Đồ Án môn học nhập môn về kĩ thuật Đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình máy dập vỏ lon

Cơ khí có vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra thiết bị, chế tạo máy và công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân, tạo điều kiện để các ngành này phát triển tốt hơn.. Lĩnh vự

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

───────*───────

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHẬP MÔN VỀ KĨ THUẬT

Đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình máy dập vỏ lon

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Bùi Tấn Dũng - 2022600778

Nguyễn Tiến Dũng - 2022601433

Vũ Đức Dũng - 2022600700 Phạm Đức Duy - 2022602556 Nguyễn Văn Duy - 2022603480

Vũ Minh Hiếu - 2022600839 Vương Đình Hiệu - 2022605811 Nguyễn Ngọc Minh Hoàng - 2022604572 Trần Văn Hoàng - 2022607346

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Luật

Hà Nam, tháng 2 năm 2023

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4

1 Ứng Dụng Kỹ Thuật Cơ Khí Trong Công Nghiệp Và Đời Sống 4

2 Lý Do Chọn Đề Tài, Mục Đích, Đối Tượng Nghiên Cứu 4

3 Tìm Hiểu Về Chất Liệu Nhôm Và Việc Tái Chế Vỏ Lon 5

a) Nguồn gốc và đặc tính nhôm 6

b) Sản xuất sản phẩm từ nhôm và nhu cầu tái chế 7

c) Tình hình tái chế nhôm hiện nay 8

d) Một số máy ép trên thị trường hiện nay 9

CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG 13

1 Ý Tưởng Thiết Kế 13

2 Nguyên Lý Hoạt Động 13

3 Ưu Điểm Và Nhược Điểm 14

4 Lựa Chọn Thiết Kế Máy 14

CHƯƠNG III: CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH 16

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 19

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, nhiều công cụ, tiện ích ngày càng được tích cực nghiên cứu và sản xuất nhằm phục vụ cho đời sống của con người Những công cụ không chỉ giúp tối ưu trong công việc mà còn tiết kiệm thời gian, nhân lực để có thể phục vụ cho con người ở những mục đích to lớn hơn mà chúng ta chưa thể làm được Nói cách khác, công cụ là một đòn bẩy vững chắc và cần thiết để tiến xa hơn trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa như ngày nay

Bởi lẽ đó, là sinh viên khoa Cơ Khí, để phục vụ cho mục đích nghiên cứu và học tập tại trường cũng như trang bị cho bản thân những kĩ năng để phục vụ cho công việc sau này, nhóm chúng em dưới sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Văn Luật đã nghiên cứu đề tài Thiết kế, chế tạo mô hình máy dập vỏ lon Hi vọng thông qua bài nghiên cứu này, nhóm chúng em có thể hỗ trợ kiến thức và kĩ năng cho chính bản thân chúng em cũng như giúp các bạn sinh viên khác có những góc nhìn mới về đề tài này.

Về phương thức biên soạn, nhóm chúng em chia làm 4 chương:

Chương I: TỔNG QUAN

Chương II: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG

Chương III: CHẾ TẠO, LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM

Chương IV: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Vì lượng kiến thức của chúng em là không đủ và thời gian có hạn, nên trong tài liệu chúng em không tránh khỏi những sai sót, nhóm sinh viên chúng em rất mong nhận được sự góp ý từ thầy cô và bạn đọc!

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1 Ứng Dụng Kỹ Thuật Cơ Khí Trong Công Nghiệp Và Đời Sống

- Máy hơi nước của James Watt tạo nền tảng cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ

1 tại nước Anh

- Hệ thống dây chuyền sản xuất tự động hóa của các nhà máy, xí nghiệp: sản xuất ô tô

tự lái, robot trí tuệ nhân tạo

- Sự phát triển của vật lí bán dẫn, nền tảng để chế tạo các thiết bị điều khiển thông minh, vận hành các thiết bị tự động

Cơ khí có vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra thiết bị, chế tạo máy và công

cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân, tạo điều kiện để các ngành này phát triển tốt hơn Ngành này cũng tác động trực tiếp tới chất lượng cuộc sống, sự tiện dụng của tất cả mọi người Nhu cầu nhân lực và thông tin thị trường lao động TP.HCM năm 2019 cho thấy nhu cầu đối với nhóm ngành Cơ khí - Luyện kim - Công nghệ ô tô xe máy hiện đang đứng đầu, chiếm tỷ lệ trên 25% nhu cầu lao động.

Lĩnh vực tự động hóa và robot là một trong những công nghệ chủ chốt của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, bao trùm nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật nhằm tạo ra sản phẩm ứng dụng trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, quốc phòng an ninh, trong hàng không vũ trụ, y học… Việc làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo, tích hợp và phát triển ứng dụng robot, xây dựng hình thành một nền công nghiệp robot là điều cần thiết góp phần giúp Việt Nam theo kịp cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư và góp phần quan trọng thực hiện thành công mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

2 Lý Do Chọn Đề Tài, Mục Đích, Đối Tượng Nghiên Cứu

- Lon nhôm được sản xuất nhiều trong các ngành sản xuất nước giải khát Nguyên nhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lực của nhôm Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành công nghiệp sản xuất đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và ăn sơn hơn Một yếu tố khác liên quan đến công nghệ là vật liệu nhôm dẻo hơn sắt nhiều lần nên gia công nhôm thành dạng ống dài có thể dễ dàng thực hiện

hàng loạt Bởi vậy, hiện nay, cho dù giá nhôm nguyên liệu đắt hơn sắt nhưng cuối cùng, dùng nhôm làm vật liệu chế tạo lon nước uống có gas vẫn là giải pháp tối ưu

- Việc tái chế lại các sản phẩm từ nhôm là yêu cầu thiết yếu Tài nguyên ngày càng giảm do nhu cầu khai thác và sử dụng của con người ngày càng tăng, chi phí để sản xuất nhôm từ quặng cao hơn nhiều so với chi phí tái chế lon nhôm phế thải Lượng tiêu thụ các sản phẩm nước ngọt ngày càng cao nên số lượng lon nhôm phế thải cũng tăng cao, thêm vào đó là các nhà máy sản xuất lon nhôm cung cấp cho thị trường cũng có lượng lon nhôm phế thải lớn Việc thu gom nhôm từ các cơ sở phế liệu tổng hợp về các nhà máy luyện nhôm để nấu nhôm thành nhôm nguyên chất phục vụ cho việc tái sử dụng nhôm, trong quá trình thu gom thì lon nhôm rỗng nên chiếm nhiều diện tích làm quá trình vận chuyển phức tạp và tốn nhiều chi phí hơn

- Do vậy việc chế tạo ra các cỗ máy ép lon nhôm phế thải là quan trọng để ép các lon nhôm thành khối dễ dàng cho quá trình vận chuyển đến nơi tái chế

- Vì vậy đề tài em chọn là thiết kế máy ép lon phế liệu (lon nhôm), em muốn áp dụng kiến thức đã học từ trường đại học để nghiên cứu thiết kế với khả năng của mình và trên nền tản kiến thức về cơ khí thiết kế máy

-Với mong muốn tìm hiểu nguyên lý, kỹ thuật để ứng dụng trong vấn đề tái tạo và bảo

về môi trường, nhóm em đã nghiên cứu đề tài Thiết kế, chế tạo mô hình máy dập vỏ lon

3 Tìm Hiểu Về Chất Liệu Nhôm Và Việc Tái Chế Vỏ Lon

- Lon nước là một sản phẩm rất phổ biến và quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta Tuy nhiên, ít người biết rằng vỏ lon nước thường được làm từ nhôm và việc sản xuất vỏ lon nước có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường

- Việc sử dụng nhôm làm nguyên liệu sản xuất vỏ lon nước đòi hỏi một quá trình sản xuất phức tạp Quá trình này bao gồm các bước như khai thác boxit, làm sạch, nấu chảy, tinh chế và đúc nhôm thành hình dạng của vỏ lon nước Các giai đoạn này đều tiêu tốn năng lượng lớn và có khả năng gây ra ô nhiễm môi trường

- Tuy nhiên, những lo ngại đó có thể được giảm thiểu thông qua việc tái chế vỏ lon nước Việc tái chế vỏ lon nhôm giúp tiết kiệm năng lượng, giảm lượng rác thải và giảm tác động đến môi trường Điều này làm cho việc tái chế vỏ lon nhôm trở thành một sự lựa chọn thông minh và bền vững cho các nhà sản xuất và người tiêu dùng

a) Nguồn gốc và đặc tính nhôm

- Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, nhẹ, độ phản chiếu cao, có tính dẫn nhiệt và dẫn điện cao, không độc, chống mài mòn Nhôm là kim loại có nhiều thành phần nhất, chiếm 1/12 trong vỏ trái đất Tuy nhiên, ta không tìm thấy nhôm tinh khiết trong tự nhiên, chỉ có thể tìm thấy nhôm kết hợp với oxi và những nguyên tố khác Trong đời sống nhôm thường được gọi là hợp kim nhôm

- Trong số các kim loại, nhôm vượt trội về thuộc tính cũng như hình thức và nhờ vào

kỹ thuật sản xuất làm cho nhôm có giá cả cạnh tranh Nhôm được sử dụng ngày càng nhiều trong nhiều ngành, những thị trường lớn như ngành công nghiệp ô tô bắt đầu nhận ra đặc tính không thể so sánh được của nhôm

- Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ quả đất Trong tự nhiên, Al có trong:

• Đất sét: Al2O3.2SiO2.2H2O

• Mica: K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O

• Boxit: Al2O3.nH2O

• Criolit: 3NaF.AlF3 hay (Na3AlF6)

Quặng Boxit là nguồn nhôm chủ yếu

- Sau khi lọc, làm mát và kết tủa, hỗn hợp nhôm được lọc một lần nữa trước khi được nung thành bột Sau đó là quá trình lọc, nung và nấu thành thỏi nhôm nguyên chất

- Khối lượng riêng nhỏ chỉ khoảng 1/3 so với thép

- Tính chống ăn mòn trong khí quyển: do đặc tính oxi hóa của nó đã biến lớp bề mặt nhôm thành oxit nhôm rất xít chặc nên chống ăn mòn trong khí quyển

- Tính dẻo: rất dẻo nên rất thuận tiện cho việc kéo thành tấm, dây, ép chảy thành các biên dạng đặc biệt

- Nhiệt độ nóng chảy thấp nên thuận tiện việc nấu chảy khi đúc

b) Sản xuất sản phẩm từ nhôm và nhu cầu tái chế

* Sản xuất sản phẩm từ nhôm:

- Nguyên nhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lực của nhôm Chúng ta đều biết là nhôm nhẹ hơn rất nhiều so với sắt Một cục nhôm và một cục sắt nếu có kích thước như nhau thì cầm cục nhôm sẽ thấy nhẹ hơn rất nhiều lần so với cục sắt Số liệu cho thấy, khả năng chịu lực trên 1 đơn vị diện tích (cùng độ dày) của nhôm là tốt hơn sắt, nói cách khác, hai cái lon có cùng khối lượng thì lon nhôm chịu áp lực của gas trong nước giải khát tốt hơn lon sắt

- Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành công nghiệp sản xuất

đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và sơn bám tốt hơn, do đó, người ta

dễ dàng trang trí các họa tiết, biểu tượng và hình ảnh lên lon nhôm Đối với lĩnh vực có tính cạnh tranh cao và đề cao tầm quan trọng của việc thu hút người tiêu dùng như sản xuất nước uống có gas, đây là yếu tố rất quan trọng

- Một yếu tố khác liên quan đến công nghệ là vật liệu nhôm dẻo hơn sắt nhiều lần nên gia công nhôm thành dạng ống dài có thể dễ dàng thực hiện hàng loạt nhờ công nghệ

“dập sâu” – từ một tấm nhôm mỏng có thể ngay lập tức dập ra được một cái ống dài

=> Do đó, dùng nhôm rất tiện lợi

- Bởi vậy, hiện nay, cho dù giá nhôm nguyên liệu đắt hơn sắt nhưng cuối cùng, dùng nhôm làm vật liệu chế tạo lon nước uống có gas vẫn là giải pháp tối ưu

* Nhu cầu tái chế:

- Một thực tế là kể từ đầu những năm 1900 và mở rộng trong suốt Chiến tranh thế giới thứ II, tái chế nhôm không phải là điều mới mẻ Tuy nhiên, một hoạt động có quy mô nhỏ cho đến cuối những năm 1960, khi có sự bùng nổ của lon nước giải khát nhôm thì việc tái chế nhôm mới bắt đầu có những bước phát triển

- Nguồn nguyên liệu cho việc tái chế nhôm bao gồm máy bay, ô tô, xe đạp, tàu thuyền, máy tính, dụng cụ nhà bếp, máng xối, dây và nhiều sản phẩm khác mà cần một loại vật liệu nhẹ hoặc có độ dẫn nhiệt cao Quá trình tái chế không chuyển hóa các nguyên tố,

nhôm có thể được tái chế vô hạn định và được sử dụng để sản xuất bất kỳ sản phẩm nào với chất lượng mà không hề thua kém nhôm mới

- Việc tái chế nhôm thường tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất so với sản xuất nhôm mới, bao gồm cả chi phí thu mua phế liệu, phân loại và tái chế Về lâu dài, việc tiết kiệm kinh phí có thể thực hiện thông qua việc tái chế nhôm do giảm chi phí vốn đầu tư liên quan đến việc xây dựng các bãi chôn lấp, nhập khẩu nhôm nguyên liệu…

- Tiết kiệm năng lượng: tái chế nhôm sử dụng chỉ khoảng 5% năng lượng so với năng lượng cần thiết để tạo ra nhôm từ quặng boxit - là lượng năng lượng cần thiết để

chuyển đổi oxit nhôm thành nhôm

c) Tình hình tái chế nhôm hiện nay

- Brazil tái chế 98,2% sản lượng nhôm lon của nó, tương đương với 14,7 tỷ lon nước giải khát mỗi năm, xếp hạng đầu tiên trên thế giới, nhiều hơn của Nhật Bản tỷ lệ thu hồi đạt 82,5% Brazil đã đứng đầu các bảng xếp hạng lon nhôm tái chế tám năm liên tiếp

- Các ngành công nghiệp tái chế lon nhôm năm 2014 ở Mỹ, trong đó đánh giá tất cả các lon tái chế (bao gồm cả nhập khẩu) của ngành công nghiệp như là một tỷ lệ phần trăm của các lô hàng Mỹ, là 66,5% trong năm 2014, phản ánh gần 60 triệu lon tái chế, tăng gần 20% từ 56,7% trong năm 2013

- Tỷ lệ tái chế tổng thể cho lon nhôm nước giải khát tại Liên minh châu Âu, Thụy Sĩ,

Na Uy và Iceland tăng 1,8% lên mức kỷ lục mới 71,3% vào năm 2013 Châu Âu xem xét kết quả này là một cột mốc quan trọng trên con đường hướng tới mục tiêu tái chế tự nguyện cho lon nước giải khát sử dụng 80% vào năm 2020 Từ giới thiệu đầu tiên của mình hơn 50 năm trước, lon nhôm đã là một phần không thể thiếu của nền kinh tế Nó

là vô hạn tái chế mà không mất tính chất của nó và giá trị của nó Điều này làm cho nó

là giải pháp đóng gói lý tưởng để giúp đạt được các mục tiêu tái chế, tham vọng mới được đề xuất cho năm 2025 và thậm chí năm 2030

- Hiện nay chưa có con số chính thức về lượng nhôm được tái chế ở Việt Nam Tuy nhiên, theo một số thống kê sơ bộ, ở các làng nghề có đến 95,2% lượng phế thải kim loại được tái chế, mang lại tổng số 700.000 tấn sản phẩm mỗi năm

- Tuy nhiên, quá trình thu gom các lon nhôm phế thải khó khăn do lon nhôm sau khi được sử dụng thường bị vứt rác nên chủ yếu do những người thu gom phế liệu nhặt mang về tập trung ở các cơ sở phế liệu sau đó mới được chở đến cơ sở tái chế Lon nhôm rỗng chiếm rất nhiều thể tích nên cần phải ép để giảm thể tích dễ dàng cho quá trình vận chuyển và hạn chế diện tích tiếp xúc với không khí để làm giảm quá trình oxi hóa khi để ngoài môi trường

- Do vậy các lon nhôm sau khi thu gom thì các lon nhôm cần được ép lại thành khối để thuận tiện cho việc lưu kho và vận chuyển, giảm diện tích kho chứa, giảm chi phí vận chuyển đến cơ sở tái chế

d) Một số máy ép trên thị trường hiện nay

- Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành công nghiệp nặng và nhẹ như các loại máy ép dùng trong sản xuất giày, máy ép dùng để ép gạch, dùng để ép ván dăm, ép lon phế thải… Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết

kế sản phẩm này chưa có, vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều Nên đa

số các công ty chuyên sản xuất máy ép luôn sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác Điều này đã dẫn đến thực trạng nước ta chưa có công ty nào thiết kế và chế tạo ra máy

ép hoàn chỉnh Do kinh nghiệm cũng như công nghệ là chưa đủ, mà các công ty chủ yếu là phân phối lại sản phẩm của các công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt hàng tại Việt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo

- Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép chủ yếu tập trung ở những nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như tại Mĩ có công ty DENISON được thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, công ty YOKEN của Đài Loan chuyên cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, tại Đức có tập đoàn REXROTH chuyên về sản xuất chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng các loại máy ép thủy lực cũng như cung cấp thiết bị phụ tùng cho các hệ thống thủy lực khí nén Tại Việt

Nam có công ty Cổ phần Công nghệ Quỳnh, công ty T.A.T tại TP.HCM, công ty Long Quân tại Hà Nội là các công ty chuyên về phân phối, lắp đặt, thiết kế, tư vấn hệ thống thủy lực khí nén hàng đầu tại Việt Nam

- Bên cạnh đó, có nhiều loại máy dập lon chuyên dụng khác bao gồm cả các loại tự động được tối ưu nhằm giúp tăng năng suất hiệu quả:

Máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động

Bảng 1.1 Thông số máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động:

Máy ép khối tự động kiểu đứng

Kích thước khối Tùy theo đơn dặt hàng

Nguyên liệu ép Vỏ lon bia, vỏ lon sữa, thùng sắt, giấy vụn, bìa

vụn, bông vải, bìa các tông, tấm nhựa mềm…

Tỷ trọng Tùy theo từng loại nguyên liệu

Kích cỡ cửa tiếp

liệu

1800mm×800mm

Động cơ chính 5 - 45kw

Lực ép xy lanh 80T – 450T

Lực nén làm việc

cao nhất

22MPa

Trọng lượng

Kích thước máy Tùy theo từng loại sản phẩm cần ép

Số dây đóng gói 2 - 6 hàng φ2.75～φ3.0mm3 dây thép hoặc dây

nhựa

Thời gian ép ≤30S/ (tiến và lùi)

Máy ép phoi kim loại

Bảng 1.2 Thông số máy ép phoi kim loại:

Xy lanh ép thủy lực

chính Ký hiệu YG250/160-1720

Áp lực ép 1350KN Chiều dài 1720mm

Số lượng 1 bộ

Xy lanh thủy lực cho cửa Ký hiệu

YG160/105-1160