长玻纤增强反应注射成型设计说明书

1、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工艺试验系统设计指导者：（姓 名）（专业技术职务）评阅者：（姓 名）（专业技术职务）毕业设计说明书（论文）中文摘要聚氨酯反应注射成型（PU-RIM）是目前注塑成型工艺中应用非常广泛的一项热门技术，而长玻纤增强反应注射成型（LFI）又是其中的一项新工艺。该技术目前已经被实际应用到工业生产的许多领域中。课题以汽车内饰生产应用为背景，首先介绍了反应注射成型的基本原理和工艺过程，再通过分析实际情况，设计了反应注射成型的生产线的组成结构和总体布局方案。在此基础上，主要讨论了生产线总体结构中的机器人单元的内容，包括机器人型号的选择过程，机器人的操作方式，机器人编程以及初步的轨迹优化。关键词 反应注射成型 ABB机器人 编程 轨迹优化毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Design of the Technology Experimentation System for the LFI-RRIM Production Line AbstractPolyurethane

2、Reaction Injection Molding(PU-RIM) ,which is widely used，is a pop technology of Plastic Injection currently. The Long Fibre Injection(LFI) is a new technology of RIM.This technology has been introduced to many fields of the manufacture industry.Under the background of its application in motor decoration manufacture,we introduce the fundamental and the technics process of RIM, then work out the structure and collectivity allocation of RIM production line by analyzing the actual situation. In this

3、 foundation,it emphasizes the issue of the ABB Robot of the entire project,including the selection of the Robot type,operation ,programming and the elementary optimization of the route. Keywords RIM ABB Robot Programming Optimization of the route 本科毕业设计说明书（论文） 第 页 共 页目次1 绪论 11.1 课题研究背景11.2 反应注射成型 11.3 工业机器人 51.4 课题研究主要内容 62 系统总体设计 72.1 系统的组成 72.2 系统的功能要求 82.3 系统的基本布局 93 机器人选型 113.1 机器人工作范围 113.2 机器人运行速度163.3 机器人负载能力173.4 机器人选型结论184 机器人操作194.1 机器人操作前期参数设置194.2 机器人操作方式255 轨迹优化275.1 优化要求275.2 轨迹路线2

4、75.3 轨迹优化的数学模型和优化过程285.4 优化结果326 机器人编程336.1 浇注件模型336.2 程序实例34结论 37致谢 39参考文献40 本科毕业设计说明书（论文）第30 页共41 页1 绪论1.1 课题研究背景 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。聚氨酯泡沫制品可用于生产汽车的顶篷、地毯、方向盘、仪表板、座椅、保险杠等产品。同时，汽车用聚氨酯发泡制品产量的增加，对聚氨酯发泡工艺提出了更高的要求 1 。 在聚氨酯发泡工艺中，反应注射成型（RIM）成为近年来颇受关注的一个焦点，并且被广泛应用到工业生产中。1989年全世界耗用聚氨酯基RIM约131000t，其中美国约占42.75%，日本约19.82%，欧洲占17.6%；1992年美国用量为89000t，1993年为96000t，1994年为105000t。美国聚氨酯RIM在非运输部门的应用比例已达到36%以上。2 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

5、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, 并已作为商标登记。本次的课题就是在使用LFI工艺的汽车内饰生产的实际工程项目的背景下完成的。1.2 反应注射成型1.2.1 反应注射成型的定义反应注射成型（Reaction Injection Molding）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。制件成型周期极短，一般几分钟，最快的体系如聚脲RIM的成型周期不足1分钟。 21.2.2 反应注射成型的发展史RIM技术是在制备聚氨酯硬质泡沫塑料工艺的基础上发展起来的。50年代人们用低压机使料液回转混合制备聚氨酯弹性体和聚氨酯泡沫塑料。1967年德国Bayer公司的Baydur问世。1969年首次报导用高压碰撞混合生产聚氨酯泡沫塑料，出现第一台具有自清净和循环混合头的RIM设备。1974年美国大量采用RIM工艺生产大型聚氨酯制件。1979年用玻璃纤维增强的聚氨酯RIM生产汽车挡泥板和车体板。1980年玻璃纤维增强的S

6、RIM问世。1983年尼龙RIM开始小量生产。1984年聚脲RIM开发成功。80年代初先后报导了聚双环戊二烯RIM、丙烯酸酯RIM、环氧RIM、酚醛RIM和不饱和聚酯RIM等的开发工作。我国在80年代初引进RIM设备和原料生产方向盘、聚氨酯泡沫塑料，开始应用RIM技术。较系统进行RIM材料的开发工作开始于1986年，国家将聚氨酯RIM的开发列入“七五”公关课题。1991年国家组建RIM工程技术研究中心，将进一步推动我过RIM高新材料的开发和应用。1.2.3 反应注射成型技术的特点RIM技术对比早期的塑料成型技术，具有下列优点：a）RIM是能耗最低的工艺技术之一，由于反应料液粘度低、模腔压力小、模温不高，反应释放热，因此耗能少。图1.1 金属与RIM等聚合物在合成和加工中的能耗比较（单位：J/cm364.384）b）RIM的模腔压力小，约为0.3-1.0Mpa。载模设备及模所需要的投资少。大型制件所需的锁模设备投资一般比热塑性树脂注射成型的低。c）RIM所用的体系多种多样，如聚氨酯、聚脲、尼龙、双环戊二烯等。即使在同一体系例如聚氨酯体系，其原料品种众多，选择的自由度大，可设计成不同结构，

7、制成物理性能范围极为宽广的聚氨酯RIM材料。弯曲模量从200Mpa至1400Mpa，耐温从90至200，从韧性好耐冲击的弹性体到刚性大耐冲击的SRIM结构材料，密度从约300kg/m3至1400kg/m3材料，以满足不同要求。d）易于制作薄壁、性能符合需要的制件，RIM制件与很好的涂饰性。能制作出符合汽车面要求的A级表面，表面没有漩纹。e）反应料液粘度低，发泡制备微孔芯时同复杂形状模腔面及表面图案、花纹等接触好，所得制件表面图案、花纹清晰，重现性好。f）RIM制件在有加强筋和插入件处的表面凹槽比TIM制件少。g）RIM成型过程中嵌入件及增强材料紧密结合，反应后形成整体件，减少制件的装配费用。h）RIM工艺生产率高，生产大批量、大尺寸的制件尤为经济。i）可用厚的加强筋，RIM可制造壁厚和加强筋厚之比达1:0.8，而TIM仅能达1:0.3。j）可用模内涂漆（IMC），漆层以化学粘附于制件表面，涂饰层有极好耐破损性能。21.2.4 反应注射成型的工艺步骤反应注射成型工艺主要由原料准备、料液循环、高压计量、混合、浇注入模腔及修饰等工序组成。原料液一般配制成两组即A和B组分，A组分常为异氰酸酯，B组分常为多元醇（含扩链剂、催化剂及其他助剂）。将A、B组分分别加到A、B贮槽中。反应料液在进入混合之前，分别循环。将料液温度调至规定的数值后，分别经高压泵计量后进入混合室，在混合室通过高速碰撞混合，迅速进入模腔，一边充模一边聚合，在很短时间内固化成具有脱模要求的强度后脱模，或经后固化或直接送修饰工序。图1.2 反应注射成型示意图图1.3反应注射成型工艺简图1.2.5 玻纤增强反应注射成型增强反应注射成型（RRIM）聚氨酯，是在RIM聚氨酯基础上完善并发展起来的，它是在RIM聚氨酯中加入增强剂，使之在保持RIM工艺的基本优点基础上，又赋予RIM-PU制品更多的优异性能8。RRIM-PU制品具有模量高、耐热性能好、线膨胀系数小等特点，因而特别适合替代钢材做汽车车体和各种结构部件。RRIM-PU所用增强剂一般有玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维及不锈钢纤维等，而用量最大的是玻璃纤维。玻纤RRIM-PU增强材料是在RIM-PU基

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