近年來，大型 UV 雙面噴繪機(jī)市場(chǎng)顯現(xiàn)出高速發(fā)展的勢(shì)頭，但是針對(duì)大幅面打印材質(zhì)，如何保證其印刷精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性一直困擾著人們。本文介紹了一種大型 UV 雙面噴繪機(jī)打印平臺(tái)的設(shè)計(jì)與制造工藝，能夠有效改善 UV 雙面噴繪機(jī)生產(chǎn)過程中的打印變形問題。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，符合人們個(gè)性化需求的印刷品和高檔的戶外廣告越來越受到市場(chǎng)的青睞。最初，這些領(lǐng)域的數(shù)字印刷都是通過單面噴繪機(jī)實(shí)現(xiàn)的，與后期出現(xiàn)的雙面噴繪機(jī)相比，不僅生產(chǎn)效率低、工藝復(fù)雜，而且印刷質(zhì)量也不盡如人意。
經(jīng)分析，目前市場(chǎng)上的 UV 雙面噴繪機(jī)普遍存在的問題是，雙面對(duì)位精度存在較大的誤差，直接影響了打印圖像的清晰度和飽和度等指標(biāo)，特別是對(duì)于幅面為3 ～5m 的打印平面，保證其打印精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性十分困難。
決定對(duì)位精度和畫面清晰度的主要部件是打印平臺(tái)，要保證高質(zhì)量的雙面打印精度和畫面清晰度就必須保證打印平面的平面度。本文介紹了一種“大型 UV雙面噴繪機(jī)打印平臺(tái)設(shè)計(jì)與制造工藝”，能夠有效改善 UV 雙面噴繪機(jī)生產(chǎn)過程中的打印變形問題。
平臺(tái)精度影響因素分析
1.UV 燈散熱導(dǎo)致平臺(tái)精度下降
目前，大幅面雙面噴繪機(jī)主要以 UV 噴繪機(jī)為主，因其使用 UV 墨水而得名。UV 噴繪機(jī)配備 UV 燈(分為汞燈和 LED 燈)，可以使打印圖案即打即干、立等取樣。這個(gè)特性給生產(chǎn)和取樣帶來了很大程度的方便。但 UV 燈的使用也帶來了一些問題，最為突出的是散熱問題。UV燈照射在皮革或者其他打印材質(zhì)上，而這些材質(zhì)又放置在平臺(tái)上，UV 燈照發(fā)射出的熱量經(jīng)打 印材質(zhì)傳遞到打印平臺(tái)上，平臺(tái)長(zhǎng)期受熱會(huì)導(dǎo)致局部出現(xiàn)變形，致使平臺(tái)精度下降，影響打印質(zhì)量。由此可見，打印平臺(tái)幾何公差的控制將直接影響噴繪質(zhì)量以及走布精度。
2. 大幅面平臺(tái)加工精度控制困難
DLA-05-00 大型 UV 雙面噴繪機(jī)打印平臺(tái)，主要由平臺(tái)主體、風(fēng)管接頭、水管接頭、輸水管、平臺(tái)變形自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置、平臺(tái)水平調(diào)整機(jī)構(gòu)、兩側(cè)弧板以及弧板調(diào)整架等組成。對(duì)于平臺(tái)而言，難度最大的是要求整體長(zhǎng)度為 3350mm 的平面度加工公差為 0.05mm，精度要求很高。因其屬于細(xì)長(zhǎng)條型結(jié)構(gòu)零件，在加工過程中非常容易產(chǎn)生變形，影響零件加工精度，最終導(dǎo)致零件不合格。再加上生產(chǎn)過程中，UV 燈產(chǎn)生的熱量容易導(dǎo)致平臺(tái)局部發(fā)生變形，造成打印對(duì)位不穩(wěn)定。
平臺(tái)主體方案選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1. 選擇平臺(tái)主體方案
大幅面噴繪機(jī)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)主要有兩種，一種是風(fēng)冷平臺(tái)，一種是水冷平臺(tái)。其性能特點(diǎn)如下：
(1)風(fēng)冷平臺(tái)
該平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低。缺點(diǎn)是使用一定時(shí)間后，風(fēng)冷裝置容易漏風(fēng)，使冷卻效果達(dá)不到規(guī)定要求，導(dǎo)致平臺(tái)出現(xiàn)變形和磨損，影響打印精度和準(zhǔn)確度。
(2)水冷平臺(tái)
該平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用冷卻液流通于平臺(tái)內(nèi)部的方式進(jìn)行冷卻，有效避免了平臺(tái)因長(zhǎng)期受熱出現(xiàn)的局部變形問題。缺點(diǎn)是成本較高，面板材質(zhì)為 2.0 硬質(zhì)氧化鋁，底板材質(zhì)為 2.0 光鋁。
為了保證打印平臺(tái)的平面度，我們最終選用水冷平臺(tái)作為大型 UV 雙面噴繪機(jī)的打印平臺(tái)。
2. 確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
水冷平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)以上板面和下板面為主，上板面和下板面之間開有若干貫穿兩側(cè)的風(fēng)道，上板面設(shè)有若干抽風(fēng)孔;平臺(tái)主 體分為 3 個(gè)吸風(fēng)區(qū)，風(fēng)管接頭安裝于平臺(tái)主體下側(cè)，通過軟管與氣泵相接;輸水管通過水管接頭安裝于平臺(tái)主體內(nèi)部;輸水口位于平臺(tái)主體的兩端，貫通主臺(tái)體的內(nèi)部;通過水管連接制冷機(jī)。
平臺(tái)制造與裝配
1. 支撐梁采用中空矩形鋼
考慮到水冷平臺(tái)的強(qiáng)度、質(zhì)量、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等因素，一般其支撐梁采用中空矩形鋼的結(jié)構(gòu)。以 DLA-05-00 打印平臺(tái)為例，矩形鋼規(guī)格為 120mm×80mm。在保證平臺(tái)支撐梁強(qiáng)度的同時(shí)，還要確保平臺(tái)支撐梁上平面的平面度，加工公差為0.1mm。支撐梁主體需焊接成型，經(jīng)熱處理、校直、粗銑、時(shí)效、半精銑、精銑，最后達(dá)到精度要求。
2. 打印平面的硬度和隔熱處理
水冷平臺(tái)主體上面板粗加工后，經(jīng)校直、精磨得到符合圖樣要求公差的打印平面。通過硬質(zhì)陽(yáng)極氧化得到 250μm 的硬質(zhì)氧 化膜，提高了打印平面的硬度和隔熱能力，從而得到性能穩(wěn)定的打印平臺(tái);再通過平臺(tái)變形自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置將水冷平臺(tái)與平臺(tái)支撐梁連接，將水冷平臺(tái)上平面的平面度微調(diào)至要求范圍內(nèi)。
3. 平臺(tái)整體水平調(diào)整機(jī)構(gòu)
在保證打印平臺(tái)自身精度的基礎(chǔ)上，通過平臺(tái)水平調(diào)整機(jī)構(gòu)將打印平臺(tái)調(diào)整至與打印噴頭平面平行。確保 UV 雙面噴繪機(jī)頭在運(yùn)行過程中，始終與打印平臺(tái)上平面保持高度平行關(guān)系。
4. 平臺(tái)變形自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置
在生產(chǎn)使用過程中，大型 UV 雙面噴繪機(jī)打印平臺(tái)受 UV 燈產(chǎn)生熱量的影響，會(huì)發(fā)生局部變形，使平臺(tái)打印平面的平面度發(fā)生變化，導(dǎo)致出現(xiàn)打印畫面清晰度較差、雙面對(duì)位困難、收布精度不準(zhǔn)等一系列問題。同時(shí)，在大型 UV 雙面噴繪機(jī)的運(yùn)輸、裝卸過程中，由于路況顛簸或受人為因素影響使設(shè)備發(fā)生側(cè)滑、振動(dòng)，也極有可能導(dǎo)致打印平臺(tái)發(fā)生變形。
除了利用水冷平臺(tái)來解決打印平臺(tái)的受熱變形外，針對(duì)上述問題，我們還設(shè)計(jì)了平臺(tái)變形自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，該裝置可以有效地釋放打印平臺(tái)在水平方向上受到的應(yīng)力，并調(diào)節(jié)由于受熱或受外力沖擊而導(dǎo)致的局部變形。
結(jié)語
本文針對(duì) UV 雙面噴繪機(jī)生產(chǎn)過程中的打印變形問題展開研究，提出了大型 UV 雙面噴繪機(jī)打印平臺(tái)的設(shè)計(jì)與制造工藝。該方案具有如下特點(diǎn)：
1. 充分優(yōu)化了水冷平臺(tái)的支撐結(jié)構(gòu)和加工工藝，保證了水冷平臺(tái)打印面的幾何精度要求，滿足了圖樣設(shè)計(jì)要求。
2. 從設(shè)計(jì)、選型、加工、熱處理、裝配等各個(gè)方面嚴(yán)格控制平臺(tái)主體變形量，從而使總體變形量控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。
3. 本方案也可以應(yīng)用于其他類似設(shè)備細(xì)長(zhǎng)零件的加工中，可以大大提高設(shè)備的工作精度，提升印刷品質(zhì)。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，符合人們個(gè)性化需求的印刷品和高檔的戶外廣告越來越受到市場(chǎng)的青睞。最初，這些領(lǐng)域的數(shù)字印刷都是通過單面噴繪機(jī)實(shí)現(xiàn)的，與后期出現(xiàn)的雙面噴繪機(jī)相比，不僅生產(chǎn)效率低、工藝復(fù)雜，而且印刷質(zhì)量也不盡如人意。
經(jīng)分析，目前市場(chǎng)上的 UV 雙面噴繪機(jī)普遍存在的問題是，雙面對(duì)位精度存在較大的誤差，直接影響了打印圖像的清晰度和飽和度等指標(biāo)，特別是對(duì)于幅面為3 ～5m 的打印平面，保證其打印精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性十分困難。
決定對(duì)位精度和畫面清晰度的主要部件是打印平臺(tái)，要保證高質(zhì)量的雙面打印精度和畫面清晰度就必須保證打印平面的平面度。本文介紹了一種“大型 UV雙面噴繪機(jī)打印平臺(tái)設(shè)計(jì)與制造工藝”，能夠有效改善 UV 雙面噴繪機(jī)生產(chǎn)過程中的打印變形問題。
平臺(tái)精度影響因素分析
1.UV 燈散熱導(dǎo)致平臺(tái)精度下降
目前，大幅面雙面噴繪機(jī)主要以 UV 噴繪機(jī)為主，因其使用 UV 墨水而得名。UV 噴繪機(jī)配備 UV 燈(分為汞燈和 LED 燈)，可以使打印圖案即打即干、立等取樣。這個(gè)特性給生產(chǎn)和取樣帶來了很大程度的方便。但 UV 燈的使用也帶來了一些問題，最為突出的是散熱問題。UV燈照射在皮革或者其他打印材質(zhì)上，而這些材質(zhì)又放置在平臺(tái)上，UV 燈照發(fā)射出的熱量經(jīng)打 印材質(zhì)傳遞到打印平臺(tái)上，平臺(tái)長(zhǎng)期受熱會(huì)導(dǎo)致局部出現(xiàn)變形，致使平臺(tái)精度下降，影響打印質(zhì)量。由此可見，打印平臺(tái)幾何公差的控制將直接影響噴繪質(zhì)量以及走布精度。
2. 大幅面平臺(tái)加工精度控制困難
DLA-05-00 大型 UV 雙面噴繪機(jī)打印平臺(tái)，主要由平臺(tái)主體、風(fēng)管接頭、水管接頭、輸水管、平臺(tái)變形自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置、平臺(tái)水平調(diào)整機(jī)構(gòu)、兩側(cè)弧板以及弧板調(diào)整架等組成。對(duì)于平臺(tái)而言，難度最大的是要求整體長(zhǎng)度為 3350mm 的平面度加工公差為 0.05mm，精度要求很高。因其屬于細(xì)長(zhǎng)條型結(jié)構(gòu)零件，在加工過程中非常容易產(chǎn)生變形，影響零件加工精度，最終導(dǎo)致零件不合格。再加上生產(chǎn)過程中，UV 燈產(chǎn)生的熱量容易導(dǎo)致平臺(tái)局部發(fā)生變形，造成打印對(duì)位不穩(wěn)定。
平臺(tái)主體方案選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1. 選擇平臺(tái)主體方案
大幅面噴繪機(jī)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)主要有兩種，一種是風(fēng)冷平臺(tái)，一種是水冷平臺(tái)。其性能特點(diǎn)如下：
(1)風(fēng)冷平臺(tái)
該平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低。缺點(diǎn)是使用一定時(shí)間后，風(fēng)冷裝置容易漏風(fēng)，使冷卻效果達(dá)不到規(guī)定要求，導(dǎo)致平臺(tái)出現(xiàn)變形和磨損，影響打印精度和準(zhǔn)確度。
(2)水冷平臺(tái)
該平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用冷卻液流通于平臺(tái)內(nèi)部的方式進(jìn)行冷卻，有效避免了平臺(tái)因長(zhǎng)期受熱出現(xiàn)的局部變形問題。缺點(diǎn)是成本較高，面板材質(zhì)為 2.0 硬質(zhì)氧化鋁，底板材質(zhì)為 2.0 光鋁。
為了保證打印平臺(tái)的平面度，我們最終選用水冷平臺(tái)作為大型 UV 雙面噴繪機(jī)的打印平臺(tái)。
2. 確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
水冷平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)以上板面和下板面為主，上板面和下板面之間開有若干貫穿兩側(cè)的風(fēng)道，上板面設(shè)有若干抽風(fēng)孔;平臺(tái)主 體分為 3 個(gè)吸風(fēng)區(qū)，風(fēng)管接頭安裝于平臺(tái)主體下側(cè)，通過軟管與氣泵相接;輸水管通過水管接頭安裝于平臺(tái)主體內(nèi)部;輸水口位于平臺(tái)主體的兩端，貫通主臺(tái)體的內(nèi)部;通過水管連接制冷機(jī)。
平臺(tái)制造與裝配
1. 支撐梁采用中空矩形鋼
考慮到水冷平臺(tái)的強(qiáng)度、質(zhì)量、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等因素，一般其支撐梁采用中空矩形鋼的結(jié)構(gòu)。以 DLA-05-00 打印平臺(tái)為例，矩形鋼規(guī)格為 120mm×80mm。在保證平臺(tái)支撐梁強(qiáng)度的同時(shí)，還要確保平臺(tái)支撐梁上平面的平面度，加工公差為0.1mm。支撐梁主體需焊接成型，經(jīng)熱處理、校直、粗銑、時(shí)效、半精銑、精銑，最后達(dá)到精度要求。
2. 打印平面的硬度和隔熱處理
水冷平臺(tái)主體上面板粗加工后，經(jīng)校直、精磨得到符合圖樣要求公差的打印平面。通過硬質(zhì)陽(yáng)極氧化得到 250μm 的硬質(zhì)氧 化膜，提高了打印平面的硬度和隔熱能力，從而得到性能穩(wěn)定的打印平臺(tái);再通過平臺(tái)變形自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置將水冷平臺(tái)與平臺(tái)支撐梁連接，將水冷平臺(tái)上平面的平面度微調(diào)至要求范圍內(nèi)。
3. 平臺(tái)整體水平調(diào)整機(jī)構(gòu)
在保證打印平臺(tái)自身精度的基礎(chǔ)上，通過平臺(tái)水平調(diào)整機(jī)構(gòu)將打印平臺(tái)調(diào)整至與打印噴頭平面平行。確保 UV 雙面噴繪機(jī)頭在運(yùn)行過程中，始終與打印平臺(tái)上平面保持高度平行關(guān)系。
4. 平臺(tái)變形自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置
在生產(chǎn)使用過程中，大型 UV 雙面噴繪機(jī)打印平臺(tái)受 UV 燈產(chǎn)生熱量的影響，會(huì)發(fā)生局部變形，使平臺(tái)打印平面的平面度發(fā)生變化，導(dǎo)致出現(xiàn)打印畫面清晰度較差、雙面對(duì)位困難、收布精度不準(zhǔn)等一系列問題。同時(shí)，在大型 UV 雙面噴繪機(jī)的運(yùn)輸、裝卸過程中，由于路況顛簸或受人為因素影響使設(shè)備發(fā)生側(cè)滑、振動(dòng)，也極有可能導(dǎo)致打印平臺(tái)發(fā)生變形。
除了利用水冷平臺(tái)來解決打印平臺(tái)的受熱變形外，針對(duì)上述問題，我們還設(shè)計(jì)了平臺(tái)變形自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，該裝置可以有效地釋放打印平臺(tái)在水平方向上受到的應(yīng)力，并調(diào)節(jié)由于受熱或受外力沖擊而導(dǎo)致的局部變形。
結(jié)語
本文針對(duì) UV 雙面噴繪機(jī)生產(chǎn)過程中的打印變形問題展開研究，提出了大型 UV 雙面噴繪機(jī)打印平臺(tái)的設(shè)計(jì)與制造工藝。該方案具有如下特點(diǎn)：
1. 充分優(yōu)化了水冷平臺(tái)的支撐結(jié)構(gòu)和加工工藝，保證了水冷平臺(tái)打印面的幾何精度要求，滿足了圖樣設(shè)計(jì)要求。
2. 從設(shè)計(jì)、選型、加工、熱處理、裝配等各個(gè)方面嚴(yán)格控制平臺(tái)主體變形量，從而使總體變形量控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。
3. 本方案也可以應(yīng)用于其他類似設(shè)備細(xì)長(zhǎng)零件的加工中，可以大大提高設(shè)備的工作精度，提升印刷品質(zhì)。
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