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 (5)2.4选择控制元件 (7)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 (11)3.1绘出气动回路 (11)3.2画X-D线路图 (11)3.3绘出电气控制回路 (12)四、实验小心得 (13)五、项目心得 (14)参考文献 (17)燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械工程学院一、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。

二、气动控制系统设计及参数计算2.1画X-D线路图2.2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1000N ；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)(1043m pR D -⨯=π 式中 R ——工作负荷)(N ;p ——工作压力)(MPa ;m η——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 ：N R A 1000=m D A 033.0107.06.114.3100043=⨯⨯⨯⨯=- 打标缸B ：N R B 800=m D B 030.0107.06.114.380043=⨯⨯⨯⨯=- 退料缸C ：N R C 100=m 0106.0107.06.114.310043=⨯⨯⨯⨯=-C D 3.选标准气缸根据缸径和行程查设计手册选：夹紧缸A ：，缸径m 04.0、活塞杆径m 020.0、行程m 250.0；打标缸B ：，缸径m 032.0、活塞杆径m 016.0、行程m 06.0；退料缸C ：，缸径m 020.0、活塞杆径m 010.0、行程m 25.0；4.计算各气缸往复动作一次的耗气量：)(4)2(322m S d D V •-=π式中D ——气缸内径)(m ;d ——活塞杆径)(m ;S ——气缸行程)(m 。

送料缸A ：331040.1m V A -⨯==冲印缸B ：331015.0m V B -⨯==推料缸C ：331035.0m V C -⨯==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：)(1013.01013.03m p V V +=工压自 式中自V ——按自由空气计算的耗气量)(3m ;压V ——按压缩空气计算的耗气量)(3m ;工p ——气缸的工作压力)(MPa 。

因此，送料缸A ：3311039.6m V A -⨯==冲印缸B ：3311043.1m V B -⨯==推料缸C ：3311065.1m V C -⨯=2.4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)/()(3s m T V b V b V b Q C C B B A A ++=式中A b 、B b 、C b ——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；A V 、B V 、C V ——A 、B 和C 缸往复动作一次的按压缩空气计算的耗气量，其值分别为331040.1m V A -⨯==、331030.0m V B -⨯==和331035.0m V C -⨯== T ——工作周期，s T 45.0= 由此得s m Q /1034.0610)35.030.040.1(333--⨯=⨯++= 根据Q 选定公称通径为10mm 。

2.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.分水滤气器（图未画出）选用过滤精度为50m μ的1508C L QSL -⨯-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50m μ的Wn L QYW --8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)(41m Qd πυ=式中1d ——管道内径)(m ;Q ——各气缸单位时间内平均耗气量的总和)/(3s m 。

本例中s m Q /1034.033-⨯=；υ——推荐流速)/(s m ，选s m /8。

代入上式得：m d 0065.0814.31027.0431=⨯⨯⨯=- 最后选定公称通径为8mm 的标准管道。

2.设备内部管道直径根据与元件的公称通经相一致原则，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3mm 。

3.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MPa 05.0，设备内部管道中压力损失不大于MPa 01.0。

因此，管道中的总压力损失：MPa p 06.001.005.0=+≤∆管4.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MPa 01.0、MPa 02.0、MPa 015.0、MPa 022.0、MPa 022.0和MPa 012.0。

这样，压缩空气流经动力回路各元件时的总压力损失：)(1.0012.0022.0022.0015.002.001.0MPa p =+++++=∆元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：MPa p p p 16.01.006.0=+=∆+∆=∆元管2.7选择空气压缩机1.计算空压机的供气量)/3(/)(/])([21121s m T V b V b V b K K TV b K K Q C C B B A A mj j j ++==∑=ϕϕ式中，1=ϕ（查手册），2.11=K ；4.12=K ；s T 45.0=。

根据前面计算结果，可得空压机的供气量：m in /1.2/31024.2610)842.2735.041.4(4.12.1333m s m Q =⨯=⨯++⨯⨯=-- 2.计算空压机的供气压)(MPa p p p ∆+=工根据前面计算结果，可得空压机的供气压：MPa p 76.116.06.1=+=3.根据计算出的供气量和供气压,选取额定排气量为min /5.23m ，额定压力为MPa 9.1。

三、电控系统设计3.1绘出气动回路3.2画X-D线路图3.3绘出电气控制回路四、实验小心得通过纯气动和电气控制两种方法的实验搭接，在实践中我们发现了很多在画原理图过程中的疏漏，导致整个回路不能实现其功能。

在实验室呆的两天多时间里通过不断地探索研究终于将两种方法都在实验台上成功完成。

很多错误都是没有用到互锁功能导致很多不应该同时得电的线圈同时得电，在逐步排除故障后，实现了系统的自动、手动控制。

在这三天的课程设计过程中，我们收集资料、设计计算、绘制原理图、搭接实验系统等，由浅到深的理解了气动和电气控制的原理。

把书本上的理论知识应用到实践中。

通过气动打标机的纯气动和电控实验系统的搭接得出结论，纯气动回路使用快速接头可以非常简单的进行配管，采用纯气动系统较继电控制回路较为复杂。

气动回路中做完功的空气可以直接排放到大气中，不需要设置回程管道，即使系统中有泄漏也不至于造成环境污染，但是也有一些缺点，系统稳定性较差，速度控制精度较差，气动系统本身缺少润滑等。

五、项目心得作为一名大四学生，即将步入工作岗位。

我觉得这样的课程设计是十分必要的，在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅的大量设计资料。

为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。

在搭接实验系统时，我们发现自己在绘制原理图过程中的一些疏忽，导致系统无法按照预计的工作。

结果我们一次又一次的重新搭建系统，在失败中摸索经验，最后终于一步一步的解决问题。

在设计过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固。

我们通过查阅大量的有关资料，并在小组中讨论，交流经验，若遇到搞不明白的问题就会及时请教老师，是自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

最后感谢指导我们的吴老师和实验室的各位老师们！姓名：刘宝在这次课程设计的过程中，我主要工作是搭建系统回路，还参与了系统设计。

在系统设计中我发现在没有经验的基础上想要设计一个复杂的系统是不容易的，在参考类似的系统的基础上再设计会得心应手一些。

而且，我们发现一个系统会有多种方案，要学会从中选择最优的！在搭建系统时最大的感受是要细心、认真，中间出一步错最终就可能需要全部拆除重新接线，而且还发现了理论与实践的区别，在搭建过程中我们在认为非常好的系统图中发现了不少错误！在整个过程中我深刻感受到了团队合作的重要性，沟通使我们的思维更加宽阔，集思广益使我们在遇到问题时更快的得到解决。