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靜電粉末噴涂的工藝流程及總體方案設(shè)計(jì)

噴涂機(jī)常應(yīng)用于懸鏈?zhǔn)缴a(chǎn)流水線中，工件在懸鏈輸送下，按照特定的工藝流程，從上件、涂粉到最后涂膜形成，這一系列的生產(chǎn)流程在本章中進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。此外本章還重點(diǎn)介紹了隨動(dòng)式靜電粉末噴涂系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。

實(shí)現(xiàn)靜電粉末噴涂的原理

在靜電粉末系統(tǒng)中，將高壓靜電發(fā)生器與噴涂機(jī)噴槍上的電極相連，待噴涂工件接地，使得噴槍和工件間形成高壓靜電電場。與此同時(shí)粉末涂料的細(xì)小顆粒借助壓縮空氣產(chǎn)生的空氣動(dòng)力從供粉桶吸出，再經(jīng)過輸粉管運(yùn)送至噴槍槍口，呈傘形霧狀飛噴而出，在靜電場中霧化的噴涂顆粒捕獲負(fù)電荷成為帶電微粒。帶軸設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系到同步帶傳動(dòng)能否正常、平穩(wěn)地傳動(dòng)，因此軸徑的計(jì)算和軸強(qiáng)度的校核也是非常關(guān)鍵的步驟。由此一來，噴涂顆粒在噴涂機(jī)高壓靜電場和空氣氣流的雙重作用下按照受力的方向飛至待涂工件，牢牢吸附在工件表面。當(dāng)粉末涂料在工件上積聚到一定厚度時(shí)，噴涂顆粒間發(fā)生靜電相斥，粉末便不再堆積。然后再經(jīng)過加熱熔融、流平固化形成均勻、光滑、平整的涂層，來滿足噴涂要求。靜電粉末噴涂技術(shù)廣泛應(yīng)用在流水線生產(chǎn)方式中，整個(gè)加工生產(chǎn)線依靠懸鏈輸送待噴涂的工件，依次經(jīng)過上件、噴淋、干燥、噴涂、固化、下件等工序完成工件的靜電粉末噴涂。

根據(jù)現(xiàn)有企業(yè)存在的問題和加工要求，制定了噴涂機(jī)總體設(shè)計(jì)方案，并制定了設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。重點(diǎn)對(duì)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)部件的縱橫向進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，然后對(duì)輔助件進(jìn)行計(jì)算和選擇。利用UG軟件繪制整體裝配效果圖，更容易直觀地觀察和修改。旋轉(zhuǎn)編碼器將測得的接觸網(wǎng)傳輸速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送到噴涂機(jī)PLC，然后輸入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于驅(qū)動(dòng)噴槍移動(dòng)的同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，采用亞當(dāng)斯軟件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，以驗(yàn)證參數(shù)的合理性，保證噴涂機(jī)噴槍的平穩(wěn)運(yùn)行。基本設(shè)計(jì)完成了噴涂設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，底座負(fù)責(zé)支撐設(shè)備的立柱、電機(jī)和同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，并連接水平傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，對(duì)噴槍的穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。基礎(chǔ)是否具有足夠的強(qiáng)度和剛度，噴涂機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸是否合理，是本節(jié)研究的重要方向。因此，選擇有限元軟件對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行分析和優(yōu)化。在保證基礎(chǔ)有足夠的剛度和強(qiáng)度的前提下，對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，達(dá)到了基礎(chǔ)輕量化、節(jié)約材料的效果。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)是優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。建立相應(yīng)的參數(shù)化模型，完成對(duì)多種不確定尺寸的優(yōu)化分析。噴涂機(jī)利用ANSYS工作臺(tái)軟件中的設(shè)計(jì)建模器（建模模塊，DM）建立參數(shù)化模型，以保證模型分析的準(zhǔn)確性。噴涂機(jī)底座的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：支撐板厚度h2（12mm）、上下支撐板間距h5（200mm）、角鋼寬度l1（30mm）、角鋼厚度c1（3mm）。

噴涂機(jī)采用接近傳感器檢測工件的位置。接近傳感器的功能類似于傳統(tǒng)的接觸開關(guān)。本文利用ANSYS工作臺(tái)對(duì)整個(gè)噴涂設(shè)備進(jìn)行了分析，得到了噴涂機(jī)本身的固有頻率和振動(dòng)模式，為改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)和優(yōu)化尺寸參數(shù)提供了理論指導(dǎo)。接近傳感器的優(yōu)點(diǎn)是可以在不接觸目標(biāo)的情況下檢測目標(biāo)的位置。它在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，這些能夠以非接觸方式檢測目標(biāo)信息的傳感器被稱為“接近開關(guān)”。接近開關(guān)的核心部件是位移傳感器，它可以“感知”附近的物體。噴涂機(jī)根據(jù)其不同的原理，可分為以下幾類：無源接近開關(guān)、渦流接近開關(guān)、電容式接近開關(guān)、光電接近開關(guān)等，其中光電開關(guān)比其他接近傳感器更實(shí)時(shí)、更準(zhǔn)確。其工作原理是將發(fā)射的光束遮擋或反射到被探測目標(biāo)上，使光電開關(guān)內(nèi)部的電流發(fā)生變化，達(dá)到探測目標(biāo)的效果。其他接近開關(guān)具有一定的感應(yīng)范圍，可以通過磁場、渦流和電容變化來控制。如果將其應(yīng)用到控制系統(tǒng)中，工件在接近位置時(shí)可能會(huì)進(jìn)入接近開關(guān)的感應(yīng)范圍，并且會(huì)出現(xiàn)一些檢測誤差。

綜上所述，為了更準(zhǔn)確地控制噴涂機(jī)噴槍開始噴涂，首先選擇光電開關(guān)來檢測工件的位置。HollsteinTe等人發(fā)明了便攜式噴槍，將較大的高壓靜電發(fā)生器小型化，安裝在噴涂機(jī)噴槍內(nèi)部。針對(duì)噴涂機(jī)光電開關(guān)的具體應(yīng)用，有兩種方案：（1）將光電開關(guān)安裝在噴槍的啟動(dòng)位置，一旦檢測到工件，直接控制噴涂機(jī)噴槍開始工作，直接有效，操作方便。因此光電開關(guān)的位置必然會(huì)受到灰塵的污染，環(huán)境惡劣。積灰嚴(yán)重影響光電開關(guān)的精度甚至失效。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，需要經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和清潔，這既費(fèi)時(shí)又費(fèi)工。

（2）為解決前一方案的缺點(diǎn)，解決方法是遠(yuǎn)離粉塵污染區(qū)。然后將光電開關(guān)安裝在噴粉工作區(qū)外，在工件到達(dá)起始位置前進(jìn)行測試。然后對(duì)檢測信號(hào)進(jìn)行一定的處理，控制噴槍。相比之下，第二種方案更適用。