自动喷漆设备设计

自动喷漆设备设计

1、前言

要实现喷漆系统的完善功能必须有相应的喷漆设备，用电机控制相应设备的动作，通过其传动系统利用相应的传动形式完成动作。在生产过程中，尤其是在汽车生产线上，喷漆设备应用的越来越广泛，人工喷漆已不能满足生产的需要，这就迫使自动喷漆设备的出现。自动喷漆设备就意味着在无人或在人工很少干预的情况下自动完成对工件的喷漆工艺。着就需要机器有很高的精度还需要精度较高的相对运动。自动喷漆设备有如下的优点。（1）柔性大，工作范围大，升级可能性大：可实现多种品种的混线生产。可离线编程，（2）提高喷涂质量和材料使用率。仿形喷涂轨迹精确，提高涂膜的均匀性等外观喷涂质量：降低过喷量和清洗溶剂的用量，提高材料使用率。（3）易操作和维护。可离线编程，大大缩短现场调试时间；接插件结构和模块化的设计，可实现快速安装和更换元器件，极大缩短了维修的时间；所有部件的维护可接近性好，便于维护保养。（4）设备利用率高。往复式自动喷涂机利用率一般仅为40%-60%；人工喷涂：由于存在喷涂操作距离远近、高低位置波动及人的情绪不稳定等主客观因素，喷漆的额外耗损无疑是不可避免的。自动喷涂：在相同的客观条件前提下，与人工喷涂相比，由于自动喷枪正交于喷涂面，油漆雾粒含稀释剂量固定、均距、均次、均速、均匀重复涂饰，可较好解决上述因素造成喷涂质量的影响，其光泽性、平坦性、垂流（即“挂泪”）、针孔、气泡易于控制。随着科技的进步，尤其是控制技术和计算机软件水平的不断提高，自动喷漆机也必将在性能上有进一步的提高。

2、自动喷漆机总体设计方案

本次设计的任务是完成自动喷漆机的机械结构部分的设计，机械结构部分是机器的重要组成部分，是实现机器各个动作的本体，虽然一台自动程度比较高的机械的电气控制部分决定着它的高科技程度，但还必须与机械系统相匹配，相辅相成，组成一个完整的系统。

2.1行走机构

行走机构采用Y系列9IP44）三相异步电动机，经摆线针轮减速器直接驱动龙门架，行走时4轮科完全接触在轨道上，线性启动、运行平稳、雾抖动、跳动现象。Y系列（IP44）三相异步自动机为一般用途全封闭自扇冷式龙型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电动机内部的特点。并且效率高，耗电少，噪声效，震动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便；摆线针轮减速器具有传动比大，传动效率高，机构紧凑，相对体积小，重量轻的特点；并且通用与中小功率，适用性广，运转平稳，噪声低，适用于连续工作制，允许正、反运转，满足使用要求。

2.2上下移动机构机往复运动机构

往复机构是自动喷漆机的重要组成部分。链条借助与电动机传给的动力，驱动链轮做定向的循环往复运动。由于走形装置被固定在链条上，这样被安装在走行装置上的喷漆便实现了自动喷涂；汽车链条链轮机构能实现匀速运动，能实现均匀喷漆。

2.3机械手部分

2.3.1喷涂伸缩机构和喷涂旋转机构

机械手是由1个伸缩液压缸，1个摆动以及一个四杆铰链机构实现要求的动作的。通过液压缸的伸缩来适应工件的不同宽度变化，此缸下的导杆起导向作用，并且防止活塞杆端部的安装板晃动旋转。机械手中部的喷头俯仰运动的丝杆铰链机构，可以实现喷涂起重机梁侧板的喷涂。

2.3.2走行装置

走行装置沿着导轨往复运动，是喷头实现自动喷漆，因此导轨的平行度、平滑性和耐磨性是影响往复机构走行性能的重要因素，因此导轨的选择很重要，四滚道型滚动直线导轨副，它的轨道两侧各有互成45度的两列承载滚珠。垂直向上、下和左右水平额定载荷相同。额度载荷大，刚性好，运行在低高速，可靠性较高，可以承受冲击机重载，满足要求。

3、零部件的设计计算

3.1链条的设计

链传动是一种挠性传动，它由链条和链轮组成，通过链轮轮齿与链条链接的配合来传递运动和动力；链传动主要用在要求工作可靠，两轴相距较远，低速重载，工作环境恶劣，以及其它不宜采用齿轮传动的场合；链条按用途不同分为传动链、输送链和起重链，输送链和起重链主要用在运输和起重机械中，在一般机械中常用的是传动链；传动链又可分为短节距精密滚子链、齿形链等类型，其中滚子链常用于传动系统的低速级，一般传递的功率在100Kw以下，链速不超过15m/s，推荐使用的最大传动不imsx=8。

3.1.1链条的选择

初步选用参数：设计喷漆级的输送链，传动平稳，机构紧凑，选用小节距单排链，传递功率p=0.55kw、链速v=0.3m/s、小链轮转速nl=30r/min、中心距a=3.5m、链条水平布置、传动比为i=1。

1.选择链轮齿数

小齿轮齿数Z1=27，大齿轮齿数Z2=i×Z1=27。

2.缺点修正功率

3.选择链条型号和节距

4.计算链结数和中心距

5.计算链条长度

6.计算链速v，以确定润滑方式

7.计算压轴粒Fp

3.2.1滚子链的静强度计算

3.2往复运动机构上电动机、减速器的选择及其轴的设计

3.2.1电动机的选择

由于喷漆环境恶劣，而Y系列（IP44）三相异步电动机为一般用途全封闭自扇冷式龙型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电动机内部的特点：并且率高、耗电少、性能好、噪声小、震动小、体积小、运行可靠、维修方便，所以这里选用Y系列三相异步电动机。

2.电动机转速的选择

3.电机型号的确定

3.2.2减速器的选择

由于工作机需要往复运动，需要正反转；而摆线针轮减速器的传动比大；传动效率高；结构紧凑，相对体积小，重量轻；通用与中小功率，适用性广，运转平稳，噪声低。结构复杂，制造精度较高，适用于连续工作制，运行正、反向运转，广泛用于动力传动中。

3.2.3轴的设计

3.3导轨的设计3.4走行机构电机、减速器及轴设计

3.4.1电机的选择

3.4.2减速器的选择

3.4.3轴的设计及校核

3.5滑动螺旋传动的设计计算

滑动螺旋工作时，主要承受转距及轴向拉力的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。其主要失效形式是螺纹磨损。因此滑动螺旋的基本尺寸，通常是根据耐磨性条件确定的。对于受力较大的传力螺旋，还应校核螺杆危险截面以及螺母螺纹牙的强度，以防止发生塑性变形或断裂；对于要求自锁的螺杆应该校核其自锁性；对于精密的传导螺旋应该校核螺杆的刚度，以避免受力后由于螺距的变化引起传动精度降低；对于长径比很大的螺杆，应该核其稳定性，以防止螺杆受压后是稳；对于高速的长螺杆还应该校核其临界转速，以防止产生过度的横向振动等。在设计时，应根据螺旋传动的类型、工作条件及其失效形式等，选择不同的设计准则，而不必逐项进行校核。

1.耐磨性的计算

2.螺母/螺纹的强度计算

3.螺旋传动功率的计算

3.6伸缩液压缸的计算

3.6.1确定驱动力

根据液压缸运动时所需克服的摩擦、回油背压及惯性等几个方面的阻力，来确定液压缸所需的驱动力，不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，要根据情况进行估算。

3.6.2确定液压缸的机构

3.7摆动缸的设计计算

3.7.1确定驱动力矩

3.7.2确定液压缸的机构

3.8连轴器的选择

采用凸缘式联轴器，它机构简单，成本低，可用于传递较大扭矩，因此可以用于低速的适合；凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用普通平键分别于相连，然后螺栓把两个联轴器连在一体，以传递运动和扭矩。

结论

：一个好的设计依赖于前期资料的收集，资料收集的越全面后期的思路越多