RN型旋钮开关印字机设计.doc

RN型旋钮开关印字机设计摘 要本次毕业设计的课题是要对RN型旋钮开关印字机驱动系统的参数化设计、送料装置及色带移送装置的参数设计。做这个课题，主要的思路是先根据RN型旋钮开关对功能标识的质量要求，对油墨印子和色带热压印子在技术、经济和环保方面进行分析比较选着色带热压印子机进行印子。然后在根据已知的色带热压印子机性能参数工作速度和工作压力进行计算，根据这些参数对气压缸的参数进行计算。根据RN型旋钮开关的参数，计算出送料装置和色带移送装置的参数。最后绘制送料装置加具、色带移送装置以及重要零件的CAD图。关键字：RN型旋钮开关；色带热压印子；色带移送。IRN printer type knob switch 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 quality 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 calculated， 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 well as the important part of CAD drawing.Key words： RN type knob switch； Ribbon hot pressing marks； The ribbon transfer.III目 录1 绪论11.1国内企业发展简况21.2国外企业发展状况32 设计方案的确定62.1本文选题背景62.2本文主要研究内容62.2.1RN产品分析62.2.2本文主要解决的问题72.2.3方案整理82.3对方案的评价、决策102.3.1技术分析112.3.2经济分析112.3.3可靠性分析112.3.4环境保护分析112.3.5方案决策123 技术设计133.1伺服驱动装置的设计133.2动力源及驱动单元的设计143.2.1汽缸原理的阐述153.2.2具体气缸选用163.3执行单元的设计213.3.1送料装置213.3.2色带移送装置233.4重要零件的具体作用分析264 结论29参考文献30致 谢31IV1 绪论在计算机、通讯系统和电子仪表之中应用极为广泛的开关电源，在近半个世纪发展过程中，因具有轻便、小巧、高效等优点正在逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，因此成为电子电源中的主流产品。人们在开关电源的技术领域中，不断开发相关电子技术、新型功率材料和元器件，两者之间相互促进，推动开关电源向着轻、小、薄、低噪音、高可靠、抗干扰的方向发展，每年都有超过两位数的增长率。机械工业是为国民经济提供技术装备和耐用消费品的装备产业。国民经济各部门生产技术的发展进步和经济效益的高低，在很大程度上取决于它所采用的机械装备的性能和质量，机械工业的技术水平是衡量一个国家经济实力和科技水平的重要标志之一。 制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%55%。在一个国企业生产力机构中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界各个国家的经济竞争和综合国力的竞争，主要是制造技术的竞争。从20世纪后期到现在，随着科学技术的高速发展，工业自动化生产已逐渐的取代了人类的大部分的生产活动。经过短短的几十年的发展，自动化技术在机械工业领域内的作用已经日益重要，自动化技术的研究、发展和应用已经取得了巨大的成功，工业化自动化设备和产品已经在一定程度上推动了社会的发展，将机械工业推到了一个新的高度，自动化技术的研究也达到了一个新的高度。 近年来，随着科学技术的发展，自动化技术的发展也越来越快。在人类跨入世纪的今天，当微电子技术、大规模集成电子技术和机械工业相结合，从而使古老的机械工业蓬勃发展。 随着科学技术的发展，世界正面临着以信息技术为中心的技术革命，其目标是极大的提高劳动生产率和产品质量。信息技术有三大支柱，即测量与控制技术、计算机技术和通信技术。而机械技术与微电子技术、信息技术相结合，就构成了我们通常所说的“机电一体化技术”，这是机械技术与电子技术发展的共同趋势之一。特别是将新兴的微电子技术、信息技术引入传统的机械技术之中，已使传统的机械电器产品在功能上、性能上以及制造技术上提高到一个新的水平，创造出许多梦幻中的新产品与新设备，带来巨大的经济效益和社会效益。 机电一体化技术是多学科的综合性技术，机电一体化系统设计则是以机电一体化技术为基础，以最大限度地替代现有机械系统设计为目标，以系统工程的方法为指导，综合运用机、电、控等各学科的技术设计新型产品的综合性设计技术。 运用机电一体化技术设计机电一体化的设备或产品，改变机械产品与机械工业的面貌，满足社会和生活的物质需要，已成为工程设计人员的历史使命。1.1国内企业发展简况由于各地区经济情况不同，因此企业分布与产值也有很大的差异，在沿海和经济发达地区母线槽生产企业起步较早，发展较快，数量也较多。例如：江苏、浙江、上海、广东等地，但是由于该产品技术含量不高，对工厂的工艺、加工设备等的要求也较低，加之投资少、见效快，使生产厂家的实力参差不齐，反映到产品质量上有相当大的差距。总的来说，我国的母线槽产品水平（除个别合资企业外）与国外产品还有不小的差距。我国的低压成套开关设备虽然在产量和产值方面有了很大的提高，但产品品种和性能还远远不能满足市场的需求。一方面集中在几类产品之间相互竞争很激烈，另一方面又有一些产品不能生产，国内市场被国外厂商占据。我国低压成套开关行业存在的主要问题有以下几点：产品格局不够合理。低压成套开关设备应该具有多层次、多品种的特点。所谓多层次是指同类产品在技术性能、参数、功能、结构、安装等方面应有高中低的区别，以满足不同行业的使用需要。多品种是指适应不同使用环境的需要，例如：防潮、防尘、防腐、防水等深入现场使用的产品。我国目前能供应的产品绝大多数还是一般环境下使用的产品。具有更高参数的固定间隔式产品，防护等级高以及自动化程度较高、具有多功能的产品基本处于空白。企业的独立开发能力差。本行业的特点是生产厂家多，但规模大的少，绝大多数厂家技术力量薄弱，不具备产品的独立开发能力，基本上都是通过行业的技术转让或仿造等方式进行生产。所以，产品类型集中，市场竞争激烈。少数企业虽然有自行开发能力，但由于打开市场的周期长，再加上方方面面的困难，而且一旦形成一定的市场规模后其它厂能轻而易举地进行仿造而进入市场，严重影响了企业自行开发产品的积极性。产品质量的差距不大，无名牌产品。为了提高企业的加工和产品质量，不少生产厂引进高精度的钣金加工设备，但在装配工艺、母线加工工艺及设备方面相对比较落后，各企业之间处于同等水平，而且目前国内畅销的几种产品，都有专业型材生产厂、辅件生产厂，甚至是外壳生产厂，不少企业为了缩短生产周期，适应多样化市场的需要，直接购买外壳进行组装。这样，即使有了高精度的钣金加工设备，也很难发挥优势。在这种情况下，很难产生高质量的名牌产品。低压成套开关设备本身存在的主要问题：A. 在低压成套开关设备中使用的材料：a. 目前国内由于绝缘材料阻燃性不合格而引起的低压成套开关设备事故不少。b. 绝缘材料制成的零部件绝缘性能差。主要表现在，未按工艺要求对其进行绝缘处理影响绝缘性能，或由于在潮湿的情况下使用，绝缘性能明显降低。c. 用于防水、防尘，提高防护等级的密封条，由于容易老化，达不到长期使用的目的，一般一至二年即老化变形，达不到长期防水、防尘的目的。d. 作为低压成套开关设备主要导电体的铜排，由于加工能力、含铜量等原因，经常导致载流量低，发热，从而降低了装置的实际载流量，不能满足设计要求。B. 在低压成套开关设备中使用的辅件。此类辅件主要指一、二次接插件以及接线端子等。目前我国的一、二次接插件以及接线端子与国外也有不小的差距。C. 国产元器件水平、质量参差不齐，假冒伪劣产品充斥市场，也是影响我国低压成套开关设备质量的重要原因。1.2国外企业发展状况开关电源分ACC 和DC C 两大类。主要应用领域有计算机、通讯办公设备、控制设备、电子仪器等投资类产品及电视、摄像机、VCD、电子游戏机等消费类产品。目前全球开关电源制造厂商约500 家。据外国专家预计， 世界开关电源的销售额将由1992 年的84 亿美元猛增至1999 年的166 亿美元， 其间的综合年增长率在10% 以上， 高于世界电子产品的整体发展水平(818% )。其中DCC 产品的市场份额将从目前的20% 上升到24%。刺激开关电源市场进一步扩大并将继续推动开关电源技术进步的主要用户是计算机及其外围设备。另外， 快速发展的通信及消费品市场也正逐渐引起开关电源制造厂家的关注。技术的进步如功率系数的校正、相位调制、高频电源转换、零电压及零电流转换、单片式转换器已为该工业注入新的活力。随着这些技术实用化的进展， 开关电源的设计会得到较大改进。日本是开关电源自动化生产技术水准最高的国家， 采用表面安装技术(SM T) 组件和厚膜技术将大多数电路组件组成混合集成电路。生产加工实现了自动化， 从而提高了可靠度， 降低了成本， 产品真正做到了轻、小、薄。如利用集成电路技术将开关电源2W 以下的电路组件与集成电路做成了SMARTPow er IC。表面安装和高密度安装技术的广泛使用， 已经导致更小的电源出现。自从MO S 场效应晶体管的价格降低和尺寸缩小之后， 日本、美国及欧洲厂商采用MO S 场效应晶体管的小型化开关电源的陆续开发出来， 这些新产品的工作频率和开关速度较高， 比原有产品更安静、可靠， 且价格低廉。当今日本是世界电子仪器设备的制造中心， 对开关电源的需求最大， 约占世界市场的48% ， 其次是美国和欧洲， 分别占29% 和11%。中国近年通信市场发展神速， 所用AC C、DCC 产品的潜在市场令1998209228人关注。开关电源产品的技术发展动向是高可靠、高稳定、低噪声、抗干扰和实现模块化。 A. 小型、薄型、轻量化由于电源轻、小、薄的关键是高频化， 因此国外目前都在致力于同步开发新型高智慧元器件， 特别是改善二次整流管的损耗、变压器电容器小型化， 并同时采用SM T 在电路板两面布置组件以确保开关电源的轻、小、薄。B. 高效率为了使开关电源轻、小、薄， 高频化(开关频率达兆赫级) 是必然发展趋势。而高频化又必然使传统的PWM 开关(属硬开关) 功耗加大， 效率降低， 噪声也提高了，达不到高频、高效的预期效益， 因此实现零电压导通、零电流关断的软开关技术将成为开关电源产品未来的主流。采用软开关技术可使效率达到85% 88%。据悉， 美国V ICOR 开关电源公司设计制造了多种ECZ 软开关DC C 变换器， 其最大输出功率有800、600、300W 等， 相应的功率密度为61210、17W cm 3， 效率为80% 90%。日本N em ic2L ambda 公司刚推出一种采用软开关技术的高频开关电源的模块RM 系列(日本人称这种技术为“部分谐振”) ， 开关频率为200 300 kHz， 功率密度为27W cm 3， 用同步整流器(即用MO S2FER 代替肖特基二极管) 使整个电路效率提高到90%。C. 高可靠开关电源比连续工作电源使用的元器件多数十倍， 因此降低了可靠性。从寿命角度出发， 电解电容器、光耦合器及排风扇等的寿命决定着电源的寿命。追求寿命的延长要从设计方面着手， 而不是依赖使用方。美国一公司通过降低结温、减少器件的电应力、降低运行电流等措施使其DC C 开关电源系列产品的可靠性大大提高， 产品平均无故障工作时间高达100104 h 以上。D. 模块化无论是ACC 或是DCD C 变换器都是朝模块化方向发展。其特点是： 可以用模块电源组成分布式电源系统；可以设计成N + 1 冗余电源系统， 从而提高可行性； 可以做成插入式， 实现热更换， 从而在运行中出现故障时能高速更换模块插件；多台模块并联可实现大功率电源系统。此外， 还可以在电源系统建成后， 根据发展需要不断扩充容量。E. 低噪声开关电源的又一缺点是噪声大， 单纯追求高频化， 噪声也随之增大。采用部分谐振转换回路技术， 在原理上既可以高频化， 又可以低噪声。但谐振转换技术也有其难点，如很难准确地控制开关频率、谐振时增大了器件负荷、场效应管的寄生电容易引起短路损耗、组件热应力转向开关管问题难以解决。日本把变压器设计成初次级分离阻燃密封， 自身具备对付噪声功能的共模无噪声隔离变压器， 既节省了噪声滤波器， 又减少了噪声。F. 抗电磁干扰当开关电源在高频下开关时， 其噪声通过电源线产生对其它电子设备的干扰， 世界各国已有抗电磁干扰的规范或标准， 如美国的FCC、德国的VDE 等， 研究开发抗电磁干扰的开关电源日益显得重要。G. 电源系统的管理和控制应用微处理器或微机集中控制与管理， 可以及时反映开关电源环境的各种变化。中央处理单元实现智能控制， 可自动诊断故障、减少维护工作量， 确保正常运行。H. 计算机辅助设计利用计算机对开关电源系统稳定性分析、电路仿真、印刷电路板、热传导分析、电磁干扰分析以及可靠性等进行计算机辅助设计和模拟试验， 十分有效， 是最为快速经济的设计方法。I. 产品更新加快目前的开关电源产品要求输入电压通用(适用世界各国电网电压规格)、输出电压范围扩大(如计算机和工作站需要增加313V 这一文件电压， 程控需要增加DC150V 电压)、输入端功率因子进一步提高(最有效的方法是加一级“有源功率因子校正器A PFC”) ， 并具有安全、过压保护等功能。2 设计方案的确定2.1本文选题背景随着市场经济的高速发展，产品的质量已经不能满足顾客的需求，产品外观的好坏已愈加重要，而作为电子组件表面所必备的功能标识与生产日期，也愈来愈成为衡量开关价值的关键。在开关表面印字常用两种印刷设备，油墨印字与色带热压印字，两种方各有优缺点，其试用方向也不完全相同。2.2本文主要研究内容RN型旋转开关是根据市场需要，最新开发的一类产品。他共由四部分组成，分别为：上盖，旋钮，弹片，弹片底座。组合方式如图1。工作原理是旋钮下端的许多按一定规律排列的突点，它们可以顶住相对应的弹片部分和底座中相应的金属条接触，将底座中不同的金属条通过弹片形成导通，实现预设的功能。 2.2.1RN产品分析其具体一些情况如下：开关外观尺寸：11.57.210.9开关寿命：200，000cyclesOF值：160+50gf正常工作温度：-20-70贮藏温度：-30-80产品适用电流：50mA产品适用电压：12VDC 图1（RN型旋钮开关图） 2.2.2本文主要解决的问题 表10123456789ABCD脚位1脚位2脚位3脚位4 (注：表示旋钮在该位置时脚位之间导通)该产品加工的主要流程为：上盖印字，人工剪切，组立，熔接，切单，一次折弯，脚位成型，D/C印字，测试，平整度检查。外观检查，包装，储存。根据需求，要求设计一台完成上盖印字与D/C印字的半自动机台。上盖印字：将1F字符环形围绕在旋钮周围。D/C印字：将生产日期印在一侧面。要求如下：印字字迹清晰，位置正确，字迹牢固，机台运行稳定，效率明显，机构安全可靠，便于操作，节省能源。 2.2.3方案整理 2.2.3.1油墨印子油墨印子分为印字与烘干两部分：油墨印字是利用几个相啮合的橡胶滚轮将油墨均匀的滚在一个输出油墨的滚轮上，字模是橡胶的，输出油墨滚轮每在字模上滚动一次，就印子一次。印子时的力可以允许一定范围的过压。但超过该范围就会出现印子模糊现象。烘干主要利用UV烘干固化原理。 UV是英文紫外线的缩写，UV干燥系统用于印刷主要是指通过紫外线光能，使印刷中使用的油墨干燥、固化的装置。UV固化的原理：在特殊配方的树脂中加入光引发剂（光敏剂），经过吸收光固化设备中的高强度紫外线光后，产生活性自由基或离子基，从而引发聚合、交联和接枝反应，使树脂（UV涂料、油墨、黏合剂等）在瞬间由液态转化为固态（此变化过程称之为UV固化）。即在印刷中被称为UV干燥。UV干燥系统的组成：UV干燥系统主要由四部分组成：光源、光电源控制装置、反射装置、冷却装置。光源(UV灯)是由石英管， 抽真空后， 注入一定量的水银并填充定量的惰性气体， 两端各放置电极后定型，再将电极与陶瓷、金属灯头和导线与电源供应器相连接。光电源控制装置是由漏磁升压性变压器、电容器及控制装置组成。反射装置是由反光罩、反光片、灯箱三部分组成。冷却装置是由风机、风道或水循环冷却系统组成。 2.2.3.2色带热压印子热转印成像方法是1953年Mille发明的，伴随着微电子技术、光刻技术、半导体电热组件技术以及激光技术的发展，尤其是高敏性的热转印成像功能材料技术的发展，热转印打印机作为一种非接触式打印的计算机外设硬输出设备，已成为市场占有率很高的一类特种打印机。其成像的热力学原理是通过计算机信号驱动半导体电热头或激光将热量传递到支持体的成像材料上，使成像材料热熔融而转移到受像介质上形成文字和图像。热转印成像材料涂布在带基上，称之为热转印碳带或热转印色带。热转印色带是通过热、压结合的方式将本产品上的油墨层转印到塑料、纸张、复合薄膜等材料上的一种打印耗材。其适合在食品、药品、乳品等外层软包装表面打印生产日期、批号、重量等标识、标记信息。可对中文、阿拉伯数字、英文等七号以上的字符实现清晰打印，所打印出的字迹具有清晰、牢固、耐刮擦、耐蒸煮的特点。目前，在低、中、高速生产流水线的在线标识方面应用较多。热转印色带是一种用途非常广泛、用量非常巨大的产品。随着我国信息技术的迅猛发展以及计算机应用领域的不断拓展和深入，人们对高速、高质量输出的打印需求越来越大，而市场上传统的打印方式在价格、打印质量、打印速度等方面难以满足用户全方位的需求。热转印碳带由于采用高强度超薄的薄膜和高浓度的油墨，并采用单次使用的方式，因而打印字符质量高，色带使用寿命长，而且克服了喷墨洇纸、易溶于水等缺陷，热转印方法对打印介质没有任何要求，可在普通纸、再生纸、蜡纸、普通胶片、信封、标签纸直至布料上实现高清晰打。国内市场上主要有ITW，新乡市宏源科技有限公司等品牌的产品。色带基本构成包括：A. 薄而强的涤纶或其它高密度材料带基；B. 带基正面的底涂层以保证墨色均匀及打印时墨色的完整转移；C. 蜡或树脂基的墨色层；D. 墨色层上的外涂层以保护墨色及增强打印时与被印材质的附着性；E. 带基的背涂层以防静电，均热及减少磨擦，以保护打印头。为适应不同被印材质与耐久性能要求，热转印色带带根据涂层材料上可分为蜡基、蜡/树脂混合基、树脂基等三种：A. 蜡基： 通常具有高密度、高敏度，应用纸质标签，打印效果优良，成本经济。B. 混合基： 兼具优质打印效果与耐久性能，应用广泛，价效皆佳。C. 树脂基： 最具耐久性，耐磨擦、耐热、耐腐蚀，有些配方能防蒸汽压力，有些则能经 水洗或干洗等。各类热转印色带使用温度及最佳附着力温度如表2： 表2热转印色带使用温度最佳附着力温度FR型腊基热转印色带90120100FC2型树脂基热转印色带110160140FC3型树脂基热转印色带110160140SCF型树脂基热转印色带120180140 图2（热转印色带特性图）A. 转移性 指色带油墨层转印到打印介质上的百分比，油墨层是否能100%完全热转移到打印介质（塑料、纸张、复合薄膜等材料）上，能转移百分之多少油墨。B. 附着力 指油墨层打印到打印介质（塑料、纸张、复合薄膜等材料）上附着牢度和耐磨擦度。C. 清晰度 指油墨层热转移到打印介质上，打印出的内容清晰程度，是否美观。D. 适应性 指热转印色带能否在各种介质（塑料、纸张、复合薄膜等材料）和生产环境（蒸煮、冷冻等情况）中打印，打印效果能否满足客户的要求。E. 温度指热转印色带在使用过程中的温度，热转印色带特性不同造成在实际使用中温度是不相同的，在不同温度中打印效果也是不同，只有打印效果最佳，温度才是最佳的。F. 根据各种打印机型与卷标规格，热转印色带分别有不同宽度、长度等规格。 2.3对方案的评价、决策油墨印字与色带热压印字对比如表3： 表3油墨印字色带热压印字 优 点印字效果好，可修改，工作效率较高，印字美观。机构简单，可做到一机实现全部作业。印字美观持久，有骨感。工作效率较高。柔性大。缺点机构较复杂，需要两部分。造价较高，有轻微环境污染。印字后无法修改，压力大小把握较难，有可能压伤产品。 2.3.1技术分析方案一是传统的印刷方法，技术已经很成熟，因此实现起来较容易，但由于方法的问题，需要多人多机配合才能够连续的运行。其中UV干燥系统技术是建立在光谱研究与灯具发展的基础上的。要实现UV灯的连续工作，灯的技术与散热是关键。方案二是一种建立在新型材料的基础之上并且已经形成一个很大的事业群，其中的消耗品色带已经成为一个如同国家标准件一般。不需要自己生产，因此色带热压印子的关键在于设计机构使色带，热压元，待加工品如何很好的配合问题，而随着制造自动化的发展，该问题可以通过气压传动，液压传动，电机，凸轮连杆等机构实现。因此可见方案二较一更易实现。 2.3.2经济分析方案一印字部分需要一动力源(电机、气缸等)，UV干燥系统需要若干高性能的灯具与良好的通风系统，花费较高，能源消耗也很大。方案二仅仅需要两至三个动力源实现两三的动作，又因为色带即将形成标准化，价格也一般，因此也较方案一实惠。 2.3.3可靠性分析从两者的技术分析中知道，方案一机构工序较方案二多了至少两部分，因此，从概率学角度上看，机构工序多发生失效的几率越大(同等的技术条件下).而且，方案二的印字方法是将色带上的有色物质通过加热压入塑料产品表面，实现了充分的结合，而方案一是将油墨印在产品表面，是沾的关系，因此较方案二更容易因磨损而褪色，脱落。 2.3.4环境保护分析从环保方面讲两者都不会造成很大的环境污染，更细小的方面看方案一由于存在油墨与油墨的烘干，所以会产生气体轻微的气体污染。 2.3.5方案决策从上面各个角度的分析和综合评价，利用加权因素法评价对比两种方案： 表4 方 案功能实现操作难易工作效率自动化实现占地大小柔性加工难易造价环境污染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色带热压印字9 8 7 6 7 5 6 6 8 权重和为：3+0.5+1+1.5+0.5+1.5+1+0.5+0.5=1两种方案的值：=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由以上计算选方案二。3 技术设计3.1伺服驱动装置的设计驱动装置是使机械结构运动的装置。伺服驱动装置是带有力或力矩或速度或位置回馈并可自动调节的驱动装置，它比一般无伺服的驱动装置的性能要好的多。如果把机电一体化系统比作人的话，伺服驱动装置就是人的四肢，它忠实而准确地执行计算机发布的运动命令。驱动装置都有动力源。按不同的动力源，驱动单元一般可分为三类：液压伺服驱动装置，气压伺服驱动装置和电气伺服驱动装置， 液压伺服驱动装置是较早期的伺服驱动装置，也是功率最大的伺服驱动装置。见表5几种驱动方式性能比较： 表5比较项目操作力动作快慢 环境要求构造载荷变化影响远距离 操纵无级调速工作寿命维护价格气压驱动中等较快适应性好简单较大中距离 较好长 一般便宜液压驱动最大（可达几百kN）较慢不怕振动 复杂有一些短距离良好 一般要求高 稍贵 电驱动电气 中等快要求高稍复杂几乎没有远距离良好较短要求较高稍贵电子 最小最快要求特高最复杂没有远距离良好短要求更高最贵机械驱动较大一般一般一般没有短距离较困难一般简单一般 结合上表最终决定采用气压伺服驱动装置。 以下为气压传动一些数据：简史：1829年出现了多级空气压缩机，为气压传动的发展创造了条件。1871年风镐开始用于采矿。1868年美国人G.威斯汀豪斯发明气动制动装置，并在1872年用于铁路车辆的制动。后来，随着兵器、机械、化工等工业的发展，气动机具和控制系统得到广泛的应用。1930年出现了低压气动调节器。50年代研制成功用于导弹尾翼控制的高压气动伺服机构。60年代发明射流和气动逻辑组件，遂使气压传动得到很大的发展。概念：以压缩气体为工作介质，靠气体的压力传递动力或信息的流体传动。传递动力的系统是将压缩气体经由管道和控制阀输送给气动执行组件，把压缩气体的压力能转化为机械能。结构：气压传动由气源、气动执行组件、气动控制阀和气动辅件组成。气源一般由压缩机提供。气动执行组件把压缩气体的压力能转换为机械能，用来驱动工作部件，包括气缸和气动马达。气动控制阀用来调节气流的方向、压力和流量，相应地分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。气动辅件包括：净化空气用的分水滤气器，改善空气润滑性能的油雾器，消除噪声的。气压传动的优点：A. 以空气为工作介质，来源方便，且用后可直接排入大气而不污染环境。B. 空气的黏性很小，其损失也很小，节能、高效，适于远距离输送。C. 动作迅速、反应快、维护简单、不易堵塞。D. 工作环境适应性好，安全可靠。E. 成本低、超载能自动保护。气压传动的缺点：A. 工作速度稳定性稍差。B. 不易获得较大的推力或转矩。C. 有较大的排气噪声。D. 因空气无润滑性能，需在气路中设置给油润滑装置。E. 成本低，超载能自动保护。3.2动力源及驱动单元的设计由于采用的是气压伺服驱动装置，所以动力源选取气压源，驱动单元为气缸。汽缸的选择是设计方面的一个样大问题，选择时候要求保证输出力和精度，还要追求经济性。3.2.1汽缸原理的阐述汽缸是在设备上面比较常用的部件，相应的也有其优缺点。首先简要说明一下汽缸的工作原理。汽缸首先分为单作用气缸和双作用气缸，也是比较长用的两种运动方式。单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。 其原理及结构如图3所示： 1缸体；2活塞；3弹簧；4活塞杆；图3（单作用汽缸图）单作用气缸的特点是：A. 仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。B. 用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。C. 缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。D. 气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。根据上面的几个特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，因为速度高的运动精度达不到。双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。如图4所示： a）缸体固定； b）活塞杆固定 1缸体；2工作台；3活塞；4活塞杆；5机架 图4（双作用汽缸图） 这种汽缸的缸体在固定时，汽缸本身和构架连接在一起，压缩空气依次进入气缸两腔，活塞杆带动工作台左右运动，一般情况下工作台运动范围等于其有效行程s的3倍。 另外当活塞杆固定滑块移动时，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s的2倍。比较适用于中、大型设备。3.2.2具体气缸选用 3.2.2.1选定缸径尺寸 气缸的输出力单作用式气缸的输出推力为；式中 为活塞的工作面积；为作用于活塞上的压力；为摩擦阻力(包括活塞与气缸以及活塞杆和气缸密封圈等) 为运动构件品质；为运动构件加速度；为活塞位移和弹簧预压缩量的总和；为弹簧刚度。双作用式气缸输出的推力为： 理论推力（活塞杆伸出） 理论拉力（活塞杆缩回）式中气缸理论输出力（N）；无杆腔、有杆腔活塞面积（）； 气缸工作压力（）。 实际中，由于活塞等运动部件的惯性力以及密封等部分的摩擦力，活塞杆的实际输出力小于理论推力，称这个推力为气缸的实际输出力。气缸的效率 h 是气缸的实际推力和理论推力的比值，即 所以 气缸的效率取决于密封的种类，气缸内表面和活塞杆加工的状态及润滑状态。此外，气缸的运动速度、排气腔压力、外载荷状况及管道状态等都会对效率产生一定的影响。 负载率q 从对气缸运行特性的研究可知，要精确确定气缸的实际输出力是困难的。于是在研究气缸性能和确定气缸的出力时，常用到负载率的概念。气缸的负载率q定义为q=气缸的实际负载F/气缸的理论输出力 X 100%气缸的实际负载是由实际工况所决定的，若确定了气缸负载率q，则由定义就能确定气缸的理论输出力，从而可以计算气缸的缸径。对于阻性负载，如气缸用作气动夹具，负载不产生惯性力，一般选取负载率q为0.8；对于惯性负载，如气缸用来推送工件，负载将产生惯性力，负载率q 的取值如下 q 0.65 当气缸低速运动，v 100 mm/s时； q 0.5 当气缸中速运动，v100500 mm/s时； q 0.35 当气缸高速运动，v 500 mm/s时。 气缸耗气量 气缸的耗气量是活塞每分钟移动的容积，称这个容积为压缩空气耗气量，一般情况下，气缸的耗气量是指自由空气耗气量。 气缸的特性气缸的特性分为静态特性和动态特性。气缸的静态特性是指与缸的输出力及耗气量密切相关的最低工作压力、最高工作压力、摩擦阻力等参数。气缸的动态特性是指在气缸运动过程中气缸两腔内空气压力，温度，活塞速度、位移等参数随时间的变化情况。它能真实地反映气缸的工作性能 。 气缸缸径计算气缸缸径的设计计算需根据其负载大小、运行速度和系统工作压力来决定。首先，根据气缸安装及驱动负载的实际工况，分析计算出气缸轴向实际负载F，再由气缸平均运行速度来选定气缸的负载率q，初步选定气缸工作压力（一般为0.4 MPa0.6 MPa），再由 Fq，计算出气缸理论出力，最后计算出缸径及杆径，并按标准圆整得到实际所需的缸径和杆径。印字气缸的缸径：根据以上的论述，欲确定缸径，比先预估汽缸受力，而印字气缸受力主要在下压印字时。有开关对字模向上的冲力。缸杆活塞汽缸连接件字模座等的重力。燕尾槽之间的摩擦力。其中开关对字模的冲力位置要考虑对象。但该力由于是热字模作用在塑料表面。具体力很难通过计算得出。因此只能参照以前同类设备的经验与师傅的建议选择缸径为80mm。移送料气缸缸径的选择；该汽缸受力仅为移送加具座与底板之间的摩擦力。具体计算如下： 求得；因此选 3.2.2.2选定气缸行程根据工作要求，印子气缸的行程受色带卷轮的约束，如图4所示：气缸连接块上的带动块的上下位置可调节转杆滚轮在带动块直槽中的距离。该阶段转杆是不会转动的，因此也是不会发生拉料动作的，当气缸位置下降到是滚轮走过直槽进入水平槽时，滚轮受上槽壁的推力顺时针转动，此时，气缸的行程就直接影响该阶段滚轮的顺时针转动角度。因此根据上字模印子的宽度为10mm。色带卷轮的直径30mm，求得色带最少应转过角度如图5： /360=10mm/30 38带动块直槽根据几何关系转化成气缸的最小行程约为18.55mm 图5（印子气缸图） 图6（色带卷轮图）再加上气缸抬起的让位行程最后得出印字气缸的行程为25mm。拉送料气缸的行程选择根据将开关完全送出字模下，保证不会伤到操作者的手为准，选择行程为100mm。l 选定气缸系列：由工作要求的温度、供应的缸的压缩空气压力，及缸径和行程等选取长拓公司的方盖气缸与标准气缸。l 选定气缸安装形式：由CDAS系列方型气缸的介绍，可选通孔安装方式或者是两端内螺纹安装方式。l 选择缓冲方式：根据KOGANEI公司关于CDAS系列方型气缸的介绍，选择标准橡胶缓冲。l 磁性开关的选择：由于CDAS系列方型气缸的磁性开关的安装方式为轨道安装，因此，选取Z-130A2型号的磁性开关。l 选定合适的气缸配件：因为活塞的运动速度主要取决于气缸输入压缩空气的流量、气缸进排气口打的大小及管道内径的大小。气缸的运动速度一般为50700/s，为了得到缓慢而平稳的运动速度，根据需要，CDAS系列方型气缸需要气管接头、单向截流阀和配管等配件来实现对速度的控制。因此，经参考选取的气缸型号：印字气缸选择：長拓-標准氣缸-ASW80X25YWBLB移送料气缸选择：長拓-方蓋氣缸-MB25X100MT22-23.3执行单元的设计 3.3.1送料装置本RN型旋钮开关印字机分为上盖印字与D/C印字。两种印字的夹具装置基本相同，如图7，8所示。位置的调节： 治具的三四层控制治具的平面自由度。 第二层的螺栓1配合可调节水平自由度。 调节方法：将开关上平面按坐标系分成四个象限，若出现某一象限印字模糊(压伤)，可先松掉螺栓1(螺栓2)。再小角度的锁紧螺栓2(螺栓1)，再看看印字效果。重复几次可调节好印字效果。第四层第三层第二层上盖加具第五层第一层滑轨产品上盖图7（上盖夹具装置图） 第三层第四层第五层第一层第二层图8（D/C印子夹具装置图） 表6名称 功 能第一层将字模治具限位于设备上，使其在气缸作用下按预设轨迹运动.第二层承载上盖与D/C字模的治具.第三层可以通过调节锁在U型槽中的螺栓控制加具体与字模左右的位置.第四层可以通过调节锁在U型槽中的螺栓控制加具体与字模前后的位置.第五层加