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浙大学宁波理工-3D打印机设计(带CAD图）,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(一)机械工业出版社M. 197814 王炎.喷涂设备.机械工业出版社M. 199715 延年.点胶机器人技术及其应用.化学工业出版社M. 200816 冯秋官.机械制图与计算机绘图.机械工业出版社M. 200217 荣冈.点胶机在中国市场的前景报告.中国工业网M. 2004 18 周庆海.点胶控制系统及工程.化学工业出版社.M. 199619 Mitsubishi Programmable Controller Melsec Fl Series Programming ManuolRMitsubishi Electric COR，l999. 20 SIEMENS，SIMATIC Ladder Logic for S7-300 and S7-400 Programming Reference附录总装备图x1 A 0零件图x91、 导轨零件图 A22、 导轨架零件图 A23、 滚珠丝杠零件图 A24、 划块零件图 A35、 连接埠零件图x3 A36、 轴承端盖零件图 A47、 轴承座零件图 A4结束语首先，我想先感谢老师们四年以来的细心的教导以及孜孜不倦的教诲！在老师们的不断教诲下，我逐渐学习了各类机械的只是，对于机械从最初的懵懂到现在慢慢走完了大学的学习，我想在以后的工作生活中我也很难离开这门学科。对于本次的毕业设计，从设计的一开始，老师们就告诉我们每一个学生都应当利用大学四年所学的知识完成这份设计，同时在设计的过程中对于以前的知识回顾和补充，以便于以后更好的应用于工作岗位之中，而不是仅仅为了完成大学里的最后一项任务走走过程。我们在完成本论文的过程当中，老师们始终不断监督指导我们认真完成这大学里的最后一门课程，从而圆满的走完大学生涯。在最后，我还要非常感谢我的导师刘永刚老师。尽管他他很年轻，但他在在自己的领域已经有了很高的造诣，同时也有很广的涉猎面，想法众多的他往往在我做毕业设计碰到困难的时候给出的一个关键的点播，这样的灵感让我豁然开朗，困难也往往会迎刃而解。与刘老师在这长达好几个月的学习和交流里，他对我付出了无私的指导和帮助，并且非常有耐心的教导我对设计机构三维的每个系统的建模、安排和设置，对二维图纸的错误的改正以及论文的修正和扩充。在他不厌其烦的帮助下我才能如此顺利的完成了大学最后一项挑战。此外，还要非常感谢我的同学和朋友们给予的帮助，众人拾柴火焰高，有他们，我可以在有些困惑的时候第一时间得到帮助和建议，这节约了我很多时间。宁波理工学院 毕业论文（设计）开题报告（含文献综述、外文翻译）题 目 净水膜涂胶机设计 姓 名 杜坤 学 号 3110422016 分院（系） 机电与能源工程分院 专业班级 机械设计制造及其自动化114 指导教师 刘永刚 2015年 3 月 8 日目录文献综述31.1我国淡水资源的现状31.2解决水资源问题方法42.1 常用净水膜-RO膜42.2RO反渗透技术现代广泛应用：53涂胶机在净水膜生产中的应用5开题报告81.课程简介：82.选题来源及依据：83.内容与基本要求：94本课题的实施方案：9外文翻译101.介绍112.方法113.实验结果144.结论19文献综述1.1我国淡水资源的现状我国是一个干严重缺水的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6，排在巴西、俄罗斯和加拿大之后，位居世界第四位，然而人均占有量只有2300立方米，仅为世界平均水平的14、美国的15，在世界上名列高达121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。 据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。 水利部预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米。在充分考虑节水情况下，预计用水总量为7000亿至8000亿立方米，要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿立方米，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。 根据我国环保局的有关报道:我国的主要河流有机污染严重，并呈不断扩大才趋势，水源污染日益突出。同时，根据水利部门对全国10万公里河流的调查来看，大型淡水湖泊中，太湖已经完全处在富营养状态，滇池富营养化也越来越严重，巢湖营养状态指数有所下降，但还是处于富营养状态；洞庭湖，洪泽湖水质较差；白洋淀污染较重。1.2解决水资源问题方法 面对日益严重的水资源缺乏问题，保护水源不被污染自然是重中之重。不过，当前的水质量很难在短时间内达到较高的饮用标准。因此，在将来的很长一段时间内，水源的净化装置将会有很大的市场，而这其中普通的家用净水装置将会占据很大的比重。2.1 常用净水膜-RO膜 RO是英文Reverse Osmosis的缩写，中文意思是“逆渗透”，所谓“逆渗透（R.O.）”是指施加比渗透压更大的压力，使水通过半透膜而出去水中杂质和矿物质的一种净水装置。 这是美国佛里达大学瑞得（C.E.Reid）教授在1953年时发明的，最早系由植物输送养分和水分中得到的灵感-植物从根部吸收养分和水分，即可利用渗透原理送到茎和枝叶。 因此若在浓度较高的浓液（不结的水）上加压，使它通过半透膜。即可将不纯的物质分开，包括原来溶解、悬浮在水中的杂质，而得到浓度较低。亦即很干净的水，由于RO膜的孔径是头发丝的一百万分之一，一般肉眼无法看到，细菌、病毒是它的500倍，因此只有水分子才能通过，其它杂质和重金属均由废水管排出，所以海水淡化的过程，以及太空人废水回收处理均采用此方法，是体外的高科技人工肾脏。2.2RO反渗透技术现代广泛应用： 1、宇航净水膜 ，美国太空技术。1968年美国太空总署集合多国科学家， 在政府支持下，花费数十亿美元，经过多年研究而成。它最初用于将太空人的生活用水回收处理，使之可再次饮用，从而使太空船不必运载大量的饮用水，故称之太空技术。 2、纳米膜表，过滤精度高达0.0001微米（0.1纳米），一个细菌要缩小4000倍，过滤性病毒也要缩小200倍以上才能通过。细菌、病毒、石灰质、重金属、农药、化学毒素、杂质等将被彻底清除； 3、超静压力泵，高压渗透，完全隔离有害物质； 4、脱盐率达96%以上RO（反渗透/逆渗透）膜技术最早应用在太空宇航领域，RO膜技术是以压力为驱动力的纯物理过滤方式，可将水中的硬度、浊度、色度以及镭、铀等放射性元素，有机物如三氯甲烷、石棉等致癌物，无机离子，特别是对人体有害的铅、砷、汞镉等重金属离子、农药和化肥残留物、细菌、病毒等微生物彻底滤除，而且RO膜并不分离溶解氧，因此产出的水是活水，在目前来说是最安全、最可靠的高科技水处理技术；3 涂胶机在净水膜生产中的应用3.1涂胶机机械工作原理利用松下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，胶水均匀分不到指定位置，涂胶完成，胶水A、B混合后涂胶时，可同时挤出两种胶水，并且在螺旋涂胶头里面混合均匀再点胶，开关胶水是利用高压气体带动气缸上下运动实现同时拖动涂胶阀开闭。3.2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C语言编程的，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，利用激光对刀，精确度高，可替代人工作业，实现机械化生产；单机即可操作，简单便利、高速精确；SD卡存储方式，方便资料管理及机台间文件传输；可搭载双组分泵送系统，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；可搭载螺丝锁付机构，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。3.3涂胶机的发展概况涂胶机主要用于产品工艺中的胶水、油漆以及其他液体精确点、注、涂、点滴到每个产品精确位置，可以用来实现打点、画线、圆型或弧型。 精度要求还是有很大差距。双组份的涂胶机目前国外的机器挺多，技术也相对成熟，只是价位太高。 国内双液涂胶技术已经走向成熟，国内双液涂胶机知名品牌深圳德信、胜翔自动化、腾洲自动化、深圳世椿（SECOND-AUTO）、东莞赛恩斯(SES）、益达Y&D、欧宝(Oupel)、特盈（TWINWIN)、腾盛（TENSUN)、axxon轴心自控目前已经有专业双液设备存在，而且质量稳定，价格合适，很适合国内用户使用。 随着电子胶水的普遍应用，涂胶设备的应用也会更加广泛和多样化。目前，单组份的涂胶技术相对成熟，其发展方向是自动化和高精度。3.4涂胶机常见问题涂胶机最常遇到的问题是阀门问题，下列为解决胶阀使用时经常发生的问题的有效方法。胶阀滴漏此种情形经常发生予胶阀关毕以后。95%的此种情形是因为使用的针头口径太小所致。太小的针头会影响液体的流动造成背压， 结果导致胶阀关毕后不久形成滴漏的现象。过小的针头也会影响胶阀开始使用时的排气泡动作.只要更换较大的针头即可解决这种问题。锥形斜式针头产生的背压最少， 液体流动最顺畅。液体内空气在胶阀关毕后会产生滴漏现象， 最好是预先排除液体内空气，或改用不容易含气泡的胶.或先将胶离心脱泡后在使用。 出胶大小不一致当出胶不一致时主要为储存流体的压力筒或空气压力不稳定所产生。进气压力调压表应设定于比厂内最低压力低10至15psi.，压力筒使用的压力应介于调压表中间以上的压力， 应避免使用压力介于压力表之中低压力部分。胶阀控制压力应至少60psi以上以确保出胶稳定。 最后应检查出胶时间.若小于15/1000秒会造成出胶不稳定.，出胶时间愈长出胶愈稳定。流速太慢 流速若太慢应将管路从1/4” 改为3/8”。 管路若无需要应愈短愈好。除了改管子，还要改出胶口和气压，这样完全加快流速。 流体内的气泡 过大的流体压力若加上过短的开阀时间则有可能将空气渗入液体内. 解决方法为降低流体压力并使用锥形斜式针头。 胶水堵塞 此种情形主要因过多的湿气或重复使用过的瞬间胶。应确保使用新鲜的瞬间胶。将管路以未含湿气的Aceton丙酮彻底清洗过。使用的空气应确定完干燥且于厂内空压与胶阀系统间加装过滤器。（以上方法如仍然无效，则应使用氮气）。参考文献1冲压工具与模具设计M 李名望 人民邮电出版社2金属表面处理新工艺新技术及全过程质量控制检验标准规范实用手册S 潘新亮 中国科技文化出版社3韩春明主编，工业产品造型设计M，北京:机械工业出版社，20094CAD/CAM/CAE技术联盟编著，UGNX8中文版从入门到精通M，北京:清华大学出版社，20125 Hong- Seok Kim and Yong- Taek Im. Expert system formulti- stage cold- forging process design with a re- designingalgorithm J . Journal of Materials Processing Technology,1995, 54: 271- 285.6 J. C. Choi and C. Kim. An Integrated Design and CAPPSystem for Cold or Hot Forging Products J . The InternationalJournal of AdvancedManufacturing Technology, 2000, 16:720- 727.7 N. Alberti, R. Di Lorenzo, et al. Intelligent computationtechniques for process planning of cold forging J . Journal ofIntelligent Manufacturing, 1998, 9: 353- 359.8 Hong- Seok Kim, Yong- Taek Im. An expert system forcold forg ing process design based on a depth- first search9 . Journal of Mater ials Processing Technology, 1999, 95:262- 274.10 D. J. Kim, B. M. Kim. Application of neural network andFEM for metal forming processes J. International Journal ofMachine Tools & Manufacture, 2000, 40: 911- 925.11 Joseph Giarratano, Gary Riley . 专家系统原理与编程M . 印鉴, 刘星成, 汤庸译. 北京: 机械工业出版社,2000.12 快速成形技术M，王运赣，华中科技大学出版社13 机械设计手册（第五版）M，成大先，化学工业出版社开题报告1.课程简介： 学习掌握涂胶机的工作原理，掌握金属箔复卷装置的原理及国内外现状，明确本课题的目的和意义，设计一种薄膜涂胶装置。涂胶装置涂覆对象为有机高分子复合净水膜，设计内容包括：1、 净水膜涂胶装置动力系统2、净水膜涂胶装置放卷系统3、净水膜涂胶装置胶水涂覆装置4、净水膜涂胶装置胶水固化系统5、净水膜涂胶装置胶水收卷装置2.选题来源及依据： 根据当前水质量不断下降，人们对高质量水的追求不断提高。在这种背景下，优秀的净水膜的需求量不断增长。设计生产一种涂胶机可以大大的提高净水器的加工速度，是净水膜与净水器本体能够快速结合。这可以大大的降低工作时间，同时在很大程度上降低生产成本，有利于产品的更大规模生产。3.内容与基本要求：使用 Pro/E， Solidworks， UG等软件对净水膜涂胶机建模。论文不少于10000字，外文翻译3000-5000字，提供系统使用说明书，成形系统装配图及关键零部件图纸。主要技术指标：1、净水膜宽度：250mm2、净水膜厚度20um 3、净水膜一次放卷厚度：50mm4本课题的实施方案：4.1结构的详细说明：由于涂胶过程中存在拐点涂胶量的控制，本设计采用了在X.Y向运动速度不改变的前提下，调整Z向挤胶活塞速度的方式，三向运动的形式不尽相同，所以共用了三个电机，通过程序控制分别做相应运动，来保证涂胶的厚度和均匀性。Z向是用来控制出胶的量的，且要求传动平稳，故选用丝杠螺母工作，丝杠螺母有自锁能力，可保证涂胶的厚度和均匀性。 通过改变Z向丝杠螺母的转速，以保证Z轴的升降速度，来达到涂胶的要求。由于X，Y向运动要求平稳、准确，所以采用了滚珠丝杠传动，滚珠丝杠传动效率高、刚度好、传动精度高且使用寿命长。导向机构承载大，且需要平稳，所以X 、Y向采用滚动导轨，滚动导轨承载较大，且导向准确。为了满足传动比和结构简化的要求，采用齿轮系统进行变速，齿轮的结构紧凑、工作可靠、寿命长且传动比稳定。考虑到整个机构的平衡性，故将承载夹持部分的弯臂方向与Y向电机在一条线上。因为胶棒的夹持严格要求对心，故选用了V行块来设计夹具，具体结构如下图：外文翻译研究精密小孔的硼硅玻璃使用microEDM结合微超声振动加工论文出处：Study of precision micro-holes in borosilicate glass using micro EDM combined with micro ultrasonic vibration machining摘要由于其优良的阳极键合性能和表面完整性、硼硅玻璃通常用作的基质微机电系统(MEMS)。为构建通信接口,需要钻小孔衬底。 然而,微孔直径低于200年m很难生产使用传统加工过程。来解决这个问题,一种加工方法,结合微电火花加工(MEDM)和微超声振动生产加工(MUSM)提出本精密小孔高硼硅玻璃的纵横比。在本文中描述的调查,一个圆形的试件进行生产使用MEDM过程。这个工具被用来钻一个洞在玻。实验表明,使用合适的加工参数,直径出入口之间的差异(DVEE)可能达到的值约2m小孔直径约150500mm和深度。DVEE可以改善如果适当的泥浆浓度;超声振幅或转速是利用。圆度调查,旋转速度有密切的关系程度的微观孔的圆度。小孔的圆度值约2m(max。减去分钟半径)可以获得采用适当的转速。2002爱思唯尔的科学有限公司版权所有。关键词:硼硅玻璃;微电火花加工;微超声振动加工;微孔;试件;高纵横比1.介绍 在包装MEMS-related设备,例如微阀和微流量传感器等,硼硅玻璃通常是用作键与硅衬底晶片。建立电气通过通道和连接硅片之间的内部系统和环境,小孔钻在玻璃表面保税。钻井这些困难与传统加工过程。有几种方法用来制造小孔,MEDM(1、3、5、8、9、11,准分子激光钻井6,联赛(2、10),电化学放电加工(ECDM)12和MUSM(4、7)等。由于不同的工作机制,这些方法产生的结果是截然不同的。例如,MEDMm 160微孔的直径和深度380m可以钻在2分钟内5。MEDM只能用于生产导电材料在加工和重铸层表面,含有陨石坑和微裂缝会导致表面和尺寸精度差。激光微加工技术可用于制造下一个洞直径4m6。然而,激光加工造成恶化和加工表面的微裂纹。西甲技术被发现适合生产三维微观结构与小孔金属、聚合物和陶瓷2、10。然而,联赛方法影响配置精密微孔加工高纵横比的,因为光的衍射(如x射线)。ECDM可以提高材料去除率(MRR)和表面粗糙度1.5毫米/分钟和0.08m分别12,但与化学腐蚀,墙上的小孔将被证明是成功的在困难和脆性材料。Masuzawa等人证明了小孔小至5m(深度10m)和三维微机器可以创建通过结合线电火花磨削(WEDG放电),MEDM和MUSM(4、7)。因为MUSM依赖于微机械力量去除材料,对于高纵横比的微孔加工,小型机械力量的变化可以有重大的后果对制造业的稳定性和精度。此外,机械力量主导的精度。此外,机械力量主导MUSM参数。尚未进行深入研究这些参数如何影响制造业的稳定性和准确性。加工方法结合MEDM和MUSM设计完成高纵横比的小孔。在整个加工过程中,微刀相同的夹具,所以工具偏心问题是可以避免的。避免在制造过程 微刀振荡或打破,超声波仪器成立震动工件。 这种安排选举中小孔的加工精度。2.方法2.1. 试验装置：实验设备由EDM机,作为选取控制系统和超声加工单位(如图1所示)。选取控制系统固定到EDM工作台。这里的硼硅玻璃或铜盘沿前后方向移动使用电动机X和上下移动使用电动机Y .微观工具被夹成水平卡盘旋转由电动机电动机C和定向左派和右派Z汽车的运动分辨率X,Y,Z是0.2mmm 0.2和0.2,分别。图1.MEDM和MUSM设备的配置:U,超声振动设备;操作系统,光学规模;OP,光学规模计数器;X,Y和Z,汽车forx - Y -和z-axes运动;铜(铜板)、EDM电极;H,旋转卡盘夹;t,试件;D,计算机控制显示,C,c-axis旋转电动机;ID、接口circuitand电机驱动;G函数发生器;CPU、电脑。启用删除碎片很容易从小孔MUSM期间,进行加工操作水平。超声波加工单位(包括频率、30千赫)电子发生器,传感器和horn-tool组合设备。该工具是一个圆柱形杆螺纹角尖。一小块的硼硅玻璃化学粘到一个小矩形板4在工具提示(如图2所示)。2.2. 材料硼硅玻璃(Pyrex,康宁7740)是一种硅成分具有优良的阳极键合性能,表面完整性、热性能和耐酸性。这个玻璃一直担任微传感器衬底。 因为硼硅玻璃是硬和脆,它的方法。维持精确的微孔大小,非常适合微孔钻井使用MUSM工具4。微孔精度可以提高通过使用石油作为泥浆介质(13 - 15)。硅卡宾枪谷物,悬浮在煤油,被选为工作泥浆的浓度是10%,20%和30%的MUSM过程。和平均磨料尺寸1.2m(大约75%的粒子大小从0.9到0.9m)和3m(大约75%的粒子大小从2.6到2.6m)。2.3. 加工过程被分成两个主要的加工流程部分。首先,碳化钨杆制成试件用铜版的电极MEDM一步。 这个工具是与MUSM然后使用硼硅玻璃的微孔钻探的过程。上面的程序详细描述如下:电火花加工试件,循环碳化钨杆是固定在水平方向和旋转时钟-明智的。与此同时,一个铜板被绑跳汰机和自动上下垂直移动。的直径降低了移动的工具板边(如图3所示(一个)和EDM介质喷洒到工作区域MEDM时开始。完成的试件进行长约2毫米,直径150m。产生高应力集中在工件MUSM,前端电路的试件直径减少到20m和长度0.2毫米。图3(b)显示微刀完成。实验参数MEDM流程表1中列出。查克的试件,微孔使用MUSM钻的玻璃。减少工具的磨损在低级别(15),该工具可以-之前没有接触到工件加工过程开始,所以它存在之间的工具,约0.1毫米玻璃表面加工过程时,开始宁。微孔加工过程中,微观喂养工具伴随着喷浆与超声振动利用制造玻璃(如图2所示)。砂浆的流量是450毫升/分钟。表2列出了实验参数MUSM流程。图2.实验仪器的细节图MUSM过程。图3。试件加工过程和试件在MEDM过程完成。(b)完成试件形状。表1 表2实验MEDM参数 实验MUSM参数工件的圆杆,碳化钨(甘蓝型) 纵向超声振动方向铜电极 超声振动频率30千赫工作煤油 超声振动振幅(m)1.2,1.4,1.6,1.8,2.0,2.2转速150 微工具转速(rpm)50,100,150,200,200工件(rpm) 进给速率(m /分钟),6.7,7.5,8.6,10极性+(粗糙);(完成) 浆浓度(wt %)10%,20%,30%打开负载电压(100 V) 平均磨料尺寸(m)1.2,3工作电压(V)25放电电流(A)0.95、1.45脉冲持续时间(s)4、10时间(s)4、103.实验结果除了评估精度的高精度微孔大小,形状精度和表面粗糙度估计。因此,下面的讨论分为三个主要部分:(A)的入口和出口之间的DVEE,(B)圆度和(C)表面粗糙度。 微孔的精度影响。因素包括浆浓度、磨料粒度和MUSM加工参数。3.1.1.磨料浆浓度和粒径的影响磨料浆的浓度和粒度是最重要的影响因素MUSM加工精度。磨料浆浓度高、材料被加工表面的研磨谷物将快于泥浆浓度越低。快速除材料之间的摩擦将会减少微刀前端和加工过程。DVEE将使用泥浆浓度高时低。图4显示,平均磨料尺寸是否1.2mor3m DVEE泥浆浓度会发生小于20%浆浓度10%。但DVEE泥浆浓度达到30%时变得更大。20%浓度提供了几乎两倍磨料粒子制造孔比10%浓度的平均大小1.2m,导致DVEE变得更小。然而,由于微孔加工是设置在横向模式下,磨料磨具洞入口之间的聚集和工具,这些粒子被旋转工具,被送入洞超声波振幅。但这将阻碍研磨剂进入洞时的粒子之间的聚集太多洞入口和工具,从而影响微孔DVEE的。浆浓度30%,这种情况将变得清晰,所以效果明显降低。此外,平均晶粒尺寸(3m)比超声波振幅(1.8m),诱导磨料磨具在MUSM很难进入洞。所以DVEE加工影响并不明显比小的晶粒尺寸。图4还表明,采用平均1.2m 大小创建DVEE比3m平均粒子的大小。在同一浓度,小颗粒更均匀悬浮在泥浆和容易进入比大一个洞。然而,MRR并不为每个谷物。因此,平滑的加工表面,更直的交叉截面微孔可以获得,提高DVEE小孔。获得更好的完成效果,以下实验使用粒子浓度20%的平均直径1.2m。3.1.2.超声振动振幅的影响在超声电机程序,大型加工工具导致更高的MRR(15、16)。加工工具可能弯曲在钻井过程中超声振动时振幅很大。这将影响到精确的漏洞。 在MUSM这种现象更明显。在这些实验中,超声波振幅测量使用工具显微镜(10