长玻纤增强反应注射成型生产线工艺系统试验设计毕业论文.doc

南京理工大学毕业设计说明书(论文)详细摘要作者: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工艺系统试验设计指导者：(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工艺系统试验设计摘要论文以长玻纤增强反应注射成型（LFI）在汽车内饰件中的实际应用为背景，首先LFI工艺的一些基本状况，之后根据这项工艺的特点和企业的实际情况，讨论了LFI生产线的总体布局设计方案，以及系统的组成和各个单元的功能。接下来进一步开始切入在本次工程中的主要参与的内容机器人部分。先从工艺特点和总体布局设计方面提出具体要求，以此为标准完成对机器人型号的选择。选定了机器人型号之后，对机器人的操作方式进行了简单的阐述，之后重点介绍了机器人操作方式之一的编程操作，并进行了初步的轨迹优化设计。关键字长玻纤增强反应注射成型总体布局机器人轨迹优化1引言随着汽车工业的迅速发展，注塑工艺已发展为汽车用塑料件生产的最重要的技术之一。在众多的注塑工艺产品中，聚氨酯（PU）发泡制品在汽车行业中的应用得到越来越广泛1。在市场不断扩大的形势下，聚氨酯RIM工艺的发展和更新也得到了极大的推动。一种在聚氨酯模塑成型中加入长纤维增强的加工工艺已由Krauss-Maffei公司开发成功,称作LFI-PUR体系2。反应注射成型（ReactionInjectionMolding）简称RIM，是直接从低粘度的单体或齐聚物快速大批量制造复杂制件成品的一种工艺技术。这些单体或齐聚物在进入模腔前的瞬间碰撞混合，在模腔中通过交联或相分离形成固体聚合物3。LFI是增强在增强反应注射成型（RRIM）和结构反应注射成型（SRIM）的基础上发展而来的。它是在浇注时将长玻纤同物料一起被注射到模腔内达到添加增强材料的过程。它即能够改善RRIM的增强效果，又能够简化SRIM的工艺过程4,5。2系统基本布局2.1生产线布局方案在目前的实际生产应用中，通常采用的布局方式有两种：一种是环行旋转式发泡生产线；另一种是直线式发泡生产线。图2.1环行旋转式发泡生产线示意图1,6从图2.1中我们可以看到，环行生产线中浇注设备的位置是固定的，通过旋转台来实现对不同工位的浇注。它的优点就在于，浇注设备的位置是不变的，因此省去了浇注设备的移动机构，简化了控制关系和总体组成。但是也存在致命的问题，即空间尺寸庞大。为了能够提供足够的浇注空间和避免人机混合操作的危险，每个模架单元均采用移动式模架并具有两个工位反应注射工位和发泡成型工位。考虑每台压力机的平均宽度为3.2m，再加上工人的操作空间，环行布置十个工位，整体直径将超过20m，实际车间的宽度仅为14.5m，显然使用这种生产线布局方式不合理。排除了环行旋转式生产线布局方案之后，我们来分析直线式发泡生产线布局方案。参照图2.2，我们可以看到生产线中的十个工位分别排列在导轨的两侧，通过导轨小车的移动，将浇注设备移动到各个工位上。这样的好处很显然是排除了空间上的障碍，但是由于浇注设备的位置不是固定的，因此在系统组成和控制上都增加了难度。2.2系统组成及功能系统由三个单元组成：主机单元、小车单元和模架单元。主机单元主要就是包括了Krauss-Maffei的一套LFI设备、机器人和控制系统。主要负责的是浇注主体过程的控制、机器人的控制，以及与小车单元的通信。模架单元主包括了压力机、移动模架和模具。主要是为浇注提供空间，为模具的安装、开合模动作、锁模、调节模温提供保障，以及与小车单元的通信。小车单元主要包括移动小车和导轨。主要用于将浇注机器人运送到指定的工位进行工作，此外，还担负着主机单元和模架单元之间的通信桥梁的工作。图2.2直线式发泡生产线示意图浇注时由模架单元发出申请信号，小车移动到发出申请信号的工位后，小车向主机单元发出请求浇注信号，主机单元开始浇注；浇注完成后，主机单元通过小车向模架单元发出浇注完成信号，指示模架移动到发泡成型工位合模发泡。3机器人选型机器人的选型主要从工作范围、运行速度和负载能力三个方面的要求进行。3.1工作范围从图3.1中我们可以看出，A-A位置为导轨中轴线，即机器人基座位置。浇注时所需要达到的极限位置在尺寸最大的工作（1、2、9、10）的E-E位置，通过尺寸计算，A-A到E-E的距离为3020mm，对照各种型号机器人的工作范围的参数，可以看出只有IRB6650-125/3.2的工作范围3.2m能够满足范围要求。表3.1各系列机器人工作范围参数IRB24002400L2400/102400/16工作范围1810mm1550mm1550mmIRB44004400/454400/604400/L104400/L304450S工作范围1955mm1955mm2547mm2532mm2400mmIRB6400R6400R/2.5-1206400R/2.5-1506400R/2.5-2006400R/2.8-1506400R/2.8-2006400R/3.0-100工作范围2469mm2469mm2469mm2800mm2800m