静电粉末喷涂的工艺流程及总体方案设计

喷涂机常应用于悬链式生产流水线中，工件在悬链输送下，按照特定的工艺流程，从上件、涂粉到最后涂膜形成，这一系列的生产流程在本章中进行了详细的阐述。此外本章还重点介绍了随动式静电粉末喷涂系统的总体设计方案。

实现静电粉末喷涂的原理

在静电粉末系统中，将高压静电发生器与喷涂机喷枪上的电极相连，待喷涂工件接地，使得喷枪和工件间形成高压静电电场。与此同时粉末涂料的细小颗粒借助压缩空气产生的空气动力从供粉桶吸出，再经过输粉管运送至喷枪枪口，呈伞形雾状飞喷而出，在静电场中雾化的喷涂颗粒捕获负电荷成为带电微粒。带轴设计的合理性直接关系到同步带传动能否正常、平稳地传动，因此轴径的计算和轴强度的校核也是非常关键的步骤。由此一来，喷涂颗粒在喷涂机高压静电场和空气气流的双重作用下按照受力的方向飞至待涂工件，牢牢吸附在工件表面。当粉末涂料在工件上积聚到一定厚度时，喷涂颗粒间发生静电相斥，粉末便不再堆积。然后再经过加热熔融、流平固化形成均匀、光滑、平整的涂层，来满足喷涂要求。静电粉末喷涂技术广泛应用在流水线生产方式中，整个加工生产线依靠悬链输送待喷涂的工件，依次经过上件、喷淋、干燥、喷涂、固化、下件等工序完成工件的静电粉末喷涂。

根据现有企业存在的问题和加工要求，制定了喷涂机总体设计方案，并制定了设备运行参数。重点对传动结构和传动部件的纵横向进行设计计算，然后对辅助件进行计算和选择。利用UG软件绘制整体装配效果图，更容易直观地观察和修改。旋转编码器将测得的接触网传输速度转换成电信号，传送到喷涂机PLC，然后输入步进电机驱动器。对于驱动喷枪移动的同步带传动结构，采用亚当斯软件进行相关计算，以验证参数的合理性，保证喷涂机喷枪的平稳运行。基本设计完成了喷涂设备的机械结构。在设备的机械结构中，底座负责支撑设备的立柱、电机和同步带传动结构，并连接水平传动结构，对喷枪的稳定运行起着关键作用。基础是否具有足够的强度和刚度，喷涂机结构尺寸是否合理，是本节研究的重要方向。因此，选择有限元软件对基础进行分析和优化。在保证基础有足够的刚度和强度的前提下，对结构尺寸进行了优化，达到了基础轻量化、节约材料的效果。基础结构尺寸参数是优化设计的关键。建立相应的参数化模型，完成对多种不确定尺寸的优化分析。喷涂机利用ANSYS工作台软件中的设计建模器（建模模块，DM）建立参数化模型，以保证模型分析的准确性。喷涂机底座的初始结构参数如下：支撑板厚度h2（12mm）、上下支撑板间距h5（200mm）、角钢宽度l1（30mm）、角钢厚度c1（3mm）。

喷涂机采用接近传感器检测工件的位置。接近传感器的功能类似于传统的接触开关。本文利用ANSYS工作台对整个喷涂设备进行了分析，得到了喷涂机本身的固有频率和振动模式，为改进设备结构和优化尺寸参数提供了理论指导。接近传感器的优点是可以在不接触目标的情况下检测目标的位置。它在工业上得到了广泛的应用。根据日本工业标准的规定，这些能够以非接触方式检测目标信息的传感器被称为“接近开关”。接近开关的核心部件是位移传感器，它可以“感知”附近的物体。喷涂机根据其不同的原理，可分为以下几类：无源接近开关、涡流接近开关、电容式接近开关、光电接近开关等，其中光电开关比其他接近传感器更实时、更准确。其工作原理是将发射的光束遮挡或反射到被探测目标上，使光电开关内部的电流发生变化，达到探测目标的效果。其他接近开关具有一定的感应范围，可以通过磁场、涡流和电容变化来控制。如果将其应用到控制系统中，工件在接近位置时可能会进入接近开关的感应范围，并且会出现一些检测误差。

综上所述，为了更准确地控制喷涂机喷枪开始喷涂，首先选择光电开关来检测工件的位置。HollsteinTe等人发明了便携式喷枪，将较大的高压静电发生器小型化，安装在喷涂机喷枪内部。针对喷涂机光电开关的具体应用，有两种方案：（1）将光电开关安装在喷枪的启动位置，一旦检测到工件，直接控制喷涂机喷枪开始工作，直接有效，操作方便。因此光电开关的位置必然会受到灰尘的污染，环境恶劣。积灰严重影响光电开关的精度甚至失效。为了避免这种现象的发生，需要经常对其进行维护和清洁，这既费时又费工。

（2）为解决前一方案的缺点，解决方法是远离粉尘污染区。然后将光电开关安装在喷粉工作区外，在工件到达起始位置前进行测试。然后对检测信号进行一定的处理，控制喷枪。相比之下，第二种方案更适用。