柔性圓網噴墨制網機機械設計噴頭與曝光系統(tǒng)設計機械CAD圖紙

1、目 錄摘 要1Abstract2第1章 緒論41.1 選題的背景與意義4 1.2 國內外研究現狀和發(fā)展趨勢51.2.1 計算機制網技術簡介5激光照排制網圖61.2.3 制網技術的研究趨勢61.2.4我國制網技術的發(fā)展方向61.2.5國外圓網技術的發(fā)展81.2.6制網機新方法的研發(fā)91.3 現設機械設計101.3.1 現代機械設計方法101.4本論文主要研究內容13第二章：總體設計方案152.1總功能分析152.2 總功能分解162.2.1 總功能分解的依據162.2.2 總功能分解172.2.3 功能元的解法和解組合182.3 功能元的具體解法192.3.1噴頭系統(tǒng)功能元的具體解法192.3.

2、2曝光燈系統(tǒng)功能元的具體解法20 2.4 設計要求及總體方案222.5噴墨圓網制網機的工作過程23第三章：噴頭系統(tǒng)的設計253.1機構簡述253.2 電機的選擇253.3 導軌的選擇263.4.噴頭部分的設計28第四章：曝光燈的設計304.1 機構簡述304.2 型材的選用304.3電機的選擇304.4同步帶傳動的設計314.4.1設計要求314.4.2已知參數324.4.3設計計算（參考GB11362-89）324.4.4 同步帶齒形尺寸334.4.5 MXL同步帶輪的幾何尺寸334.4.6曝光燈傳動用344.4.7曝光燈驅動用364.5曝光燈組件裝置的設計364.6限位裝置的設計374.7

3、 曝光系統(tǒng)整體三維圖374.8 總體部分38第五章：總結39參考文獻40致 謝41摘 要 當今社會，紡織品印花是一個全球性的大產業(yè)。它不僅要滿足人們的衣著需求，還要滿足家居環(huán)境等的美化要求。隨著經濟的發(fā)展人民生活水平的提高和人口的增長這種需求不斷提升。因此在印染界，對于印染設備的技術要求也在不斷的提高，這迫使著印染技術的日益更新。制高效率、高質量和低成本的制網設備則成了一個迫切的任務。如今噴墨制網技術代替早先的激光制網和噴蠟制網技術已成了必然趨勢。 第一，從圓網噴墨制網機的歷史背景和現狀著手，闡述了研制圓網噴墨制網機的目的和意義。同時本文提出了論文研究的基本內容和主要任務。第二，通過對圓網噴墨

4、制網機總的功能結構的分析，提出了圓網噴墨制網機傳動系統(tǒng)與機架、噴頭與曝光系統(tǒng)、移動尾座等設計方案，得出圓網噴墨制網機的總體設計方案。第三，在總體設計方案的基礎上，詳細闡述了圓網噴墨制網機噴頭系統(tǒng)和曝光燈系統(tǒng)設計。在噴頭系統(tǒng)中，對于噴頭部分的設計，不僅能夠在橫向實現雙向移動，而且在縱向的定位也可以調節(jié)，通過電機及螺桿等裝置來帶動，這樣增加了可制圓網種類，提高了生產效率。在曝光系統(tǒng)中，曝光燈組件在導軌表面上通過同步帶傳動裝置實現左右來回移動，同時對組件設置了徑向移動的裝置，通過兩條平行的線性導軌來實現這一功能，并且行程也得到控制；結合其他兩位同學的設計的基礎上，用PRO/E和Solidworks繪

5、制各部分零件并進行組裝連接。最后對本次設計做出最后的總結。關鍵詞：制網機;設計;噴頭系統(tǒng);曝光燈系統(tǒng).Abstract第1章 緒論1.1 選題的背景與意義 當今社會，我們常?？梢钥匆娀ɑňG綠的人群，穿著形形色色的服裝。其中大部分人群只知道服裝的好看與否，卻不知道其中圖案的印花技術。其實早在新石器時代印花技術就已經產生。印花產品時尚性強、流行周期短、可選擇性大，屬個性化的藝術+技術產品。目前紡織品印花是一個全球性的大產業(yè)它不僅要滿足人們的衣著需求，還要滿足家居環(huán)境等的美化要求隨著經濟的發(fā)展人民生活水平的提高和人口的增長這種需求不斷提升。因此在印染界，對于印染設備的技術要求也在不斷的提高，這迫使著

6、印染技術的日益更新。而制網技術的先進與否，直接的影響到了印染效率的高低1。所以如何提高制網效率就成了印染行業(yè)最關鍵的問題。 傳統(tǒng)印刷一直離不開壓印，要轉印就必須要制版，然而制版的成本和時間，無論怎么進步也無法滿足少量多樣的現代印刷趨勢，為了找到簡易、低成本的印刷方法，于是就往無版、無壓力的噴墨印刷發(fā)展。噴墨印刷技術是一種無版、無壓、無需接觸承印物的數字成像技術，省去了傳統(tǒng)印刷方法所需的制版設備、版材以及膠片等耗材，而且能在不同材質及不同厚度的平面、曲面和球面等異形承印物上印刷，不受幅面大小的限制。噴墨技術的提高帶動著噴墨制網技術的飛速發(fā)展。近幾年，噴墨制網技術在整個制網界悄然崛起，它相對于早先

7、的激光制網和噴蠟制網技術，在制網效率和節(jié)約成本上有了很大的提高，而且制網精度也非前兩者可比。利用噴墨打印的原理，通過打印噴頭將數字圖像以模擬液滴的形式直接打印在己上好感光膠的圓網上。圓網噴墨制網機采用光柵，分別控制圓網和噴頭的移動，從原理上消除由于圓網直徑大小差異所帶來的誤差及幅面連曬時的對位誤差和人工操作所帶來的一系列誤差，花型拼接和對位都非常準確。瑞士的ZUND公司，在噴墨制網領域掌握著較高的技術水平，并在不斷的對其進行研究和改進。噴墨技術雖已成為主流技術，但由于在印花制網領域的應用比較晚，所以工廠使用噴墨制網暫時還不多。然而，噴墨制網在未來幾年內，將會取代噴蠟制網。噴墨制網系統(tǒng)是當今最先

8、進的制網新技術。該技術以成熟的噴墨技術為核心，集計算機網絡、CAD設計和數字處理系統(tǒng)以及高技術的機械、電子零部件和精細化工材料于一體，具有制網精度高、生產周期短和生產成本低等優(yōu)點，代表當今紡織印花制網技術的主流方向。本文主要介紹現代機械設計方法及國內外制網技術發(fā)展現狀。1.2 國內外研究現狀和發(fā)展趨勢 計算機制網技術簡介所謂計算機制網技術，是指在印花CAD基礎上發(fā)展起來的一種不需要制片（FILM）就可以直接制網的新型機器設備。由于它省略了制片這一環(huán)節(jié)，從而使制網效率，精度大大的提高，解決了傳統(tǒng)制網環(huán)節(jié)中的接版問題4。 制網技術的研究現狀現在國內的制網方法多種多樣，有傳統(tǒng)的方法，也有先進的制網方

9、法。主要的幾種制網方法如下：1. 照相制網法，照相制網法算是一種較為落后的制網方法，其主要制網工藝流程為：置圓網、清潔、干燥涂膠顯影、水洗、完成制網曝光圖稿連曬 1-1 照相制網圖照相制網法的缺點比較明顯，非常的耗工時，工序繁雜，多達37道，非常的耗工時，其制網速度遠不能滿足市場的需求，且印花效果差，所以將逐漸推出歷史舞臺。2. 激光照排制網法，激光照排制網法在國內運用的較多，其工藝如下 ：原稿掃描 電腦分色連曬、檢查修片、調為打線激光照排完成制網感光、顯影 1-2 激光照排制網圖激光照排制網法相對于照相制網，其制網工序大大減少，制網速度大幅提升，滿足了市場的需求，但是同時它在激光照排過程中，

10、存在大量的技術問題，比如激光產生耗能大，膠網燒制產生大量污染性氣體等，因此，這種方法也有待改進。3. 噴蠟、噴墨制網法，這兩種方法的原理基本一致，如下：完成曝光噴墨沖洗顯影原樣 1-3 流程簡圖 噴臘、噴墨制網，在根本上解決了激光帶來的各種技術問題，但是噴墨相對于噴蠟，墨水成本遠小于臘的成本，且墨水本身就是液體的，已于提高印網的精度，因此噴墨制網更能適應時代的要求，將得到廣泛的應用。 制網技術的研究趨勢 制網技術一路走來，經歷照排制網、激光制網、噴蠟噴墨制網等階段，制網技術一步步提高，不斷的適應市場對于印網的需求。對于噴墨制網，由于其結合了前幾種制網技術的優(yōu)點，并且摒棄了它們的各種缺點，且能滿

11、足市場對于印染的高產量、高品質等各種要求。因此對噴墨制網技術的進一步研究和探討，是當下主要的研究趨勢。我國制網技術的發(fā)展方向我國從90年代中期開始推廣電腦分色系統(tǒng)和印花激光成像機，在制網工藝上采用的是電腦分色、激光成像出膠片和手工包網制作這種工作流程，這一技術的推廣使得印花制網工藝改變了傳統(tǒng)的手工描稿方式，有效地提高了生產效率，在一定程度上提高了制網精度。但這套技術仍僅僅局限于制網工藝前端的花樣圖形處理方面，尚未達到國外的直接制網的技術層面。20世紀90年代末期，我國的直接制網技術和設備問世了。1999年我國引進美國技術，開發(fā)出適合我國印花工藝的第一代噴射類直接制網機。其工作原理是用蠟和墨水代

12、替?zhèn)鹘y(tǒng)的印花膠片，直接在網上制作所需花形，大大提高了制網精度，又一次縮短了制網工藝流程，從而打破了該類產品完全依靠進口的局面。國內第一代直接制網機有噴蠟、噴墨兩種類型的機器，引進國外較為早期的技術，噴蠟頭為160個噴嘴，噴墨頭為128個噴嘴。在先期推進市場后，起初的確為廠家解決了一些難題，如滿地云紋的顏色過渡、接版印等。但是由于第一代設備使用了大量國產零部件，其品質難以保證設備的精度和穩(wěn)定性，加之核心技術依靠國外并且消化也不夠，因此第一代直接制網機在技術上存在固有缺陷，隨著國際流行面料花樣趨向不斷變化和要求的提高，已經很難滿足印染企業(yè)對設備性能的要求。印花企業(yè)將直接制網設備的需求再次轉向了進口

13、設備，國內的制造商同樣面臨著重大難題，亟待對設備進行技術改進和品質提高。通過對中國印花企業(yè)的嚴格調研和對目前國內使用的第一代直接制網機的技術分析后，不久前在中國杭州市古蕩科技園區(qū)，由中美合資組建了一家專業(yè)制造輸出設備的高科技公司，制造第二代直接制網設備，將目前美國最新的第二代產品的技術與設備直接引進國內，做到技術與國際接軌，產品與國際同步投入市場，向中國印染企業(yè)推出合資產品噴蠟（噴墨）制網機及噴蠟噴墨全能型制網機。 在第一代直接制網機的基礎上，這家公司引進美國技術，推出性能穩(wěn)定、品質優(yōu)秀的第二代直接制網設備。專業(yè)從事印染、印刷CAD軟件和輸出設備的研發(fā)、制造和銷售，目前已經推出電子雕刻機、全自

14、動高精度激光照排機、噴蠟（噴墨）雕版設備和噴蠟（噴墨）直接制網設備等多種輸出設備。ATEXCO SCREEN RS3500圓網直接噴墨制網機是由杭州宏華數碼科技股份有限公司開發(fā)和生產的新一代電腦一體化制版設備(CAM)，它有2種不同的規(guī)格， 可以用同樣的精度來完成641、820、914mm等各種不同圓周長的圓網制版工作。設備所特有的精密定位技術，保證了定位精度高達0.035ram。同時，它的不問斷墨水自動供給裝置和噴頭自動清洗裝置，保證了系統(tǒng)在噴墨制網時能夠連續(xù)工作。通過公司開發(fā)的分色系統(tǒng)生成的圖像文件， 可直接噴墨在涂好感光膠的圓網花筒上，經感光沖網即可獲得生產用的網版，且網版清晰、均勻，花

15、型逼真，重演性好，能獲得與原稿同樣精美的效果。采用ATEXCO SCRE EN RS3500直接制網，產品精度高，其優(yōu)勢是電腦印花分色無法相比的，還能制作滿地云紋，同行廠家無法模仿。該技術不再需要傳統(tǒng)的照相制版設備、拷貝機、一次性感光機以及大量的膠片等，直接將整幅花稿噴在網上， 自動化程度高，速度快、效率高，一只網可在30rain內制成，而且完全可以在明處操作?？蛻粼讷@得精美印制效果的同時也簡化了制網的工藝，縮短了加工時間并節(jié)約了生產成本6。國外圓網技術的發(fā)展圓網制網技術大致可分為五大類7：第一類:以奧地利ZIMMER公司為代表的電鑄刻花一次成型制網把經高度磨光處理的不銹鋼管光版胎模放在電解槽

16、里電鑄，使鎳金屬電解晶體沉積在胎模的導體上，當鎳層達到需要的厚度時，取出胎模，使鎳層與胎模分離，接著光版鎳層圓筒從胎模上脫落，得到圓筒基體?；w表面再刮涂感光乳膠，烘干；基體表面再包上有網點的分色負片或感光顯影后，高溫焙烘，使感光膠固化，制版時，然后再用重鉻酸鉀溶液進行鈍化處理，放人電解槽內進行電鑄，鎳金屬電解晶體沉積在芯筒的.第二類:感光法制網感光制網的原理是將含有對光敏感的化學藥劑涂到圓網網坯上，低溫烘干后，將花樣分色膠片包覆其上，然后進行曝光、顯影、沖洗等，在網上制成所需花紋。在印花過程中，使色漿從網中滲出，達到印制圖案的目的。第三類:以荷蘭STORK公司為代表的激光制網激光制網技術8

17、是STORK公司20世紀80年代末推出的。激光制網集激光技術、電腦分色技術、精密機械制造技術和計算機控制技術于體，由電腦花樣分色的數字信息控制激光打點，直接在已涂膠的網上實現數字信息的點陣還原，經激光瞬時燒蝕而“雕刻”出所需花紋。第四類:以德國CST公司、瑞士LUSHER公司為代表的噴蠟制網9。20世紀90年代中期，人們把電腦打印技術應用到制網技術上。噴蠟制網的核心技術是噴蠟技術，它的工作原理在學術上稱之為“熱溶式DOD”。蠟塊在常溫下是固體，加熱溶化成液體，將液體蠟經壓電式噴蠟頭噴至網坯上，又冷卻為固體再進行曝光、顯影、沖洗，完成制網。第五類:以瑞士PERFECrA公司為代表的噴墨制網噴墨制

18、網技術的工作原理與噴蠟制網的原理基本相似，但仍有區(qū)別。墨水本身是一種液體，不需加熱溶化，而是直接經微壓電式噴頭10 噴出，形成相應的噴墨花紋圖案。它的優(yōu)缺點是，其中它的優(yōu)點是(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)制網速度快，可達612 minm (180360dpi條件下使用) 11。(4)網易沖洗。噴墨制網機噴好后，直接用水沖網，即可完成制網。(5)噴頭壽命為l0l2個月，噴射頻率快。(6)不需經過膠片拼接和包網等過程。而它的缺點是噴墨時有時產生飛濺現象12。制網機新方法的研發(fā)最近，美國網版印刷研究所在噴墨技術上又有重大

19、突破，推出直接制網印版的噴墨印刷機FastSCREENTM。它采用一個機器人印刷頭，將專門的UV黑色染料FasLiNK TM，直接、高速地印刷到涂好感光乳劑的網版上，不需使用制版軟片FastSCREENTM用于T恤印刷行業(yè)，使用的網框尺寸(外徑)為66 X 86cm。它可以使用木網框堅硬的鋁網框和可重復繃網的網版，并帶有銷釘定位系統(tǒng)。根據圖像的尺寸和文件的分辨力，多數標準尺寸的圖像都能在25min內完成。FasLSCREENTM有一個任選的臺上曝光裝置FastLIGIITTM (專利產品)，當在涂好感光膠的膜版上印刷好圖像之后，膜版可在高輸出的UV光下立即曝光，操作者可從噴墨印刷機上取下膜版直

20、接到沖洗槽沖洗。FasLSCREENTM內裝有一個激光安全自動裝置，當印刷頭通道上出現任何情況時機器能夠停止運轉。該噴墨印刷機包括輥床在內的實際尺寸是244(長)X 140 (寬)X 120cm (高)，使用標準電壓110V。若外配一個專用附件，Fast SCREEN TM噴墨制版機能很容易地轉變成能在紡織品上直接噴繪的機器FastTJET JUMBO，可用于大的海濱浴巾、大手帕、超大T恤的印刷，采用帽子支架還可同時Ep4個棒球帽。另有一些配件供選擇，可印刷不同類型和尺寸的紡織品。 小結人類從事的各種活動都離不開設計。人類所創(chuàng)造的物質文明無一不與設計相關。創(chuàng)新是設計的本質，也是設計活動的最終目

21、的。沒有創(chuàng)新，就沒有豐富多彩的世界。隨著科學技術突飛猛進的發(fā)展，大量科技成果轉化為生產力，產品更新換代的周期愈來愈短，同時在國際市場上的競爭也將日趨激烈。創(chuàng)新正是適應這一全球性最新發(fā)展形勢所采取的重要途徑和手段，只有創(chuàng)新產品才能滿足、開拓出新的需，才能在瞬息萬變的國際市場上有較強的競爭力，所以研究現代設計方法學有著其特殊的意義13。本課題擬采用現代設計方法，開展圓網噴墨制網機的設計。1.3 現設機械設計 現代機械設計方法為適應現代機械產品在質量、功能、成本、開發(fā)周期及服務方面更高要求，已逐漸形成一個為在提高設計質量、水平和效率的現代的機械設計體系?，F代機械設計原則、設計方法構成現代設計體系、現

22、代機械設計發(fā)展趨勢3。隨著科技的進步，試驗手段的加強，設計水平發(fā)展很快。首先，機械設計的基礎理論和各種專業(yè)產品設計機理的研究得到進一步加強；其次，關鍵零部件的設計研究得到加強?？v觀整個設計發(fā)展過程，設計從宏觀走向微觀，從靜態(tài)走向動態(tài)，從單目標設計走向多目標綜合設計。 第一，通過設計來完善產品的功能及原理。任何一種機器的更新換代都有三個途徑：一是改革工作原理；二是通過改進工業(yè)結構和材料，提高技術性能；三是加強輔助功能，使其更適應使用者的心理。產品的功能原理受約于科技進步，任何機械產品都具有時代的局限性，時代在前進，科技在飛速發(fā)展，產品的功能和原理就會發(fā)展。 第二，通過設計提高產品質量?；拘阅芊?/p>

23、面。隨著科技的進步，出現一系列的新工藝、新材料，這些新工藝、新材料使產品的某些性能指標有明顯的提高，使產品在功能原理上的不足得到補償，使原來比較完善的產品在功能原理的優(yōu)越性方面顯得更加突出。 適應能力方面。機械設計除應滿足產品的基本性能外，還要考慮工作情況發(fā)生變化時的產品適應能力，如作業(yè)對象特征、工作狀況、環(huán)境條件。 <1>現代機械設計原則 (1)功能滿足原則。產品設計的目的是構造能夠實現規(guī)定功能的產品。如果產品不具備要求的功能，設計就失去價值，滿足功能是各類產品設計的必要原則。(2) 工藝優(yōu)良原則。指設計能夠且容易通過生產過程實現，它包括：可制造性、可裝配性、可測試性。 (3)質

24、量保障原則。保證質量是產品設計的重要原則。產品質量主要由性能和可靠性決定，因此這類原則主要包括：性能指標、可靠性、強度原則、剛度原則、穩(wěn)定性、抗磨損性、抗腐蝕性、抗蠕變性、動態(tài)特性、平衡特性和熱特性。 (4)經濟合理原則。要求產品具有較低的開發(fā)成本和使用費用。(5)社會使用原則?？紤]產品投放市場后的表現行為，包括：環(huán)境友好性、環(huán)境適應性、人機友好性、可維修性、安全性、可安裝性、可拆卸性、可回收性。 現代機械設計理論及方法設計理論是對產品原理和機理的科學總結，設計方法是使產品滿足以及判斷產品是否滿足設計原則的依據?，F代設計方法是基于設計理論形成的，因而更具科學性和邏輯性。但一些方法要有完善和發(fā)展

25、的過程，所以現代設計方法還不能完全取代傳統(tǒng)設計方法，一些行之有效的經驗方法目前仍在廣泛使用，它們仍是現代設計方法的重要組成。 1利用現代計算機軟硬件技術的設計方法。采用三維圖形和超媒體技術描述產品的構思和產品結構，在產品開發(fā)初期即采用計算機輔助設計，借助于設計方法學，利用多媒體工具進行系統(tǒng)的開發(fā)。根據這一指導思想，利用數學系統(tǒng)理論，同時考慮系統(tǒng)工程理論產品設計技術和系統(tǒng)開發(fā)方法學，研制出適合于產品設計初期使用的多媒體開發(fā)系統(tǒng)軟件。根據這一設計方法，往往把產品的整個開發(fā)過程概括為產品規(guī)劃、開發(fā)和生產規(guī)劃三個階段，并且充分利用了現有的CAD尖端技術虛擬現實技術。Banerjee 和 Guan在虛擬

26、現實里已經發(fā)表了裝配順序和裝配規(guī)劃并且確定了裝配規(guī)劃是一個重要的虛擬現實額應用，可以解決一些常見問題的執(zhí)行。對比裝配規(guī)劃中的非逼真與逼真的環(huán)境，他們提出虛擬現實環(huán)境的好處是， 支持裝配規(guī)劃。孫等人提出的是實時虛擬規(guī)劃環(huán)境中使用兩個之間的相互作用。手冊4基于虛擬現實的裝配規(guī)劃與仿真應用,已雙向連接與基于特征的參數化CAD系統(tǒng)，包括以先進的物理為基礎的建模技術和現實的處理部分5。 2積極開發(fā)發(fā)展綠色設計、制造。 綠色設計制造是現代設計制造的可持續(xù)發(fā)展模式。人們已經認識到環(huán)境與發(fā)展是密不可分的。要從根本上解決環(huán)境問題，必須轉變發(fā)展模式和消費模式，即為資源型發(fā)展模式逐漸轉變?yōu)榧夹g型發(fā)展模式，依靠科技進

27、步，節(jié)約資源和能源，提高效益，減少廢物排放，實旌清潔生產和文明消費，建立資源與環(huán)境相聯系的新的發(fā)展模式。 發(fā)展綠色設計制造將為企業(yè)發(fā)展帶來新的機遇。開發(fā)綠色設計制造是人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是每個企業(yè)家必須考慮的企業(yè)行為。實際上，綠色制造不僅是一個社會效益顯著的行為，也可能是取得顯著經濟效益的有效手段。環(huán)境全面改善，一方面可改善員工的健康狀況和提高工作安全性，減少不必要的開支；另一方面在綠色制造環(huán)境下工作的員工心情舒暢，有助于提高員工的主觀能動性和工作效率，以創(chuàng)造出最大的利潤，使企業(yè)具有更好的社會形象，為企業(yè)增加無形資產。 發(fā)展綠色制造將推動新一輪技術創(chuàng)新。在全球性競爭日趨激烈的背景

28、下，利用高新技術和現代化管理來提高生產率，節(jié)約自然資源投入，以及節(jié)約勞動和各種形式的資本，是促進經濟增長與發(fā)展的主要源泉。事實上，無論從技術發(fā)展，還是從需求推動的角度，綠色制造已經在影響和引導當今的技術發(fā)展方向。從產品設計到制造技術，從企業(yè)組織到營銷策略的制定，一批綠色制造技術與概念已經在發(fā)展之中。實旌綠色設計制造是一個極其復雜的系統(tǒng)工程，研究一套綠色設計制造的評估指標體系和評估系統(tǒng)，是當前綠色設計制造的研究和實旌急需解決的問題。 3.充分利用機電一體化技術當今科技突飛猛進，科學的交叉與綜合，各學科間的相互聯系、相互滲透，使得用機電一體化來設計更科學。機電一體化是一種復合化技術，它是機械技術與

29、微電子技術信息互相滲透的產物，是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。應用機械電子等有關技術對它們進行有機的組合與綜合，實現了整體最佳化，是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎上建立起來的應用技術。隨著科學技術的突飛猛進，現代機械設計正朝著計算機輔助設計、智能化設計方向邁進，設計的產品將更進一步服務于社會。1.4本論文主要研究內容 第一，從圓網噴墨制網機的歷史背景和現狀著手，闡述研制圓網噴墨制網機的目的和意義。同時本文提出論文研究的基本內容和主要任務。 第二，通過對圓網噴墨制網機總的功能結構的分析，提出圓網噴墨制網機傳動系統(tǒng)與機架、噴頭與曝光系統(tǒng)、移動尾座等設計方案，得出圓網噴墨制網機的總體設計方案。 第三，在總

30、體設計方案的基礎上，詳細闡述圓網噴墨制網機噴頭系統(tǒng)和曝光燈系統(tǒng)設計。在噴頭系統(tǒng)中，對于噴頭部分的設計，不僅能夠在橫向實現雙向移動，而且在縱向的定位也可以調節(jié)，通過電機及螺桿等裝置來帶動，這樣增加可制圓網種類，提高了生產效率。在曝光系統(tǒng)中，曝光燈組件在導軌表面上通過同步帶傳動裝置實現左右來回移動，同時對組件設置了徑向移動的裝置，通過兩條平行的線性導軌來實現這一功能，并且行程也得到控制； 第二章 總體設計方案2.1總功能分析 圓網直接噴墨制網系統(tǒng)將電腦分色(CAD)系統(tǒng)產生的各套色圖像信息轉換成墨滴，噴射在涂好感光膠的圓網上，而后感光，利用油墨的防紫外線照射特性，將要雕刻的部分同其它部分區(qū)分開來1

31、4。噴墨制網系統(tǒng)對環(huán)境的影響印花用的絲網信息能量絲網、無序的墨水系統(tǒng)對環(huán)境的干擾圖2-1 圓網直接制網系統(tǒng)黑箱示意圖我們把圓網直接制網系統(tǒng)的總功能描述為制版，它的黑箱示意圖如圖2-1所示。它是以物料的轉換為主的機械系統(tǒng)，也即物料流是主流，輸入物料流是絲網以及無秩序的墨水，輸出物料流是已有花型圖案的印花用的絲網。輸入物料流同輸出物料流區(qū)別在于前者的，物料之間是無序的組合，而后者是物料之間有序的組合。2.2 總功能分解 總功能分解的依據由圓網直接噴墨制網的總功能，可知圓網直接噴墨制網系統(tǒng)的目的功能是噴墨制網。從圓網直接噴墨制網工藝流程分析，噴墨制網由噴墨、曝光、沖洗三個工序組成。信息信息處理與控制

32、功能調整能量傳遞與分配待沖洗的絲網絲網無序的墨水噴墨曝光能量人連接與支撐 圖2-2 圓網直接制網系統(tǒng)功能結構圖考慮主流物料流的變化，噴墨時是實現物料位置和秩序上的變化，輸入物料是絲網和無秩序離散的墨水，輸出物料是具有由噴滴組成圖像的絲網；曝光時是物料性質上的變化，使圓網上的感光膠固化?？紤]設計要求表的各項要求，需要對加入一些輔助功能，以保證機器的正常工作，如顯示功能，調整功能；需要加入控制功能，處理信息和接受控制指令；需要加入連接和支撐功能，以實現系統(tǒng)內部各組成部分之間及系統(tǒng)與外部的連接支撐；需要加入動力功能部分，以所期望的方式為其他部分提供和轉換能量。考慮各功能之間的相互關系，建立功能結構關

33、系如圖2-2所示12。簡要說明：1.人是指操作人員對機器的要求，即考慮人機工程學設計；2.虛線方框以內為機械內部結構，機械與外界聯系用實線大方框表示。 總功能分解實現機械產品的功能是靠工藝動作來完成的，即一系列工藝動作的目的是完成所需的功能。工藝動作的分解往往對應于功能的分解。圓網直接噴墨制網的目的功能分解為噴墨和曝光兩大功能。從機械產品的角度來看，可以看成為噴墨于絲網和曝光絲網兩大功能，它們所對應的動作為噴墨打印頭（噴頭）與絲網相對運動，曝光燈與絲網相對運動兩大動作?？紤]到工效實用性，技術經濟性，結構工藝性等方面的要求，實現噴墨打印頭與圓網相對運動，有三種比較合理的分解方案： 1.圓網步進轉

34、動，噴頭連續(xù)往復直線運動；2.圓網連續(xù)往復直線運動，噴頭步進轉動；3.圓網連續(xù)轉動，噴頭連續(xù)轉動。實現曝光燈與圓網的相對運動，一般采用曝光燈連續(xù)往復運動和圓網的連續(xù)轉動。綜合考慮，我們把圓網直接噴墨制網系統(tǒng)的工藝動作分解為圓網連續(xù)轉動和圓網步進轉動兩大類。對制網方案從生產效率、控制系統(tǒng)難易程度、制造成本、可靠性、產品精度方面進行綜合考慮評價。由表 21可知，采用C方案時，由于噴頭和圓網都采用連續(xù)的方式，要形成一定的噴滴圖形，對控制系統(tǒng)要求很高，大大提高了產品成本，因此不予采用。 A 方案和B方案實際上是把圖形信息按行（列）劃分，再按行（列）噴出墨滴，都是比較合理的方案。我們選擇采用A方案。表2

35、1： 工藝動作分解方案評價表 功能元的解法和解組合有了總功能分解圖，下面進行功能元的解法和解組合： 1. 動力源（A）：異步電機，滑差電機，直流電機，直線電機，柴油機，汽油機，液壓馬達，氣壓馬達，活塞式氣缸，油缸，步進電機，伺服電機2. 圓網步進、連續(xù)轉動(B)：平行四邊形機構，雙轉塊機構，圓柱齒輪機構，圓錐齒輪機構，棘輪機構，渦輪蝸桿機構，槽輪機構，凸輪機構，行星輪系，諧波傳動機構，摩擦輪機構，同步帶機構，鏈傳動機構3. 噴頭往復移動(C)：曲柄滑塊機構，移動導桿機構，凸輪機構，同步帶傳動機構，齒輪齒條傳動機構，鋼絲繩機構，滾動蝸旋機構，鏈傳動機構4. 曝光燈往復移動(D)：曲柄滑塊機構，移

36、動導桿機構，凸輪機構，同步帶傳動機構，齒輪齒條傳動機構，鋼絲繩機構，蝸旋機構，鏈傳動機構由以上可知，光考慮動力源與執(zhí)行運動的系統(tǒng)運動方案總數就有N=12x14x9x9=13608種。如果再考慮傳動系統(tǒng)的機構選型組合，則運動方案還會數量級的增長。方案的確定：由于動力源直線電機、氣缸和活塞式油缸無法與各傳動機構、執(zhí)行機構相容，考慮它們都可以單獨完成往復直線運動，故也可以作為噴頭和曝光燈的動力源機構。另外，此系統(tǒng)對精度的要求很高，且整個系統(tǒng)的尺寸比較大，因而要求傳動系統(tǒng)盡可能簡單，傳動鏈盡可能短。這樣不僅有利于減少整個系統(tǒng)中機構累積的運動誤差，而且可以提高系統(tǒng)的工作效率和工作可靠性。此外，這樣還可以

37、減少制造和裝配的難度、減輕系統(tǒng)的重量、降低制造成本。出于這些考慮，系統(tǒng)的動力部件決定采用分布式布置即各執(zhí)行部件使用單獨的動力源，且考慮圓網步進和圓網連續(xù)傳動都是實現圓網傳動，所以采用同一動力源，以使傳動鏈更加簡單。在動力源選擇上。噴墨頭移動機構和圓網轉動機構的由于精度很高，為了滿足工藝性能，故需要采用閉環(huán)控制的電機類型伺服電機；曝光燈移動機構由于精度要求相對較低在滿足機構性能的前提下，考慮到曝光燈移動機構的行程較長(絲網的長度超過2米),為了便于控制并降低整機的造價，動力源采用步進電機，而不采用直線電機、氣缸等直接帶動執(zhí)行件。2.3 功能元的具體解法噴頭系統(tǒng)功能元的具體解法對于噴頭系統(tǒng)而言，其

38、主體部分是噴頭部分的裝置，首先考慮到是噴頭部分能夠在機體上實現可控性的左右移動，因而所設計的機構是用支座來固定噴頭部分的裝置，然后通過滑塊的聯結，使得噴頭支座能夠實現在機體上左右往復移動。為了能夠調節(jié)打印頭部分上下移動，因而所設計的機構是加入一個驅動部分來實現打印頭部分要達到的功能，所以采用電機來驅動，其具體結構如圖2-3所示。運動簡圖中電機固定不動，電動機和絲桿通過聯軸器的連接，帶動絲桿旋轉，在絲杠上裝有打印頭座，通過絲杠的工作，再加上支座上的導軌限制其旋轉，這樣打印噴頭部分在直線上只會上下移動。通過控制電機的正反轉，從而起到打印噴頭部分的調節(jié)作用。 圖23 打印噴頭部分的驅動裝置 對于電機

39、軸與絲杠的聯結，所設計的另一個機構是：螺桿來代替絲杠的轉動，然后用緊定螺釘來聯接電機軸與螺桿，同時限定它們之間的相對轉動。這樣，機構的設計更加緊密與簡單，同時又能保證同樣功能的實現。曝光燈系統(tǒng)功能元的具體解法對于曝光系統(tǒng)而言，其主體部分是曝光組件部分功能的實現，它的實現是借助于曝光燈組件機構的裝置，此機構的功能既要達到能支撐曝光燈組件，同時能保證曝光燈組件在機體上實現左右移動，以及行程的控制。綜合考慮其上因素：為了實現曝光燈組件能夠左右往復移動，設計曝光燈組件通過滑塊的聯結，然后在導軌上實現功能，因為這樣才能夠讓曝光燈組件在機體上實現橫向的移動以及縱向的支撐。2.4設計要求及總體方案 設計要求

40、： 圓網直接噴墨制網系統(tǒng)將電腦分色系統(tǒng)產生的個各套色圖像信息轉換成墨滴，噴射在涂好感光膠的圓網上，而后感光，利用油墨的紫外線照射特性，將要雕刻的部分同其他部分區(qū)分開來。在整個設計過程中，涉及到傳動系統(tǒng)與機架、噴頭與曝光系統(tǒng)和移動尾座的設計。我們的主要任務是：1.設計傳動系統(tǒng)與機架，實現圓網準確工作和機架上導軌的合理分布；2.設計噴頭與曝光系統(tǒng)，實現圓網噴頭位置的準確定位，曝光系統(tǒng)的快速移動；3.設計移動尾座和鎖緊裝置，實現尾座位置的準確定位和鎖緊；4.整個機器的運動仿真，為了更加直接的觀察到機器的運動以及在運動中零件是否有干涉情況等，我們都可以通過仿真來觀察。在本論文中主要設計噴頭與曝光系統(tǒng)，

41、實現圓網噴頭位置的準確定位，曝光系統(tǒng)的快速移動；根據工作要求，該設備要實現圓網的夾緊，噴頭和曝光系統(tǒng)的左右往復移動，圓網制網時圓網的旋轉。首先通過移動尾座將圓網固定在制網機上，然后調整噴頭和曝光系統(tǒng)的位置，將他們調整到初始位置。接著噴墨系統(tǒng)在同步齒形帶的帶動下開始在圓網上噴墨繪制圖形，同時曝光系統(tǒng)也在同步齒形帶的帶動下對已繪制好的圖形進行曝光。等圖形繪制完成后，接觸鎖緊裝置的鎖緊，將尾座后移，取下圓網。結合其他兩位同學的設計，得到圓網制網機的總體方案：1. 移動尾座：在制網之前，調整尾座的位置，使之與圓網的尺寸相配合，保證圓網充氣后的密封。其中尾座的小行程有電機帶動，大行程有人力手推。2. 鎖

42、緊裝置：在尾座的位置確定后，對尾座進行鎖緊，使之固定，保證制網質量。3. 噴墨系統(tǒng)：當圓網在制網機上固定后，噴墨系統(tǒng)往復運動在圓網上噴墨繪制圖形，由電機帶動。4. 曝光系統(tǒng)：在圓網完成噴墨工序之后，曝光系統(tǒng)往復運動將在圓網上噴制的圖形烘干，他的運動由電機帶動。5. 傳動系統(tǒng)：在圓網制網時，帶動圓網旋轉，使制網順利進行。6. 機架設計：采用冷彎方形空心鋼，用焊接的形式進行組裝。 圖2-4總體布置圖2.5噴墨圓網制網機的工作過程1. 準備階段(1)圓網的準備。圓網的選擇按織物幅寬、花型等因素選擇不同規(guī)格的圓網進行制網。同時圓網在上感光膠前圓網必須洗凈。將圓網放在清洗架上，先用60%鉻酸往復清洗，用

43、水沖洗后，再用10%純堿沖洗，最后用水沖洗。因為沖水是由里向外，沖水壓力不能過大。待圓網表面呈現出均勻水膜時，即可防入低溫烘箱烘干。然后上感光膠。完成圓網的制備。(2)根據已制備的圓網的尺寸，調整尾座大行程和小行程的位置使之與圓網尺寸向配合。并進行充氣調試，檢查圓網的安裝情況，待確認圓網安裝密封后，用鎖緊裝置對尾座的大行程進行鎖緊。(3) 啟動電機，帶動圓網的旋轉，檢查圓網旋轉的同步性。2. 制網階段(1)啟動電機使圓網開始旋轉，并保持均勻低速運動。(2) 噴墨系統(tǒng)的電機開始啟動帶動同步齒形帶帶動噴墨系統(tǒng)在導軌上做往復運動。(3)噴墨系統(tǒng)在導軌做往復運動的同時，開始在圓網上根據系統(tǒng)接受的圖形噴

44、墨繪制圖形。(4)曝光系統(tǒng)的電機開始啟動，通過同步齒形帶帶動曝光燈在導軌上做往復運動。(5)曝光燈在導軌上做往復運動同時對已繪制好的在圓網上的圖形進行曝光。3. 檢查階段 對已完成制網的圓網進行檢查，檢驗制網質量。4. 卸網階段 對已完成制網的圓網在檢驗符合要求之后，啟動尾座小行程的電機使之反向運動，壓鼓后退，使原來密封的圓網產生間隙，網內和網外的氣壓相等。取下圓網。完成圓網制網。第三章 噴頭系統(tǒng)的設計3.1機構簡述電機通過同步帶的傳動，來實現噴頭支座在線性導軌上左右移動，同時，打印頭支座的上下移動通過小電機的驅動，通過緊盯定螺釘的連接，傳到螺桿，然后實現機構要達到的功能。下圖為其運動簡圖。3

45、.2 電機的選擇 圖3-1 噴頭移動見圖選擇伺服電機或者步進電機來驅動同步帶的傳動，但考慮到步進電機與伺服電機的區(qū)別，主要有：第一，控制精度不同。兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18

46、6;、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例，對于帶標準2500線編碼器的電機而言，由于驅動器內部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收2的17次方=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。第二，低頻特性不同。步進電機在低速時易出現低頻振動現象

47、。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動器上采用細分技術等。 交流伺服電機運轉非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調整。 第三，矩頻特性不同。步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸

48、出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。 第四，過載能力不同。步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。 第五，運行性能不同。步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過沖的現象，所以為

49、保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。 6.速度響應性能不同。步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要200400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 綜上所述，在所設計的噴頭系統(tǒng)中，噴頭支座的移動要達到的要求是：移動的控制精度要高，移動的速度要平穩(wěn) ，控制性能要高等等，伺服電機正能滿足其要求。所以選擇伺服電機來驅

50、動同步帶的傳動。噴頭由電動機通過一級同步帶減速后，由同步帶直接驅動，其中伺服電機的型號為“三菱HC-PQ23”，額定轉速為3000；分辨率為4000脈沖/轉3.3 導軌的選擇自從采用了Thomson于20世紀40年代發(fā)明的圓形導軌Ball Bushing直線軸承，循環(huán)滾珠直線導軌領域一直保持穩(wěn)定發(fā)展。載荷能力、使用壽命的提高以及制造的簡化，使幾近零摩擦的直線導軌越來越多的應用于更為廣泛的領域中。 盡管設計中固有的各種磨制要求導致方形導軌的初始成本是圓形導軌的數倍，但新的制造技術和尺度經濟性已經允許方形導軌在更廣泛的應用空間與圓形導軌展開有力競爭。在進入機床領域之后，在曾經只能采用圓形導軌產品的

51、許多應用中，現在已經能夠看到方形導軌的使用。由于某些固有獨特性以及適合特定應用的有利特性，滾珠襯套導軌依然流行，最重要的原因就是因為它們是圓形的，而方形銷有時是無法匹配到圓形孔中的。而在圓網制網機中，導軌只是用于直線傳動，同時整個導軌需要底板來支撐導軌，因此在本設計中，采用方形導軌。方形導軌可以用于帶預載荷的情況，載荷從輕載荷（額定動載荷的3）到重載荷（額定動載荷的13）均可適用。方形導軌軸承的典型應用是對載荷能力、剛度和準確度要求極高的機床行業(yè)。由于軸承已經承受了一個初始變形，因此，重預載荷進一步降低了載荷下的變形量。在組件選擇過程中，設計靈活性是需要考慮的一個非常重要的因素。通常，為了達到

52、最優(yōu)性能，必須對組件進行改型，以提高功能或在所期望的空間中進行匹配。當與載荷額定值進行對比時，方形導軌軸承比圓形滾珠襯套軸承更為緊湊。 在某些應用中，平整度可能是需要考慮的另一個主要因素。雖然組件和應用之間在細微處可能略有不同，并通常缺乏行業(yè)相關平整度數據，但滾珠襯套軸承往往可以非常平穩(wěn)地運行，方形導軌和圓形導軌之間的差異通常用手即可感覺得到。滾珠和導軌之間凸表面的點式接觸可將擦傷的可能性降到最低。滾珠襯套通常在微小間隙量或1到2額定動載荷的輕預載荷下運行，提高了平穩(wěn)性。而由于較高的一致性和預載荷，方形導軌軸承可在某些“缺口”情況下使用。 在大多數情況下，這是可行的，但如果需要用到儀表級軸承，

53、圓形導軌可能更有優(yōu)勢。同樣，由于其簡單的圓形幾何形狀，圓形襯套上的密封件往往更為可靠，產生更小的拖曳。方形導軌擦拭器必須符合導軌中的滾珠軌道，以達到耐用型密封。 根據上述考慮，選用arg24ca和arh25ca作為噴頭機構傳動方式。如圖3-1所示圖3-3導軌圖3.4.噴頭部分的設計由圖知，在1處放置大墨盒座，來供應打印所需的墨水；在2處設計連接打印頭安裝板。圖3- 4噴頭部分為了實現打印部分能上下移動時，選擇步進電機通過螺桿來帶動，進而達到所設計的要求。此中電機軸與螺桿的連接是靠螺桿的上端套在電機軸上，再用緊定螺釘從徑向來限制電機軸與螺桿的相對轉動。圖中電機座是連接在打印頭安裝板上，支撐螺母是

54、通過螺栓連接在支座上，螺桿與螺母是螺紋連接，通過螺桿與螺母間的相對運動來帶動打印頭安裝板的上下移動。采用滑動螺旋傳動的特點：1. 降速傳動比大2. 可獲得大的軸向力3. 能實現自鎖4. 工作平穩(wěn)無噪聲但是效率低，磨損，因而不適于高速和大功率傳動。對于精度要求加高，經常雙向傳動的傳導螺旋傳動，為了補償旋合螺紋的磨損和消除軸向間隙，避免反向傳動出現空行程，采用緊定螺釘等結構。3-5整體三維圖在整個噴頭系統(tǒng)中，由驅動部分通過同步帶來帶動噴頭部分在線性導軌上來回移動。此中，驅動部分是由伺服電機通過同步帶傳到帶輪，經過減速裝置，再由驅動帶輪傳出動力來實現噴頭部分的移動。第四章 光燈的設計4.1 機構簡述

55、在曝光系統(tǒng)中，曝光燈組件在型材表面上通過同步帶傳動裝置實現左右來回移動，同時設置了徑向移動的裝置，通過兩條平行的線性導軌來實現這一功能，并且行程也得到控制。其運動簡圖如下。4-1 曝光燈運動簡圖4.2 型材的選用為了能保證帶傳動的循環(huán)，節(jié)約空間，所以讓鋼帶貫穿在型材表面與型材里測之間。在型材安裝電機的一端，為了讓整體高度滿足要求，因而讓這段的上層架在機體上。根據上述要求，設計出如圖所示的型材。42圖 導軌4.3電機的選擇 曝光燈驅動系統(tǒng)的傳動簡圖如圖4-1所示16，曝光燈由電動機通過一級同步帶減速后，由同步帶直接驅動，其中電機采用步進電機，具體技術參數如下： 設計要求： 打印時絲網的轉速為4590rpm，絲網每轉過一圈曝光燈移過520mm，曝光燈返回時的速度為工作