聚合物反应性加工读书报告 题目：汽车方向盘反应注射成型工艺设计 指导老师：袁定重 姓名：钟奇能 学号：08057215 班级：080572 时间：20xx年11月10日
题目：汽车方向盘反应注射成型工艺设计
摘要：
本文论述了汽车方向盘注射成型时，原朴的选取、工艺配方的确定，反应注射成型工艺条件的选择和工艺流程的设计。
关键词：方向盘；反应注射成型；工艺设计
方向盘是汽车重要的零件之一。随着科技的发展，其生产工艺在不断地改进。方向盘反应注射成型工艺设计包括骨架总成 工艺设计、成型原料的选取及工艺配方设计，反应注射成型工艺条件的确定和工艺流程设计，制品的修边及总成装配等。
一、骨架总成工艺设计
方向盘成型是带嵌件的塑料制品成型。因为作为方向盘需要有一定的强度、硬度，并能承受一定的扭转力及平面弯曲应力，单靠塑料是不能达到上述要求的，所以方向盘必须有钢制骨架。骨架总成包括辐圈、轮毅和辐条三个部分。
1.1辐圈的生产工艺:辐圈又称外网，是方向盘的圆形骨架，选用的材料为n-12-GBgos-82冷拉20-YB194-75号钢筋。辐圈的生产工艺流程包括来料验收、卷圆、切断、对焊、锤接头、校平、校圆等七个工步组成。所要用到的工艺设备包括弯曲机FF-92-00型，锯断机FF13-89-00型，对焊机UNI一100型及校平台、校 圆台。
1.2轮毅和辐条的配给:轮毅选用3402F5-D21-A，辐条选用3402F5-023。工艺要求:轮毅和辐条表面均应无锈蚀现象。
1.3清洗去油污:
清洗液按2.6%清洗剂、97.5%的水的比例配制，然后蒸汽加热至70一80℃再开机，机内的传送带速度0.4一0.5m/min。各种零件按次序排列在传送带上，其中轮毅的盲孔须朝下。清洗后须晾干4一5h，再转入下道工序。工艺设备:QXT-70-1型蒸汽清洗机。清洗剂选用JX-l低金属清洗剂。
1.4总成焊接:
按照各部件先后顺序装夹好。先放稳轮毅再放稳辐条，最后放辐圈，待全部零件放合适后夹紧。焊接时，先焊正面轮毅与辐 条、不辐条与辐圈接触处，再焊接其反面工艺要求:①按着规定顺序进行总成焊接;②正面焊接时，轮毅与辐条的焊接方式为C-3△30土1.5/3。反面焊接时，其焊接方式为C一3△60士2.5/2。辐圈与辐条的焊接方式为C一口2△。②焊接时:焊机的电流120A，电压220v，CO2流量7L/min，空压机的压力维持在0.4一0.5mpa，③各焊接位置不允许有未焊透、裂纹、焊瘤、焊丝头及严重咬肉现象，但允有少量飞溅颗粒(4一5个)及非连续气孔缺陷。④轮毅各孔均不得有焊丝头及堵塞现象。焊穿及未焊好的焊缝应补焊。工艺设备:NBCM-350型CO2气体焊机，焊丝选用H08Mn2siA、直径1.2mm。采用该种焊机焊接时，因有CO 气体保护降温，所以焊接质量得以保证。
二、原料的选取及工艺配方的确定
目前，方向盘的塑料外壳的成型方法一般为普通注射成型。这种方法虽然有操作简便、产品质量稳定等优点，但也存在因 注射成型压力较大而使产品的内应力较大，耗能较多，产品成本较高等缺点。如果选用反应注射成型，不但可以解决上述缺点，而且还可进一步改善产品的抗冲击性能。
反应注射成型又称RIM成型，这是一种使分别流动的两种低分子量、低粘度的原液在一定压力作用下通过混合腔，在混 合腔内相互混合、作用，并在一定压力下被注射到密封的模具内，经过反应、发泡、固化，便可得到制品的一种塑料成型方法。反 应注射成型的优点是:①制品内应力较小;②模具再现性能优良;③成型压力小、温度要求低、因而耗能较少;④采用反应注射成 型所得的案氨酚树脂弹性、耐冲击性都比较好，所以方向盘塑料外壳采用反应注射成型方法是比较适宜的。
方向盘反应注射成型的原料一般为多负醇和异氰酸醋以及发泡剂和色母粒等。组合多元醇与异氰酸酚经过缩聚反应，生 成聚氨酯树脂。引入发泡剂Fll，使反应混合均匀。加入黑色母粒是为了防止制品发生黄变。
由于方向盘需要有较强的静态强度(如抗弯强度)、动态强度(如冲击强度、刚性)，并且因为塑料与钢的热膨胀系数相差较大，所以可以考虑在原料中添加一些增强剂和填充剂。实验证明，在原料中加入20%的玻璃纤维，可使塑料的静态强度和动态强度提
高2至5倍，热变形温度提高10—20℃，成型收缩率1/2一1/4。在塑料中加人适宜的填充剂(如木粉等)，能改善塑料的成型加工性，提高制品的机械性能。当粉状填料加入后，一与聚合物之间产生次价力，这种次价力虽然很弱，但具有加合性，从而改变了 聚合物分子的沟象平衡、降低聚合物结晶倾向和溶解度，同时使聚合物熔体粘度增加。降低了塑料的线膨胀系数和成型收缩率，提高塑料的耐热性及机械强度，并能改善制品的耐磨性和自润沿性，提高塑料对光老化的抵抗能力。一般木粉加入量为10%左右。 综上所述，方向盘原料及其工艺配方比为:组合多元醇(PBA3820:1):Fll:异氟酸酚(PBA2082)；色母粒；玻璃纤维；木粉一10):(10一15):50:1:20:10。
将原组分分为A、B两组份。根据工艺配方要水「称取组合多元醇、Fll、玻璃纤维及木粉一尾合均匀后为A组份。并送至高压浇注优内13组份为配入色母粒的异氰酸醋。分别把A、B组份泵入A贮罐和B贮罐内，要让气动机料泵的抽料口始终分别浸入配好的八组份桶及B组份桶中，当贮罐的液位至下限时，开始自动加料。启动冷水机，同时使高压浇注机进行高压循环和低压循环，进行自右空温。要求保持贮罐A压力为2bar、温度为20℃;贮罐B压力为0.5bar、温度为18一20℃。
三、反应注射成型工艺设计
方向盘的反应注射成型，就是将已清洗好并经检验合格的方向盘骨架总成、绝缘套及接触片置内注塑机的模内、(模具上涂
层脱模剂并保持一定的模温)，原料在加压计量泵的校量、计量下，按照一定比例的输出量输入注塑机内。然后合模，进行反应 注射成型。
(一)方向盘反应注射成型工艺条件的选择:
注射模塑最重要的工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力和相当的作用时间。①温度:反应注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度及模具温度等。料筒温度和喷嘴温度主要影响塑料的塑化和流动，而模具温度主要影响塑料的流动和冷却。
料筒温度的选择与塑料的特性及在不同类型的注射机内塑化有关。本设计所选择的注射机型号为:E210精密一注射成型机。由于是反应注射成型，料筒温度要求较低。A组份的料筒温度为22℃，B组份的料筒温度为18一20℃即可。喷嘴温度通常低于料筒最高温度，这是为了防止熔料在直通式喷嘴处可能发生的“流涎现象”，所以选择喷嘴温度为20℃。模具温度的选择决定于塑料结晶性的有无、制品的内在性能及其它工艺条件等。由于聚氨醋是一种无定型塑料，当熔体进行模腔内，随着温度的降低而固化，但不发生相的转变;又因为聚氨醋熔体粘度低，所以采用低模温是可以的，既能保证顺利充模，又不影响充模速度。选择模具温度为40一50℃。
②压力:注射模塑中的压力包括塑化压力和注射压力。塑化压力对于螺杆式注射机，是顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的
压力，一般操作中，塑化压力在保证制品质量优良的前提下越低越好，通常不超过20bar。注射压力是为了克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，并给予熔料充模速率、压实熔料。对于反应注射成型，熔料的粘度低，因而给予熔料的注射压力较低。调整注射压力为150一200bar。
③时间:完成一次注射模塑过程所需时间为一个为成型周期。它实际包括注射时间(充模时间和保压时间)、闭模冷却成型时间、其它时间(开模、脱模、涂拭脱模剂、安放方向盘骨架和闭模时间等)。在方向盘生产中，充模时间设定为5一8S，保压时1可设定为30一605。冷却时间主要决定于制品的厚度、塑料的热性能等。冷却时间的终点应以制品脱模时不引起变形为原则。方向盘塑料外壳厚度为20mm左右，冷却时间一般为4一5min即可。若冷却时间过长，不仅降低生产效率，而且对脱模还会造成困难。
(二)方向盘反应注射成型的工艺流程设计:
3.1原料的校量、计量；①校量:为保证校量准确、先检查A、B组份泵前压力是否符合说明书要求(均为1.5bar)。a根据设备操作要求.将设备置放“校量”工作状态，设定校量时间为3一5s。检查液压机，使液压压力为200bar，高压循环压力为PA=PB=150bar；b根据情况及工艺配方比调整A、B组份计量泵的流量，要求QA=110—160g/s,R=2.8—3.0。②计量:将设备置于正常状态，转动A、B组份的过滤器手柄，过滤出脏物；检查机
器各参数值是否为前述各个设定值。
3.2模具的预处理:按操作要求启动恒温机，同时检查各个循环管路及一阀门，使循环畅通，无泄漏，调节模具温度为40一50℃的预定值。模具内各部分，包括模腔，浇口及边缘需用喷枪均匀地涂上脱模剂，一般选石蜡。
3.3骨架预处理：骨架预处理包括两个方面：a、用黄油通过刷子将轮毅正面及花边部分均匀涂上薄薄一层，以备润滑之用；b、用小泡沫将骨架内所有螺孔封堵，以防注射时熔料进入各孔内。
3.4将骨架、绝缘套和接触片置入模内：a、将绝缘套套内涂有石蜡的接触片，然后一起放入骨架轮毅中，检查绝缘套的两 个孔是否与轮毅上的螺孔对准。b、手持骨架使轮毅正面朝下，将花键孔及叭。通孔对准模具顶出杆上相应的定位轴，将骨架 放入，并使之基本定位。
3.5合模、浇注：a、开启翻转机使模具合模并具锁紧，将动模顶出杆用搬手拧紧到位。b、按“浇注”按钮，组份A与组份B混合、反应，生成聚氨醋树脂，并被注射入模具型腔内。经过40一60S的注射，浇注完毕，开始计时，此刻为冷却时间的开始。
四、制品的修边及总成装配
经过4一smin的冷却，方向盘就可从模具内取出。由于反应注射成型的缺点就是制品分模面容易产生飞边，所以须对方向
盘进行修边。经修边后，取出预者轮载的泡沫条，使孔畅通，并用软PU洗涤片擦试制品各部分，清除附着的脱模剂。抽取10%制品进行硬度及扭转力检查。经检查合格后，安装回位套，进行总成装配。
参考文献
【1】成都科技大学主编.塑料成型工艺学轻工业出版社.1983
【2】邹立谦编著.塑料制品设计.化学工业出版社，1981
【3】〔日〕里见英一著.塑料制品设计.中国石化出版社，1982
第二篇：机械装备读书报告1
机械制造装备设计读书报告 --基于PLC16F877单片机温度控制系统设计研究
系别：机电工程系
专业：机械设计制造及其自动化 班级：082113
学号：046508030
姓名：桑震：
指导老师：王艳红
基于PLC16F877单片机温度控制系统设计研究 摘要：以PIC单片机为核心控制DS18B20温度传感器等外围电路模块实现了对多路温度的实时监测。论述了系统设计思路和软件设计流程。系统具有温度监测、自动拨号、语音报警功能，有较强的实用价值。
关键词：单片机；温度监测；自动拨号；语音报警 1系统硬件电路的设计
1.1系统的功能框图
系统的主要组成部分包括：温度传感器DS18B20、PIC16F877单片机、可编程键盘/显示器接口芯片8279、OCM4X8C液晶显示器、MODEM、ISD2560语音芯片和信号音检测模块CR6230，系统的功能框图如图1所示。
图1 系统的功能框图
系统选用美国Microchip公司生产的价格低廉、性能优良的PIC16F877单片机作为控制主体，充分利用其提供的软硬件资源，可
使控制系统硬件电路设计相对简洁，提高系统的可靠性。但由于系统中的各种功能模块较多，每个模块都需要单片机给出一定数量的控制线、数据线等来完成相应的功能，而单片机的I/O资源有限，所以必须进行I/O扩展。这里是通过由单片机的3个I/O引脚(RC1-RC3)控制译码器74LS138从而给出8个选通信号，分别选通几个74LS373和74LS245来实现对各模块的控制与通信的。
此外，需要给单片机设计复位电路，这里采用RC复位电路，频率约为4MHz。
1.2多路温度采集
针对测量环境、精度和系统主机对监测点传输距离的不同要求，以及考虑元件的成本，选择美国DALLAS半导体公司最新推出的一种数字化单总线器件DS18B20。在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法。一种是将DS18B20的UDD接外部电源，GND接地，其I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时DS18B20的UDD、GND接地，其I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，DS18B20的I/O口线要接5K见左右的上拉电阻。DS18B20有六条控制命令，如表1所示。
DI18B20的六条控制命令
CPU对DS18B20的访问流程是：先对DS18B20初始化，再进行ROM操作命令，最后才能对存储器操作和对数据操作。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。
1.3信息显示
采用OCM4X8C液晶显示模块作为输出显示。可显示汉字及图形，采用单片机8位并行连接方式，通过给定命令和显示数据完成不同界面的显示。当单片机通过译码器对连接液晶显示模块的双向锁存器74LS245使能，并且相关引脚通过单片机传送适当的电平时，给出一定的指令字。实现显示的过程是：在传送命令的状态下先选择指令集清屏，然后指定在资料写入或读取时游标的移动方向及显示的移位，开显示，设定显示地址，然后进入传送数据的状态，根据要显示的内容从中文字库中找出相应的16进制代码并将其依次传给液晶显示器(此时要注意每行显示的字数限制)，之后单片机就可以对液晶显示模块进行读写操作。
1.4拨号设计
采用外置MODEM来实现拨号功能，单片机与MODEM之间采用串行通信，连接方式见图2。将电话线接入MODEM后，单片机按照RS232通信标准与MODEM相连，这里是通过MAX232芯片来实现
TTL电平与RS232电平的转换，按照MODEM的工作波特率(9600bps)设置后，单片机串口发出相应AT命令可实现对MODEM的控制，同时MO-DEM在执行该命令后会返回一定的信息。返回信息对于判断MODEM是否正常工作以及电话是否拨通和被接听都有重要的作用。 T Y Y Ti Tlout R
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图2 单片机与MODEM间的连接
选用4选1模拟开关4052芯片完成单片机与MODEM串行通信外和传感器模块的MAX485串行通信的控制。当单片机端口C的RC3=1、RC2=0、RC1=1时，译码器74LS138的译码线Y5有效，使得74LS373有效，因而来自单片机的RD4位锁存至4052的INH端，此时RD4的低电平来控制4052的选通。因4051的INH端通过反相器连接4052的INH端，所以不被同时选中。
为了实现MODEM与单片机的实时通信，将系统板上用于连接MODEM的D型插口的RST与CTS互联，DTR与DSR互联。
1.5语音控制模块
该部分主要是通过单片机控制语音芯片ISD2560来实现多段语音存储和播放。通过给定相应段地址和控制信号(录放音P/R和使能控制CE)，ISD2560及其外围电路即可实现对多段语音的存储和播放。
由于语音的存储有600个地址，所以要用A0-A9共十位进行表示，对ISD2560输入地址，首先单片机的端口D通过74LS373输入A0-A7八位地址，然后再单独输入A8、A9两个高位地址。录音和放音是单片机通过RD7控制录放音引脚P/R实现的。
1.6信号音检测模块
信号音检测模块CR6230用于实现准确识别各种电话信号音，包括拨号音、回铃音、忙音和催挂音等功能。即：若得出某种结果后，相应的信号引脚则输出有效TTL电平。
接听的判断过程是单片机控制MODEM拨号后，识别回铃音信号是否有效，若无效则重拨或改拨号码；回铃音信号有效则等待，若其变为无效则判断此时对方是否接听，此后还要根据MODEM的返回值来进一步确定是否真被接听。信号的识别需要一定的周期才可以保证可靠性和准确率，所以在检测到信号音后要延时大约1s的时间，以保证准确的识别结果；同理，当信号消失后也应略有延时再清除。硬件设计是将电话线路经通信变压器CRE变换隔离后接入到CR6230的信号输入端IN引脚。通信变压器CRE3用于电话终端产品和中继线产品的线路接口部分，技术指标符合邮电部入网标准。将CR6230的BS、RS、PS、SS引脚分别通过锁存器74LS373与单片机的D3~D0连接，单片机通过读取端口D的低四位就能获得CR6230返回的当前信号状态。另外，若单片机通过控制译码器的Y2引脚将CR6230的CS引脚设置为接收低电平时，BS、RS、PS、SS引脚也将被设置为低电平，这样，其上的信号被清除以等待接收新的信号。
2系统的软件设计流程图
系统软件设计的难点在于对DS18B20的控制(如图3)
DS18B20的工作流程图
3结语
设计以PIC单片机系统为核心，由单片机、温度传感器、RS-485串口通信和计算机组成，利用了DS18B20“一线总线”数字化温度传感器，能够对多点的温度进行实时巡检。各检测单元(从机)能独立完成各自功能，同时能够根据主控机的指令对温度进行定时采集，测量结果不仅能在本地显示，而且可以利用单片机串行口，通过RS-485总线及通信协议将采集的数据传送到主控机，进行进一步的存档、处理。主控机负责控制指令的发送，控制各个从机进行温度采集，收集测量数据，并对测量结果(包括历史数据)进行整理、显示和存储。主控机与各从机之间能够相互联系、相互协调。本系统运行稳定、工作精度高，经测试，在-10℃~+70℃间测得误差为0.25℃，80℃到105℃时误差为0.5℃，当T>105℃误差增大到1℃左右。实践证明，该控制系统操作方便，维修简单，运行稳定、可靠。 参考文献
[1]王志鹏.可编程逻辑器原理与程序设计[M].北京：北京航天航空出版社，2005.
[2]刘启中，李容正，王力生，等.PIC单片机原理及应用[M].北京：北京航天航空出版社，2003.
[3]李雪梅.简单实用的有线报警系统[J].微型计算机信息测控自动化，2005，(7)：144-145.