第一章绪论
1.1环保真空涂装技术的概述
环保真空涂装技术是指在一定的真空度下对工件进行油漆涂装，并且对废气进行过滤回收，降低废气排放的技术。环保真空涂装技术的核心是真空涂装系统的设计、真空度的选择、工件转速的控制、废弃油漆溶剂的过滤等。目前，企业较为常用的涂装技术有空气喷涂、静电喷涂、机器人喷涂等方式。
空气喷涂技术投资成本低，但是空气喷涂多为手工喷涂，不但劳动强度大而且工件的喷涂质量难以得到保证，漆层厚度均匀性也得不到保证，油漆利用率低，环境污染严重，能源消耗大，对操作人员的健康造成较大的伤害；静电喷涂技术的工件涂装效率高，但存在投资成本大，占地空间大，能源消耗高，工件表面容易出现橙皮、流油等缺陷，同时存在对环境污染较大等缺点；机器人喷涂的喷涂质量好，但设备投资成本高，喷涂效率相对较低，尤其对于细小的工件，机器人喷涂同样也存在对环境的污染较大的缺点。以上三种涂装方式喷涂的工件质量受外界影响较大。而环保真空涂装技术则是扬长避短，摒弃了以上涂装技术的缺点，同时也吸收了其优点，环保真空涂装技术采用真空技术与静电喷涂技术相结合，即在真空的环境下利用静电喷涂技术对工件表面进行喷涂，由于工件在密闭的容器中喷涂，并不与外界环境接触，因此喷涂时工件的质量受外界因素影响小，而且油漆颗粒所受空气阻力小。
环保真空涂装设备采用现代化自动控制技术，采用PLC控制设备的各个动作，并利用传感器对涂装环境进行监测，操作人员可以通过控制柜进行喷涂作业，并不需与汕漆直接接触，从而减小操作人员的劳动强度和有害气体对操作人员的健康危害。环保真空涂装设备在真空涂装室与真空泵之间设置有过滤系统，该过滤系统对喷涂过程中产生的废漆废气进行过滤吸收，使排放到大气中的废气只含有少量的有害气体，减轻了对环境的污染。对利用环保真空涂装方式下喷涂的工件进行抽样检测，检测结果与空气喷涂、静电涂装下的工件样品检测结果进行对比，可以得出环保真空涂装的工件比空气喷涂、静电静电的工件表面光泽度高，漆层均匀，厚度较薄，油漆用量少，能源消耗少。
1.2环保真空涂装技术的研究背景和意义
随着工业生产的发展，涂装方法和涂装设备取得很大的发展。对工件进行涂装处理不仅能够提高工件的耐蚀性，延长工件的使用寿命，而且还对工件起美化作用，提高了工件表面的光泽度和光亮度，表面涂装广泛应用于汽车行业、摩托车行业、家电行业、玩具行业、五金塑料行业等。需涂装工件的种类繁多，数量巨大，尤其是近年来各行各业不断的蓬勃发展，更加增大了对涂装的需求，产品的表面质量甚至直接影响到该产品在市场上的竞争力。因此人们对于工件涂装的要求更加严格，不断的追求表面质量好，油漆用量少、能耗少、操作简单、涂装效率高、对操作人员的危害小以及对环境污染小等的涂装方式。而现在应用的涂装方式或多或少的不能符合或满足现代的涂装要求。基于此，涂装行业需不断地寻找新的突破口、新的出路。为了满足工件涂装的种种严格要求，环保真空涂装技术应运而生。
第二章环保真空静电涂装流水线箱体的设计
环保真空涂装设备的第一代、第二代机型的工件转架装置是固定在真空涂装室中的，转架装置具有自转和公转的功能，不仅方便装拆工件，而且有利于工件的涂装。但是真空涂装和烘烤都设置同一个真空室中，在工件涂装时，装拆工件都需要耗费一定的机时，且工件供烤需要较长的时间，需耗费更多的机时，导致真空涂装设备生产连续性较差、影响工件的涂装效率。为了提高环保真空涂装设备的工作效率，把工件的涂装和工件的'拱烤分别设在不同的真空室中，同时把它做成流水线系统，提高工件涂装的连续性和涂装效率。
2.1环保真空静电涂装流水线的总体设计方案
2.1.1环保真空静电涂装流水线的工作原理
环保真空静电涂装流水线是集真空涂装和真空供烤于一体的真空涂装设备，工件的涂装和烘烤分别设置在不同的真空箱中，即先在1号真空箱中进行涂装，再输送到2号真空箱中进行烘烤。环保真空静电涂装流水线基本的涂装原理和普通的环保真空涂装设备一样，即在一定的真空度的环境下，对工件表面进行涂装，并且对废气废漆进行吸收过滤的技术，相对于一般的真空涂装设备来说，环保真空静电涂装流水线工作效率较高、自动化程度较高。环保真空静电涂装流水线主要是通过传输带传输工件，利用传感器技术进行检测和利用PLC控制技术来实现一系列动作的自动控制，图2-1为环保真空静电涂装流水线的基本工作原理图。
第三章 真空箱体有限元分析 .........................................42-54
3.1 有限元分析法的简介......................................... 42-43
3.2 真空箱体的受力分析......................................... 43-44
3.3 真空箱体有限元分析 .........................................44-49
3.3.1 真空箱体应力应变分析 .........................................44-46
3.3.2 真空箱体优化设计......................................... 46-49
3.4 转动轴的有限元分析......................................... 49-53
3.4.1 转动轴的应力与变形分析......................................... 49-51
3.4.2 转动轴的疲劳寿命分析......................................... 51-53
3.5 本章小结......................................... 53-54
第四章 转架装置的结构设计......................................... 54-68
4.1 转架装置机构设计方案......................................... 54-63
4.1.1 转架装置的工作原理......................................... 54-56
4.1.2 工件小车结构的设计 .........................................56-58
4.1.3 动力传动机构的设计......................................... 58-59
4.1.4 齿轮传动机构的设计计算......................................... 59-63
4.2 定位引导机构的设计方案......................................... 63
4.3 定位机构的设计方案......................................... 63-67
4.3.1 工件小车上下定位装置设计......................................... 64-66
4.3.2 动力传动系统的停机定位装置......................................... 66-67
4.4 本章小结......................................... 67-68
第五章 工件涂装过程中的特性研究 .........................................68-83
5.1 ADAMS简介......................................... 68-69
5.2 油漆颗粒的动力学分析 .........................................69-74
5.2.1 静电涂装原理......................................... 69
5.2.2 盘式静电涂装......................................... 69-70
5.2.3 油漆颗粒的动力学分析......................................... 70-74
5.3 工件转速计算分祈 .........................................74-76
5.4 工件喷涂特性研究......................................... 76-82
结论
本文是以东莞百进五金塑料有限公司与广东工业大学合作的项目"真空涂装工程系列相关技术开发"为依据，结合机械设计、有限元分析、控制系统、动力学分析等知识，对环保真空技术、环保真空设备进行丌发与研究。
1、论文的主要内容真空箱体的结构设计、箱体门升降机结构设计和转架装置的结构设计。主要包括对箱体壁厚的计算；加强筋大小的计算；卷筒、钢丝绳、滑轮等的计算与选用；转动轴的设计与校核；工件小车、传动系统、定位系统等的设计。对真空箱体和转轴进行有限元分析，并且对油漆颗粒进行动力学分析，工件的涂装速度计算，振动对油漆涂装效果影响的分析等。
2、论文的主要创新点
(1)利用有限元法对真空箱体和转动轴进行有限元分析，得出真空箱体和转动轴的应力云图和变形量云图，验证真空箱体和转动轴的设计是否满足零件设计的强度准贝|J、刚度准则，并对真空箱体进行优化设计，对转动轴进行疲劳寿命分析。
(2)把转架装置分为传动系统和工件小车相互独立机构，通过定位机构对工件小车进行定位，使动力顺利的从传动系统传到工件小车上。
(3)研究工件在喷涂过程中油漆颗粒的分析速度、加速度、工件的转速以及工件的喷涂轨迹曲线特性，并利用动力学分析软件分析振动对喷涂质量的影响。
3、展望随着工业生产的不断发展，人们环保意识的增强以及客户对工件涂装的质量、节能、成本控制等要求的提高，对高性能的涂装设备有更高的要求。环保真空涂装技术与设备具有涂装效益高、涂装表面光泽度高、涂层均匀、油漆用量少、环境污染小、能耗小、自动化程度高以及人性化等特性，具有广阔的发展前景和强大的市场竞争力。本项目的设计开发虽然取得了预期的效果，但仍有以下几点还需要进一步研究开发。