RN型旋鈕開關印字機設計

1、RN型旋鈕開關印字機設計摘 要本次畢業(yè)設計的課題是要對RN型旋鈕開關印字機驅動系統(tǒng)的參數(shù)化設計、送料裝置及色帶移送裝置的參數(shù)設計。做這個課題，主要的思路是先根據RN型旋鈕開關對功能標識的質量要求，對油墨印子和色帶熱壓印子在技術、經濟和環(huán)保方面進行分析比較選著色帶熱壓印子機進行印子。然后在根據已知的色帶熱壓印子機性能參數(shù)工作速度和工作壓力進行計算，根據這些參數(shù)對氣壓缸的參數(shù)進行計算。根據RN型旋鈕開關的參數(shù)，計算出送料裝置和色帶移送裝置的參數(shù)。最后繪制送料裝置加具、色帶移送裝置以及重要零件的CAD圖。關鍵字：RN型旋鈕開關；色帶熱壓印子；色帶移送。IRN printer type knob sw

2、itch designAbstract The topic of this graduation design is to RN knob switch printer driver system of parametric design， the parameters of the feeding device and foil transfer device design. Do the subject， the main idea is to first according to the RN type knob switch function identification of qua

3、lity requirements， the ink marks and ribbon hot pressing marks in technical， economic and environmental aspects carries on the analysis comparison to choose the ribbon line machine on line. And then according to the known ribbon line machine work performance parameters of velocity and pressure is ca

4、lculated， according to these parameters to calculate the parameters of the pneumatic cylinder. In terms of the parameters of the RN type knob switch， calculate the parameters of the feeding device and ribbon transfer device. Finally draw the feeding device is added， the ribbon transfer device as wel

5、l as the important part of CAD drawing.Key words： RN type knob switch； Ribbon hot pressing marks； The ribbon transfer.III目 錄1 緒論11.1國內企業(yè)發(fā)展簡況21.2國外企業(yè)發(fā)展狀況32 設計方案的確定62.1本文選題背景62.2本文主要研究內容62.2.1RN產品分析62.2.2本文主要解決的問題72.2.3方案整理82.3對方案的評價、決策102.3.1技術分析112.3.2經濟分析112.3.3可靠性分析112.3.4環(huán)境保護分析112.3.5方案決策123 技術設計

6、133.1伺服驅動裝置的設計133.2動力源及驅動單元的設計143.2.1汽缸原理的闡述153.2.2具體氣缸選用163.3執(zhí)行單元的設計213.3.1送料裝置213.3.2色帶移送裝置233.4重要零件的具體作用分析264 結論29參考文獻30致 謝31IV1 緒論在計算機、通訊系統(tǒng)和電子儀表之中應用極為廣泛的開關電源，在近半個世紀發(fā)展過程中，因具有輕便、小巧、高效等優(yōu)點正在逐漸取代傳統(tǒng)技術制造的連續(xù)工作電源，因此成為電子電源中的主流產品。人們在開關電源的技術領域中，不斷開發(fā)相關電子技術、新型功率材料和元器件，兩者之間相互促進，推動開關電源向著輕、小、薄、低噪音、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展，每

7、年都有超過兩位數(shù)的增長率。機械工業(yè)是為國民經濟提供技術裝備和耐用消費品的裝備產業(yè)。國民經濟各部門生產技術的發(fā)展進步和經濟效益的高低，在很大程度上取決于它所采用的機械裝備的性能和質量，機械工業(yè)的技術水平是衡量一個國家經濟實力和科技水平的重要標志之一。 制造業(yè)是現(xiàn)代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%55%。在一個國企業(yè)生產力機構中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界各個國家的經濟競爭和綜合國力的競爭，主要是制造技術的競爭。從20世紀后期到現(xiàn)在，隨著科學技術的高速發(fā)展，工業(yè)自動化生產已逐漸的取代了人類的大部分的生產活動。經過短短的幾十年的發(fā)展，自動

8、化技術在機械工業(yè)領域內的作用已經日益重要，自動化技術的研究、發(fā)展和應用已經取得了巨大的成功，工業(yè)化自動化設備和產品已經在一定程度上推動了社會的發(fā)展，將機械工業(yè)推到了一個新的高度，自動化技術的研究也達到了一個新的高度。 近年來，隨著科學技術的發(fā)展，自動化技術的發(fā)展也越來越快。在人類跨入世紀的今天 ，當微電子技術、大規(guī)模集成電子技術和機械工業(yè)相結合 ，從而使古老的機械工業(yè)蓬勃發(fā)展。 隨著科學技術的發(fā)展，世界正面臨著以信息技術為中心的技術革命，其目標是極大的提高勞動生產率和產品質量。信息技術有三大支柱，即測量與控制技術、計算機技術和通信技術。而機械技術與微電子技術、信息技術相結合

9、，就構成了我們通常所說的“機電一體化技術”，這是機械技術與電子技術發(fā)展的共同趨勢之一。特別是將新興的微電子技術、信息技術引入傳統(tǒng)的機械技術之中，已使傳統(tǒng)的機械電器產品在功能上、性能上以及制造技術上提高到一個新的水平，創(chuàng)造出許多夢幻中的新產品與新設備，帶來巨大的經濟效益和社會效益。 機電一體化技術是多學科的綜合性技術，機電一體化系統(tǒng)設計則是以機電一體化技術為基礎，以最大限度地替代現(xiàn)有機械系統(tǒng)設計為目標，以系統(tǒng)工程的方法為指導，綜合運用機、電、控等各學科的技術設計新型產品的綜合性設計技術。 運用機電一體化技術設計機電一體化的設備或產品，改變機械產品與機械工業(yè)的面貌，滿足社會和生活的物質需要，已成為

10、工程設計人員的歷史使命。1.1國內企業(yè)發(fā)展簡況由于各地區(qū)經濟情況不同，因此企業(yè)分布與產值也有很大的差異，在沿海和經濟發(fā)達地區(qū)母線槽生產企業(yè)起步較早，發(fā)展較快，數(shù)量也較多。例如：江蘇、浙江、上海、廣東等地，但是由于該產品技術含量不高，對工廠的工藝、加工設備等的要求也較低，加之投資少、見效快，使生產廠家的實力參差不齊，反映到產品質量上有相當大的差距。總的來說，我國的母線槽產品水平（除個別合資企業(yè)外）與國外產品還有不小的差距。我國的低壓成套開關設備雖然在產量和產值方面有了很大的提高，但產品品種和性能還遠遠不能滿足市場的需求。一方面集中在幾類產品之間相互競爭很激烈，另一方面又有一些產品不能生產，國內市

11、場被國外廠商占據。我國低壓成套開關行業(yè)存在的主要問題有以下幾點：產品格局不夠合理。低壓成套開關設備應該具有多層次、多品種的特點。所謂多層次是指同類產品在技術性能、參數(shù)、功能、結構、安裝等方面應有高中低的區(qū)別，以滿足不同行業(yè)的使用需要。多品種是指適應不同使用環(huán)境的需要，例如：防潮、防塵、防腐、防水等深入現(xiàn)場使用的產品。我國目前能供應的產品絕大多數(shù)還是一般環(huán)境下使用的產品。具有更高參數(shù)的固定間隔式產品，防護等級高以及自動化程度較高、具有多功能的產品基本處于空白。企業(yè)的獨立開發(fā)能力差。本行業(yè)的特點是生產廠家多，但規(guī)模大的少，絕大多數(shù)廠家技術力量薄弱，不具備產品的獨立開發(fā)能力，基本上都是通過行業(yè)的技術

12、轉讓或仿造等方式進行生產。所以，產品類型集中，市場競爭激烈。少數(shù)企業(yè)雖然有自行開發(fā)能力，但由于打開市場的周期長，再加上方方面面的困難，而且一旦形成一定的市場規(guī)模后其它廠能輕而易舉地進行仿造而進入市場，嚴重影響了企業(yè)自行開發(fā)產品的積極性。產品質量的差距不大，無名牌產品。為了提高企業(yè)的加工和產品質量，不少生產廠引進高精度的鈑金加工設備，但在裝配工藝、母線加工工藝及設備方面相對比較落后，各企業(yè)之間處于同等水平，而且目前國內暢銷的幾種產品，都有專業(yè)型材生產廠、輔件生產廠，甚至是外殼生產廠，不少企業(yè)為了縮短生產周期，適應多樣化市場的需要，直接購買外殼進行組裝。這樣，即使有了高精度的鈑金加工設備，也很難發(fā)

13、揮優(yōu)勢。在這種情況下，很難產生高質量的名牌產品。低壓成套開關設備本身存在的主要問題：A. 在低壓成套開關設備中使用的材料：a. 目前國內由于絕緣材料阻燃性不合格而引起的低壓成套開關設備事故不少。b. 絕緣材料制成的零部件絕緣性能差。主要表現(xiàn)在，未按工藝要求對其進行絕緣處理影響絕緣性能，或由于在潮濕的情況下使用，絕緣性能明顯降低。c. 用于防水、防塵，提高防護等級的密封條，由于容易老化，達不到長期使用的目的，一般一至二年即老化變形，達不到長期防水、防塵的目的。d. 作為低壓成套開關設備主要導電體的銅排，由于加工能力、含銅量等原因，經常導致載流量低，發(fā)熱，從而降低了裝置的實際載流量，不能滿足設計要

14、求。B. 在低壓成套開關設備中使用的輔件。此類輔件主要指一、二次接插件以及接線端子等。目前我國的一、二次接插件以及接線端子與國外也有不小的差距。C. 國產元器件水平、質量參差不齊，假冒偽劣產品充斥市場，也是影響我國低壓成套開關設備質量的重要原因。1.2國外企業(yè)發(fā)展狀況開關電源分ACC 和DC C 兩大類。主要應用領域有計算機、通訊辦公設備、控制設備、電子儀器等投資類產品及電視、攝像機、VCD、電子游戲機等消費類產品。目前全球開關電源制造廠商約500 家。據外國專家預計， 世界開關電源的銷售額將由1992 年的84 億美元猛增至1999 年的166 億美元， 其間的綜合年增長率在10% 以上，

15、高于世界電子產品的整體發(fā)展水平(818% )。其中DCC 產品的市場份額將從目前的20% 上升到24%。刺激開關電源市場進一步擴大并將繼續(xù)推動開關電源技術進步的主要用戶是計算機及其外圍設備。另外， 快速發(fā)展的通信及消費品市場也正逐漸引起開關電源制造廠家的關注。技術的進步如功率系數(shù)的校正、相位調制、高頻電源轉換、零電壓及零電流轉換、單片式轉換器已為該工業(yè)注入新的活力。隨著這些技術實用化的進展， 開關電源的設計會得到較大改進。日本是開關電源自動化生產技術水準最高的國家， 采用表面安裝技術(SM T) 組件和厚膜技術將大多數(shù)電路組件組成混合集成電路。生產加工實現(xiàn)了自動化， 從而提高了可靠度， 降低了

16、成本， 產品真正做到了輕、小、薄。如利用集成電路技術將開關電源2W 以下的電路組件與集成電路做成了SMARTPow er IC。表面安裝和高密度安裝技術的廣泛使用， 已經導致更小的電源出現(xiàn)。自從MO S 場效應晶體管的價格降低和尺寸縮小之后， 日本、美國及歐洲廠商采用MO S 場效應晶體管的小型化開關電源的陸續(xù)開發(fā)出來， 這些新產品的工作頻率和開關速度較高， 比原有產品更安靜、可靠， 且價格低廉。當今日本是世界電子儀器設備的制造中心， 對開關電源的需求最大， 約占世界市場的48% ， 其次是美國和歐洲， 分別占29% 和11%。中國近年通信市場發(fā)展神速， 所用AC C、DCC 產品的潛在市場令

17、1998209228人關注。開關電源產品的技術發(fā)展動向是高可靠、高穩(wěn)定、低噪聲、抗干擾和實現(xiàn)模塊化。 A. 小型、薄型、輕量化由于電源輕、小、薄的關鍵是高頻化， 因此國外目前都在致力于同步開發(fā)新型高智慧元器件， 特別是改善二次整流管的損耗、變壓器電容器小型化， 并同時采用SM T 在電路板兩面布置組件以確保開關電源的輕、小、薄。B. 高效率為了使開關電源輕、小、薄， 高頻化(開關頻率達兆赫級) 是必然發(fā)展趨勢。而高頻化又必然使傳統(tǒng)的PWM 開關(屬硬開關) 功耗加大， 效率降低， 噪聲也提高了，達不到高頻、高效的預期效益， 因此實現(xiàn)零電壓導通、零電流關斷的軟開關技術將成為開關電源產品未來的主流

18、。采用軟開關技術可使效率達到85% 88%。據悉， 美國V ICOR 開關電源公司設計制造了多種ECZ 軟開關DC C 變換器， 其最大輸出功率有800、600、300W 等， 相應的功率密度為61210、17W ö cm 3， 效率為80% 90%。日本N em ic2L ambda 公司剛推出一種采用軟開關技術的高頻開關電源的模塊RM 系列(日本人稱這種技術為“部分諧振”) ， 開關頻率為200 300 kHz， 功率密度為27W ö cm 3， 用同步整流器(即用MO S2FER 代替肖特基二極管) 使整個電路效率提高到90%。C. 高可靠開關電源比連續(xù)工作電源使用的

19、元器件多數(shù)十倍， 因此降低了可靠性。從壽命角度出發(fā)， 電解電容器、光耦合器及排風扇等的壽命決定著電源的壽命。追求壽命的延長要從設計方面著手， 而不是依賴使用方。美國一公司通過降低結溫、減少器件的電應力、降低運行電流等措施使其DC C 開關電源系列產品的可靠性大大提高， 產品平均無故障工作時間高達100×104 h 以上。D. 模塊化無論是ACC 或是DCD C 變換器都是朝模塊化方向發(fā)展。其特點是： 可以用模塊電源組成分布式電源系統(tǒng)；可以設計成N + 1 冗余電源系統(tǒng)， 從而提高可行性； 可以做成插入式， 實現(xiàn)熱更換， 從而在運行中出現(xiàn)故障時能高速更換模塊插件；多臺模塊并聯(lián)可實現(xiàn)大功

20、率電源系統(tǒng)。此外， 還可以在電源系統(tǒng)建成后， 根據發(fā)展需要不斷擴充容量。E. 低噪聲開關電源的又一缺點是噪聲大， 單純追求高頻化， 噪聲也隨之增大。采用部分諧振轉換回路技術， 在原理上既可以高頻化， 又可以低噪聲。但諧振轉換技術也有其難點，如很難準確地控制開關頻率、諧振時增大了器件負荷、場效應管的寄生電容易引起短路損耗、組件熱應力轉向開關管問題難以解決。日本把變壓器設計成初次級分離阻燃密封， 自身具備對付噪聲功能的共模無噪聲隔離變壓器， 既節(jié)省了噪聲濾波器， 又減少了噪聲。F. 抗電磁干擾當開關電源在高頻下開關時， 其噪聲通過電源線產生對其它電子設備的干擾， 世界各國已有抗電磁干擾的規(guī)范或標準

21、， 如美國的FCC、德國的VDE 等， 研究開發(fā)抗電磁干擾的開關電源日益顯得重要。G. 電源系統(tǒng)的管理和控制應用微處理器或微機集中控制與管理， 可以及時反映開關電源環(huán)境的各種變化。中央處理單元實現(xiàn)智能控制， 可自動診斷故障、減少維護工作量， 確保正常運行。H. 計算機輔助設計利用計算機對開關電源系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、電路仿真、印刷電路板、熱傳導分析、電磁干擾分析以及可靠性等進行計算機輔助設計和模擬試驗， 十分有效， 是最為快速經濟的設計方法。I. 產品更新加快目前的開關電源產品要求輸入電壓通用(適用世界各國電網電壓規(guī)格)、輸出電壓范圍擴大(如計算機和工作站需要增加313V 這一文件電壓， 程控需要增

22、加DC150V 電壓)、輸入端功率因子進一步提高(最有效的方法是加一級“有源功率因子校正器A PFC”) ， 并具有安全、過壓保護等功能。2 設計方案的確定2.1本文選題背景隨著市場經濟的高速發(fā)展，產品的質量已經不能滿足顧客的需求，產品外觀的好壞已愈加重要，而作為電子組件表面所必備的功能標識與生產日期，也愈來愈成為衡量開關價值的關鍵。在開關表面印字常用兩種印刷設備，油墨印字與色帶熱壓印字，兩種方各有優(yōu)缺點，其試用方向也不完全相同。2.2本文主要研究內容RN型旋轉開關是根據市場需要，最新開發(fā)的一類產品。他共由四部分組成，分別為：上蓋，旋鈕，彈片，彈片底座。組合方式如圖1。工作原理是旋鈕下端的許多

23、按一定規(guī)律排列的突點，它們可以頂住相對應的彈片部分和底座中相應的金屬條接觸，將底座中不同的金屬條通過彈片形成導通，實現(xiàn)預設的功能。 2.2.1RN產品分析其具體一些情況如下：開關外觀尺寸：11.5×7.2×10.9開關壽命：200，000cyclesOF值：160+50gf正常工作溫度：-20-70貯藏溫度：-30-80產品適用電流：50mA產品適用電壓：12VDC 圖1（RN型旋鈕開關圖） 2.2.2本文主要解決的問題 表10123456789ABCD腳位1腳位2腳位3腳位4 (注：表示旋鈕在該位置時腳位之間導通)該產品加工的主要流程為：上蓋印字，人工剪切，組立，熔接，切

24、單，一次折彎，腳位成型，D/C印字，測試，平整度檢查。外觀檢查，包裝，儲存。根據需求，要求設計一臺完成上蓋印字與D/C印字的半自動機臺。上蓋印字：將1F字符環(huán)形圍繞在旋鈕周圍。D/C印字：將生產日期印在一側面。要求如下：印字字跡清晰，位置正確，字跡牢固，機臺運行穩(wěn)定，效率明顯，機構安全可靠，便于操作，節(jié)省能源。 2.2.3方案整理 2.2.3.1油墨印子油墨印子分為印字與烘干兩部分：油墨印字是利用幾個相嚙合的橡膠滾輪將油墨均勻的滾在一個輸出油墨的滾輪上，字模是橡膠的，輸出油墨滾輪每在字模上滾動一次，就印子一次。印子時的力可以允許一定范圍的過壓。但超過該范圍就會出現(xiàn)印子模糊現(xiàn)象。烘干主要利用UV

25、烘干固化原理。 UV是英文紫外線的縮寫，UV干燥系統(tǒng)用于印刷主要是指通過紫外線光能，使印刷中使用的油墨干燥、固化的裝置。UV固化的原理：在特殊配方的樹脂中加入光引發(fā)劑（光敏劑），經過吸收光固化設備中的高強度紫外線光后，產生活性自由基或離子基，從而引發(fā)聚合、交聯(lián)和接枝反應，使樹脂（UV涂料、油墨、黏合劑等）在瞬間由液態(tài)轉化為固態(tài)（此變化過程稱之為UV固化）。即在印刷中被稱為UV干燥。UV干燥系統(tǒng)的組成：UV干燥系統(tǒng)主要由四部分組成：光源、光電源控制裝置、反射裝置、冷卻裝置。光源(UV燈)是由石英管， 抽真空后， 注入一定量的水銀并填充定量的惰性氣體， 兩端各放置電極后定型，再將電極與陶瓷、金屬燈

26、頭和導線與電源供應器相連接。光電源控制裝置是由漏磁升壓性變壓器、電容器及控制裝置組成。反射裝置是由反光罩、反光片、燈箱三部分組成。冷卻裝置是由風機、風道或水循環(huán)冷卻系統(tǒng)組成。 2.2.3.2色帶熱壓印子熱轉印成像方法是1953年Mille發(fā)明的，伴隨著微電子技術、光刻技術、半導體電熱組件技術以及激光技術的發(fā)展，尤其是高敏性的熱轉印成像功能材料技術的發(fā)展，熱轉印打印機作為一種非接觸式打印的計算機外設硬輸出設備，已成為市場占有率很高的一類特種打印機。其成像的熱力學原理是通過計算機信號驅動半導體電熱頭或激光將熱量傳遞到支持體的成像材料上，使成像材料熱熔融而轉移到受像介質上形成文字和圖像。熱轉印成像材

27、料涂布在帶基上，稱之為熱轉印碳帶或熱轉印色帶。熱轉印色帶是通過熱、壓結合的方式將本產品上的油墨層轉印到塑料、紙張、復合薄膜等材料上的一種打印耗材。其適合在食品、藥品、乳品等外層軟包裝表面打印生產日期、批號、重量等標識、標記信息。可對中文、阿拉伯數(shù)字、英文等七號以上的字符實現(xiàn)清晰打印，所打印出的字跡具有清晰、牢固、耐刮擦、耐蒸煮的特點。目前，在低、中、高速生產流水線的在線標識方面應用較多。熱轉印色帶是一種用途非常廣泛、用量非常巨大的產品。隨著我國信息技術的迅猛發(fā)展以及計算機應用領域的不斷拓展和深入，人們對高速、高質量輸出的打印需求越來越大，而市場上傳統(tǒng)的打印方式在價格、打印質量、打印速度等方面難

28、以滿足用戶全方位的需求。熱轉印碳帶由于采用高強度超薄的薄膜和高濃度的油墨，并采用單次使用的方式，因而打印字符質量高，色帶使用壽命長，而且克服了噴墨洇紙、易溶于水等缺陷，熱轉印方法對打印介質沒有任何要求，可在普通紙、再生紙、蠟紙、普通膠片、信封、標簽紙直至布料上實現(xiàn)高清晰打。國內市場上主要有ITW，新鄉(xiāng)市宏源科技有限公司等品牌的產品。色帶基本構成包括：A. 薄而強的滌綸或其它高密度材料帶基；B. 帶基正面的底涂層以保證墨色均勻及打印時墨色的完整轉移；C. 蠟或樹脂基的墨色層；D. 墨色層上的外涂層以保護墨色及增強打印時與被印材質的附著性；E. 帶基的背涂層以防靜電，均熱及減少磨擦，以保護打印頭。

29、為適應不同被印材質與耐久性能要求，熱轉印色帶帶根據涂層材料上可分為蠟基、蠟/樹脂混合基、樹脂基等三種：A. 蠟基： 通常具有高密度、高敏度，應用紙質標簽，打印效果優(yōu)良，成本經濟。B. 混合基： 兼具優(yōu)質打印效果與耐久性能，應用廣泛，價效皆佳。C. 樹脂基： 最具耐久性，耐磨擦、耐熱、耐腐蝕，有些配方能防蒸汽壓力，有些則能經 水洗或干洗等。各類熱轉印色帶使用溫度及最佳附著力溫度如表2： 表2熱轉印色帶使用溫度最佳附著力溫度FR型臘基熱轉印色帶90120100FC2型樹脂基熱轉印色帶110160140FC3型樹脂基熱轉印色帶110160140SCF型樹脂基熱轉印色帶120180140 圖2（熱轉印

30、色帶特性圖）A. 轉移性 指色帶油墨層轉印到打印介質上的百分比，油墨層是否能100%完全熱轉移到打印介質（塑料、紙張、復合薄膜等材料）上，能轉移百分之多少油墨。B. 附著力 指油墨層打印到打印介質（塑料、紙張、復合薄膜等材料）上附著牢度和耐磨擦度。C. 清晰度 指油墨層熱轉移到打印介質上，打印出的內容清晰程度，是否美觀。D. 適應性 指熱轉印色帶能否在各種介質（塑料、紙張、復合薄膜等材料）和生產環(huán)境（蒸煮、冷凍等情況）中打印，打印效果能否滿足客戶的要求。E. 溫度 指熱轉印色帶在使用過程中的溫度，熱轉印色帶特性不同造成在實際使用中溫度是不相同的，在不同溫度中打印效果也是不同，只有打印

31、效果最佳，溫度才是最佳的。F. 根據各種打印機型與卷標規(guī)格，熱轉印色帶分別有不同寬度、長度等規(guī)格。 2.3對方案的評價、決策油墨印字與色帶熱壓印字對比如表3： 表3油墨印字色帶熱壓印字 優(yōu) 點印字效果好，可修改，工作效率較高，印字美觀。機構簡單，可做到一機實現(xiàn)全部作業(yè)。印字美觀持久，有骨感。工作效率較高。柔性大。缺點機構較復雜，需要兩部分。造價較高，有輕微環(huán)境污染。印字后無法修改，壓力大小把握較難，有可能壓傷產品。 2.3.1技術分析方案一是傳統(tǒng)的印刷方法，技術已經很成熟，因此實現(xiàn)起來較容易，但由于方法的問題，需要多人多機配合才能夠連續(xù)的運行。其中UV干燥系統(tǒng)技術是建立在光譜研究與燈具發(fā)展的基

32、礎上的。要實現(xiàn)UV燈的連續(xù)工作，燈的技術與散熱是關鍵。方案二是一種建立在新型材料的基礎之上并且已經形成一個很大的事業(yè)群，其中的消耗品色帶已經成為一個如同國家標準件一般。不需要自己生產，因此色帶熱壓印子的關鍵在于設計機構使色帶，熱壓元，待加工品如何很好的配合問題，而隨著制造自動化的發(fā)展，該問題可以通過氣壓傳動，液壓傳動，電機，凸輪連桿等機構實現(xiàn)。因此可見方案二較一更易實現(xiàn)。 2.3.2經濟分析方案一印字部分需要一動力源(電機、氣缸等)，UV干燥系統(tǒng)需要若干高性能的燈具與良好的通風系統(tǒng)，花費較高，能源消耗也很大。方案二僅僅需要兩至三個動力源實現(xiàn)兩三的動作，又因為色帶即將形成標準化，價格也一般，因此

33、也較方案一實惠。 2.3.3可靠性分析從兩者的技術分析中知道，方案一機構工序較方案二多了至少兩部分，因此，從概率學角度上看，機構工序多發(fā)生失效的幾率越大(同等的技術條件下).而且，方案二的印字方法是將色帶上的有色物質通過加熱壓入塑料產品表面，實現(xiàn)了充分的結合，而方案一是將油墨印在產品表面，是沾的關系，因此較方案二更容易因磨損而褪色，脫落。 2.3.4環(huán)境保護分析從環(huán)保方面講兩者都不會造成很大的環(huán)境污染，更細小的方面看方案一由于存在油墨與油墨的烘干，所以會產生氣體輕微的氣體污染。 2.3.5方案決策從上面各個角度的分析和綜合評價，利用加權因素法評價對比兩種方案： 表4 方 案功能實現(xiàn)操作難易工作

34、效率自動化實現(xiàn)占地大小柔性加工難易造價環(huán)境污染3 0.5 1 1.50.5 1.5 1 0.5 0.5油墨印字8 6 8 8 6 6 5 5 5色帶熱壓印字9 8 7 6 7 5 6 6 8 權重和為：3+0.5+1+1.5+0.5+1.5+1+0.5+0.5=1兩種方案的值：=8*3+6*0.5+8*1+8*1.5+6*0.5+6*1.5+5*1+5*0.5+5*0.5 =69 =9*3+8*0.5+7*1+6*1.5+7*0.5+5*1.5+6*1+6*0.5+8*0.5 =74由以上計算選方案二。3 技術設計3.1伺服驅動裝置的設計驅動裝置是使機械結構運動的裝置。伺服驅動裝置是帶有力或力

35、矩或速度或位置回饋并可自動調節(jié)的驅動裝置，它比一般無伺服的驅動裝置的性能要好的多。如果把機電一體化系統(tǒng)比作人的話，伺服驅動裝置就是人的四肢，它忠實而準確地執(zhí)行計算機發(fā)布的運動命令。驅動裝置都有動力源。按不同的動力源，驅動單元一般可分為三類：液壓伺服驅動裝置，氣壓伺服驅動裝置和電氣伺服驅動裝置， 液壓伺服驅動裝置是較早期的伺服驅動裝置，也是功率最大的伺服驅動裝置。見表5幾種驅動方式性能比較： 表5比較項目操作力動作快慢 環(huán)境要求構造載荷變化影響遠距離 操縱無級調速工作壽命維護價格氣壓驅動中等較快適應性好簡單較大中距離 較好長 一般便宜液壓驅動最大（可達幾百kN）較慢不怕振動 復雜有一些短距離良好

36、 一般要求高 稍貴 電驅動電氣 中等快要求高稍復雜幾乎沒有遠距離良好較短要求較高稍貴電子 最小最快要求特高最復雜沒有遠距離良好短要求更高最貴機械驅動較大一般一般一般沒有短距離較困難一般簡單一般 結合上表最終決定采用氣壓伺服驅動裝置。 以下為氣壓傳動一些數(shù)據：簡史：1829年出現(xiàn)了多級空氣壓縮機，為氣壓傳動的發(fā)展創(chuàng)造了條件。1871年風鎬開始用于采礦。1868年美國人G.威斯汀豪斯發(fā)明氣動制動裝置，并在1872年用于鐵路車輛的制動。后來，隨著兵器、機械、化工等工業(yè)的發(fā)展，氣動機具和控制系統(tǒng)得到廣泛的應用。1930年出現(xiàn)了低壓氣動調節(jié)器。50年代研制成功用于導彈尾翼控制的高壓氣動伺服機構。60年代

37、發(fā)明射流和氣動邏輯組件，遂使氣壓傳動得到很大的發(fā)展。概念：以壓縮氣體為工作介質，靠氣體的壓力傳遞動力或信息的流體傳動。傳遞動力的系統(tǒng)是將壓縮氣體經由管道和控制閥輸送給氣動執(zhí)行組件，把壓縮氣體的壓力能轉化為機械能。結構：氣壓傳動由氣源、氣動執(zhí)行組件、氣動控制閥和氣動輔件組成。氣源一般由壓縮機提供。氣動執(zhí)行組件把壓縮氣體的壓力能轉換為機械能，用來驅動工作部件，包括氣缸和氣動馬達。氣動控制閥用來調節(jié)氣流的方向、壓力和流量，相應地分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。氣動輔件包括：凈化空氣用的分水濾氣器，改善空氣潤滑性能的油霧器，消除噪聲的。氣壓傳動的優(yōu)點：A. 以空氣為工作介質，來源方便，且用后可

38、直接排入大氣而不污染環(huán)境。B. 空氣的黏性很小，其損失也很小，節(jié)能、高效，適于遠距離輸送。C. 動作迅速、反應快、維護簡單、不易堵塞。D. 工作環(huán)境適應性好，安全可靠。E. 成本低、超載能自動保護。氣壓傳動的缺點：A. 工作速度穩(wěn)定性稍差。B. 不易獲得較大的推力或轉矩。C. 有較大的排氣噪聲。D. 因空氣無潤滑性能，需在氣路中設置給油潤滑裝置。E. 成本低，超載能自動保護。3.2動力源及驅動單元的設計由于采用的是氣壓伺服驅動裝置，所以動力源選取氣壓源，驅動單元為氣缸。汽缸的選擇是設計方面的一個樣大問題，選擇時候要求保證輸出力和精度，還要追求經濟性。3.2.1汽缸原理的闡述汽缸是在設備上面比較

39、常用的部件，相應的也有其優(yōu)缺點。首先簡要說明一下汽缸的工作原理。汽缸首先分為單作用氣缸和雙作用氣缸，也是比較長用的兩種運動方式。單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實現(xiàn)一個方向運動。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。 其原理及結構如圖3所示： 1缸體；2活塞；3彈簧；4活塞桿；圖3（單作用汽缸圖）單作用氣缸的特點是：A. 僅一端進（排）氣，結構簡單，耗氣量小。B. 用彈簧力或膜片力等復位，壓縮空氣能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸出力。C. 缸內安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸相比，有效行程小一些。D. 氣缸復位彈簧、

40、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進過程中是變化的。根據上面的幾個特點，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運動速度均要求不高場合，因為速度高的運動精度達不到。雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實現(xiàn)雙向運動的氣缸。其結構可分為雙活塞桿式、單活塞桿式、雙活塞式、緩沖式和非緩沖式等。此類氣缸使用最為廣泛。如圖4所示： a）缸體固定； b）活塞桿固定 1缸體；2工作臺；3活塞；4活塞桿；5機架 圖4（雙作用汽缸圖） 這種汽缸的缸體在固定時，汽缸本身和構架連接在一起，壓縮空氣依次進入氣缸兩腔，活塞桿帶動工作臺左右運動，一般情況下工作臺運動范圍等于其有效行程s的3倍。 另外當活塞桿固

41、定滑塊移動時，壓縮空氣從空心活塞桿的左端或右端進入氣缸兩腔，使缸體帶動工作臺向左或向左運動，工作臺的運動范圍為其有效行程s的2倍。比較適用于中、大型設備。3.2.2具體氣缸選用 3.2.2.1選定缸徑尺寸 氣缸的輸出力單作用式氣缸的輸出推力為；式中 為活塞的工作面積；為作用于活塞上的壓力；為摩擦阻力(包括活塞與氣缸以及活塞桿和氣缸密封圈等) 為運動構件品質；為運動構件加速度；為活塞位移和彈簧預壓縮量的總和；為彈簧剛度。雙作用式氣缸輸出的推力為： 理論推力（活塞桿伸出） 理論拉力（活塞桿縮回）式中氣缸理論輸出力（N）；無桿腔、有桿腔活塞面積（）； 氣缸工作壓力（）。 實際中，由于活塞等運動部件的

42、慣性力以及密封等部分的摩擦力，活塞桿的實際輸出力小于理論推力，稱這個推力為氣缸的實際輸出力。氣缸的效率 h 是氣缸的實際推力和理論推力的比值，即 所以 氣缸的效率取決于密封的種類，氣缸內表面和活塞桿加工的狀態(tài)及潤滑狀態(tài)。此外，氣缸的運動速度、排氣腔壓力、外載荷狀況及管道狀態(tài)等都會對效率產生一定的影響。 負載率q 從對氣缸運行特性的研究可知，要精確確定氣缸的實際輸出力是困難的。于是在研究氣缸性能和確定氣缸的出力時，常用到負載率的概念。氣缸的負載率q定義為q=氣缸的實際負載F/氣缸的理論輸出力 X 100%氣缸的實際負載是由實際工況所決定的，若確定了氣缸負載率q，則由定義就能確定氣缸的理論輸出力，

43、從而可以計算氣缸的缸徑。對于阻性負載，如氣缸用作氣動夾具，負載不產生慣性力，一般選取負載率q為0.8；對于慣性負載，如氣缸用來推送工件，負載將產生慣性力，負載率q 的取值如下 q 0.65 當氣缸低速運動，v 100 mm/s時； q 0.5 當氣缸中速運動，v100500 mm/s時； q 0.35 當氣缸高速運動，v 500 mm/s時。 氣缸耗氣量 氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動的容積，稱這個容積為壓縮空氣耗氣量，一般情況下，氣缸的耗氣量是指自由空氣耗氣量。 氣缸的特性氣缸的特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。氣缸的靜態(tài)特性是指與缸的輸出力及耗氣量密切相關的最低工作壓力、最高工作壓力、摩擦阻力等參

44、數(shù)。氣缸的動態(tài)特性是指在氣缸運動過程中氣缸兩腔內空氣壓力，溫度，活塞速度、位移等參數(shù)隨時間的變化情況。它能真實地反映氣缸的工作性能 。 氣缸缸徑計算氣缸缸徑的設計計算需根據其負載大小、運行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。首先，根據氣缸安裝及驅動負載的實際工況，分析計算出氣缸軸向實際負載F，再由氣缸平均運行速度來選定氣缸的負載率q，初步選定氣缸工作壓力（一般為0.4 MPa0.6 MPa），再由 Fq，計算出氣缸理論出力，最后計算出缸徑及桿徑，并按標準圓整得到實際所需的缸徑和桿徑。印字氣缸的缸徑：根據以上的論述，欲確定缸徑，比先預估汽缸受力，而印字氣缸受力主要在下壓印字時。有開關對字模向上的沖力。缸桿

45、活塞汽缸連接件字模座等的重力。燕尾槽之間的摩擦力。其中開關對字模的沖力位置要考慮對象。但該力由于是熱字模作用在塑料表面。具體力很難通過計算得出。因此只能參照以前同類設備的經驗與師傅的建議選擇缸徑為80mm。移送料氣缸缸徑的選擇；該汽缸受力僅為移送加具座與底板之間的摩擦力。具體計算如下： 求得；因此選 3.2.2.2選定氣缸行程根據工作要求，印子氣缸的行程受色帶卷輪的約束，如圖4所示：氣缸連接塊上的帶動塊的上下位置可調節(jié)轉桿滾輪在帶動塊直槽中的距離。該階段轉桿是不會轉動的，因此也是不會發(fā)生拉料動作的，當氣缸位置下降到是滾輪走過直槽進入水平槽時，滾輪受上槽壁的推力順時針轉動，此時，氣缸的行程就直接

46、影響該階段滾輪的順時針轉動角度。因此根據上字模印子的寬度為10mm。色帶卷輪的直徑30mm，求得色帶最少應轉過角度如圖5： /360=10mm/30 38°帶動塊直槽根據幾何關系轉化成氣缸的最小行程約為18.55mm 圖5（印子氣缸圖） 圖6（色帶卷輪圖）再加上氣缸抬起的讓位行程最后得出印字氣缸的行程為25mm。拉送料氣缸的行程選擇根據將開關完全送出字模下，保證不會傷到操作者的手為準，選擇行程為100mm。l 選定氣缸系列：由工作要求的溫度、供應的缸的壓縮空氣壓力，及缸徑和行程等選取長拓公司的方蓋氣缸與標準氣缸。l 選定氣缸安裝形式：由CDAS系列方型氣缸的介紹，可選通孔安裝方式或者

47、是兩端內螺紋安裝方式。l 選擇緩沖方式：根據KOGANEI公司關于CDAS系列方型氣缸的介紹，選擇標準橡膠緩沖。l 磁性開關的選擇：由于CDAS系列方型氣缸的磁性開關的安裝方式為軌道安裝，因此，選取Z-130A2型號的磁性開關。l 選定合適的氣缸配件：因為活塞的運動速度主要取決于氣缸輸入壓縮空氣的流量、氣缸進排氣口打的大小及管道內徑的大小。氣缸的運動速度一般為50700/s，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運動速度，根據需要，CDAS系列方型氣缸需要氣管接頭、單向截流閥和配管等配件來實現(xiàn)對速度的控制。因此，經參考選取的氣缸型號：印字氣缸選擇：長拓-標準氣缸-ASW80X25YWBLB移送料氣缸選擇：長拓-

48、方蓋氣缸-MB25X100MT22-23.3執(zhí)行單元的設計 3.3.1送料裝置本RN型旋鈕開關印字機分為上蓋印字與D/C印字。兩種印字的夾具裝置基本相同，如圖7，8所示。位置的調節(jié)： 治具的三四層控制治具的平面自由度。 第二層的螺栓1配合可調節(jié)水平自由度。 調節(jié)方法：將開關上平面按坐標系分成四個象限，若出現(xiàn)某一象限印字模糊(壓傷)，可先松掉螺栓1(螺栓2)。再小角度的鎖緊螺栓2(螺栓1)，再看看印字效果。重復幾次可調節(jié)好印字效果。第四層第三層第二層上蓋加具第五層第一層滑軌產品上蓋圖7（上蓋夾具裝置圖） 第三層第四層第五層第一層第二層圖8（D/C印子夾具裝置圖） 表6名稱 功 能第一層將字模治具限位于設備上，使其在氣缸作用下按預設軌跡運動.第二層承載上蓋與D/C字模的治具.第三層可以通過調節(jié)鎖在U型槽中的螺栓控制加具體與字模左右的位置.第四層可以通過調節(jié)鎖在U型槽中的螺栓控制加具體與字模前后的位