玩具小车下底板的设计毕业设计
摘要
注塑成型是生产塑料制品的最常用的方法之一。塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。近年来，CAD 技术的应用越来越普遍和深入，大大缩短了模具设计周期，提高了制模质量和复杂模具的制造能力。
本课题就是将玩具小车底板作为设计模型，将注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。
本设计对玩具小车底板进行注塑设计，利用了pro/E软件对塑件进行3D造型，对塑件结构进行工艺分析，确定采用一模两腔、侧浇口进料的三板式模具。在设计中确定了注射机的机型，接着对各个部分进行了计算并校核，确定了浇注系统、抽芯系统、冷却系统。最后运用autoCAD绘制了模具装配图和零件图。
关键词：塑料模具；注射成型；模具设计；
ABSTRACT
Injection molding is the production of plastic products, one of the most common methods. Plastics industry is the world's one of the fastest growing industrial sectors, while the injection mold is one of the fast-growing species. Injection molding is an important method of plastic molding, which is mainly applied to thermoplastic molding, forming a complex shape can be precision plastic parts. In recent years, CAD technology more widely and deeply, greatly reducing the mold design cycle and improve the quality and complexity of the molding mold manufacturing capabilities.
The issue is the toy car chassis as a design model, the injection mold-related knowledge as the basis to explain the plastic injection mold design process.
The design of the toy car plastic base plate design, the use of the pro / E software for 3D modeling for plastic parts, plastic parts structure for process analysis, determine the use of a two cavity mold, side gate feed the three-plate mold. Determined in the design of injection machine models, then the individual sections were calculated and checked to determine the gating system, pumping core systems, cooling systems. Finally, we use AutoCAD drawing of the mold assembly drawing and parts diagram.
Keywords:plastic mold; injection molding; mold design;
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目录
第一章绪论 (1)
第二章塑件的工艺及分析 (3)
2.1分析材料性能 (3)
2.2塑件的选材 (3)
2.2.1塑件的选材主要要注意以下几点： (3)
2.2.2 选用ABS的注意事项： (4)
2.3塑件的结构分析 (5)
2.4塑件的精度 (5)
第三章模具设计 (6)
3.1注射机简介 (6)
3.2有关塑件的计算 (6)
3.3注塑机型号的确定 (6)
3.4型腔的确定 (7)
3.5注塑机及型腔的校核 (7)
3.5.1公称注射量 (8)
3.5.2注射量的校核 (8)
3.5.3 注射压力的校核 (8)
3.5.4锁模力的校核 (9)
3.5.5安装部分相关尺寸的校核 (9)
3.5.6开模行程校核 (10)
3.6分型面的选择 (11)
3.6.1分型面的形式 (11)
3.6.2分型面的选择原则 (11)
3.6.3分型面最终选择 (12)
3.7浇注系统的设计 (12)
3.7.1浇注系统的组成 (12)
3.7.2浇注系统各部件设计 (13)
3.8成型零件的结构设计及计算 (21)
3.8.1成型零件的结构设计 (21)
3.8.2成型零件工作尺寸计算 (22)
3.8.3凹模、凸模以及动模垫板的力学计算 (26)
3.9模架的确定 (28)
3.10脱模推出机构的设计 (29)
3.10.1脱模机构的设计原则 (29)
3.10.2脱模力的计算 (30)
3.11排气及引气系统的设计 (31)
3.12冷却系统的设计 (32)
3.13冷却系统的计算 (33)
3.14斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计 (36)
一、斜导柱的设计 (37)
二、滑块、导滑槽及定位装置的设计 (39)
三、楔紧块的设计 (40)
第一章绪论
注塑成型是生产塑料制品的最常用的方法之一，采用这种方法对成形一些比较细而长的塑件比较方便，我国塑料模具发展快速。目前，在整个模具制造行业中塑料模具占30%左右。而注塑模具在整个塑料模具市场中需求量最大。随着模具制造业的发展，追求提高产品质量和生产效率、缩短制造周期和设计周期、减少生产成本、最大限度的提高模具制造业的应变能力等目标是许多企业的宗旨。模具CAD技术的出现是这些企业的福音。CAD技术的应用越来越普遍和深入，大大缩短了模具设计周期，提高了制模质量和复杂模具的制造能力。
德国人说模具工业是金属加工业中之王，美国人说模具工业是美国工业的基石，罗马人说模具是黄金，而日本人说模具是促进社会繁荣富裕的动力。中国人说模具是工业生产之母。我认为模具工业是我国国民经济发展的催化剂，是人民直奔小康的火车头。
塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。在工农业生产、国防建设、交通运输、机械电子等各个领域，塑料制品无处不在。
因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％～90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。目前世界模具市场还没达到饱和，美国，日本，法国，瑞士等发达国家是模具的主要出口国。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
因此，塑料模设计水平的高低，制造能力的强弱以及模具质量的优劣，都直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着各种产品质量和经济效益的增长以及整体行业水品的提高。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。
自20世纪90年代以来，中国塑料模具技术的发展进入了一个新的阶段。中国的塑料膜有些已经达到国际先进水平，同时，中国的塑料膜工业与先进工业国家之间的差距以及模具工业尚不能满足国民经济迅速发展要求的现状。模具标准
化程度和应用水平与工业发达国家相比还存在较大差距；专用塑料模具钢品种少，规格不全，质量尚不稳定；在模具制造精度生产周期模具寿命等方面也有很大的差距。
目前我国模具虽然在生产总量上居世界第三，但仍不容乐观。对比国外，我国各个方面的技术水平要比德、美等国家落后许多。在国内，模具市场陷入了价格战的泥潭中，并且自主创新的能力仍有待开发。
第二章塑件的工艺及分析
2.1分析材料性能
在塑料工程中“塑料”的定义是“以合成树脂为基本成分，可在一定的条件下塑化成型，产品最后能保持形状不变的材料”。塑料在成型过程中表现出的各种性能的变化和变形流动行为，主要取决于塑料中的基本成分—高分子聚合物。
2.2塑件的选材
2.2.1塑件的选材主要要注意以下几点：
①塑料的力学性能
该材料的强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能、冲击性能是否达到要求，以及对应力的敏感性。
②塑料的物理性能
如对使用环境温度变化的适应性、光学特性、绝热或电器绝缘的程度、
精加工和外观的完美程度。
③塑料的化学性能
如对接触物的耐蚀性、卫生程度以及使用上的安全等。
④必要的精度
如收缩率的大小以及各向收缩率的差异。
⑤成型工艺性
如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。
所以，综合以上要点，再加上塑件的实际情况，确定选用ABS材料。
ABS在小于70℃的温度下使用，它的化学稳定性较好，机械性能较好。有一定的耐磨性。但耐热性较差，吸水性较大。成型性能很好，注意的是成型前原料要干燥，该材料应用广泛。
ABS 为无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，随所含三种单体比例不同，在 160~190℃范围即具有充分的流动性，且热稳定性较好，在约高于285℃时才出现分解现象，因此加工温度范围较宽。ABS 熔体具有明显的非牛顿性，要使熔体粘度明显减小可以通过提高成型压力的措施来达到，温度越高粘度会下降。ABS 吸湿性稍大于聚苯乙烯，吸水率约在 0.2%~0.45%之间，但由于熔体粘度不太高，注塑精度要求不高的制品时，可以不经过干燥处理，但要想获得更好的表面光泽且内在质量好的制品时，必须要经过干燥处理。在 80~90℃下干
燥2~3h,ABS 性能最好，成型条件都能满足。ABS 具有较小的成型收缩率，收缩率变化最大范围约为0.3%~0.8%，在多数情况下，其变化都打不到该范围。注塑是ABS 塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑机，但更长采用螺杆式注塑机，后者更适于形状复杂制品、大型制品成型。 2.2.2 选用ABS 的注意事项：
a. 有吸湿性，成型时必须预备干燥；
b. 流动性佳，可制各种成品；
c. 成型性因随组成的成分不同而有极大的差异，需特别注意；
d. 加热温度因成分不同而异，需特别注意；
e. 熔融时流动性比PS 差，因此流道需较大；
f. 超过260℃则热分解会变质；
表2.1 ABS 热物理性能
表2.2 ABS 力学性能
密度()3/cm g
1.02-1.05
比热容
()
11
--?K kg
J
1255-1674
导热系数
()
2
11
10---???K m
W
13.8-31.2
线膨胀系数 ()
15
10
--K
5.8-8.6
滞流温度()c ?
130
屈服强度()Mpa
50
抗拉强度()Mpa
38
断裂伸长率()%
35
拉伸弹性模量()Gpa
1.8
抗弯强度()Mpa
80
弯曲弹性模量()Gpa
1.4
抗压强度()Mpa
53
抗剪强度()Mpa
24
布氏硬度9.7R121
图2.3 塑件侧孔
该塑件尺寸不大，结构也不是很复杂。
由于侧边有孔，所以要采用侧抽芯机构，且该塑件是玩具车的底盘，所以该塑件要有一定程度的抗冲击能力和一定的耐磨性。
选用ABS材料是最好不过。
2.4塑件的精度
在一般的生产过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，在满足塑件使用要求的前提下将尽可能的把塑件尺寸精度设计的低一些。
塑件与金属零件一样，也有尺寸公差的要求，而且其根据不同塑料原材料，要按表合理地选用精度等级。
因为，该塑件我们选用ABS
表2.3 塑件精度选择
材料标注公差未标公差尺寸
高精度低精度
`ABS MT2 MT3 MT5
第三章模具设计
3.1注射机简介
注射机是生产热塑性塑料制件的主要设备，近年来在成型热固性塑料塑件中也得到广泛应用。按其外形注射机可分为立式、卧式和角式三种，应用最多的是卧式注射机。
各种注射机尽管外形不同，但基本上都是由合模锁模系统和注塑系统组成。工作时，模具安装在移动模板及固定模板上，由合模系统合模并将模具锁紧，注射系统将塑料原料送到料筒中加热到塑化温度，将熔融的塑料注入模具。塑料在模具中成型后冷却到一定温度时开模，并由推出机构将塑件推出。
3.2有关塑件的计算
体积3
.6cm
V=
1184
ρ
查询表知密度3
=
g
.1cm
03
/
由此得质量g
m3019
=
.6
3.3注塑机型号的确定
由上的数据，选择的注射机型号为XS-Z-60（卧式）型注射机。
表3.1 注射机技术参数
3.4型腔的确定
确定型腔要多方面考虑：
① 长期大批量生产适于采用多型腔结构； ② 制品较小时适于采用多型腔结构；
③ 供货日期集中，量大，适宜采用多型腔结构； ④ 制品批量少、不集中，宜采用单腔结构；
⑤ 制品复杂或精度高，采用单腔结构。
由于该制件结构较复杂，采用多腔一致性差，制造困难，故宜采用一模两腔结构。
3.5注塑机及型腔的校核
选择注射机时，通常以某塑件实际需要的注射量来初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、开模行程以及模具安装部分的尺寸一一校核。
额定注射量/3
cm
60 螺杆直径/mm 38 注射压力/Mpa
122 注射行程/mm
170 锁模力/KN 500 最大开合模行程/mm 180 模具最大厚度/mm 200 模具最小厚度/mm 20 喷嘴圆弧半径/mm 12
喷嘴孔直径/mm 4 拉杆空间/mm 190×300
注射时间/s
1 锁模方式
机械-液压
3.5.1公称注射量
公称注射量是指注射机对空注射时，螺杆一次最大行程所注射的塑料体积，以立方厘米表示。注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。 3.5.2注射量的校核
以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号：为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于或等于某注射机的公称注射量的80％；
即
公浇塑V V nV 8.0≤+
()1.3
公V —注射机公称注射量； n —型腔数目； 塑V —单个塑件的容量； 浇V —浇注系统的容积。
或
公浇塑m m nm 8.0≤+ n —型腔数目； 塑m —单个塑件的质量； 浇m —浇注系统凝料的质量。 故
浇塑V nV +=13.154563cm 公V 8.0≤ 符合条件。 3.5.3 注射压力的校核
塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素决定，其值一般为70~150Mpa 。
通常要求：
P P ?公
显然
符合条件 3.5.4锁模力的校核
锁模力是指模具在注射机的锁模机构所受到的最大夹紧力。
当处于高压下的塑料熔体填充型腔时，在沿锁模方向产生一个很大的胀型力，为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，否则容易产生锁模不紧而发生溢料的现象。
即
分腔胀锁A F F p =>
()2.3
锁F —注射机的额定锁模力； 胀F —型腔的胀型力；
腔p —模具型腔内塑料熔体平均压力；
分A —塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和。 其中，腔p 一般为注射压力的0.3~0.5倍，通常为20~40Mpa 。
故取腔p =40Mpa
N F 225040
562640=?=胀 经验算符合要求。 3.5.5安装部分相关尺寸的校核
模具与注射机安装部分的相关尺寸，主要有喷嘴尺寸﹑定位圈尺寸﹑拉杆间距﹑最大模具厚度与最小模具厚度等。注射机的型号不同其相应的尺寸也不同，注射机的一些尺寸决定了模具上相应的尺寸。
① 模板规格与拉杆间距的关系
模具的安装方式有两种方式，从注射机上方直接吊装入机内进行安装，或先吊到侧面再由侧面推入机内安装。 ② 定位圈与注射机固定板的关系
模具定模固定板上的定位圈要求与主流道同心，并与注射机固定模板上的定位孔基本尺寸相等，并呈间隙配合。
③ 注射机的喷嘴与模具的浇口套关系
主流道始端的球面半径SR 应比注射机喷嘴头球面半径SR O 大1~2mm ；主流道小端直径d 应比喷嘴直径0d 大0.5~1mm ，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。
④ 模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系
模具闭合后总厚度与注射机允许的模具厚度之关系应满足如下：
m a x m i n H H H m ≤≤
()3.3
H H H ?+=m i n m a x
()4.3
m H —模具闭合后总厚度；
max H —注射机允许的最大模具厚度； min H —注射机允许的最小模具厚度；
H ?—注射机在模具厚度方向的调节量
当m H
查表知:
max H =200mm min H =70mm 注射机允许厚度70 符合要求。 3.5.6开模行程校核 开模行程是指从模具中取出塑件所需要的最小开模距离,用H 表示,它必须小于注射机移动模板的最大行距max S ,否则塑件不能取出。 由于模具有侧向抽芯机构,所以应考虑抽芯距离所增加的开模行程。 ()mm 10~521++≥H H H 侧 ()5.3 侧H —为完成侧向抽芯距离所需的开模行程； 1H —塑件脱模后所需的推出距离； 2H —包括浇注系统在内的塑件高度。 开模距离1H 取20，2H 取40，余量取8。 所以： 侧H ≥6884020=++ 又有注射机的最大开模行程为180mm ， 故 符合要求。 3.6分型面的选择 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。 分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。 3.6.1分型面的形式 分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关。 具体分为： a.水平分型面 b.垂直分型面 c.斜分型面、 d.阶梯分型面 f.曲面分型面 g.平面、曲面分型面 该塑件选取水平分型面。 3.6.2分型面的选择原则 分型面选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，一般应考虑以下几个方面： 1) 符合塑件脱模的基本要求 能使塑件能从模具内取出来，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。 2)分型线不影响塑件外观 分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。 3)确保塑件留在动模一侧 留在动模一侧利于推出且推杆痕迹不显露与外观面。 4)确保塑件质量 5)应尽量避免形成侧孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽 量避免定模滑块 6)满足模具的锁紧要求 将塑件投影面积大的方向放在定动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面；另外，分型面是曲面是，应加斜面锁紧。 7)合理安排浇注系统，特别是浇口位置 8)有利于模具加工。 3.6.3分型面最终选择 为了拉断和拉出冷料，取出塑件，选取单分型面。 3.7浇注系统的设计 所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流道。 其作用是使塑料熔体平稳而有序地填充到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。 因此，浇注系统十分重要。 浇注系统一般分为普通浇注系统和热流道浇注系统。 3.7.1浇注系统的组成 ①主浇道 主浇道是指从注射机喷嘴与模具接触处开始，到有分浇道支线为止的一段料流通道。它起到将熔体从喷嘴引入模具的作用，其尺寸的大小直接影响到熔体的流动速度和填充时间。 ②分浇道 分浇道是主浇道与型腔进料口之间的一段流道，主要起到分流和转向作用，熔体是从主流道分流到各个型腔，也是浇注系统的断面变化和熔体转向的过渡通道。 ③浇口 浇口是指料流进入型腔前最狭窄的部分，也是浇注系统中最短的一段，其尺寸狭小且短，目的是使料流进入型腔前加速，便于充满型腔，且利于封闭型腔口，防止熔体倒流。另外，也便于成型后冷料与塑件分离。 ④ 冷料穴 在每个注射成型周期开始时，最前端的料接触低温模具后会降温变硬被称为冷料穴，为防止此冷料堵塞浇口或影响制件的质量而设置的料穴，其作用就是储藏冷料。冷料穴一般设在主浇道的末端，有时在分浇道的末端也增设冷料穴。 3.7.2浇注系统各部件设计 一、主流道设计 主流道通常和注射机喷嘴在同一条轴线上，横截面为圆形，带有一定锥度。主流道轴线垂直于分型面。 其主要设计要点为： 1. 为防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢料，主流道与喷嘴的对接处应设计 成半球形凹坑，深度为3~5mm ，其球面半径SR 应比注射机喷嘴头球面半径SR 0大1~2mm ；主流道小段直径d 应比注射机喷嘴直径d 0大0.5~1mm ，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。 故 5.45.045.00=+=+=d d mm ()6.3 mm SR SR 5.135.1125.10=+=+= ()7.3 凹坑深度mm h 4= 2. 为了减小对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料，浇口套内壁表面粗 糙度a R 取0.8um 。 3. 主流道的圆锥角设得过小，会增加主流道凝料的脱出难度；设得过大， 又会产 生湍流或涡流，卷入空气，所以，通常取=a 2°~4°，圆锥角a 表示为 L d D a 2tan -= ()8.3 D ―主流道大端直径 d ―主流道小端直径 L ―主流道长度 由公式()6.3知 5.45.045.00=+=+=d d mm 又 注射机注射量为60g 故查表知 mm D 6= 还取 =a 3° 得 L=a d D tan 2-= mm 3.140524 .025 .46=?- ()9.3 4. 主流道大端呈圆角，半径r=1~3mm ，以减小料流转向过渡时的阻力。 5. 在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度L 尽量短。 为了减小压力损失及废料，一般主流道长度L 不超过60mm ，应视模板厚度水道的开设等具体情况而定。 mm L 3.14= 符合要求。 6. 设置浇口套 由于浇口套要与高温塑料和喷嘴反复接触及碰撞，容易损坏。所以，一般不将主流道直接开在模板上，而是将它单独设在一个浇口套中。这样，既可以使易损坏的主流道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和损坏后便于更换和修磨。通常是将淬火后的浇口套嵌入模具中。 图3.1 浇口套 7. 校核主流道的剪切速率 a. 计算主流道的体积流量 s /mm 9.130900 .19 .13090t nV t n 3== += ++= 塑 浇塑 主分主V V V V q ()10.3 b. 主流道当量半径 mm 625.2mm 2 3 25.2=+= 主R ()11.3 c. 计算主流道的剪切速率 () 13 3s 616.760796.5697 .43199625.214.39.130903.3q 3.3-? ==??== 主主主R πγ ()12.3 所以，主流道的剪切速率校核合格。 二、分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，可通过优化设置分流道的横截面形状、尺寸大小及方向，是熔体平稳充型，从而保证最佳的成型效果。 1) 影响分流道的设计因素： a. 制品的几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸的稳定性、内在质量及外观质量 要求。 b. 塑料的种类，亦即塑料的流动性、熔融温度与熔融温度区、固化温度以 及收缩率。 c. 注射机的压力、加热温度及注射速度。 d. 主流道及分流道的脱落方式。 e. 型腔的布置、浇口位置及浇口形式的选择。 2) 分流道的设计原则 ● 塑料的压力损失及温度损失在分流道要小。 ● 分流道内熔体的固化时间要比制品的固化时间晚，以保证压力的传递及 其型腔 的保压。 ● 保证各个型腔的塑料要迅速而均匀的进入。 ● 分流道的长度应尽可能短，其容积要小。 ● 要便于加工及刀具选择。 3) 分流道横截面形状的选择 毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 毕业设计（论文） 海南大学 毕业论文（设计） 题目：基于stm32的智能小车设计学号：20112834320005 姓名：陈亚文 年级：2011级 学院：应用科技学院（儋州校区） 学部：工学部 专业：电子科学与技术 指导教师：张健 完成日期：2014 年12 月 1 日 摘要 本次试验主要分析了基于STM32F103微处理器的智能小车控制系统的系统设计过程。此智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、电机驱动电路、红外探测电路、超声波避障电路。本次试验采用STM32F103微处理器为核心芯片，利用PWM技术对速度以及舵机转向进行控制，循迹模块进行黑白检测，避障模块进行障碍物检测并避障功能，其他外围扩展电路实现系统整体功能。小车在运动时，避障程序优先于循迹程序，用超声波避障电路进行测距并避障，在超声波模块下我们使用舵机来控制超声波的发射方向，用红外探测电路实现小车循迹功能。在硬件设计的基础上提出了实现电机控制功能、智能小车简单循迹和避障功能的软件设计方案，并在STM32集成开发环境Keil下编写了相应的控制程序，并使用mcuisp软件进行程序下载。 关键词：stm32;红外探测;超声波避障;PWM;电机控制 Abstract This experiment mainly analyzes the control system of smart car based on microprocessor STM32F103 system design process. The composition of the intelligent system mainly including STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit, circuit of ultrasonic obstacle avoidance. This experiment adopts STM32F103 microprocessor as the core chip, using PWM technique to control speed and steering gear steering, tracking module is used to detect the black and white, obstacle avoidance module for obstacle detection and obstacle avoidance function, other peripheral extended circuit to realize the whole system function. When the car is moving, obstacle avoidance program prior to tracking, using ultrasonic ranging and obstacle avoidance obstacle avoidance circuit, we use steering gear under ultrasonic module to control the emission direction of ultrasonic, infrared detection circuit is used to implement the car tracking function. On the basis of the hardware design is proposed for motor control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of software design, and in the STM32 integrated development environment under the Keil. Write the corresponding control program, and use McUisp program download software. Keywords：STM32；Infrared detection；Ultrasonic obstacle avoidance；PWM；Motor control 目的： 本毕业设计是红外蔽障小车的设计，通过设计使学生系统的熟悉和掌握单片机控制系统设计方面的内容体系、开发流程和程序设计，培养学生具有综合运用所学的理论知识去开拓创新及解决实际问题的能力。培养学生掌握设计题的思想和方法，树立严肃认真的工作作风、培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。同时是为了掌握电路设计的方法和技巧。如何将学习到的理论知识运用到实际当中去，怎样能够活学活用，深入的了解电子元器件的使用方法，了解各种元器件的基本用途和方法，能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障，学会独立设计电路，积累更多的设计经验，加强焊接能力和技巧，完成基本的要求。并能完美的完成这次实训。 目录 一、任务书...............................P1 二、引言..............................P2 二、要求与发挥...........................P4 三、设计摘要.............................P6 四、模块方案比较.......................P7 1.避障模块 2.驱动模块 3.控制模块 五、程序设计.........................P9 1.程序流程图 2.程序编写 六、工作原理.........................P13 七、结论............................P13 八、参考文献........................P14 九、毕业设计（论文）成绩评定表.....P15 任务： 利用单片机、红外实现避障，要求具有下述功能： 1.小车前进可以避开（前、左、右）20cm的障碍物； 2.实现下车前进时，不碰障碍物； 3.具有声音播报功能。 引言 随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成程度越来越高，单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器、A/D转换器、D/A转换器等多种电路，这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合，组成智能化测量控制系统。这种技术促使机器人技术也有了突飞猛进的发展，目前人 H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 设计题目：超声波避障小车 院系：电气学院自动化测试与控制系 班级： 设计者： 学号： 指导教师：周庆东 设计时间：9.2~9.13 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 *注：此任务书由课程设计指导教师填 开题报告 1立项依据 1.1立项目的 （1）设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车，使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。 （2）进一步学习单片机原理及其应用，提高程序的编写能力。 （3）掌握单片机系统外扩器件的连接与使用，了解超声波传感器的工作原理。 （4）掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。 1.2立项意义 在当今社会，汽车成为了越来越普遍，人们不可缺少的交通工具。但汽车的不断增加，随之而来就是越来越多的交通事故。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。所以随着汽车工业的快速发展，我们必须加强对汽车安全性能的考虑。所以，智能汽车概念应运而生，他既是汽车产业的机遇也是汽车产业的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势，在这样的背景下，我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。 超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。 2主要设计内容及方案 2.1总体方案 系统采用51单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制,在超声波检测到障碍物之后,主控芯片根据距离值控制直流电机的转动,在与障碍物距离较大的情况下，快速前进，在与障碍物距离较小但还未到达临界转弯方向值的时候，慢速前进。在与障碍物距离很近需要转向避障时，方案上将尝试进行转向，来进行避障。 2.2设计原理 该智能车系统可分为三个主要模块：单片机主控核心模块，传感器避障模块，电机驱动模块。系统主要原理是：通过超声波避障模块（即感测模块）实时监测路面情况并及时传输给单片机。由单片机主控核心模块根据感测模块给予的信息控制小车两电机转动工作状态。电机驱动模块驱动两电机转动，实现前进或者左、右转。 摘要 注塑成型是生产塑料制品的最常用的方法之一。塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。近年来，CAD 技术的应用越来越普遍和深入，大大缩短了模具设计周期，提高了制模质量和复杂模具的制造能力。 本课题就是将玩具小车底板作为设计模型，将注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。 本设计对玩具小车底板进行注塑设计，利用了pro/E软件对塑件进行3D造型，对塑件结构进行工艺分析，确定采用一模两腔、侧浇口进料的三板式模具。在设计中确定了注射机的机型，接着对各个部分进行了计算并校核，确定了浇注系统、抽芯系统、冷却系统。最后运用autoCAD绘制了模具装配图和零件图。 关键词：塑料模具；注射成型；模具设计； ABSTRACT Injection molding is the production of plastic products, one of the most common methods. Plastics industry is the world's one of the fastest growing industrial sectors, while the injection mold is one of the fast-growing species. Injection molding is an important method of plastic molding, which is mainly applied to thermoplastic molding, forming a complex shape can be precision plastic parts. In recent years, CAD technology more widely and deeply, greatly reducing the mold design cycle and improve the quality and complexity of the molding mold manufacturing capabilities. The issue is the toy car chassis as a design model, the injection mold-related knowledge as the basis to explain the plastic injection mold design process. The design of the toy car plastic base plate design, the use of the pro / E software for 3D modeling for plastic parts, plastic parts structure for process analysis, determine the use of a two cavity mold, side gate feed the three-plate mold. Determined in the design of injection machine models, then the individual sections were calculated and checked to determine the gating system, pumping core systems, cooling systems. Finally, we use AutoCAD drawing of the mold assembly drawing and parts diagram. Keywords:plastic mold; injection molding; mold design; 基于单片机的智能寻迹小车毕业设计 系统主要由红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块组成。 采用P89V51单片机作为智能小车控制核心。系统能实现对线路进行寻迹，小 车可以 前进或后退，遇到障碍物可以自行停止并可以实现反向运行，系统可以利用声 音控 制小车的启停。整个系统小巧紧凑，控制准确，性价比高，人机互动性好。 P89V51单片机；红外避障；线路寻迹；直流减速电机 ABSTRACT System is mainly by infrared obstacle avoidance module, voice module, opto-electronics and motor drive tracing module. Used as a single- chip smart car P89V51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation can be achieved, the system can use voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction. KEYWORD: P89V51MCU;Infrared obstacle avoidance；Tracing；DC motor speed 1 单片机系统 课程设计 成绩评定表 设计课题：自动避障小车 学院名称：电气工程学院 专业班级：自动1105 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计地点：31-630 设计时间： 单片机系统课程设计 课程设计名称：自动避障小车 专业班级：自动1105 学生姓名： 学号： 指导教师： 课程设计地点：31-630 课程设计时间： 单片机系统课程设计任务书 目录 1概述-------------------------------------------------------------- 4 1.1研究背景----------------------------------------------------- 4 1.2设计思想及基本功能------------------------------------------- 4 2总体方案设计------------------------------------------------------ 4 2.1方案论证----------------------------------------------------- 4 2.2系统框图----------------------------------------------------- 5 2.3总体方案设计------------------------------------------------- 6 3硬件电路设计------------------------------------------------------ 7 3.1电源电路----------------------------------------------------- 7 3.2晶振电路----------------------------------------------------- 8 3.3复位电路----------------------------------------------------- 8 3.4键盘电路----------------------------------------------------- 8 3.5显示电路----------------------------------------------------- 9 3.6超声波测距电路---------------------------------------------- 10 3.7舵机电路---------------------------------------------------- 11 3.8电机驱动电路------------------------------------------------ 11 3.9电机转速测量电路-------------------------------------------- 13 3.10设计PCB和腐蚀电路板--------------------------------------- 14 4系统软件设计----------------------------------------------------- 16 4.1分模块程序设计---------------------------------------------- 18 4.2主程序设计-------------------------------------------------- 20 5系统调试 ------------------------------------------------------- 20 6总结 ----------------------------------------------------------- 22参考文献：------------------------------------------------------- 23附录A硬件电路图------------------------------------------------- 24附录B 源程序 ---------------------------------------------------- 25 摘要 随着科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技技术也广泛应用于智能小车河机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高新技术的集成体，融合了机械，计算机硬件，软件，电子，人工智能等多种科学技术的知识，可以涉及到当今许多前言领域的技术。 利用红外对管来检测黑线，利用超声波实现避障，并以STC89C51单片机为主控芯片控制小车的转向和速度，从而使小车实现自动循迹避障的功能。其中由L298N驱动电路对小车驱动，单片机输出的PWM波控制速度。由置程序分别控制位于小车左右的直流电机的运转，实现小车的自动识别路线的功能，能够有效的控制小车遇到障碍物时能够转弯角度与循迹行驶。本设计的结构相对简单，比较易于实现，体现了一定程度的智能。 关键词：智能小车；红外对管；STC89C51单片机；超声波；L298N Abstract With the progress of science and technology, intelligent and automation technology is more and more popular, various high-tech technology is also widely used in the field of intelligent car river robot toy manufacturing, make intelligent robot has become more and more diversified. Smart car is an integration of a variety of high technology, the integration of mechanical, computer hardware, software, electronics, artificial intelligence and many other kinds of scientific and technological knowledge can involves to many of today's introduction in the field of technology. Using infrared tube to detect the black line, in order to avoid obstacles by using ultrasonic wave, and the STC89C51 MCU as the main control chip to control the car's steering and speed, so as to enable the car to achieve the function of automatic tracking and obstacle avoidance. Which is driven by the L298N driver circuit, the output of the microcontroller PWM wave control speed. By the built-in program control located in the car about DC motor running, the car automatic recognition route function, can effectively control the car encountered obstacles to the steering angle and tracking road. The structure of the design is relatively simple, the comparison is easy to realize, and it embodies the intelligence of a certain degree.. Keywords: intelligent vehicle; infrared tube; STC89C51 MCU; ultrasonic; L298N 基于语音识别的智能小车 摘要 随着计算机技术、模式识别和信号处理技术及声学技术等的发展，使得能满足各种需要的语音识别系统的实现成为可能。近二三十年来，语音识别在计算机、信息处理、通信与电子系统、自动控制等领域中有着越来越广泛的应用。本设计是语音识别在控制领域的一个很好实现，它将原本需要手工操作的工作用语音来方便地完成。 语音识别按说话人的讲话方式可分为孤立词(Isolated Word)识别、连接词(Connected Word)识别和连续语音(Continuous Speech)识别。从识别对象的类型来看，语音识别可以分为特定人(Speaker Dependent)语音识别和非特定人(Speaker Independent)语音识别。本设计采用的识别类型是特定人孤立词语音识别。 本系统分上位机和下位机两大方面。上位机利用PC上MATLAB强大的数学计算能力，进行语音输入、端点监测、特征参数提取、匹配、串口控制等工作，根据识别到的不同语音通过PC串口向下位机发送不同的指令。下位机是单片机控制的一个小车，单片机收到上位机传来的指令后，根据不同的指令控制小车完成不同的动作。 该设计对语音识别的现有算法进行了验证和实现，并对端点检测和匹配算法进行了些许改进。本设计达到了预期目标,实现了所期望的功能效果。 关键词：MATLAB，语音识别，端点检测，LPC，单片机，电机控制 SMART CAR GASED SPEECH RECOGNITION ABSTRACT With the development of computer technology,pattern recognition,signal processing technology and acoustic technology etc, the speech recognition system that can meet the various needs of people is more possible to achieve.The past three decades, the voice recognition in the field of computer, information processing, communications and electronic systems, automatic control has increasingly wide range of applications. Speech recognition by the speaker's speech can be divided into isolated word (Isolated Word) identification, conjunctions (Connected Word) and continuous speech recognition (Continuous Speech) identification. Identifying the type of object from the point of view, the voice recognition can be divided into a specific person (Speaker Dependent) speech recognition and non-specific (Speaker Independent) speech recognition. This design uses the identification type is a specific person isolated word speech recognition. This design is of a good implementation of speech recognition in the control field, it does the work that would otherwise require manual operation by the voice of people easily.This system includes two major aspects:the host system and the slave system. The host system use the MATLAB on the computer which has powerful mathematical computing ability to do the work of voice input, endpoint monitoring, feature extraction, matching, identification and serial control,then it send different commands through the PC serial port to slave system according different recognised voice. The slave system is a car controlled by a single-chip micro-controller.It controls the car do different actions according different instructions received. 下载可编辑 前言 --------------------------------------------------- 随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。 红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当给机器人一个视觉功能。智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近。 由于时间和水平有限，我们暂选最基本的避障功能作为此次设计的目标。 本设计通过小车这个载体再结合由AT89S51为核心的控制板可以达到其基本功能，再辅加由漫反射式光电开关组成的避障电路、555组成的转速控制电路、电源电路、差分驱动电路就可以完善整个设计。 目录 前言------------------------------------------------------------------------------1目录------------------------------------------------------------------------------2摘要------------------------------------------------------------------------------3功能概述------------------------------------------------------------------------3硬件设计------------------------------------------------------------------------3 避障电路------------------------------------------------------------------------4单片机电路---------------------------------------------------------------------7电机转速控制电路------------------------------------------------------------7电源电路------------------------------------------------------------------------8电机驱动电路---------------------------------------------------------------9主程序设计--------------------------------------------------------------------12小结-----------------------------------------------------------------------------23参考文献-----------------------------------------------------------------------23 摘要 本循迹小车采用现在较为流行的8位单片机作为系统大脑，以STC89C52单片机为控制核心。用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势控制简单、方便、快捷。40脚的DIP封装使它拥有32个完全IO(GPIO-通用输入输出)端口，通过这些端口加以信号输入电路，将各传感器的信号传至单片机分析处理，从而控制 L293D电机驱动，控制小车。利用红外对管检测黑线，通过循迹模块里的红外对管是否寻到黑线产生的电平信号返回到单片机红外对管来实现循迹功能。单片机根据程序设计的要求做出相应的判断送给电机驱动模块。让小车来实现前进，左转，右转，停车等基本功能。集成红外线传感器即光电开关进行避障。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。根据小车各部分功能，分析硬件电路，并调试电路。将调试成功的各个模块逐个地融合成整体，再进行软件编程调试，直至完成。 关键词：循迹小车STC89C52单片机红外对管 L293D电机驱动 Abstract This tracking car adopts the now popular 8-bit single chip microcomputer as the system of the brain, with the STC89C52 single-chip microcomputer as the core. To control the traveling car with it, in order to realize the given performance index. Full analysis of our system, the key is to achieve the automatic control cars, but at this point, single-chip microcomputer control will show its advantage is simple, convenient and fast. 40 feet DIP package makes it has 32 completely IO (GPIO - general input/output port, signal input circuit, through these ports will transmit the signals to single chip microcomputer analysis of each sensor to control L293D motor drive and control the car. The use of infrared for detecting tube black line, through infrared tracking module for tube whether find level signal produced by the black thread returns to the SCM infrared tube to realize tracking function. SCM according to the requirement of the program design make the corresponding judgment for motor driver module. Let the car to achieve forward, turn left, turn right, the basic function such as parking. Integrated infrared sensor photoelectric switch for obstacle avoidance. The circuit of the whole system structure is simple, reliable performance is high. According to the function of car parts, analyze the hardware circuit, and debug the circuit. Debugging success of each module individually merged into a whole, and then software programming and debugging, until completion. KEY WORDS: STC89C52 dc motor infrared sensors the pipe tracing cars L293D motor drive 智能小车毕业论文完整 版 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】 学士学位论文 系别：计算机科学与技术 学科专业：计算机科学与技术 姓名： @@@@ @@@ 2011年 06月 智能小车引导控制系统 的设计与实现 系别：计算机科学与技术 学科专业：计算机科学与技术 指导老师： @@@ 姓名： @@@ @@@ 2011年 06月 智能小车引导控制系统的设计与实现 摘要：面对诸多恶劣的工作环境(如灭火、救援等)，为了有效的避免人员伤亡，就需要采用智能小车去现场来完成相应的任务。因此研究和开发智能小车引导控制系统具有十分重要的意义。本系统采用STC89C51单片机作为核心控制芯片，设计制作了一款通过红外光电传感器检测路径信息、红外火焰传感器检测火源的智能寻迹灭火小车。本系统由单片机控制模块、寻迹传感器模块、驱动电机模块、火源传感器模块、风扇模块、电源模块等组成。实际应用表明，该小车可以在专门设计的场地上实现自主发现火源，自主识别路线，自主行进接近火源并灭火，最终完成灭火的任务。 关键词：单片机小车引导控制传感器 Smart cars guide control system design and implementation Abstract: Confronted with so many bad working environment (such as fire fighting, rescue etc), in order to effectively avoid casualties, need to use intelligent go by car scene to complete relevant tasks. Therefore, the research and development of intelligent car guide control system has the extremely vital significance. This system uses STC89C51 as the core control chip, design and make a new electric sensor detection by infrared sensor information, infrared flame path of intelligent tracing test fire extinguishing car. The system is composed of single-chip microcomputer control module, tracing sensor module, drive motor module, ignition sensor module, fan module, power supply module. The practical application indicates that the car can be in a specially designed field on fire, to realize the independent found autonomous recognition route, independent sources and marching close to the fire extinguishing, finally complete task. Keywords: Microcontroller Car Control system Sensors循迹小车的设计与制作毕业设计论文
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