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浙大 宁波 理工 打印机 设计 CAD

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宁波理工学院 毕业设计（论文） 题 目 净水膜涂胶机的设计 姓 名 杜坤 学 号 3110422016 专业班级 机械设计制造及其自动化114 班 指导教师 刘永刚 分 院 机电与能源工程分院 完成日期 2015年5月6日 - 28 -摘要近些年，人们的生活水平不断提高，人们对于高质量水资源的追求也正在不断提升。但是，自然界现存的水资源很难满足人们日益怎增长的需求。在这种情况下，各种各样的净水装置纷纷出现在市场上。为了提高净水膜的生产效率，将自动涂胶机引入净水膜的生产是一个很大的发展。目前，在各类净水膜当中，反渗透膜凭借着其廉价以及高净化率在市场上拥有着很高的占有率。在这种情况下，如果能够提高反渗透膜的生产效率，将很大的提高反渗透膜生产企业的市场竞争力。涂胶机作为工业生产中的重要机器，被广泛的使用在各个领域，大大的提高了生产线的效率。我们可以预见到，如果将自动涂胶技术引入反渗透膜的生产中，将会给大大的提高净水膜生产的效率，同时也会给企业带来很大利润的增长。 由于净水膜长度和宽度较大不过其需要涂胶的轨迹相对较为简单，可以使用龙门形式的涂胶机床，这样操作起来较为简单且生产效率高，各个机构的运动也比较简洁。关键字：净水膜 涂胶机 龙门机床 生产效率AbstractIn recent years,peoples living standardcontinues to improve,peoples pursuitforhigh qualityof water resourcesis alsorising.However,the existingwaternatural resourcesis difficult to meet thegrowingdemand.In this case,a variety ofwater purification deviceshave emergedin the market.In order to improve waterfilm productionefficiency,theautomatic coating machineinto thenetwater filmproduction is agreat development.At present, in all kinds of water purification membrane and reverse osmosis membrane with its cheap and high purification rate in the market has a very high market share.In this case, if we can improve the reverse osmosis membrane production efficiency, improved anti osmosis film production enterprises, the market competitiveness.Gluing machine as an important machine in industrial production, extensive use in various fields, greatly improve the efficiency of the production line.We can foresee that if the automatic gluing technology introduction of reverse osmosis membrane production, will greatly improve the efficiency of net water film production and enterprise to bring great profits growth.Due to the length and the width of the net water film larger but the trajectory of the coating is relatively simple, you can use glue spreading machine gantry form, so the operation is simple and high production efficiency, the movement of each institution is relatively simple.Keywords:Gluing machine; Longmen machine tool;production efficiency目录目录- 4 -第一章 绪论- 5 -1.1 概述- 5 -1.2涂胶机机械工作原理- 5 -1.3涂胶机的特点- 5 -第二章 反渗透膜的介绍- 7 -2.1 反渗透膜简介- 7 -2.2反渗透膜的生产- 8 -第三章 涂胶机的机械结构- 9 -3.1 涂胶机的工作原理- 9 -3.2 整体结构- 10 -3.3 涂胶机总体布局的基本要求- 10 -3.3 影响涂胶机布局的基本因素- 10 -3.4 坐标系的确定- 12 -3.5 三维涂胶机的机械结构- 12 -3.6 进给系统- 13 -3.7 机床的总体布局确定- 16 -第四章 零件及其计算- 18 -4.1 滚珠丝杠及其选取- 18 -4.2 Y向滚珠丝杠的选择- 22 -4.3 电机的选取- 22 -4.4原料存储及送进机构电机的选择- 24 -附录- 27 -结束语- 28 -第一章 绪论1.1 概述涂胶机是一种被应用于各类产品加工中胶水或是油漆等类似液体自动化，精涂、点的设备，它可以用实现各种不同复杂形状的涂胶等工序。 对于加工不同产品，涂胶的精度要求往往会有有很大差别。精度较高的双组份的涂胶机目前大都由国外的生产较多，这些机器技术相对成熟，但价格相对于国产涂胶机高出很多。 近些年国内涂胶技术也在慢慢走向成熟，正在不断缩小这与国外先进技术的差距。像深圳世椿（SECOND-AUTO）、益达Y&D、欧宝(Oupel)、特盈（TWINWIN)、都达到了比较高的水平，同时质量稳定，价格合适，很适合国内用户使用。 与此同时，电子胶水正财广泛应用于各个领域，这使涂胶设备的应用变得各家更加广泛和多样。此外，目前单组份的涂胶技术相对成熟，其发展方向是更高的自动化和精度。1.2涂胶机机械工作原理涂胶机利用伺服马达带动丝杆旋转推动挤压快来挤出胶水，同时利用电子气压阀开关来控制胶水口的开关。准备涂胶的时候工作台处于初始状态，涂胶开始的时候x、y同时运动到指定位置，于是z轴开始运动，将点针运动到待涂胶处，胶口开关开启，于是边点胶，工作平台边移动，胶水均匀分布到指定位置，涂胶完成。 1.3涂胶机的特点结合了计算机控制和涂胶两门技术。内设伺服闭环控制系统，优点：涂胶轨迹是利用编程的，应用涂胶复杂轨迹的小型零件，每个自由度上配备有一个伺服器，因此其运动轨迹比较精准，分辨率：0.001mm，可以以直线、圆弧等复杂轨迹运动。滴胶精度较高，可达0.02克/滴，精确度高，可替代人工作业，实现机械化生产；单机状态下便可以完成可操作，即简单方便又拥有较高的精确；可以使用SD卡等存储传输方式，有利于资料的管理或是机台间文件传输；同时也可以搭载双组分泵输送系统，构成双液全自动涂胶机；可加装点胶控制器及涂胶阀等配件构成落地式涂胶设备；可搭载螺丝锁副机构，配置成自动锁螺丝机；可按需升级为在线机器人，用于各种自动化装配；承载能力强，加工空间大。第二章 反渗透膜的介绍2.1 反渗透膜简介1.2.1国外现状反渗透膜是一种孔径最小可以达到纳米级别，同时在一定的压力下，水分子可以通过薄膜的表面，同时过滤水中的各种无机盐、重金属离子、甚至是细菌、病毒等杂质。因此，这种极为高效节能的水分离技术在水及液体分离域占有重要位置，目前,海水淡化、中水回用、微污染地表水处理等多个领域都在广泛非常广泛的使用着这种反渗透膜。我们知道，反渗透膜也被称作RO膜，这是英文单词Reverse Osmosis的缩写形式，它的中文意思是“逆渗透”，然而所谓“逆渗透（R.O.）”，就是指对装置施加比渗透压更大的压力，这样可以是原来水中很高比例的杂质以及矿物质通过半透膜除去。 美国佛里达大学的瑞得（C.E.Reid）教授早在1953年时就找到了反渗透装置的基本原理，起初他是从植物通过根部输送养分和水分中得到的灵感-即可利用渗透原理将水分从植物的根部输送到茎和枝叶，这就是反渗透原理的雏形。 因此，如果给浓度较高的浓液加上一定的压力，使其能够通过半透膜。这就能够使水与不纯的杂质分离开来，这中间包含了大量原本溶解或是悬浮在水中的杂质，通过这个过程，水中大量的杂质被去除出来从而得到干净的水。由于RO膜的孔径大概只有不到一根头发丝的百万分之一，我们的一般肉眼是根本无法看到的，我们熟悉的细菌、病毒等微生物的尺寸是它的500倍之多，因此这个过程只有水分子才能通过，其它杂质或是重金属均会通过废水管排出，因此，在海水淡化的过程，以及太空中废水的回收和处理均采用可此方法，这被称技术现在被称作是为体外的“高科技人工肾脏”。2.2反渗透膜的生产此次设计要做的是，提供一种自动化程度较高、占用土地较少、同时可防止胶液滴落的制备反渗透膜用的自动涂胶装置，这样可以尽可能的克服现有技术的不足。本次设计的技术方案是：它包括机架，在机架上有卷膜装置，涂胶装置。涂胶机的整体结构采用龙门式的结构，这样方便于膜的装卸，同时使涂胶机整体的运动形式变得简单。 第三章 涂胶机的机械结构3.1 涂胶机的工作原理涂胶机实际是一个三维数控系统，其工作原理如图1所示图1 涂胶工作原理通用计算机对于所需要的涂胶路线进行分析和处理，形成合理的涂胶方案的同时自动生成合理的涂胶路线和涂胶量，数据传输接口将涂胶路径数据传输给单片机等控制元件，数控系统接收涂胶路径数据后，完成显示处理以及用户反馈等一系列操作之后，用之前制作好的系统将输入的路径信息转化为数字控制信息，控制器把这些信息转化成为驱动步进电机或伺服电机的信号，控制涂胶机各个轴运动并完成涂胶。同时，控制胶枪的出胶量和出胶时间，即可在指定的位置将胶液涂出设定好的轨迹，完成涂胶3.2 整体结构机械结构作为涂胶机的硬件部分，对涂胶机的涂胶路线和涂胶精度等有着重要的影响。下面对涂胶机的机械结构作详细介绍。3.3 涂胶机总体布局的基本要求涂胶机总体布局的基本要求有以下几点: 1)必须满足机床的运动范围、工作精度、生产率以及使用涂胶机带来的经济效果等等各种要求;2)确保实现既定胶头运动路线相对位置与相对运动。在满足经济前提、同时结构合理的条件下，应该尽可能的使用较短的传动链，从而简化机构，同时增加传动精度和效率; 3)应当确保涂胶机拥有合理的刚度、抗振能力、抗变形能力，同时保证机床共工作时及较低的噪音水平； 4)应便于观察这个涂胶的过程，便于对可能出现的问题进行及时的操作、调整和维修。同时设计的涂胶机应当便于输送、装卸元件和使用过后的清理和保养。5)结构应当尽可能的简单合理可靠，同时要方便加工和装配。3.3 影响涂胶机布局的基本因素在满足总体布局的合理可要基本要求的前提上，还需要考虑影响涂胶机布局的基本因素: 涂胶机运动分配的影响 涂胶的轨迹和涂胶量，而涂胶机的运动分配不同，涂胶机的布局也会不同。对于同一种运动分配的布局，由于导轨的布置和其它结构形式的不同，也将使涂胶机的布局出现变化。在分配涂胶机运动时，一般应注意以下几点:1) 移动部件的重量应可能使用较轻的元件。在保证其他条件均不会发生变的前提下，这时，能够移动的各个零件的重量越小，需要电机功率和传动件的尺寸也会相对越小。 2) 应该能够提高涂胶的精度。3）应有利于提高涂胶机刚度，缩小占地面积 涂胶的轨迹和涂胶量及涂胶机部件的运动分配基本相同，而被涂胶元件尺寸和形状不同，涂胶机的布局也可能会有一定的差异。另外，还应考虑涂胶机性能要求的影响，如振动、噪声、精度、刚度和稳定性性，操纵方便形的影响，模块化设计法的影响等。通过查阅相关的文献资料，涂胶机基本布局形式可以有有下图2所示的两种方案： 图2 涂胶机的布局形式这两种布局都采用龙门式框架结构。在方案（1），工作台位置保持固定，胶头可以做作横向和上下移动，立柱能够作纵向的平行位移。该方案便于变形为不同纵向长度的涂胶机。由于工作台不动，稳定性较好，适合加工有精度要求的工件。当时立柱的整体移动会造成更大的能耗，需要功率较大的电机。在方（2）案中，立柱相对固定，胶头能够作横向和上下的移动，工作台作也可以进行纵向移动。由于工作台移动，涂胶的稳定性较布局(1)方案差。但是这种布局方式所需电动机功率和传动件的尺寸相对较小，移动更加轻便。然而，考虑到工作台如果运动，对于本次设计的净水膜涂胶来说很难控制滤网元件的稳定，同时在完成一次涂胶后，布局（2）会使涂好胶的净水膜收卷更为复杂，增加了单次生产的复杂程度。3.4 坐标系的确定涂胶机的坐标系选取采用右手法则，这便是卡笛儿直角坐标系统。基本坐标轴为X 、Y 、Z 组成的三个方向的直角坐标系，如图 3 所示。Z 轴为平行于涂胶机的坐标轴，垂直于工件装夹面。 图3 右手坐标系统3.5 三维涂胶机的机械结构该三维涂胶机的机械几何结构，由以下几部分组成:1)底座部分 作为整个机器的基础，它承受着整个机器的全部的重量，应当要求足够稳固。底座应有由底下的四只支脚与地面接触保证其稳定性;2)工作台部分 工作台是用于安放被涂胶滤网的装置，在工作台的末端放有卷膜装置，可以将涂胶完成的膜收卷起来，等待包装。3)横梁部分 横梁由x方向的丝杠和导轨，以及支架组成。横梁承载机头的重量，驱动机头动，容易弯曲变形，同时其与可移动的立柱相连，带动胶头在Y方向做运动。4)胶头部分 胶头部分被安置在横梁上，可以由丝杠带动做左右的移动。 下面从涂胶机的功能角度，介绍一下各部分的结构及设计。3.6 进给系统进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。它是用来接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，通过伺服驱动电路作转换后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床、伺服电机等部件实现工作进给。数控系统的伺服进给系统和普通的机床的进给系统在本质上有很大的区别，它可以根据指令信号精确的控制执行部件的运动速度和指定时间所在的位置，通过几个执行部件完成各种简单或复杂的运动。下面介绍一下涂胶机的进给系统的机械结构和电机驱动。涂胶机的进给运动方式如下:胶头在机床的带动下y方向的进给运动，同时沿x方向横梁做进给运动，。胶头和机床的运动共同形成了所需要的涂胶轨迹。（1）胶头在x方向的丝杠左右移动，形成涂胶宽度;如下图4所示： 图4 涂胶机X方向进给图（2）工作台沿y方向的丝杠前后运动，实现涂胶长度,如下图5所示：图5 涂胶机Y方向的进给图（3）刚性联轴器用于丝杆与电机的联接，可提高两轴头连接的固定精度，它的特点有:1）可用于小型、瞬间惯量小和高速转动的场合;2）安装后无反作用力，而且维护简单;3）提高丝杠的强度时，跳动不会受到影响;4）依靠锁紧螺栓施加的摩擦紧固，无需键;5）在高速转动时可保持平稳。（4）导轨的主要作用是用来做导向和承载。导轨可以使运动部件在一定的轨迹上运动，从而很大程度上确保了各部件的相对位置和相对位置精度。导轨承受了运动部件及工件的大部分重量，因此导轨在很大程度决定着数控机床的刚度以及精度。（5）涂胶机的x向和y向丝杠两侧各采用一对圆柱形导轨作为导向件，另外这也可以分担丝杠所承受的机头和工作台的重量。圆柱形导轨加工容易，导向精度高，可满足定位精度的要求。圆形导轨两端通过螺钉固定在丝杠支架上，并与导轨套形成移动副。如下图6所示图6 丝杠和圆导轨的支承方式每一个传动链上的丝杠螺母与不同零件以螺钉固定连接，通过与丝杠做相对运动来实现机构的传动:1）与工作台固定连接，相对于y向丝杠运动向丝杠运动向支架固定连接 。带动胶头在Y向运动2）与胶头X向丝杠运动3.7 机床的总体布局确定考虑到降低涂胶机的制造成本，采用了结构简刚性单且较好的龙门移动式布局。主要结构有底座、工作台、龙门架、X向进给电动机、Y向进给电动机、涂胶机机身及电气系统部分组成。涂胶机在工作时，先将加工对象固定在工作台上，能够实现X、Y、轴2个方向进给运动由可编程序控制器实现自动控制，来完成工作。 l图7 涂胶机整体结构如图7所示，当涂胶机开始工作时，将准备好的过滤膜材料置于图中最上端，然后从其其下方圆柱体下方穿过，从而保证原料不会跑偏。接下来，将塑料滤芯与滤网膜连接置于最下放的两个轴上，通过调节右边的轴承将滤芯夹紧。然后将净水膜放在滤网之上，开动涂胶机完成一次涂胶。最后，开动下方电机将涂好胶的净水膜收卷起来，并将其与其他原料切分开。至此，一次工作完成。第四章 零件及其计算4.1 滚珠丝杠及其选取滚珠丝杆的简单介绍： 滚珠丝杠一种能够将使回转的运动变成直线运动的机械装置，同时它也能够使直线的运动再次变成回转运动。滚珠丝杠的结构大概可以分为：螺杆、钢球、螺母、反向器、防尘器等几个构件组合而成，它的主要是用于旋转运动转化成同时可以形成较为稳定并且有着较高精度的直线运动，是艾克姆螺杆的进一步改进和发展，滚珠丝杠的发展将轴承从滚动动作变化成为了滑动动作。因为滚珠仅仅只有很少的摩擦阻力，所以滚珠丝杠目前正在被广泛应的使用在各类工业设备以及精密仪器之中。1、根据国际标准GB/T17587.3-1998和一些使用的实例，滚珠丝杠（已基本取代梯形丝杆，俗称丝杆）它用来使旋转的运动变化成为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并且拥有较高的传动效率，同时它的定位非常准确。2、当丝杠成为主动体的时后，螺母就会跟随真丝杆的转动角度按照预定的方向和轨迹的导程变化成为直线运动，同时，被动的工件能够通过螺母座和螺母的连接来达成相应的直线运动。 滚珠丝杠的选取：由于X方向上的滚珠丝杠所带动的零件重量比Y方向所带动的零件质量要大，因此选用的丝杠型号把X向作为基准，把Y向丝杠的选用过程同X向。X向滚珠丝杠的数据计算：通过估算，设定直线导轨、Y向滚珠丝杠以及安装座元件的重量均大概为20kg。工作台滚动导轨摩擦系数为。导轨的选择：1、由于滑动导轨移动的相对速度，涂胶机的最大移动，即，因此滑动导轨不符合要求。2、静压导轨的结构复杂，安装这种导轨又要增添其他设备结构，这不但会使机床结构更加复杂，同时又使成本大大提高，因此不符合要求。3、由于滚动导轨摩擦系数较小，与运动速度几乎无关，精度达到使用要求，在低俗时没有爬行，并且精度不随随使用寿命而改变，因此符合要求。 滚动导轨的摩擦系数如下表所示： 导轨材料 摩擦系数淬火钢铸铁在对滚珠丝杠进行设计以及安装内容如下，将一个滚针和一对推力组合轴承安装在每一个轴承座内，再把滚珠丝杠两端用固定支架支撑安装，使滚珠丝杠具有更高的刚度。设计参数：工作台的最大行程为，移动最大速度为，机床的定位精度为。此外，假设丝杠寿命，工作可靠性；滚珠丝杠副的传动效率可达。通过以上参数显示，可得以下数据： 1、丝杠载荷（1）滚珠丝杠副的轴向载荷：；（导轨上的摩擦系数）；（移动部件的重量） 所以，（2）导轨摩擦力： 所以， 工作台最大速度： 2、丝杠导程 工作台最大速度 所以， 3、初选滚珠丝杠 （1）计算动负荷 寿命系数: 转速系数: （2） 由表查得 温度系数 （工作温度小于） 硬度系数 精度系数 （精度等级4级） 可靠性系数 负荷性质系数 滚珠丝杠副的轴向负荷 （3）滚珠丝杠副的型号额定负荷预紧力为符合要求。 4、丝杠螺纹部分长度 支承距离应大于 所以， 取1000 5、临界转速校核临界转速为不发生共振的最高转速，以表示，对其校核数据如下：丝杠支承方式系数 丝杠螺纹底径： 所以，符合要求。4.2 Y向滚珠丝杠的选择丝杠所受的力主要来自滚珠副所产生的摩擦力，而且X向丝杠在Y向丝杠下方。故所选的丝杠以X向丝杠为计算基准。设定导轨、滚珠丝杠及安装座等的重量均约为20kg。 设计参数：工作台的最大行程为，移动最大速度为，机床的定位精度为。此外，假设丝杠寿命，工作可靠性；滚珠丝杠副的传动效率可达。伺服电机的选择参数：可用的参数：工作台移动速度；工作台重量为；联轴器效率；摩擦系数；丝杠导程为；进给丝杠常为；进给丝杠直径为。（由于计算过程步骤同以上计算，因此省略以下计算步骤，直接采用结果）。 由于计算结果相似，故X向和Y向所选用的丝杠以及其他装配都是相同零件。4.3 电机的选取初选电机型号时应合理选用及i，并满足 bL0/i360Mkf+M0=0.6613 符合设计要求4.4原料存储及送进机构电机的选择 电机的转速应当选择慢速型，并且要保持冲击力较小。因为要保证材料送进时纸带要运行平缓，不保持不断。 假设：纸的最大进给速度为： 滤纸带的小径为：由已知得：滤纸卷的最大直径为 则：平均直径为 平均带速假设：需要在送料夹紧辊中将滤纸带拉出平均拉力为，约为，拉动时加速度为。已知纸卷平均直径， 则所需转矩： 则所需功率：选择大概80r/min的电机 因此，按照要求则选择SM80-024-30LFB型电机。参考文献1张昱，刘志峰机械制造与自动M. 20062付广萌 陈婵娟机械设计与制造 陕西：机械工业出版社M. 20114徐灏. 机械设计手册 第（三、四、五）册北京：机械工业出版社M. 2001,35-905张新义. 经济型数控机床系统设计北京：机械工业出版社M. 19946王爱玲现代数控机床结构与设计兵器工业出版社M. 19997蔡厚道等.数控机床构造. 北京理工大学出版社M. 2007 8 王运赣快速成形技术华中理工大学出版社M. 1999 9 王克胜快速自动化成型技术中国石化出版社M. 200010 卢清萍快速原型制造技术高等教育出版社M. 200111 机床设计手册编写组机床设计手册(三)M. 机械工业出版社198612 王巍. 数控冲程序设计工艺过程分析与处理 J .CAD/CAM与制造业信息化，2004（12）：79-81.13 沈雪莲. 微连接在钣金数控冲程序设计中的应用 J .金属加工，2009（5）；49-5212 邓星钟机电传动控制华中科技大学出版社M. 200113 机床设计手册编写组机床设计手册(