thiết kế chế tạo máy in ruban hai màu

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIỆM THU Đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN RUBAN HAI MÀU CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI CƠ QUAN QUẢN LÝ CƠ QUAN CHỦ TRÌ (Ký tên/ đóng dấu xác nhận) ( Ký tên/ đóng dấu xác nhận) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG____ /200____ 2 TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Với mục tiêu chế tạo “Máy in ruban hai màu” mang nhãn hiệu Việt nam đáp ứng được yêu cầu kỹ nghệ trong nước với giá thành hợp lý, những nội dung nghiên cứu sau đây đã và đang được tiến hành: - Khảo sát qui trình in ruban thủ công ở một số nhà máy, xí nghiệp trong thành phố Hồ Chí Minh. Nguyên lý làm việc của máy sẽ dựa trên các bước của qui trình này. - Chọn phần mềm thiết kế và vẽ thích hợp. Với công cụ này, các mô hình 3D và các bản vẽ kỹ thuật 2D được thực hiện. - Thiết kế: * Bộ cấp ruban. * Bộ in 1. * Bộ sấy 1. * Bộ in 2. * Bộ sấy 2. * Bộ thu sản phẩm. * Mạch khí nén. * Mạch điều khiển. - Chế tạo và lắp ráp máy in ruban hai màu. - Vận hành và điều chỉnh các thông số làm việc của máy. - Đánh giá các kết quả đạt được như độ chính xác, năng suất, chất lượng sản phẩm, v.v… - Bàn luận các kết quả đạt được và hướng phát triển. - Cuối cùng, các biện pháp để giảm giá thành “máy in ruban hai màu” cũng được đề xuất. 3 SUMMARY OF RESEARCH CONTENTS With the aim of manufacturing a Vietnamese mark “Two- color ribbon screen printing machine” satisfying local industrial demands with a reasonable price, the following research contents have been being carried out: - To investigate the manual (by hand) ribbon screen printing process at some factories, enterprises locating in Ho Chi Minh city. The working principle of the machine is based on the steps of this process. - To choose an appropriate design and drawing software. With this tool the 3D models and 2D technical drawings will be realized. - To design: * The ribbon supplier unit. * The printing unit 1. * The dryer unit 1. * The printing unit 2. * The dryer unit 2. * The product rolling unit. * The pneumatic circuit. * The control circuit. - To fabricate and to assemble machine elements to construct a total two- color ribbon screen printing machine. - To operate and to adjust properly the working parameters. - To evaluate the results given by this machine such as the precision, the productivity, the product quality, etc… - To discuss obtained results and suggest the perspectives. - Finally, the measures of reducing the cost of “the two- color ribbon screen printing machine” are also proposed . 4 MỤC LỤC Trang Danh sách hình 5 Bảng quyết toán kinh phí 6 Phần mở đầu 7 Chương 1: Tổng quan 8 Chương 2: Nội dung nghiên cứu 16 Chương 3: Kết quả và thảo luận 26 Chương 4: Kết luận và đề nghị 50 Tài liệu tham khảo: 53 Phụ lục: 55 5 DANH SÁCH HÌNH Số Tên hình ảnh Trang 1.1 Các thao tác chính trong in lụa 9 1.2 Các thao tác chính của quá trình in lụa thủ công 11 1.3 Two- Color Roll- to- Roll screen printing machine 12 1.4 Two- Color ribbon screen printing machine with ribbons 12 1.5 Fully automatic Two- Color ribbon screen printing machine W/ Built- in PLC computer system 13 1.6 CNC full automatic Web- Fed silk screen printing machine 13 1.7 CNC full automatic twin stations Web- Fed silk screen printing machine 14 2.1 Sơ đồ nguyên lý căng băng theo phương án 1 16 2.2 Sơ đồ nguyên lý căng băng theo phương án 2 17 2.3 Điều khiển riêng biệt trục cuốn theo từng chu kỳ in 17 2.4 Sơ đồ nguyên lý căng băng theo phương án 3 18 2.5 Sơ đồ hiệu chỉnh căng băng theo phương án 4 18 2.6 Sơ đồ bố trí cụm dao in truyền động bằng cơ 19 2.7 Chuyển động in 19 2.8 Chuyển động gạt mực 20 2.9 Sơ đồ truyền động khi in 20 2.10 Sơ đồ truyền động khi gạt mực 21 2.11 Truyền động bằng xích 21 2.12 Truyền động bằng khí nén 22 2.13 Sơ đồ nguyên lý thu hồi phôi bằng ma sát 23 2.14 Sơ đồ nguyên lý bộ truyền ma sát 23 2.15 Sơ đồ nguyên lý thu hồi ruban bằng cảm biến 24 2.16 Sơ đồ nguyên lý máy in ruban hai màu 25 2.17 Sơ đồ khối nguyên lý máy in ruban hai màu 25 3.1 Mô hình 3D của cụm cấp 26 3.2 Thân cụm cấp 27 3.3 Bộ cuốn 27 3.4 Bộ cân bằng lực căng phôi 28 3.5 Một số các chi tiết còn lại 29 3.6 Sơ đồ truyền động cụm cấp 30 3.7 Cụm in 31 3.8 Thân cụm in 32 3.9 Bộ nâng hạ 33 3.10 Bộ in 33 3.11 Các chi tiết trong bộ in 34 3.12 Kết cấu bộ sấy 35 3.13 Sơ đồ kích thước theo phương ngang trên cụm in 36 3.14 Sơ đồ bố trí theo phương thẳng đứng 37 3.15 Mô hình tính bộ nâng hạ 38 3.16 Chuyển vị của kết cấu 38 3.17 Kết quả chuyển vị 39 3.18 Kết quả tính ứng suất 39 3.19 Kết cấu cụm thu 40 3.20 Cụm thu 40 3.21 Sơ đồ mạch khí nén 41 3.22 Sơ đồ khối điều khiển cụm cấp 42 3.23 Mạch điều khiển cụm cấp 43 3.24 Sơ đồ khối điều khiển cụm thu 43 3.25 Mạch điều khiển cụm thu 44 3.26 Sơ đồ bố trí cảm biến trên cụm in 44 3.27 Sơ đồ khối điều khiển cụm in 45 3.28 Mạch điều khiển cụm in 46 3.29 Mạch điều khiển máy in ruban hai màu 47 4.1 Máy in ruban hai màu 50 6 BẢNG QUYẾT TOÁN KINH PHÍ Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy in ruban hai màu Chủ nhiệm đề tài: PGS-TS Phan Đình Huấn Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM. Thời gian đăng ký trong hợp đồng: 12 tháng Tổng kinh phí được duyệt: 100 triệu Kinh phí đã cấp đợt 1: 70 triệu (theo TB số: 330 TB-SKHCN ngày 21 /12 /2005) TT Nội dung Kinh phí Ngân sách Nguồn khác I II 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. III IV Kinh phí được cấp trong năm Kinh phí được quyết toán trong năm Công chất xám Công thuê khoán Nguyên, nhiên, vật liệu, dụng cụ, phụ tùng, văn phòng phẩm Thiết bị Xét duyệt nghiệm thu Đánh máy tài liệu Giao thông liên lạc Chi phí khác (quản lý phí các cấp) Tiết kiệm 5% Kinh phí chuyển sang năm sau 70 2,3 20 59,7 7 2 9 70 7 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy in ruban hai màu Chủ nhiệm đề tài: PGS-TS Phan Đình Huấn Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM. Thời gian thực hiện: 12 tháng Kinh phí thực hiện: 100 triệu Kinh phí đã cấp: 70 triệu theo TB số: 330 TB-SKHCN ngày 21 /12 /2005 2. Mục tiêu: Trên cơ sở nghiên cứu thiết kế chế tạo máy in ruban hai màu, mục tiêu của đề tài là cơ khí hóa, tự động hóa việc in lụa nhiều màu trên sản phẩm in dạng cuộn. Từ đó, năng suất và chất lượng sản phẩm được nâng cao. 3. Nội dung: Nội dung nghiên cứu gồm các phần sau: - Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ cấp phôi có nhiệm vụ cấp phôi với một lực căng ổn định. - Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ phận in gồm các mô đun thực hiện thao tác in. Sau mỗi mô đun in, ta bố trí bộ phận sấy để sấy khô sản phẩm in trước khi in màu kế tiếp hay thu hồi. - Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ thu sản phẩm in có nhiệm vụ cuốn từng đoạn sản phẩm in sao cho kích thước của mỗi đoạn là không đổi, sau đó cuốn lại thành dạng cuộn như ban đầu. 4. Sản phẩm của đề tài: - Báo cáo kết quả chi tiết của đề tài (03 bộ) - Báo cáo tóm tắt và kiến nghị (06 bản) - Đĩa CD-Rom ghi toàn bộ kết quả nghiên cứu của đề tài (03 đĩa) - Bảng quyết toán kinh phí đề tài (03 bộ) - Máy in ruban hai màu (01máy) 8 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Phƣơng pháp in lụa In lụa còn gọi là in lưới là phương pháp in thủ công đã có từ lâu. “In lụa” là tên gọi thông dụng vì vật liệu bản lưới in thông thường làm bằng lụa. Đây là phương pháp in trực tiếp bằng bản in có lỗ, tương tự như bản stencil trong công nghệ quay ronéo. Bản in là một tấm lưới căng được gá chặt lên một khung bằng gỗ hoặc bằng nhôm. Mực được dao in đưa qua các lỗ xuống bề mặt vật in và tạo thành sản phẩm in. Lụa được cấu thành từ các sợi có mô đun đàn hồi theo phương dọc và phương ngang như nhau. Lụa có nhiều loại, làm từ vật liệu kin loại hoặc polymer. Vât liệu lụa thông dụng nhất là polyamid, loại vật liệu có độ bền cơ lẫn độ bền hóa cao. Trên hình 1.1 thể hiện các thao tác chính trong phương pháp in lụa. Đầu tiên, mực được cho vào bản lụa đã được phơi hình bằng phương pháp quang hóa. Sau khi định vị bản in chính xác lên vùng cần in, cấp phôi, ta dùng dao in làm bằng vật liệu đàn hồi, cao su kỹ thuật, kéo với một áp lực nhất định lên bề mặt lụa. Mực in theo các lỗ lụa trên vùng không có chất cảm quang xuống bám vào bề mặt vật in và tạo nên sản phẩm in. 1.2 In ruban bằng phƣơng pháp in lụa Để làm cơ sở cho việc thiết kế máy, nhóm nghiên cứu đã tham quan, tìm hiểu qui trình in thủ công hiện nay tại một số cơ sở in trong thành phố Hồ chí Minh Các thao tác chính của một qui trình in ruban hai màu theo phương pháp thủ công điển hình được trình bày ở hình 1.2. Cụ thể gồm các bước: - Cấp phôi ruban (Hình 1.2.1) - Gá và chỉnh bản lụa (Hình 1.2.2) - Định chuẩn in (Hình 1.2.3) - Cấp mực cho bản in (Hình 1.2.4) 9 Hình 1.1. Các thao tác chính trong in lụa 10 - Thao tác in (Hình 1.2.5) - Nhấc bản in và kéo ruban (Hình 1.2.6) - Thao tác in màu thứ hai (Hình 1.2.7 và hình 1.2.8) Đối với những sản phẩm in một màu, thao tác in bằng tay có thể chấp nhận được. Trường hợp in nhiều màu (từ hai màu trở lên) để đạt được độ chính xác chồng màu, độ đồng đều của mực in, in lụa bằng máy tỏ ra thích hợp hơn. Ngoài ra , năng suất in máy, tất nhiên, cũng cao hơn. 1.3 Máy in lụa dùng in ruban 1.3.1 Trên thế giới Việc tham khảo các loại máy in ruban đả có trên thị trường thế giới là rất cần thiết cho việc quyết định phương án thiết kế máy. Trên thế giới, việc cơ khí hóa, tự động hóa công nghệ in lụa đã được nghiên cứu thiết kế chế tạo và thương mại hóa từ lâu. Một số máy tiêu biểu tra cứu từ các trang web được thể hiện trên các hình từ 1.3 đến hình 1. và ở phần phụ lục (kể cả các loại máy hoạt động theo nguyên lý in khác). 1.3.2 Trong nƣớc Hiện nay ở Việt nam, một số cơ sở cũng đã nghiên cứu chế tạo một số dạng máy in lụa phục vụ cho nhu cầu thực tế. Tuy nhiên, máy in lụa chế tạo trong nước chỉ mới đáp ứng cho một số chủng loại sản phẩm in nhất định và việc thiết kế chế tạo còn mang tính đơn chiếc. 1.4 Phần mềm tính toán thiết kế cơ khí Trong số các phần mềm thiết kế cơ khí thông dụng hiện nay là Pro/ Engineer, Catia, Solid Works, Inventor…, phần mềm Inventor có nhiều mặt mạnh như có thể giao tiếp được với các file của AutoCAD, là một phần mềm tham số gọn nhẹ, thích hợp cho việc xây dựng mô hình 3D và các bản vẽ kỹ thuật 2D. Các phần mềm tính toán phần tử hữu hạn (tính toán đ5 bền, độ cứng, dao động) có thể kể như ANSYS, NASTRAN, RDM. Phần mềm RDM tỏ ra thích hợp với các bài toán nhỏ trong quá trình kiểm tra bền các chi tiết máy. [...]... “Nguồn:http://luenhope.manufacturer.globalsources.com/si/6007000040910/pdtl/Screen-printingmachine/1003665474/Two-color-Ribbon-Screen-Printing-Machine.htm” 13 Hình 1.7 CNC Full Automatic Twin stations Web-Fed Silk Screen Printing Machine “Nguồn: http://www.smooth-printingmachine.com/spm-420sx.htm” 1.4 Kết luận Qua phần tổng quan, nhóm nghiên cứu đề tài có các kết luận sau: - Phương pháp in: Phương pháp in lụa là phương pháp thích hợp được chọn để thiết kế máy - Thao tác in: Máy được thiết kế sẽ có các chuyển động... thước trên, ta thiết kế hoàn thiện bộ căng Sau đó, kích thước phần thân để gá bộ căng cũng được xác định 3.2 Cụm in 3.2.1 Thiết kế cụm in Dựa trên phần phân tích trên, cụm in được thiết kế theo phương án truyền động khí nén Cụm in bao gồm hai mô đun độc lập, có kết cấu giống hệt nhau và làm việc đồng bộ với nhau Nâng hạ bộ in Bộ in Sấy Bàn in Thân máy `Hình 3.7 Cụm in 31 Cụm in được thiết kế kiểu dạng... 2.16 Sơ đồ nguyên lý máy in ruy băng hai màu Cụm cấp 1 có chức năng cung cấp phôi và duy trì lực căng ruy băng trong suốt quá trình in Cụm in 2 có chức năng in màu thứ nhất, Cụm in 3 có chức năng in màu thứ 2 Cụm thu 4 có chức năng kéo ruy băng theo từng đoạn và thu hồi thành phẩm Bộ chỉnh 5 có chức năng điều chỉnh khoảng cách giữa hai lần in Nguyên lý làm việc của máy in ruy băng hai màu có thể được thể... in tay Để tăng năng suất, chuyển động nhấc bản sau khi in được bỏ đi - Máy được thiết kế theo dạng mô đun Như vậy, tùy theo nhu cầu khách hàng, máy có thể đápứng được số màu in một cách linh hoạt Cụ thể máy gồm các bộ phận sau: o Mô đun cấp phôi có chức năng cấp phôi liên tục cho mô đun in o Mô đun in thực hiện thao tác in o Sau mỗi mô đun in, mô đun sấy được bố trí để sấy khô mực in trước khi in màu. .. Two-Color Ribbon Screen Printing Machine w/ Built -in PLC Computer System “Nguồn:http://luenhope.manufacturer.globalsources.com/si/6007000040910/pdtl/Screen-printingmachine/1003665474/Two-color-Ribbon-Screen-Printing-Machine.htm” Hình 1.6 CNC Full Automatic Web-Fed Silk Screen Printing Machine “Nguồn:http://luenhope.manufacturer.globalsources.com/si/6007000040910/pdtl/Screen-printingmachine/1003665474/Two-color-Ribbon-Screen-Printing-Machine.htm”... thu Động cơ cấp Hạ dao in Động cơ thu In Đủ phôi Hạ dao gạt Dừng Đủ phôi Cảm biến cấp phôi Dừng Gạt mực Kéo phôi Cảm biến thu phôi Cụm in Đạt giá trị cài đạt Cụm cấp Hình 2.17 Sơ đồ khối nguyên lý máy in ruy băng hai màu 25 CHƢƠNG 3 TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ AutoCAD và Inventor là phần mềm của AutoDESK được chọn để thiết kế So với một số phần mềm thiết kế ba khác, với AutoCAD và Inventor, ta có thể dễ dàng... hiệu chỉnh căng băng theo phương án 4 18 2.2 Phân tích phƣơng án thiết kế cụm in Cụm in chính là một máy in lụa khổ nhỏ Các chuyển động của cụm này thay thế các thao tác in bằng tay Như đã phân tích ở phần kết luận chương tổng quan, chuyển động nhấc bản in được bỏ qua khi thiết kế Để thực hiện các chuyển động này, các máy in lụa sử dụng hai loại truyền động chủ yếu là truyền động cơ và truyền động khí... mềm vẽ- thiết kế được chọn là phần mềm Inventor - Phần mềm tính bền được chọn là phần mềm RDM 15 CHƢƠNG 2 PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ Trong chương này, để thiết lập sơ đồ động cho các mô đun của máy (cụm cấp, cụm in 1, cụm in 2, cụm thu), các phương án thiết kế cho từng cụm được phân tích, so sánh và lựa chọn 2.1 Phân tích phƣơng án thiết kế cụm cấp Cụm cấp có nhiệm vụ cung cấp phôi dạng cuộn cho cụm in Cụm... phương thẳng đứng để cho người đứng máy có thể thao tác dễ dàng Ruban được in xong, sẽ đi vào bộ sấy để in màu kế tiếp hoặc vào bộ thu để tránh bị nhoè màu a Thân cụm in 5 8 6 1 2 3 4 7 9 Hình 3.8 Thân cụm in Thân cụm in gồm các chi tiết được kê trong bảng sau: STT Tên chi tiết 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Khung Gá trục trung gian Trục căng băng Bát chặn Mặt bàn in Gá mặt bàn in M8x1.25x40 M10x1.5x30 Chân đế Bản... thông số này ta có thể thiết kế phần thân máy có gá động cơ 30 Tính toán thiết kế cho bộ căng: Ruy băng CB kích Đoạn ruy băng dài nhất sau mỗi lần kéo là 250mm Vậy trục phải trượt một khoảng đủ dài để cung cấp đủ ruy băng cho máy : Lmin = 250/2 =125mm Vách trượt Chiều dài thiết kế: L0 L1 L1 = 250 mm Chiều dài rãnh: L0 = 310 mm Như vậy, nếu ta in một chiều dài cực đại, CB dừng sau hai chu kỳ động cơ cấp . cụm in 44 3.27 Sơ đồ khối điều khiển cụm in 45 3.28 Mạch điều khiển cụm in 46 3.29 Mạch điều khiển máy in ruban hai màu 47 4.1 Máy in ruban hai màu 50 6 BẢNG QUYẾT TOÁN KINH. thiết kế chế tạo bộ phận in gồm các mô đun thực hiện thao tác in. Sau mỗi mô đun in, ta bố trí bộ phận sấy để sấy khô sản phẩm in trước khi in màu kế tiếp hay thu hồi. - Nghiên cứu thiết kế. hiện. - Thiết kế: * Bộ cấp ruban. * Bộ in 1. * Bộ sấy 1. * Bộ in 2. * Bộ sấy 2. * Bộ thu sản phẩm. * Mạch khí nén. * Mạch điều khiển. - Chế tạo và lắp ráp máy in ruban hai màu. -