靜電粉末噴涂的工藝流程及總體方案設計

噴涂機常應用于懸鏈式生產(chǎn)流水線中，工件在懸鏈輸送下，按照特定的工藝流程，從上件、涂粉到最后涂膜形成，這一系列的生產(chǎn)流程在本章中進行了詳細的闡述。此外本章還重點介紹了隨動式靜電粉末噴涂系統(tǒng)的總體設計方案。

實現(xiàn)靜電粉末噴涂的原理

在靜電粉末系統(tǒng)中，將高壓靜電發(fā)生器與噴涂機噴槍上的電極相連，待噴涂工件接地，使得噴槍和工件間形成高壓靜電電場。與此同時粉末涂料的細小顆粒借助壓縮空氣產(chǎn)生的空氣動力從供粉桶吸出，再經(jīng)過輸粉管運送至噴槍槍口，呈傘形霧狀飛噴而出，在靜電場中霧化的噴涂顆粒捕獲負電荷成為帶電微粒。在有限元分析軟件中，采用模態(tài)分析和優(yōu)化分析相結(jié)合的方法，快速掌握結(jié)構(gòu)的動力特性，同時為優(yōu)化分析提供目標和方向，噴涂機有效地增強結(jié)構(gòu)的整體特性，改進設計方案。由此一來，噴涂顆粒在噴涂機高壓靜電場和空氣氣流的雙重作用下按照受力的方向飛至待涂工件，牢牢吸附在工件表面。當粉末涂料在工件上積聚到一定厚度時，噴涂顆粒間發(fā)生靜電相斥，粉末便不再堆積。然后再經(jīng)過加熱熔融、流平固化形成均勻、光滑、平整的涂層，來滿足噴涂要求。靜電粉末噴涂技術(shù)廣泛應用在流水線生產(chǎn)方式中，整個加工生產(chǎn)線依靠懸鏈輸送待噴涂的工件，依次經(jīng)過上件、噴淋、干燥、噴涂、固化、下件等工序完成工件的靜電粉末噴涂。

多目標優(yōu)化分析需要在ANSYS工作臺上進行設計探索（設計探索）模塊。該模塊不僅功能強大，而且易于使用。涂裝方法是將工件放在接觸線上，通過清洗、磷化、干燥、噴涂、固化等工序，連續(xù)進行。負責項目的多目標優(yōu)化分析和穩(wěn)健設計。它可以幫助設計人員在產(chǎn)品設計和生產(chǎn)前快速有效地了解多個設計參數(shù)對產(chǎn)品性能的影響，從而提高產(chǎn)品性能。影響因素較大的參數(shù)能達到理想的設計效果。傳統(tǒng)的設計方法通常采用近似公式、經(jīng)驗計算方法等，調(diào)整噴涂機設計參數(shù)往往需要大量的時間和靜力，最終的結(jié)果往往不令人滿意。因此，本工程的主要目的是利用設計探索模塊實現(xiàn)基礎的參數(shù)優(yōu)化，即保證基礎有足夠的強度和剛度，在此基礎上優(yōu)化設計參數(shù)，達到節(jié)約材料、減輕結(jié)構(gòu)重量的目的。在有限元軟件的優(yōu)化探索模塊中，

主要采用目標驅(qū)動優(yōu)化（GOD）。在完成多目標優(yōu)化分析的過程中，噴涂機GOD主要包括三個部分：

DOE（設計實驗）根據(jù)需要生成多組實驗參數(shù)，包括輸入和輸出參數(shù)。噴涂機四維參數(shù)是輸入和輸出參數(shù)。這樣，噴涂機噴涂槍可以在跟隨被噴涂工件水平傳遞的同時，實現(xiàn)上下噴涂的任務。輸入?yún)?shù)、底座質(zhì)量、最大變形和等效應力作為輸出參數(shù)（即目標變量）。噴涂機的每個輸入?yún)?shù)值應設置一個上限和下限，以指示其浮動范圍。本文具體參數(shù)設置如下：h2（支撐板厚度）上下限8-13；h5（板間距）180-210；l1（轉(zhuǎn)角鋼寬度）25-33。C1（角鋼邊緣厚度）2-3.5.DOE的設計類型選擇CCD（中央組合設計），然后點擊更新設計點，自動生成25組實驗參數(shù)，得到相應的輸出結(jié)果，并以表格形式給出。

在噴涂設備的裝配過程中，零件數(shù)量大，零件之間存在著相互關(guān)系。在有限元模型分析中，建立了零件間的接觸關(guān)系。噴涂機具體操作是將模型導入到機械操作界面。支撐管由各自的夾緊塊支撐固定，夾緊松緊度可通過內(nèi)六角緊固螺釘調(diào)節(jié)。在樹導向欄中，選擇接觸關(guān)系。本文中，大部分零件都沒有相對運動，在用水的情況下選擇了粘結(jié)（粘結(jié)）方式。如果導軌在水平和垂直方向與對應的滑塊之間有相對運動，則應選擇機頭分離，以表明零件接觸面之間沒有正常的分離，但可以有少量的切向運動。在引進該噴涂機模型后，確定了材料性能：聚乙烯為同步帶材料，導軌材料為45鋼，噴槍夾用鋁合金，其他材料為結(jié)構(gòu)鋼。模型的網(wǎng)格劃分為多個部分網(wǎng)格，并針對不同的部分定義了相應的尺寸：水平傳動結(jié)構(gòu)包括電機、導軌、絲杠、軸承座等尺寸設置為20毫米；基礎和垂直傳動結(jié)構(gòu)尺寸設置為30毫米；同步帶、噴涂機支架。其連接板尺寸設為15mm，柱尺寸設為45mm。最后的單元和節(jié)點數(shù)是100438和209997。