3D印花网版自动清洗系统设计与研究

摘要

机械印刷技术的发展，提高了3D印花的质量和效率，但由于机印网版尺寸和重量大的特点，增大了网版清洗的难度。目前3D印花网版的自动清洗技术还不成熟，而人工清洗存在清洗效率低，容易损坏网版等缺点，因此设计一套有效的3D印花网版自动清洗系统是很有意义的。本文采用高压喷射清洗技术，相对于目前存在的高压喷射清洗机，在结构和射流参数上都有很大改进，能满足实际需求。 首先分析了3D印花网版清洗的工艺需求，网版清洗包括清洗和风干两大工序，其中清洗是关键。从清洗质量、清洗效率、网版完整性、安全性、操作性以及经济性等角度对比了超声波清洗、高压喷射清洗、毛刷清洗以及清洗剂清洗等清洗技术，其中高压喷射清洗是最容易保证网版完整性的清洗技术，这也是网版清洗的基本要求，因此选择了高压喷射清洗技术。 根据工艺需求，设计了3D印花网版自动清洗系统的总体方案，在此基础上，设计了各执行装置的方案和具体结构，包括网版横移装置、喷嘴角度调整及升降装置、机械手、风干部分以及水循环利用系统，并对关键零部件进行设计或选型。 在机械系统设计的基础上，设计了3D印花网版自动清洗系统的PLC 控制系统，包括控制系统总体设计、硬件选型和电气原理图设计。其中，控制系统由7个控制柜组成，主控制柜通过EtherCAT分支模块配置EtherCAT星型拓扑结构。 为研究扇形喷嘴入口段的结构形式和参数对射流的影响，给喷嘴的设计或选型提供依据，对扇形喷嘴高压射流内部流场进行仿真分析，同时为了优化网版自动清洗系统的结构和射流参数，以改善清洗效果和提高清洗效率，对扇形喷嘴高压射流外部流场进行仿真分析。使用 Gambit 和 FLUENT 软件对扇形喷嘴高压射流流场进行仿真，分析仿真结果，可知当喷嘴入口段形式为锥形并且有较大锥度时，有利于射流加速，但射流速度并不随锥度增大而线性增加，同时得到最优的射流和结构参数：喷嘴喷射角为 30°，靶距为100mm，喷嘴间距为 40mm，喷嘴移动速度为 100mm/s，射流入射角度为30°。 本文设计的清洗系统能满足3D印花网版的清洗要求，并能实现从网版上料到风干整个过程的自动化，同时能实现水资源的循环利用。相对于人工清洗，能节省清洗时间，降低劳动强度，减少水资源消耗，同时有利于3D印花生产线的设计。

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