Nghiên cứu Thiết kế và chế tạo máy cắt nilon thành sợi

MỤC LỤC Chương 1 1 Mở đầu 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Tổng quan 2 1.2.1 Giới thiệu công ty Lan Phương Thành Phát 2 1.2.2 Giới thiệu sản phẩm chuyên sản xuất của công ty 3 1.2.3 Giới thiệu về sản phẩm quai gá nón 4 1.2.4 Tình hình thực tế 5 1.3 Tính cấp thiết 5 1.4 Mục tiêu của đề tài 7 1.5 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 8 1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 8 Chương 2: 9 Cơ Sở Lý Thuyết 9 2.1 Giới thiệu tổng quan về biến tần 9 2.2 Động cơ có hộp số 12 2.3 Nút nhấn (PB –Pushbutton) 13 2.4 Xích 14 2.5 Bạc đạn 15 2.6 Gối đỡ ( UCP ) 15 2.7 Tủ điện 16 Chương 3: 17 Thiết Kế Và Thi Công 17 3.1 Tính toán và thiết kế 17 3.1.1 Xác định nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy 17 3.2 Tính toán, thiết kế và phác thảo phần cơ khí. 19 3.2.1 Cụm cơ cấu cấp liệu 19 3.2.1.1 Rulô cấp liệu 19 3.2.1.2 Giá đỡ trục rulô 21 3.2.1.3 La chắn liệu 22 3.2.1.4 Bạc đạn 22 3.2.2 Khung chính và cơ cấu truyền động của máy 23 3.2.2.1 Khung chính 23 3.2.2.2 Cơ cấu truyền động của máy 24 3.2.3 Thiết kế cụm cơ cấu dẫn hướng. 28 3.2.3.1 Thiết kế dẫn hướng. 28 3.2.3.2 Nẹp liệu vào 29 3.2.3.3 Zích zắc 30 3.2.3.4 Nẹp liệu ra 31 3.2.4 Thiết kế cụm cơ cấu cắt 31 3.2.4.1 Thanh gá dao 33 3.2.4.2 Khuôn chứa dao cắt 33 3.2.4.3 Trục gá dao 34 3.2.4.4 Tăng đơ 35 3.2.4.5 Thanh đỡ gối 36 3.2.5 Thiết kế cụm cơ dẫn hướng ra 36 3.2.6 Thiết kế cụm cơ dẫn hướng thu 37 3.2.6.1 Trục cuộn thu 37 3.2.6.2 Động cơ 38 Chương 4 41 Kết Luận Và Kiến Nghị 41 4.1 Kết luận 41 4.2 Những hạn chế trong quá trình thực hiện 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 - 1 - Chương 1 Mở đầu 1.1 Đặt vấn đề Khoa học kỹ thuật thế giới ngày càng phát triển và đã đạt được những thành tựu rất lớn. Nước ta là nước đi sau về khoa học kỹ thuật, nhưng nhờ những chính sách đúng đắn của Đảng và Nhà nước nên đã biết đi tắt đón đầu để nhanh chóng tiếp thu trình độ khoa học kỹ thuật của thế giới, nhanh chóng bắt kịp và nghiên cứu phát triển nhiều đề tài có ảnh hưởng đến sự phát triển của khoa học công nghệ nước nhà nói riêng và thế giới nói chung. Việt Nam là nước đang phát triển, tốc độ công nghiệp hóa – hiện đại hóa ngày càng cao. Mỗi năm các sản phẩm từ nilon được sản xuất đưa ra thị trường rất nhiều vì sự tiện lợi cũng như dễ sử dụng của nó, có thể áp dụng trong ngành bao bì, ngành thực phẩm, ngành thủ công nghiệp…vv. Nhưng các sản phẩm từ nilon chủ yếu là nhập từ nước ngoài về chính điều này đã làm cho giá thành cao. Để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng tăng cao, hiện nay trong nước đã có rất nhiều doanh nghiệp chuyên sản xuất các sản phẩm từ nilon điển hình như: cở sở Hòa Kim, Lê Hồng Phong, Đỗ Quyên…vv, áp dụng nilon vào việc sản xuất gá quai nón lá, ghế ngồi, tủ, giỏ, cặp…Tuy nhiên đây chỉ là các doanh nghiệp nhỏ lẻ, vẫn áp dụng các biện pháp thủ công dùng dao kéo cắt thành sợi ở một số doanh nghiệp khác có áp dụng máy móc nhưng chủ yếu là các thiết bị máy móc thô sơ để sản xuất vì vậy chất lượng của sản phẩm của các doanh nghiệp này không đồng đều chính điều này đã tạo nên sự cạnh tranh khốc liệt trên thị trường trong đó giá thành và chất lượng sản phẩm luôn là những vấn đề được đặt lên hàng đầu. Đứng trước những yêu cầu đó, rất nhiều cơ sở chế biến đã mạnh dạn đầu tư hệ thống máy móc dây chuyền sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, chế biến nilon nhằm nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm. Nhưng chi phí của các hệ thống, dây chuyền này không hề rẻ và không phải cơ sở nào cũng có khả năng đầu tư. Hơn nữa hầu hết các loại máy trên thị trường chủ yếu là nhập từ nước ngoài về chính vì vậy mà chi phí sản xuất rất cao. - 2 - Vấn đề đặt ra là cần có một loại máy có thể nâng cao năng suất, giảm chi phí nhân công và phù hợp với quy trình sản xuất nhưng giá thành phải nằm trong khả năng đầu tư của các cơ sở có quy mô nhỏ. Tại công ty Lan Phương Thành Phát tuy đã áp dụng máy móc, thiết bị vào sản xuất với mong muốn nâng cao năng suất và tối ưu hóa sản phẩm của mình, nhưng công ty vẫn còn nhiều công đoạn chưa thể tự động hóa vì vẫn chưa tìm ra phương án áp dụng cho yêu cầu từ chất lượng sản phẩm điều này đã gây ra những ảnh hưởng không tốt đến năng suất cũng như lợi nhuận của công ty khi mà chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc quá nhiều vào lao động, quy trình sản xuất mang tính thủ công không đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao về chất lượng cũng như số lượng sản phẩm. Từ những thực trạng bất lợi đó, ban lãnh đạo công ty đã cố gắng không ngừng nhằm nâng những quy trình từ sản xuất thủ công trở thành sản xuất tự động hoặc bán tự động, mong muốn tạo được những điều kiện tốt nhất để phục vụ cho sự phát triển của công ty. Từ những nhu cầu thiết yếu đó, ban lãnh đạo công ty Lan Phương Thành Phát đã đặt vấn đề với nhóm nghiên cứu. Nghiên cứu “ Thiết kế và chế tạo máy cắt nilon thành sợi” cho công ty Lan Phương Thành Phát. 1.2 Tổng quan 1.2.1 Giới thiệu công ty Lan Phương Thành phát Công ty Lan Phương Thành Phát là một công ty chuyên sản xuất các mặt hàng dân dụng, phục vụ đời sống hàng ngày. Những sản phẩm được sản xuất tại công ty Lan Phương Thành Phát bao gồm: sợi gá nón, ghế, tủ, túi nilon… và nhiều sản phẩm dân dụng khác. Với nguồn nhân lực trên 100 người công nhân lành nghề, công ty Lan Phương Thành Phát có thể đáp ứng được nhu cầu sản xuất của thị trường tiêu thụ trong nước cũng như thế giới. - 3 - 1.2.2 Giới thiệu sản phẩm chuyên sản xuất của công ty  Các loại sản phẩm bàn ghế. Hình 1.1 Bàn ghế sản suất từ nhựa  Các loại sản phẩm quai gá nón Hình 1.2 Quai gá nón  Các loại sản phẩm túi nilon Hình 1.3 Sản xuất túi nilon - 4 - 1.2.3 Giới thiệu về sản phẩm quai gá nón Hình 1.4 Sợi nilon dùng làm quai gá nón Sản phẩm quai gá nón được sản xuất từ chất liệu nhựa, hiện nay đang là mặt hàng mà thị trường trong nước cũng như thế giới cần rất nhiều, với số lượng đơn đặt hàng ngày càng tăng cao. Đây là một sản phẩm thuộc ngành thủ công nghiệp. Được sử dụng để định hình nón, ứng dụng trong ngành bao bì…  Các công đoạn cơ bản hình thành sản phẩm quai gá nón Để có thể sản xuất được thành nón lá phải trải qua 5 công đoạn như sau: Chọn nilon sợi, chọn thanh gá, định hình nón, chọn lá cọ, khâu nón lá, kiểm tra sản phẩm, xem có đúng yêu cầu không. Hình 1.5 Quy trình sản xuất nón lá - 5 - 1.2.4 Tình hình thực tế Hiện nay trên thế giới có rất nhiều máy cắt nilon thành sợi, tuy nhiên không phải mặt hàng sản xuất từ nilon loại nào cũng có hoặc nếu có thì giá thành rất cao đòi hỏi người công nhân phải có trình độ nhất định để có thể vận hành được máy. Đối với việc sản xuất nilon thành sợi ở công ty Lan Phương Thành Phát đang được sản xuất bằng thủ công với việc cắt nilon bằng kéo, chính điều này đã gây ra rất nhiều khó khăn cho doanh nghiệp bởi chi phí đầu tư thuê nhân công quá cao. 1.3 Tính cấp thiết Nhựa nilon là một sản phẩm rất thông dụng trên thị trường được ứng dụng rất rộng rải được dùng làm bàn, ghế, đồ thủ công mỹ nghệ…Tuy nhiên loại nhựa nilon mà nhóm đang nghiên cứu gia công cắt ra ở đây là một loại nhựa phế thải, thay vì đem đi tái chế lại thì nhóm đã tìm hiểu lên bản vẽ thiết kế một loại máy gia công cắt nhựa nilon thành sợi và bán cho người tiêu dùng với giá rẻ. Cắt nilon thành sợi 6mm để định hình nón là chi tiết quan trọng trong việc sản xuất nón lá. Chi tiết sợi: bề ngang 6mm, chiều dài cắt hết cuộn liệu. Công đoạn cắt sợi này hiện đang được thực hiện thủ công, đòi hỏi công nhân phải dùng kéo để cắt, vì vậy mà sợi cắt thường không đều và sợi dây hay bị đứt. Vì nhiệt độ nóng chảy của loại nilon này là rất thấp chỉ khoảng 80 0 C nên việc gia công là rất khó khăn nếu dùng phương pháp cắt trục hay cắt ma sát cao đều rất khó khăn. Công ty cũng đã đưa ra giải pháp máy cắt bằng trục kết quả sợi liệu vẫn không thẳng kết quả như hình bên dưới: Hình 1.6a Nguyên liệu Hình 1.6b Sản phẩm - 6 -  Lý do chọn giải pháp Qua nhiều tháng tìm hiểu nhóm đã phát hiện có rất nhiều phương pháp để có thể cắt nilon thành sợi sau đây là một số phương pháp rất thông dụng:  Phương pháp cắt thủ công: Để cấu thành nên sản phẩm sợi 6mm cần trải qua nhiều công đoạn, nhưng công đoạn cắt sợi là quan trọng nhất. Hình 1.7 Công nhân dùng kéo để cắt Công đoạn cắt nilon bằng tay đang tồn tại rất nhiều nhược điểm cần chúng ta giải quyết vấn đề này: - Việc cắt bằng tay tốn rất nhiều nhân công, dẫn tới chi phí sản xuất được sản phẩm rất cao. - Sản phẩm cắt ra không đồng đều và không thẳng làm cho lượng sản phẩm bị loại ra tương đối lớn, dẫn tới lãng phí nguyên liệu. Làm giảm lợi nhuận của công ty. - Công việc cắt hoàn toàn thủ công khi công nhân cắt lại dùng với dao kéo vì vậy mà mức độ an toàn lao động tương đối thấp, khả năng rủi ro khi cắt vào tay là rất cao. - Công việc cắt phải dùng kéo cắt nên việc tay bị đau, chai tay chắc chắn sẽ xảy ra chính điều này đã làm cho năng suất lao động giảm.  Phương pháp cắt bằng trục: Phương pháp này cũng là giải pháp của công ty Lan Phương Thành Phát tuy nhiên sản phẩm mà loại máy này làm ra không đạt yêu cầu của công ty. - 7 - Hình 1.8 Máy cắt bằng trục - Ưu điểm: cắt nhanh, cắt được nhiều sợi cùng một thời điểm. - Nhược điểm: sợi liệu cắt ra không thẳng, trong quá trình cắt sinh ra nhiệt.  Phương pháp cắt bằng đơn dao: Phương pháp này cũng là giải pháp của một số công ty trong nước chẳng hạn như công ty Plus tuy nhiên phương pháp này cũng không mang lại năng suất. Hình 1.9 Máy cắt bằng đơn dao - Ưu điểm: cắt nhanh, cắt chính xác, thẳng và đồng đều. - Nhược điểm: cắt được một sợi, năng suất không cao. Từ những nhược điểm trên việc tìm ra một phương pháp có thể thay thế công nhân cắt là vấn đề cấp thiết cần phải làm ngay, nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như năng suất làm việc và phương pháp cắt bằng dao là phương pháp mang lại kết quả tốt nhất và chính xác nhất. Nhóm đã chọn phương pháp cắt bằng dao tuy nhiên phương pháp cắt ở đây nhóm lựa chọn đó là cắt bằng 17 con dao đặt song song với nhau. 1.4 Mục tiêu của đề tài Thiết kế và chế tạo máy cắt nilon thành sợi 6mm. Đưa công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế lao động chân tay bằng máy móc hiện đại, tăng cao năng xuất - 8 - và chất lượng sản phẩm, giảm chi phí mà doanh nghiệp phải chi trả cho công nhân lớn. Đáp ứng yêu cầu cấp thiết của công ty. 1.5 Phương pháp nghiên cứu của đề tài  Xây dựng ý tưởng: Sử dụng môi trường internet và sách báo trong thư viện trường, nhóm đã xây dựng ý tưởng xử lý từng phần trong hệ thống.  Tính toán, mô phỏng: Dựa trên kiến thức tìm hiểu trên sách “Nguyên lý chi tiết máy”, “Sức bền vật liệu”, nhóm thực hiện tính toán về kích thước cũng như lựa chọn nguyên vật liệu thực hiện hệ thống. Nhóm đồng thời sử dụng phần mềm solidwworks thực hiện vẽ và mô phỏng hệ thống.  Thi công và hiệu chỉnh hệ thống: Nhóm được sự hỗ trợ của các thầy ở xưởng thực hành cơ khí.  Thử nghiệm thực tế: Hệ thống được thử nghiệm tại xưởng thực hành cơ khí. 1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là sản phẩm quai gá nón Hình 1.10 Dùng coil gá nón Để sản xuất được nón lá phải trải qua 6 công đoạn tuy nhiên nhóm chỉ đi sâu vào nghiên cứu công đoạn cắt nilon thành sợi 6mm. Hình 1.11 Quy trình cắt thành sợi [...]... 3.18 Thiết kế nẹp liệu ra Hình 3.19 Hình thực tế nẹp liệu ra 3.2.4 Thiết kế cụm cơ cấu cắt Trên thực tế có rất nhiều kiểu cắt nilon thành sợi như kiểu cắt bằng lưỡi cưa, cắt bằng trục, cắt bàng đĩa…Tuy nhiên những kiểu cắt này đã có những nhược điểm nhất định trong việc cắt nilon vì nó sinh ra nhiệt rất lớn và đường cắt không thẳng Trong - 32 - trường hợp này nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu phương pháp cắt. .. hành hệ thống máy móc Ta chọn loại tủ mini vuông có kích thước 30 X 40 cm Hình 2.12 Tủ điện điều khiển - 17 - Chương 3 Thiết Kế Và Thi Công 3.1 Tính toán và thiết kế 3.1.1 Xác định nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy  Nguyên lý cấu tạo của hệ thống máy cắt nilon Trong quá trình tìm hiểu thực tế tại công ty Lan Phương Thành Phát nhóm đã tính toán chi tiết dựa trên cơ sở lí thuyết và thực tiễn... Cấu tạo và hình ảnh Hình 2.6 Cấu tạo và hình ảnh Hình 2.7 Hình ảnh thực tế mắt xích - 15 - 2.5 Bạc đạn  Cấu tạo và hình ảnh thực tế Hình 2.8 Cấu tạo Hình 2.9 Hình ảnh thực tế bạc đạn 2.6 Gối đỡ ( UCP ) Trong máy cắt nilon ta xử dụng gối đỡ giúp cho các chi tiết động chuyển động dễ dàng hơn Hình 2.10 Hình ảnh thiết kế gối đỡ - 16 -  Cấu tạo và hình ảnh thực tế Hình 2.11 Hình ảnh thực tế và cấu tạo. .. lớn Hình 3.14 Thiết kế nẹp liệu vào Hình 3.15 Hình thực tế chi tiết nẹp liệu vào - 30 - 3.2.3.3 Zích zắc Cụm zích zắc được thiết kế gồm có 3 con lăn có chiều dài 190mm được nắp vào các gối đỡ để đảm bảo cho nguyên liệu đi qua nó dễ dàng và tạo lực căng cấp liệu cho cụm cơ cấu cắt Cụm zích zắc được thiết kế gồm có 3 con lăn, 6 gối đỡ ( UCP) Khi nguyên liệu đi vào cụm, 3 con lăn được thiết kế theo hình... đoạn cắt nilon thành sợi Nhóm đã đưa ra sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của máy cắt nilon như sau: Nguyên Liệu Sản phẩm Cụm cấp liệu Cụm thu liệu Dẫn hướng cắt Cụm cắt liệu Dẫn hướng thu Hình 3.2 Sơ đồ khối của máy  Chức năng của từng khối - Nguyên liệu: Cuộn nilon tròn được sử dụng để cắt thành sợi 6mm có kích thước D = 550mm, l = 110mm - Cụm cấp liệu: Nguyên liệu sẽ được đưa đến đây để cấp liệu cho máy. .. hướng cắt ở đây nilon sẽ được làm căng để tiện cho việc cắt được dễ dàng hơn, sau đó quá trình cắt sẽ diễn ra Sau khi cắt xong nilon sẽ được đưa tới cụm cơ cấu dẫn hướng thu và chuyển tới rulô thu 3.2 Tính toán, thiết kế và phác thảo phần cơ khí 3.2.1 Cụm cơ cấu cấp liệu 3.2.1.1 Rulô cấp liệu Rulô cấp liệu được thiết kế có thể chịu được sức nặng của nguyên liệu khoảng 50kg Từ yêu cầu tính toán thiết kế. .. chính và bộ truyền động Bộ truyền động bao gồm các bánh răng truyền động và động cơ Hình 3.12 Hình ảnh thiết kế tổng thể khung chính và bộ truyền động Hình 3.13 Hình ảnh thực tế tổng thể khung chính và bộ truyền động 3.2.3 Thiết kế cụm cơ cấu dẫn hướng 3.2.3.1 Thiết kế dẫn hướng Cụm cơ cấu dẫn hướng được thiết kế theo hình zích zắc với các con lăn để đảm bảo cho nguyên liệu khi cấp vào cho cụm cắt liệu... cho máy hoạt động - Dẫn hướng cắt: Là nơi mà nguyên liệu sẽ đi vào đầu tiên, tại đây cuộn nguyên liệu sẽ được ép làm thẳng và tạo lực căng - Cụm cắt liệu: Sau khi cuộn nguyên liệu được làm căng ra sẽ được đưa vào cụm cắt liệu tại đây nilon sẽ được cắt ra thành từng sợi nhỏ có bề rộng 6mm bởi 17 con dao đặt trong ụ dao được thiết kế sẵn - Dẫn hướng thu: Sau khi quá trình cắt hoàn tất thì nguyên liệu... hướng thu được thiết kế theo hình chữ u để đảm bảo nilon sau khi cắt sẽ đi ra đúng hướng - Cụm thu liệu: Tại cụm này sau khi nilon được cắt thành sợi sẽ được thu lại thông qua trục thu liệu - Sản phẩm: Gồm các sợi nilon có bề rộng 6mm được quấn quanh rulô - 19 -  Tóm tắt hoạt động của máy Cuộn nilon sau khi được chọn lọc kỹ đảm bảo độ dày phù hợp sẽ được đưa vào cuộn ru lô để cấp liệu cho máy Tiếp đến... giúp cho máy giảm được lực cắt đè lên dao Khi nguyên liệu đi qua thì dao dọc giấy đã được thiết kế đặt sẵn trong khuôn dao, gồm 17 con dao dọc giấy đặt song song cách nhau 6mm chờ sẵn trong khuôn dao, khi nilon đi tới thì nó sẽ cắt thành từng sợi một Ở phía dưới khuôn dao ta thiết kế trục gá dao, trục này được thiết kế xẻ rãnh quanh trục giúp làm giảm lực cắt tiếp xúc với dao làm cho quá trình cắt liệu . ban lãnh đạo công ty Lan Phương Thành Phát đã đặt vấn đề với nhóm nghiên cứu. Nghiên cứu “ Thiết kế và chế tạo máy cắt nilon thành sợi cho công ty Lan Phương Thành Phát. 1.2 Tổng quan 1.2.1. phương pháp cắt bằng dao tuy nhiên phương pháp cắt ở đây nhóm lựa chọn đó là cắt bằng 17 con dao đặt song song với nhau. 1.4 Mục tiêu của đề tài Thiết kế và chế tạo máy cắt nilon thành sợi 6mm 17 - Chương 3 Thiết Kế Và Thi Công 3.1 Tính toán và thiết kế 3.1.1 Xác định nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy  Nguyên lý cấu tạo của hệ thống máy cắt nilon Trong quá trình