的表面印刷。第三章 印刷装置的设计丝印机的印刷装置包括以下几个方面：印头、网臂、网版。刮墨与回墨是实现丝印的主要动作，刮墨系统和回墨系统，通常安装在刮板滑架上，在往复运动中，令刮墨板和回墨板作交替起落，分别实现刮墨和回墨动作。 印刷往复行程的实现，一般采用如下机构：曲柄连杆机构，曲柄滑块机构，链条链轮机构，机械接触式无杆气缸。 导向机构一般采用如下形式: 滚轮槽轨，双导向轴，导向轴加滑块。 刮、回墨板换位机构常采用如下形式： 台阶槽升降撞块加杠杆换位机构，凸轮升降机构加杠杆换位机构，两气缸反向动作或单气缸加杠杆机构，凸轮-摆杆机构拉动钢丝加杠杆机构，链条挂点变化使两板摆角步位，用一把刮板代替两把刮板时，需要一个跳墨动作，跳墨动作由特定机构完成。印刷装置的一个工作循环是：降刮墨板、升回墨板刮墨行程升刮墨板、降回墨板。图3-1 印刷装置工作循环3.1印头的设计3.1.1印头气缸的选择前面第二章在描述丝印机工作原理是时已经说到，印刷动作前刮墨板降、回墨板升，印刷动作后刮墨板升、回墨板降。胶刮这样一个升降过程由气缸来完成，两者分别由一个气缸控制；这两个气缸可以同型号，只需安装时反向即可。因该丝印机印刷所需压力很小约为10N左右，且安装气缸的空间有限。经查找气动手册发现超薄气缸符合以上要求，其SDA系列气缸具有如下特征：薄且轻性：全长仅为一般气缸的1/2到1/3，薄且轻；易安装性：使用埋入式安装方法，不需任何配件，达到节省空间的要求；易维修性：简简易的组装方式设计，方便装拆及维修；磁性控简单性：在本体外围预留装配槽，使磁性开关在安装固定及位置调整时十分简单；精度高无冲击声：采用了前盖内部加长来增加导向提高精度，前后放置橡胶缓冲片，以以此消除活塞碰撞前后端盖的声音；多位置性：利用两只气缸串联且使用不同的阀控制，使气缸在整个行程范围内有多个工作位置。选用的超薄型气缸详细数据如下：表3-1 亚德客超薄型气缸参数品牌型号缸径（mm）行程（mm）总长度（mm）使用压力范围(bar)保证耐压力(N)使用温度范围()亚德客SDA20x152015351-9.0bar13.5N-5-70图3-2 超薄型气缸的装配3.1.2胶刮的设计亚德客超薄型气缸带动印刮座上的胶刮上下往复运动。胶刮在丝印中的功能和方法：看似简单，其实胶刮是丝网印刷中相当复杂的一部分。在其它方式的印刷中，进行油墨转移的工具有刮刀、油墨磙、压力磙和胶头等，每一种工具都有其独特的功能。胶刮在丝网印刷中的功能：将油墨通过丝网转移到承印物上；刮掉丝网上多余的油墨；保持丝网与承印物线接触；能进行不同形状承印物的印刷。只有胶刮的以下四项功能得到很好地发挥，才能印刷出优质的印刷品。而胶刮的物理性能又对以上功能起决定性作用。(例如：硬度大的胶刮能很好地刮掉多余油墨，但不能很好地满足各种不同承印物形状的要求)。因此在选择胶刮时，要充分考虑到胶刮性能因素的影响，避免对印刷效果产生不良影响。在选择合适性能的胶刮时，需要考虑以下四个因素：1、 硬度胶刮通常是由聚氨酯制成的，用硬度计来测量胶刮的软硬度。胶刮的硬度、尺寸和形状决定了胶刮的弯曲性、柔韧性和压力。硬度范围从55度到90度(肖氏A)。硬度值用肖氏A硬度计测量。55A-65A是低硬胶刮，66A-75A是中硬，超过75A是高硬。高硬度胶刮对其前三项功能非常有利，将油墨压进丝网并将油墨从精细网板转移到承印物上，并保持丝网与承印物的线接触。高硬度胶刮唯一缺陷是不能满足不同形状承印物的印刷，在印刷粗糙面和不平整面时对胶刮的质量要求也很高。2、有效宽度有效宽度是指胶刮装入印刮座，从印刮座伸出的胶刮宽度。这个宽度很重要，决定了胶刮在压力下的弯曲度。弯曲度是有效宽度的立方值。如两倍有效宽度得到的是大于23的弯曲度。胶刮弯曲会引起两方面的变化：胶刮与丝网间的角度变化；传递到承印物上的印刷压力减小。例如将胶刮比作一组弹簧，当弹簧成一定角度受力时，弹簧开始弯曲，所传的力越来越小。胶刮印刷角度减小，印刷压力不足，印刷效果不理想。印刷角度小、印刷压力减小，下墨量大，墨层增厚。(在这种情况下，印刷操作者会加大印刷压力，胶刮弯曲度增加，得到的墨层依然不理想。解决办法是胶刮硬度增加、胶刮角度增加。)这就是胶刮的有效宽度对胶刮四大功能的影响。通常胶刮的有效宽度在20mm到30mm之间。最佳有效宽度的选择基于承印物的平整度、网版图像解像度和其他印刷参数如：胶刮角度、速度和油墨种类。在平整光滑的承印物上印高解像力的图象时，有效宽度小(小于20mm)、高硬、用合适的油墨进行快速印刷。在不平整、粗糙的承印物上，有效宽度要增加(有时大子30mm)、硬度降低，而低硬度胶刮适应能力差，不可过度弯曲，也可以使用中间硬两边软的三层刮或双层刮。通常，有效宽度增加，印刷速度降低并且要增加印刷角度。3、胶刮形状胶刮形状指胶刮的横截面。大多数胶刮形状只是简单的方形刮，其他形状的胶刮用于特定的印刷条件。例如，硬的胶刮性能比软的胶刮好，但对承印物的适应能力差。使用斜刮，印刷边缘易变形(类似软胶刮)。有三种形状的胶刮供印刷工作者选择：方刮(或直角边刮)，各种斜刮及圆刮(牛角刮)。方刮适用范围较广，能提供最大的印刷压力，印刷角度视有效宽度定。夹角刮提供最大的适应性，印刷压力减小，印刷角度比设定角度小。圆刮的适应性最差，提供的印刷压力最小，印刷角度可以自由设定(经常是最小的角度)。以上原因都会影响下墨量。4、刀口刀口是完成胶刮发挥四大功能的重要部份。胶刮的锐利度是最初控制下墨量的一个因素。锐利的刮刀提供最小的下墨量和最精细的图象。钝而圆的刀口，下墨量增加，同时会影响到颜色和线条精细度。在用透明油印刷大面积和简单图案时，颜色和线条精细度的变化不明显。而印精细线条和四色网点时，用半透明和透明油墨，你会很快发现刀口的变形。胶刮运行中和角度（刮板与网版的夹角）的变化关系夹角的确认：夹角胶刮应为按胶刮的顶角中心线计算同网版的夹角再减去胶刮角度的1/2。夹角的应用：在网印的过程中，为达到网印的最佳效果，操作者要首先选定胶刮（顶角的角度），然后再进行操作时视网印效果还要不断地调整此刮胶同承印物的角度，在网印精密图形时一般使用双锐角或的胶刮，定焦的中心线同网版垂直，但是在使用时还要调整角度。大都调整为小于或为宜，使用单面锐角胶刮也是这样。应注意的是选定了刮胶后最好不要调整角度，这是因调整角度时，对角度的测量有一定的难度，即使进行了测量准确度也较差。否则也就失去了选择锐角刮胶的意义。夹角与透墨量的关系：在胶刮硬度、胶刮角度选定后，在网版的进行中，利用胶刮和网版的角度来控制透墨量。当以上条件确认之后，夹角和透墨量成反比关系时，减小夹角会使透墨量增加，反之会减少。这种变化也应是在胶刮的运行速度对胶刮所施加压力一致的情况下发生。其中改变任何一个因素，都可改变夹角和透墨量的关系。此处以高质量的印刷为例（承印物为塑料的），在平整光滑的承印物上印高解像力的图象时，胶刮有效宽度小(小于20mm)、高硬。此处取有效宽度为18mm，再加上伸入印刮座的胶刮长度11mm，因此胶刮总长为29mm；硬度为80A；形状采用广泛应用的夹角刮，角度为。胶刮详细尺寸如下图3-3 刮胶3.2网臂的设计网臂是用于固定网版，在无杆气缸的带动下进行作业往复运动的一个重要部件。网臂固定于印挂架上，且左右对称，两者间的距离可调，随网版大小改变；网版由压网框旋钮压死固定。网臂图如下：图3-4 网臂有杆气缸与无杆气缸的区别：有活塞杆的气缸实际占有安装空间约为行程的2.2倍，若没有活塞杆，则占有安装空间仅为行程的1.2倍。没有活塞杆，还能避免由于活塞杆及杆密封圈的损伤带来的故障。没有活塞杆，活塞两侧受压面积相等，具有相同的推力，有利于提高定位精度。 无杆气缸分为机械接触式和磁性耦合式两种。磁性无杆气缸重量轻、结构简单、占用空间小、无外泄漏。机械式无杆气缸有较大的承载能力和抗力矩能力，可能有轻微外漏。为缩小机器所占空间，且带动网臂运动需要一定的力，故选用机械接触式无杆气缸。机械接触式无杆气缸在气缸缸管轴向开有一条槽，活塞与尚志在槽上部移动。为了防止泄漏及防尘需要，在开口部采用不锈钢封带和防尘不锈钢带固定在两端缸盖上，活塞架穿过槽地，把活塞与尚志连成一体。活塞与尚志连接在一起，带动固定在尚志上的执行机构实现往复运动。机械接触式无杆气缸的特点：与普通气缸相比，在同样行程下可缩小1/2安装装置；不需设置防转机械；适用于缸径10-80mm，最大行程可达41.5m；速度10m/s。它的工作原理是在活塞上安装一组高强磁性的永久磁环，磁力线通过薄壁缸筒与套在外面的另一组磁环作用，由于两组磁环磁性相反，具有很强的吸力。当活塞在缸筒内被气压推动时，则在磁力作用下，带动缸筒外的磁环套一起移动。无杆气缸活塞的推力必须与磁环的吸力相适应。 打印头安装在无杆气缸上定位准确，可以在多个位置停止，安装方便,制造成本低，式样翻新容易。两个平行无杆进行张力控制只在无杆缸上端进气优点自导向,自有刚性支撑，容易调整，可靠,性价比高。气动回路中，二位三通阀是可通式的，当无杆气缸前行时，碰动二位三通阀，二位三通阀起作用换向(即气路接通)，控制气控二位五通阀换向，使得定位气缸伸出，当无杆气缸从最后一个工位回到原始位置过程中碰动二位三通阀，时它不起作用(即不换向)，不会引起定位气缸的伸出。机械接触式无杆气缸剖面图如下图3-5 机械接触式无杆气缸1节流阀 2缓冲柱塞 3密封带 4防尘不锈钢带 5-活塞 6滑块 7活塞架根据气动手册查得机械接触式无杆气缸为SHIAN(世安)公司的ORIGA P210系列，其相关数据如下表3-2 SHIAN(世安)公司的ORIGA P210系列无杆气缸系列缸径mm有效推力N在6bar时最大允许负载N最大允许弯矩最大允许扭矩MMSMvS*D*S*D*S*D*S*D*S*D*P 21025250300300-15151,01,0333.3网版的设计网版由网框和丝网构成。3.3.1丝网的确定一、丝网印刷对丝网性能的要求：1、抗张强度大，抗张强度是指丝网受拉力时、抵抗破坏(断裂)的能力。抗张强度大，丝网耐拉伸，可制高张力网版。张力的单位为N/cm。另外，丝网吸湿后的强度变化应小。 2、断裂伸长率小，伸长率是指丝网在一定张力下断裂时的伸长量与原长之比，以百分比表示。伸长率大，平面稳定性差，但丝印还要求丝网在一定张力(如伸长3%)下具有足够的弹性。因此，伸长率也不能为零，而是以小为好。 回弹性好，回弹性是指丝网拉伸至一定长度(如伸长3%)后，释去外力时，其长度的回复能力，亦称伸长回复度，以百分比表示。其值愈大愈好。回弹后，印迹边缘清晰。 3、耐温湿度变化的稳定性好，软化点高的丝网，才能适应热印料丝印的要求；吸湿率小，制版质量才能稳定。 油墨的通过性能好。 图3-6 几种丝网的张力伸长曲线4、对化学药品的耐抗性好。 丝网最关键的一个性能是高张力、低伸长率。二、选择丝网材料丝网是丝网印刷的基础。选择适当的丝网是一个不可缺少的环节。由于丝网印刷的适用范围非常广泛，所以与之有关的因素也就是多方面的。在选用丝网时，就要根据具体情况以及印刷要求，来选用不同的丝网通常在选用丝网时可从以下不同的角度去考虑：1、根据承印物的种类选用丝网。选用时分别按纤维织物、纸制品、玻璃、陶瓷器、金属、塑料、木制品、电子产品等几类进行选择使用。2、根据油墨性质选用丝网不同油墨有不同的适应特性。所以在选用丝网时要考虑油墨的干燥时间及色彩鲜明度，承印物的吸墨能力等因素。3、根据丝网材质和性能选用丝网选用时要考虑丝网本身的材质和物理性能，根据不同的适性选择相应的丝网。4、根据印刷要标选用丝网，选用时要考理印刷速度,印刷压力，印版的耐印力，承印物吸收能力。在丝网印刷中，承印物种类繁多，承印物材料也是各具特性。通常在选用丝网时可根据承印物材料来选择。1、纤维织物印刷当承印物材料是纤维织物时，如：衣服、围巾、领带、书包等，可选用薄绢网、尼龙丝网或涤纶丝网。2、纸张类印刷当承印物材料是纸张类，如印：广告画、名信片、壁纸、日历等时，可选用薄绢网、厚绢网、尼龙丝网、薄涤纶丝网、多丝涤纶丝网、单丝涤纶丝网。3、塑料、玻璃、陶瓷、金属制品、木制品印刷当承印物材料是玻璃器皿、金属容器、木材、陶瓷、塑料制品、玩具等时，可选用厚绢网、单丝尼龙丝网、薄涤纶丝网、薄绢网、不锈钢金属丝网。4、电子器件印刷当承印物材料是线路板时，如：集成电路、半导体元件、绝缘布、电视元件等。可选用厚绢网、单丝尼龙丝网或多丝涤纶丝网。 前面已经介绍了选择丝网几个方式。但因选择丝网不是一个单纯的问题。除考虑丝网以外，还要考虑油墨、承印物的成本等与其有关的各种制约因素。掌握选用的方法并注意有关的问题，选择适当丝网才能得心应手。选择丝网时应该注意以下几方面问题。1、首先考虑油墨通过丝网的难易程度，一般选用时考虑这方面比较多。中间色调用油墨用透明度高的油墨，颜料颗粒比较微细，相对颜料载色体的比率要多，油墨的通过性要好，这种油墨使用高目数丝网时也能很好地通过；一般塑料油墨通过性较好；特殊用途的油墨，颜料浓度高的油墨，尽管是细粒子其通过性相对来说比较差。2、如果承印物表面粗糙，一般使用较低目数的丝网。 如皮革、帆布、发泡体的薄片、木材等材料印刷。由于承印物表面粗糙，吸墨性较强所以要用目数较低的丝网，以确保足够的墨量通过。3、根据原稿图文线条精细程度选择丝网。与上述情况相反，在一般情况下精细线条要选择。4、选用丝网还要考虑成本，在满足印刷要求的前提下，尽量选用价格较低的丝网。 由于承印物是塑料的，且表面光滑，故丝网可选用单丝尼龙丝网、薄涤纶丝网且丝网网目较高。尼龙丝网和涤纶丝网比较：尼龙丝网是由化学合成纤维制作而成，属于聚酰胺系。尼龙丝网具有很高的强度，耐磨性、耐化学药品性、耐水性、弹性都比较好，由于丝径均匀，表面光滑，故油墨的通过性也极好。其不足是尼龙丝网的拉伸性较大。这种丝网在绷网后的一段时间内，张力有所降低，使丝网印版松驰，精度下降。因此，不适宜印制尺寸精度要求很高的线路板等。涤纶丝网也是由化学合成纤维制作而成的，属于聚酯系。涤纶丝网具有耐溶剂性、耐高温、耐水性、耐化学药品性的优点，涤纶丝网在受外界压力较大时，其物理性能稳定，拉伸性小。其不足之处是与尼龙丝网相比较耐磨性较差。涤纶丝网除有尼龙丝网印刷的优势以外，还适于印刷尺寸精度要求高的印刷线路板等。 因在印刷过程中胶刮同丝网间有一定的磨损，考虑到丝网寿命，选用单丝尼龙丝网来制作网版。三、选择丝网的网目数在多数情况下，精密印刷都与丝网的尺寸稳定性密切相关，因而单丝尼龙丝网比较合适，因为尼龙丝网受天气情况的影响小，而且单丝丝网漏墨性能较好，网目数范围较宽，选择性较大。选择合适的网目数，应考虑下述各参数，他们对于正确的网目数均很重要。使用的油墨系统使用的印刷基材要复印的影像或原稿设计由最新印刷技术实用手册丝网印刷技术分册（表2-18）查得其详细数据如下：表3-3油墨类型（用途）丝网目数（目/cm）溶剂油墨（图形印刷）77-165紫外线油墨（图形印刷）140-180此处选用溶剂油墨，丝网目数77-165目/cm。由最新印刷技术实用手册丝网印刷技术分册（表2-4）查得丝网详细数据如下：表3-4 尼龙丝网型号目数/幅宽/cm丝数JP56140102单JP56：表示尼龙平纹组织，如下图图3-6 尼龙丝网平纹组织目数，就是孔数，就是每平方英寸上的孔数目。目数越大，孔径越小。一般来说，目数孔径（微米数）15000。由此定义可以看出，目数的大小决定了筛网孔径的大小。由丝网的网目数可查得孔径为109。四、选择网丝的直径一旦确定了正确的网目数，最后还要决定选用的网丝直径，即丝径。对于一些常用数目的丝网，一般都至少有两种规格的丝径。要正确地选择丝径，需要重点考虑一下两个要素，即丝网的物理性能抗拉强度和原稿的精细程度。网丝直径大的丝网将比同一数目的网丝较细的丝网更结实。对于印数大、承印材料边缘锐利、使用机械磨损性油墨或要求用腐蚀性化学剂清洗油墨的印刷作业，则应使用网丝直径较大的丝网。另一方面，在开孔面积的百分率对图像复制起良好作用的情况下，应选择丝径较细的丝网。对于一定数目的丝网，网丝直径愈大，丝网就愈厚，而开孔面积则愈小。3.3.2网框的选确定网框是支撑丝网用的框架,其基本功能是承托丝纱，能抵受网纱拉力、溶剂和洁剂的侵蚀，故组成网框的材料一定要能抵受得住机械及化学物的影响。最重要的是有良好的稳定性，不会因张力变化而引起扭曲或收缩的现象。制作网框使用的材料主要有木料、中空铝型材、铸铝成型框、钢材等几种材料。分为固定式和可调式两种。最常用的则是铝型材制作的网框。但各种网框都具有各自的特点，在选取时，可根据不同的情况，选取不同材料的网框，下面依次介绍。 木质网框具有制作简单、重量轻、操作方便、价格低，绷网方法简便等特点。这种网框适用于手工印刷。但这种木制材料的网框耐溶剂、耐水性较差，水浸后容易变形，会影响印刷精度。这种网框在以前普遍使用，现在已很少采用。 中空铝型材网框和铸铝成型网框，具有操作轻便，网框强度高、牢固不易变形，耐溶剂和耐水性强、美观等特点。适于机械印刷及手工印刷。 钢材网框则具有牢固、强度高及耐溶剂和耐水性好等特点，但有笨重、操作不方便的缺点，因此使用范围很小。网框是制作丝网印版的重要材料之一，网框选择的合适与否对制版质量，以及对印刷质量有着直接的影响。为了保证制版、印刷质量及其它方面的要求可根据以下条件选择网框：1、网框必须具有一定的强度。因为绷网时，丝网对网框产生一定的拉力和压力。这就要求网框耐压，不能产生变形，要保持网框尺寸精度。2、在保证强度的条件下，网框尽量选择重量轻的，便于操作和使用。3、网框与丝网粘接面要有一定的粗糙性，以加强丝网和网框的粘接力。4、网框的坚固性。网框在使用中要经常与水、溶剂接触，以及受温度变化的影响，这就要求网框不发生歪斜等现象，以保证网框的重复使用。这样可减少浪费，降低成本。5、生产中要配置不同规格的网框，使用时根据印刷尺寸的大小确定合适的网框，可以少浪费，而且便于操作。 综上所述，网版最好选用中空铝型材网框。由最新印刷技术实用手册丝网印刷技术分册查得其详细数据如下：表3-5 中空铝型材网框规格型号印刷面积长x宽/cm框内尺寸长x宽/cm铝材截面高x宽x壁厚/mmA342x3072x5630x30x网距的确定网距，即网印版底面与承印材料之间的微小距离。这一小小的空间是保证网印版在印刷过程中不与承印材料粘在一起所必需的。如果发生粘连则将造成许多问题，会损坏印刷质量。网距消除了这一问题，在印刷行程中，使丝网只在刮墨板刃口处与承印材料相接触，刮墨板一经通过此区域，就有一个丝网与承印材料发生分离的剥离区域，随后留下一个清晰的印刷品。 清楚地了解剥离也是很重要的。它与网距不同，剥离指的是网框在印刷行程中逐渐产生的向上的分离运动，它发生于刮墨行程的起始点和印刷周期内刮墨板处于运动的状态下。顾名思义，它有助于丝网与承印材料的分离。在印刷过程中，除了网距变化之外，剥离距离也会发生变化。在一些情况下，网距从“几乎接近”大到9.512.7mm，但1.53.0mm比较常见，也比较可行。网距过大会造成印刷质量和套准等问题。在多数情况下，网距最好要尽可能地小。当对印刷产品要求比较严格时，网距的大小将受到丝网容许变形的量所限定。在电子印刷中，常使用不锈钢网，采用的网距比较小，为0.10.2mm。通常精度要求较高的印刷品在印刷时要求网距为1.53mm；对普通印刷品而言，网距可为26mm。曲面印刷时网距值要小一些，平面印刷是要大一些。正常张力下网距的大小对丝网印刷的影响：网距增大，刮板的压力就大，网版容易早衰（网版张力损失大）；网距小，丝网不能立即弹离工件，使图文蹭脏，造成印刷故障。在确定网距时，要避免以下两种现象：网距太小：如果丝网印版与承印物之间的间隙太小，沿刮板运动方向容易产生渗透和粘版现象，不利于丝网的回弹和油墨的转移。网距过大：丝网印版形变量大，压印后不能复原，松弛而下垂，使得印刷后的画面尺寸小于丝网印版画面尺寸，容易导致套印不准。严重时还会使丝网印版破损而不能印刷。如果是使用弹力小的不锈钢丝网还会出现版面接触不到承印物表面而无法实施印刷。综上所述，网距可确定为2mm。3.4 印刷装置直线往复运动机构设计常用机构传动主要有连杆机构，凸轮机构，螺旋、斜面机构、齿轮机构、摩擦轮机构、流体机构等。表3-6 常用机构原理图可实现直线运动的机构很多，且各有特点。图37 曲柄滑块机构abbcbe，e点能精确实现直线轨迹。图38 曲柄摇杆机构e点能实现近似直线轨迹的曲柄摇杆机构. 图39 八杆机构e点能精确实现直线轨迹的八杆机构。于八杆机构运动副较多，运动累积误差大，在同一制造条件下，八杆机构的实际运动误差大约为机构的2-3倍。图310 齿轮齿条机构齿轮齿条机构简单，成本低，传动效率高，又适合于变速操纵装置，还有齿轮齿条可以实现由直线运动转换为回转运动，对回转的角度没有要求。图311 齿轮齿条机构印刷运动是由水平运动完成的，比较以上几种直线往复运动方式，很显然齿轮齿条机构最简单、实用。气缸带动网臂，网臂带动齿条，最后将力传递给齿轮。图312 凸轮机构第四章 升降机构的设计升降机构也是一个直线往复运动，可选用与第三章类似的方案。只需用一个气缸即可。如下图所示：图41 气缸4.1气缸的选择丝印机印刷时的运动方式有两种：网版在升降机构及气缸的带动下上下、左右运动，承印物“不动”；承印物在升降机构的带动下上下运动，而网版只左右运动；这里采用第二种方式。 承印物放在印樽座上，而印樽座由升降机构（气缸）实现上下运动的功能。通过对印樽座材料及尺寸的估算，其总重约为50kg，以此值确定顶起印樽座所需气缸的型号。 升降机构结构十分简单，安装空间充足，同时为节约成本，故选用相对经济实惠的普通型单活塞杆双作用气缸。其结构原理图如图4-6所示。双作用气缸一般由缸筒1、后缸盖2、前缸盖3、活塞杆4、活塞8、密封件和紧固件等零件组成，缸筒1与前后缸盖之间由四根螺杆将其紧固锁定。 缸内有与活塞杆相连的活塞，活塞上装有活塞密封圈。 为防止漏气和外部灰尘的侵入，前缸盖上装有活塞杆、密封圈和防尘密封圈。这种双作用气缸被活塞分成两个腔室：有杆腔(简称头腔或前腔)和无杆腔(简称尾腔或后腔)。 有活塞杆的腔室称为有杆腔，无活塞杆的腔室称为无杆腔。 从无杆腔端的气口输入压缩空气时，若气压作用在活塞左端面上的力克服了运动摩擦力、负载等各种反作用力， 则当活塞前进时， 有杆腔内的空气经该端气口排出， 使活塞杆伸出。同样， 当有杆腔端气口输入压缩空气时，活塞杆缩回至初始位置。通过无杆腔和有杆腔交替进气和排气，活塞杆伸出和缩回， 气缸实现往复直线运动。 气缸缸盖上未设置缓冲装置的气缸称为无缓冲气缸，缸盖上设置缓冲装置的气缸称为缓冲气缸。如图4-6所示的气缸为缓冲气缸，缓冲装置由缓冲节流阀10、缓冲柱塞9和缓冲密封圈等组成。当气缸行程接近终端时，由于缓冲装置的作用，可以防止高速运动的活塞撞击缸盖的现象发生。图4-1 普通型但活塞杆双作用气缸初步选定FESTO公司的普通型但活塞杆双作用气缸其详细数据如下表表4-1 FESTO普通型单活塞杆双作用气缸缸径/mm活塞杆外径/mm活塞杆螺纹气口螺纹标准行程/mm4016M12X1.25G1/41604.2气缸的计算普通双作用气缸的理论推力为式中 D缸径（m）； 气缸的工作压力（）。故其理论拉力为式中活塞杆直径，估算是可令=0.3D。故综上所述，该规格的普通型单活塞杆双作用气缸满足升降要求。为便于当气缸工作失灵，或者升降不到位时，印樽座的调节，特设计了一个手动的升降机构升降旋钮。只需旋转手轮便可调节印樽座做上下运动，这样丰富了机器的工作方式，且更人性化。其装配图如图4-2所示图4-2 手动升降旋钮第五章 传动装置的设计5.1同步机构的设计因网版与承印物在印刷瞬时为同步运动，即二者瞬时速度相等，故需采用一机构实现其同步。此处我采用齿轮齿条来实现其同步功能，起初齿条倾斜，当升降机构将印樽座顶至预定位置时，齿条位于水平位置，此时齿轮齿条机构便可实现同步。其啮合示意图如下：图5-1 齿轮齿条啮合示意图5.1.1标准直齿圆柱齿轮的设计1、选定齿轮精度等级、材料、齿数1) 因该丝网印刷机为纯气动，速度不大，故选用7级精度（GB 1009588）。2) 材料选择。由机械设计第八版表10-1选择齿轮材料为45钢（调质、电镍），硬度为240HBS的软齿轮。3) 为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，选定齿轮齿数=85，压力角（齿形角）为。2、齿轮的受力分析因所选无杆气缸为SHIAN(世安)公司的ORIGA P210系列，其缸径=25mm，速度=0.4m/s，在气压为6bar时有效推力为32N,即=250N，另据经验=14.7N。如下图所示。图5-2 直齿圆柱齿轮的受力分析3、按齿面接触强度设计由机械设计第八版公式（10-9a）进行计算，即 确定公式内的各计算数值1) 试选载荷系数=1.3。2) 计算齿轮传递的转矩。输入功率齿轮转矩3) 由机械设计第八版表10-7查得齿宽系数=1。4) 由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8 。5) 由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限。6) 由机械设计第八版应力循环次数公式（式10-13）得7) 由机械设计第八版图10-19取接触疲劳寿命系数=0.90。8) 计算解除疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,则由机械设计第八版式（10-12）得 计算1) 试算齿轮分度圆直径，代入的值2) 计算圆周速度v圆周速度 3) 计算齿宽b4) 计算齿宽与齿高之比模数 齿高 5) 计算载荷系数根据=0.38m/s,7级精度由机械设计第八版图10-8查得动载系数=1.08。直齿轮，=1。由机械设计第八版表10-2查得使用系数=1；由机械设计第八版表10-4用插值法查得7级精度、齿轮相对支承非对称布置时，=1.423。由，插机械设计第八版图10-13得；计算齿轮强度用的载荷系数K，包括使用系数、动载系数、齿间载荷分配系数及齿向载荷系数，故载荷系数 =11.1211.423=1.5946) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计第八版式（10-10a）得 7) 计算模数 4、按齿根弯曲强度设计由机械设计第八版式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 确定公式内的各计算数值1) 由机械设计第八版图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa; 2) 由机械