毕业设计（论文）-程序控制全自动PVC板镀铜生产线滑板式清洗系统设计.docx

引言设计是每位大学生必然要经历的过程，是走上工作岗位或是继续深造前的练兵，所以作为即将毕业的我们应珍稀并重视这一经历。在设计中，要学会综合运用机械设计课程和其它在大学里所修课程的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。近几年来，随着社会的进步和先进科学技术的出现，镀铜生产线及其清洗系统也随之发展起来，主要是朝自动控制方向发展，比如PLC程序控制，可以保证运动的平稳、准确、迅速。本设计的题目是程序控制全自动PVC板镀铜生产线（滑板式）清洗系统设计，经分析其实质是要实现PVC板的上下、前后运动。为了达到这种目的，就要求设计出具有良好的工艺性能、经济性能，能满足市场需求的镀铜生产线清洗系统。本设计主要包括市场需求的调查，资料的收集，总体方案的提出、对比、确定，传动零部件的设计等阶段。采用程序控制滑板式PVC板镀铜是目前国内外比较先进的电子线路板处理工艺，相比国外，我国镀铜生产线清洗系统的设计水平、设计方法还是有一定的差距，许多先进的设计理论、方法和技术还掌握的不够。设计水平和生产设备的落后必然导致我们设计不出高质量、高性能的清洗系统。落后只属于过去，但落后也是事实，面对现实，我们要多多地借鉴国外相关的先进技术、知识，接受现代设计的思想，掌握现代设计的方法。本文主要叙述了镀铜生产线清洗系统的设计过程，包含总体方案的选择，各零部件的设计、校核及选择，控制电路的设计和控制元器件的选取。第1章绪论1.1 设计研究的背景与内容本设计的题目是程序控制全自动PVC板镀铜生产线（滑板式）清洗系统设计，本课题属于科研开发性项目。通过这次设计，可以培养我们这群未来的设计者的机械设计创新设计能力。机械设计人员的能力或是设计水平都将直接影响我们产品的性能、质量、成本和企业的经济效益。随着社会需求的不断变化和工业生产力的发展，企业之间的竞争日益激烈，企业为了获得较高市场占有率，不仅要保证产品的质量、性能，还要不断的革新、改进产品，这是一个企业耐以生存的法宝。随着社会的进步和先进科学技术的出现，镀铜生产线及其清洗系统也随之发展起来，主要是朝自动控制方向发展，比如PLC程序控制，可以保证运动的平稳、准确、迅速。在镀铜生产线清洗系统中（本人的任务是清洗系统设计），在电镀完成后，必须对板进行残留液体的清洗工作及依次经过硝酸洗两次、热水洗两次、水洗一次这五道工序后，自动下料移走，使PVC板上显露一层干净无毒的铜膜。考虑目前国内外上最新的动态，应在节省成本的前提下最大限度的提高生产效率。清洗过程还要考虑对环境的影响，比如水蒸气、液体的泄露等问题，总而言之，尽量减小污染的程度甚至无污染的生产条件。1. 2设计研究的重要意义设计是培养我们学生机械设计创新能力的重要阶段，也是大学生涯中的一个重要的实践环节。通过设计，我们学会了综合运用机械设计课程和其它在大学里所修课程的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力；学会从设计的要求出发，合理选择传动机构，制定设计方案，正确计算零部件的工作能力，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全问题，培养机械设计创新能力；而且要学会应用CAD绘图软件，充分使用网上的资源，运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，重点培养简单机械零部件的设计能力和掌握现代的设计思想。目前我国机械产品的设计水平与国际先进水平相比还有相当大的差距，特别是设计方法的落后，设计的产品很难打入国际市场。这就要求我们必须不断学习新知识、先进的科学理论，不断的去实践、钻研，努力使自己向一名优秀的机械设计人员标准靠近。通过本次设计，我们也发现了设计中应注意的问题：在设计中，要综合考虑多种因素，采取多种办法进行分析、比较和选择，来确定方案、尺寸和结构。计算和画图要交叉进行，边画图、边计算、反复修改以完善设计；利用以有的资料，学习前人的经验，根据具体条件和要求，大胆创新，方能设计出经济性良好，质量高的产品；设计中运用标准和规范时，要将计算所得到的尺寸圆整为标准数列或优先数列。通过本次对镀铜生产线清洗系统的设计，使自己掌握解决设计问题的一般规范和方法。这次设计培养了自己的创新意识和严肃认真的、一丝不苟、实事求是的科学作风，树立做专业技术工作所必备的全局观念、技术观念和经济观念。第2章清洗系统总体方案的设计1.1 设计的任务和要求1.1.1 设计的主要任务采用程序控制滑板式PVC板（400*800*1.5）镀铜是目前国内外比较先进的电子线路板处理工艺，在电镀完成后，经过硝酸洗（两次）、热水洗（两次）、水洗（一次）等工序后，自动下料移走，使PVC板上显露一层干净、无毒的铜膜，整条生产线长约20000,同时注意水温的控制、溶液浓度变化，以达到全自动化的操作目的.1.1.2 设计的要求1 .考虑目前国际上最新的动态,在节省成本的前提下最大限度的提高生产效率；2 .清洗过程中要考虑对环境的影响（比如水蒸气,液体的泄露等问题）；3 .下料时要采用自动化操作；4 .管路部分可以简化设计（比如量计、过滤等可以不考虑）；5 .考虑生产线的紧凑性,与电镀部分设计者合作共同设计中间过度传动装置；6 .设计控制电路图；要求：（1）安全控制；（2）液体浓度控制；（3）液体高度控制；（4）滑移速度控制与电镀部分设计者合作。1.2 设计的综述本设计不仅仅是实现PVC板的上下,前后运动，即涉及到的内容不单是运动的实现，还要考虑水温的控制,溶液浓度的变化,这两项可通过传感器来测量。清洗过程中要考虑对环境的影响，比如水蒸汽,液体的泄露等问题.当然这一切都应减少成本,提高生产效率O2. 3水平输送方案的设计PVC板的水平移动可有如下几种实现方式：I：液压传动即通过液压缸中活塞的往复直线运动从而推动PVC板向前移动。液压传动的主要优点：（1）质量-功率比低。例如，高压高速轴向柱塞液压泵的质量-功率比为O.15kgkw0.2kgkw,而同容量发电机的质量-功率比1.5kgkw2.0kgkw,且尺寸相差悬殊，前者约为后者的12%13%,所以液压装置的结构相当紧凑。这一优点对于重量和尺寸有严格限制的机器设备如车辆与工程机械有着重要意义。（2）快速性好。液压动力元件的惯性较小，故快速性好。（3）能在大范围内实现无级调速。借助于阀或变量泵、变量马达等控制元件可以方便地进行无级调速，调速比可高达2000,且可获得较低的稳定速度，例如液压马达的最低稳定转速可达Ir/min；液压传动还可以在运行的过程中进行调速。（4）布局方便灵活。可随机器的需要，借助于油管方便灵活的布置各种元件而不受什么限制。用液压传动实现直线运动比机械传动简单。（5）易于实现过载保护。借助于溢流阀等液压元件可实现自动过载保护。（6）运转平稳可靠；液压元件可自行润滑，使用寿命长。（7）便于实现自动化和中等距离内的能量分配、传输和控制。借助各种控制阀可实现机器运行自动化，与电器控制元件组成的电液复合系统，不但可实现高程度的自动控制过程而且可实现中等距离遥控。液压传动的主要缺点：(1)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等)；液压传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。(2)工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。(3)因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。(4)为了减少泄露，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高；且使用维护需要较高技术水平。2：气压传动即通过气缸实现直线往复运动，它以压缩空气为动力驱动PVC气压传动的主要优点：(1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低(一般不超过IMPa),工作介质提取容易，用后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器；介质清洁，管道不易堵塞，不存在介质变质及补充等问题。(2)阻力损失和泄露较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般仅为油路的千分之一)。空气便于集中供应和远距离输送。外泄露不像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。(3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需0.10.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。(4)能源可贮存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。(5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电气及液压系统优越。且不会因温度变化影响传动及控制性能。(6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元件、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。气压传动的主要缺点：(1)因气压传动工作压力低，且结构尺寸不宜过大，故气压传动的输出力(或力矩)较小，例如对于气缸，其输出力一般小于40kN。(2)由于空气的可压缩性，气动系统的动作稳定性稍差，但若采用气-液复合传动装置就可取得满意效果。(3)气动装置的信号传递速度限制在声速范围之内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号易产生较大失真和延迟，也不便于构成十分复杂的回路，但这一缺点对工业生产过程不会造成困难。、3：齿轮齿条传动齿轮齿条传动即通过齿轮和齿条的啮合，齿轮转动，带动齿条做前后直线往复运动,从而推动PVC板向前移动。齿轮齿条传动的优点：传动力矩较大，传动平稳齿轮齿条传动的缺点：传动机构需设减速装置，机械传动机构相对气压和液压装置较复杂，成本高。2.4上下传动方案的设计PVC板的上下移动可有如下的实现方式：1：链传动即由电机带动链轮正反转因而带动链条上下运动，间接的带动挂在其上的PVC板上下运动。链传动在机械传动中应用相当广泛，传动链的链速可达40ms,传递功率可达3600kw,传动比可达15。但一般情况下传递功率不大于100kw,链速不大于15ms,传动比不大于8,链传动多为开式，在高速重载下则采用闭式传动。链传动的优点：(1)能在任意的中等轴间距离进行定速比的传动(轴间距离最大可达56m)。(2)速度无滑动损失，传动效率可达98%99%°(3)传动比允许较大。(4)适宜作多轴传动(一轴带动数轴)和双向传动，方法比较简单方便。(5)能在低速下传递较大的动力。(6)能在较高温度下或其它恶劣的条件下工作(受气候条件变化影响小)。(7)传动前无初张力，轴及轴承上受力较小。(8)结构紧凑，传递同样的功率，轮廓尺寸较带传动小。(9)应用的链条品种规格少(可随意增减链条数目以调整长度)，储备更换方便。(10)链条中可以任意配置各种特殊链节组成各种链式输送器。链传动的缺点：(1)价格较带传动高，重量大。(2)链条速度带有波动，不平稳(链轮齿数越少，波动越大)，在高速下易产生较大的张力和冲击载荷。(3)链节伸长后运转不稳定，易跳齿。(4)传动中，封闭装置设计比较困难。(5)只能用于平行轴间的传动。2：同步带传动即通过带轮的正反转带动同步带做上下运动，因而带动挂在同步带上的PVC板做上下运动。同步带传动的优点：由于是啮合传动，故传动比比较的准确，工作时无滑动(2)传动效率高，可达=98%(3)传动平稳能吸振，噪声小(4)传动比高，传动速度高，传递功率大维护保养方便，能在高温、灰尘、积水及腐蚀介质中工作，不需要润滑同步带传送的缺点：安装要求较好，对两带轮轴线的平行度及中心距要求严格，以防止发生干涉、跳齿、爬齿等现象(2)带与带轮的制造工艺复杂，成本较高3：平带传动即通过带的上下运动进而带动PVC