Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Trần Ngọc Dược Lớp : Cơ Khí Động Lực 1 Khóa: 55 Ngành : Máy & Tự Động Thủy Khí Viện: Cơ khí động lực 1. Đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực máy ép phun nhựa 250 tấn” 2. Các số liệu ban đầu Lực ép cần thiết: Fmax = 250 [tấn] Áp suất làm việc cao nhất: 140 [bar] Kiểu ép có gia nhiệt Theo số liệu máy ép 250T của Huyndai – Nhà máy nhựa Thiếu niên Tiền Phong 3. Nội dung các phần thiết kế và tính toán Tính toán thiết kế hệ thống xylanh và động cơ thuỷ lực Tính toán chọn hệ thống van điều khiển & điều chỉnh. Tính toán thiết kế đường ống thuỷ lực Tính toán thiết kế thùng dầu Tính toán, lựa chọn bộ nguồn [động cơ và bơm] Tính toán thiết kế bơm bánh răng. 4. Các bản vẽ và đồ thị [ghi rõ tên và kích thước bản vẽ] A0 Bản vẽ kết cấu chung máy ép phun nhựa 250T Bản vẽ sơ đồ thuỷ lực Bản vẽ biểu đồ trạng thái Bản vẽ lắp bơm bánh răng cao áp Bản vẽ chế tạo trục chủ động bơm bánh răng cao áp Bản vẽ nguyên công chế tạo trục chủ động bơm bánh răng cao áp 5. Cán bộ hướng dẫn: TS. Trần Khánh Dương Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 ii 6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : …………………………………………………………………………… 7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: …………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày 15 tháng 6 năm 2015 Chủ nhiệm bộ môn [Ký và ghi rõ họ tên] Cán bộ hướng dẫn thiết kế [Ký và ghi rõ họ tên] KẾT QUẢ ĐIỂM ĐÁNH GIÁ - Quá trính thiết kế : - Điểm duyệt: - Điểm bảo vệ: Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ thiết kế cho bộ môn Ngày 15 tháng 6 năm 2015 Ngày 15 tháng 6 năm 2015 Chủ tịch hội đồng [Ký và ghi rõ họ tên] Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 iii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Trần Ngọc Dược Lớp : Cơ Khí Động Lực 1 Khóa: 55 Ngành : Máy & Tự Động Thủy Khí Viện: Cơ khí động lực GV hướng dẫn: TS Trần Khánh Dương GV phản biện: PGS.TS Hoàng Sinh Trường Nhận xét của người duyệt: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ngày… tháng… năm 2015 Người duyệt ký Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 iv LỜI MỞ ĐẦU Trong sự phát triển của Việt Nam hiện nay, ngành Máy thuỷ khí càng ngày càng chiếm một vai trò to lớn và quan trọng. Xuất hiện hầu hết trong các sản phẩm của ngành công nghiệp cũng như các ngành khác, tối quan trọng trong giao thông vận tải, vận chuyển, bốc dỡ hàng hoá, xây dựng cũng như nhiều ngành khác, ngành máy thuỷ khí luôn tự khẳng định tầm quan trọng lớn lao của mình đối với sự phát triển kinh tế. Công nghệ truyền động và điều khiển hệ thống thuỷ lực đã và đang có nhiều bước tiến mạnh mẽ. Với khả năng tự động hóa cao, hoạt động an toàn, các máy móc thiết bị thủy lực có mặt rộng rãi ở mọi lĩnh vực trong nền kinh tế : công nghiệp, xây dựng, giao thông, quốc phòng,…. Bằng cách quan sát thông thường nhất, chúng ta có thể thấy có rất nhiều sản phẩm nhựa xung quanh chúng ta. Từ các sản phẩm đơn giản nhất như dụng cụ học tập, thước, bút hay đồ chơi trẻ em… cho đến những sản phẩm phức tạp như: bàn ghế, vỏ tivi, máy tính….các chi tiết dùng trong ô tô, xe máy đều được làm rất nhiều bằng nhựa. Hầu hết các sản phẩm này có hình dáng và màu sắc rất đa dạng và phong phú và chúng đã góp phần cho cuộc sống của chúng ta trở nên đẹp đẽ và tiện nghi hơn. Điều này đồng nghĩa với việc sản phẩm nhựa mà phần lớn được tạo ra bằng công nghệ ép phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Qua quá trình thực tập ở công ty nhựa Thiếu Niên Tiền Phong cùng với kiến thức đã học được tại bộ môn Máy và tự động thuỷ khí - trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp: “Tính toán, thiết kế hệ thống thuỷ lực máy ép phun nhựa 250 tấn”. Sau hơn một tuần được xuống phân xưởng sản xuất với những hiểu biết còn hạn hẹp, em đã tìm hiểu và nắm bắt được một số kiến thức, thực tập các kĩ năng thực tế bổ ích cho bản thân về ngành học của mình, đồng thời, bổ sung cho bản đồ án tốt nghiệp này. Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn TS. Trần Khánh Dương hướng dẫn tận tình, chỉ bảo, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Máy và Tự động thuỷ khí trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã dạy dỗ và giúp đỡ em trong những năm học tập tại trường cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Xin kính chúc Quý thầy cô luôn luôn khoẻ mạnh, công tác tốt. Em xin chân thành cảm ơn. ĐH Bách Khoa Hà Nội, tháng 6 năm 2015 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 v MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC BẢNG BIỂU vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 1 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 1 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN NHỰA 2 1.3. CẤU TẠO MÁY ÉP PHUN VÀ QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY 8 CHƯƠNG 2: THÔNG SỐ, LẮP ĐẶT THIẾT BỊ VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THUỶ LỰC 21 2.1 THÔNG SỐ VÀ LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ MÁY ÉP PHUN 21 2.2. HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 22 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY ÉP PHUN 27 3.1 TÍNH TOÁN LỰC ÉP 27 3.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XYLANH 29 3.3 TÍNH CHỌN BƠM NGUỒN VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 36 3.4 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG 40 3.5 TÍNH CHỌN VAN 44 3.6 TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ THUỶ LỰC 51 3.7 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÙNG DẦU 52 3.8 CHỌN BỘ LỌC VÀ BỘ LÀM MÁT 56 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BƠM BÁNH RĂNG CAO ÁP 59 4.1 TÍNH TOÁN, KIỂM TRA CÁC THÔNG SỐ CỦA BƠM 59 4.3 TÍNH TOÁN BẠC 67 4.4 THIẾT KẾ VỎ BƠM 70 4.5 NẮP BƠM 70 4.6 ĐỆM CAO SU, PHỚT CỔ TRỤC 70 4.7 BULONG NẮP VÀ THÂN 71 4.8 TÍNH CHỌN THEN 71 CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC BƠM CHỦ ĐỘNG 73 5.1 CÁC YÊU CẦU K THUẬT 73 5.2 CHỌN MÁY GIA CÔNG 73 5.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 74 CHƯƠNG 6: KIỂM TRA BẢO DƯỠNG - NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP SỬA CHỮA 75 6.1. KIỂM TRA ĐỘNG CƠ KHI KHÔNG ĐIỆN 75 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 vi 6.2 XÁC NHẬN CỦA CÁC THIẾT BỊ AN TOÀN 76 6.3 QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY 77 6.4 AN TOÀN KHI SỬ DỤNG VÀ VẬN HÀNH MÁY ÉP PHUN 79 KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1: Máy ép phun M-850 T 1 Hình 1. 2: Máy ép phun WL1680 2 Hình 1. 3 : Sơ đồ cơng nghệ ép phun nhựa 2 Hình 1. 4: Sơ đồ diễn tả các giai đoạn của q trình ép phun 3 Hình 1. 5: Chu trình sản xuất một sản phẩm trên máy ép phun 4 Hình 1. 6: Vị trí trục trơn ốc trong và sau giai đoạn phun 5 Hình 1. 7: Khoảng cách nạp liệu được sử dụng 6 Hình 1. 8: Hình dáng một máy ép phun có trục nằm ngang 9 Hình 1. 9: Các dạng cấu trúc khác nhau của máy ép phun 9 Hình 1. 10: Các hệ thống trên máy ép phun 9 Hình 1. 11: Đơn vị đóng mở khn 11 Hình 1. 12: Cấu tạo của một đơn vò đóng mở 11 Hình 1. 13: Hệ thống phun 12 Hình 1. 14: Băng gia nhiệt 13 Hình 1. 15: Cấu tạo trục vít máy ép phun 13 Hình 1. 16: Bộ hồi tự hở 13 Hình 1. 17: Các loại bộ hồi tự hở 14 Hình 1. 18: Vị trí vòi phun trong 1 hệ thống phun 14 Hình 1. 19: Vòi phun 14 Hình 1. 20: Hệ thống kẹp 15 Hình 1. 21: Cơ cấu khuỷu 16 Hình 1. 22: Tấm di động và vị trí của nó trên máy ép phun 17 Hình 1. 23: Vị trí các thanh nối trên máy 17 Hình 1. 24: Hệ thống khn 18 Hình 1. 25: Hệ thống điều khiển 19 Hình 1. 26: Một trang hiển thị các thơng số ép phun trên máy tính 19 Hình 1. 27: Bảng điều khiển trên máy ép phun 20 Hình 1. 28: Các cơng tắc hành trình trên máy ép phun 20 Hình 2. 1: Biểu đồ trạng thái 23 Hình 2. 2: Sơ đồ thuỷ lực 24 Hình 3.1: Phân tích lực tác dụng qua hệ thống khuỷu 28 Hình 3. 2: Xy lanh CDH2 MF3 30 Hình 3. 3: Kích thước và kết cấu xylanh CDH2 MF3 31 Hình 3. 4: Kích thước và kết cấu xylanh đẩy sản phẩm 32 Hình 3. 5: Xylanh CDH2 MF3 33 Hình 3. 6: Kích thước Xylanh CDH2 MF3 34 Hình 3. 7: Xylanh đùn liệu CDH2 MS2 35 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 viii Hình 3.8: Kích thước xylanh đùn liệu 36 Hình 3.9: Van phân phối DG4B-3S-33BLV 45 Hình 3.10: Ký hiệu van phân phối M10, M7, M6, M5 45 Hình 3.11: Ký hiệu van DSG-*-2B3B 46 Hình 3.12: Ký hiệu van DCG-01-2B2 46 Hình 3.13: Ký hiệu van EHBG-10-H-S-50 47 Hình 3.14: Hình ảnh, kết cấu và ký hiệu của van tỷ lệ lưu lượng 48 Hình 3.15: Ký hiệu, kết cấu van một chiều 49 Hình 3.16: Van một chiều có điều khiển 49 Hình 3.17: Van logic LD-25 51 Hình 3.18: Động cơ thuỷ lực piston hướng kính 52 Hình 3. 19: Bơm VCM-250T/150EGB 37 Hình 3. 20: Kết cấu sơ bộ bơm VCM-250T/150EGB 38 Hình 3. 21: Kết cấu chung của động cơ điện 3K200M4 39 Hình 3. 22: Ký hiệu bộ lọc dầu RFM-BN/HC 150 B C 100 D 1.X/-24 57 Hình 3. 23: Ký hiệu bộ làm mát OR-250 58 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. 1: Thông số máy ép phun 250T 21 Bảng 3.1: So sánh ưu nhược điểm các kiểu cụm kìm 27 Bảng 3. 2: Chú thích kích thước của bơm bánh răng 38 Bảng 3. 3: Kích thước động cơ điện 40 Bảng 4.1: Các kích thước của bơm bánh răng 61 Bảng 4.2: Kích thước vành chặn RTWN – 28 72 Bảng 4.3: Kích thước vành chặn STWN – 18 72 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN Công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn. Một khi nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy, trong quá trình này không có bất cứ một phản ứng hóa học nào. Bằng cách quan sát thông thường nhất chúng ta có thể thấy có rất nhiều sản phẩm nhựa xung quanh chúng ta. Từ các sản phẩm đơn giản là dụng cụ học tập như : thước, bút…đồ chơi cho đến các sản phẩm phức tạp như: bàn ghế, máy tính…đều được làm bằng nhựa. Các sản phẩm này đều có màu sắc và hình dáng đa dạng chúng đã làm cho cuộc sống của chúng ta thêm đẹp và tiện nghi hơn. Điều này đồng nghĩa với việc sản phẩm nhựa mà phần lớn tạo ra bằng công nghệ ép phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Với các tính chất như: độ dẻo dai, có thể tái chế, không có phản ứng hóa học nào với không khí ở điều kiện bình thường….vật liệu nhựa đã đang thay thế dần các loại vật liệu khác như: sắt, nhôm, gang…đang ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên. Hiện nay có rất nhiều loại máy ép phun hiện đại phục vụ cho công nghệ ép phun nhựa, ví dụ như: Máy ép phun M-850T [hình 1.1], Máy ép phun WL1680 [hình 1.2]. Hình 1. 1: Máy ép phun M-850 T Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 2 Hình 1. 2: Máy ép phun WL1680 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CƠNG NGHỆ ÉP PHUN NHỰA 1.2.1 Sơ đồ cơng nghệ Hình 1. 3 : Sơ đồ cơng nghệ ép phun nhựa 1.2.2 Các nguyên liệu thông thường gia công trên máy ép phun Các nguyên liệu thường dùng ép phun như HDPE, uPVC, PP-R, Các chỉ số kỹ thuật của nguyên liệu máy ép phun : - Chỉ số chảy : Trong quá trình gia công nhựa dẻo ta phải biết chỉ số chảy của loại nhựa đó để lựa chọn. Chỉ số chảy càng lớn tỉ trọng phân tử càng thấp, dễ gia công Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 3 dưới điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất thấp và ngược lại. Chỉ số chảy của sản phẩm ép phun từ 4-60 g/phút. - Tỷ trọng: Tỷ trọng thể hiện một phần tính chất của nguyên liệu nhựa. Tỷ trọng tăng thì độ dãn dài, độ cứng, lực va đập, lực kéo đứt và độ chòu hóa chất thường tăng. Tỷ trọng giảm thì ngược lại. - Các thông số kỹ thuật khác: nhiệt độ sấy, thời gian sấy, nhiệt độ gia công. 1.2.3 Quy trình cơng nghệ Phương pháp đúc phun hoạt động với tiến trình không liên tục để sản suất ra vật thể chất dẻo. Nguyên liệu được nấu chảy trong xy-lanh bởi các vòng băng điện trở bọc chung quanh và bởi lực ma sát của thành trục trôn ốc trong lúc quay xung quanh trục của chính nó. Sau đó nhựa nóng chảy được trục trôn ốc đẩy vào bên trong hốc khuôn với áp suất cao. Trong khi rót đầy khỏang trống trong hốc khuôn nhựa nóng chảy cũng dược làm nguội và đông cứng dần theo một tiến trình thời gian làm nguội được xác đònh để cuối cùng biến thành sản phẩm và được dẩy rời khỏi khuôn. Những giai đọan của tiến trình trong phương pháp đúc phun [đơn vò đóng và đơn vò phun] được diễn tả trong biểu đồ chu trình đúc phun bên dưới : Hình 1. 4: Sơ đồ diễn tả các giai đoạn của q trình ép phun Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 4 Hình 1. 5: Chu trình sản xuất một sản phẩm trên máy ép phun a. Giai đoạn đóng mở khn Hệ thống khn được đóng mở bằng hệ thống khuỷu dẫn động bởi một xylanh thuỷ lực, khn được đóng vào và duy trì áp suất ép khn ở một lực nhất định đã được tính tốn. Khi khn ép đến cuối hành trình thì hệ thống khuỷu theo tính tốn được đưa đến vị trí khố, lực ép được duy trì bởi hệ thống này, vì thế áp suất dầu cấp cho xylanh khơng cần duy trì trong thời gian dài. Cơ cấu chấp hành: 1 xylanh thuỷ lực. b. Giai đoạn phun Đơn vò phun chuyển động về phía trước cho đến khi đầu phun áp sát vào miệng ống cuốn nối phía sau của khuôn. Trục trôn ốc lúc này đóng vai trò như một piston, chuyển động tònh tiến về phía trước tạo nên áp suất phun đẩy lượng nhựa nóng chảy đi qua cuống nối vào bên trong hốc khuôn. Sau đó áp suất sau khi phun được khởi động để dung hoà hiện tượng co rút của sản phẩm, thời gian này này kéo dài cho đến khi lượng nhựa lỏng nơi điểm nối [giữa kênh phân nhánh và mặt tiếp giáp của vật thể] đông cứng. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 5 Hình 1. 6: Vị trí trục trơn ốc trong và sau giai đoạn phun Với giai đoạn này, lực ép nhựa cần lớn và duy trì trong thời gian nhất định đến khi q trình làm nguội kết thúc, sản phẩm đã được định hình, vì vậy ta dùng 2 xylanh bằng nhau làm cơ cấu chấp hành, nhằm giảm đường kính xy lanh và góp phần cân bằng, dẫn hướng tốt cho cơ cấu khi tiến hành q trình nạp liệu. c. Giai đoạn làm nguội Ngay sau khi áp suất sau khi phun chấm dứt giai đoạn làm nguội được bắt đầu. Trong suốt thời gian vật thể được làm nguội bên tong hốc khuôn, trục trôn ốc chuyển động quay và tònh tiến về phía sau trở lại vò trí lúc khởi đầu, sự chuyển động này tạo ra lực đẩy lượng nhựa lỏng cần thiết ra phía trước để khởi đầu lại chu trình của giai đoạn phun. Sau khi lượng nhựa lấp đầy khoảng trống giữa đầu trục trôn ốc và đầu phun, đơn vò phun sẽ chuyển động về phía sau, đầu phun cách rời xa khỏi miệng cuống nối. Trong giai đoạn này ta sử dụng cơ cấu chấp hành là một xyanh đẩy cụm phun, gọi là xylanh tiến lùi cụm d. Giai đoạn nạp nguyên liệu Sự chế tạo ra vật thể [thành phẩm] khởi đầu với giai đoạn nạp nguyên liệu. Hình dáng to hay nhỏ của vật thể xác đònh bởi thể tích khối lượng nhựa nạp vào. Trục trôn ốc quay xung quanh trục của chính nó, các vòng xoắn quay theo kéo nguyên liệu từ trên phễu vào bên trong xylanh và cũng chính trục trôn ốc đẩy dần nguyên liệu ra phía trước. Sự chuyển động thụt lùi của trục trôn ốc tạo ra lực dồn nén tác động trực tiếp vào hiện tượng chảy lỏng của khối nguyên liệu. Trục trôn ốc sẽ ngừng quay khi thể tích khối nguyên liệu đạt đến lượng cần thiết nơi vùng đầu Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 6 mũi của nó. Khoảng cách nạp nguyên liệu dài nhất của trục trôn ốc không được lớn hơn 4D [4 lần lớn hơn bán kính của trục trôn ốc]. Nếu khoảng cách này lớn hơn 4D sẽ xảy ra hiện tượng sai phạm trong quá trình gia công, ví dụ : Hiện tượng bọt khí nổi trên bề mặt của thành phẩm. Nguyên nhân do trong lúc nạp nguyên liệu không khí cũng được kéo theo vào bên trong cùng với nguyên liệu. Mặt khác khoảng cách nạp nguyên liệu cũng không được nhỏ hơn 1D để kéo dài thời gian không được sử dụng của khối nguyên liệu. Nếu thời gian này quá dài nhựa lỏng sẽ bò đốt cháy bên trong xylanh, tạo ra nhiều gợn đen trên bề mặt của thành phẩm. Hình 1.7: Hình 1. 7: Khoảng cách nạp liệu được sử dụng Vậy giai đoạn này ta dùng cơ cấu chấp hành là 1 motor thuỷ lực. e. Giai đoạn tách rời sản phẩm Sau khi giai đoạn làm nguội chấm dứt, khuôn mở ra thành phẩm được tách rời khỏi khuôn bởi hệ thống đinh dẩy. Sau đó khuôn đóng lại, đơn vò phun bắt đầu chuyển động về phía trước đưa đầu phun áp sát vào miệng cuống nối của khuôn và chu kỳ phun khởi đầu lại từ đầu. Giai đoạn này ta sử dụng cơ cấu chấp hành là một xylanh thuỷ lực đẩy sản phẩm tách rời khỏi khn 1.2.4 Điều chỉnh máy ép phun Bốn yếu tố sau đây của trò số điều chỉnh xác đònh chất lượng của một thành phẩm : 1.Nhiệt độ [nhiệt độ của khối lượng nhựa và nhiệt độ của khuôn] 2.Thời gian [phun, áp suất sau khi phun, làm nguội và chu kỳ] 3.Áp suất [phun, sau khi phun,dồn ứ và áp suất bên trong khuôn] Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 7 4.Vận tốc [phun, vòng quay của trục trôn ốc]. Những trò số điều chỉnh nói trên lệ thuộc vào : - Nhóm [họ] của chất dẻo đưọc sử dụng - Máy ép phun được sử dụng - Khuôn được sử dụng Những trò số này lệ thuộc rất nhiều vào các cơ phận điều khiển tự động của máy được sử dụng, ví dụ: hệ thống kiểm soát và điều chỉnh [nhiệt độ, thời gian chuẩn đònh và các cơ phận thuộc về hệ thống thủy lực]. Tất cả những trò số chuẩn đònh được ghi lại trong một bảng ghi nhớ hay bằng tấm cát điều chỉnh và có thể nhanh chóng điều chỉnh lại các tiến trình hoạt động của máy nếu có sự cố không đồng bộ hay va chạm mạnh của khuôn xảy ra. Đối với các loại máy đẩy được điều khiển bởi các chương trình và mạch vi tính [micro processor] các trò số chuẩn đònh được ghi vào trung tâm điều khiển thông qua các bộ phận ngoại vi như bàn phím và các tiến trình được theo dõi qua màn hình, các báo cáo về số liệu cũng như kết quả sẽ được in ra giấy và có thể lưu trữ bằng băng từ, đóa cứng, 1.2.5 Vận hành sản xuất trên máy ép phun [bằng tay - bán tự động - tự động] Hiện nay hầu hết các máy ép phun đều sử dụng bộ điều khiển bằng màn hình trên máy, do đó các thông số cần điều chỉnh đều thể hiện trên màn hình. Các điều cần chú ý khi vận hành máy : - Kiểm tra các thiết bò phụ trợ đã gắn đủ chưa, có hoạt động tốt không. - Kiểm tra các đường nước làm mát khuôn, dầu đã bắt chắc chắn chưa - Kiểm tra nhiệt xylanh, nhiệt khuôn [nếu có] đã đủ chưa - Kiểm tra và vệ sinh trong khuôn [có vật lạ trong khuôn không] Các chế độ vận hành : - Vận hành bằng tay [MANULL]: Điều kiện nhiệt độ khuôn, nhiệt độ xylanh đã đủ > ấn nút khởi động motor [MOTORON] [trên màn hình các nút đều có ký hiệu của từng mục đích]. Muốn máy họat động ở phần nào thì dùng tay ấn vào nút đó trên màn hình, máy sẽ hoạt động theo phần đó. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 8 - Vận hành bán tự động : ấn nút SENIAUTO, sau đó mỗi chu kỳ làm việc phải đóng cửa an toàn phía trước máy mới hoạt động ở chu kỳ tiếp theo. Ỏû chế độ này cửa an toàn phía sau mở thì máy cũng không hoạt động. - Vận hành tự động : ấn nút AUTO, nút này máy sẽ hoạt động tự động hòan toàn theo các thông số trước đó người vận hành đã cái đặt [trong trường hợp này khi mở khuôn sản phẩm và đuôi keo tự rớt - cửa an toàn phía trước và sau đều đóng] Chú ý : Khi chọn chế độ hoạt động cho máy chỉ chọn một trong ba chế độ trên máy thì máy mới hoạt động. Trong sản xuất, dù máy có hoạt động ở chế độ nào thì cũng cần có người giám sát tránh bò dính sản phẩm, đuôi keo làm hư khuôn. Vì vậy tuyệt đối không được bỏ máy đi làm việc khác [khi đã được phân công coi máy]. 1.3. CẤU TẠO MÁY ÉP PHUN VÀ QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY Máy ép phun thực hiện chu trình [không liện tục] gia công vật thể chất dẻo từ nguyên liệu dưới dạng bột hoặc hạt. Nhiệt được cung cấp từ các vòng băng điện trở bọc ngoài thành xylanh sẽ nấu chảy hạt nhựa, hệ thống thủy lực đẩy trục trôn ốc tònh tiến về phía trước, nhựa nóng chảy được nạp theo lượng nhất đònh vào hốc khuôn, kế đến trục trôn ốc khởi động quay xung quanh trục của nó tạo nên áp suất thật cao ép nhựa nóng chảy áp chặt vào bề mặt hốc khuôn. Hệ thống thủy lực đẩy đơn vò ép phun lùi về phía sau, hệ thống thủy lực đơn vò đóng mở kéo phần nữa khuôn di chuyển rời xa khỏi phần nữa kia và thành phẩm được tách rời khỏi khuôn. Thông thường một máy ép phun gồm có bốn phần quan trọng chủ yếu sau đây: Đơn vò đóng mở, đơn vò ép phun và bệ máy với hệ thống thủy lực bên trong khởi động cho hai đơn vò nói trên và cuối cùng hệ thống kiểm soát điều khiển toàn bộ các tiến trình ép phun. Hệ thống kiểm soát này gồm các tủ điện điều khiển và những chương trình phần mềm cùng với các ứng dụng của máy vi tính đóng vai trò cầu nối giúp cho công việc của người điều khiển và kiểm soát hoạt động của máy ép phun được dễ dàng hơn. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 9 Hình 1. 8: Hình dáng một máy ép phun có trục nằm ngang Hình 1. 9: Các dạng cấu trúc khác nhau của máy ép phun a]Đơn vò phun nằm ngang, đơn vò đóng mở thẳng đứng. b]Đơn vò phun và đơn vò đóng mở cùng nằm trên trục nằm ngang. c]Đơn vò phun và đơn vò đóng mở cùng nằm trên trục thẳng đứng. Máy ép phun có cấu tạo chung gồm các hệ thống như trên hình vẽ sau : Hình 1. 10: Các hệ thống trên máy ép phun Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 10 1.3.1. Hệ thống hỗ trợ ép phun Là hệ thống giúp vận hành máy ép phun. Bao gồm 4 hệ thống nhỏ : - Thân máy [ Frame] - Hệ thống thủy lực [ Hydraulic system] - Hệ thống điện [ Electrical ] - Hệ thống làm nguội [ Cooling system] - Nhiệm vụ : Giữ khuôn, đóng và mở khuôn, tạo kháng lực giữ khuôn, hoàn tất công việc tách rời thành phẩm ra khỏi khuôn. Lực đóng được tạo ra bởi hệ thống cơ lực hay thủy lực thông qua hệ thống xylanh thủy lực. - Cấu trúc và chi tiết hoạt động của đơn vò đóng mở : Hai phần nửa của khuôn được đặt vào chính giữa hai lỗ khoan hướng tâm nằm đối xứng trên hai tấm giữ khuôn trên mặt có những lỗ khoan đối xứng để bắt ốc giữ khuôn. Hai tấm giữ này một phần cố đònh, phần còn lại chuyển động được tựa trên 4 thanh hình trụ nằm ngang, hay thẳng đứng tùy theo dạng máy. Lực khởi động tiến trình đóng mở được tạo ra bởi hệ thống thuỷ lực, thông qua một đòn bẩy có dạng khủy tay sẽ đẩy phần nửa tấm lót có mang một nửa khuôn chuyển động tới lui [hay lên xuống] dọc theo 4 trục đònh hướng. Đòn bẩy khủy chân chuyển động tạo nên tiến trình đóng mở của khuôn. Người ta phân biệt hai loại đơn vò đóng mở khác nhau: Hoạt động bằng thủy lực thông qua hệ thống cơ học và trực tiếp bằng hệ thống thủy lực [xy-lanh]. - Đơn vò đóng mở của máy ép phun ngoài nhiệm vụ đóng mở còn có thêm nhiệm vụ tạo lực tác động đóng kín hai phần nửa của khuôn lại với nhau, lực đóng kín này không được lớn hơn 80% công suất và phải luôn luôn lớn hơn áp suất bên trong hốc khuôn do trục trôn ốc tạo nên. +] Thân máy: Liên kết các hệ thống trên máy lại với nhau +] Hệ thống thủy lực: Cung cấp lực để đóng và mở khn, tạo ra và duy trì lực kẹp, làm cho trục vít quay và chuyển động tới lui, tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi mặt bên. Hệ thống này bao gồm bơm, motor,các xylanh hệ thống ống, thùng chứa dầu… Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 11 Hình 1. 11: Đơn vị đóng mở khn a] Đơn vị đóng mở trực tiếp bằng thuỷ lực b] Hệ thống thủy lực nằm bên trong bệ máy c] Tấm giữ khuôn gắn vào 4 thanh trụ dẫn hướng. Hình 1. 12: Cấu tạo của một đơn vò đóng mở 1] Khuôn 2] Tấm lót hướng tâm 3] Tấm giữ khuôn cố đònh 4] Lỗ khoang hướng tâm 5] Tấm giữ khuôn di chuyển 6] Bệ máy +] Hệ thống điện: Cấp nguồn cho motor điện [electric motor], các van phân phối và hệ thống điều khiển cho khang chứa vật liệu nhờ các băng nhiệt [heater band] và đảm bảo sự an tồn điện cho người vận hành máy bằng các cơng tắc. Hệ thống này gồm tủ điện [electric power cabiner] và hệ thống dây dẫn. +] Hệ thống làm nguội: Cung cấp nước hay dung dịch ethyleneglycol, để làm nguội khn, dầu thủy lực và ngăn khơng cho nhựa thơ ở cuống phễu [feed throat] bị nóng chảy. Vì khi nhựa ở cuống phễu bị nóng chảy thì phần nhựa thơ phía trên khó chảy vào khoang chứa liệu. Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào khoảng 90-1200F. Bộ điều khiển nhiệt nước cung cấp một lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khn. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 12 1.3.2. Hệ thống phun : Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua các quá trình cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm. Hệ thống này gồm có các bộ phận : - Phễu cấp liệu [hopper] - Khoang chứa liệu [barrel] - Các băng gia nhiệt [heater band] - Trục vít [screw] - Bộ hồi tự hở [non-return Assembly] - Vòi phun [nozzle] Hình 1. 13: Hệ thống phun +] Phễu cấp liệu: Chứa vật liệu nhựa dạng viên để cấp vào khoang trộn +] Khoang chứa liệu: Chứa nhựa và để vít trộn di chuyển qua lại bên trong nó. Khoang trộn được gia nhiệt nhờ các băng cấp nhiệt. Nhiệt độ xung quanh khoang chứa liệu cung cấp từ 20 đến 30 % nhiệt độ cần thiết để làm chảy lỏng vật liệu nhựa. +] Băng gia nhiệt: Giúp duy trì nhiệt độ khoang chứa để nhựa bên trong khoang luôn ở trạng thái chảy dẻo. Thông thường, trên một máy ép nhựa có thể có nhiều băng gia nhiệt [≥3 băng] được lắp đặt với các nhiệt độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ thích hợp cho quá trình ép phun Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 13 Hình 1. 14: Băng gia nhiệt +] Trục vít : Có chức năng nén, làm chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa chảy dẻo vào lòng khuôn Hình 1. 15: Cấu tạo trục vít máy ép phun +] Bộ hồi tự hở [non-return Assembly]: Bộ phận này gồm vòng chắn hình nêm, đầu trục vít .Chức năng của nó là tạo ra dòng nhựa bắn vào khuôn Hình 1. 16: Bộ hồi tự hở Khi trục vít lùi về [trục vít quay trong quá trình nạp liệu] thì vòng chắn hình nêm di chuyển về hướng phễu và cho phép nhựa chảy về trước đầu trục vít. Còn khi trục vít di chuyển về phía trước thì vòng chắn hình nêm sẽ di chuyển về hướng vòi phun và đóng kín với seat không cho nhựa chảy ngược về sau. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 14 Hình 1. 17: Các loại bộ hồi tự hở +] Vòi phun: có chức năng nối khoang trộn với cuống phun và phải có hình dạng đảm bảo bịt kín khoảng trộn và khuôn. Nhiệt độ ở vòi phun nên được lắp đặt lớn hơn hoặc bằng nhiệt độ chảy của vật liệu. Trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn, vòi phun phải thẳng hàng với bạc cuống phun và đầu vòi phun nén được lắp kín với phần lõm của bạc cuống phun thông qua vòng định vị để đảm bảo nhựa không bị phun ra ngoài và tránh mất áp. Hình 1. 18: Vị trí vòi phun trong 1 hệ thống phun Có nhiều loại vòi phun khác nhau ,tùy vào từng trường hợp ứng dụng cụ thể mà ta dùng loại vòi phun nào cho thích hợp. Thông thường người ta quan tâm đến một số thông số như : + Đường kính lỗ phun của đầu vòi phun phải nhỏ hơn đường kính lỗ của bạc cuống phun một chút [ khoảng 0,125 - 0,75 mm ] để cuống phun dễ thoát ra ngoài và tránh cản dòng + Chiều dài của vòi phun nên dài hơn chiều sâu của bạc cuống phun + Đô côn tùy thuộc vào vật liệu phun Hình 1. 19: Vòi phun 1.3.3. Hệ thống kẹp Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 15 Có chức năng đóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá trình làm nguội và đẩy sản phẩm ra thoát khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép phun. Hệ thống này gồm các bộ phận : - Cụm đẩy của máy [Machine ejector] - Cụm kìm [Clamp cylindero] - Tấm di động [moverable platen] - Tấm cố định [Stationary platen] - Những thanh nối [Tie bars] Hình 1. 20: Hệ thống kẹp +] Cụm đẩy của máy [Machine ejector] : Gồm xilanh thủy lực, tấm đẩy và cần đẩy. Chúng có chức năng tạo ra lực đẩy tác động vào tấm đẩy trên khuôn để đẩy sản phẩm rời khỏi khuôn. +] Cụm kìm [Clamp cylindero] : thường có 2 loại chính, đó là loại dùng cơ cấu khuỷu và loại dùng các xilanh thủy lực. Hệ thống này có chức năng cung cấp lực để đóng mở khuôn và giữ để khuôn đóng trong suốt quá trình phun. Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Khánh Dương Trần Ngọc Dược – MSSV: 20100165 16 Hình 1. 21: Cơ cấu khuỷu +] Tấm di động [moverable platen]: Là một tấm thép lớn với bề mặt có nhiều lỗ thông với tấm di động của khuôn. Chính nhờ các lỗ thông này mà cần đẩy có thể tác động lực đẩy trên khuôn. Ngoài ra, trên tấm di động còn có các lổ ren để kẹp tấm di động của khuôn. Tấm này di chuyển tới lui dọc theo 4 thanh nối trong quá trình ép phun.