长玻纤增强反应注射成型生产线控制系统设计毕业论文.doc

南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者:学号：学院(系):机械工程学院专业:机械工程及自动化题目:长玻纤增强反应注射成型生产线控制系统设计指导者：(姓名)(专业技术职务)评阅者：(姓名)(专业技术职务)2007年7月长玻纤增强反应注射成型生产线控制系统设计毕业设计作者王万花指导教师孙宇摘要长玻纤增强泡沫塑料作为一种性能优良的工程塑料，其应用范围和技术水平得到了迅速的发展。本文通过对扬州丽华汽车内饰有限公司实际情况分析，生产线采用直线式布局，对总体进行分单元设计，各单元分别设计控制系统，小车单元选用先进的伺服控制。关键词长玻纤增强反应注射成型控制系统PLC人机界面1绪论聚氨酯反应注射成型是由低粘度、高活性的异氰酸酯、聚醚多元醇及扩链剂等，经高压碰撞混合，通过化学、物理等变化反应、成型同步完成的新兴聚合物加工成型技术，它具有成型温度低、成型压力小、能耗小、设计弹性大、制品性能优越等特点，因此得到了迅速的发展和应用1，2。随着高性能反应注射成型技术的不断成熟，在反应成型基础上发展起来的长玻纤增强反应注射成型技术已成为反应注射成型领域中比较引人注目的研究开发热点3。但是，我国的长玻纤增强反应注射成型技术起步比较晚，并且受到国内外市场需求的影响而发展缓慢，国内许多工业场合的反应注射成型仍然由人工借助简单的机械装置来完成，自动化程度低，生产效率低下，且一些作业环境对身体也会造成一定的伤害4。通过对我国长玻纤增强反应注射成型现状的分析，发现对长玻纤增强反应生产线具有重要的意义。2总体设计方案的制定本课题以扬子丽华汽车内饰汽车内饰有限公司的长玻纤增强反应注射成型生产线设计为依托。本设计在查阅国内外有关资料的基础上，对生产线的空间整体布局做出规划。制定了三种方案：转台式模塑发泡生产线、椭圆环形式模塑发泡生产线、直线式生产线。转台式模塑发生产线的工位呈圆形分布，只适合于大批量、同品种制品生产5，6,而扬子丽华汽车内饰公司生产的产品是多样性的，模具要可以根据生产的要求灵活调整，同时由于扬子丽华汽车内饰公司的模架尺寸较大且大小不一，如果按圆形分布，对于直径方向的尺寸要求很大，而公司车间空间有限；生产线呈椭圆形分布，可以满足车间布局的布局需要，但该类生产线结构复杂,控制先进,自动化程度高,无疑增加了公司的成本，对于公司的生产运行不是一个经济可行的方法；生产线呈直线形分布，移动小车每边各放置了五个工位，可以很大节约空间，且模架部分均为公司原有液压机改造而来，节约了成本，移动台车采用简单的直线式移动，避免了复杂传动结构的设计。因此直线性的生产线可以很好的满足公司的需要。经过分析，本设计最终选择生产效率高且经济可行的直线式生产线，直线式生产线布局图见图2.1。图2.1直线式生产线布局方案3直线式生产线设计根据所选择的生产线布局方案，对生产线进行详细设计，由于生产线总体结构复杂，每个部分也有不同功用，因此本设计对生产线总体设计采用进行分单元进行设计方法。主要分为：长玻纤增强反应注射成型设备（主机单元）、模具及压力机（模架单元）、直线移动轨道及小车部分（小车单元）三个部分。主机单元主要由原料罐系统、计量系统、混合头系统、机器人及玻纤储存与输送等部分组成。该单元由扬子汽车内饰公司从德国克劳斯玛菲公司成套引进，该部分的设备自成一体，其中反应注射用混合头系统安装在机器人的末端，由其为反应注射成型提供所需的空间位姿；机器人及混合头系统、玻纤储存与输送装置等一起安装在小车单元的移动平台上，完成对模架单元各工位的注射服务。小车单元由运动轨道、移动小车、驱动装置等构成，此外，其上还将直接安装有克劳斯玛菲提供的组分管道、坦克链及托架、ABB机械手及混合头、玻纤储存及输送装置、高压换热装置等设施，驱动装置采用德国SEW摆线针轮减速机直联变频电机，可以减少传动环节误差。动力传递采用齿轮齿条，可以保证传动精度。模架单元主要由压力机及控制系统、模架输送装置及控制系统、成型模具、模具的温度控制等组成。与一般发泡生产线不同的是，本设计将物料注射工位从反应成型工位分离出来，主要是出于从安装在机械手上的混合头浇注空间的需求和自动化操作两方面的考虑。对于模架的控制系统，本设计采用压力机和模具输送装置两部分分别设计控制系统。压力机采用原有控制系统，输送装置采用简单的按钮起停控制。4直线式生产线控制系统设计本设计的控制系统由构成系统的三个独立单元分别设计控制系统。控制系统结构图如图4.1。图4.1系统控制结构小车单元控制系统作为主机单元与模架单元之间的桥梁，上起着系统控制的功能：接收模架单元的浇注服务请求、反馈浇注结束信息、控制小车单元自主运行；根据模架单元的服务请求向主机单元发送模架单元服务申请信息、小车单元到位信息、接受主机单元反馈的浇注服务状态信息等。主机单元接收小车单元传达来的模架单元服务信息，控制反应注射成套设备完成对指定单元的浇注服务，并向小车单元反馈浇注服务状态信息。模架单元通过浇注服务申请按钮向小车单元发送服务请求信息，等待浇注服务；在接收到小车单元反馈的浇注结束信息后，控制压力机完成模具闭合、锁模、保压、开模等一系列动作。5控制方案的制定根据控制系统的要求共设计了两种方案，通过比较选用控制精度更高的伺服控制系统（如图5.1所示），不仅仅是因为技术先进，更因为交流伺服控制系统故障率低，操作简单，控制定位精度高