長玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型設(shè)計說明書.doc

南京理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作者:學(xué)號：學(xué)院(系):機(jī)械工程學(xué)院專業(yè):機(jī)械工程及自動化題目:長玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型生產(chǎn)線工藝試驗系統(tǒng)設(shè)計指導(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)）畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要聚氨酯反應(yīng)注射成型（PU-RIM）是目前注塑成型工藝中應(yīng)用非常廣泛的一項熱門技術(shù)，而長玻纖增強(qiáng)反應(yīng)注射成型（LFI）又是其中的一項新工藝。該技術(shù)目前已經(jīng)被實際應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域中。課題以汽車內(nèi)飾生產(chǎn)應(yīng)用為背景，首先介紹了反應(yīng)注射成型的基本原理和工藝過程，再通過分析實際情況，設(shè)計了反應(yīng)注射成型的生產(chǎn)線的組成結(jié)構(gòu)和總體布局方案。在此基礎(chǔ)上，主要討論了生產(chǎn)線總體結(jié)構(gòu)中的機(jī)器人單元的內(nèi)容，包括機(jī)器人型號的選擇過程，機(jī)器人的操作方式，機(jī)器人編程以及初步的軌跡優(yōu)化。關(guān)鍵詞反應(yīng)注射成型ABB機(jī)器人編程軌跡優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要TitleDesignoftheTechnologyExperimentationSystemfortheLFI-RRIMProductionLineAbstractPolyurethaneReactionInjectionMolding(PU-RIM),whichiswidelyused，isapoptechnologyofPlasticInjectioncurrently.TheLongFibreInjection(LFI)isanewtechnologyofRIM.Thistechnologyhasbeenintroducedtomanyfieldsofthemanufactureindustry.Underthebackgroundofitsapplicationinmotordecorationmanufacture,weintroducethefundamentalandthetechnicsprocessofRIM,thenworkoutthestructureandcollectivityallocationofRIMproductionlinebyanalyzingtheactualsituation.Inthisfoundation,itemphasizestheissueoftheABBRobotoftheentireproject,includingtheselectionoftheRobottype,operation,programmingandtheelementaryoptimizationoftheroute.KeywordsRIMABBRobotProgrammingOptimizationoftheroute本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第頁共頁目次1緒論11.1課題研究背景11.2反應(yīng)注射成型11.3工業(yè)機(jī)器人51.4課題研究主要內(nèi)容62系統(tǒng)總體設(shè)計72.1系統(tǒng)的組成72.2系統(tǒng)的功能要求82.3系統(tǒng)的基本布局93機(jī)器人選型113.1機(jī)器人工作范圍113.2機(jī)器人運行速度163.3機(jī)器人負(fù)載能力173.4機(jī)器人選型結(jié)論184機(jī)器人操作194.1機(jī)器人操作前期參數(shù)設(shè)置194.2機(jī)器人操作方式255軌跡優(yōu)化275.1優(yōu)化要求275.2軌跡路線275.3軌跡優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化過程285.4優(yōu)化結(jié)果326機(jī)器人編程336.1澆注件模型336.2程序?qū)嵗?4結(jié)論37致謝39參考文獻(xiàn)40本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第1頁共41頁1緒論1.1課題研究背景隨著汽車工業(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。聚氨酯泡沫制品可用于生產(chǎn)汽車的頂篷、地毯、方向盤、儀表板、座椅、保險杠等產(chǎn)品。同時，汽車用聚氨酯發(fā)泡制品產(chǎn)量的增加，對聚氨酯發(fā)泡工藝提出了更高的要求1。在聚氨酯發(fā)泡工藝中，反應(yīng)注射成型（RIM）成為近年來頗受關(guān)注的一個焦點，并且被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。1989年全世界耗用聚氨酯基RIM約131000t，其中美國約占42.75%，日本約19.82%，歐洲占17.6%；1992年美國用量為89000t，1993年為96000t，1994年為105000t。美國聚氨酯RIM在非運輸部門的應(yīng)用比例已達(dá)到36%以上。2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。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,并已作為商標(biāo)登記。本次的課題就是在使用LFI工藝的汽車內(nèi)飾生產(chǎn)的實際工程項目的背景下完成的。1.2反應(yīng)注射成型1.2.1反應(yīng)注射成型的定義反應(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。制件成型周期極短，一般幾分鐘，最快的體系如聚脲RIM的成型周期不足1分鐘。21.2.2反應(yīng)注射成型的發(fā)展史RIM技術(shù)是在制備聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。50年代人們用低壓機(jī)使料液回轉(zhuǎn)混合制備聚氨酯彈性體和聚氨酯泡沫塑料。1967年德國Bayer公司的Baydur問世。1969年首次報導(dǎo)用高壓碰撞混合生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料，出現(xiàn)第一臺具有自清凈和循環(huán)混合頭的RIM設(shè)備。1974年美國大量采用RIM工藝生產(chǎn)大型聚氨酯制件。1979年用玻璃纖維增強(qiáng)的聚氨酯RIM生產(chǎn)汽車擋泥板和車體板。1980年玻璃本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第2頁共41頁纖維增強(qiáng)的SRIM問世。1983年尼龍RIM開始小量生產(chǎn)。1984年聚脲RIM開發(fā)成功。80年代初先后報導(dǎo)了聚雙環(huán)戊二烯RIM、丙烯酸酯RIM、環(huán)氧RIM、酚醛RIM和不飽和聚酯RIM等的開發(fā)工作。我國在80年代初引進(jìn)RIM設(shè)備和原料生產(chǎn)方向盤、聚氨酯泡沫塑料，開始應(yīng)用RIM技術(shù)。較系統(tǒng)進(jìn)行RIM材料的開發(fā)工作開始于1986年，國家將聚氨酯RIM的開發(fā)列入“七五”公關(guān)課題。1991年國家組建RIM工程技術(shù)研究中心，將進(jìn)一步推動我過RIM高新材料的開發(fā)和應(yīng)用。1.2.3反應(yīng)注射成型技術(shù)的特點RIM技術(shù)對比早期的塑料成型技術(shù)，具有下列優(yōu)點：a）RIM是能耗最低的工藝技術(shù)之一，由于反應(yīng)料液粘度低、模腔壓力小、模溫不高，反應(yīng)釋放熱，因此耗能少。圖1.1金屬與RIM等聚合物在合成和加工中的能耗比較（單位：J/cm364.384）b）RIM的模腔壓力小，約為0.3-1.0Mpa。載模設(shè)備及模所需要的投資少。大型制件所需的鎖模設(shè)備投資一般比熱塑性樹脂注射成型的低。c）RIM所用的體系多種多樣，如聚氨酯、聚脲、尼龍、雙環(huán)戊二烯等。即使在同一體系例如聚氨酯體系，其原料品種眾多，選擇的自由度大，可設(shè)計成不同結(jié)構(gòu)，制本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第3頁共41頁成物理性能范圍極為寬廣的聚氨酯RIM材料。彎曲模量從200Mpa至1400Mpa，耐溫從90至200，從韌性好耐沖擊的彈性體到剛性大耐沖擊的SRIM結(jié)構(gòu)材料，密度從約300kg/m3至1400kg/m3材料，以滿足不同要求。d）易于制作薄壁、性能符合需要的制件，RIM制件與很好的涂飾性。能制作出符合汽車面要求的A級表面，表面沒有漩紋。e）反應(yīng)料液粘度低，發(fā)泡制備微孔芯時同復(fù)雜形狀模腔面及表面圖案、花紋等接觸好，所得制件表面圖案、花紋清晰，重現(xiàn)性好。f）RIM制件在有加強(qiáng)筋和插入件處的表面凹槽比TIM制件少。g）RIM成型過程中嵌入件及增強(qiáng)材料緊密結(jié)合，反應(yīng)后形成整體件，減少制件的裝配費用。h）RIM工藝生產(chǎn)率高，生產(chǎn)大批量、大尺寸的制件尤為經(jīng)濟(jì)。i）可用厚的加強(qiáng)筋，RIM可制造壁厚和加強(qiáng)筋厚之比達(dá)1:0.8，而TIM僅能達(dá)1:0.3。j）可用模內(nèi)涂漆（IMC），漆層以化學(xué)粘附于制件表面，涂飾層有極好耐破損性能。21.2.4反應(yīng)注射成型的工藝步驟反應(yīng)注射成型工藝主要由原料準(zhǔn)備、料液循環(huán)、高壓計量、混合、澆注入模腔及修飾等工序組成。原料液一般配制成兩組即A和B組分，