氣動打標機的設計

1、燕山大學課程設計說明書（氣壓傳動及控制課程設計）項目名稱：氣動打標機的設計組員姓名：劉寶夏子青趙俊偉馬牙川張文輝指導教師：吳曉明2012-10-26目錄燕山大學課程設計（論文）任務書 3.一、氣動打標機的發(fā)展及其現狀4.1.1 氣動打標機簡介 4.1.2 氣動氣動打標機主要特點 4.1.3 氣動打標機主要應用范圍 4.二、 氣動控制系統(tǒng)設計及參數計算5.2.1 畫 x-d 線路圖 5.2.2 繪出利用行程開關控制的氣動控制回路 5.2.3 選擇執(zhí)行元件 6.2.4 選擇控制元件 8.2.5 選擇輔助元件 8.2.6 確定管道直徑及壓力損失 8.2.7 選擇空氣壓縮機 9.三、電控系統(tǒng)設計1.1

2、.3.1 繪出氣動回路 1.1.3.2 畫 x-d 線路圖 1.1.3.3 繪出電氣控制回路1.2四、 實驗小心得1.3.五、項目心得1.4.參考文獻 1.7.燕山大學課程設計說明書燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）：機械工程學院項目名稱氣動打標機的設計指導教師姓名吳曉明項目要求1 .查閱相關文獻，了解氣動打標機的發(fā)展及現狀。2 .掌握氣動兀件的原理及功能，正確選用氣動兀器件。3 .設計并建造簡易的氣動打標機。項目設計參數動作為：夾緊-打標-退料。要求實現往復動作。打標壓力為600n,生產率為5b打40000件，夾緊缸的夾緊壓力為1000n,行程為250mm打標輸出力800n,行程60mm

3、退料缸的輸出壓力小于 100n,行程為250mm項目實施要求1、給出設計計算過程，設計x-d線路進行消障分析，并搭建氣控和電氣回路。小組成員分工劉寶項目總分工，x-d圖繪制，系統(tǒng)回路搭建馬牙川系統(tǒng)設計、說明書的編寫，回路搭建夏子青系統(tǒng)回路搭建，系統(tǒng)選型分析趙俊偉匯報ppt的編寫，系統(tǒng)回路搭建張文輝氣動電氣回路邏輯分析及搭建（注：所有成員均參加實驗系統(tǒng)的搭接）一、氣動打標機的發(fā)展及其現狀隨著經濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，每一種流通的商品都需要注明 生產日期保質期等相關信息，包裝是信息的載體， 對商品貼標是實現的途徑。 打標機就是在包裝件或產品上加上標簽的機器，不僅有美觀的作用，更重要 的是可以

4、實現對產品銷售的追蹤與管理，特別在醫(yī)藥、食品等行業(yè)，如出現 異?？蓽蚀_及時的啟動產品召回機制。打標機是現代包裝不可缺少的組成部分。1.1 氣動打標機簡介氣動打標機是計算機控制打印針在 x、y二維平面內按一定軌跡運動的 同時，打印針在壓縮空氣作用下做高頻沖擊運動，從而在工件上打印出有一 定深度的標記。1.2 氣動氣動打標機主要特點有較大深度，通過電腦直接打標輸出，標記工整清晰；采用打印針頭按照編輯好的字符或圖形軌跡運動，控制高壓氣體高頻沖擊打印針，在工件表 面形成由密集點陣組成的字符或圖形。它可打標任意字符、圖形、商標、圖 案等，具有的特點是：標記速度快，對標記材料無特殊要求；抗干擾能力強， 能

5、夠在較惡劣的環(huán)境下工作；采用氣體作為動力源，生產成本低，無污染； 特別適合速度要求較快的流水線場合，在我國有著良好的發(fā)展前景。1.3 氣動打標機主要應用范圍1、汽車、摩托車等發(fā)動機、活塞、身、車架、底盤、連桿、發(fā)動機、汽 缸等零部件進行編號、名稱、商標、生產日期的打??；2、電動車、自行車、摩托車等加架號打??；3、各種商品、車輛、設備產品的標牌打??；4、各種機械零部件、機床工具、五金制品、金屬管、齒輪、泵體、閥門、 緊固件、鋼材、儀器儀表。機電設備等金屬打標；塑料制品。氣動控制系統(tǒng)設計及參數計算2.1 畫x-d線路圖方相156qt3de11ai機也） hibi (ejchtbiailai(&am

6、p;i tcs)carww'r, (cjciolf2.2 繪出利用行程開關控制的氣動控制回路2.3 選擇執(zhí)行元件1 .根據參數要求：a缸行程250mm夾緊力1000m b缸行程60mm打標力800n;c缸行程250mm推力小于100n;每個缸往復動作次數為8000次/小時。選擇三個活塞式雙作用單活塞桿氣缸作執(zhí)行元件。2 .計算氣缸內徑d = i-4r xi0(m):二 p式中r 工作負荷（n）;p工作壓力（mpa）;m 機械效率。選定氣缸工作壓力為1.6mpa、機械效率為0.7,則氣缸的內徑分別為: 夾緊缸a :ra =1000nda4 10003.14 1.6 0.7u 0.033m

7、共15頁第18頁打標缸b :rb =800ndb4 800”103.14 1.6 0.7=0.030m退料缸c :rc =100ndc4 1001d3.14 1.6 0.7-0.0106m3 .選標準氣缸根據缸徑和行程查設計手冊選：夾緊缸a :,缸徑0.04m、活塞桿徑0.020m、行程0.250m ;打標缸b :,缸徑0.032m、活塞桿徑0.016m、行程0.06m ；退料缸c :,缸徑0.020m、活塞桿徑0.010m、行程0.25m ； 4.計算各氣缸往復 動作一次的耗氣量：3 s(m3)二(2d2 -d2)v -4式中d 氣缶!內徑（m）; d 活塞桿徑（m）; s 氣缶!行程（m）

8、送料缸a :va =1.40 10與m3沖印缸b :v=0i5i0m推料缸c :vc =0.35 10j3m3上式各值是按壓縮空氣計算的耗氣量，為選擇空壓機，需要按自由空氣計算 耗氣量：v自=v壓ph +0.10130.1013(m3)式中v自一一按自由空氣計算的耗氣量（m3）;v壓一一按壓縮空氣計算的耗氣量（m3）;ph一氣缸的工作壓力(mpa)。因此，送料缸a：va1 =6.39 10” m3沖印缸b :vb1 =1.43 10"m3推料缸c :vc1 =1.65 10“m32.4 選擇控制元件1 .動力回路中的主控閥均為雙氣控二位四通滑閥（共4件），其公稱通徑根據所通過流量選定

9、。該氣動鉆床系統(tǒng)對每個氣缸的動作時間無特殊要求。因此 上述各閥流量等于該系統(tǒng)單位時間內平均耗氣量（壓縮空氣），即q =8ava bbvb bcvc）t（m3/s）式中ba、bb、be a、b和c缸在一個工作周期中往復動作次數，本例中均為1;va、vb、vc a、b和c缸往復動作一次的按壓縮空氣計算的耗氣量，其330.35 10 m3值分別為 va 7.4。、1。、3、0301dm 和 vct 工作周期，t = 0.45s(1.40 0.30 0.35) 1043 3,由此得 q = = 0.34 10 m3 /s6根據q選定公稱通徑為10mm2 .在電控系統(tǒng)中三位五通先導式電磁換向閥 3件.2

10、.5 選擇輔助元件1 .分水濾氣器（圖未畫出）選用過濾精度為 50nm的qsl-l8m 50-c1型，其 公稱通徑與減壓閥相一致。2 .油霧器（圖未畫出）選用油霧顆粒大小為 50nm的qyw-l8-wn型，其公 稱通徑與減壓閥相一致。2.6確定管道直徑及壓力損失1 .空氣壓縮機至設備的管道直徑根據各氣缸所需壓縮空氣量和推薦流速，按 下式計算式中di 管道內徑(m);q 各氣缸單位時間內平均耗氣量的總和(m3/s)。本例中q =0.34x10j3m3/s；u推薦流速(m/s),選8m/s。4 0.27 10代入上式得：d10.0065m3.14 8最后選定公稱通徑為8mm勺標準管道。2 .設備內

11、部管道直徑根據與元件的公稱通經相一致原則，選定動力回路管道公稱通徑為8mm控制回路管道公稱通徑為 3mm3 .計算管道中的壓力損失。由于本系統(tǒng)中管道中的流量小，管道不長，可不計壓力損失，而直接確定壓縮機至設備的管道中壓力損失不大于 0.05mpa ,設備內部管道中壓力損失不大于0.01mpa。因此，管道中的總壓力損失：p管 m 0.05 +0.01 = 0.06mpa4 .計算動力回路各元件中的壓力損失。本系統(tǒng)動力回路中裝有分水濾氣器、減壓閥、油霧器、總氣源開關閥、主控 閥和消聲器。查手冊可得其壓力損失分別為 0.01mpa、0.02mpa、0.015mpa、 0.022mpa、0.022mp

12、a和0.012mpa。這樣，壓縮空氣流經動力回路各元件時 的總壓力損失：p 元=0.01 + 0.02 +0.015 + 0.022 + 0.022 + 0.012 = 0.1(mpa)5 .計算回路中的總壓力損失。總壓力損失等于管道中和元件中壓力損失的總和，即：p=ap 管 +ap 元=0.06+0.1 =0.16mpa2.7選擇空氣壓縮機1 .計算空壓機的供氣量mq = "#2(bjvj)/tj=kksava bbvb bcvc)/t(m3/s)式中，中=1 (查手冊)，(=1.2； k2=1.4; t = 0.45s。根據前面計算結果，可得空壓機的供氣量：3“一 (4.41 0

13、.735 2.842) 10坨壬q =1.2 1.4 =2.24 10 m3/s =62 .計算空壓機的供氣壓p = p工+ap (mpa)根據前面計算結果，可得空壓機的供氣壓：p =1.6 0.16 =1.76mpa3 .3.根據計算出的供氣量和供氣壓，選取額定排氣量為2.5m /min3 ,2.1m /min,額定壓力為1.9mpa三、電控系統(tǒng)設計3.1繪出氣動回路4altcta17>oa。 -0 1 3oal工5bl:boctb1 圖'ctb0rmobooblcoctc1ocl3.2畫x-d線路圖節(jié)相113j6gh iif:s-9.m*h*wxaaaj-% gih卜at11

14、 a jai<kftcj c,4-aaaz1ciok3.3繪出電氣控制回路四、實驗小心得通過純氣動和電氣控制兩種方法的實驗搭接， 在實踐中我們發(fā) 現了很多在畫原理圖過程中的疏漏，導致整個回路不能實現其功 能。在實驗室呆的兩天多時間里通過不斷地探索研究終于將兩種方 法都在實驗臺上成功完成。很多錯誤都是沒有用到互鎖功能導致很 多不應該同時得電的線圈同時得電，在逐步排除故障后，實現了系 統(tǒng)的自動、手動控制。在這三天的課程設計過程中，我們收集資料、設計計算、繪制 原理圖、搭接實驗系統(tǒng)等，由淺到深的理解了氣動和電氣控制的原 理。把書本上的理論知識應用到實踐中。 通過氣動打標機的純氣動 和電控實驗系

15、統(tǒng)的搭接得出結論，純氣動回路使用快速接頭可以非 常簡單的進行配管，采用純氣動系統(tǒng)較繼電控制回路較為復雜。 氣 動回路中做完功的空氣可以直接排放到大氣中， 不需要設置回程管 道，即使系統(tǒng)中有泄漏也不至于造成環(huán)境污染，但是也有一些缺點， 系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，速度控制精度較差，氣動系統(tǒng)本身缺少潤滑等。五、項目心得作為一名大四學生，即將步入工作崗位。我覺得這樣的課程設計是十分必要的，在 做本次課程設計的過程中，我感觸最深的當屬查閱的大量設計資料。為了讓自己的設計 更加完善，查閱這方面的設計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。在搭接實驗系統(tǒng)時，我們發(fā)現自己在繪制原理圖過程中的一些疏忽，導致系統(tǒng)無法 按照預

16、計的工作。結果我們一次又一次的重新搭建系統(tǒng)，在失敗中摸索經驗，最后終于 一步一步的解決問題。在設計過程中發(fā)現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解 的不夠深刻，掌握的不夠牢固。我們通過查閱大量的有關資料，并在小組中討論，交流 經驗，若遇到搞不明白的問題就會及時請教老師，是自己學到了不少知識，也經歷了不 少艱辛，但收獲同樣巨大。最后感謝指導我們的吳老師和實驗室的各位老師們！姓名：劉寶在這次課程設計的過程中，我主要工作是搭建系統(tǒng)回路，還參與了系統(tǒng)設計。在系統(tǒng) 設計中我發(fā)現在沒有經驗的基礎上想要設計一個復雜的系統(tǒng)是不容易的，在參考類似的 系統(tǒng)的基礎上再設計會得心應手一些。而且，我們發(fā)現一個系統(tǒng)會有

17、多種方案，要學會 從中選擇最優(yōu)的！在搭建系統(tǒng)時最大的感受是要細心、認真，中間出一步錯最終就可能需要全部拆除重 新接線，而且還發(fā)現了理論與實踐的區(qū)別，在搭建過程中我們在認為非常好的系統(tǒng)圖中 發(fā)現了不少錯誤！在整個過程中我深刻感受到了團隊合作的重要性， 溝通使我們的思維更加寬闊， 集思 廣益使我們在遇到問題時更快的得到解決。這次課程設計我從中學到了很多東西！姓名：夏子青經過幾天的項目整理，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。首先感謝老師對我們的指導和支持，在做設計的過程中，我們遇到很多困難。比如 設計電控

18、回路與搭建回路，我們遇到很多問題，搭建了很多次，失敗了很多次，最后在 我們總結了失敗的經驗后，成功完成。同時我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必 須發(fā)揚團結協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導致導致整項工作的失敗。實習中只有一 個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導致 整個工作失敗。團結協(xié)作是我們實習成功的一項非常重要的保證。而這次實習也正好鍛 煉我們這一點，這也是非常寶貴的。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經歷是 一份擁有。這次實習必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！這次氣動打標機課程設計我們歷時3天完成， 對我來說學到的不僅僅是專業(yè)知識,更多的是團隊和合作?，F在想來，也許老師安排的課程設計以小組為單位有著它更深的 意義吧，它不僅僅讓我們能綜合那些理論知識運用到實際中，還讓我們知道了凝聚在一 起時所發(fā)揮的巨大潛能！姓名：趙俊偉我們做的是氣動鉆床的系統(tǒng)設計，要求要用電控和氣控兩種方式來實現該電路。對 于這個題目，我們先是收集資料，分析理解，然后小組進行討論，很快就拿出了項目的 解決方案。當然，在這個過程中會遇到一些比較復雜的問題，在老師的指導下都被我們 一一化解。接著我們就按照我們設計的系統(tǒng)圖在在實驗臺上進行模擬實驗，將理論知識 與實踐結合起來，在搭建模擬回路時發(fā)現了很多實際性的