全自动手机贴膜机的设计

材料为铝型材，能在很大程度上减轻机构的重量[6]，使其很好的适用于目标市场。

2.2 手机膜定位夹紧机构

图4所示为手机膜定位夹紧机构简图，主要包括x轴双向丝杠18、y轴双向丝杠19、手机膜夹板20、棘轮机构21及框架22。手机膜夹板固定在丝杠上，在x轴和y轴分别采用具有不同螺纹旋向的双向丝杠各一个，通过丝杠带动夹板进行固定。夹紧力的大小则是通过棘轮机构21进行调整的。

2.3 膜底板撤除机构

图5所示为膜底板撤除机构结构简图，主要包括手机膜底板23，半轴A24，半轴B25、轴承座26，自锁步进电机27及框架28。手机膜底板23通过两个半轴与轴承座26相连，半轴A24与自锁步进电机27相连。在手机定位夹紧机构与手机膜定位夹紧机构动作的时候，自锁步进电机27使手机膜底板23呈水平的状态，手机膜在其上由手机膜定位夹紧机构进行定位夹紧，而手机膜底板与手机底板的中心上下是重合的，夹紧的时候夾板通过双向丝杠同时向底板中心进行运动，使得在定位夹紧动作完成时手机与手机膜的中心保持重合，这样的设计能在一定程度上保证贴膜的精度。当手机膜贴合机构动作，吸盘吸住手机膜的时候，手机膜底板在自锁步进电机的带动下向下翻转90度为后续机构动作做准备。

（23手机膜底板 24半轴A 25半轴B 26轴承座 27自锁步进电机 28框架）

2.4 手机膜贴合机构

图6所示为手机膜贴合机构结构简图，主要包括电动推杆29，真空吸盘30、吸盘连接平面31及框架32。电动推杆29固定在框架32上，电动推杆的行程方向竖直，这样的布置可以消除自身重力对运动精度的影响。电动推杆29外接控制器并且采用电控的方式运动，清洁环保[7]且能通过编程生成想要的运动轨迹。电动推杆工作行程主要分为两段，中间间隔为膜底板撤除机构撤除膜底板所需的时间，这样的设计能在保证运动稳定性的基础上[8]，尽可能的加快行程速度，缩短工作时间，提高工作效率。

真空吸盘30在整个机构中起着至关重要的作用，它是保证贴膜质量的主要因素。为了保证吸盘与手机膜之间的吸附力适中，不至于造成吸附力过小吸不住手机膜或者吸附力过大不易摘取进而影响贴膜质量的后果，必须选择合适的接触面积。为了保证吸盘吸附手机膜之后手机膜的水平程度，在电动推杆下方安装了一个面积较大的平面31，将吸盘安装在该平面上，由此保证手机膜在与手机贴合过程中不会产生过大的位置偏差，同时保证了手机膜在下行过程中的稳定性，提高了贴膜的精度。吸盘的材料对贴膜质量影响也很大，相较于传统吸盘，采用真空吸盘能使手机膜受力更加均匀，同时能够保证手机膜不会发生较大倾斜，且真空吸盘与手机膜间的吸附力依靠的不是粘力，而是大气压力与真空吸盘内部的压力差[9]，更加绿色环保。

2.5 工作原理

手机贴膜机主要分为四个机构：手机定位夹紧机构、手机膜定位夹紧机构、膜底板撤除机构、手机膜贴合机构。总体贴膜过程如下：手机与手机膜同时装夹，两个定位机构同时工作实现定位夹紧，随后手机与手机膜贴合机构工作。当手机膜被吸附时，手机与手机膜贴合机构停止工作，膜底板撤除机构工作，膜底板撤除，手机与手机膜贴合机构继续工作，电动推杆带动手机膜持续向下运动，直至与手机贴合。各个机构互相配合详细工作原理过程如下：将手机屏幕面朝上放置于手机底板上，在手机定位夹紧机构中，手机底板固定不动，手机底板下x轴和y轴方向上安装有具有不同螺纹旋向的双向丝杠各一个，每套丝杠滑块上都安装有一对夹板，丝杠转动，手机夹板将手机夹紧或放松。应用棘轮机构控制夹紧力。手机底板与手机膜底板中心上下重合，每对夹板的中心位置也是固定不变的，因此这两个丝杠就能保证手机的中心位置固定，同时夹板与手机是面接触，这样也能保证手机被限制住五个自由度，在重力的作用下，手机被固定在手机底板上。

相应的手机膜定位夹紧原理与手机定位夹紧原理基本一致，不同的是手机膜采用钢化膜，易碎，因此需要严格控制夹紧力。而通过改变棘轮机构弹簧的材料或者几何尺寸就能方便地控制夹紧力的大小，在夹紧手机的时候采用较大的夹紧力，而在夹紧手机膜的时候，采用较小的夹紧力。

手机与手机膜定位固定后，电动推杆带动真空吸盘运动。电动推杆的工作行程分为两段，第一段与第二段之间的停留时间是膜底板撤除机构工作的时间。电推杆下伸，带动真空吸盘吸住手机膜，此时膜底板撤除机构工作，在自锁步进电机带动下，膜底板向下翻转90°。电推杆继续下伸，直至手机与手机膜贴合，完成一次贴膜动作。

3 结语

本文研究与设计的由手机定位夹紧机构、手机膜定位夹紧机构、膜底板撤除机构、手机膜贴合机构四个机构组成的全自动手机贴膜机，能够为市面上绝大多数型号的手机进行贴膜。通过双向丝杠以及步进电机等自动化设备达到全自动贴膜的同时还能保证贴膜精度。在整体结构方面采用了铝型材做框架，使机器重量较轻，整体结构大小适中且具有一定的经济性，能很好地适用于手机贴膜机中端市场，填补中端市场的空白，解放劳动力。且控制方式采用电控，工作过程清洁绿色环保。

【参考文献】

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[4]Anonymous. CCD image sensor[J]. Laser Focus World，2019，55（1）.

[5]汪大鹏，程鹏，万佳，牛荣阁，王卫卫.万能手机屏幕自动贴膜机设计[J].机械工程师，2014（08）：59-61.

[6]宿富旺.浅析铆接式全铝车身的轻量化[J].客车技术，2019（03）：39-42.

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[9]何存兴.液压传动与气压传动[M].武汉：华中科技大学出版社，2000.

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