近年來，大型 UV 雙面噴繪機市場顯現(xiàn)出高速發(fā)展的勢頭，但是針對大幅面打印材質(zhì)，如何保證其印刷精度和長期穩(wěn)定性一直困擾著人們。本文介紹了一種大型 UV 雙面噴繪機打印平臺的設(shè)計與制造工藝，能夠有效改善 UV 雙面噴繪機生產(chǎn)過程中的打印變形問題。
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，符合人們個性化需求的印刷品和高檔的戶外廣告越來越受到市場的青睞。最初，這些領(lǐng)域的數(shù)字印刷都是通過單面噴繪機實現(xiàn)的，與后期出現(xiàn)的雙面噴繪機相比，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，目前市場上的 UV 雙面噴繪機普遍存在的問題是，雙面對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，特別是對于幅面為3 ～5m 的打印平面，保證其打印精度和長期穩(wěn)定性十分困難。
決定對位精度和畫面清晰度的主要部件是打印平臺，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雙面噴繪機打印平臺設(shè)計與制造工藝”，能夠有效改善 UV 雙面噴繪機生產(chǎn)過程中的打印變形問題。
平臺精度影響因素分析
1.UV 燈散熱導(dǎo)致平臺精度下降
目前，大幅面雙面噴繪機主要以 UV 噴繪機為主，因其使用 UV 墨水而得名。UV 噴繪機配備 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)傳遞到打印平臺上，平臺長期受熱會導(dǎo)致局部出現(xiàn)變形，致使平臺精度下降，影響打印質(zhì)量。由此可見，打印平臺幾何公差的控制將直接影響噴繪質(zhì)量以及走布精度。
2. 大幅面平臺加工精度控制困難
DLA-05-00 大型 UV 雙面噴繪機打印平臺，主要由平臺主體、風(fēng)管接頭、水管接頭、輸水管、平臺變形自動調(diào)節(jié)裝置、平臺水平調(diào)整機構(gòu)、兩側(cè)弧板以及弧板調(diào)整架等組成。對于平臺而言，難度最大的是要求整體長度為 3350mm 的平面度加工公差為 0.05mm，精度要求很高。因其屬于細長條型結(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)致平臺局部發(fā)生變形，造成打印對位不穩(wěn)定。
平臺主體方案選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計
1. 選擇平臺主體方案
大幅面噴繪機平臺的結(jié)構(gòu)主要有兩種，一種是風(fēng)冷平臺，一種是水冷平臺。其性能特點如下：
(1)風(fēng)冷平臺
該平臺的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。缺點是使用一定時間后，風(fēng)冷裝置容易漏風(fēng)，使冷卻效果達不到規(guī)定要求，導(dǎo)致平臺出現(xiàn)變形和磨損，影響打印精度和準確度。
(2)水冷平臺
該平臺的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，采用冷卻液流通于平臺內(nèi)部的方式進行冷卻，有效避免了平臺因長期受熱出現(xiàn)的局部變形問題。缺點是成本較高，面板材質(zhì)為 2.0 硬質(zhì)氧化鋁，底板材質(zhì)為 2.0 光鋁。
為了保證打印平臺的平面度，我們最終選用水冷平臺作為大型 UV 雙面噴繪機的打印平臺。
2. 確定結(jié)構(gòu)設(shè)計
水冷平臺主體結(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;平臺主 體分為 3 個吸風(fēng)區(qū)，風(fēng)管接頭安裝于平臺主體下側(cè)，通過軟管與氣泵相接;輸水管通過水管接頭安裝于平臺主體內(nèi)部;輸水口位于平臺主體的兩端，貫通主臺體的內(nèi)部;通過水管連接制冷機。
平臺制造與裝配
1. 支撐梁采用中空矩形鋼
考慮到水冷平臺的強度、質(zhì)量、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性等因素，一般其支撐梁采用中空矩形鋼的結(jié)構(gòu)。以 DLA-05-00 打印平臺為例，矩形鋼規(guī)格為 120mm×80mm。在保證平臺支撐梁強度的同時，還要確保平臺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、時效、半精銑、精銑，最后達到精度要求。
2. 打印平面的硬度和隔熱處理
水冷平臺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;再通過平臺變形自動調(diào)節(jié)裝置將水冷平臺與平臺支撐梁連接，將水冷平臺上平面的平面度微調(diào)至要求范圍內(nèi)。
3. 平臺整體水平調(diào)整機構(gòu)
在保證打印平臺自身精度的基礎(chǔ)上，通過平臺水平調(diào)整機構(gòu)將打印平臺調(diào)整至與打印噴頭平面平行。確保 UV 雙面噴繪機頭在運行過程中，始終與打印平臺上平面保持高度平行關(guān)系。
4. 平臺變形自動調(diào)節(jié)裝置
在生產(chǎn)使用過程中，大型 UV 雙面噴繪機打印平臺受 UV 燈產(chǎn)生熱量的影響，會發(fā)生局部變形，使平臺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、雙面對位困難、收布精度不準等一系列問題。同時，在大型 UV 雙面噴繪機的運輸、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，也極有可能導(dǎo)致打印平臺發(fā)生變形。
除了利用水冷平臺來解決打印平臺的受熱變形外，針對上述問題，我們還設(shè)計了平臺變形自動調(diào)節(jié)裝置，該裝置可以有效地釋放打印平臺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 UV 雙面噴繪機生產(chǎn)過程中的打印變形問題展開研究，提出了大型 UV 雙面噴繪機打印平臺的設(shè)計與制造工藝。該方案具有如下特點：
1. 充分優(yōu)化了水冷平臺的支撐結(jié)構(gòu)和加工工藝，保證了水冷平臺打印面的幾何精度要求，滿足了圖樣設(shè)計要求。
2. 從設(shè)計、選型、加工、熱處理、裝配等各個方面嚴格控制平臺主體變形量，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)備細長零件的加工中，可以大大提高設(shè)備的工作精度，提升印刷品質(zhì)。
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，符合人們個性化需求的印刷品和高檔的戶外廣告越來越受到市場的青睞。最初，這些領(lǐng)域的數(shù)字印刷都是通過單面噴繪機實現(xiàn)的，與后期出現(xiàn)的雙面噴繪機相比，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，目前市場上的 UV 雙面噴繪機普遍存在的問題是，雙面對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，特別是對于幅面為3 ～5m 的打印平面，保證其打印精度和長期穩(wěn)定性十分困難。
決定對位精度和畫面清晰度的主要部件是打印平臺，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雙面噴繪機打印平臺設(shè)計與制造工藝”，能夠有效改善 UV 雙面噴繪機生產(chǎn)過程中的打印變形問題。
平臺精度影響因素分析
1.UV 燈散熱導(dǎo)致平臺精度下降
目前，大幅面雙面噴繪機主要以 UV 噴繪機為主，因其使用 UV 墨水而得名。UV 噴繪機配備 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)傳遞到打印平臺上，平臺長期受熱會導(dǎo)致局部出現(xiàn)變形，致使平臺精度下降，影響打印質(zhì)量。由此可見，打印平臺幾何公差的控制將直接影響噴繪質(zhì)量以及走布精度。
2. 大幅面平臺加工精度控制困難
DLA-05-00 大型 UV 雙面噴繪機打印平臺，主要由平臺主體、風(fēng)管接頭、水管接頭、輸水管、平臺變形自動調(diào)節(jié)裝置、平臺水平調(diào)整機構(gòu)、兩側(cè)弧板以及弧板調(diào)整架等組成。對于平臺而言，難度最大的是要求整體長度為 3350mm 的平面度加工公差為 0.05mm，精度要求很高。因其屬于細長條型結(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)致平臺局部發(fā)生變形，造成打印對位不穩(wěn)定。
平臺主體方案選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計
1. 選擇平臺主體方案
大幅面噴繪機平臺的結(jié)構(gòu)主要有兩種，一種是風(fēng)冷平臺，一種是水冷平臺。其性能特點如下：
(1)風(fēng)冷平臺
該平臺的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。缺點是使用一定時間后，風(fēng)冷裝置容易漏風(fēng)，使冷卻效果達不到規(guī)定要求，導(dǎo)致平臺出現(xiàn)變形和磨損，影響打印精度和準確度。
(2)水冷平臺
該平臺的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，采用冷卻液流通于平臺內(nèi)部的方式進行冷卻，有效避免了平臺因長期受熱出現(xiàn)的局部變形問題。缺點是成本較高，面板材質(zhì)為 2.0 硬質(zhì)氧化鋁，底板材質(zhì)為 2.0 光鋁。
為了保證打印平臺的平面度，我們最終選用水冷平臺作為大型 UV 雙面噴繪機的打印平臺。
2. 確定結(jié)構(gòu)設(shè)計
水冷平臺主體結(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;平臺主 體分為 3 個吸風(fēng)區(qū)，風(fēng)管接頭安裝于平臺主體下側(cè)，通過軟管與氣泵相接;輸水管通過水管接頭安裝于平臺主體內(nèi)部;輸水口位于平臺主體的兩端，貫通主臺體的內(nèi)部;通過水管連接制冷機。
平臺制造與裝配
1. 支撐梁采用中空矩形鋼
考慮到水冷平臺的強度、質(zhì)量、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性等因素，一般其支撐梁采用中空矩形鋼的結(jié)構(gòu)。以 DLA-05-00 打印平臺為例，矩形鋼規(guī)格為 120mm×80mm。在保證平臺支撐梁強度的同時，還要確保平臺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、時效、半精銑、精銑，最后達到精度要求。
2. 打印平面的硬度和隔熱處理
水冷平臺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;再通過平臺變形自動調(diào)節(jié)裝置將水冷平臺與平臺支撐梁連接，將水冷平臺上平面的平面度微調(diào)至要求范圍內(nèi)。
3. 平臺整體水平調(diào)整機構(gòu)
在保證打印平臺自身精度的基礎(chǔ)上，通過平臺水平調(diào)整機構(gòu)將打印平臺調(diào)整至與打印噴頭平面平行。確保 UV 雙面噴繪機頭在運行過程中，始終與打印平臺上平面保持高度平行關(guān)系。
4. 平臺變形自動調(diào)節(jié)裝置
在生產(chǎn)使用過程中，大型 UV 雙面噴繪機打印平臺受 UV 燈產(chǎn)生熱量的影響，會發(fā)生局部變形，使平臺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、雙面對位困難、收布精度不準等一系列問題。同時，在大型 UV 雙面噴繪機的運輸、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，也極有可能導(dǎo)致打印平臺發(fā)生變形。
除了利用水冷平臺來解決打印平臺的受熱變形外，針對上述問題，我們還設(shè)計了平臺變形自動調(diào)節(jié)裝置，該裝置可以有效地釋放打印平臺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 UV 雙面噴繪機生產(chǎn)過程中的打印變形問題展開研究，提出了大型 UV 雙面噴繪機打印平臺的設(shè)計與制造工藝。該方案具有如下特點：
1. 充分優(yōu)化了水冷平臺的支撐結(jié)構(gòu)和加工工藝，保證了水冷平臺打印面的幾何精度要求，滿足了圖樣設(shè)計要求。
2. 從設(shè)計、選型、加工、熱處理、裝配等各個方面嚴格控制平臺主體變形量，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)備細長零件的加工中，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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