全自动曝光机设计
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摘 要：数控技术和数控机床是制造工业走向现代化的重要基础。数控全自动曝光机的设计涵盖了机械设计、电子技术、光学等方面的知识，其机械结构随着电子技术在机床上的广泛应用及人们对机床性能参数要求的提高，而发生了改变。根据客户对产品的需求，结合目前国内外数控设备的研究现状和发展方向，具体阐述了一种多功能运动的数控机床设计和开发过程。本文主要完成的工作是对数控机床总体方案的确定，分析了曝光机常见几种布局结构，确定了机床的基本结构为放卷，曝光，收卷三部分组成。通过对该设备的基本结构、尺寸进行了详细的设计、计算，利用UG对数控机床的结构进行三维建模，更加直观地展现设计思想。
关键词：动力源 涨力传感器 电气比例阀 自动曝光光源
中图分类号：TG66 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0076-02
1 总体方案设计
根据机床工作过程的基本要求，对设备的结构原理进行分析，确定了主传动系统和进给系统的传动方式及驱动方式。主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便加工不同规格、不同品种的产品，方便的实现系统运动的开停、变速、制动与过载保护（如图1）。
1.1 主传动系统的设计
查阅资料选择合理的主轴参数，根据选定的参数设计主传动系统，各轴的结构，设计轴上的传动零件，选择相应的拉片主轴驱动电机与行星减速机。
1.2 进给系统的设计
根据设计好的移动速度及时间，选择适当的滚珠丝杠，选择合适的伺服电机，选择制动器
1.3 设计承载支撑及外观造型
根据各部分的受力计算数据，设计承载方式，外观造型覆盖件设计与连接（模型图片中未显示）。
1.4 三维建模与运动仿真
运用三维建模软件UG对设计的结构进行结构三维建模，并利用软件中的装配模块和运动仿真模块对建立的模型进行装配仿真。
1.5 校核计算
对所设计的系统进行刚度和强度方面进行计算与校核，选用件的寿命方面的校核，对驱动电机进行选择，给出具体技术参数。
2 设计步骤
该设备的基本结构由三部分组成：（1）放卷。（2）曝光。（3）收卷。
2.1 放卷部分设计
依据客户产品需求，确定其外形尺寸参数及各种功能结构。上卷自动定心、放卷制动结构、松紧涨力传感器、超声波纠偏、自动或手动接片、静电消除、磁粉制动器的计算和除尘装置的选择等。在该工况下计算运动参数及承载选型，设计计算传动系统的传动零件、滚珠丝杠、直线导轨副及各种导辊。选定满足机床放卷运动使用要求的磁粉制动器，在确定具体结构尺寸参数的情况下，用UG进行三维建模并绘制零件图和装配图（如图2）。
2.2 自动曝光部分的设计
在总体结构确定的情况下，详细设计自动曝光部分的各个部件（如图3）。
传动件：滚珠丝杠副的计算选择。
动力源：根据运动参数，设计计算传动系统的传动零部件，选出满足机床运动所需要的伺服系统。
自动曝光光源：设计计算出在规定的时间内，真空排气，扫描胶片，选出满足需要的高亮度曝光光源。
气动元器件：根据运动参数和更换曝光产品品种的需要，计算选择适合的双行程气缸。
滚动导轨的计算选择，支撑件的结构设计以及缓冲装置的设计与选择。在确定具体结构尺寸参数的情况下，用UG对结构进行三维建模并绘制零件图和装配图。
2.3 收卷部分设计
在该工况下计算驱动元器件的运动动力参数及选型，设计计算传动系统的传动零件：带轮传动、选用气缸、直线导轨副和光电纠偏装置。选定满足机床收卷运动使用要求的减速机及交流变频电机，拉片伺服电机及行星减速机。在确定具体结构尺寸参数的情况下，用UG进行三维建模并绘制零件图和装配图（如图4）。
部分细化说明。
动力源：根据运动参数，设计计算传动系统的传动零部件，选出满足机床拉片运动所需要的伺服系统；运动动力参数，设计计算主传动系统的传动零件：带轮传动、设计合适的输出轴与电机的连接方式，选出满足运动使用要求的交流变频电机。
气动元器件：根据运动参数，计算选择适合的带导向的高精度无杆气缸，与电气比例阀配合做上下运动，用于储藏胶片。
涨力传感器：为使胶片不被拉伤或变形，拉动的力量参数至关重要，必须精确计算和选择两只适合的涨力传感器，通过在有效范围内的锥度线性设置，确保设备收卷时运行正常。
电气比例阀：因收卷是由快到慢的连续运动，而拉片因曝光时间的需要是间歇运动，因此通过电气比例阀来控制一只浮动辊上下运行的速度来确保胶片不被拉直或储藏过剩。
磁粉离合器：通过计算，选择适合的磁粉离合器、减速机及电机来达到柔性启动，从而使得收卷电机实际扭矩的张力可调整，保证收卷胶片不被拉断。
电子计数器：采用高精度电子滚轮计数器，通过压住连接滚动导轨的计算选择，支撑件的结构设计以及缓冲装置的设计与选择。
3 计算与校核
本课题除了对全自动曝光机设备的各传动系统进行了结构设计，还必须对各结构进行选择计算和校核计算，主要设计工作是：（1）内部传动件的设计计算。（2）驱动电机的选择计算。（3）变速电机联轴器。（4）滚珠丝杠的选择计算。（5）滚动导轨的选择计算。（6）伺服电机的选择计算。（7）相应的重点部件的强度校核、寿命校核。（8）零件的强度和刚度计算与校核。就是对各个已设计零件进行强度和刚度计算，确保满足使用要求，使机床有足够的可靠性。
该设备通过装配、多次调试、试运行基本能满足客户的使用要求，已投入小批量生产，为企业创造了较大的收益。