数码喷墨印花机的原理及总体设计.docx
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数码喷墨印花机的原理及总体设计
武汉科技学院
毕业设计[论文]
题目：
数码喷墨印花机的原理及总体设计
院系:
机电工程系
专业:
机械设计制造及其自动化004班
姓名:
指导老师:
2004年6月10日
武汉科技学院毕业设计（论文）任务书………………………………………3
毕业设计（论文）开题报告…………………………………………………………7
摘要……………………………………………………………………………………………10
ABSTRACT……………………………………………………………………………………11
1绪论………………………………………………………………………………………12
1.1数码喷墨印花的起源……………………………………………………………12
1.2数码喷墨印花技术简介…………………………………………………………12
1.3数码喷墨印花技术的特点……………………………………………………13
1.4数码喷墨印花技术的应用领域………………………………………………13
2数码喷墨印花机原理设计……………………………………………………15
2.1连续喷墨印花………………………………………………………………………15
2.2按需喷墨（DOD）印花……………………………………………………………18
2.2.1热振动按需喷墨印花系统…………………………………………………18
2.2.2压电按需喷墨印花系统……………………………………………………18
2.2.3采用电磁阀按需喷墨印花系统…………………………………………19
3.数码喷墨印花机总体设计…………………………………………………22
3.1组成……………………………………………………………………………………22
3.1.1印花部分…………………………………………………………………………22
3.1.2成品布自动控制收布部分…………………………………………………22
3.2各单元的组成及功能…………………………………………………………22
3.3结构设计及计算…………………………………………………………………23
3.3.1总体传动方案设计……………………………………………………………23
3.3.2各部分传动方案设计…………………………………………………………24
3.3.3卷取部分结构设计……………………………………………………………25
3.3.4成品布卷取部分结构设计………………………………………………28
4.数码喷墨印花机小车单元设计……………………………………………33
4.1小车单元组成………………………………………………………………………33
4.2小车单元的功能…………………………………………………………………33
4.3小车单元的实体图………………………………………………………………34
5.数码喷墨印花机控制部分设计……………………………………………34
6.设计总结……………………………………………………………………………36
参考文献……………………………………………………………………………………37
附录…………………………………………………………………………………………39
英文资料……………………………………………………………………………………41
中文翻译……………………………………………………………………………………45
致谢……………………………………………………………………………………………48
武汉科技学院
毕业设计（论文）任务书
题目：
数码喷墨印花机的原理及总体设计
完成期限：
2003年12月1日至2004年6月13日
院系机电工程系指导教师梅顺齐
专业机设004班职称教授
学生满涛院（系）主任梅顺齐
接受任务日期2003.12.1批准日期2003.12.1
一、原始依据（资料）
本课题是湖北省省教育厅科研项目之一，基于喷墨打印机的结构和工作原理进行喷墨印花机工作原理和总体结构的设计。
近几年，随着电子分色、配色等CAD技术在纺织染整行业的应用，纺织品数码印花技术在国际上的应用也越来越广泛。
然而纺织品数码喷墨印花技术的研究还属于初级阶段，目前也仅有小批量专用产品投入市场。
喷墨印花设备对其油墨也有特定的要求，油墨反过来对印花设备也有特定的要求，再说，较低的喷墨印花速度也是目前所面临的一个难题。
针对纺织品喷墨印花技术的这些问题，喷墨印花技术的研究是及其重要和十分必要的。
二、设计（论文）内容和要求
1.设计内容
1.1数码喷墨印花机的原理设计；
1.2数码喷墨印花机的总体设计；
1.3数码喷墨印花机传动部分的设计；
1.4数码喷墨印花机控制部分的设计；
1.5数码喷墨印花机小车单元的设计。
2.设计任务要求
2.1设计数码喷墨印花机的工作原理
2.2设计数码喷墨印花机的传递系统
2.3设计喷墨印花机的控制系统
2.4设计数码印花机小车单元零件图、装配图
2.5设计数码印花机总装示意图
2.6中英文摘要
2.7编写设计说明书或论文
2.8翻译英文资料
三、主要参考资料
1.周旭东,李艳梅.数码印花技术应用[J].上海纺织科技,2003,31（3）
2.孙恒,陈作模主编.机械原理[M].北京：
高等教育出版社,2001
3.濮良贵,纪名刚主编.机械设计[M].北京：
高等教育出版社,2001
4.成大先主编.机械设计手册[M].北京：
化学工业出版社，2002
5.曲志深.喷墨打印机的原理及维修[M].北京：
清华大学出版社，1995
6.邓星钟.机电传动控制[M].华中科技大学出版社,2000.6
7.杨栋墚.织物数码喷墨印花技术的动向[J].全国染整新技术应用推广协作网.印染,2003增刊
四、同组设计者
江剑秋
设计（论文）进度计划表
序号
起止日期
计划完成内容
实际完成内容
检查日期
检查人签名
1
2003.12～
春节前
收集资料完成开题
报告并翻译外文
完成计划内容
梅顺齐
2.20
2
2004.2.20～2004.3.10
工作原理、系统分析与设计
完成计划内容
梅顺齐
3.11
3
2004.3.10～2004.3.30
总体设计
完成计划内容
梅顺齐
4.1
4
2004.3.30～2004.4.10
小车设计与绘图
完成计划内容
梅顺齐
4.11
5
2004.4.10～2004.4.30
传动部分和控制部分的设计
完成计划内容
梅顺齐
5.1
6
2004.4.30～2004.5.20
编写论文
完成计划内容
梅顺齐
5.20
7
2004.5.20~
2004.6.10
完善论文
并准备答辩
完成计划内容
梅顺齐
6.11
8
2004.6.10~
2004.6.13
准备答辩
指导教师批准日期2003年12月1日签名：
梅顺齐
毕业设计（论文）开题报告
课题名称
数码喷墨印花机的原理及总体设计
院系名称
机电工程系
专业名称
机械设计制造及其自动化
学生姓名
满涛
指导教师
梅顺齐
1.数码喷墨印花的意义
近十多年，不接触式印花，又称为非紧压式印花有了相当大的进展，主要包括以下五个方面∶
⑴喷墨打印或印花技术；
⑵电子照相技术；
⑶热扩散转移技术；
⑸静电和离子沉积成像印制技术；
⑹磁性成像印制技术。
在这五个方面首先以喷墨印花技术在纺织品印花中发展最快，也最有前途，已经工业化生产应用，取得了较好的效果。
随着网络的普及和通讯设施的发达，时尚和流行趋势的传播越来越快，流行周期越来越短，而消费者则越来越关注自我和个性化纺织服饰产品。
因此，纺织服装业对这种需求的适应和把握变得极为重要，变化频繁的市场和日益激烈的竞争对纺织品的设计、生产和营销都提出了如何适应的问题，尤其是适应的快速性和动态响应，既通常所说的“快速反应”。
在这一过程中，印花技术的革命业不容忽视。
从纺织品和服装流行得周期和数量来看，留给纺织品生产的时间越来越短，研究新一代印花方法和设备势在必行。
纺织品数码印花的出现和发展，在很大程度上弥补了传统印花生产的不足，整个印花过程所需时间大大缩短，配色灵活，减少了浪费。
同时其生产过程无废料排放，符合了当今环保的要求。
喷墨印花产生于20世纪50年代的后期，尽管早在19世纪后半期就有人阐明印刷的原理，但很久未有工业化应用。
纺织品喷墨印花开始于20世纪70年代，旨在开发不接触印花系统，用数码产生多色图案。
利用计算机辅助设计系统可以快速产生分色图案，不要生产网版，而且具有几乎瞬时就能改变图案的功能，使此技术具有非常大的吸引力。
数码喷墨印花技术在纺织品上的应用从20世纪60年代开始，最初主要应用于地毯领域，从90年代初期开始，逐渐拓展到了一般织物。
数码印花机克拍摄任何图形或图案。
然后将其印在织物上。
对印花织物进行适当调整，等达到满意的模拟效果后，再存取数码化资料。
这样就可以把图案印到不同的织物上，而且，这些数字图形还可以为新的设计提供原料库和多种选择。
同时，数码技术可让不同的设计软件一起使用，以更好的契合款式及样板的需求，使企业能在适当的时间将适当的产品推向市场。
而最近几年,数码印花技术在国际上应用越来越广泛，这是计算机技术与印染行业结合的产物，不仅可以达到传统印花的效果，而且可以作到传统印花机不能比拟的特殊效果，完全改变了传统的印花理念，开拓了印花的新的时代。
数码印花技术还对服装制作业、纺织品与服装的销售理念与经营方法都带来了巨大的影响和变化。
这是与科学的进步、人类生活与工作模式的改变紧密相连的。
2.数码喷墨印花技术简述
所谓纺织品喷墨印花，是将含有色素的墨水在压缩空气的驱动下，经由喷墨印花机的喷嘴喷射到被印基材上，由计算机按设计要求控制形成花纹图案。
根据墨水系统的性能，经适当后处理（如焙烘加工），使纺织品具有一定的牢固和鲜艳度。
实际操作中，先用扫描仪器或数码相机数字化输入图稿，然后应用图形软件或专业的印花分色与设计软件处理图稿，然后再通过喷印控制软件将数字化信息传输到数码喷印机，喷射出图拿。
根据墨水喷射技术的不同，目前应用于纺织品喷墨印花的技术主要有两种类型，即连续喷墨CIJ（ContinuousInkJet）和按需喷墨DOD（DroponDemand）。
此外还有静电气流式按需喷墨印花系统和用于旗篷、帷幕、地毯和广告行业等的所谓阀门（Valve）喷墨DOD系统。
3.数码喷墨印花技术的关键技术
数码喷墨印花技术的成功升必需三个要素，即优良的硬件（印花机）、优良的燃料（大色域）和相关软件。
只有同时具备这三个要素，数码喷墨印花技术才可能真正发挥其优势，代替传统印花技术。
自巴黎ITMA99之后，喷墨印花机（DDP）有了很大进展，直接数字印花有望在不久的将来实现大批量生产。
目前主要有Millitron、Seitex、Stork以及Image等公司生产连续喷墨技术的喷墨技术的喷墨印花机。
生产按喷墨印花机的公司目前主要有：
Canon、Hewlett-Packard、Lexmark、Epson、Spectra、Xaar和Trident等。
在开发喷墨印花机的同时，燃料商也在积极开发和生产不同的特殊燃料以配合喷墨印花机的使用。
用于喷墨印花的印墨配方或色浆组成必须符合严格的物理和化学标准，具有特定性能，才能形成最佳液滴，得到优良的图象和色泽鲜艳度。
用于纺织品喷墨印花的印墨研究尚属初期，产品正在开发之中。
世界上许多国家都投入巨资进行墨水的研究，这无疑是受喷墨印花燃料价格的推动。
现已研制出的织物预处理系统和酸性、活性及分散燃料为基础的喷墨燃料并用于一些不同的印花设备，但普遍价格昂贵，适应性有限。
这表现在喷墨印花用喷墨有很强的专业性，不同的喷墨印花机和不同的喷墨方式，其所用印墨不尽相同，很难制成通用的印墨。
有些生产厂甚至在喷头上装有芯片，必须使用他们生产的印墨，这又给印墨的研究开发带来不必要的困难。
除了喷墨印花的硬件外，软件同样十分重要。
使用喷墨印花软件。
可使纺织品设计人员具有设计产品可重复图案从来未有过的灵活性，使一个公司以远低于目前的成本生产销售样品，同时将生产中断减至最小，这一过程可大大缩短新产品开发时间，同时，让新产品更快地进入市场。
目前，喷墨印花系统发展的一个主要变化，尤其是对纺织印花，就是具有不同特长的公司间合作地出现，以完全解决纺织工业中喷墨印花存在的问题，即开发一个成功的喷墨印花系统喷墨印花机、协调印花设计与喷墨印花机的软件和织物预处理于染色的化学品系统。
喷墨印花系统开发新合作的例子见表1。
表1喷墨印花系统开发新合作的例子
印花机
软件
化学品
Stork
Lectra
Zeneca
Encad,Mimaki
Sophis
Ciba
Mimaki
DuaGraphicsSystem
DuPont
Mimaki
WirthGraphic
Ciba
Encad
NedGraphics
Ciba
Ichisose
Dystar
SignTech
Kimberly-Clark
Zimmer/Jemtex
Dystar
4.本设计的设计内容、方法及步骤
本设计主要是根据喷墨打印机的工作原理和结构，对喷墨数码印花机的工作原理和总体结构进行设计，对小车部分进行测绘，包括工程图和实体图，同时还要根据所设计的工作原理和总体结构对数码喷墨印花机的传动和控制部分进行相应的概述。
设计步骤为：
⑴收集资料，对数码喷墨印花技术的现状进行分析；
⑵完成开题报告；
⑶对喷墨印花机的工作原理、系统进行分析与设计；
⑷对喷墨印花机的总体结构、传动系统和控制系统的设计；
⑸对喷墨印花机的小车部分的设计与制图
⑹编写论文。
参考文献：
[1]周旭东，李艳梅.数码印花技术应用[J].上海纺织科技.2003年6月.第31卷第3期。
[2]杨栋墚.织物数码喷墨印花技术的动向[J].全国染整新技术应用推广协作网（200042）.印染.2003增刊.
[3]武祥珊.印花技术的现状与发展[J].上海华纶印染有限公司.印染.2003，No.12.
[4]林世均，周予生，周大庆.M1336-280型平网印花机的研制与开发[J].郑州纺织机械股份有限公司.染整技术.Vol.25，No.3，Jun.2003.[5]
[5]单晴川.网络数码印花技术[J].杭州宏华数码科技股份有限公司.印染（2003增刊）.
[6]曲志深.喷墨打印机的原理及维修[M].北京：
清华大学出版社，199505。
[7]刘向东.打印机机构原理与使用维修[M].北京：
机械工业出版社，199810
[8]中国纺织网.喷墨印花技术新进展.[EB/OL].
fz0131-3.htm
[9]佐佐木一彦,喷墨印花特辑.[EB/OL].
ronten/inkjet/page12.html.2004
摘要
随着科学技术的飞速发展，纺织品数码喷墨印花技术已发展为纺织行业的高新技术，可以达到传统印花机不能比拟的特殊效果，完全改变了传统的印花理念，开拓了印花的新时代，在纺织界产生了深远的影响。
相比于筛网印花和滚筒印花等传统的印花方式，数码喷墨印花有其独特的优点——省力、省材料、少污染，然而数码喷墨印花是一种新兴产业，所以仍然存在一些缺陷，如印花速度较低、成本较高、工作环境要求较高等。
所以，本次设计将针对于以上特点，重点就喷墨印花机的工作原理进行了分析，另外对喷墨印花机的总体结构、传动部分、控制部分以及小车部分进行了一些设计。
关键词：
数码喷墨印花；小车；印花机；传动系统；控制系统
ABSTRACT
Alongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,thetextiledigitaldyeprintingtechnologyhasbecomeahigh-techprocessingcraft.Ithasachievedspecialeffectthatthetraditionaldyeprintingmachinecannotdo.Admittedly,thedigitaldyeprintingtechnologyhascompletelychangedthetraditionaldyeprintingideas,hasopenedupanewperiodofprinting,andhasexertedaprofoundinfluenceinthefieldofspinningandweaving.Comparedwiththesetraditionalprintingways,suchasscreenprinting,cylinderdyeprintingandsoon,thedigitaldyeprintinghasitsownuniqueadvantages—savingpowerandmaterials,letterpollution.However,asadevelopingindustry,thedigitaldyeprintingstillhassomedisadvantages:
lowprintingspeed,highcost,highrequestforworkingconditions.etc.Therefore,thisprojectwillaimatthecharacteristicabove,mainlyanalysistotheprinciple,andhascarriedonsomedesignstotheoverallstructure,thepartoftransmission,thepartofcontrolandtheprintingcar.
Keywords:
digitaldyeprinting；printingcar；printer；transmissionsystem；controlsystem
1绪论[1][5〜8][11][18]
1.1数码喷墨印花的起源
利用喷嘴进行喷射墨水而完成织物数码印花的设想，是在20世纪60-70年代计算机技术取得巨大进步的条件下，有美国MilliKen公司开发的Millitron系统和奥地利Zimmer公司开发的Chromojet系统开始。
当时由计算机控制进行喷墨印花，由于分辨率不高（9-18dpi），只能用于图像精度要求不高的地毯之类织物。
第一台用于地毯的喷墨印花机曾在1987年国际纺织机械展览会（ITMA）上首次展出，这是数码喷墨印花机的第一代产品。
尔后，用于纸张和薄膜的数码喷墨印花技术有了很大的发展和提高，由此开发的热泡式喷嘴和压电式喷嘴，使数码喷墨印花的速度和图像轮廓有明显的改善。
进入20世纪90年代，日本的Canon、Seiren和荷兰的Stork等公司将用于纸张的数码喷墨印花技术成功地移植到织物上应用，进行了卓有成效的研究开发。
在1991年汉诺威ITMA展览会上，荷兰Stork等公司展出了用活性染料墨水，分辨率为360-720dpi，喷墨印花生产能力为4.6㎡/h的宽幅数码喷墨印花样机。
这是数码喷墨印花机的第二代产品，它们在欧洲已正式使用，在日本Seiren公司也投入规模化生产数码印花织物。
然而随着服装流行趋势的变化，人们对印花布的生产要求越来越高，花型变化越来越快，定货批量越来越少，生产周期越来越短。
如果只是用传统的印花方式——滚筒印花和平网印花等——来适应织物的快速和多品种小批量的生产是不可能的。
1997年国际上提出了数码印花的概念，它无须制版，直接把燃料喷射到布上来形成图案，可按客户指定的图案立刻完成印花加工。
而且数码印花印制的图案可以无周期的重复使用，能加工出面貌全新的产品。
业内人士认为数码印花技术是纺织印花史上的一次革命。
1.2数码喷墨印花技术简介
所谓纺织品喷墨印花，是将含有色素的墨水在压缩空气的驱动下，经由喷墨印花机的喷嘴喷射到被印基材上，由计算机按设计要求控制形成花纹图案。
根据墨水系统的性能，经适当后处理（如焙烘加工），使纺织品具有一定的牢固和鲜艳度。
实际操作中，先用扫描仪器或数码相机数字化输入图稿，然后应用图形软件或专业的印花分色与设计软件处理图稿，然后再通过喷印控制软件将数字化信息传输到数码喷墨印花机，喷射出图案。
印花时完全不要接触织物，不会造成任何压糊、压坏病、瑕疵；印花时也无对花和套色问题；打样和大生产可同机进行而不会产生色差；对于小批量多品种的转换速度极快，可以实现快交货。
数码喷墨印花机基本上都是采用CMYK（即青、品红、黄和黑）四色+四专色就可印出几十万种颜色，而理论上可以印出1670万种颜色，我预想，随着科技的不断进度，实际可以印出的颜色数将会越来越接近这个数字。
所以基本上可以满足各种印花图案的要求；精度分辨率可以一般可以达到360dpi、720dpi，最高可以达到1440dpi；速度一般为10㎡/h，最高则达185㎡/h；喷射宽度在1600mm〜1800mm〜2200mm〜2400mm，最大可以达到3200mm。
操作简单，由电脑控制，可真空，很清晰，喷嘴可单独更换，喷嘴与织物表面距离可调，故可在厚织物上印花，它可以连续喷射数小时而不需要人员监管。
1.3数码喷墨印花技术的应用领域
数码印花技术不仅能够适应纺织面料、服装制造业的需要，还可以应用在更广阔的领域。
例如：
将照片、绘画等艺术作品印制在纺织品上，成为纺织艺术品。
可以在纺织品上印制广告、宣传画等，由于纺织品耐水，比纸坚牢，在室外可以长期使用。
数码印花可以应用在各种纤维的纺织品上，可以非常逼真地将设计的任何图形印制在纺织品上。
尽管目前数码印花存在着一些不足与一定的局限性，但是随着科学技术的进步，这种数码印花技术会更加完善与简单快捷，更加广泛地得到应用。
数码喷墨印花技术近几年在国际上应用越来越广泛，这是计算机技术与印染行业结合的产物，不仅可以达到传统印花的效果，而且可以作到传统印花机不能比拟的特殊效果，完全改变了传统的印花理念，开拓了印花的新的时代。
数码印花技术还对服装制作业、纺织品与服装的销售理念与经营方法都带来了巨大的影响和变化。
这是与科学的进步、人类生活与工作模式的改变紧密相连的。
1.4数码喷墨印花技术的特点
数码喷墨印花将直接促进“绿色纺织品”和“绿色制造”的发展。
由于数码喷墨印花是将染液直接装在专用盒中按需喷射在织物上，既不浪费，也无废水污染，杜绝了调浆时印花机冲洗而排放的染液，达到印花过程无污染。
也省去了胶片、丝网、银筒等材料消耗。
既减轻了企业负担，又实现了环保的要求。
数码喷墨印花技术与滚筒印花和平网印花等传统印花技术的比较见表1-1。
从表1-1的分析可以看出数码喷墨印花的特点是传统印花所不具备的，其主
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