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1、燕山大学课程设计说明书（气压传动及控制课程设计）项目名称：气动打标机的设计组员姓名：刘宝夏子青赵俊伟马牙川张文辉指导教师：吴晓明2012-10-26目录燕山大学课程设计（论文）任务书 3.一、气动打标机的发展及其现状4.1.1 气动打标机简介 4.1.2 气动气动打标机主要特点 4.1.3 气动打标机主要应用范围 4.二、 气动控制系统设计及参数计算5.2.1 画 X-D 线路图 5.2.2 绘出利用行程开关控制的气动控制回路 5.2.3 选择执行元件 6.2.4 选择控制元件 8.2.5 选择辅助元件 8.2.6 确定管道直径及压力损失 8.2.7 选择空气压缩机 9.三、电控系统设计1.1
2、.3.1 绘出气动回路 1.1.3.2 画 X-D 线路图 1.1.3.3 绘出电气控制回路1.2四、 实验小心得1.3.五、项目心得1.4.参考文献 1.7.燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械工程学院项目名称气动打标机的设计指导教师姓名吴晓明项目要求1 .查阅相关文献，了解气动打标机的发展及现状。2 .掌握气动兀件的原理及功能，正确选用气动兀器件。3 .设计并建造简易的气动打标机。项目设计参数动作为：夹紧-打标-退料。要求实现往复动作。打标压力为600n,生产率为5b打40000件，夹紧缸的夹紧压力为1000n,行程为250mm打标输出力800n,行程60mm
3、退料缸的输出压力小于 100n,行程为250mm项目实施要求1、给出设计计算过程，设计X-D线路进行消障分析，并搭建气控和电气回路。小组成员分工刘宝项目总分工，x-d图绘制，系统回路搭建马牙川系统设计、说明书的编写，回路搭建夏子青系统回路搭建，系统选型分析赵俊伟汇报ppt的编写，系统回路搭建张文辉气动电气回路逻辑分析及搭建（注：所有成员均参加实验系统的搭接）一、气动打标机的发展及其现状随着经济的发展，人们生活水平的提高，每一种流通的商品都需要注明 生产日期保质期等相关信息，包装是信息的载体， 对商品贴标是实现的途径。 打标机就是在包装件或产品上加上标签的机器，不仅有美观的作用，更重要 的是可以
4、实现对产品销售的追踪与管理，特别在医药、食品等行业，如出现 异常可准确及时的启动产品召回机制。打标机是现代包装不可缺少的组成部分。1.1 气动打标机简介气动打标机是计算机控制打印针在 X、Y二维平面内按一定轨迹运动的 同时，打印针在压缩空气作用下做高频冲击运动，从而在工件上打印出有一 定深度的标记。1.2 气动气动打标机主要特点有较大深度，通过电脑直接打标输出，标记工整清晰；采用打印针头按照编辑好的字符或图形轨迹运动，控制高压气体高频冲击打印针，在工件表 面形成由密集点阵组成的字符或图形。它可打标任意字符、图形、商标、图 案等，具有的特点是：标记速度快，对标记材料无特殊要求；抗干扰能力强， 能
5、够在较恶劣的环境下工作；采用气体作为动力源，生产成本低，无污染； 特别适合速度要求较快的流水线场合，在我国有着良好的发展前景。1.3 气动打标机主要应用范围1、汽车、摩托车等发动机、活塞、身、车架、底盘、连杆、发动机、汽 缸等零部件进行编号、名称、商标、生产日期的打印；2、电动车、自行车、摩托车等加架号打印；3、各种商品、车辆、设备产品的标牌打印；4、各种机械零部件、机床工具、五金制品、金属管、齿轮、泵体、阀门、 紧固件、钢材、仪器仪表。机电设备等金属打标；塑料制品。气动控制系统设计及参数计算2.1 画X-D线路图方相156QT3De11Ai机也） hibi (EJChTbiAilAi(&i
6、tCs)carWWr, (CJCiOLf2.2 绘出利用行程开关控制的气动控制回路2.3 选择执行元件1 .根据参数要求：A缸行程250mm夹紧力1000M B缸行程60mm打标力800N;C缸行程250mm推力小于100N;每个缸往复动作次数为8000次/小时。选择三个活塞式双作用单活塞杆气缸作执行元件。2 .计算气缸内径D = I-4R xi0(m):二 P式中R 工作负荷（N）;P工作压力（MPa）;m 机械效率。选定气缸工作压力为1.6MPa、机械效率为0.7,则气缸的内径分别为: 夹紧缸A :Ra =1000NDa4 10003.14 1.6 0.7u 0.033m共15页第#页打标
7、缸B :Rb =800NDb4 800”103.14 1.6 0.7=0.030m退料缸C :RC =100NDc4 1001d3.14 1.6 0.7-0.0106m3 .选标准气缸根据缸径和行程查设计手册选：夹紧缸A :,缸径0.04m、活塞杆径0.020m、行程0.250m ;打标缸B :,缸径0.032m、活塞杆径0.016m、行程0.06m ；退料缸C :,缸径0.020m、活塞杆径0.010m、行程0.25m ； 4.计算各气缸往复 动作一次的耗气量：3 S(m3)二(2D2 -d2)V -4式中D 气缶!内径（m）; d 活塞杆径（m）; S 气缶!行程（m）送料缸A :VA =
8、1.40 10与m3冲印缸B :v=0i5i0m推料缸C :VC =0.35 10J3m3上式各值是按压缩空气计算的耗气量，为选择空压机，需要按自由空气计算 耗气量：V自=V压Ph +0.10130.1013(m3)式中V自一一按自由空气计算的耗气量（m3）;V压一一按压缩空气计算的耗气量（m3）;Ph一气缸的工作压力(MPa)。因此，送料缸A：VA1 =6.39 10” m3冲印缸B :VB1 =1.43 10m3推料缸C :VC1 =1.65 10“m32.4 选择控制元件1 .动力回路中的主控阀均为双气控二位四通滑阀（共4件），其公称通径根据所通过流量选定。该气动钻床系统对每个气缸的动作
9、时间无特殊要求。因此 上述各阀流量等于该系统单位时间内平均耗气量（压缩空气），即Q =8aVa bBVB bcVc）T（m3/s）式中bA、bB、be A、B和C缸在一个工作周期中往复动作次数，本例中均为1;Va、Vb、Vc A、B和C缸往复动作一次的按压缩空气计算的耗气量，其330.35 10 m3值分别为 va 7.4。、1。、3、0301dm 和 vcT 工作周期，T = 0.45s(1.40 0.30 0.35) 1043 3,由此得 Q = = 0.34 10 m3 /s6根据Q选定公称通径为10mm2 .在电控系统中三位五通先导式电磁换向阀 3件.2.5 选择辅助元件1 .分水滤气
10、器（图未画出）选用过滤精度为 50Nm的QSL-L8M 50-C1型，其 公称通径与减压阀相一致。2 .油雾器（图未画出）选用油雾颗粒大小为 50Nm的QYW-L8-Wn型，其公 称通径与减压阀相一致。2.6确定管道直径及压力损失1 .空气压缩机至设备的管道直径根据各气缸所需压缩空气量和推荐流速，按 下式计算式中di 管道内径(m);Q 各气缸单位时间内平均耗气量的总和(m3/s)。本例中Q =0.34x10J3m3/s；u推荐流速(m/s),选8m/s。4 0.27 10代入上式得：d10.0065m3.14 8最后选定公称通径为8mm勺标准管道。2 .设备内部管道直径根据与元件的公称通经相
11、一致原则，选定动力回路管道公称通径为8mm控制回路管道公称通径为 3mm3 .计算管道中的压力损失。由于本系统中管道中的流量小，管道不长，可不计压力损失，而直接确定压缩机至设备的管道中压力损失不大于 0.05MPa ,设备内部管道中压力损失不大于0.01MPa。因此，管道中的总压力损失：p管 M 0.05 +0.01 = 0.06MPa4 .计算动力回路各元件中的压力损失。本系统动力回路中装有分水滤气器、减压阀、油雾器、总气源开关阀、主控 阀和消声器。查手册可得其压力损失分别为 0.01MPa、0.02MPa、0.015MPa、 0.022MPa、0.022MPa和0.012MPa。这样，压缩
12、空气流经动力回路各元件时 的总压力损失：p 元=0.01 + 0.02 +0.015 + 0.022 + 0.022 + 0.012 = 0.1(MPa)5 .计算回路中的总压力损失。总压力损失等于管道中和元件中压力损失的总和，即：p=Ap 管 +Ap 元=0.06+0.1 =0.16MPa2.7选择空气压缩机1 .计算空压机的供气量mQ = #2(bjVj)/Tj=KKSaVa bBVB bcVc)/T(m3/s)式中，中=1 (查手册)，(=1.2； K2=1.4; T = 0.45s。根据前面计算结果，可得空压机的供气量：3“一 (4.41 0.735 2.842) 10坨壬Q =1.2 1.4 =2.24 10 m3/s =62 .计算空压机的供气压p = p工+Ap (MPa)根据前面计算结果，可得空压机的供气压：p =1.6 0.16 =1.76MPa3 .3.根据计算出的供气量和供气压，选取额定排气量为2.5m /min3 ,2.1m /min,额定压力为1.9MPa三、电控系统设计3.1绘出气动回路4AltCTA17OA。 -0 1 3Oal工5Bl:BOCTB1 图CTB0rmObOOblcOCTC1Ocl3.2画X-D线路图节相113j6gh IIF:S-9.M*h*WXAAAj-% gih卜aT11 A JAikftCJ c,4-AAAZ1CiOK3.3绘
