鋼管自動噴標(biāo)系統(tǒng)之噴標(biāo)小車的設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘要 鋼管是一種多功能的鋼材，其用途覆蓋了石油、冶金、煤炭、汽車、船舶、電站以及軍工等行業(yè)，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防安全做出了巨大的貢獻(xiàn)。本文以國內(nèi)外鋼管生產(chǎn)線上精整區(qū)噴標(biāo)系統(tǒng)的研究與開發(fā)現(xiàn)狀為背景，對懸臂式鋼管噴標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行了研究設(shè)計。本課題的主要研究工作： 第一章綜合敘述了鋼管的工藝生產(chǎn)流程及 際標(biāo)準(zhǔn)；說明了國內(nèi)噴標(biāo)系統(tǒng)的開發(fā)現(xiàn)狀及存在的問題并闡述了開發(fā)鋼管噴標(biāo)系統(tǒng)的必要性；陳述了課題的來源以及論文的主要工作和意義。 第二章針對噴標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計的總體說明，提出了系統(tǒng)的設(shè)計總目標(biāo)；給出了系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)并給 出了系統(tǒng)的平面布置圖；根據(jù)系統(tǒng)的整體組成結(jié)構(gòu)，對各部分機(jī)構(gòu)及工作過程進(jìn)行簡單說明；最后給出噴標(biāo)小車機(jī)械部分的設(shè)計方案以及簡要概述噴標(biāo)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計。 第三章根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的要求設(shè)計了噴標(biāo)小車的機(jī)械、電氣結(jié)構(gòu)，并且對關(guān)鍵部分的設(shè)計進(jìn)行分析。 第四章介紹了噴標(biāo)控制系統(tǒng)的設(shè)計組成，簡述了 編程方式，西門子 術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢分析以及 硬件設(shè)計要求，噴標(biāo)小車的伺服運(yùn)動控制原理，最后給出了噴標(biāo)流程圖和相應(yīng)的 序。 第五章總結(jié)噴標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計過程所做的工作，并對系統(tǒng)的改進(jìn) 方向進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞 鋼管；噴標(biāo)； 服電機(jī)；位置控制 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is as a of in so It is to is on of of in of a as In ,of PI of on of of it of as as of In ,to of as as of an is by a of In , is to of is In ,7400 in on LC of by LC is In ,of is of of is 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 緒論 . 1 管噴標(biāo)系統(tǒng)的開發(fā)現(xiàn)狀 . 1 言 . 1 標(biāo)系統(tǒng)的開發(fā)現(xiàn)狀 . 3 管噴標(biāo)系統(tǒng)開發(fā)的必要性 . 4 題來源 . 4 文的主要工作和意義 . 4 2 噴標(biāo)系統(tǒng)總體設(shè)計 . 5 標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計要求 . 5 標(biāo)系統(tǒng)總體設(shè)計 . 5 標(biāo)小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 5 標(biāo)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計 . 7 標(biāo)系統(tǒng)的自動工作過程 . 7 章小結(jié) . 8 3 小車機(jī)械、電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 9 移機(jī)構(gòu)的設(shè)計 . 9 輪齒條副設(shè)計 . 9 動直線導(dǎo)軌副設(shè)計 . 10 服電機(jī)的選型 . 14 頭升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計 . 15 擇噴標(biāo)方式 . 16 缸的選型 . 17 缸活塞與噴頭的配合 . 18 缸的固定 . 19 頭位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計 . 20 動直線導(dǎo)軌副 . 20 齒輪副設(shè)計 . 21 桿副設(shè)計 . 28 撞機(jī)構(gòu)設(shè)計 . 28 作方式 . 29 路控制系統(tǒng)設(shè)計 . 29 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 氣動回路 . 29 章小結(jié) . 31 4 噴標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計 . 32 制系統(tǒng)的組成 . 32 . 32 . 33 . 33 . 33 7. 34 . 35 ， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 緒論 管噴標(biāo)系統(tǒng)的開發(fā)現(xiàn)狀 言 鋼管是一種用鋼制作的具有中空截面而長度遠(yuǎn)大于外徑 (或邊長 )的金屬材料。截面通常為圓形，但也可呈扁、方和異型等。鋼管的結(jié)構(gòu)特征是： 1)具有封閉的環(huán)形橫斷面； 2)兩端開口； 3)管長與外 徑之比 L/D 較大； 鋼管是一種多功能的經(jīng)濟(jì)斷面鋼材。它在國民經(jīng)濟(jì)各部門中的應(yīng)用愈來愈廣泛。 鋼管作為輸送管廣泛地用于輸送油、氣、水等各種液體，如石油及天然氣的鉆探開采與輸送、鍋爐的水與蒸汽管道、一般的水煤氣管道等。 鋼管作為結(jié)構(gòu)管大量地用于機(jī)械制造業(yè)和建筑工業(yè)，如用于制作房架、塔吊、鋼管樁、各種車輛的構(gòu)架等。在斷面面積相同的條件下，鋼管比圓鋼、方鋼等的抗彎能力大，鋼性好，其單位體積的重量輕。因此，鋼管是一種抗彎能力較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料。 鋼管還作為中空的零件毛坯用于制造滾動軸承、液壓支柱、液壓缸筒體、空心軸、花鍵 套、螺母以及手表殼等，這既節(jié)約金屬又節(jié)省加工工時。 鋼管又是國防工業(yè)中的重要材料，如用于制造槍管、炮筒及其他武器。隨著航空、火箭、導(dǎo)彈、原子能與宇宙空間技術(shù)等的發(fā)展，精密、薄壁、高強(qiáng)度等鋼管的需求量正迅速增長。 鋼管的種類繁多，生產(chǎn)過程復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也很龐大，大型企業(yè)一般采用自動化生產(chǎn)線來完成鋼管生產(chǎn)的各個工藝流程，一般熱軋鋼管的生產(chǎn)工藝如下圖 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 管 坯 剪 斷 稱 重加 熱冷 定 心斜 軋 穿 孔 自 動 軋 管均 整定 徑再 加 熱 減 徑 冷 卻矯 直 切 管 頭 檢 驗成 品 發(fā) 貨標(biāo) 記 打 捆入 庫標(biāo) 記 打 捆入 庫重 切修 磨熱 定 心熱 處 理待 整 品 檢 查圖 1按照工藝流程，管坯進(jìn)入車間后在剪斷機(jī) 上按工藝要求切成定尺長度。需要冷定心的合金管坯送至定心車床加工定心孔。管坯切斷 (冷定心 )后送入管坯加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱。需要熱定心的管坯出爐后由輥道送至熱定心機(jī)上熱定心。經(jīng)熱定心后的管坯由斜蓖條送到穿孔機(jī)上穿孔。穿孔后的毛管還要經(jīng)過自動軋管機(jī)、均整機(jī)、定徑機(jī)等加工成鋼管。需要減徑的管子，經(jīng)過再加熱爐再加熱后送至減徑機(jī)上減徑。從定徑或減徑機(jī)軋出的成品管，由輥道送至鏈?zhǔn)嚼浯采侠鋮s，冷卻后的鋼管 (有的要熱處理 )送到斜輥式矯直機(jī)上矯直，然后進(jìn)行其他各項精整工序。精整后的成品管經(jīng)檢驗后涂油打捆入庫。 鋼管噴標(biāo)系統(tǒng)是對成品 管進(jìn)行噴涂標(biāo)記的一種設(shè)備，根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)如鋼管生產(chǎn)的爐號、班號、材料、長度、重量、生產(chǎn)廠家等按一定的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注在鋼管表面。由此可知，鋼管噴標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)該安排在鋼管生產(chǎn)工藝流程的精整部分。 根據(jù) 定，外徑不小于 36鋼管應(yīng)該在每根鋼管一端的端部有噴印、滾印、鋼印或粘貼標(biāo)記。印記應(yīng)清晰明顯，不易脫落。印記內(nèi)容應(yīng)包括鋼的牌號、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品標(biāo)號和供應(yīng)廠家的印記或者商標(biāo)。具體不同類型的管子有不同的印記內(nèi)容。 隨著我國入世，國內(nèi)和國際市場的接軌，鋼管市場同樣面臨一系列的問題。國內(nèi)鋼管進(jìn)入國際市場，必須 遵守國際的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。比如無縫鋼管要遵守國際標(biāo)準(zhǔn) 下表 過去，大部分的鋼管生產(chǎn)廠家采用人工方式進(jìn)行標(biāo)記。人為的把相關(guān)的內(nèi)容根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，用涂料寫在鋼管上。有的鋼管廠由工人隨意手寫，字跡不統(tǒng)一，有的用刷模的方式，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 字跡相對工整。這種做法一直沿用了很長一段時間，部分廠家目前仍在使用。很明顯，這些方法存在勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、字跡不清楚、無法統(tǒng)一管理，難于與國際市場接軌。 表 準(zhǔn)摘錄 8162 尺寸偏差 項目 允許偏差 外徑 管體 D 接箍 1% 壁厚 重量 單根 車載量 長度 項目 范圍 1 范圍 2 范圍 3 油管 5m - 套管 6m 上世紀(jì)九十年代開始，國內(nèi)一些大型的鋼鐵公司的產(chǎn)品為了參與國際競爭，花費(fèi)巨資引進(jìn)國外的生產(chǎn)設(shè)備。這些進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)效率高、勞動強(qiáng)度低、噴印字跡 規(guī)范，易于管理。但是進(jìn)口設(shè)備成本高、要求工人素質(zhì)高、維護(hù)成本大。落后的傳統(tǒng)方法與高成本的進(jìn)口設(shè)備都難適應(yīng)國內(nèi)的市場需求。因此，設(shè)計研發(fā)同類設(shè)備已經(jīng)迫在眉睫。 標(biāo)系統(tǒng)的開發(fā)現(xiàn)狀 鋼管的噴標(biāo)是國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)明確要求的內(nèi)容。 國外早已開發(fā)出鋼管的噴標(biāo)設(shè)備，而且設(shè)備的功能強(qiáng)大，能噴印各種各樣的字符，設(shè)備采用了各種先進(jìn)技術(shù)。 過去國內(nèi)對噴標(biāo)系統(tǒng)的研究較少，一般依靠進(jìn)口國外先進(jìn)設(shè)備。直到上世紀(jì)九十年代才開始有少數(shù)科研機(jī)構(gòu)對噴標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行研究。如國內(nèi)最先采用的七段碼方式進(jìn)行噴印。其原理是用水基 白色涂料在壓縮氣體的作用下在熱鋼坯上噴上所需的號碼。這種設(shè)計相對簡單，號碼的變換轉(zhuǎn)化為七個壓縮空氣噴嘴的控制，控制系統(tǒng)得到簡化，具有較高的可靠性，號碼調(diào)整靈活，不需要更換模子，噴印速度快等優(yōu)點(diǎn)。但是，在高熱環(huán)境下涂料會很快凝結(jié)在噴嘴上造成噴嘴阻塞，涂料的霧化效果不好，不適合在曲面的鋼管上噴印。為克服上述不足，又相聚研發(fā)出了點(diǎn)陣式噴標(biāo)，它以點(diǎn)陣式形成字體的方式比較適合鋼管表面的噴印；白色涂料經(jīng)過壓縮空氣的推動從高速電磁閥中噴出，速度較快，可以在鋼管表面形成一個個有規(guī)則的圓點(diǎn)，通過伺服控制系統(tǒng)控制噴頭的有序移動 ，便可在鋼管表面噴印出一買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 系列的符號。 管噴標(biāo)系統(tǒng)開發(fā)的必要性 國內(nèi)除大型企業(yè)外其他企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備落后，產(chǎn)品存在諸多標(biāo)準(zhǔn)不一致問題。設(shè)備功能單一，不能配合自動生產(chǎn)線生產(chǎn)，效率低，技術(shù)開發(fā)水平落后，精度低，可靠性差，設(shè)備故障率高，產(chǎn)品缺乏擴(kuò)展性，阻礙自動化發(fā)展，跟不上現(xiàn)代化管理。所有這些說明，開發(fā)研制高性能的噴標(biāo)系統(tǒng)等此類鋼管生產(chǎn)的輔助設(shè)備和完善的監(jiān)控系統(tǒng)是非常必要的。 參考國外同類設(shè)備以及比較國內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備，可以提出開發(fā)鋼管噴標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)具備的特點(diǎn)：控制和智能的全分散化、高內(nèi)聚、松耦合、高穩(wěn)定性、高可靠性 、適應(yīng)能力強(qiáng)、故障報警和自診斷功能、可擴(kuò)展性、系統(tǒng)精度高，工作周期短。 題來源 為實現(xiàn)質(zhì)量管理和跟蹤，行業(yè)規(guī)定鋼鐵產(chǎn)品進(jìn)入國際市場必須標(biāo)號，符合 于國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)號效率低，管理不便，嚴(yán)重制約質(zhì)量管理實施，無法滿足生產(chǎn)自動化，有設(shè)備的廠家設(shè)備價格高昂且維護(hù)困難。面對激烈的市場競爭，為適應(yīng)生產(chǎn)的需求，在消化國外先進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)開發(fā)經(jīng)驗，根據(jù)國內(nèi)企業(yè)現(xiàn)狀，著手改進(jìn)設(shè)計新的噴標(biāo)系統(tǒng)。 文的主要工作和意義 該系統(tǒng)的設(shè)計涉及到多學(xué)科，多專業(yè)，是集機(jī)械、電子和計算機(jī)一體 化的設(shè)備，本論文主要完成以下工作： 1）通過對系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀的分析，對噴標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案設(shè)計。 2）根據(jù)總體方案設(shè)計了噴標(biāo)小車的具體機(jī)械結(jié)構(gòu)，氣路系統(tǒng)，安全防護(hù)，控制系統(tǒng)。 3）通過對系統(tǒng)工作原理的研究，進(jìn)行了 序的設(shè)計，該系統(tǒng)的設(shè)計綜合運(yùn)用了機(jī)械、電子、計算機(jī)三大知識體系，由于采用了噴頭伺服電機(jī)拖動的形式，噴印定位精度得到了提升。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 2 噴標(biāo)系統(tǒng)總體設(shè)計 標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計要求 噴標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計要求如下： 1） 工作范圍 鋼管外徑： 48（ 32） 246管質(zhì)量： 201000鋼管長度： 6m 15m；噴標(biāo)介質(zhì)：白色涂料；打印噴標(biāo)內(nèi)容：計算機(jī)能編輯的任意字符； 2） 精度要求 噴標(biāo)標(biāo)高： 10 50標(biāo)字跡清晰； 3） 生產(chǎn)效率 過管速度：最少 278根 /小時；噴標(biāo)速度： 0 120m/ 4） 自動化要求 選擇好噴標(biāo)內(nèi)容后，無需人工干預(yù)自動完成生產(chǎn)；自動噴印管號；具有自動報警功能，急停功能，半自動、手動功能； 標(biāo)系統(tǒng)總體設(shè)計 噴標(biāo)系統(tǒng)工作方式有自動、半自動、手動三種方式。自動方式是主要工作方式，不需要人工干預(yù)，能夠自動完成噴標(biāo)工作；半自動控制流程中單 工位的流程與自動流程一致，它是便于測試和手動操作的一個靈活的流程。手動控制主要用于系統(tǒng)的調(diào)試和處理異常情況。例如：檢驗一下各工位是否運(yùn)行正常，系統(tǒng)的運(yùn)行情況是否正常，電氣線路接觸是否良好等；噴標(biāo)工位布置如下圖 2 圖 2標(biāo)小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 噴標(biāo)小車是噴標(biāo)系統(tǒng)中主要的機(jī)械運(yùn)動部分，它由以下五個部分組成，如下圖 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 立柱橫梁V 型 臺 架無縫管防撞機(jī)構(gòu)噴頭及控制器升降機(jī)構(gòu)橫移機(jī)構(gòu)氣路系統(tǒng)噴標(biāo)小車圖 2車在噴標(biāo)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)示意 1）橫移 機(jī)構(gòu)。橫移機(jī)構(gòu)由齒輪齒條傳動副、滾動直線導(dǎo)軌副、伺服電機(jī)及其控制驅(qū)動部分、原點(diǎn)傳感器、安全極限位傳感器等組成。橫移機(jī)構(gòu)的主要功能是帶動噴頭在橫梁上移動。噴標(biāo)設(shè)備有一絕對原點(diǎn)，由原點(diǎn)傳感器決定，所有的其他位置都以原點(diǎn)為基準(zhǔn)。系統(tǒng)工作時，由伺服系統(tǒng)精確定位小車到達(dá)所需位置，在噴標(biāo)過程中，噴頭一邊沿鋼管軸向移動，一邊完成噴標(biāo)工作。在橫梁的兩頭有安全保護(hù)：當(dāng)小車由于某些原因，到達(dá)安全極限位置時，系統(tǒng)馬上停止所有的動作，并發(fā)出安全報警。 2）噴頭升降機(jī)構(gòu)。升降機(jī)構(gòu)由氣缸、電磁閥、傳感器、氣路系統(tǒng)、滾動直線導(dǎo)軌、手輪、 手柄等組成。噴頭不進(jìn)行噴標(biāo)時，處于上位；而在進(jìn)行噴標(biāo)時，噴頭位置下降到達(dá)工作位置。噴頭的上升下降由系統(tǒng)控制電磁閥的動作從而控制氣缸活塞動作來完成。手輪和手柄則是用來調(diào)節(jié)噴頭下降時的最低位置的。由于鋼管管徑大小不同，而噴頭工作時離鋼管表面的距離有一定的范圍，大概在 2030出這個范圍，噴出來的字跡不能達(dá)到最佳的噴印要求。因此當(dāng)鋼管管徑不同時，要靠手輪和手柄人工調(diào)整噴頭的最低位置。 3）防撞機(jī)構(gòu)。防撞機(jī)構(gòu)分為側(cè)面防撞和底面防撞。底面防撞由四個接近開關(guān)組成，噴頭的任意一角碰到障礙物，氣缸立即帶動噴頭上 升，并且噴標(biāo)小車停止運(yùn)行，發(fā)出報警信號。側(cè)面防撞是一個接近開關(guān)，當(dāng)鋼管碰到接近開關(guān)時，噴頭馬上上升，并且小車停止運(yùn)動，發(fā)出報警信號。由于噴頭是整個設(shè)備的核心部件，而且比較昂貴，所以要為它設(shè)計專門的防護(hù)機(jī)構(gòu)。 4）噴頭及控制器。噴頭及控制器部分是噴標(biāo)系統(tǒng)最關(guān)鍵的部件。噴頭在噴標(biāo)控制器的控制下，涂料系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)的共同作用下，完成噴標(biāo)任務(wù)。 5）氣路系統(tǒng)。氣路系統(tǒng)主要為兩個部件提供氣源及控制：一是噴頭升降控制，給噴頭的驅(qū)動部件 者是噴頭及控制器系統(tǒng)，為其提供一個動力，使涂料從噴嘴（電磁 閥）中噴射出去。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 標(biāo)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計 標(biāo)系統(tǒng)的自動工作過程 自動方式是系統(tǒng)用得最多的一種工作方式，在鋼管生產(chǎn)線上，要靠自動方式來完成鋼管的噴標(biāo)任務(wù)。根據(jù)設(shè)計要求，按鋼管長度最長為 15米算，單根噴標(biāo)時間為 過管單根時間為 得知在進(jìn)行噴標(biāo)任務(wù)時，小車有足夠時間來進(jìn)行初始化和預(yù)處理任務(wù)。典型的自動工作過程如下圖 2 鋼 管到 位噴 頭預(yù) 清 洗氣 缸 動 作噴 頭 下 降電 機(jī) 轉(zhuǎn) 動小 車 前 進(jìn)到 始 噴 位 置開 始 噴 標(biāo)噴 標(biāo)結(jié) 束噴 頭 上 升清 洗 噴 頭光 電 檢測 防 撞圖 2標(biāo)系統(tǒng)自動工作過程示意圖 由上圖可 以看出，要設(shè)計的控制系統(tǒng)中需要用相應(yīng)的控制部件來控制噴標(biāo)過程的每一個環(huán)節(jié)。如鋼管到位需要傳感器來檢測；小車的運(yùn)動需要前面的工步完成后才能動作，也就是說小車的運(yùn)動和停止需要一個相應(yīng)的信號；噴標(biāo)起始和結(jié)束位置的判斷又需要一些開關(guān)設(shè)備，考慮到上述種種因素，噴標(biāo)系統(tǒng)電氣控制采用積木式結(jié)構(gòu)，集散控制原理。由工控機(jī)集中管理信息，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備的工作狀況； 為底層控制負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場傳感器信號，控制變頻器、伺服電機(jī)等有序的執(zhí)行生產(chǎn)命令。電氣原理組成如下圖 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 控 制 柜 配 電 柜噴 標(biāo)信 號 轉(zhuǎn) 換 板伺 服 電 機(jī) 、 電 磁 閥接 近 開 關(guān)噴 標(biāo) 控 制 箱開 關(guān) 電 源P L C 、 繼 電 器 斷 路 器 、 接 觸 器變 頻 器 等工 控 機(jī) 、 U P 印 機(jī)控 制 臺上 位 機(jī)圖 2標(biāo)系統(tǒng)電氣組成示意圖 章小結(jié) 本章提出了噴標(biāo)系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，介紹了噴標(biāo)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu) 、噴頭防撞 、氣路系統(tǒng)的設(shè)計要求并給出了相關(guān)示意圖，簡要介紹了噴標(biāo)控制系統(tǒng)的設(shè)計組成、工作原理及設(shè)計時應(yīng)注意的問題。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 3 小車機(jī)械、電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 噴標(biāo)系統(tǒng)中，噴頭的移動主要通過小車的來回移動完成。而噴頭的上升下降是由安裝在小車上的氣缸來驅(qū)動的。在噴印字符時，噴頭距離鋼管有一個最佳的噴印距離，在這個距離之內(nèi)噴印出來的字符效果相對較好。而不同批次的 鋼管管徑是不一樣的，為了使噴頭在氣缸活塞下降至極限位置時與鋼管保持最佳噴印距離，這就增加了設(shè)計一個噴頭位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的必要。此外，氣缸的運(yùn)動需要一個動力源，必須給其設(shè)計一個合理的氣路系統(tǒng)。 移機(jī)構(gòu)的設(shè)計 橫移機(jī)構(gòu)的主要組成部分有精密齒輪齒條副、滾動直線導(dǎo)軌副、伺服電機(jī)等。 橫移機(jī)構(gòu)通過連接在伺服電機(jī)主軸上的齒輪與安裝在橫梁上的齒條嚙合，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)而帶動小車整體的移動。同時，滾動直線導(dǎo)軌副限制了橫移機(jī)構(gòu)整體框架的上下、左右及各方向的旋轉(zhuǎn)自由度，使得橫移機(jī)構(gòu)只能沿著橫梁軸向運(yùn)動。橫移機(jī)構(gòu)如下圖 3 伺服電機(jī)齒條機(jī)架導(dǎo)軌副橫梁圖 3移機(jī)構(gòu)示意圖 輪齒條副設(shè)計 前面已經(jīng)提及小車的動力系統(tǒng)是伺服電機(jī)，而伺服電機(jī)主要提供的是轉(zhuǎn)動，結(jié)合小車的運(yùn)動方式為直線移動，因此需應(yīng)用一種將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，參考相關(guān)的機(jī)械設(shè)計資料，可知將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)主要有 齒輪齒條機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、帶傳動機(jī)構(gòu)、鏈傳動機(jī)構(gòu)等。考慮到小車有一定載重、來回運(yùn)動頻繁、傳動效率高、要求工作時間買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 長、定位精度高、工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等因素，選擇精密 齒輪齒條傳動副。齒輪齒條副的設(shè)計應(yīng)注重以下幾方面的問題： 1)齒條的直線度 由于系統(tǒng)對噴印字符的要求很高，必須保證小車運(yùn)動的直線度，這就要求相應(yīng)的齒條有很高的直線度要求。 2)齒條與橫梁的配合 按所設(shè)計的齒條在進(jìn)行與橫梁的裝配時必須保證裝配的直線度保持較小的誤差。 3)齒輪齒條的精度 考慮到噴標(biāo)小車的定位精度要求，所設(shè)計的齒輪齒條必須有較高的精度等級。 除上述應(yīng)注意的問題外，在設(shè)計齒輪齒條副時必須進(jìn)行必要的強(qiáng)度和載荷校核計算。詳細(xì)設(shè)計過程由設(shè)計合作者黃方興論述。 動直線導(dǎo)軌副設(shè)計 滾動 直線導(dǎo)軌副用于限制噴標(biāo)小車除沿橫梁移動外的所有自由度。由于導(dǎo)軌對于橫移機(jī)構(gòu)運(yùn)動是否平穩(wěn)有著很大的影響，因此對導(dǎo)軌副有很高的精度要求。此外，導(dǎo)軌的尺寸應(yīng)與所設(shè)計的懸臂梁配套。 軌類型的確定： 由于噴標(biāo)小車沿導(dǎo)軌移動要保證高的直線度，保證噴頭與某一批次鋼管的相互位置保持不變，小車移動時應(yīng)輕便省力，速度均勻，低速時無爬行現(xiàn)象，同時又要求導(dǎo)軌能保持一定的使用精度，在使用過程中磨損量要小，且磨損后能自動補(bǔ)償或便于調(diào)整，要有足夠的剛度且受溫度變化的影響較小，結(jié)構(gòu)工藝性好等特點(diǎn)。綜合上述，結(jié)合系統(tǒng)的使 用環(huán)境和結(jié)構(gòu)緊湊問題，參考相關(guān)設(shè)計資料，選用滾動直線導(dǎo)軌副。此類導(dǎo)軌的特點(diǎn)是摩擦阻力小，運(yùn)動輕便靈活；磨損小，能長期保持精度；動、靜摩擦系數(shù)差別小，低速時不易出現(xiàn) 爬行 現(xiàn)象，故運(yùn)動均勻平穩(wěn)。 軌結(jié)構(gòu)形式： 圖 3形截面的滾動導(dǎo)軌，由于滾動體和導(dǎo)軌面是點(diǎn)接觸，故運(yùn)動輕便，但剛度低，承載能力小。常用于運(yùn)動件重量、載荷不大的場合 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 滑 塊導(dǎo) 軌滾 動 體圖 3動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖 軌選用計算 ： 首先要滿足最大噴印范圍為 次，根據(jù)所設(shè)計的懸臂梁的長度，導(dǎo)軌的長度應(yīng)與其配套。由于懸臂梁的長度確定為 ，則導(dǎo)軌的長度亦確定為 a）載荷計算 根據(jù)上述設(shè)計要求與規(guī)格，選用型號為 動直線導(dǎo)軌副。安裝形式如下圖 3t 3 F t 4F t 1 F t 2t 4F t 2F t 3F t 1 箱形橫梁小車機(jī)架圖 3軌副立式橫向安裝圖 查閱這種型號導(dǎo)軌的規(guī)格：受力方式為四方向等載荷，額定動、靜載荷分別為 度系數(shù) ，溫度系數(shù) ，接觸系數(shù) 度系數(shù) 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 載荷系數(shù) 算公式 11 2 3 4 2 F F 式（ 13 142 G 式（ 24 142 G 式（ 式中 1F 、 2F 、 3F 、 4F 各滑塊所受載荷； 1F 、 2F 、 3F 、 4F 各滑塊所受剪切力； G 懸掛件總質(zhì)量； 1l 同一平面內(nèi)安裝導(dǎo)軌數(shù)； 其中 懸掛件總質(zhì)量為 79入數(shù)據(jù)得 2=4=1 =2 =b）額定壽命 滾動直線導(dǎo)軌副額定壽命的計算與滾動軸承基本相同。 計算公式 式（ F 式（ 式中 L 額定壽命（ 額定動載荷； P 當(dāng)量動載荷； 受力最大的滑塊所受的載荷； 指數(shù)，當(dāng)滾動體為滾珠時， =3； K 額定壽命單位（ 滾動體為滾珠時， K=50； 代入數(shù)據(jù)得 L=126542km c）壽命時間 當(dāng)行程長度一定時，以 式（ 式中 行程長度（ m）； 每分鐘往復(fù)次數(shù)； 代入數(shù)據(jù)得 1015h h t c a f f f 3h 0 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 按年工作日為 300d，二班工作制，每班 8h，開機(jī)率為 80%，則預(yù)計壽命年限為 h 310153 0 0 1 6 0 . 8 年 L 式（ 代入數(shù)據(jù)得 高導(dǎo)軌 剛度的措施及導(dǎo)軌的預(yù)緊 如下圖 3承導(dǎo)件往復(fù)移動時，承導(dǎo)件壓在兩端滾動體上的壓力會發(fā)生變化，受力大的滾動體變形大，受力小的滾動體變形小。當(dāng)導(dǎo)軌在位置時，兩端滾動體受力相等，承導(dǎo)件保持水平；當(dāng)導(dǎo)軌移動到位置或時，兩端滾動體受力不相等，變形不一致，使承導(dǎo)件傾斜角，由此造成誤差。此外，滾動體支承承導(dǎo)件，若承導(dǎo)件剛度差，見下圖3在自重和載荷作用下產(chǎn)生彈性變形，會使承導(dǎo)件下凹（有時還可能出現(xiàn)波