thiết kế máy ép nhựa 250 tấn

thiết kế máy ép nhựa 250 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

THIẾT KẾ MÁY ÉP NHỰA 250 TẤN

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Văn Thạnh

TPHCM, tháng 12 – 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

Khoa : CƠ KHÍ

Bộ môn: THIẾT KẾ MÁY

Họ và tên : NGUYỄN TUẤN HUY MSSV : 20800798

Ngành : KĨ THUẬT CHẾ TẠO Lớp : CK08TKM

1 Đầu đề luận án: THIẾT KẾ MÁY ÉP NHỰA 250 TẤN 2 Các số liệu ban đầu : - Thể tích phun : 500 cm3 - Lực kẹp khuôn: 250 Tấn 3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: - Tổng quan về máy ép nhựa - Phân tích và chọn phương án thiết kế cho máy - Tính toán – thiết kế các bộ phận truyền động và hệ thống thủy lực trong máy - Vận hành và bảo dưỡng hệ thống máy ép 4 Các bản vẽ: - Bản vẽ kết cấu chung của máy ép nhựa

- Bản vẽ các phương án cụm kẹp khuôn

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý máy ép

- Bản vẽ sơ đồ mạch thủy lực trong máy

5 Cán bộ hướng dẫn : TH.S NGUYỄN VĂN THẠNH

6 Ngày giao nhiệm vụ luận án : /09/2012

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 19/12/2012

Ngày … tháng … năm 2012

Chủ nhiệm bộ môn Người hướng dẫn chính

( Ký và ghi rõ họ tên ) ( Ký và ghi rõ họ tên )

PGS TS PHẠM HUY HOÀNG TH.S NGUYỄN VĂN THẠNH

Kết quả đánh giá luận án tốt nghiệp

- Điểm hướng dẫn luận án : ………

- Điểm duyệt : ………

- Điểm bảo vệ hội đồng : ………

Ngày … tháng … năm 2012

Chủ tịch hội đồng Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

NGUYỄN TUẤN HUY

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp Hcm, ngày … tháng … năm 2012

Giáo viên hướng dẫn

TH.S NGUYỄN VĂN THẠNH

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp Hcm, ngày … tháng … năm 2012 Giáo viên duyệt

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, các ngành công nghiệp

kỹ thuật đóng vai trò hết sức quan trọng, trong đó ngành công nghiệp vật liệu chất dẻo

là một trong những ngành giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Ngày nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam, nhu cầu các sản phẩm chất dẻo trong kỹ thuật cũng như trong dân dụng ngày càng tăng Dựa trên cơ sở khoa học kỹ thuật công nghệ, thành tựu và sự phát triển mạnh mẽ của ngành vật liệu Polymer, các nhà sản xuất chất dẻo đã đưa ra thị trường một số lượng lớn chất dẻo phong phú về chủng loại,

có nhiều tính chất và ứng dụng khác nhau và có những ưu nhược điểm nhất định Tính chất chung của chất dẻo là nhẹ, bền, đẹp, dễ gia công, tạo được nhiều mẫu mã đa dạng hơn, giá thành rẻ hơn các vật khác có cùng công dụng cho nên nó có tính chất thay thế một số vật liệu truyền thống như gỗ, thép Do sự xuất hiện một số lượng lớn chất dẻo nên hàng loạt sản phẩm có nguồn gốc chất dẻo được sản xuất và vật liệu chất dẻo rất

đa dạng và phong phú Giá trị sử dụng của loại sản phẩm này đã xâm nhập vào mọi lĩnh vực của nền kinh tế và trong dân dụng Nhu cầu và chất lượng của sản phẩm cũng như ứng dụng của nó ngày càng tăng Hiện nay, vấn đề chất lượng và đưa ra ứng dụng của loại vật liệu này một cách rộng rãi trong toàn nền công nghiệp và dân dụng là vấn

đề quan trọng và cần thiết Chất lượng và giá thành chính là yếu tố quyết định đến khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp sản xuất và gia công Việc xác định nhu cầu thị trường cần phải tìm hiểu trước Để có sự phong phú và đa dạng, chất lượng cao của sản phẩm trên thị trường cần phải có hàng loạt các phương pháp công nghệ, máy móc, thiết bị, dây truyền, Gia công chất dẻo ngày càng hoàn thiện và cải tiến với sự ứng dụng của khoa học hiện đại như điện tử, tin học Để nâng cao sản xuất, chất lượng và giảm giá thành sản phẩm là những yếu tố kỹ thuật phải gắn liền với yếu tố kinh tế Ở nước ta, ngành công nghiệp sản xuất và gia công vật liệu chất dẻo bắt đầu phát triển Dần đưa ra thị trường nhiều sản phẩm phong phú và đa dạng, chất lượng và độ phức tạp của sản phẩm ngày càng hoàn thiện hơn máy móc và thiết bị hiện nay ngày càng được cải tiến Trong tương lai ngành công nghiệp chất dẻo có xu hướng ngày càng phát triển Nếu có chiến lược phát triển lâu dài thì ngành công nghiệp chất dẻo của nước ta sẽ có rất nhiều triển vọng

Để thực hiện được những yêu cầu phát triển đó thì công nghệ tính toán thiết kế và chế tạo ra các loại máy ép phun nhựa đang là một nhu cầu cấp thiết cần phải được giải quyết, đào tạo và chuyển giao mà không ai khác đó chính là những nhiệm vụ của các kỹ sư Công Nghệ Chế Tạo Máy phải đảm nhiệm

Để góp phần nhỏ bé của mình vào công cuộc phát triển của ngành công nghiệp chất dẻo của Việt Nam Sau một thời gian tìm hiểu và dưới sự hướng dẫn tận tình của

Thầy Nguyễn Văn Thạnh Em đã chọn đề tài “Thiết kế máy ép nhựa 250 tấn" làm đề tài cho luận án tốt nghiệp

Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thiết kế và tính toán em không tránh khỏi những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế nên em rất mong có sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy để em có thể củng cố và hoàn thiện kiến thức của mình khi bước vào thực tế sản xuất trong tương lai

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Nguyễn Văn Thạnh đã tận tình hướng dẫn, dìu dắt em trong suốt quá trình thực hiện luận án tốt nghiệp này Nhân đây, em cũng xin chân thành cám ơn các thầy, các cô trong khoa Cơ Khí cùng toàn thể các thầy các cô trong trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh trong suốt thời gian qua đã dạy dỗ em thành người có tri thức để có thể cống hiến và phục vụ xã hội trong tương lai

TPHCM, Ngày 19 Tháng 12 Năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tuấn Huy

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 3

Chương 1 TỔNG QUAN MÁY ÉP NHỰA 5

1.1 Thực trạng và xu hướng sử dụng máy ép phun hiện nay: 5

1.2 Giới thiệu công nghệ ép phun: 7

1.2.1 Công nghệ ép phun: 7

1.2.2 Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế của công nghệ ép phun: 7

1.2.3 Khả năng công nghệ: 7

1.2.4 Phân loại máy ép phun: 8

1.3 Các bộ phận cơ bản của máy: 8

1.3.1 Hệ thống hỗ trợ ép phun: 8

1.3.2 Hệ thống phun: 9

1.3.3 Hệ thống kẹp: 13

1.3.4 Hệ thống khuôn: 15

1.3.5 Hệ thống điều khiển: 16

Chương 2 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 18

2.1 Khả năng ứng dụng máy ép phun tại các công ty ở Việt Nam: 18

2.2 Chọn động cơ điện và bơm thủy lực cho hệ thống máy ép: 18

2.2.1 Chọn động cơ điện: 18

2.2.2 Chọn bơm thủy lực: 19

2.3 Chọn động cơ tạo chuyển động quay cho trục vis: 21

2.4 Phân tích ưu nhược điểm các phương án thiết kế: 21

2.4.1 Phương án 1: 21

2.4.2 Phương án 2: 23

2.4.3 Phương án 3: 24

2.4.4 Phương án 4: 26

2.5 Chọn phương án thiết kế và nguyên lí hoạt động của phương án: 27

Chương 3 TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ MÁY ÉP NHỰA 250 TẤN 30

3.1 Các thông số cơ bản của máy: 30

3.2 Tính toán hệ thống phun: 32

3.2.1 Tính toán chọn bơm và động cơ điện cho máy: 32

3.2.2 Tính toán chon động cơ dầu làm quay trục vis: 39

3.2.3 Tính toán cho bộ phận cấp nhiệt: 42

3.2.4 Tính toán xylanh đẩy đài phun và bề dày xylanh bơm nhựa: 45

3.3 Tính toán hệ thống kẹp: 47

3.3.1 Hệ thống cơ học cụm kẹp: 47

3.3.2 Hệ thống thủy lực cụm kẹp: 58

3.4 Các bộ phận phụ trong máy ép nhựa: 60

3.4.1 Bộ phận tiếp liệu: 60

3.4.2 Bộ phận điều chỉnh độ dày khuôn: 61

3.4.3 Cánh tay robot lấy sản phẩm: 62

3.4.4 Thanh dẫn trượt: 63

3.5 Kiểm nghiệm độ bền uốn cho các tấm kềm: 63

Chương 4 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG 67

4.1 Hướng dẫn sử dụng bảng điều khiển vận hành máy ép phun: 67

4.2 Yêu cầu trong việc vận hành hệ thống: 69

4.2.1 Yêu cầu về lắp ráp: 69

4.2.2 Qui trình khởi động ban đầu: 71

4.3 Bảo dưỡng hệ thống: 72

PHỤ LỤC 75

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

Chương 1 TỔNG QUAN MÁY ÉP NHỰA

1.1 Thực trạng và xu hướng sử dụng máy ép phun hiện nay:

Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy ép phun phục vụ cho ngành công nghiệp ép các sản phẩm về nhựa như các đồ gia dụng, các loại chai lọ mỹ phẩm, chai lọ y tế, chai lọ thực phẩm…Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết kế các máy này chưa có, vì lý do nhu cầu sử dụng các 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 công ty chính để chế tạo

Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép phun chủ yếu tập trung ở những nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như Mỹ có công ty Denison, tại Ấn Độ có công ty Velan, công ty Chuan Lih Fa của Đài Loan, công ty YUKEN của Đài Loan chuyên cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, công ty Krauss Maffei của Đức 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

Dưới đây là một số loại máy ép phun đang được sử dụng phục vụ cho ngành nhựa tại Việt Nam

Hình 1.1: Máy ép phun JSW - Nhật

Hình 1.2: Máy ép phun Krauss Maffei - Đức

Hình 1.3: Máy ép phun CLF - Đài Loan

1.2 Giới thiệu công nghệ ép phun:

1.2.1 Công nghệ ép phun:

Một cách đơn giản nhất, 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 kỳ một phản ứng hóa học nào

1.2.2 Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế của công nghệ ép phun:

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, compa hay đồ chơi trẻ em…cho đến những sản phẩm phức tạp như: bàn, ghế, vỏ tivi hay các chi tiết dùng trong ôtô và xe máy…đều được làm bằng nhựa Hầu hết các sản phẩm này có hình dáng và màu sắc rất phong phú và chúng đã góp phần làm cho cuộc sống của chúng ta trở nên đẹp 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 chúng ta Với các tính chất như: độ dẻo dai, nhẹ, có thể tái chế, không có những phản ứng hóa học với không khí trong điều kiện bình thường….Vật liệu nhựa đã thay thế các loại vật liệu khác như: sắt, nhôm, gang, đồng thau…đang ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên Do đó ta có thể nói rằng nhu cầu

sử dụng vật liệu nhựa trong tương lai sẽ còn rất lớn Điều này đưa đến hiệu quả là giá thành khuôn sẽ không sẽ không được cho là quá đắt bởi lợi nhuận mà nó mang lại là rất lớn vì từ một khuôn ép phun ta có thể cho ra hàng chục thậm chí hàng trăm ngàn sản phẩm nhờ máy ép nhựa

Tóm lại, nhu cầu về sản phẩm nhựa của con người là mãi mãi cho đến khi nào người ta có thể tìm được vật liệu khác có những đặc tính tương tự và tốt hơn có thể thay thế cho nhựa Tuy nhiên, song song với nhu cầu ấy, điều chúng ta cần quan tâm thêm nữa là phải sử dụng nhựa một cách hợp lý nhất để tránh những hệ lụy không tốt cho môi trường

1.2.3 Khả năng công nghệ:

+ Tạo ra những sản phẩm có hình dáng phức tạp tùy ý

+ Trên cùng một sản phẩm hình dáng giữa mặt trong và mặt ngoài có thể khác nhau (đây là một thế mạnh so với các công nghệ sản xuất nhựa khác)

+ Khả năng tự động hóa và chi tiết có tính lặp lại cao

+ Sản phẩm sau khi ép phun có màu sắc rất phong phú và độ nhẵn bóng bề mặt cao nên không cần gia công lại

+ Phù hợp cho sản xuất hàng khối và đơn chiếc (trong trường hợp đặc biệt)

1.2.4 Phân loại máy ép phun:

a Phân loại máy ép phun theo kết cấu:

- Theo lực đóng khuôn: 50 ÷ 10000 tấn

- Theo khả năng một lần phun tối đa

- Theo kiểu cơ cấu cấu tạo phun

- Theo kiểu trục vít

- Theo kiểu bố trí bộ phận phun

b Phân loại máy ép phun theo quá trình phát triển:

- Máy ép phun piston

- Máy ép phun có trục dẻo hóa sơ bộ

- Máy ép phun trục vis

1.3 Các bộ phận cơ bản của máy:

Máy ép phun gồm các bộ phận cơ bản sau đây :

Là hệ thống giúp vận hành ép phun, hệ thống này bao gồm:

- Thân máy (Frame)

- Hệ thống điện (Electrical system)

- Hệ thống thuỷ lực (Hydraulic system)

- Hệ thống làm nguội (Cooling system)

Hình 1.4: Hệ thống hỗ trợ ép phun

 Thân máy: Liên kết các hệ thống trên máy lại với nhau

 Hệ thống thủy lực: Cung cấp lực để đóng, mở khuôn, tạo ra và duy trì lực kẹp làm cho trục vít quay, chuyển động tới lui Tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt cho lõi mặt bên Hệ thống này bao gồm bơm, valve, motor, hệ thống ống, thùng chứa nhiên liệu…

 Hệ thống điện: Cấp nguồn cho motor điện và hệ thống điều khiển cho khoang chứa vật liệu nhờ các băng gia nhiệt, đảm bảo sự an toàn điện cho người vận hành máy bằng các công tắc Hệ thống này gồm tủ điện và hệ thống dây dẫn

 Hệ thống làm nguội: Cung cấp nước hay dung dịch ethyleneglycol… Để làm nguội khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phễu bị nóng chảy thì phần nhựa thô phía trên khó chạy vào khoang chứa liệu Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào khoảng 90-120 độ F Bộ điều khiển nhiệt nước cung cấp 1 lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nhựa nóng trong khuôn

1.3.2 Hệ thống phun:

Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua hệ thống cấp nhựa, nén, khử khí, gia nhiệt làm chảy dẻo nhựa trong xilanh, tạo lực ép dòng nhựa nóng chảy vào trong khuôn Di chuyển được,có đủ áp lực áp chặt vào khuôn để không xì đầu lò Phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm Hệ thống này gồm các bộ phận:

- Phễu cấp liệu (Hopper)

- Khoang chứa liệu (Barrel)

- Các băng gia nhiệt (Heater band)

- Trục vít (Screw)

- Van một chiều (Non-return-assembly)

- Vòi phun (Nozzle)

Hình 1.5: Hệ thống phun

Các bộ phận chi tiết của hệ thống phun:

a Phễu cấp liệu (Hopper): Chứa vật liệu dạng viên để cấp cho khoang trộn

b Khoang chứa liệu (Barrel): Là ống bao quanh trục vis, xung quanh được bao bởi các băng điện trở (Heater band) chia thành các vùng điều khiển riêng tương ứng với các vùng trên trục vis Chứa nhựa và để vít trộn chuyển động qua lại bên trong nó Khoang trộn được gia nhiệt nhờ các băng cấp nhiệt Nhiệt độ xung quanh khoang chứa liệu Nhiệt độ xung quanh khoang chứa liệu cung cấp

từ 20% đến 30% nhiệt độ cần thiết để làm chảy lỏng vật liệu nhựa

c Các băng gia nhiệt (heater band): Giúp duy trì nhiệt độ khoang chứa liệu để nhựa bên trong luôn ở trạng thái dẻo

d Trục vít (screw): Có chức năng nén, làm chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa chảy dẻo vào lòng khuôn

+ Nằm trong nòng

+ Là bộ phận nạp liệu, hóa dẻo và đẩy nguyên vật liệu trong nòng vào khuôn + Có khả năng trộn nóng chảy tốt, tự làm sạch nhanh

+ Có nhiều loại thiết kế khác nhau tùy vào loại nguyên liệu

Trục vít có cấu tạo gồm 3 vùng: Vùng cấp liệu, vùng nén, và vùng định lượng + Có chiều dài / đường kính = 12÷20 (LS= 20 D)

+ Có đường kính và bước ren không đổi suốt chiều dài

+ Tỷ số nén từ hF/ hM = 2,2; 2,5(tỉ số nén càng cao thợ gia công càng dễ) + Trên trục vis được chia làm 3 vùng phân biệt

Hình 1.6: Cấu tạo trục vít

 Vùng cấp liệu (feed zone): Vùng gần phễu cấp liệu nhất, chiếm khoảng 50% chiều dài hoạt động của trục vít (có tài liệu cho là 60%) và có chức năng làm cho vật liệu đặc lại thành khối và chuyển vật liệu qua vùng nén Chiều sâu của các cánh vít ở vùng này là lớn nhất và hầu như không đổi

 Vùng nén ép (transition zone): Chiếm khoảng 25% chiều dài hoạt động của trục vít (có tài liệu cho là 20%) Ở vùng này, đường kính ngoài của trục vít không đổi nhưng chiều sâu các cách vít thay đổi nhỏ dần từ vùng cấp liệu đến cuối vùng định lượng Chính nhờ cấu tạo đặc biệt này mà các cách vít làm cho nhựa bị nén chặt vào thành trong của khoang chứa liệu, điều này tạo ra nhiệt

ma sát Nhiệt ma sát này cung cấp khoảng 70 đến 80% lượng nhiệt cần thiết để làm chảy dẻo vật liệu

 Vùng định lượng (metering zone): Chiếm khoảng 25% chiều dài hoạt động của trục vít (có tài liệu cho là 20%), có chức năng cung cấp nhiệt độ để vật liệu chảy dẻo một cách đồng nhất và làm bắn vật liệu chảy dẻo vào khuôn qua cuống phun Chiều sâu cánh vít ở vùng này là bé nhất và hầu như không đổi

Để đánh giá được khả năng làm chảy dẻo vật liệu của trục vít cao hay thấp người ta dựa vào hai thông số chính đó là: L/D và Df/Dm Tỉ lệ L/D nhỏ nhất là 20:1, tỉ lệ Df/Dm thường là 3:1; 2,5:1 và 2:1

Thông số thiết kế trục vít tiêu chuẩn:

e Bộ tự hồi hay van một chiều (Non-return-assembly): Bộ phận này gồm có vòng chắn hình côn đầu trục vít nó có chức năng tạo ra dòng nhựa bắn vào khuôn

Hình 1.7: Van một chiều

Khi trục vít lùi về thì vòng chắn hình nêm di chuyển về hướng vòi phun và cho phép nhựa chảy về đầu trục vít Còn trục vít di chuyển về phía trước thì vòng chắn hình nêm sẽ di chuyển về phía phểu và đóng kín với seat không cho nhựa chảy về phía sau

f Vòi phun: Có chức năng nối khoang trộn với cuống phun và phải có hình dạng đảm bảo bịt kín khoang trộn và khuôn Nhiệt độ ở vòi phun nên được cài 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 nên được lắp kín phần lõm của bạc cuống phun thông qua vòi định vị để đảm bảo nhựa không bị phun ra ngoài và tránh mất áp

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 của đầu vòi phun phải nhỏ hơn đường kính lỗ của bạc cuống phun một chút (khoảng 0,125 - 0,75mm) 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 (tạo dòng ổn định trước khi vào bạc cuống phun)

+ Độ côn tùy thuộc vào vật liệu ép phun

Hình 1.8: Vòi phun

a Cụm đẩy (Machine ejection): Gồm xy lanh 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 ra khỏi khuôn

b Cụm kìm (Clamp cylinders): Thường có 2 loại chính là loại dùng cơ cấu khuỷu

và loại dung các xylanh thủy lực Hệ thống này có chức năng cung cấp lực để đóng mở khuôn và lực để giữ khuôn (kìm khuôn) đóng trong suốt quá trình phun

Hình 1.10: Hệ thống kẹp khuôn

 Ưu nhược điểm của cụm kìm dùng xylanh thủy lực và cơ cấu khuỷu:

-Lực kìm tập trung vào giữa tấm khuôn

- Cần lượng lớn dầu thủy lực

- Tốn nhiều năng lượng

- Chịu ảnh hưởng bởi hệ số nén của dầu

Cơ cấu khuỷu

- Khó điều chỉnh

c Tấm di động (Movable platen): Là 1 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 vào tấm đẩy trên khuôn Ngoài ra trên tấm di động còn có các lỗ ren

để kẹp tấm di động của khuôn Tấm này di chuyển tới lui dọc theo 4 thanh nối

trong quá trình ép phun

Hình 1.11: Tấm di động và vị trí của nó trên máy ép phun

d Tấm cố định (Stationary platen): Cũng là 1 tấm thép lớn có nhiều lỗ thông với tấm cố định của khuôn Ngoài 4 lỗ dẫn hướng và các lỗ có ren để kẹp tấm cố định của khuôn tương tự như tấm di động, tấm cố định còn có thể lỗ vòng định

vị để định vị tấm cố định của khuôn và đảm bảo sự thẳng hàng giữa cần đẩy và cụm phun (vòi phun và bạc cuống phun)

e Trục dẫn hướng (Tie bars): Có khả năng co giãn để chống lại áp suất phun khi kìm tạo lực Ngoài ra chúng còn có tác dụng dẫn hướng cho tấm di động

Hình 1.12: Trục dẫn hướng

1.3.4 Hệ thống khuôn:

Sau quá trình nhựa hóa, nhựa nóng chảy được phun vào khuôn, lực ép khuôn phải

đủ lớn để đóng khuôn tới khi nào nhựa nguội và đóng rắn sau đó khuôn được mở để lấy sản phẩm

Cấu tạo gồm:

- Hai thớt cố định và 1 thớt di động để mở khuôn

- Trục dẫn hướng 4 trục hình trụ song song

- Xilanh khóa khuôn: Tạo lực đóng mở khuôn

- Xilanh thủy lực để đùn sản phẩm ra

- Bộ phận điều chỉnh bề dày khuôn: Dẫn động bằng motor điện hoặc thủy lực

- Cửa an toàn cửa trước và cửa sau

 Cấu tạo chung của hệ thống khuôn bao gồm các bộ phận sau:

Hình 1.13: Cấu tạo chung của khuôn

lượng sau cùng của sản phẩm và hiệu quả kinh tế của quá trình Hệ thống điều khiển giao tiếp với người vận hành máy qua bảng nút điều khiển (Control Panel) và màn hình máy tính (Computer screen)

Bên trong hệ thống điều khiển là 1 bộ vi xử lí các rơle, công tắc hành trình, các bộ phận điều khiển nhiệt độ, áp suất, thời gian…

Bảng điều khiển: Gồm các công tắc và nút nhấn dung để vận hành máy Một bảng điều khiển điển hình gồm có nút nhấn điều khiển bơm thủy lực, nút nhấn tắt nguồn điện hay dừng khẩn cấp và các công tắc điều khiển bằng tay

Màn hình máy tính: Cho phép nhập các thông số gia công trình bày các dữ liệu của quá trình ép phun, cũng như các tín hiệu báo động và các thông điệp

Hình 1.14: Màn hình máy tính

Chương 2 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Khả năng ứng dụng máy ép phun tại các công ty ở Việt Nam:

Với sự cạch tranh trên thị trường hiện nay, yêu cầu mọi công ty muốn tồn tại đều phải luôn đổi mới về công nghệ sản xuất, điều đó đã dẫn đến cần có sự đầu tư trang thiết bị máy móc hiện đại để sử dụng công nghệ mới vào sản xuất

Tuy nhiên không phải bất cứ công ty nào đều có thể thay đổi công nghệ một cách

dễ dàng mà còn phụ thuộc tiềm năng kinh tế và chiến lược sản xuất của công ty Ở Việt Nam các công ty nhựa đang dần phát triển là do các vật dụng trong nhà nói riêng

và các dụng cụ sử dụng cho công nghiệp nói chung đều nhựa hóa bởi vì sản phẩm nhựa tạo ra có tính năng bền, rẽ, và nhẹ nên dễ sử dụng Nên máy ép phun sẽ là lựa chọn hàng đầu của các công ty để sản xuất các sản phẩm bằng nhựa

2.2 Chọn động cơ điện và bơm thủy lực cho hệ thống máy ép:

2.2.1 Chọn động cơ điện:

Động cơ điện là thiết bị điện cơ học giúp chuyển điện năng thành cơ năng Cơ năng này được sử dụng để quay bánh công tác của bơm Do tính chất làm việc của máy ép phun nên ta chọn động cơ điện xoay chiều (AC)

Thông dụng nhất là động cơ không đồng bộ 3 pha vì chúng có thiết kế đơn giản, rẻ tiền và dễ bảo trì, có thể nối trực tiếp với nguồn xoay chiều và được sử dụng hầu hết trong hệ thống công nghiệp hiện nay

Hình 2.1: Động cơ không đồng bộ 3 pha

2.2.2 Chọn bơm thủy lực:

Chọn bơm cho máy ép dựa vào bảng phân tích sau đây:

thủy lực có áp suất cao

bơm bánh răng thường

được dùng làm bơm cơ sở

-Bơm cánh gạt được dùng rộng rãi sau bơm bánh răng

- Lưu lượng bơm có thể thay đổi bằng cách thay đổi độ lệch tâm

-Phạm vi sử dụng trong hệ thống các máy công cụ

-Số cánh từ 4 – 12 cánh

-Đối với bơm cánh gạt đơn,

áp suất đạt được là 70 bar và đối với bơm cánh gạt kép,

áp suất đạt được là 175 bar

- Qp đạt đến 600 l/ph

-Bơm piston được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thủy lực làm việc ở

áp suất cao

-Áp suất lớn nhất có thể đạt được là 700 bar -Bơm piston thường dùng

ở những hệ thống dầu ép cần áp suất cao và lưu lượng lớn: Máy truốt, máy xúc, máy nén…

-Có khả năng chịu quá tải

trong một thời gian ngắn

-Giá thành thấp

-So với bơm bánh răng, bơm cánh gạt đảm bảo một lưu lượng đều hơn, hiệu suất thể tích cao hơn

-Làm việc ít ồn

-Điều chỉnh được lưu lượng -Gây nên lực hướng kính lệch ( từ khoang đẩy)

-Giá thành thấp

-Có thể điều chỉnh được lưu lượng hoặc lưu lượng

cố định

-Bơm piston có khả năng làm kín tốt hơn so với bơm cánh gạt và bánh răng

-Vì bề mặt làm việc của

cơ cấu này là mặt trụ, do

đó dễ dàng đạt được độ chính xác gia công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích tốt, có khả năng thực hiện với áp suất làm việc cao

-Không điều chỉnh được

lưu lượng và áp suất khi số

vòng quay cố định

-Chủ yếu thường dùng ở hệ thống có áp suất thấp và trung bình

-Yêu cầu việc lọc chất lỏng khắt khe khi làm việc

-Giá thành cao

-Làm việc gây tiếng động lớn do sự va đập của các piston

Dựa vào tính chất của máy ép phun làm việc với áp suất cao nên ta chọn bơm Piston để thiết kế máy ép phun

Bơm piston là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu piston –

xy lanh Có thể chế tạo với lưu lượng cố định hoặc lưu lượng điều chỉnh được Phụ thuộc vào vị trí của piston đối với roto, có thể phân biệt chúng thành bơm hướng kính

và hướng trục

- Bơm pittong hướng kính:

Bơm piston hướng kính có các piston chuyển động hướng tâm với trục quay của rôto Tùy thuộc vào số piston ta có lưu lượng khác nhau

Hình 2.2: Bơm piston hướng kính

- Bơm hướng trục:

Bơm piston hướng trục là loại bơm có các pittong đặt song song với trục roto

và bơm được truyền bằng khớp nối với trục quay của động cơ điện Bơm Pittong hướng trục có ưu điểm là kích thước nhỏ gọn và hầu hết điều chỉnh được lưu lượng nhờ góc nghiêng của kết cấu đĩa nghiêng ở trong bơm

Hình 2.3: Kết cấu của bơm piston hướng trục

2.3 Chọn động cơ tạo chuyển động quay cho trục vis:

Động cơ dầu là loại động cơ khác so với bơm thủy lực ở một điểm cơ bản là biến

đổi năng lượng thành động năng tạo nên chuyển động quay trên trục động cơ

Trục vít của máy ép nhựa quay nhờ động cơ điện hoặc 1 động cơ thủy lực được nối

với bộ giảm tốc bánh răng Động cơ truyền dẫn cho trục vít có thể đặt giữa piston thuỷ

lực và trục vis hoặc theo một phương án bố trí khác

Từ đó ta chọn động cơ piston hoặc một động cơ điện dựa vào số tốc độ quay của

trục vis do cơ cấu tạo chuyển động quay chỉ là một chuyển động cơ sở của máy cần

thiết kế

2.4 Phân tích ưu nhược điểm các phương án thiết kế:

Các phương án thiết kế được đưa ra đều dựa trên những chỉ tiêu sau: Giá thành,

kích thước của máy ép, độ tin cậy của hệ thống, khả năng bảo trì, hệ số an toàn, chỉ số

khả năng sẳn sàng…

2.4.1 Phương án 1:

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý phương án 1

Hình 2.5: Phương án thiết kế 1

Đây là phương án thiết kế với 2 bơm thủy lực truyền năng lượng dầu cho hệ thống

máy Với phương án thiết kế này thì bộ phận phun và kẹp hoạt động được do 2 bơm

khác nhau

Hiện nay, phương án thiết kế này rất ít sử dụng và chế tạo trong hầu hết các loại

máy ép trên toàn thế giới

- Thiết lập hệ thống điều khiển phức tạp, do hoạt động độc giữa cơ cấu kẹp &

phun nên khó điều chỉnh bảng điều khiển

- Bảo dưỡng định kì thường xuyên

- Cần một lượng dầu rất lớn

- Làm việc ồn ào vì máy bơm phải luôn hoạt động với năng suất tối đa

2.4.2 Phương án 2:

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý phương án 2

Hình 2.7: Phương án thiết kế 2

Đây là dòng máy ép phun trục vis với cơ cấu kẹp khuôn bằng trục khuỷu, hoạt

động với 1 bơm piston duy nhất do động cơ điện không đồng bộ 3 pha cấp vào để

chạy bơm, bơm dầu từ bể chứa dầu ra hệ thống van điều khiển toàn bộ hệ thống máy

thông qua bảng điều khiển trên màn hình

Hầu hết máy ép phun hiện nay được chế tạo theo phương án này như máy CHUAN

LIH FA của Đài Loan và máy JWS của Nhật…

Thiết bị phun trục vis hoạt động với vis quay để hoá dẻo nhựa và khuấy trộn nhựa

cho đều nhờ 1 động cơ dầu, chuyển động tịnh tiến nhờ xylanh – piston để phun nhựa

nóng chảy vào khuôn

 Ưu điểm:

- Khả năng khuấy trộn tốt do trục vis hoạt động vừa tịnh tiến vừa quay, nhiệt

nóng chảy phân bố đều hơn phương án 4 là dùng cơ cấu xylanh – Piston để

dẻo hóa nhựa

- Có thể chế tạo được những máy có lực kềm lớn

- Được sử dụng rộng rãi hiện nay trong hầu hết các cơ sở sản xuất nhựa ở Việt

- Phải thường xuyên bảo dưỡng định kì

- Làm việc ồn ào vì máy bơm phải luôn hoạt động với năng suất tối đa

- Lực kìm không tập trung vào giữa tấm khuôn

- Khó điều chỉnh

2.4.3 Phương án 3:

Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý phương án 3

Hình 2.9: Phương án thiết kế 3

Với phương án này thì hoạt động cơ học của máy không khác gì máy ép ở phương

án 2 nhưng khác một điểm cơ bản là cơ cấu kẹp khuôn ở phương án này là cơ cấu xylanh – piston trực tiếp vào tấm động ( Moving platen )

Hiện nay máy ép loại này, Krauss Maffei – Germany cung cấp chế tạo máy ép thủy lực loại này trên toàn thế giới

- Làm việc ở nhiệt độ thấp khoảng ≤ 25°C thì máy sẽ chạy ổn định

- Cần lượng lớn dầu thủy lực nên tốn nhiều năng lượng

- Chịu ảnh hưởng bởi hệ số nén của dầu

2.4.4 Phương án 4:

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý phương án 4

Hình 2.11: Phương án thiết kế 4

Nguyên lý hoạt động của phương án 4 chủ yếu bằng hệ thống thủy lực Làm nóng chảy nhựa bằng cách cấp nhiệt từ thành, đẩy nhựa bằng piston thuỷ lực

Bố trí một bơm thủy lực cùng với một động cơ điên không đồng bộ ba pha giống phương án 2 và phương án 3

Đây là thiết bị đúc phun đơn cấp piston (single stage plunger), phương án ra đời sớm nhất nên còn nhiều hạn chế cho khả năng ứng dụng ngày nay, ít được chọn so với các phương án trước đó

 Ưu điểm:

- Giá thành rẻ

- Kết cấu gọn nhẹ, không cồng kềnh, hoạt động đơn giản

- Dùng chủ yếu cho sản phẩm nhỏ, áp suất làm việc thấp nên có thể sử dụng bơm cánh gạt hoặc bơm bánh răng

 Nhược điểm:

- Lượng nhựa phun nhỏ (<435cm3), khó điều chính lượng nhựa nóng chảy

- Khả năng khuấy trộn kém, nhiệt nóng chảy phân bố không đều

- Thời gian lưu dài, phân bố thời gian lưu rộng, tổn thất áp suất cao

- Khó ép được những sản phẩm lớn

- Thường xuyên bảo trì

2.5 Chọn phương án thiết kế và nguyên lí hoạt động của phương án:

Dựa vào phân tích ưu nhược điểm các phương án ở trên, ta chọn phương án 2 làm phương án thiết kế máy ép trong luận văn này Do nó phù hợp với giá thành, chất lượng sản phẩm, nhiệt độ khí hậu tại Việt Nam làm việc và được sử dụng hầu hết trong các nhà máy sản xuất

Ngoài 4 phương án trên, ngày nay người ta đã chế tạo thành công và đưa vào sản xuất tại nhiều nước trên thế giới máy ép bằng điện thay cho thủy lực bằng động cơ điện servo ở cả hai cụm kẹp và cụm phun Đạt được rất nhiều ưu điểm vượt trội so với phương án ta chọn nhưng phạm vi sử dụng chưa rộng rãi ở Việt Nam và giá thành để chế tạo lại rất cao nên không phù hợp cho việc thiết kế hiện nay

Nguyên lí hoạt động:

Để tạo ra sản phẩm nhựa thì chu kỳ máy ép phun gồm bốn giai đoạn:

+ Giai đoạn kẹp (Clamping phase): Khuôn đóng lại

+ Giai đoạn phun (Injection phase): Nhựa điền đầy vào lòng khuôn

+ Giai đoạn làm nguội (Cooling phase): Nhựa đông đặc lại trong khuôn

+ Giai đoạn đẩy (Ejector phase): Đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn

a Giai đoạn kẹp:

Lúc đầu phần di động của khuôn di chuyển nhanh đến phần cố định nhưng sau đó chậm dần cho đến khi khuôn đóng lại hoàn toàn (không xảy ra tiếng động lớn) Khi khuôn đang đóng cũng là áp lực kìm rất lớn được tạo ra để chống lại áp lực cao từ dòng nhựa bắn vào lòng khuôn Điều này rất quan trọng vì nếu áp lực kìm không chống lại nổi áp lực phun thì khuôn sẽ bị hư hại và sản phẩm ép được tạo ra chắc chắn

sẽ gặp khuyết tật

Hình 2.12: Diễn biến giai đoạn kẹp

b Giai đoạn phun:

Đầu tiên nhựa nóng chảy và phun vào lòng khuôn rất nhanh do trục vít tiến về phía trước Khi lòng khuôn gần như được điền đầy khoảng 95% lòng khuôn thì quá trình định hình sản phẩm trong lòng khuôn sẽ có nhiệt độ thấp hơn Nhựa nóng sẽ nguội dần và xảy ra hiện tượng co rút Do đó một lượng nhựa khoảng 5% sẽ được phun vào

để bù trừ sự co rút cho tới khi miệng phun đông cứng lại Quá trình này ngăn không cho dòng chảy ngược của nhựa qua miệng phun

Hình 2.13: Giai đoạn ép phun

c Giai đoạn làm nguội:

Giai đoạn này bắt đầu sau khi quá trình định hình kết thúc Khuôn vẫn đóng và

nhựa nóng trong lòng khuôn được làm nguội cho đến khi đủ độ cứng, để có thể đẩy

rời khỏi khuôn Trong suốt quá trình này trục vít vẫn quay và lùi lại cho lần phun kế

tiếp Thời gian tiêu tốn trong giai đoạn này phụ thuộc vào lượng nhựa mà ta ép

d Giai đoạn đẩy:

Đây là giai đoạn cuối của quá trình ép phun Lúc này phần di động của khuôn sẽ

mở ra, đồng thời tấm đẩy của khuôn sẽ bị lói đẩy sản phẩm của máy đẩy về phía trước

để sản phẩm rớt ra ngoài khỏi khuôn Khi sản phẩm rời ra khỏi khuôn thì cần đẩy sẽ

hồi về để chuẩn bị cho chu trình kế tiếp

Hình 2.14: Giai đoạn đẩy

Chương 3 TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ MÁY ÉP NHỰA 250 TẤN

3.1 Các thông số cơ bản của máy:

 Thể tích phun:

Đây là thông số quan trọng nhất của máy, nó quyết định kích thước của máy và các đặc tính công nghệ của máy Thể tích phun của máy càng lớn thì năng lượng tiêu tốn càng lớn và kích thước của máy càng lớn

Thông số này coi là thông số dữ liệu Hiện tồn tại các máy ép phun có thể tích đúc

từ 2  30.000cm3 Máy ép phun thường hay sử dụng nhất là loại máy có thể tích 6,

125, 250, 500… cm3

 Tốc độ phun:

Thông số này cần được đảm bảo là tối ưu, sao cho trong quá trình điền đầy khuôn no không cứng (có nghĩa với vận tốc không đươc quá nhỏ) và đồng thời cũng không quá lớn để xảy ra hiện tượng phân huỷ vật liệu do ma sát Tốc độ phun

Áp lực phun ảnh hưởng đến chất lượng và tích chất của chi tiết

Áp lực cần thiết để điền đầy khuôn, phụ thuộc vào thời gian phun Áp lực phun cao được sủ dung khi sản xuất chi tiết có thành mỏng và vật liệu có độ nhớt cao Song cũng cần lưu ý rằng áp lực tao hinh (áp lực phun) mà nhờ nó ta nhận được sản phẩm tốt thì không cao Phần lớn các trường hợp áp lực đó vào khoảng 2500  5000 N/cm3 Thông số áp lực của máy thường là áp lực lớn nhất

 Diện tích ép:

Là hình chiếu bề mặt chi tiết lên mặt khuôn theo phương tác dụng của lực ép Diện tích ép của các sản phẩm khác nhau được gia công trên các máy có thể tích phun danh nghĩa xác định thì khác nhau

Diện tích ép được xác định cho loại chi tiết riêng biệt và nó là một trong những thông số cơ bản củ máy đúc phun Thông số này có ảnh hưởng tới lực kẹp khuôn, kích thước khuôn khỏ bàn kẹp và tiếp theo là chi số kinh tế kỹ thuật của máy

Khi xác định thông số này cần tính đến ảnh hưởng của nó tới khả năng sử dụng rộng rãi của máy để sản xuất các chi tiết khác nhau có cùng trọng lượng và ảnh hưởng đến chỉ số công nghệ kỹ thuật của máy

Tăng diện tích ép là tăng tính tổng hợp của máy được thiết kế, song chỉ ảnh hưởng xấu tới chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy

 Bàn kẹp:

Bàn kẹp có ảnh hưởng rõ rệt tới trọng lượng của máy Trọng lượng của tấm phụ thuộc vào cấu trúc (đúc, hàn, …) của bàn kẹp, voà sự phân bố và cấu trúc lỗ kẹp, vào dại lượng của lỗ trung tâm

Khuôn được kẹp trên bàn nhờ các lỗ ren hoặc các rãnh dọc chữ T hoặc các phương tiện khác nhau phân bố trên bàn kẹp

Rãnh chữ T tạo sự thuận tiện nhất cho việc kẹp khuôn, đồng thời giảm được kích thước khuôn Song sự có mặt của nó làm cho tấm phải tăng bề dày lên 40 – 50 mm và

do vậy tăng lượng tấm nhất là đối với các máy lớn Chính vì vậy phần lơn các trường hợp bàn kẹp sử dụng ở dạng tấm hàn, có lỗ kẹp, có ren Đối với máy không lớn thì phương án bàn kẹp phối hợp giữa rãnh kẹp và lỗ ren là cách giải quyết tốt nhất Lỗ kẹp thường ở phần giữa bàn kẹp còn phần rãnh kep thì ở vùng biên bàn kẹp

Kết cấu bộ phận kẹp khuôn của máy được phân biệt theo số trục đỡ và sự bố trí của nó Đối với máy có thể tích ép không lớn thường có hai trụ đỡ phân bố theo phương ngang hoặc chéo Trên máy lớn hơn thường có bốn cái

 Lực kẹp khuôn:

Lực kẹp khuôn của máy được xác định bởi diện tích ép và sự phân bố áp lực

trong khuôn Lực kẹp khuôn có thể tính gần đúng theo biểu thức:

P = po S (N ) Nhận xét với sự tăng diẹn tích ép làm xuất hiện khả năng tăng lực kẹp khuôn Lực kẹp khuôn quyết định đến kết cấu của bộ phận kẹp của máy

Giá trị lực kẹp khuôn phụ thuộc vào công nghệ đúc, tích chất của vật liệu và nhiều yếu tố khác của quá trình ép Làm việc trên máy có lực kẹp khuôn nhỏ có thể thu nhận chi tiết có chất lượng tốt với điều kiện chế độ công nghệ đặc biệt và trình

độ sản xuất cao

 Khoảng cách giữa các tấm kẹp và hành trình của tấm động:

Hai thông số này phụ thuộc vào mặt hàng của sản phẩm ép Khoảng cách lớn nhất giữa hai bàn kẹp khuôn và hành trình bàn di động sẽ quyết định đến chiều cao khuôn và tiếp điến chiều cao sản phẩm có thể thu nhận được trên máy ép phun đã cho

Đại lượng khoảng cách có thể điều chỉnh được giữa hai bàn kẹp quyết định đến chiều cao của khuôn ép đặt trên nó Khoảng cách này có thể điều chỉnh trong một giới hạn rộng, được chọn trong từng loại máy Với giá trị tối ưu của khoảng điều chỉnh trọng lượng khuôn sé giảm, dễ dàng cho việc vận hành, giảm bớt sự cần thiết phải sử dụng những phần thêm đặc biệt trong khuôn

Vật liệu chất dẻo được cho vào phễu định lượng và cấp liệu đặt trên xylanh của máy đi vào rãnh vít nằm trong xi lanh Do chuyển động quay của trục vít vật liệu được dịch chuyển lên phía trước về phía vòi phun, trong suốt quá trình đó vật liệu tiếp nhận nhiệt từ xylanh do các nhân tố cung cấp ( hơi nóng điện trở,điện từ …) Nhờ có nhiệt lượng đó và nhiệt sinh ra do quá trình chuyển động cơ học của vật liệu nóng chảy Vật liệu nóng chảy được trục vít chuyển lên phía trước nhờ áp lực được hình thành trong quá trình quay làm cho nó bị kéo lùi về phía sau Như vậy lượng vật liệu cần thiết để điền đầy khoang tạo hình của khuôn sẽ tập kết ở khoảng trống phía trước trục vít Trong quá trình điền đầy khuôn, trục vít thực hiện chuyển động dọc trục về phía trước và đẩy khối vật liệu nóng chảy qua vòi phun vào khuôn Vật liệu được làm nguội trong khuôn trở nên đông cứng, sau đó hai nửa khuôn được mở ra thì sản phẩm được đẩy ra ngoài

- A là diện tích hình chiếu bề mặt của sản phẩm theo phương lực ép (cm2)

- Fc là ực kẹp của máy (Tấn hoặc KN), Fc = 250 Ton

- P là áp suất gây nên trong khoang do vật liệu gây nên, chọn vật liệu là nhựa Polypropylen (PP) có P = 250 kg/cm2

Thay vào công thức: Fc(tấn) = 250 A

 A = 1000 cm2

Tổng diện tích hình chiếu của sản phẩm A = 1000 cm2 phù hợp với máy 250 Tấn

3.2.1 Tính toán chọn bơm và động cơ điện cho máy:

Để xác định được đường kính xylanh bơm nhựa, phải xuất phát từ điều kiện đảm bảo thể tích đúc của máy Thể tích chứa của xylanh bơm nhựa được xác định theo công thức sau:

V = K1 Vđ [1 – trang 156]

Trong đó:

- K1 = 1,25 ÷ 1,3 : Hệ số chứa

- Vđ: Thể tích phun (cm3) Thực tế, người ta thường chế tạo máy với đơn vị thể tích vật ép theo dãy số Vđ = 8, 16, 32, 64, 125, 250, 500, 1000 cm3

Thay vào công thức: V = 1,25 500 = 625 cm3

Mặt khác thể tích chứa vật liệu của xylanh bơm nhựa còn được xác định bởi công thức [1 – trang 156]:

= π

4 . = .

π

4.Trong đó: H – Hành trình piston đẩy trục vis (mm)

D – Đường kính xylanh bơm nhựa (mm)

= π

4 6 24 = 679

Áp suất lớn nhất trong xylanh phun nhựa là P = 1800 (kg/cm2), [1 – trang 145]

Do đó công suất phun nhựa vào khuôn được xác định như sau :

N = . =

(KW)

Trong đó : V – Thể tích sản phẩm (cm3)

t – Thời gian phun = 3s

Lưu lượng nhựa vào khuôn: Q = = = 226 cm3/s

Tốc độ phun dài: v = = . = . = 80 mm/s

 N =

=

= 41 (KW) Vậy công suất phun nhựa vào khuôn : N = 41 KW

 Các thông số quan trọng về trục vis:

Hình 3.1: Trục vít

- Đường kính trục vis DTV = 6 cm

- Chiều dài trục vis L = 20.D = 120 cm

 Chiều dài vùng nạp liệu L1 = 50%.L = 60 cm

 Chiều dài vùng nén L2 = 25%.L = 30 cm

 Chiều dài vùng định lượng L3 = 25%.L = 30 cm

Số vòng quay: n = .

√ ( ) (vòng/phút) [1 – trang 159]