环保真空静电喷涂室设计与工艺分析

摘要

目前涂装行业中存在工艺效率低、耗能高、质量差、污染大及溶剂废漆回收处理难等问题。确保产品质量、环保、高效、减排，降低生产成本，达到以人为本的目的，是油漆涂装技术发展的方向。
　　 本文基于广东省教育部产学研结合项目2012B091000011“高效节能环保真空喷涂技术攻关”，设计制造出一套环保真空静电涂装设备，以实现工业产品在真空状态下采用静电喷涂的方式进行涂装，达到节能减排，提高喷涂质量的目的，该设备主要用于头盔喷涂。本文主要工作和研究内容如下:
　　 首先，本文讨论国内外喷涂工艺的发展状况和所面临的环境问题，以及国内外真空喷涂技术与设备的发展现状，介绍新型环保真空静电喷涂的工艺特点、研究意义和发展前景。
　　 其次，为满足真空静电喷涂环境要求，设计真空喷涂室结构，包括缸体圆筒、顶部球缺封头、底部圆板封头、密封法兰和门体，并对开孔位置进行相应的补强加固设计。采用“按规则法”、“图算法”和“等面积法”等一系列国家规范的设计标准对真空喷涂室的关键部分进行分析和计算，并运用现代计算机虚拟手段，对真空喷涂室的结构进行有限元分析，核对理论计算结果的正确性，进一步保证了真空缸体的可靠性和可行性。所设计的真空喷涂室的结构为真空静电喷涂提供了稳定的、安全的工作环境。
　　 再次，为满足真空喷涂工艺要求，设计真空喷涂室内的喷涂机构，包括喷枪往复机构、头盔自转机构和传动轴动密封等。运用人机工程学原理和静电喷涂工艺规范，确定人与机构以及机构与机构的布局。分析喷枪往复机构和头盔自转机构的结构和工作原理，并介绍光杆排线器的动作情况和功能。设计真空环境下所使用的动密封传动轴，避免电机在真空环境下散热的不足。真空喷涂室内所设计的喷涂机构为真空静电喷涂提供了必要的硬件准备。
　　 最后，讨论了静电喷涂工艺的三个运动过程和影响因素。研究喷枪往复机构与头盔自转机构的运动关系，并运用ADAMS软件来分析其运动轨迹特性，从而确定最佳的头盔喷涂轨迹和真空静电喷涂头盔的基本工艺参数。总结真空静电喷涂头盔的工艺流程，并拟定工艺参数，研究真空静电喷涂设备的电压与漆膜厚度的关系、电压与漆膜沉积率的关系，为后续研究提供借鉴。
　　 本文基于头盔工件所开发的环保真空静电喷涂设备已投入生产使用，取得了较好的喷涂效果，推动了真空技术和喷涂技术相结合的发展。

目录

摘要

CONTENTS

第一章 绪论

1．1 涂装工艺的发展背景

1．1．1 国内外涂装工艺的发展现状

1．1．2 涂装工艺所面临的环境问题

1．2 真空涂装技术与设备的发展现状

1．3 真空静电涂装装备的研究意义

1．3．1 真空静电涂装的工艺特点

1．3．2 真空静电喷涂的发展前景

1．4 课题来源

1．5 真空静电喷涂装备总体概述

1．6 本文研究的主要内容

第二章 真空室的结构设计

2．1 真空室的主要指标和结构

2．1．1 真空室的主要指标

2．1．2 真空室的主要结构

2．2 真空室的缸体圆筒设计

2．2．1 缸体圆筒的稳定性计算

2．2．2 缸体圆筒图算法的设计与计算

2．3 真空室的顶部球缺封头设计

2．3．1 球缺封头的稳定性计算

2．3．2 球缺封头图算法的设计与计算

2．4 真空室的底部圆板封头设计

2．4．1 周边固定圆板

2．4．2 圆板上加强筋设计

2．5 真空室开孔及加固的设计

2．5．1 缸体圆筒和圆板封头开孔补强的设计

2．5．2 缸体圆筒和圆板封头的等面积补强设计

2．6 真空室的法兰密封设计

2．6．1 螺栓计算

2．6．2 外压法兰设计

2．7 真空室的门体设计

2．7．1 门体结构的设计原理

2．7．2 门体受力分析

2．8 真空缸体的有限元分析

2．8．1 真空缸体的应力与变形分析

2．9 本章小结

第三章 真空室内的机构设计

3．1 真空室内机构的设计指标和安装位置

3．1．1 机构的设计指标

3．1．2 机构的安装位置

3．2 喷枪往复机构的设计

3．2．1 喷枪往复机的主要结构及工作原理

3．2．2 喷枪往复机的机架结构

3．2．3 光杆排线器工作原理和作用

3．3 自转机构的设计

3．3．1 自转机构的主要结构

3．3．2 头盔夹具的主要结构及工作原理

3．4 传动轴动密封的设计

3．5 本章小结

第四章 真空静电涂装工艺过程的分析与实践

4．1 静电喷涂的工艺过程原理及影响因素

4．1．1 静电涂装的原理

4．1．2 漆液静电涂装的三个过程

4．2 头盔喷涂运动特性研究

4．2．1 ADAMS简介

4．2．2 头盔喷涂的曲线特性研究

4．3 真空静电喷涂工艺实践

4．3．1 真空静电喷涂头盔的工艺流程

4．3．2 真空静电喷涂头盔的工艺参数试验

4．3．3 试验结果分析

4．4 本章小结

总结与展望

一 全文总结

二 工作展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢