柔性圆网喷墨制网机机械设计喷头与曝光系统设计机械CAD图纸

1、目 录摘 要1Abstract2第1章 绪论41.1 选题的背景与意义4 1.2 国内外研究现状和发展趋势51.2.1 计算机制网技术简介5激光照排制网图61.2.3 制网技术的研究趋势61.2.4我国制网技术的发展方向61.2.5国外圆网技术的发展81.2.6制网机新方法的研发91.3 现设机械设计101.3.1 现代机械设计方法101.4本论文主要研究内容13第二章：总体设计方案152.1总功能分析152.2 总功能分解162.2.1 总功能分解的依据162.2.2 总功能分解172.2.3 功能元的解法和解组合182.3 功能元的具体解法192.3.1喷头系统功能元的具体解法192.3.

2、2曝光灯系统功能元的具体解法20 2.4 设计要求及总体方案222.5喷墨圆网制网机的工作过程23第三章：喷头系统的设计253.1机构简述253.2 电机的选择253.3 导轨的选择263.4.喷头部分的设计28第四章：曝光灯的设计304.1 机构简述304.2 型材的选用304.3电机的选择304.4同步带传动的设计314.4.1设计要求314.4.2已知参数324.4.3设计计算（参考GB11362-89）324.4.4 同步带齿形尺寸334.4.5 MXL同步带轮的几何尺寸334.4.6曝光灯传动用344.4.7曝光灯驱动用364.5曝光灯组件装置的设计364.6限位装置的设计374.7

3、 曝光系统整体三维图374.8 总体部分38第五章：总结39参考文献40致 谢41摘 要 当今社会，纺织品印花是一个全球性的大产业。它不仅要满足人们的衣着需求，还要满足家居环境等的美化要求。随着经济的发展人民生活水平的提高和人口的增长这种需求不断提升。因此在印染界，对于印染设备的技术要求也在不断的提高，这迫使着印染技术的日益更新。制高效率、高质量和低成本的制网设备则成了一个迫切的任务。如今喷墨制网技术代替早先的激光制网和喷蜡制网技术已成了必然趋势。 第一，从圆网喷墨制网机的历史背景和现状着手，阐述了研制圆网喷墨制网机的目的和意义。同时本文提出了论文研究的基本内容和主要任务。第二，通过对圆网喷墨

4、制网机总的功能结构的分析，提出了圆网喷墨制网机传动系统与机架、喷头与曝光系统、移动尾座等设计方案，得出圆网喷墨制网机的总体设计方案。第三，在总体设计方案的基础上，详细阐述了圆网喷墨制网机喷头系统和曝光灯系统设计。在喷头系统中，对于喷头部分的设计，不仅能够在横向实现双向移动，而且在纵向的定位也可以调节，通过电机及螺杆等装置来带动，这样增加了可制圆网种类，提高了生产效率。在曝光系统中，曝光灯组件在导轨表面上通过同步带传动装置实现左右来回移动，同时对组件设置了径向移动的装置，通过两条平行的线性导轨来实现这一功能，并且行程也得到控制；结合其他两位同学的设计的基础上，用PRO/E和Solidworks绘

5、制各部分零件并进行组装连接。最后对本次设计做出最后的总结。关键词：制网机;设计;喷头系统;曝光灯系统.Abstract第1章 绪论1.1 选题的背景与意义 当今社会，我们常常可以看见花花绿绿的人群，穿着形形色色的服装。其中大部分人群只知道服装的好看与否，却不知道其中图案的印花技术。其实早在新石器时代印花技术就已经产生。印花产品时尚性强、流行周期短、可选择性大，属个性化的艺术+技术产品。目前纺织品印花是一个全球性的大产业它不仅要满足人们的衣着需求，还要满足家居环境等的美化要求随着经济的发展人民生活水平的提高和人口的增长这种需求不断提升。因此在印染界，对于印染设备的技术要求也在不断的提高，这迫使着

6、印染技术的日益更新。而制网技术的先进与否，直接的影响到了印染效率的高低1。所以如何提高制网效率就成了印染行业最关键的问题。 传统印刷一直离不开压印，要转印就必须要制版，然而制版的成本和时间，无论怎么进步也无法满足少量多样的现代印刷趋势，为了找到简易、低成本的印刷方法，于是就往无版、无压力的喷墨印刷发展。喷墨印刷技术是一种无版、无压、无需接触承印物的数字成像技术，省去了传统印刷方法所需的制版设备、版材以及胶片等耗材，而且能在不同材质及不同厚度的平面、曲面和球面等异形承印物上印刷，不受幅面大小的限制。喷墨技术的提高带动着喷墨制网技术的飞速发展。近几年，喷墨制网技术在整个制网界悄然崛起，它相对于早先

7、的激光制网和喷蜡制网技术，在制网效率和节约成本上有了很大的提高，而且制网精度也非前两者可比。利用喷墨打印的原理，通过打印喷头将数字图像以模拟液滴的形式直接打印在己上好感光胶的圆网上。圆网喷墨制网机采用光栅，分别控制圆网和喷头的移动，从原理上消除由于圆网直径大小差异所带来的误差及幅面连晒时的对位误差和人工操作所带来的一系列误差，花型拼接和对位都非常准确。瑞士的ZUND公司，在喷墨制网领域掌握着较高的技术水平，并在不断的对其进行研究和改进。喷墨技术虽已成为主流技术，但由于在印花制网领域的应用比较晚，所以工厂使用喷墨制网暂时还不多。然而，喷墨制网在未来几年内，将会取代喷蜡制网。喷墨制网系统是当今最先

8、进的制网新技术。该技术以成熟的喷墨技术为核心，集计算机网络、CAD设计和数字处理系统以及高技术的机械、电子零部件和精细化工材料于一体，具有制网精度高、生产周期短和生产成本低等优点，代表当今纺织印花制网技术的主流方向。本文主要介绍现代机械设计方法及国内外制网技术发展现状。1.2 国内外研究现状和发展趋势 计算机制网技术简介所谓计算机制网技术，是指在印花CAD基础上发展起来的一种不需要制片（FILM）就可以直接制网的新型机器设备。由于它省略了制片这一环节，从而使制网效率，精度大大的提高，解决了传统制网环节中的接版问题4。 制网技术的研究现状现在国内的制网方法多种多样，有传统的方法，也有先进的制网方

9、法。主要的几种制网方法如下：1. 照相制网法，照相制网法算是一种较为落后的制网方法，其主要制网工艺流程为：置圆网、清洁、干燥涂胶显影、水洗、完成制网曝光图稿连晒 1-1 照相制网图照相制网法的缺点比较明显，非常的耗工时，工序繁杂，多达37道，非常的耗工时，其制网速度远不能满足市场的需求，且印花效果差，所以将逐渐推出历史舞台。2. 激光照排制网法，激光照排制网法在国内运用的较多，其工艺如下 ：原稿扫描 电脑分色连晒、检查修片、调为打线激光照排完成制网感光、显影 1-2 激光照排制网图激光照排制网法相对于照相制网，其制网工序大大减少，制网速度大幅提升，满足了市场的需求，但是同时它在激光照排过程中，

10、存在大量的技术问题，比如激光产生耗能大，胶网烧制产生大量污染性气体等，因此，这种方法也有待改进。3. 喷蜡、喷墨制网法，这两种方法的原理基本一致，如下：完成曝光喷墨冲洗显影原样 1-3 流程简图 喷腊、喷墨制网，在根本上解决了激光带来的各种技术问题，但是喷墨相对于喷蜡，墨水成本远小于腊的成本，且墨水本身就是液体的，已于提高印网的精度，因此喷墨制网更能适应时代的要求，将得到广泛的应用。 制网技术的研究趋势 制网技术一路走来，经历照排制网、激光制网、喷蜡喷墨制网等阶段，制网技术一步步提高，不断的适应市场对于印网的需求。对于喷墨制网，由于其结合了前几种制网技术的优点，并且摒弃了它们的各种缺点，且能满

11、足市场对于印染的高产量、高品质等各种要求。因此对喷墨制网技术的进一步研究和探讨，是当下主要的研究趋势。我国制网技术的发展方向我国从90年代中期开始推广电脑分色系统和印花激光成像机，在制网工艺上采用的是电脑分色、激光成像出胶片和手工包网制作这种工作流程，这一技术的推广使得印花制网工艺改变了传统的手工描稿方式，有效地提高了生产效率，在一定程度上提高了制网精度。但这套技术仍仅仅局限于制网工艺前端的花样图形处理方面，尚未达到国外的直接制网的技术层面。20世纪90年代末期，我国的直接制网技术和设备问世了。1999年我国引进美国技术，开发出适合我国印花工艺的第一代喷射类直接制网机。其工作原理是用蜡和墨水代

12、替传统的印花胶片，直接在网上制作所需花形，大大提高了制网精度，又一次缩短了制网工艺流程，从而打破了该类产品完全依靠进口的局面。国内第一代直接制网机有喷蜡、喷墨两种类型的机器，引进国外较为早期的技术，喷蜡头为160个喷嘴，喷墨头为128个喷嘴。在先期推进市场后，起初的确为厂家解决了一些难题，如满地云纹的颜色过渡、接版印等。但是由于第一代设备使用了大量国产零部件，其品质难以保证设备的精度和稳定性，加之核心技术依靠国外并且消化也不够，因此第一代直接制网机在技术上存在固有缺陷，随着国际流行面料花样趋向不断变化和要求的提高，已经很难满足印染企业对设备性能的要求。印花企业将直接制网设备的需求再次转向了进口

13、设备，国内的制造商同样面临着重大难题，亟待对设备进行技术改进和品质提高。通过对中国印花企业的严格调研和对目前国内使用的第一代直接制网机的技术分析后，不久前在中国杭州市古荡科技园区，由中美合资组建了一家专业制造输出设备的高科技公司，制造第二代直接制网设备，将目前美国最新的第二代产品的技术与设备直接引进国内，做到技术与国际接轨，产品与国际同步投入市场，向中国印染企业推出合资产品喷蜡（喷墨）制网机及喷蜡喷墨全能型制网机。 在第一代直接制网机的基础上，这家公司引进美国技术，推出性能稳定、品质优秀的第二代直接制网设备。专业从事印染、印刷CAD软件和输出设备的研发、制造和销售，目前已经推出电子雕刻机、全自

14、动高精度激光照排机、喷蜡（喷墨）雕版设备和喷蜡（喷墨）直接制网设备等多种输出设备。ATEXCO SCREEN RS3500圆网直接喷墨制网机是由杭州宏华数码科技股份有限公司开发和生产的新一代电脑一体化制版设备(CAM)，它有2种不同的规格， 可以用同样的精度来完成641、820、914mm等各种不同圆周长的圆网制版工作。设备所特有的精密定位技术，保证了定位精度高达0.035ram。同时，它的不问断墨水自动供给装置和喷头自动清洗装置，保证了系统在喷墨制网时能够连续工作。通过公司开发的分色系统生成的图像文件， 可直接喷墨在涂好感光胶的圆网花筒上，经感光冲网即可获得生产用的网版，且网版清晰、均匀，花

15、型逼真，重演性好，能获得与原稿同样精美的效果。采用ATEXCO SCRE EN RS3500直接制网，产品精度高，其优势是电脑印花分色无法相比的，还能制作满地云纹，同行厂家无法模仿。该技术不再需要传统的照相制版设备、拷贝机、一次性感光机以及大量的胶片等，直接将整幅花稿喷在网上， 自动化程度高，速度快、效率高，一只网可在30rain内制成，而且完全可以在明处操作。客户在获得精美印制效果的同时也简化了制网的工艺，缩短了加工时间并节约了生产成本6。国外圆网技术的发展圆网制网技术大致可分为五大类7：第一类:以奥地利ZIMMER公司为代表的电铸刻花一次成型制网把经高度磨光处理的不锈钢管光版胎模放在电解槽

16、里电铸，使镍金属电解晶体沉积在胎模的导体上，当镍层达到需要的厚度时，取出胎模，使镍层与胎模分离，接着光版镍层圆筒从胎模上脱落，得到圆筒基体。基体表面再刮涂感光乳胶，烘干；基体表面再包上有网点的分色负片或感光显影后，高温焙烘，使感光胶固化，制版时，然后再用重铬酸钾溶液进行钝化处理，放人电解槽内进行电铸，镍金属电解晶体沉积在芯筒的.第二类:感光法制网感光制网的原理是将含有对光敏感的化学药剂涂到圆网网坯上，低温烘干后，将花样分色胶片包覆其上，然后进行曝光、显影、冲洗等，在网上制成所需花纹。在印花过程中，使色浆从网中渗出，达到印制图案的目的。第三类:以荷兰STORK公司为代表的激光制网激光制网技术8

17、是STORK公司20世纪80年代末推出的。激光制网集激光技术、电脑分色技术、精密机械制造技术和计算机控制技术于体，由电脑花样分色的数字信息控制激光打点，直接在已涂胶的网上实现数字信息的点阵还原，经激光瞬时烧蚀而“雕刻”出所需花纹。第四类:以德国CST公司、瑞士LUSHER公司为代表的喷蜡制网9。20世纪90年代中期，人们把电脑打印技术应用到制网技术上。喷蜡制网的核心技术是喷蜡技术，它的工作原理在学术上称之为“热溶式DOD”。蜡块在常温下是固体，加热溶化成液体，将液体蜡经压电式喷蜡头喷至网坯上，又冷却为固体再进行曝光、显影、冲洗，完成制网。第五类:以瑞士PERFECrA公司为代表的喷墨制网喷墨制

18、网技术的工作原理与喷蜡制网的原理基本相似，但仍有区别。墨水本身是一种液体，不需加热溶化，而是直接经微压电式喷头10 喷出，形成相应的喷墨花纹图案。它的优缺点是，其中它的优点是(1)精度更高 可以打印出720、1440 dpi的高精度花型。(2)成本低(使用成本低于10 m )。(3)制网速度快，可达612 minm (180360dpi条件下使用) 11。(4)网易冲洗。喷墨制网机喷好后，直接用水冲网，即可完成制网。(5)喷头寿命为l0l2个月，喷射频率快。(6)不需经过胶片拼接和包网等过程。而它的缺点是喷墨时有时产生飞溅现象12。制网机新方法的研发最近，美国网版印刷研究所在喷墨技术上又有重大

19、突破，推出直接制网印版的喷墨印刷机FastSCREENTM。它采用一个机器人印刷头，将专门的UV黑色染料FasLiNK TM，直接、高速地印刷到涂好感光乳剂的网版上，不需使用制版软片FastSCREENTM用于T恤印刷行业，使用的网框尺寸(外径)为66 X 86cm。它可以使用木网框坚硬的铝网框和可重复绷网的网版，并带有销钉定位系统。根据图像的尺寸和文件的分辨力，多数标准尺寸的图像都能在25min内完成。FasLSCREENTM有一个任选的台上曝光装置FastLIGIITTM (专利产品)，当在涂好感光胶的膜版上印刷好图像之后，膜版可在高输出的UV光下立即曝光，操作者可从喷墨印刷机上取下膜版直

20、接到冲洗槽冲洗。FasLSCREENTM内装有一个激光安全自动装置，当印刷头通道上出现任何情况时机器能够停止运转。该喷墨印刷机包括辊床在内的实际尺寸是244(长)X 140 (宽)X 120cm (高)，使用标准电压110V。若外配一个专用附件，Fast SCREEN TM喷墨制版机能很容易地转变成能在纺织品上直接喷绘的机器FastTJET JUMBO，可用于大的海滨浴巾、大手帕、超大T恤的印刷，采用帽子支架还可同时Ep4个棒球帽。另有一些配件供选择，可印刷不同类型和尺寸的纺织品。 小结人类从事的各种活动都离不开设计。人类所创造的物质文明无一不与设计相关。创新是设计的本质，也是设计活动的最终目

21、的。没有创新，就没有丰富多彩的世界。随着科学技术突飞猛进的发展，大量科技成果转化为生产力，产品更新换代的周期愈来愈短，同时在国际市场上的竞争也将日趋激烈。创新正是适应这一全球性最新发展形势所采取的重要途径和手段，只有创新产品才能满足、开拓出新的需，才能在瞬息万变的国际市场上有较强的竞争力，所以研究现代设计方法学有着其特殊的意义13。本课题拟采用现代设计方法，开展圆网喷墨制网机的设计。1.3 现设机械设计 现代机械设计方法为适应现代机械产品在质量、功能、成本、开发周期及服务方面更高要求，已逐渐形成一个为在提高设计质量、水平和效率的现代的机械设计体系。现代机械设计原则、设计方法构成现代设计体系、现

22、代机械设计发展趋势3。随着科技的进步，试验手段的加强，设计水平发展很快。首先，机械设计的基础理论和各种专业产品设计机理的研究得到进一步加强；其次，关键零部件的设计研究得到加强。纵观整个设计发展过程，设计从宏观走向微观，从静态走向动态，从单目标设计走向多目标综合设计。 第一，通过设计来完善产品的功能及原理。任何一种机器的更新换代都有三个途径：一是改革工作原理；二是通过改进工业结构和材料，提高技术性能；三是加强辅助功能，使其更适应使用者的心理。产品的功能原理受约于科技进步，任何机械产品都具有时代的局限性，时代在前进，科技在飞速发展，产品的功能和原理就会发展。 第二，通过设计提高产品质量。基本性能方

23、面。随着科技的进步，出现一系列的新工艺、新材料，这些新工艺、新材料使产品的某些性能指标有明显的提高，使产品在功能原理上的不足得到补偿，使原来比较完善的产品在功能原理的优越性方面显得更加突出。 适应能力方面。机械设计除应满足产品的基本性能外，还要考虑工作情况发生变化时的产品适应能力，如作业对象特征、工作状况、环境条件。 <1>现代机械设计原则 (1)功能满足原则。产品设计的目的是构造能够实现规定功能的产品。如果产品不具备要求的功能，设计就失去价值，满足功能是各类产品设计的必要原则。(2) 工艺优良原则。指设计能够且容易通过生产过程实现，它包括：可制造性、可装配性、可测试性。 (3)质

24、量保障原则。保证质量是产品设计的重要原则。产品质量主要由性能和可靠性决定，因此这类原则主要包括：性能指标、可靠性、强度原则、刚度原则、稳定性、抗磨损性、抗腐蚀性、抗蠕变性、动态特性、平衡特性和热特性。 (4)经济合理原则。要求产品具有较低的开发成本和使用费用。(5)社会使用原则。考虑产品投放市场后的表现行为，包括：环境友好性、环境适应性、人机友好性、可维修性、安全性、可安装性、可拆卸性、可回收性。 现代机械设计理论及方法设计理论是对产品原理和机理的科学总结，设计方法是使产品满足以及判断产品是否满足设计原则的依据。现代设计方法是基于设计理论形成的，因而更具科学性和逻辑性。但一些方法要有完善和发展

25、的过程，所以现代设计方法还不能完全取代传统设计方法，一些行之有效的经验方法目前仍在广泛使用，它们仍是现代设计方法的重要组成。 1利用现代计算机软硬件技术的设计方法。采用三维图形和超媒体技术描述产品的构思和产品结构，在产品开发初期即采用计算机辅助设计，借助于设计方法学，利用多媒体工具进行系统的开发。根据这一指导思想，利用数学系统理论，同时考虑系统工程理论产品设计技术和系统开发方法学，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件。根据这一设计方法，往往把产品的整个开发过程概括为产品规划、开发和生产规划三个阶段，并且充分利用了现有的CAD尖端技术虚拟现实技术。Banerjee 和 Guan在虚拟

26、现实里已经发表了装配顺序和装配规划并且确定了装配规划是一个重要的虚拟现实额应用，可以解决一些常见问题的执行。对比装配规划中的非逼真与逼真的环境，他们提出虚拟现实环境的好处是， 支持装配规划。孙等人提出的是实时虚拟规划环境中使用两个之间的相互作用。手册4基于虚拟现实的装配规划与仿真应用,已双向连接与基于特征的参数化CAD系统，包括以先进的物理为基础的建模技术和现实的处理部分5。 2积极开发发展绿色设计、制造。 绿色设计制造是现代设计制造的可持续发展模式。人们已经认识到环境与发展是密不可分的。要从根本上解决环境问题，必须转变发展模式和消费模式，即为资源型发展模式逐渐转变为技术型发展模式，依靠科技进

27、步，节约资源和能源，提高效益，减少废物排放，实旌清洁生产和文明消费，建立资源与环境相联系的新的发展模式。 发展绿色设计制造将为企业发展带来新的机遇。开发绿色设计制造是人类可持续发展战略的重要组成部分，是每个企业家必须考虑的企业行为。实际上，绿色制造不仅是一个社会效益显著的行为，也可能是取得显著经济效益的有效手段。环境全面改善，一方面可改善员工的健康状况和提高工作安全性，减少不必要的开支；另一方面在绿色制造环境下工作的员工心情舒畅，有助于提高员工的主观能动性和工作效率，以创造出最大的利润，使企业具有更好的社会形象，为企业增加无形资产。 发展绿色制造将推动新一轮技术创新。在全球性竞争日趋激烈的背景

28、下，利用高新技术和现代化管理来提高生产率，节约自然资源投入，以及节约劳动和各种形式的资本，是促进经济增长与发展的主要源泉。事实上，无论从技术发展，还是从需求推动的角度，绿色制造已经在影响和引导当今的技术发展方向。从产品设计到制造技术，从企业组织到营销策略的制定，一批绿色制造技术与概念已经在发展之中。实旌绿色设计制造是一个极其复杂的系统工程，研究一套绿色设计制造的评估指标体系和评估系统，是当前绿色设计制造的研究和实旌急需解决的问题。 3.充分利用机电一体化技术当今科技突飞猛进，科学的交叉与综合，各学科间的相互联系、相互渗透，使得用机电一体化来设计更科学。机电一体化是一种复合化技术，它是机械技术与

29、微电子技术信息互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。应用机械电子等有关技术对它们进行有机的组合与综合，实现了整体最佳化，是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。随着科学技术的突飞猛进，现代机械设计正朝着计算机辅助设计、智能化设计方向迈进，设计的产品将更进一步服务于社会。1.4本论文主要研究内容 第一，从圆网喷墨制网机的历史背景和现状着手，阐述研制圆网喷墨制网机的目的和意义。同时本文提出论文研究的基本内容和主要任务。 第二，通过对圆网喷墨制网机总的功能结构的分析，提出圆网喷墨制网机传动系统与机架、喷头与曝光系统、移动尾座等设计方案，得出圆网喷墨制网机的总体设计方案。 第三，在总

30、体设计方案的基础上，详细阐述圆网喷墨制网机喷头系统和曝光灯系统设计。在喷头系统中，对于喷头部分的设计，不仅能够在横向实现双向移动，而且在纵向的定位也可以调节，通过电机及螺杆等装置来带动，这样增加可制圆网种类，提高了生产效率。在曝光系统中，曝光灯组件在导轨表面上通过同步带传动装置实现左右来回移动，同时对组件设置了径向移动的装置，通过两条平行的线性导轨来实现这一功能，并且行程也得到控制； 第二章 总体设计方案2.1总功能分析 圆网直接喷墨制网系统将电脑分色(CAD)系统产生的各套色图像信息转换成墨滴，喷射在涂好感光胶的圆网上，而后感光，利用油墨的防紫外线照射特性，将要雕刻的部分同其它部分区分开来1

31、4。喷墨制网系统对环境的影响印花用的丝网信息能量丝网、无序的墨水系统对环境的干扰图2-1 圆网直接制网系统黑箱示意图我们把圆网直接制网系统的总功能描述为制版，它的黑箱示意图如图2-1所示。它是以物料的转换为主的机械系统，也即物料流是主流，输入物料流是丝网以及无秩序的墨水，输出物料流是已有花型图案的印花用的丝网。输入物料流同输出物料流区别在于前者的，物料之间是无序的组合，而后者是物料之间有序的组合。2.2 总功能分解 总功能分解的依据由圆网直接喷墨制网的总功能，可知圆网直接喷墨制网系统的目的功能是喷墨制网。从圆网直接喷墨制网工艺流程分析，喷墨制网由喷墨、曝光、冲洗三个工序组成。信息信息处理与控制

32、功能调整能量传递与分配待冲洗的丝网丝网无序的墨水喷墨曝光能量人连接与支撑 图2-2 圆网直接制网系统功能结构图考虑主流物料流的变化，喷墨时是实现物料位置和秩序上的变化，输入物料是丝网和无秩序离散的墨水，输出物料是具有由喷滴组成图像的丝网；曝光时是物料性质上的变化，使圆网上的感光胶固化。考虑设计要求表的各项要求，需要对加入一些辅助功能，以保证机器的正常工作，如显示功能，调整功能；需要加入控制功能，处理信息和接受控制指令；需要加入连接和支撑功能，以实现系统内部各组成部分之间及系统与外部的连接支撑；需要加入动力功能部分，以所期望的方式为其他部分提供和转换能量。考虑各功能之间的相互关系，建立功能结构关

33、系如图2-2所示12。简要说明：1.人是指操作人员对机器的要求，即考虑人机工程学设计；2.虚线方框以内为机械内部结构，机械与外界联系用实线大方框表示。 总功能分解实现机械产品的功能是靠工艺动作来完成的，即一系列工艺动作的目的是完成所需的功能。工艺动作的分解往往对应于功能的分解。圆网直接喷墨制网的目的功能分解为喷墨和曝光两大功能。从机械产品的角度来看，可以看成为喷墨于丝网和曝光丝网两大功能，它们所对应的动作为喷墨打印头（喷头）与丝网相对运动，曝光灯与丝网相对运动两大动作。考虑到工效实用性，技术经济性，结构工艺性等方面的要求，实现喷墨打印头与圆网相对运动，有三种比较合理的分解方案： 1.圆网步进转

34、动，喷头连续往复直线运动；2.圆网连续往复直线运动，喷头步进转动；3.圆网连续转动，喷头连续转动。实现曝光灯与圆网的相对运动，一般采用曝光灯连续往复运动和圆网的连续转动。综合考虑，我们把圆网直接喷墨制网系统的工艺动作分解为圆网连续转动和圆网步进转动两大类。对制网方案从生产效率、控制系统难易程度、制造成本、可靠性、产品精度方面进行综合考虑评价。由表 21可知，采用C方案时，由于喷头和圆网都采用连续的方式，要形成一定的喷滴图形，对控制系统要求很高，大大提高了产品成本，因此不予采用。 A 方案和B方案实际上是把图形信息按行（列）划分，再按行（列）喷出墨滴，都是比较合理的方案。我们选择采用A方案。表2

35、1： 工艺动作分解方案评价表 功能元的解法和解组合有了总功能分解图，下面进行功能元的解法和解组合： 1. 动力源（A）：异步电机，滑差电机，直流电机，直线电机，柴油机，汽油机，液压马达，气压马达，活塞式气缸，油缸，步进电机，伺服电机2. 圆网步进、连续转动(B)：平行四边形机构，双转块机构，圆柱齿轮机构，圆锥齿轮机构，棘轮机构，涡轮蜗杆机构，槽轮机构，凸轮机构，行星轮系，谐波传动机构，摩擦轮机构，同步带机构，链传动机构3. 喷头往复移动(C)：曲柄滑块机构，移动导杆机构，凸轮机构，同步带传动机构，齿轮齿条传动机构，钢丝绳机构，滚动蜗旋机构，链传动机构4. 曝光灯往复移动(D)：曲柄滑块机构，移

36、动导杆机构，凸轮机构，同步带传动机构，齿轮齿条传动机构，钢丝绳机构，蜗旋机构，链传动机构由以上可知，光考虑动力源与执行运动的系统运动方案总数就有N=12x14x9x9=13608种。如果再考虑传动系统的机构选型组合，则运动方案还会数量级的增长。方案的确定：由于动力源直线电机、气缸和活塞式油缸无法与各传动机构、执行机构相容，考虑它们都可以单独完成往复直线运动，故也可以作为喷头和曝光灯的动力源机构。另外，此系统对精度的要求很高，且整个系统的尺寸比较大，因而要求传动系统尽可能简单，传动链尽可能短。这样不仅有利于减少整个系统中机构累积的运动误差，而且可以提高系统的工作效率和工作可靠性。此外，这样还可以

37、减少制造和装配的难度、减轻系统的重量、降低制造成本。出于这些考虑，系统的动力部件决定采用分布式布置即各执行部件使用单独的动力源，且考虑圆网步进和圆网连续传动都是实现圆网传动，所以采用同一动力源，以使传动链更加简单。在动力源选择上。喷墨头移动机构和圆网转动机构的由于精度很高，为了满足工艺性能，故需要采用闭环控制的电机类型伺服电机；曝光灯移动机构由于精度要求相对较低在满足机构性能的前提下，考虑到曝光灯移动机构的行程较长(丝网的长度超过2米),为了便于控制并降低整机的造价，动力源采用步进电机，而不采用直线电机、气缸等直接带动执行件。2.3 功能元的具体解法喷头系统功能元的具体解法对于喷头系统而言，其

38、主体部分是喷头部分的装置，首先考虑到是喷头部分能够在机体上实现可控性的左右移动，因而所设计的机构是用支座来固定喷头部分的装置，然后通过滑块的联结，使得喷头支座能够实现在机体上左右往复移动。为了能够调节打印头部分上下移动，因而所设计的机构是加入一个驱动部分来实现打印头部分要达到的功能，所以采用电机来驱动，其具体结构如图2-3所示。运动简图中电机固定不动，电动机和丝杆通过联轴器的连接，带动丝杆旋转，在丝杠上装有打印头座，通过丝杠的工作，再加上支座上的导轨限制其旋转，这样打印喷头部分在直线上只会上下移动。通过控制电机的正反转，从而起到打印喷头部分的调节作用。 图23 打印喷头部分的驱动装置 对于电机

39、轴与丝杠的联结，所设计的另一个机构是：螺杆来代替丝杠的转动，然后用紧定螺钉来联接电机轴与螺杆，同时限定它们之间的相对转动。这样，机构的设计更加紧密与简单，同时又能保证同样功能的实现。曝光灯系统功能元的具体解法对于曝光系统而言，其主体部分是曝光组件部分功能的实现，它的实现是借助于曝光灯组件机构的装置，此机构的功能既要达到能支撑曝光灯组件，同时能保证曝光灯组件在机体上实现左右移动，以及行程的控制。综合考虑其上因素：为了实现曝光灯组件能够左右往复移动，设计曝光灯组件通过滑块的联结，然后在导轨上实现功能，因为这样才能够让曝光灯组件在机体上实现横向的移动以及纵向的支撑。2.4设计要求及总体方案 设计要求

40、： 圆网直接喷墨制网系统将电脑分色系统产生的个各套色图像信息转换成墨滴，喷射在涂好感光胶的圆网上，而后感光，利用油墨的紫外线照射特性，将要雕刻的部分同其他部分区分开来。在整个设计过程中，涉及到传动系统与机架、喷头与曝光系统和移动尾座的设计。我们的主要任务是：1.设计传动系统与机架，实现圆网准确工作和机架上导轨的合理分布；2.设计喷头与曝光系统，实现圆网喷头位置的准确定位，曝光系统的快速移动；3.设计移动尾座和锁紧装置，实现尾座位置的准确定位和锁紧；4.整个机器的运动仿真，为了更加直接的观察到机器的运动以及在运动中零件是否有干涉情况等，我们都可以通过仿真来观察。在本论文中主要设计喷头与曝光系统，

41、实现圆网喷头位置的准确定位，曝光系统的快速移动；根据工作要求，该设备要实现圆网的夹紧，喷头和曝光系统的左右往复移动，圆网制网时圆网的旋转。首先通过移动尾座将圆网固定在制网机上，然后调整喷头和曝光系统的位置，将他们调整到初始位置。接着喷墨系统在同步齿形带的带动下开始在圆网上喷墨绘制图形，同时曝光系统也在同步齿形带的带动下对已绘制好的图形进行曝光。等图形绘制完成后，接触锁紧装置的锁紧，将尾座后移，取下圆网。结合其他两位同学的设计，得到圆网制网机的总体方案：1. 移动尾座：在制网之前，调整尾座的位置，使之与圆网的尺寸相配合，保证圆网充气后的密封。其中尾座的小行程有电机带动，大行程有人力手推。2. 锁

42、紧装置：在尾座的位置确定后，对尾座进行锁紧，使之固定，保证制网质量。3. 喷墨系统：当圆网在制网机上固定后，喷墨系统往复运动在圆网上喷墨绘制图形，由电机带动。4. 曝光系统：在圆网完成喷墨工序之后，曝光系统往复运动将在圆网上喷制的图形烘干，他的运动由电机带动。5. 传动系统：在圆网制网时，带动圆网旋转，使制网顺利进行。6. 机架设计：采用冷弯方形空心钢，用焊接的形式进行组装。 图2-4总体布置图2.5喷墨圆网制网机的工作过程1. 准备阶段(1)圆网的准备。圆网的选择按织物幅宽、花型等因素选择不同规格的圆网进行制网。同时圆网在上感光胶前圆网必须洗净。将圆网放在清洗架上，先用60%铬酸往复清洗，用

43、水冲洗后，再用10%纯碱冲洗，最后用水冲洗。因为冲水是由里向外，冲水压力不能过大。待圆网表面呈现出均匀水膜时，即可防入低温烘箱烘干。然后上感光胶。完成圆网的制备。(2)根据已制备的圆网的尺寸，调整尾座大行程和小行程的位置使之与圆网尺寸向配合。并进行充气调试，检查圆网的安装情况，待确认圆网安装密封后，用锁紧装置对尾座的大行程进行锁紧。(3) 启动电机，带动圆网的旋转，检查圆网旋转的同步性。2. 制网阶段(1)启动电机使圆网开始旋转，并保持均匀低速运动。(2) 喷墨系统的电机开始启动带动同步齿形带带动喷墨系统在导轨上做往复运动。(3)喷墨系统在导轨做往复运动的同时，开始在圆网上根据系统接受的图形喷

44、墨绘制图形。(4)曝光系统的电机开始启动，通过同步齿形带带动曝光灯在导轨上做往复运动。(5)曝光灯在导轨上做往复运动同时对已绘制好的在圆网上的图形进行曝光。3. 检查阶段 对已完成制网的圆网进行检查，检验制网质量。4. 卸网阶段 对已完成制网的圆网在检验符合要求之后，启动尾座小行程的电机使之反向运动，压鼓后退，使原来密封的圆网产生间隙，网内和网外的气压相等。取下圆网。完成圆网制网。第三章 喷头系统的设计3.1机构简述电机通过同步带的传动，来实现喷头支座在线性导轨上左右移动，同时，打印头支座的上下移动通过小电机的驱动，通过紧盯定螺钉的连接，传到螺杆，然后实现机构要达到的功能。下图为其运动简图。3

45、.2 电机的选择 图3-1 喷头移动见图选择伺服电机或者步进电机来驱动同步带的传动，但考虑到步进电机与伺服电机的区别，主要有：第一，控制精度不同。两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18

46、6;、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收2的17次方=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。第二，低频特性不同。步进电机在低速时易出现低频振动现象

47、。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。 第三，矩频特性不同。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300600RPM。交流伺服电机为恒力矩输

48、出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 第四，过载能力不同。步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 第五，运行性能不同。步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为

49、保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。 6.速度响应性能不同。步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述，在所设计的喷头系统中，喷头支座的移动要达到的要求是：移动的控制精度要高，移动的速度要平稳 ，控制性能要高等等，伺服电机正能满足其要求。所以选择伺服电机来驱

50、动同步带的传动。喷头由电动机通过一级同步带减速后，由同步带直接驱动，其中伺服电机的型号为“三菱HC-PQ23”，额定转速为3000；分辨率为4000脉冲/转3.3 导轨的选择自从采用了Thomson于20世纪40年代发明的圆形导轨Ball Bushing直线轴承，循环滚珠直线导轨领域一直保持稳定发展。载荷能力、使用寿命的提高以及制造的简化，使几近零摩擦的直线导轨越来越多的应用于更为广泛的领域中。 尽管设计中固有的各种磨制要求导致方形导轨的初始成本是圆形导轨的数倍，但新的制造技术和尺度经济性已经允许方形导轨在更广泛的应用空间与圆形导轨展开有力竞争。在进入机床领域之后，在曾经只能采用圆形导轨产品的

51、许多应用中，现在已经能够看到方形导轨的使用。由于某些固有独特性以及适合特定应用的有利特性，滚珠衬套导轨依然流行，最重要的原因就是因为它们是圆形的，而方形销有时是无法匹配到圆形孔中的。而在圆网制网机中，导轨只是用于直线传动，同时整个导轨需要底板来支撑导轨，因此在本设计中，采用方形导轨。方形导轨可以用于带预载荷的情况，载荷从轻载荷（额定动载荷的3）到重载荷（额定动载荷的13）均可适用。方形导轨轴承的典型应用是对载荷能力、刚度和准确度要求极高的机床行业。由于轴承已经承受了一个初始变形，因此，重预载荷进一步降低了载荷下的变形量。在组件选择过程中，设计灵活性是需要考虑的一个非常重要的因素。通常，为了达到

52、最优性能，必须对组件进行改型，以提高功能或在所期望的空间中进行匹配。当与载荷额定值进行对比时，方形导轨轴承比圆形滚珠衬套轴承更为紧凑。 在某些应用中，平整度可能是需要考虑的另一个主要因素。虽然组件和应用之间在细微处可能略有不同，并通常缺乏行业相关平整度数据，但滚珠衬套轴承往往可以非常平稳地运行，方形导轨和圆形导轨之间的差异通常用手即可感觉得到。滚珠和导轨之间凸表面的点式接触可将擦伤的可能性降到最低。滚珠衬套通常在微小间隙量或1到2额定动载荷的轻预载荷下运行，提高了平稳性。而由于较高的一致性和预载荷，方形导轨轴承可在某些“缺口”情况下使用。 在大多数情况下，这是可行的，但如果需要用到仪表级轴承，

53、圆形导轨可能更有优势。同样，由于其简单的圆形几何形状，圆形衬套上的密封件往往更为可靠，产生更小的拖曳。方形导轨擦拭器必须符合导轨中的滚珠轨道，以达到耐用型密封。 根据上述考虑，选用arg24ca和arh25ca作为喷头机构传动方式。如图3-1所示图3-3导轨图3.4.喷头部分的设计由图知，在1处放置大墨盒座，来供应打印所需的墨水；在2处设计连接打印头安装板。图3- 4喷头部分为了实现打印部分能上下移动时，选择步进电机通过螺杆来带动，进而达到所设计的要求。此中电机轴与螺杆的连接是靠螺杆的上端套在电机轴上，再用紧定螺钉从径向来限制电机轴与螺杆的相对转动。图中电机座是连接在打印头安装板上，支撑螺母是

54、通过螺栓连接在支座上，螺杆与螺母是螺纹连接，通过螺杆与螺母间的相对运动来带动打印头安装板的上下移动。采用滑动螺旋传动的特点：1. 降速传动比大2. 可获得大的轴向力3. 能实现自锁4. 工作平稳无噪声但是效率低，磨损，因而不适于高速和大功率传动。对于精度要求加高，经常双向传动的传导螺旋传动，为了补偿旋合螺纹的磨损和消除轴向间隙，避免反向传动出现空行程，采用紧定螺钉等结构。3-5整体三维图在整个喷头系统中，由驱动部分通过同步带来带动喷头部分在线性导轨上来回移动。此中，驱动部分是由伺服电机通过同步带传到带轮，经过减速装置，再由驱动带轮传出动力来实现喷头部分的移动。第四章 光灯的设计4.1 机构简述

55、在曝光系统中，曝光灯组件在型材表面上通过同步带传动装置实现左右来回移动，同时设置了径向移动的装置，通过两条平行的线性导轨来实现这一功能，并且行程也得到控制。其运动简图如下。4-1 曝光灯运动简图4.2 型材的选用为了能保证带传动的循环，节约空间，所以让钢带贯穿在型材表面与型材里测之间。在型材安装电机的一端，为了让整体高度满足要求，因而让这段的上层架在机体上。根据上述要求，设计出如图所示的型材。42图 导轨4.3电机的选择 曝光灯驱动系统的传动简图如图4-1所示16，曝光灯由电动机通过一级同步带减速后，由同步带直接驱动，其中电机采用步进电机，具体技术参数如下： 设计要求： 打印时丝网的转速为4590rpm，丝网每转过一圈曝光灯移过520mm，曝光灯返回时的速度为工作