氣動打標機的設計

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1、 各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設計圖紙 氣壓傳動與控制三級項目 氣動打標機的設計 學 院： 機械工程學院 班 級： 11級機控卓工班 開課學期： 第六學期 指導老師： 組內(nèi)成員： 2014年4月 目 錄 目 錄 2 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(xiàn)狀 4 1.1氣動打標機簡介 4 1.2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(shù)計算 5 2.1畫X-D線路圖并進

2、行消障處理 5 2.2繪制利用行程開關(guān)控制的氣動控制回路 6 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 9 2.6確定管道直徑及壓力損失 9 2.7選擇空氣壓縮機 10 三、電控系統(tǒng)設計 11 3.1繪出氣動回路 11 3.2畫X-D線路圖 12 3.3繪出電氣控制回路 13 四、 PLC系統(tǒng)控制設計 14 五、 項目心得 15 氣壓傳動與控制三級項目說明書 燕山大學課程設計（論文）任務

3、書 項目名稱 氣動打標機的設計 指導教師姓名 吳曉明 呂世君 張春宇 項目要求 1.查閱相關(guān)文獻，了解氣動打標機的發(fā)展及現(xiàn)狀。 2.掌握氣動元件的原理及功能，正確選用氣動元器件。 3.設計氣動打標機氣動回路。 項目設計參數(shù) 動作為：夾緊-打標-退料。要求實現(xiàn)往復動作。 夾緊缸的夾緊力為500N，行程為200mm； 沖印缸的沖印力800N，行程50mm； 推料缸的推力小于100N，行程為200mm； 生產(chǎn)率為每班8h沖印5000件。 項目實施要求 1. 給出設計計算過程 2. 設計

4、X-D線路進行消障分析 3. 搭建純氣控回路、繼電器控制回路和PLC控制回路實現(xiàn)手動和自動控制功能。 小組成員分工 趙華龍———項目總分工，氣動回路搭建，視頻制作處理與 PPT的制作。 楊國權(quán)———X-D圖消障，純氣動控制回路設計，回路搭建 Word的制作。 豆旭安———繼電器和PLC控制程序設計與回路搭建。 寇 欣———氣缸、供氣計算部分以及PLC控制回路搭建及 電磁氣控回路的搭建和視頻錄像。 楊曉昆———繼電器和PLC控制回路搭建。 （注：所有成員均參加實驗系統(tǒng)的搭接）

5、 共17頁 第18頁 一、氣動打標機的發(fā)展及其現(xiàn)狀 隨著經(jīng)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(chǎn)日期保質(zhì)期等相關(guān)信息，包裝是信息的載體，對商品貼標是實現(xiàn)的途徑。打標機就是在包裝件或產(chǎn)品上加上標簽的機器，不僅有美觀的作用，更重要的是可以實現(xiàn)對產(chǎn)品銷售的追蹤與管理，特別在醫(yī)藥、食品等行業(yè)，如出現(xiàn)異?？蓽蚀_及時的啟動產(chǎn)品召回機制。 打標機是現(xiàn)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(nèi)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。

6、 1.2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，能夠在較惡劣的環(huán)境下工作；采用氣體作為動力源，生產(chǎn)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(chǎn)日期的打??； 　　2、電動車、自行車

7、、摩托車等加架號打??； 　　3、各種商品、車輛、設備產(chǎn)品的標牌打印； 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。 二、 氣動控制系統(tǒng)設計及參數(shù)計算 2.1畫X-D線路圖并進行消障處理 執(zhí)行信號 2.2繪制利用行程開關(guān)控制的氣動控制

8、回路 2.3選擇執(zhí)行元件 1. 根據(jù)參數(shù)要求： A缸行程200mm，夾緊力500N；B缸行程50mm，沖印力800N；C缸行程200mm，推力小于100N；每個缸往復動作次數(shù)為625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(nèi)徑 式中 ——工作負荷; ——工作壓力; ——機械效率。 選定氣缸工作壓力為、機械效率為0.7，則氣缸的內(nèi)徑分別為： ①夾緊缸： ②打標缸： ③退料缸： 3.選標準氣缸 根據(jù)缸徑和行程查設計手冊選： 夾緊缸：，缸徑、活塞桿徑、行程； 打標缸：，缸徑、活塞桿徑、行程； 退料缸

9、：，缸徑、活塞桿徑、行程； 4.計算各氣缸往復動作一次的耗氣量： 式中——氣缸內(nèi)徑; ——活塞桿徑; ——氣缸行程。 送料缸： 沖印缸： 推料缸： 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： 式中——按自由空氣計算的耗氣量; ——按壓縮空氣計算的耗氣量; ——氣缸的工作壓力。 因此，送料缸： 沖印缸： 推料缸： 2.4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(jù)所通過流量選定。該氣動系統(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(nèi)平

10、均耗氣量（壓縮空氣），即 式中、、——、和缸在一個工作周期中往復動作次數(shù)，本 例中均為1； 、、——、和缸往復動作一次的按壓縮空氣計算的耗 氣量。 其值分別為、、 ——工作周期， 由此得 根據(jù)選定公稱通徑為10mm。 2.在電控系統(tǒng)中三位五通先導式電磁換向閥3件. 2.5選擇輔助元件 1.分水濾氣器（圖未畫出）選用過濾精度為50的型，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50的型，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(jù)各氣缸所需壓縮空氣量和推薦流速，按下式計算 式中——

11、管道內(nèi)徑; ——各氣缸單位時間內(nèi)平均耗氣量的總和。 本例中； ——推薦流速，選。 代入上式得： 最后選定公稱通徑為8mm的標準管道。 2.設備內(nèi)部管道直徑根據(jù)與元件的公稱通經(jīng)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3mm。 3.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(nèi)部管道中壓力損失不大于0.01MPa。因此，管道中的總壓力損失： 4.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

12、關(guān)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、0.022MPa、和0.012MPa。這樣，壓縮空氣流經(jīng)動力回路各元件時的總壓力損失： 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： 2.7選擇空氣壓縮機 1.計算空壓機的供氣量 式中，（查手冊），；；。 根據(jù)前面計算結(jié)果，可得空壓機的供氣量： 2.計算空壓機的供氣壓 根據(jù)前面計算結(jié)果，可得空壓機的供氣壓： 3.根據(jù)計算出的供氣量和供氣壓,選取額定排氣量為，額定壓力為。 三、電控系統(tǒng)設計 3.1繪出氣

13、動回路 3.2畫X-D線路圖 執(zhí)行信號 3.3繪出電氣控制回路 其中 sb1 開光單循環(huán) QS1開關(guān)自動循環(huán) QS2停止 SB2復位 SB3到SB8是單獨控制各個過程 KD 代表控制氣源閥的電磁其中 sb1 開光單循環(huán) QS1開關(guān)自動循環(huán) QS2停止 SB2復位

14、 SB3到SB8是單獨控制各個過程 KD 代表控制氣源閥的電磁 4、 PLC系統(tǒng)控制設計 五、 項目心得 通過純氣動和電氣控制及PLC三種種方法的實驗搭接，在實踐中我們發(fā)現(xiàn)了很多在畫原理圖過程中的疏漏，導致整個回路不能實現(xiàn)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(xiàn)了系統(tǒng)的自動、手動控制。 在這次課程設計過程中，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

15、踐中。通過氣動打標機的純氣動和電控實驗系統(tǒng)的搭接得出結(jié)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。 趙華龍：這次的項目我我主要工作是項目總分工和純氣動氣壓控制回路搭建純氣控系統(tǒng)回路，制作PPT和視頻剪輯。 首先感謝老師對我們的指導和支持，在做設計的過程中，我們遇到了很多困難。比如在設計氣孔回路來實現(xiàn)每一個缸的單獨控制時，由于我們設計方法的不當，實驗中會出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象，經(jīng)過

16、老師的指導，我們了解了更多控制方法，學習了很多，最終來完成這個項目。 在我們組一起完成項目的時候，分好任務后，每個任務雖然不同但都是息息相關(guān)的。我們一起討論涉及過程中的問題，讓我深深感覺到團隊協(xié)作的重要性。 對我來說，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加重要。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實習將成為我走上工作崗位非常重要的一課。 楊國權(quán)：在這次課程設計的過程中，我主要工作是X-D圖繪制與消障和純氣動氣壓控制回路設計，搭建純氣控系統(tǒng)回路，制作word。在系統(tǒng)設計中，我發(fā)現(xiàn)在沒有經(jīng)驗的基礎上想要設計一個復雜的系統(tǒng)是不容易的，在設計中應時刻想著實驗課中的實例，并認真思考，不斷實踐，才能從中

17、選取最優(yōu)方案。 在搭建系統(tǒng)時最大的感受是要細心、認真，尤其是當回路比較復雜時，幾十個氣壓元件加上幾十個三通接頭，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(xiàn)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(xiàn)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！我們通過查閱大量的有關(guān)資料，并在小組中討論，交流經(jīng)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(jīng)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、呂老師和張老師。 豆旭安：通過

18、這次課程設計，讓我深深的認識到一下幾點： 1、團隊的力量永遠大于個人的力量 2、理論與實踐應該緊密結(jié)合，不斷完善和提高自己的專業(yè)能力。 3、通過這次課程設計，讓我認識到自己的不足，尤其是自己的薄弱環(huán)節(jié)應該努力的去提高。 這次課程設計，我們要感謝我們的指導老師和實驗室的老師們，沒有他們我們也不可能進行的如此順利，每次遇到問題求助老師時，他們總是不厭其煩的給我們講解，直到我們?nèi)坷斫鉃橹?，在老師的影響下，我們收獲的不僅是知識還有對科學的嚴謹，給我們樹立了一個良好的榜樣。 寇 欣：在這次三級項目過程中，我主要負責氣缸、供氣計算部分以及參與氣動控制回路、電磁氣控回路的搭建。在參與中，我認識

19、到，光有理論知識的是不行的，要學會把它應用到實踐當中，同時應該集思廣益，廣泛聽取大家的意見，勇于嘗試，善于在書本中找到答案。在搭建線路的時候要認真，有規(guī)律的搭線，我們在第一次搭建的時候就發(fā)生了錯誤，最后又重新開始了一遍才完成。在遇到問題時要仔細思考，認真聽取老師的意見，這樣就會使自己有非常大的進步。最后感謝老師給我們這次機會，也感謝老師們的指導。 楊曉昆：這次項目設計收獲頗多，感受很深。這次設計不僅使我對老師上課講的內(nèi)容有了更深的理解和進一步的認識，我還學到了很多書本上沒有的知識與技能。在這個過程中發(fā)現(xiàn)了自身很多問題，比如說知識掌握不熟練，所以在運用起來感覺很吃力。 經(jīng)過在過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題和改正問題使我明白，求學一定要嚴謹，不要似懂非懂就去搞設計，一定要細心認真對待每一個環(huán)節(jié)，不能有絲毫的馬虎。遇到困難，不要退縮，因為只有遇到問題，解決問題，才能在不斷地改進中提升自己的能力。在這次實踐中，我還認識到了合作的重要性，讓我明白了團結(jié)的力量。 總之，在這次項目設計中我學到了很多，收獲了很多。