長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)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(shuō)明書(論文)作者:學(xué)號(hào)：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(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)者：(姓名)(專業(yè)技術(shù)職務(wù))評(píng)閱者：(姓名)(專業(yè)技術(shù)職務(wù))2007年7月長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)作者王萬(wàn)花指導(dǎo)教師孫宇摘要長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)泡沫塑料作為一種性能優(yōu)良的工程塑料，其應(yīng)用范圍和技術(shù)水平得到了迅速的發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)揚(yáng)州麗華汽車內(nèi)飾有限公司實(shí)際情況分析，生產(chǎn)線采用直線式布局，對(duì)總體進(jìn)行分單元設(shè)計(jì)，各單元分別設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，小車單元選用先進(jìn)的伺服控制。關(guān)鍵詞長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型控制系統(tǒng)PLC人機(jī)界面1緒論聚氨酯反應(yīng)注射成型是由低粘度、高活性的異氰酸酯、聚醚多元醇及擴(kuò)鏈劑等，經(jīng)高壓碰撞混合，通過(guò)化學(xué)、物理等變化反應(yīng)、成型同步完成的新興聚合物加工成型技術(shù)，它具有成型溫度低、成型壓力小、能耗小、設(shè)計(jì)彈性大、制品性能優(yōu)越等特點(diǎn)，因此得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用1，2。隨著高性能反應(yīng)注射成型技術(shù)的不斷成熟，在反應(yīng)成型基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型技術(shù)已成為反應(yīng)注射成型領(lǐng)域中比較引人注目的研究開發(fā)熱點(diǎn)3。但是，我國(guó)的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型技術(shù)起步比較晚，并且受到國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的影響而發(fā)展緩慢，國(guó)內(nèi)許多工業(yè)場(chǎng)合的反應(yīng)注射成型仍然由人工借助簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置來(lái)完成，自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)效率低下，且一些作業(yè)環(huán)境對(duì)身體也會(huì)造成一定的傷害4。通過(guò)對(duì)我國(guó)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)生產(chǎn)線具有重要的意義。2總體設(shè)計(jì)方案的制定本課題以揚(yáng)子麗華汽車內(nèi)飾汽車內(nèi)飾有限公司的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型生產(chǎn)線設(shè)計(jì)為依托。本設(shè)計(jì)在查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)生產(chǎn)線的空間整體布局做出規(guī)劃。制定了三種方案：轉(zhuǎn)臺(tái)式模塑發(fā)泡生產(chǎn)線、橢圓環(huán)形式模塑發(fā)泡生產(chǎn)線、直線式生產(chǎn)線。轉(zhuǎn)臺(tái)式模塑發(fā)生產(chǎn)線的工位呈圓形分布，只適合于大批量、同品種制品生產(chǎn)5，6,而揚(yáng)子麗華汽車內(nèi)飾公司生產(chǎn)的產(chǎn)品是多樣性的，模具要可以根據(jù)生產(chǎn)的要求靈活調(diào)整，同時(shí)由于揚(yáng)子麗華汽車內(nèi)飾公司的模架尺寸較大且大小不一，如果按圓形分布，對(duì)于直徑方向的尺寸要求很大，而公司車間空間有限；生產(chǎn)線呈橢圓形分布，可以滿足車間布局的布局需要，但該類生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制先進(jìn),自動(dòng)化程度高,無(wú)疑增加了公司的成本，對(duì)于公司的生產(chǎn)運(yùn)行不是一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的方法；生產(chǎn)線呈直線形分布，移動(dòng)小車每邊各放置了五個(gè)工位，可以很大節(jié)約空間，且模架部分均為公司原有液壓機(jī)改造而來(lái)，節(jié)約了成本，移動(dòng)臺(tái)車采用簡(jiǎn)單的直線式移動(dòng)，避免了復(fù)雜傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因此直線性的生產(chǎn)線可以很好的滿足公司的需要。經(jīng)過(guò)分析，本設(shè)計(jì)最終選擇生產(chǎn)效率高且經(jīng)濟(jì)可行的直線式生產(chǎn)線，直線式生產(chǎn)線布局圖見圖2.1。圖2.1直線式生產(chǎn)線布局方案3直線式生產(chǎn)線設(shè)計(jì)根據(jù)所選擇的生產(chǎn)線布局方案，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，由于生產(chǎn)線總體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，每個(gè)部分也有不同功用，因此本設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)采用進(jìn)行分單元進(jìn)行設(shè)計(jì)方法。主要分為：長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型設(shè)備（主機(jī)單元）、模具及壓力機(jī)（模架單元）、直線移動(dòng)軌道及小車部分（小車單元）三個(gè)部分。主機(jī)單元主要由原料罐系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、混合頭系統(tǒng)、機(jī)器人及玻纖儲(chǔ)存與輸送等部分組成。該單元由揚(yáng)子汽車內(nèi)飾公司從德國(guó)克勞斯瑪菲公司成套引進(jìn)，該部分的設(shè)備自成一體，其中反應(yīng)注射用混合頭系統(tǒng)安裝在機(jī)器人的末端，由其為反應(yīng)注射成型提供所需的空間位姿；機(jī)器人及混合頭系統(tǒng)、玻纖儲(chǔ)存與輸送裝置等一起安裝在小車單元的移動(dòng)平臺(tái)上，完成對(duì)模架單元各工位的注射服務(wù)。小車單元由運(yùn)動(dòng)軌道、移動(dòng)小車、驅(qū)動(dòng)裝置等構(gòu)成，此外，其上還將直接安裝有克勞斯瑪菲提供的組分管道、坦克鏈及托架、ABB機(jī)械手及混合頭、玻纖儲(chǔ)存及輸送裝置、高壓換熱裝置等設(shè)施，驅(qū)動(dòng)裝置采用德國(guó)SEW擺線針輪減速機(jī)直聯(lián)變頻電機(jī)，可以減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)誤差。動(dòng)力傳遞采用齒輪齒條，可以保證傳動(dòng)精度。模架單元主要由壓力機(jī)及控制系統(tǒng)、模架輸送裝置及控制系統(tǒng)、成型模具、模具的溫度控制等組成。與一般發(fā)泡生產(chǎn)線不同的是，本設(shè)計(jì)將物料注射工位從反應(yīng)成型工位分離出來(lái)，主要是出于從安裝在機(jī)械手上的混合頭澆注空間的需求和自動(dòng)化操作兩方面的考慮。對(duì)于模架的控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用壓力機(jī)和模具輸送裝置兩部分分別設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。壓力機(jī)采用原有控制系統(tǒng)，輸送裝置采用簡(jiǎn)單的按鈕起停控制。4直線式生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)由構(gòu)成系統(tǒng)的三個(gè)獨(dú)立單元分別設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4.1。圖4.1系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)小車單元控制系統(tǒng)作為主機(jī)單元與模架單元之間的橋梁，上起著系統(tǒng)控制的功能：接收模架單元的澆注服務(wù)請(qǐng)求、反饋澆注結(jié)束信息、控制小車單元自主運(yùn)行；根據(jù)模架單元的服務(wù)請(qǐng)求向主機(jī)單元發(fā)送模架單元服務(wù)申請(qǐng)信息、小車單元到位信息、接受主機(jī)單元反饋的澆注服務(wù)狀態(tài)信息等。主機(jī)單元接收小車單元傳達(dá)來(lái)的模架單元服務(wù)信息，控制反應(yīng)注射成套設(shè)備完成對(duì)指定單元的澆注服務(wù)，并向小車單元反饋澆注服務(wù)狀態(tài)信息。模架單元通過(guò)澆注服務(wù)申請(qǐng)按鈕向小車單元發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求信息，等待澆注服務(wù)；在接收到小車單元反饋的澆注結(jié)束信息后，控制壓力機(jī)完成模具閉合、鎖模、保壓、開模等一系列動(dòng)作。5控制方案的制定根據(jù)控制系統(tǒng)的要求共設(shè)計(jì)了兩種方案，通過(guò)比較選用控制精度更高的伺服控制系統(tǒng)（如圖5.1所示），不僅僅是因?yàn)榧夹g(shù)先進(jìn)，更因?yàn)榻涣魉欧刂葡到y(tǒng)故障率低，操作簡(jiǎn)單，控制定位精度高