南京理工大學畢業(yè)設計說明書(論文)作者:學號：學院(系):機械工程學院專業(yè):機械工程及自動化題目:長玻纖增強反應注射成型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計指導者：(姓名)(專業(yè)技術職務)評閱者：(姓名)(專業(yè)技術職務)2007年7月長玻纖增強反應注射成型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計作者王萬花指導教師孫宇摘要長玻纖增強泡沫塑料作為一種性能優(yōu)良的工程塑料，其應用范圍和技術水平得到了迅速的發(fā)展。本文通過對揚州麗華汽車內飾有限公司實際情況分析，生產(chǎn)線采用直線式布局，對總體進行分單元設計，各單元分別設計控制系統(tǒng)，小車單元選用先進的伺服控制。關鍵詞長玻纖增強反應注射成型控制系統(tǒng)PLC人機界面1緒論聚氨酯反應注射成型是由低粘度、高活性的異氰酸酯、聚醚多元醇及擴鏈劑等，經(jīng)高壓碰撞混合，通過化學、物理等變化反應、成型同步完成的新興聚合物加工成型技術，它具有成型溫度低、成型壓力小、能耗小、設計彈性大、制品性能優(yōu)越等特點，因此得到了迅速的發(fā)展和應用1，2。隨著高性能反應注射成型技術的不斷成熟，在反應成型基礎上發(fā)展起來的長玻纖增強反應注射成型技術已成為反應注射成型領域中比較引人注目的研究開發(fā)熱點3。但是，我國的長玻纖增強反應注射成型技術起步比較晚，并且受到國內外市場需求的影響而發(fā)展緩慢，國內許多工業(yè)場合的反應注射成型仍然由人工借助簡單的機械裝置來完成，自動化程度低，生產(chǎn)效率低下，且一些作業(yè)環(huán)境對身體也會造成一定的傷害4。通過對我國長玻纖增強反應注射成型現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)對長玻纖增強反應生產(chǎn)線具有重要的意義。2總體設計方案的制定本課題以揚子麗華汽車內飾汽車內飾有限公司的長玻纖增強反應注射成型生產(chǎn)線設計為依托。本設計在查閱國內外有關資料的基礎上，對生產(chǎn)線的空間整體布局做出規(guī)劃。制定了三種方案：轉臺式模塑發(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。轉臺式模塑發(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,而揚子麗華汽車內飾公司生產(chǎn)的產(chǎn)品是多樣性的，模具要可以根據(jù)生產(chǎn)的要求靈活調整，同時由于揚子麗華汽車內飾公司的模架尺寸較大且大小不一，如果按圓形分布，對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)線結構復雜,控制先進,自動化程度高,無疑增加了公司的成本，對于公司的生產(chǎn)運行不是一個經(jīng)濟可行的方法；生產(chǎn)線呈直線形分布，移動小車每邊各放置了五個工位，可以很大節(jié)約空間，且模架部分均為公司原有液壓機改造而來，節(jié)約了成本，移動臺車采用簡單的直線式移動，避免了復雜傳動結構的設計。因此直線性的生產(chǎn)線可以很好的滿足公司的需要。經(jīng)過分析，本設計最終選擇生產(chǎn)效率高且經(jīng)濟可行的直線式生產(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)線設計根據(jù)所選擇的生產(chǎn)線布局方案，對生產(chǎn)線進行詳細設計，由于生產(chǎn)線總體結構復雜，每個部分也有不同功用，因此本設計對生產(chǎn)線總體設計采用進行分單元進行設計方法。主要分為：長玻纖增強反應注射成型設備（主機單元）、模具及壓力機（模架單元）、直線移動軌道及小車部分（小車單元）三個部分。主機單元主要由原料罐系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、混合頭系統(tǒng)、機器人及玻纖儲存與輸送等部分組成。該單元由揚子汽車內飾公司從德國克勞斯瑪菲公司成套引進，該部分的設備自成一體，其中反應注射用混合頭系統(tǒng)安裝在機器人的末端，由其為反應注射成型提供所需的空間位姿；機器人及混合頭系統(tǒng)、玻纖儲存與輸送裝置等一起安裝在小車單元的移動平臺上，完成對模架單元各工位的注射服務。小車單元由運動軌道、移動小車、驅動裝置等構成，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機械手及混合頭、玻纖儲存及輸送裝置、高壓換熱裝置等設施，驅動裝置采用德國SEW擺線針輪減速機直聯(lián)變頻電機，可以減少傳動環(huán)節(jié)誤差。動力傳遞采用齒輪齒條，可以保證傳動精度。模架單元主要由壓力機及控制系統(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，本設計將物料注射工位從反應成型工位分離出來，主要是出于從安裝在機械手上的混合頭澆注空間的需求和自動化操作兩方面的考慮。對于模架的控制系統(tǒng)，本設計采用壓力機和模具輸送裝置兩部分分別設計控制系統(tǒng)。壓力機采用原有控制系統(tǒng)，輸送裝置采用簡單的按鈕起停控制。4直線式生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計本設計的控制系統(tǒng)由構成系統(tǒng)的三個獨立單元分別設計控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結構圖如圖4.1。圖4.1系統(tǒng)控制結構小車單元控制系統(tǒng)作為主機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請求、反饋澆注結束信息、控制小車單元自主運行；根據(jù)模架單元的服務請求向主機單元發(fā)送模架單元服務申請信息、小車單元到位信息、接受主機單元反饋的澆注服務狀態(tài)信息等。主機單元接收小車單元傳達來的模架單元服務信息，控制反應注射成套設備完成對指定單元的澆注服務，并向小車單元反饋澆注服務狀態(tài)信息。模架單元通過澆注服務申請按鈕向小車單元發(fā)送服務請求信息，等待澆注服務；在接收到小車單元反饋的澆注結束信息后，控制壓力機完成模具閉合、鎖模、保壓、開模等一系列動作。5控制方案的制定根據(jù)控制系統(tǒng)的要求共設計了兩種方案，通過比較選用控制精度更高的伺服控制系統(tǒng)（如圖5.1所示），不僅僅是因為技術先進，更因為交流伺服控制系統(tǒng)故障率低，操作簡單，控制定位精度高