某智能噴涂系統(tǒng)的噴頭設(shè)計案例1.1概述噴頭作為噴涂的主要部件，影響著噴涂的質(zhì)量。目前市面的噴頭多數(shù)是不可調(diào)節(jié)的，在噴涂中移動速度不同，造成噴涂厚度的不均勻，特別在啟停轉(zhuǎn)向階段，還會造成涂料浪費。如果噴頭的移動速度與涂料的供給量相適應(yīng)，噴涂的厚度在任何時候都能夠保持均勻。本文基于無過噴的噴頭，它噴出的不是氣化漆，二是液態(tài)流漆，保證噴涂界面清晰，再通過上位機使用程式控制噴頭移動的速度和噴涂涂料的供給量之間的關(guān)系，保證在啟停旋轉(zhuǎn)等操作時噴涂的厚度保持一致。這樣就能實現(xiàn)智能噴涂，提高噴涂效率，減少浪費.1.2噴頭方案設(shè)計目前常見的空氣噴頭的種類:重力式噴頭，虹吸式噴頭，壓送式噴頭。重力式噴頭主要是依靠重力將涂料引到噴嘴處，再通過壓縮空氣進行噴涂，主要用在手工小規(guī)模的噴涂，氣漆在空氣中殘留的比較多，噴涂效果差。虹吸式噴頭是使用壓縮空氣高速氣流使噴頭周圍產(chǎn)生真空而吸入涂料到噴頭氣流中霧化進行噴涂，虹吸式噴頭能實現(xiàn)大規(guī)模噴涂，但效率不高。壓送式噴頭，是通過壓力將涂料壓入噴涂里面在通過壓縮空氣霧化噴涂，壓力是外部施加的，涂料的供給量是可以控制，所以噴涂效果好，效率高。本文設(shè)計的噴涂是基于壓送式噴頭原理，采用無過噴的噴頭。并對噴頭的結(jié)構(gòu)按照移動速度控制要求進行設(shè)計，實現(xiàn)噴涂量與移動的速度成正比線性關(guān)系來實現(xiàn)智能噴涂。要實現(xiàn)噴涂量的大小隨移動速度變化而變化，必須要對涂料量進行精確的控制，目前常見的有流通面積的控制和壓力差的控制。其中壓力差由于距離遠而造成流量控制不夠精確。流通面積的控制，只要能在機構(gòu)上實現(xiàn)即時的控制，就能精確地控制涂料供給量。本設(shè)計通過控制涂料的流通面積來改變涂料的流通量的大小，其節(jié)流口面積的改變的流量Q與前后壓力差△p關(guān)系如下公式：Q=KA△p（3-1）其中，K表示節(jié)流系數(shù)，A為截面面積，本文的截面積是圓環(huán)形.1.3噴涂的機構(gòu)設(shè)計1.1.1噴頭的外殼設(shè)計外殼主要包括整流罩，外殼，鏈接法蘭。功能是保護內(nèi)部器件和與機器人的接口作用.如下噴頭的外殼三視圖，圖1.1噴頭主視圖圖；圖1.2噴頭左視圖；圖1.3噴頭俯視圖。圖1.1噴頭主視圖圖1.2噴頭左視圖圖1.3噴頭俯視圖1.1.2噴頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)噴頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如下圖1.4:噴頭內(nèi)部機構(gòu)圖，內(nèi)部包含的主要部件馬達主軸，聯(lián)軸器，內(nèi)芯，外芯，噴嘴，鏈接機器人法蘭，進氣孔，外殼，進料孔，鎮(zhèn)流罩等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)為類似管狀結(jié)構(gòu)，從里到外為內(nèi)芯，外芯，外殼。分三部分，一部分為內(nèi)芯尾部鏈接聯(lián)軸器再與馬達主軸相連，實現(xiàn)對涂料流量的節(jié)流控制和壓縮空氣的控制，一部分為螺紋傳導機構(gòu)，中部的右端有一個密封圈防治螺紋機構(gòu)腐化和避免壓縮空氣漏氣，一部分為前端，是錐型機構(gòu)，其對應(yīng)的外殼內(nèi)壁也是錐型機構(gòu)，它們配合就能實現(xiàn)對涂料流量大小的控制。圖1.4噴頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部主要部件的用途：1）內(nèi)芯，如下圖1.5內(nèi)芯零件圖內(nèi)芯把壓縮空氣導入到噴嘴處，對空氣對流吸上來的油漆形成一定的噴幅。施加給空氣的壓強不易太高，不能讓噴出來的涂料形成霧化。內(nèi)芯的頭部是錐型結(jié)構(gòu)。如圖1.5內(nèi)芯零件圖2）外芯，如圖1.5所示。外芯上面有兩個孔，一個是壓縮空氣的進入到內(nèi)芯，一個是涂料的進入外芯內(nèi)部間隙里面。外芯的中部是螺旋體，有固定作用以及將步進電機的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為直線運動。頭部也是錐型結(jié)構(gòu)，與內(nèi)芯配合對流量的控制。圖1.5外心零件圖3）噴嘴，如圖1.6所示噴嘴零件圖噴嘴是控制面板和由50個直徑約為十分之一毫米孔組成，面板上有控制線路對50個孔分別加以控制（升級版本）。50個孔很小，在噴涂時，距離也很短，在空氣壓力很小的情況下，噴射出流體涂料，這樣就能實現(xiàn)邊線清晰，不過噴。圖1.6噴嘴4）外殼，如圖1.7。外殼采用鋁合金材料制成。圖1.7外殼零件圖1.1.3噴頭的三維模型設(shè)計如圖1.8噴頭的三維模型。此三維模型是使用UG軟件繪制的。它能具體的設(shè)計產(chǎn)品的各零件的具體細節(jié)，實體的形態(tài)。圖1.8噴頭的3維模型1.1.4噴頭的功能噴頭的特點：能實現(xiàn)移動速度與流量的線性變化，能根據(jù)移動速度的大小自動的控制步進電機調(diào)節(jié)流量的大小，實現(xiàn)無過噴。噴頭的工作過程:噴涂的外殼內(nèi)壁靠頭部是一個錐型，對應(yīng)著噴頭內(nèi)芯頭部也是一個錐型，它們之間間隙就形成環(huán)形空隙狀，當噴頭在步進電機的作用下轉(zhuǎn)到頭部與外殼內(nèi)壁貼合在一起時，就切斷了涂料量的供給，就不能對外噴涂。在開始噴涂時，壓縮空氣通過導管進入內(nèi)芯管，直到向噴嘴處流動，同時涂料以液態(tài)形式流到環(huán)形通道處，在氣流的帶動下也向噴嘴流動，我們使用的是無過噴的噴頭，不適宜讓涂料汽化，所以要控制好壓縮空氣的氣壓，使涂料以流體形式向外噴射。噴頭流量的自動調(diào)節(jié)功能：當步進電機順時針轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動噴頭向噴頭方向前進，導氣柱錐型體與外壁錐型體之間的空隙減小，噴涂量也隨之減??；