THIẾT kế máy ép NHỰA

Với điều kiện hẹp hòi về thời gian, các điều kiện về thông tin, kinh nghiệm và tài liệu hỗ trợ còn nhiều hạn chế, nên trong đề tài này chỉ là một sự tìm hiểu, phân tích, tính toán còn no

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đã và đang phát triển mạnh mẽ, không ngừng vươn tới những đỉnh cao trong đó có những thành tựu tiên tiến về tự động hoá sản xuất Việc tăng năng suất lao động nhằm cho ra đời nhiều sản phẩm có hiệu quả kinh tế lớn nhất là mục tiêu mà tất cả các ngành sản xuất đều nhắm tới Trong bối cảnh đó, mọi ngành sản xuất không ngừng áp dụng mọi thành tựu khoa học kỹ thuật vào lĩnh vực của mình để đạt sự tiến bộ nhất Riêng công nghệ sản xuất các sản phẩm từ nhựa trên thế giới đã đạt những thành tựu hết sức to lớn

Ở nước ta hiện nay nhu cầu về sản phẩm từ nhựa rất cao, nhưng máy móc thiết bị sử dụng cho ép nhựa nói riêng còn hạn chế so với các nước trong khu vực nói riêng và trên thế giới nói chung

Với mong muốn góp phần vào sự phát triển của ngành nhựa Việt

Nam, em đã nhận đề tài “THIẾT KẾ MÁY ÉP NHỰA” Đây là một máy

đã có từ lâu nhưng còn khá hạn chế ở nước ta, do đó đây là một đề tài lớn và mới mẽ đối với một sinh viên sắp ra trường như em

Với điều kiện hẹp hòi về thời gian, các điều kiện về thông tin, kinh nghiệm và tài liệu hỗ trợ còn nhiều hạn chế, nên trong đề tài này chỉ là một sự tìm hiểu, phân tích, tính toán còn non nớt và có vài bộ phận lấy số liệu từ thực tế để giải quyết được phần tổng thể máy

Trong luận văn tốt nghiệp này phân tích về các kết cấu cơ khí truyền thống, cơ cấu thuỷ lực để áp dụng điều kiển bán tự động vào trong thiết bị

Trang 2

như góp một chút nhỏ nhoi vào công cuộc chung nhằm sự tiến bộ trong ngành cơ khí nước ta hiện nay

Do trình độ còn hạn chế chắc chắn trong luận văn này còn nhiều thiếu sót, kính mong nhận được sự phê bình và chỉ bảo của quí thầy cô để

em có nhiều kinh nghiệm hơn cho các công việc sau này

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Phan Tấn Tùng đã

tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cám ơn các thầy cô đã dạy dỗ và truyền đạt cho

em những kiến thức quý báo, giúp em thêm vững bước trong công việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn

Tp.HCM, ngày 4 tháng 1 năm 2008

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Hoàng Tú

Trang 3

MỤC LỤC

Trang

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA 7

I Giới thiệu tổng quan về các loại nhựa 7

1 Các tính chất cơ bản, ưu nhược điểm của Polymer 7

2 Phân loại nhựa 8

3 Một số loại nhựa thông dụng hiện nay 10

II Quy trình công nghệ để tạo thành sản phẩm nhựa 19

1 Sấy khô 20

2 Nấu chảy nhựa 20

3 Đưa nhựa vào khuôn đúc 21

4 Giữ nguyên áp lực phun 22

5 Giữ nguyên chi tiết trong khuôn 22

6 Mở khuôn và tháo sản phẩm 22

7 Chu trình sản xuất sản phẩm nhựa 24

III Giới thiệu một số công nghệ gia công chất dẻo 25

1 Công nghệ thổi(Blow molding) 25

2 Công nghệ cán (Calendaring) 27

3 Công nghệ tráng phủ 29

4 Công nghệ ép phun 31

Chương 2 CHỌN NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA

MÁY ÉP NHỰA 35

I Tham khảo một số máy ép nhựa trên thị trường 35

Trang 4

II Chọn thông số làm việc của máy thiết kế 38

1 Những thông số cơ bản của máy ép nhựa TNR120 38

2 Những thông số cơ bản của máy thiết kế 39

III Phân loại máy ép nhựa 39

1 Phân loại theo lực đóng khuôn 40

2 Phân loại theo khối lượng sản phẩm lớn nhất/1 lần ép 40

3 Phân loại theo loại nhựa gia công 40

4 Phân loại theo kiểu cụm phun 40

5 Phân loại theo phương làm việc của trục vít ép nhựa 42

IV Chọn sơ đồ nguyên lý và sơ đồ dộng 46

A Chọn sơ đồ nguyên lý hoạt động 46

B Chọn sơ đồ động 48

1 Phân tích phương án cơ cấu phần ép nhựa 48

2 Phân tích phương án cơ cấu phần đóng khuôn 52

3 Chọn sơ đồ động cho máy thiết kế 58

Chương 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

CỦA MÁY ÉP NHỰA 60

Phần 1 Tính toán động học cơ cấu đóng mở khuôn 60

I Phân tích động học cơ cấu máy 60

II Phân tích động học cơ cấu tay quay con trượt 63

1 Tính hành trình của con trượt 63

2 Tính vận tốc con trượt theo vận tốc tay quay 64

3 Các trường hợp đặc biệt của tay quay con trượt 65

Trang 5

III Phân tích động học cơ cấu Culít 68

1 Xác định vị trí giữa OA và con trượt A 69

2 Vận tốc con trượt và tay quay 69

3 Các trường hợp đặc biệt 71

IV Tính động học cơ cấu máy 75

1 Xác định kích thướt cơ cấu 75

2 Hành trình của cơ cấu 76

3 Khoảng chạy của Piston 77

4 Góc lắc có được của Piston 77

5 Tính vận tốc cơ cấu 78

6 Tính vận tốc trung bình cơ cấu 80

Phần 2 Tính toán động lực học cơ cấu đóng khuôn 81

I Xác định nhiệm vụ kỹ thuật 81

1 Tính toán điều kiện làm việc 82

2 Lực mở khuôn 83

3 Lực đóng khuôn 90

4 Thiết kế cơ khí 95

Chương 4 TÍNH TOÁN CỤM PHUN VÀ CƠ CẤU ÉP NHỰA 99

1 Trục vít 99

2 Xylanh bơm nhựa 100

Chương 5 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THUỶ LỰC VÀ

SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 112

Trang 6

I Đặc điểm hệ thống thuỷ lực 112

II Nguyên lý hoạt động của hệ thống thuỷ lực 115

III Tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực 117

1 Tính toán chọn Xylanh trong máy 118

2 Chọn động cơ thuỷ lực quay trục vít 122

3 Chọn bơm thuỷ lực cho hệ thống 122

4 Chọn động cơ điện 124

IV Sơ đồ mạch điện 124

1 Sơ đồ mạch điện 124

2 Nguyên lý hoạt động 126

KẾT LUẬN 130

TÀI LIỆU THAM KHẢO 131

Trang 7

Chương 1 Tổng quan về ngành nhựa Trang 7

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA

I Giới thiệu tổng quan về các loại nhựa

1 Các tính chất cơ bản, ưu - nhược điểm của vật liệu Polymer [Tài liệu 12]

Ưu điểm

 Dễ dàng tạo sản phẩm sắc nét

 Mật độ thấp, tính dẫn điện và dẫn nhiệt kém

 Có tính chịu ăn mòn về hoá chất

 Tỷ số của độ bền và khối lượng tốt khi có dùng sợi gia cố

 Được dùng rộng rãi trong vật liệu Composite

 Chất dẻo và Polymer có những đặc tính duy nhất và nhiều tính chất khác vượt trội so với kim loại

 Giảm tiếng ồn

 Có khả năng tạo màu dễ dàng và độ trong suốt cao

 Polymer có thể có được hình dạng phức tạp dễ dàng

 Nhiều chất dẻo có thể được tạo ra với hình dạng sắc nét mà không cần nguyên công hoàn tất

 Nhiệt là cần thiết cho quá trình tạo sản phẩm nhưng nhỏ hơn rất nhiều so với quá trình tạo sản phẩm bằng kim loại

 Giá thành tương đối thấp

 Có khả năng tạo ra các sản phẩm xốp hoặc có tính linh hoạt

Trang 8

Nhược điểm

 So với kim loại thì Polymer có độ bền và độ cứng thấp hơn

 Mođun đàn hồi thấp

 Phạm vi sử dụng ở nhiệt độ thấp

 Hệ số giãn nỡ nhiệt cao

 Độ ổn định kích thướt theo thời gian kém và thường bị dão

 Dễ bốc cháy

 Khó sữa chữa

 Có thể là các sản phẩm độc hay nguy hiểm, có thể là do mùi hoặc khói trong quá trình hình thành sản phẩm

2 Phân loại nhựa

a Phân loại nhựa theo khả năng chịu nhiệt

Theo khả năng chịu nhiệt, nhựa được chia làm 2 loại:

Nhựa nhiệt dẻo (ThermoPlastic-TP)

Nhựa nhiệt dẻo có thể ở nhiều dạng khác nhau: hạt,

bột(1-100microns) Nhựa nhiệt dẻo có thể mềm khi gia nhiệt (chỉ khoảng vài

trăm độ), nhờ tính chất này mà TP có thể được định dạng lại lần thứ 2 nhờ nhiệt thành 1 sản phẩm khác

Trang 9

Các đặc tính này cho phép nhựa TP có thể tạo hình dáng dễ dàng và có tính kinh tế khi gia công

Các loại nhựa TP thông dụng như: PS(PolyStyrene), PP(PolyPropylene), PE(PolyEtylene), Recyclable Food Containers…

Nhựa nhiệt rắn(ThermoSetting-TS)

Nhựa nhiệt rắn có hình dáng cố định, nó không thể mềm khi gia nhiệt lần thứ 2 Có độ cứng và giòn

Mức độ liên kết ngang cao (còn các vật liệu đàn hồi thì có liên kết ngang ở mức độ thấp) chính vì có mức độ liên kết ngang cao mà Polymer trở nên cứng hóa học Vì vậy, khi phản ứng thì không thể xảy ra ngược lại,

do cấu trúc của Polymer cố định, nếu gia nhiệt lần thứ 2 nói5 phá huỷ hoặc

bị cháy hơn là nóng chảy

Các loại nhựa TS thông dụng như: Epoxise, Polyesters

b Phân loại nhựa theo công dụng

Trong thực tế sản xuất và sử dụng, Nhựa thường được phân thành 3 loại sau:

Nhựa thông dụng: là nhựa được sử dụng với một lượng lớn,

bao gồm những loại nhựa như: PE, PP, PS, PVC, ABS, PMMA

Nhựa kỹ thuật: là loại nhựa có chất lượng vượt trội hơn những

loại thông dụng như PE, PS trong quá trình hoạt động các tính chất cũng như độ bền, độ dẻo dai, độ kháng nhiệt ít thay đổi Nó dùng trong sản xuất các chi tiết máy và các chi tiết yêu cầu tính năng cao Các loại nhựa tiêu biểu là PA , PC, PPS, PPO biến tính, Polyester bão hòa,

Trang 10

Tính chất Tỉ trọng

Nhựa chuyên dùng: là loại nhựa có phân tử lượng cực lớn, nó

không thuộc trong các loại nhựa thông dụng và kĩ thuật, mỗi loại nhựa chỉ sử dụng trong một số lĩnh vực riêng biệt Tiêu chuẩn là FET (Fluoringted Ethler Propylene), SI (silicon)

3 Một số loại nhựa thông dụng hiện nay [Tài liệu 4]

a Nhựa PE (PolyEtylene):

Các thông số kỹ thuật

 Nhiệt độ chảy nhựa: 0

Các tính chất của PE

Bảng 1.1 Các tính chất của PE

Độ kết tinh (%)

Độ cứng tương đối

Nhiệt độ mềm

Lực kéo (Kg/cm3)

Độ giãn dài (%)

Biến dạng nhiệt (t0)

Trang 11

 Màu trắng mờ, tỷ trọng nhỏ hơn 1

 Cấu trúc có nhiều nhánh, độ kết tinh thấp hơn, nhiệt độ mềm và lực kéo thấp

 Cháy được và có mùi parafin

 Không thấm nước, kháng hoá chất, cách điện và nhiệt tốt

 Dòn ở nhiệt độ thấp

 Rất dễ cháy

 Hệ số giãn nở nhiệt cao

 Độ bám dính kém

Ứng dụng

 Những sản phẩm cần độ bền kéo cơ học Như là búa nhựa, vật liệu cách điện và nhiệt, bồn tắm, ống nước, chi tiết xe hơi…

 Sản phẩm cần kháng dung môi Như là thùng chứa dung

môi, chai lọ, màng mỏng bao bì…

 Sản phẩm dùng cho cách điện Như là dùng cho dụng cụ điện chịu tần số cao như dây cáp, chi tiết điện, băng keo cách điện…

b Nhựa PP (PolyPropylene):

Các thông số kỹ thuật

Trang 12

Đặc tính

 Giống PE nhưng có độ cứng cao hơn

 Cách điện tần số cao tốt, lực va chạm ở nhiệt độ cao tốt

 Tính chất phụ thuộc vào cấu trúc đồng phân lập thể (Isotatic, Atatic hay Syndiotatic)

 Tính chất cơ học:

 Bề ngoài: không màu, bán trong suốt

 Tỷ trọng: chất dẻo có trọng lượng nhẹ

 Độ bền kéo, độ cứng: cao hơn PE

 Tính chất điện:

 Cách điện tốt ở tần số cao

 Lực hấp dẫn nội phân tử và độ kết tinh:

 Isotalic, Syndiotalic: kết tinh tỷ trọng cao và cứng

 Atalic, Syndiotalic: tỷ trong thấp, lực kéo cơ học kém không thích hợp cho gia công ép phun, đàn hồi tốt

 Tính ứng suất nứt tốt

Trang 13

 Tính bám dính kém

 Tính chất gia công ép phun tốt

 Các tính chất khác như: không mùi, không vị, không độc, rẻ

Cấu trúc phân tử và tính chất

 Phân cực và kết tinh: không phân cực, tính cách điện tốt, độ kết tinh thấp, độ trong suốt cao

 Tính chất cơ học: không màu, trong suốt, dễ tạo màu, độ bền cơ học thấp, độ giãn dài thấp, độ bền va đập kém

Trang 14

 Tính chất nhiệt: nhiệt độ biến dạng nhiệt thấp

 Tính cách điện: có khả năng cách điện tần số cao tốt

 Hoà tan trong benzen, aceton, MEK (MethylEthyle Keton)

 Ép phun: dễ cháy và ổn định ở nhiệt độ cao, dễ gia công ép phun loại GP (General purpose) các sản phẩm thông dụng

Ứng dụng

 Sản phẩm rẻ tiền: sản phẩm nhựa tái sinh: ly, hộp

 Cách điện tần số cao: vỏ hộp, thùng điện, ống, vật liệu cách điện

 Sơn: nhựa Alkyd biến tính styren–sơn Epoxy biến tính styren

 Nhựa trao đổi ION – PS nối ngang mạch điện tử

d Nhựa ABS (Poly Acrylonitrile Butadien Styrene):

Tuỳ thuộc vào thành phần của các chất đồng trùng hợp

 Tính chất ABS: thường (25:25:50)

Trang 15

 Khi hàm lượng acrylonitrile tăng:

 Giảm độ bền kéo, modul đàn hồi, độ cứng và độ cách điện

tăng

 Tăng độ bền va đập, kháng dung môi và kháng nhiệt

 Khi hàm lượng Butadien tăng:

 Giảm độ bền kéo, modul đàn hồi và độ cứng

 Tăng độ bền va đập, kháng mài mòn và độ giản dài

 Khi hàm lượng styrene tăng:

 Tăng độ chảy khi gia nhiệt

 Độ phân cực và kết tinh:

 Có phân cực, độ kết tinh thấp

 Tính chất cơ học:

 Trắng đục, bán trong suốt, độ nhớt, độ bền cao hơn PS

 Tính chất nhiệt:

 Nhiệt độ biến dạng do nhiệt: 600C – 1200C, cháy được

e Nhựa PVC (PolyVinylCloride):

Trang 16

Công nghệ về hoá chất PVC đang và sẽ phát triển rất mạnh là vì PVC có đặc điểm tốt như: ổn định hoá học, bền cơ học, dễ gia công ra các sản phẩm thông dụng như bao, gói, áo mưa, dép, ống, các chi tiết của thiết bị trong công nghiệp hoá học,…

Nhưng PVC có nhược điểm là chịu nhiệt kém, chỉ sử dụng tốt trong khoản nhiệt độ từ 600C – 700C và tan kém trong các dung môi thông thường, khi gia công có sự thoát khí HCL và CO, do đó phải chú ý thiết bị phải dùng một lượng hoá dẻo tương đối lớn

Các tính chất của PVC

 Là loại bột màu trắng

 Bền ở nhiệt độ thấp

 Mềm dẻo khi dùng thêm hoá chất

 Kháng thời tiết tốt

 Độ bền sử dụng cao

 Dễ tạo màu sắc

 Trọng lượng nặng hơn so với một số chất dẻo khác

 Cách điện kém, độ bền chịu nhiệt kém

 Độ bền va đập kém, độc

 PVC là nguyên liệu không dễ cháy, nhiệt độ bốc cháy của PVC cao hơn nhiệt bốc cháy của gỗ

Trang 17

Bảng 1.2 Bảng so sánh nhiệt độ bốc cháy của nhựa PVC và gỗ

PPASTMD 1929(0C) PVC cứng PVC đã hoá dẻo Gỗ

Ứng dụng

 Sản phẩm cứng: ống nước, màng mỏng cứng, tấm cứng

 Sản phẩm mềm: ống nước, tấm

 Không độc dùng: chai lọ chất dẻo, thùng chứa thực phẩm, bao bì thực phẩm

f Nhựa PC (PolyCarbonate):

310

260 C

Cấu trúc phân tử và tính chất

 Phân cực phân tử: chứa nhóm phân cực mạnh (nhóm

carbon)

 Tương tác nội phân tử và kết tinh: cứng độ kết dính cao

(O-R-O)

 Tính chất cơ học:

- Tính cơ học: độ giãn dài cao, độ bền uốn, độ nén áp cao

- Độ bền va đập: cao hơn PA

Trang 18

- Chịu tải liên tục: yếu khi chịu tải liên tục cho nên không làm chi tiết chịu tải liên tục và chịu liên tục

 Tính chất nhiệt: độ bền nhiệt tốt, chịu lạnh bền đến -1100C

không cháy và tự tắt

 Tính chất điện: là vật liệu cách điện tốt

 Tính chất hoá học:

- Kháng hoá chất: tan trong dung môi thơm và Hydrocacbon chứa

CL, kháng Hydrocacbon béo

- Hấp thụ nước: 0.1 – 0.1%

- Ép phun: độ nhớt cao, chảy chậm

Ứng dụng

 Nắp motor, Vỏ điện thoại

 Vật liệu cách điện cho đường ray xe lửa, bảng chỉ lối đi

 Vỏ Tivi và Radio

g Nhựa PA (PolyAmide):

Cấu trúc phân tử và tính chất

Cấu trúc phân tử và độ kết tinh: có kết tinh

Trang 19

 Tính chất cơ học: trắng sửa, tỷ trọng 1,13 – 1,17, độ giãn dài cao, độ bền va đập, độ kháng mài mòn thấp, độ hấp thụ nước cao

 Độ biến dạng nhiệt tốt

 Tính chất điện: cách điện tốt

 Hoá tính: kháng hoá chất tốt (kháng yếu đối với phenol, acid mạnh), độ hấp thu nước cao từ 1,3 – 1,9%

 Ép phun: tạo nhanh, độ kết tinh cao, giảm độ nhớt ở điểm nóng chảy

 Không vị, không độc, đắt tiền

Ứng dụng

Dùng sản xuất các chi tiết chịu cơ học, chi tiết cho phụ tùng xe hơi, ống dẫn, tấm, sợi nylon

II Quy trình công nghệ để tạo thành sản phẩm nhựa

Quy trình công nghệ để tạo các sản phẩm nhựa PA, PE, PS, PP gồm có các bước như sau:

 Nhựa hạt được sấy khơ

 Nhựa được đưa qua buồng nấu chảy và tích tụ cho đủ trọng lượng sản phẩm

 Nhựa dạng chảy được đưa vào khuơn dưới áp lực phù hợp đến khi điền đầy lịng khuơn

 Giữ nguyên áp lực phun ở một thời gian nhất định

 Thơi áp lực phun nhưng sản phẩm vẫn được giữ trong khuơn ở thời gian nhất định

Trang 20

 Mở khuơn và tháo chi tiết ra

1 Sấy khơ:

Sấy khơ là một cơng việc vơ cùng quan trọng trong cơng nghệ ép Nếu sản phẩm nhựa được ép từ loại nhựa ẩm thì thơng thường dẫn đến những khuyết tật sau:

là ẩm và mơi trường bảo quản chưa tốt

2 Nấu chảy nhựa:

Nhựa sau khi được sấy khơ sẽ được tải vào buồng nấu với các ngăn buồng có nhiệt độ khác nhau, để cho nhựa đi từ đầu buồng đến cuối buồng sẽ biến từ trạng thái rắn sang lỏng Trong nguyên cơng này cũng là nguyên cơng khá quan trọng Về kết cấu buồng để nhựa chảy đều, đồng thời khơng bị quá nhiệt, và ở những ngăn cần phải làm nguội để sao cho nhựa ở ngăn đĩ phải là trạng thái rắn Ngăn làm nguội mục đích để nhựa cĩ thể di chuyển vào vùng khơng gian tải liệu ở dạng hạt thể rắn

Về sự chảy đều là một kết quả do sự tính toán lẫn kinh nghiệm trong điều kiện gia nhiệt, kết cấu trục tải liệu, tốc độ tải liệu Nếu như tốc độ tải liệu quá nhanh sẽ dẫn đến lớp nhựa tiếp xúc bên ngịai sẽ chảy lỏng cịn bên trong vẫn dạng rắn Hoặc do lớp nhựa quá dày và tốc độ đi quá nhanh cũng xảy ra trường hợp trên Lớp nhựa quá dày cịn dẫn đến hậu quả lớp nhựa bên trong

Trang 21

muốn được chảy lỏng thì bên ngồi phải gia nhiệt quá lâu, chưa kể rơle nhiệt khơng khống chế được chính xác

Trường hợp kết cấu trục vít tải liệu khơng hợp lý sẽ dẫn đến nhựa sẽ khơng đưa vào được buồng nhiệt hoặc đưa vào với tổn thất lớn Ngồi ra ngăn đầu tiên luơn ở trạng thái nguội, nếu khơng liệu từ ngồi đưa vào khơng xuống được

Ngồi ra ở nguyên cơng này, buồng nhiệt phải được khống chế bằng đồng hồ chỉnh nhiệt, cĩ như vậy thì khi chỉnh ép sản phẩm, người thợ mới khống chế được tất cả thiếu sĩt do tính tĩan lẫn chế tạo, đồng thời khống chế các hiện tượng quá hay thiếu nhiệt

Mặt khác, trong nguyên cơng này phần đầu buồng, nhiệt ở đây cũng khá quan trọng để đĩng mở kịp thời khơng gây hiện tượng khơ cứng đầu buồng nhiệt

3 Đưa nhựa vào khuơn đúc:

Sau khi nhựa được nấu chảy và đưa vào buồng tích tụ đủ lượng sản phẩm thì lượng nhựa ấy được ép phun ra khỏi buồng với áp lực phù hợp của từng loại nhựa để đưa vào khuơn

Trong nguyên cơng này sẽ cĩ một số trường hợp sai hỏng xảy ra là do lượng nhựa tích tụ khơng đủ sẽ gây ra sản phẩm thiếu tình dạng, hoặc do áp thiếu hơn qui định của từng loại nhựa cũng dẫn đến tình trạng sản phẩm khơng ổn định về hình dáng, và cũng cĩ trường hợp khơng ra sản phẩm Nếu

áp dư và lượng nhựa thừa, cũng dễ sinh ra sản phẩm cĩ bavia… Do vậy ở cơng đọan này máy khi thiết kế cần phải thay đổi áp suất ép được, đồng thời phải cĩ cử hành trình khống chế lượng nhựa đưa vào khuơn

Trang 22

4 Giữ nguyên áp lực phun:

Sau khi bơm lượng nhựa vào khuơn đủ rồi thì để sản phẩm ổn định về kích thước, hình dáng; áp lực ấy phải được duy trì trong thời gian nhất định nào đĩ tùy vào loại nhựa, nếu ta khơng cĩ áp lực duy trì ấy, sản phẩm thành hình sẽ khơng đạt yêu cầu chính xác về kích thước và hình dáng Đối với các sản phẩm cao cấp, áp lực giữ sau khi phun là rất cần thiết Nên trên máy thiết

kế của ta phải cĩ bộ phận điều chỉnh và duy trì áp lực đĩ một cách tự động

5 Giữ chi tiết trong khuơn :

Sau thời gian duy trì áp lực nhất định nào đĩ, áp lực sẽ được loại bỏ bằng cách đầu phun và khuơn sẽ rời xa ra Đồng thời lúc ấy bầu phun sẽ tải liệu tiếp tục

Tuy đã thơi áp lực nhưng sản phẩm vẫn phải giữ trong khuơn một thời gian cho nhiệt độ giảm xuống và khi đã ổn định hồn tồn, sản phẩm mới được tháo ra khỏi khuơn

Do đĩ trên máy ta đặt đồng hồ thời gian, đĩng mở bằng tay hay tự động, ngồi ra để rút ngắn thời gian để nguội này đồng thời bảo đảm sự ổn định của sản phẩm, trên máy thiết kế bộ phận bơm nước lưu thơng qua khuơn để làm nguội nhanh

6 Mở khuơn và tháo sản phẩm:

Chi tiết sản phẩm đến giai đoạn này xem như đã thành hình và bước qua phần tháo khuơn Khuơn được cơ cấu mở khuơn tách ra tại mặt phân khuơn Trong quá trình mở khuơn, khuơn di động sẽ được lĩi sản phẩm thiết kế ngay trong khuơn

Sau đĩ máy tiếp tục chu trình cơng nghệ tiêu biểu chung cho tất cả các loại nhựa ép ra chi tiết sản phẩm Khi sử dụng riêng một loại nhựa với đặc tính nhựa đã cụ thể để ép ra sản phẩm, người ta chọn một qui trình cơng nghệ

đã được lựa chọn, tính tốn và cĩ thể điều chỉnh số liệu theo kinh nghiệm

Trang 23

Các thơng số cần thiết như áp lực phun, nhiệt độ gia nhiệt, tốc độ ép phun, thời gian định hình và ổn định cũng như kết cấu chi tiết sản phẩm đều cĩ quan

hệ và khống chế lẫn nhau Khơng cĩ một cơng thức cụ thể nào nĩi lên tồn bộ

sự liên hệ và khống chế nghĩa là khĩ định ra một sự khuơn mẫu cho nột qui trình cơng nghệ cụ thể

Do đĩ, tồn bộ quá trình từ khi thiết kế khuơn mẫu, lọai nhựa cho sản phẩm đến hình thành quy trình cơng nghệ và tiến hành ép ra sản phẩm bị chi phối bởi nhiều yếu tố mà người làm cơng nghệ cần am hiểu và đúc kết

Trang 24

7 Chu trình sản xuất sản phẩm nhựa

Hình 1.1 Chu trình sản xuất sản phẩm nhựa

Eùp nhựa vào khuôn

Nhựa lãnh từ kho

Nhựa được sấy khô

Tải liệu và đưa nhựa vào buồng nhiệt

Giữ áp lực

Giữ nguyên sản phẩm trong khuôn

Tháo gỡ sản phẩm

Gọt tỉa Bavia, cuốn

Lưu kho

Tinh chế: phun màu, ép

nóng, mạ, tăng bền…

(có thể có)

Trang 25

III Giới thiệu một số công nghệ gia công chất dẻo

Có nhiều công nghệ khác nhau để gia chất dẻo nhưng nhìn chung thì

có các công nghệ thông dụng sau đây: [Tài liệu 12]

Công nghệ khuôn quay

Công nghệ tạo mẫu nhanh

Công nghệ tái sinh

Sau đây là một số công nghệ sản xuất-gia công chất dẻo thông thường hiện nay

1 Công nghệ thổi (Blow Molding) [Tài liệu 12]

Tóm tắt quá trình thổi như sau:

 Nóng chảy vật liệu

 Tạo các phôi (Parison) từ nhựa nóng chảy

 Đặt Parison vào khuôn

 Thổi Parison ở trong khuôn

 Làm nguội sản phẩm

Trang 26

 Lấy sản phẩm ra khỏi khuôn

 Lấy bavia

Phân loại công nghệ thổi:

Công nghệ thổi có thể chia thành: Công nghệ Đùn thổi, Công nghệ Ép thổi và Thổi nhiều lớp

 Quá trình đùn thổi

Hình 1.2 Quá trình đùn thổi

(1) Đùn Parison; (2) Parison được kẹp ở trên và được bịt ở đáy xung quanh đầu thổi bằng kim loại khi hai nửa khuôn đóng lại; (3) Ống được thổi để có thể tạo được hình dáng của lòng khuôn; (4) Khuôn được mở ra và sản phẩm được lấy ra khi đã đông cứng

Trang 27

 Quá trình ép thổi

Hình 1.3 Quá trình ép thổi

Quá trình ép thổi sẽ bắt đầu bằng cách ép phun parison trong lõi và sau đó đặt nó vào khuôn với phần ren đã được hình thành Với cách này parison được hình thành có chiều dầy nhỏ hơn và đồng đều hơn Trước khi thổi parison đặt vào lòng khuôn nó có thể bị căng cơ học nên các phân tử được định hướng theo hướng trục (hiện tượng căng của sản phẩm thổi) Quá trình thổi tiếp theo sẽ tạo ra sự định hướng theo hướng tiếp tuyến (theo phương ngang) Như vậy sản phẩm được định hướng theo hai trục nên có độ trong suốt quang học cao hơn, các đặc tính cơ học tốt hơn (độ bền va đập) và tính thấm thấp hơn Khi sử dụng công nghệ ép thổi thì sản phẩm cho phép có thể có tiết diện ngang thay đổi nhưng có chiều dầy đồng đều so với công nghệ đùn thổi

2 Công nghệ cán (Calendaring) [Tài Liệu 12]

Khái niệm công nghệ cán:

 Tạo các sản phẩm dạng tấm có chiều dài vô tận

Trang 28

 Tấm có chiều dầy không đổi trên toàn bộ sản phẩm

 Chiều dầy thường từ 0.1 đến 0.5 mm

 Tiền đầu tư ban đầu lớn nên cần chọn thiết bị thích hợp

 Có thể dùng để bọc nhựa PVC lên vải hoặc giấy

Các dạng sơ đồ cán

Hình 1.4 Các dạng sơ đồ cán

Sự truyền nhiệt và tốc độ các con lăn

Hình 1.5 Sự truyền nhiệt và tốc dộ các con lăn khi cán

Trang 29

Hệ thống máy cán

Hình 1.6 Hệ thống máy cán

3 Công nghệ tráng phủ [Tài liệu 12]

Là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật liệu dạng tấm mềm dễ uốn (thường là vải và giấy) Do vậy, với phương pháp này ta tạo được vật liệu tổ hợp mới

Vật liệu:

Hàng dệt như sợi bông, sợi Visko, sợi Polyamid, sợi PolyEster… được sử dụng làm vật liệu lớp nền Tuy nhiên, với các loại vật liệu này thì độ bám dính kém

Lớp bọc thường là PVC, trong trường hợp tạo nhiều lớp có thể để tăng tính mềm mại có thể sử dụng thêm các lớp bọt xốp

Hoặc tạo ra các dung môi khác nhau để tạo ra các dung dịch chất dẻo dùng trong công nghệ tráng phủ như: Keton, Benzol… Để sau khi bay hơi dung dịch chất dẻo sẽ tạo ra một lớp màng cứng hoặc tạo ra chất có cấu trúc không gian

Trang 30

Các phương pháp tráng phủ

Hình 1.7 Các phương pháp tráng phủ

Trang 31

4 Công nghệ ép phun [Tài liệu 6]

Đây là phương pháp gia công đúc dưới áp suất bởi vì khi sản xuất phải dùng áp lực mạnh để đẩy nhựa nóng chảy vào khuôn mà thường gọi là phun, hay tiêm Khuôn được đóng chặt và giữ ở áp suất cao Nhưng để dễ nhớ người ta gọi là phương pháp ép phun Như vậy nó giống xylanh piston của ống tiêm và vòi tiêm là vòi phun, đầu phun nhựa

Phần lớn các sản phẩm có chất lượng cao từ chất dẻo được sản xuất

từ phương pháp này

Nguyên lý hoạt động của máy ép nhựa

Hình 1.8 Sơ đồ động Máy ép nhựa

Hạt polymer được nung nóng chảy trong xylanh bơm nhựa của máy ép phun đến trang thái chảy nhớt và nhận được nhựa nóng chảy được phun bằng trục vít ép nhựa qua đầu phun nhựa vào khuôn Nhựa nóng được làm lạnh trong khuôn bởi bộ phận làm lạnh sản phẩm Sau đó khuôn được mở

Trang 32

và sản phẩm đã được tạo hình và đẩy ra khỏi khuôn Quá trình tạo hình, nguyên liệu vào sản phẩm, nhận được độ chính xác cao có thể nhanh, một chu kỳ sau (20-30) giây, trong trường hợp nhanh sau (3-5) giây

Tất cả các giai đoạn của máy ép phun thường được tự động hóa,

được lắp đặt chuyên dùng là rơle thời gian điều khiển toàn bộ hoạt động của chu kỳ phun ép

Máy ép phun thường được dùng để gia công nhựa nhiệt dẻo

Các dạng trục vít của máy ép nhựa

(Tham khảo Trục vít ép nhựa của công ty Mitsubishi)

a Mitsubishi Long Glass Fiber Screw

Hình 1.9 Mitsubishi Long Glass Fiber Screw

b Mitsubishi High Capacity HC–UB Screw

Hình 1.10 Mitsubishi High Capacity HC–UB Screw

Trang 33

c Mitsubishi Ultra High Dispersion MF-UB Screw

Hình 1.11 Mitsubishi Ultra High Dispersion MF-UB Screw

d Mitsubishi Ultra High Mixing MD-UB Screw

Hình 1.12 Mitsubishi Ultra High Mixing MD-UB Screw

Công nghệ ép phun nhựa sẽ được tìm hiểu và giới thiệu kỹ hơn trong khuôn khổ luận văn này với đề tài là Thiết kế Máy ép nhựa

Trang 34

Sơ đồ khối quá trình ép nhựa

Hình 1.13 Sơ đồ khối chu trình ép nhựa (của Cty Fuji Impulse)

Gọt tỉa bavia, cuốn

Xử lý

10

Trang 35

Chương 2 Chọn nguyên lý và sơ đồ động cho Máy ép nhựa Trang 35

Chương 2

CHỌN NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA

MÁY ÉP NHỰA

I Tham khảo một số Máy ép nhựa có trên thị trường

Dưới đây là một số loại máy ép nhựa đã có trên thị trường (Tham khảo từ Cty Mitshubishi)

1 Máy ép nhựa dòng MEtII Serie (35~300 tấn)

Hình 2.1 Máy ép nhựa 110MetII

2 Máy ép nhựa dòng MEII Serie (390-500-720 tấn)

Hình 2.2 Máy ép nhựa 390MEII

Trang 36

3 Máy ép nhựa dòng Super large EM Serie (3300~3900 tấn)

Hình 2.3 Máy ép nhựa 3900EM

4 Máy ép nhựa dòng MMJ Serie (610~1200 tấn)

Hình 2.4 Máy ép nhựa 720MMJ

5 Máy ép nhựa dòng MMIII Serie (1450~4400 tấn)

Hình 2.4 Máy ép nhựa 1450MMIII

Trang 37

6 Giới thiệu các thông số của Máy ép nhựa dòng MEtII Serie (35~300 tấn)

Bảng 2.1 Bảng thông số của Máy ép nhựa MetII Serie

Trang 38

II Chọn thông số làm việc của máy

Việc lựa chọn thông số làm việc cho Mùáy ép nhựa là một công đoạn quan trọng trong quá trình thiết kế Máy ép nhựa Đây là công việc khá phức tạp vì nó đòi hỏi người thiết kế phải nắm rõ các kiến thức và có kinh nghiệm khá nhiều trong lĩnh vực công nghệ gia công sản phẩm nhựa

Với sự đồng ý của thầy hướng dẫn, các thông số thiết kế của Máy ép nhựa trong luận văn này được chọn dựa trên các thông số của Máy ép nhựa TNR120 mà em đã được làm việc và tiếp xúc trong quá trình Thực tập tốt nghiệp vừa qua

1 Những thông số cơ bản của máy TNR120

 Môtơ Bơm: 15 HP

 Công suất nhiệt: 6.25 Kw

 Aùp suất phun ép nhựa: 1546-1931 Kg/cm2

 Lực đóng khuôn: 120 Tấn

 Chiều dày khuôn: 110-400 mm

 Khối lượng nhựa/1 lần ép phun: 132-185 g

 Tốc độ phun: 55.9-82.2 cm3/s

 Aùp suất của hệ thống: 140 kg/cm2

 Đường kính trục vít: 38-46 mm

 Tốc độ quay trục vít: 0-200 RPM (v/ph)

 Số lượng vùng gia nhiệt trong trục vít: 4 vùng

 Kích thướt máy (LxWxH): 4.64x1.43x1.53 m

Trang 39

 Khối lượng máy: 3.7 Tấn

Hình 2.5 Máy ép nhựa TNR120

2 Những thông số cơ bản của máy thiết kế cho luận văn này

 Khối lượng nhựa/1 lần ép phun: 132-185 g

 Lực đóng khuôn: 120 Tấn

 Aùp suất phun ép nhựa: 1546-1931 Kg/cm2

 Aùp suất của hệ thống: 140 kg/cm2

 Chiều dày khuôn: 110-400 mm Tất cả các thông số còn lại được tính toán cụ thể dựa vào các thông số cơ bản vừa nêu trên

III Phân loại máy ép nhựa

Để phân loại Máy ép nhựa thì chúng ta có nhiều cách, tuỳ theo mục đích và quan điểm của người sử dụng mà ta có thể phân loại Máy ép nhựa dựa trên hình dáng bên ngoài, số trục vít ép nhựa, theo lực đóng khuôn,…… Sau đây là một số cách phân loại Máy ép nhựa:

Trang 40

1 Phân loại theo lực đóng khuôn: [Tài liệu 4]

Dựa trên lực đóng khuôn ta có loại 50 tấn, 100 tấn, …, 8000 tấn

Máy ép nhựa được thiết kế trong luận văn này có thông số Lực đóng

khuôn là: 120 tấn

2 Phân loại khối lượng lớn nhất của sản phẩm/1 lần phun: [Tài liệu 4]

Ta có loại Máy 1, 2, 3, 5, 8,…, 56, 120 oz (ounces, 1 ounces = 28.349 gram) Máy ép nhựa được thiết kế trong luận văn này có thông số Khối lượng nhựa/1 lần ép phun: 132-185 g

3 Phân loại theo loại nhựa gia công: [Tài liệu 12]

Ta có Máy phun nhựa nhiệt dẻo và Máy phun nhựa đặc biệt

4 Phân loại theo kiểu cụm phun: [Tài liệu 3]

Ta có Máy ép nhựa loại Piston phun một giàn và Máy ép nhựa loại Piston phun hai giàn

Máy ép nhựa loại Piston phun 1 giàn:

Hình 2.6 Kết cấu hệ Xylanh trục vít trong máy ép nhựa 1 giàn

Định dạng
Số trang	132
Dung lượng	2,26 MB

THIẾT kế máy ép NHỰA

Tính toân chọn Xylanh trong mây