長玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型生產(chǎn)線工藝系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

南京理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)詳細(xì)摘要作者:學(xué)號：學(xué)院(系):機(jī)械工程學(xué)院專業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化題目:長玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型生產(chǎn)線工藝系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)者：(姓名)(專業(yè)技術(shù)職務(wù))評閱者：(姓名)(專業(yè)技術(shù)職務(wù))2007年7月長玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型生產(chǎn)線工藝系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)摘要論文以長玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型（LFI）在汽車內(nèi)飾件中的實(shí)際應(yīng)用為背景，首先LFI工藝的一些基本狀況，之后根據(jù)這項(xiàng)工藝的特點(diǎn)和企業(yè)的實(shí)際情況，討論了LFI生產(chǎn)線的總體布局設(shè)計(jì)方案，以及系統(tǒng)的組成和各個(gè)單元的功能。接下來進(jìn)一步開始切入在本次工程中的主要參與的內(nèi)容機(jī)器人部分。先從工藝特點(diǎn)和總體布局設(shè)計(jì)方面提出具體要求，以此為標(biāo)準(zhǔn)完成對機(jī)器人型號的選擇。選定了機(jī)器人型號之后，對機(jī)器人的操作方式進(jìn)行了簡單的闡述，之后重點(diǎn)介紹了機(jī)器人操作方式之一的編程操作，并進(jìn)行了初步的軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字長玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型總體布局機(jī)器人軌跡優(yōu)化1引言隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，注塑工藝已發(fā)展為汽車用塑料件生產(chǎn)的最重要的技術(shù)之一。在眾多的注塑工藝產(chǎn)品中，聚氨酯（PU）發(fā)泡制品在汽車行業(yè)中的應(yīng)用得到越來越廣泛1。在市場不斷擴(kuò)大的形勢下，聚氨酯RIM工藝的發(fā)展和更新也得到了極大的推動(dòng)。一種在聚氨酯模塑成型中加入長纖維增強(qiáng)的加工工藝已由Krauss-Maffei公司開發(fā)成功,稱作LFI-PUR體系2。反應(yīng)注射成型（ReactionInjectionMolding）簡稱RIM，是直接從低粘度的單體或齊聚物快速大批量制造復(fù)雜制件成品的一種工藝技術(shù)。這些單體或齊聚物在進(jìn)入模腔前的瞬間碰撞混合，在模腔中通過交聯(lián)或相分離形成固體聚合物3。LFI是增強(qiáng)在增強(qiáng)反應(yīng)注射成型（RRIM）和結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射成型（SRIM）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。它是在澆注時(shí)將長玻纖同物料一起被注射到模腔內(nèi)達(dá)到添加增強(qiáng)材料的過程。它即能夠改善RRIM的增強(qiáng)效果，又能夠簡化SRIM的工藝過程4,5。2系統(tǒng)基本布局2.1生產(chǎn)線布局方案在目前的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，通常采用的布局方式有兩種：一種是環(huán)行旋轉(zhuǎn)式發(fā)泡生產(chǎn)線；另一種是直線式發(fā)泡生產(chǎn)線。圖2.1環(huán)行旋轉(zhuǎn)式發(fā)泡生產(chǎn)線示意圖1,6從圖2.1中我們可以看到，環(huán)行生產(chǎn)線中澆注設(shè)備的位置是固定的，通過旋轉(zhuǎn)臺來實(shí)現(xiàn)對不同工位的澆注。它的優(yōu)點(diǎn)就在于，澆注設(shè)備的位置是不變的，因此省去了澆注設(shè)備的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，簡化了控制關(guān)系和總體組成。但是也存在致命的問題，即空間尺寸龐大。為了能夠提供足夠的澆注空間和避免人機(jī)混合操作的危險(xiǎn)，每個(gè)模架單元均采用移動(dòng)式模架并具有兩個(gè)工位反應(yīng)注射工位和發(fā)泡成型工位。考慮每臺壓力機(jī)的平均寬度為3.2m，再加上工人的操作空間，環(huán)行布置十個(gè)工位，整體直徑將超過20m，實(shí)際車間的寬度僅為14.5m，顯然使用這種生產(chǎn)線布局方式不合理。排除了環(huán)行旋轉(zhuǎn)式生產(chǎn)線布局方案之后，我們來分析直線式發(fā)泡生產(chǎn)線布局方案。參照圖2.2，我們可以看到生產(chǎn)線中的十個(gè)工位分別排列在導(dǎo)軌的兩側(cè)，通過導(dǎo)軌小車的移動(dòng)，將澆注設(shè)備移動(dòng)到各個(gè)工位上。這樣的好處很顯然是排除了空間上的障礙，但是由于澆注設(shè)備的位置不是固定的，因此在系統(tǒng)組成和控制上都增加了難度。2.2系統(tǒng)組成及功能系統(tǒng)由三個(gè)單元組成：主機(jī)單元、小車單元和模架單元。主機(jī)單元主要就是包括了Krauss-Maffei的一套LFI設(shè)備、機(jī)器人和控制系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)的是澆注主體過程的控制、機(jī)器人的控制，以及與小車單元的通信。模架單元主包括了壓力機(jī)、移動(dòng)模架和模具。主要是為澆注提供空間，為模具的安裝、開合模動(dòng)作、鎖模、調(diào)節(jié)模溫提供保障，以及與小車單元的通信。小車單元主要包括移動(dòng)小車和導(dǎo)軌。主要用于將澆注機(jī)器人運(yùn)送到指定的工位進(jìn)行工作，此外，還擔(dān)負(fù)著主機(jī)單元和模架單元之間的通信橋梁的工作。圖2.2直線式發(fā)泡生產(chǎn)線示意圖澆注時(shí)由模架單元發(fā)出申請信號，小車移動(dòng)到發(fā)出申請信號的工位后，小車向主機(jī)單元發(fā)出請求澆注信號，主機(jī)單元開始澆注；澆注完成后，主機(jī)單元通過小車向模架單元發(fā)出澆注完成信號，指示模架移動(dòng)到發(fā)泡成型工位合模發(fā)泡。3機(jī)器人選型機(jī)器人的選型主要從工作范圍、運(yùn)行速度和負(fù)載能力三個(gè)方面的要求進(jìn)行。3.1工作范圍從圖3.1中我們可以看出，A-A位置為導(dǎo)軌中軸線，即機(jī)器人基座位置。澆注時(shí)所需要達(dá)到的極限位置在尺寸最大的工作（1、2、9、10）的E-E位置，通過尺寸計(jì)算，A-A到E-E的距離為3020mm，對照各種型號機(jī)器人的工作范圍的參數(shù)，可以看出只有IRB6650-125/3.2的工作范圍3.2m能夠滿足范圍要求。表3.1各系列機(jī)器人工作范圍參數(shù)IRB24002400L2400/102400/16工作范圍1810mm1550mm1550mmIRB44004400/454400/604400/L104400/L304450S工作范圍1955mm1955mm2547mm2532mm2400mmIRB6400R6400R/2.5-1206400R/2.5-1506400R/2.5-2006400R/2.8-1506400R/2.8-2006400R/3.0-100工作范圍2469mm2469mm2469mm2800mm2800m