Nghiên cứu ứng dụng của PLC trong hệ điều khiển máy nhựa ép phun

Quá trình ép, chúng ta hiểu là quá trình gia công mà trong đó vật liệu đã đ-ợc dẻo hoá sơ bộ hoặc đã nung nóng sơ bộ, đ-ợc tạo viên, đ-ợc định l-ợng vào khoang khuôn , sau đó ở nhiệt độ

PHẠM THỊ THẢO

TRONG HỆ ĐIỀU KHIỂN MÁY NHỰA ÉP PHUN

mục lục

Nội dung Trang

Danh mục các hình vẽ ……….4

Mở Đầu ……… 5

ch-ơng 1:tổng quan về công nghệ ép ……….6

Ch-ơng 2:công nghệ và trang thiết bị máy nhựa ép phun ………11

2.1:Giới thiệu……… 11

2.1.1: Phân loại máy nhựa ép phun ………11

2.1.2: Các nguyên liệu thông dụng có thể gia công trên máy ép phun 12

2.2: Công nghệ và sơ đồ khối. ………. 13

2.2.1: Các khâu công nghệ ……….13

2.2.2:Yêu cầu điều khiển ……….15

2.2.3: Nguyên lý hoạt động thuỷ lực của máy nhựa ép phun………… 17

2.3: Trang thiết bị máy nhựa ép phun……… 20

2.3.1: Các cơ cấu thuỷ lực ……… 20

2.3.2: Các thiết bị cơ khí ………. 23

ch-ơng 3:thiết kế hệ thống điều khiển……… 34

3.1: Trang thết bị điều khiển ……… 34

3.2:Yêu cầu và thiết kế điều khiển ………35

3.2.1: Các yêu cầu về chế độ và an toàn………35

3.2.2: Yêu cầu về hành trình điều khiển………36

3.2.3: Thiết kế điều khiển các van dầu……… 39

3.2.4: Thiết kế điều khiển động cơ bơm dầu……… ……… 40

3.2.5: Chọn ph-ơng án điều khiển……… 43

3.2.6: Tính chọn thiết bị ……… 44

3.2.7: Xây dựng cấu hình ph-ơng án điều khiển……….49

ch-ơng 4:Ch-ơng trình điều khiển và giám sát……… 51

4.1:Ch-ơng trình điều khiển……….51

4.1.1:Bố trí vào ra PLC……… 51

4.1.2:Bố trí đầu vào analog……… 53

4.1.3: L-u đồ và ch-ơng trình điều khiển……….53

4.2: Ch-ơng trình giám sát ……….…62

4.2.1: L-u đồ ch-ơng trình giám sát……… ………62

4.2.2: Thiết kế giao diện ……… 64

Phụ lục ch-ơng 4:Ch-ơng trình điều khiển………75

Kết luận……… 100

TàI liệu tham khảo……… 102

Mở Đầu

Nhựa và các sản phẩm của nhựa đang đ-ợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng nh- trong cuộc sống hàng ngày Sản phẩm của nhựa đ-ợc sử dụng làm vỏ các linh kiện, các thiết bị máy móc vì nó có nhiều đặc tính tốt nh- chi phí thấp, nhẹ, cách điện tốt Những thiết bị sinh hoạt và đồ dùng trong gia đình bằng nhựa chiếm một số l-ợng lớn nh-: bàn ghế nhựa, vỏ tivi , đài, các đồ dùng bằng nhựa vừa rẻ, vừa gọn, không cồng kềnh, đắt tiền nh- các vật liệu khác nhựa đ-ợc sử dụng nhiều, rộng rãi trong mọi lĩnh vực vì vậy nghành công nghiệp sản xuất nhựa là một nghành quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Nhựa là sản phẩm của phản ứng trùng hợp có khối l-ợng phân tử lớn

từ hàng trăm nghìn đến hàng triệu đơn vị cacbon Từ khi loài ng-ời sản xuất ra đ-ợc nhựa, ra các chất dẻo nh- PVC, PE dến nay đã có những b-ớc tiến nhảy vọt về kỹ thuật sản xuất nhựa, về kỹ thuật sản suất những vật liệu cao phân tử , polime các sản phẩm bằng nhựa

đã dần dần thay thế những vật liệu khác, chẳng hạn nh- kim loại vừa hiếm vừa đất tiền mà tính năng nhiều khi không -u việt bằng nhựa Trong yêu cầu về kỹ thuật, nhựa là vật liệu không thể thiếu đ-ợc, không thể thay thế đ-ợc Khi công nghệ sản xuất nhựa còn đơn giản

đến nay đã có những công nghệ sản xuất hiện đại tiên tiến hoàn toàn tự

động nh- điều khiển lập trình bằng máy tính hay điều khiển bằng lôgic khả trình (PLC) Qua đó có thể khẳng định rằng nhựa là một sản phẩm thiết yểu để dùng trong công nghiệp cũng nh- trong cuộc sống của con ng-ời

ch-ơng 1

tổng quan về công nghệ ép nhựa

Cách đây hơn 160 năm ng-ời ta đã dùng các ph-ơng pháp đùn và thổi các vật liệu có độ nhớt cao Lần đầu tiên sử dụng ph-ơng pháp này để gia công các sản phẩm từ kim loại màu, sản xuất ni lông và gạch xây dựng Tr-ớc tiên ng-ời ta dùng máy ép pittông truyền động bằng sức ng-ời Vào giữa thế

kỷ 19, ở Anh và Đức, máy ép pittông đ-ợc chế tạo hoàn chỉnh hơn và chuyển

từ truyền động bằng sức ng-ời sang truyền động bằng cơ học và thuỷ lực học Máy ép pittông làm việc với chu kỳ không liên tục nên chỉ gia công đ-ợc các sản phẩm nhỏ, ngắn và đơn giản Để đáp ứng yêu cầu phát triển của xã hội, các sản phẩm chế tạo ra lớn hơn, phức tạp hơn nên ng-ời ta chế tạo ra máy trục vít sử dụng để gia công chất dẻo

Từ giữa thế kỷ 20 đến nay, máy trục vít đ-ợc hoàn thiện không ngừng

Từ các máy cơ học thuần tuý đến các máy cơ thuỷ lực và ngày nay thuỷ lực hoàn toàn Việc gia nhiệt cho các máy cũng không ngừng phát triển, từ hơi n-ớc thay thế hoàn toàn bằng điện Về hình thức máy cũng không ngừng đ-ợc cải tiến để phù hợp với thẩm mỹ của con ng-ời Việc khống chế các thông số

kỹ thuật cũng đ-ợc tự động hoá và đặc biệt là tự động hoá quá trính sản xuất, giải phóng sức lao động của con ng-ời

Trong khoảng thời gian không dài với lịch sử phát triển của con ng-ời, nghành chế tạo máy gia công vật liệu dẻo đã đi đ-ợc một b-ớc khá dài Ngày nay các máy này gần nh- đáp ứng đầy đủ ý muốn của con ng-ời, tuy vậy ng-ời chế tạo và sử dụng nó phải không ngừng hoàn thiện đến tối đa

Trong quá trình thiết kế và hoàn chỉnh máy ép đúc d-ới áp suất, các nhà nghiên cứu đã di sâu vào lĩnh vực tự động hoá, tăng công suất của máy theo vật đúc, tăng c-ờng các thông số kỹ thuật và kinh tế của máy song cũng gặp rất nhiều khó khăn Mãi đến khi xuất hiện loại máy ép đúc có bộ phận dẻo hoá

sơ bộ vật liệu mới có tính năng kỹ thuật cao và từ dó đ-a nghành chế tạo máy

đúc Tính năng -u việt của máy ép đúc d-ới áp suất kiểu trục vít là lĩnh vực sử dụng rất rộng Trọng l-ợng của vật đúc ở máy ép đúc có bộ phận dẻo hoá sơ

bộ đạt tới 30kg

Vật liệu gia công trên máy ép đúc d-ới áp suất kiểu trục vít d-ới áp suất

đ-ợc làm mềm đến trạng thái chảy nhớt ở xilanh phun và làm lạnh ở khuôn (đối với nhựa nhiệt dẻo) và gia nhiệt khuôn (đối với nhựa nhiệt rắn) Nhiệt độ của xilanh và khuôn đ-ợc điều chỉnh do sự phụ thuộc và tính chất của vật liệu

áp suất đúc phụ thuộc vào hình dáng và thể tích đúc

Quá trình ép, chúng ta hiểu là quá trình gia công mà trong đó vật liệu

đã đ-ợc dẻo hoá sơ bộ hoặc đã nung nóng sơ bộ, đ-ợc tạo viên, đ-ợc định l-ợng vào khoang khuôn , sau đó ở nhiệt độ dủ xác định sau khi khuôn đóng d-ới áp lực của vật liệu ép đ-ợc tiến hành tạo l-ới thành sản phẩm

Trong quá trình ép, l-ợng vật liệu đ-ợc định l-ợng vào khuôn ảnh h-ởng đến chất l-ợng sản phẩm, do đó nếu có khả năng định l-ợng chính xác thì cần phải thực hiện nh- vậy sẽ tránh đ-ợc các gia công bổ trợ Vật liệu ít sẽ dẫn đến sản phẩm bị xốp, nhiều quá liều l-ợng sẽ gây baria không cần thiết

Có hai cách định l-ợng th-ờng đ-ợc sử dụng là:

* Định l-ợng theo thể tích: Ph-ơng pháp này dễ thực hiện nên hay

đ-ợc sử dụng hơn Tuy nhiên điều quan trọng trong tr-ờng hợp này là mật độ nóng chảy của vật liệu phải ổn định, khuynh h-ớng vón cục phải nhỏ Có nh-

định l-ợng vào khuôn sẽ ổn định, sự dao động vật liệu do định l-ợng sẽ loại trừ Xong ph-ơng pháp này cũng có sự hạn chế khi sử dụng nó, khoảng thời gian định l-ợng cần phải ngắn vì trong quá trình đổ vật liệu vào khoang khuôn, vật liệu sẽ tiếp xúc với những phần nóng của khuôn và bắt đầu quá trình tạo l-ới, do đó cũng không nên đổ vật liệu vào từng ô khuôn theo một thứ tự lần l-ợt khi khuôn có nhiều ô

* Định l-ợng theo khối l-ợng: Ph-ơng pháp này sẽ cho ta cách định

l-ợng chính xác hơn song chi phí nhiều hơn ph-ơng pháp trên Ph-ơng pháp này chủ yếu dùng cho việc gia công ép các vật liệu có chất phối hợp thô nh- sợi, vải vụn, giấy vụn, mà ph-ơng pháp định l-ợng theo thể tích không thực hịên chính xác đ-ợc Nếu vật liệu có mật độ ổn định (độ tơi xốp) thì với ph-ơng pháp này có thể tránh đ-ợc sự dao động điền đầy

Dẻo hoá sơ bộ

Ph-ơng pháp này đ-ợc sử dụng trong vòng 10-15 năm nay trong công nghệ ép chất dẻo nhiệt cứng Thiết bị để cho dẻo hoá sơ bộ về thực chất giống nh- cụm dẻo hoá của máy đúc phun Chỉ có điều vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ

đ-ợc định l-ợng vào khuôn ép, -u điểm của thiết bị dẻo hoá sơ bộ bằng trục vít là ở chỗ ngoài việc tăng khả năng, dung l-ơng của máy ép ra có thể bảo vệ

đ-ợc khuôn ép nhờ các tính chất chảy đ-ợc hoàn thiện hơn và hơn nữa các dữ liệu về sự mài mòn sẽ bé Trong quá trình ép cũng không cần đến sự thoát khí vì trong quá trình dẻo hoá các chất dễ bay hơi đã bị loại ra, nh- vậy chất l-ợng

bề mặt sản phẩm sẽ tốt hơn Thiết bị dẻo hoá sơ bộ có thể gá lắp với mọi dây chuyền ép và phun Tuỳ thuộc vào khoảng thời gian tạo l-ới của sản phẩm, một thiết bị dẻo hoá sơ bộ có thể cung cấp vật liệu cho nhiều máy ép cùng một lúc

Nguyên công ép

Trong phần trên ta đã nhắc đến rằng trong quá trình ép, vật liệu ép thuận tiện cho việc tạo l-ới đ-ợc đổ vào khuôn có nhiệt độ phù hợp sau đó sự tạo l-ới đ-ợc hình thành d-ới áp lực

ở vị trí khởi hành khuôn đ-ợc mở để đổ vật liệu vào khoang khuôn, hành trình đóng khuôn cần đ-ợc thực hiện trong thời gian ngắn nhất để sao cho thời gian tạo l-ới không áp lực của vật càng ngắn càng tốt D-ới tác dụng của nhiệt độ phần tử nung cấp, nhiệt độ của vật càng tăng dần đến nhiệt độ cần thiết, trong 1 khoảng thời gian nhất định, quá trình tạo l-ới đ-ợc xảy ra và sản phẩm đông cứng lại Quá trình tạo l-ới kết thúc, khuôn đ-ợc mở ra, sản phẩm đ-ợc tách khỏi khuôn Sau khi sản phẩm đ-ợc tách khỏi khuôn, cần thiết phải làm sạch khuôn, sau đó quá trình gia công lại có thể tiếp tục bằng nguyên công đổ vật liệu vào khuôn, sản phẩm đ-ợc chế tạo cần thiết phải

đ-ợc làm sạch baria nếu có

Quá trình ép ở trên có vẻ đơn giản xong thực tế rất phức tạp cần phải

có kinh nghiệm sản xuất bổ trợ, do đó ở đây ta chỉ nhắc đến các tác dụng có

ảnh h-ởng quan trọng nhất: Khâu nung sơ bộ có ảnh h-ởng đáng kể đến thời gian tạo l-ới, đến độ mòn khuôn cũng nh- đến chất l-ợng bề mặt sản phẩm Quá trình nung sơ bộ tối -u sẽ làm giảm thời gian chu kỳ sản xuất và tạo ra khả năng gia công đ-ợc các sản phẩm có độ chênh lệch thành dày hơn

Quá trình ép chất dẻo ít ý nghĩa hơn vì gia công ép th-ờng không kinh

tế, so với đúc phun chẳng hạn Quá trình ép nhiệt dẻo tr-ớc tiên đ-ợc áp dụng để gia công các tấm dày và các sản phẩm có dạng khối, trong tr-ờng hợp khi không thể sản xuất đ-ợc trên máy đùn hoặc máy cán ng-ời ta sử dụng nguyên công ép chủ yếu để gia công các sản phẩm từ các xóp chất dẻo, từ poliolêfin có phần tử l-ợng lớn (PE,PP), các chất dẻo họ xenlulo

Khi ép vật liệu nhiệt dẻo có dạng hạt hoặc bột đ-ợc đổ vào khoang

ng-ời ta tăng áp lực để không khí rời khỏi khuôn, chất đẻo đ-ợc điền đầy khoang tạo hình Sự đông cứng sản phẩm đ-ợc tiến hành d-ới áp lực và nhờ tác dụng của quá trình làm nguội

Tr-ờng hợp vật liệu kết tinh thì độ kết tinh phụ thuộc vào tốc độ làm nguội, độ kết tinh này có ảnh h-ởng đến tính chất của sản phẩm, thời gian làm nguội khá lớn vì cùng với sản phẩm, khuôn cũng cần đ-ợc làm nguội

Đợt gia công tiếp theo, khuôn lại cần nung nóng Do làm nguội và nung nóng chậm nên ph-ơng pháp này không năng suất Khi các sản phẩm định hình, ph-ơng pháp ép chỉ đ-ợc sử dụng khi với các ph-ơng pháp có năng suất khác sản phẩm không thể gia công đ-ợc, chẳng hạn nh- vật liệu có phần tử l-ợng lớn cần đ-ợc sử dụng hoặc đối với sản phẩm không cần sự định h-ớng

Thời gian, áp lực và nhiệt độ đ-ợc sử dụng quyết định đến tính chất của sản phẩm đ-ợc sản xuất ra Sự tạo l-ới không đầy đủ sẽ tạo ra độ cứng thấp, gây ra cong vênh khi ra khỏi khuôn bề mặt xốp Còn độ cứng quá mức sẽ gây

ra các vết dạn chân chim trên bề mặt sản phẩm Độ tạo l-ới càng lớn thì tính chất cơ học của sản phẩm càng đ-ợc hoàn thiện, xong tính chất về điện học thì

bị giảm sút Do đó chất l-ợng sản phẩm cần đ-ợc kiểm tra một cách liên tục thích hợp

2.1.1:Phân loại máy ép phun:

- Phân loại theo lực đóng khuôn: 50; 100; ;8000 tấn

- Theo trọng l-ợng sản phẩm một lần phun tối đa:1; 2; 3; 5; 8; ;56;

120 ounce (1 ounce = 28,349g)

H2.1: Máy ép phun trục vít

2.1.2: Các nguyên liệu nhựa thông dụng có thể gia công trên máy

ép phun:

- PELD (Lou Density Polyethylen) PE có tỷ trọng thấp

- FEHD (High Density Polyethylen) PE có tỷ trọng cao

- PP (Poly Propylene)

- PS (Poly Styrene)

- ABS (acrylonitrile Butadiene Styrene)

- PSHY (Poly Styrene High Impact): PS chịu va đập

- PA (Poly Amideo)

- PC (Poly Cabonate)

- PVC (Polyvinyl Chloride)

- POM (Polyoxymethylene, Polyfomaldehyde, Asetal)

- SAN (Styrene Acrylonitrile)

- ASA (Acrylonitrile Styren Acrylate)

- PET (Polyethylene Terephthalate)

Trong quá trình chọn lựa nguyên liệu và công nghệ gia công, ng-ời

ta cần biết chỉ sỗ chảy của nguyên liệu đó, chỉ số chảy biểu thị tính chảy của nguyên liệu và dùng để so sánh trong việc chọn nguyên liệu

Đơn vị tính:gr/10 phút ở điều kiện áp suất (tải trọng ) và nhệt độ nhất

định theo tiêu chuẩn đó

Chỉ số chảy càng lớn, trọng l-ợng phần tử thấp, dễ chảy, dùng nhiệt độ

áp suất gia công thấp hơn Chỉ số chảy của PE,PP dùng cho công nghệ ép

phun có thể chon từ 4- 60 gr/10 phút ( ở điều kiện tải trọng 2.160kg, nhiệt độ

PC 1,19 – 1,2

2.2: Công nghệ và sơ đồ khối

2.2.1: Các khâu công nghệ

*Gia nhiệt:

Có thể gia nhiệt bằng nhiều ph-ơng pháp nh- sau:

- Bằng các bộ phận đốt nóng, bằng điện đặt trực tiếp xung quanh xilanh

Làm nguội

Sản phẩm

H2.2: Sơ đồ khối các khâu công nghệ

Gia nhiệt

- Bằng các bộ phận đốt nóng, bằng điện nh-ng gián tiếp qua các chất tải nhiệt lỏng đổ trong các khe của xilanh

- Đốt nóng nhờ các máy nhiệt điện hay hơi đun chất tải nhiệt tuần hoàn trong các rãnh của xilanh: + Đốt bằng hơi

+ Đốt bằng lò cảm ứng

Công nghệ máy nhựa ép phun và gia nhiệt bằng điện nhờ các vòng nhiệt bao quanh xilanh Hệ thống gia nhiệt gồm nhiều vòng nhiệt đ-ợc điều khiển nhờ các bộ điều khiển nhiệt độ

*ép định hình:

Pittông đẩy trục xoắn ép nhựa đã đ-ợc gia nhiệt vào lòng khuôn Kết thúc quá trình ép phun, trục xoắn quay, nhựa từ phễu tiếp liệu đ-ợc đ-a vào trong xilanh để gia nhiệt, đồng thời nhựa đã đ-ợc gia nhiệt trên trục đ-ợc đùn

về phía đầu xilanh chuẩn bị cho lần ép sau

*Làm nguội:

Bằng các đ-ờng n-ớc đi trong khuôn, lúc này máy ngừng các hoạt

động cơ khí để n-ớc đi vào khuôn, làm nguội l-ợng nhựa trong cốc khuôn để tạo hình theo dạng của cốc khuôn

H2.3: Thiết bị gia nhiệt máy ép nhựa

2.2.2: Yêu cầu của hành trình điều khiển:

S1 – S6: Các công tắc hành trình

*Hành trình hoạt động

S1 với tốc độ V1, áp suất P1, khi đến S2 chuyển sang V2 - P2 ( tăng tốc độ

S10

S4 S5 S6

S7 S1

H2.4: Sơ đồ cấu trúc máy ép nhựa

S13

S11 S12

S16 S17 S14

chuyển sang V4 – P4 ( giảm tốc độ tăng áp suất để tạo lực ép 2 mảnh khuôn với nhau) và dừng lại khi đến S5 kết thúc quá trình đóng khuôn Sự thay đổi áp suất và tốc độ này nhằm đạt đ-ợc thời gian đóng khuôn nhanh nhất và quá trình đóng khuôn đ-ợc êm

Lúc này tay kìm đã ở vị trí khoá để đảm bảo giữ 2 nửa khuôn ép chập vào nhau

trong cốc khuôn

dạng lỏng ở đầu xilanh vào trong lòng khuôn Quá trình ép này tính theo thời gian và có thể thay đổi P, V một hoặc nhiều lần để đảm bảo độ dày và độ căng cho sản phẩm trong lòng khuôn

trục vít Trục vít la trục xoắn do đó nhựa đ-ợc gia nhiệt trên các rãnh của trục vít đẩy vào đầu của xilanh chuẩn bị cho lần ép tiếp theo, đồng thời vật liệu trên phễu cũng đ-ợc đ-a vào trong xilanh trên các rãnh của trục vít để gia nhiệt

Do nhựa bị đùn về phía đầu xi lanh nên tạo ra áp lực đẩy lùi trục vít về phía sau Quá trình tiếp liệu này sẽ kết thúc khi trục vít đ-ợc đẩy lui tới S10

Tiếp theo là thời gian làm nguội: n-ớc đi trong các đ-ờng quanh khuôn làm nguội l-ợng nhựa trong cốc khuôn để tạo hình sản phẩm

đến S4 thì chuyển sang V6 – P6, đến S6 chuyển sang V7 – P7, đến S7 chuyển sang V8 – P8 và dừng lại khi đền R1 kết thúc quá rình mở khuôn

S13, pittông P điều khiển ti đẩy sản phẩm từ S14 đến S12, nó đẩy sản phẩm

Khi sản phẩm rơi xuống sẽ đi qua vùng nhận biết của cảm biến quang, khi đó cảm biến sẽ đ-a tín hiệu báo có sản phẩm và bắt đầu lại một hành trình mới

2.2.3: Nguyên lý hoạt động thuỷ lực của máy nhựa ép phun

Van tổng áp chỉnh đặt mức khống chế bằng tay ở đ-ờng 3

Bơm dầu chạy với tốc độ không đổi đ-a dầu vào hệ thống

*Điều khiển áp suất trong hệ thống:

do áp suất của bơm nên đẩy con tr-ợt CT1 lên trên và theo đ-ờng 4 về thùng chứa nên trong đ-ờng ống không có áp suất

này van áp đã khoá nên l-ợng dầu vào đ-ờng 2 có cùng áp suất với dầu

đ-ờng1 cộng với lực đẩy của lò xo sẽ đẩy con tr-ợt CT1 xuống khoá đ-ờng thoát 4

áp suất trong đ-ờng ống tăng lên, khi áp suất tăng quá mức dặt khống chế của van tổng áp dầu ở đ-ờng 3 sẽ đẩy ty tr-ợt khống chế CT3 về sau và dầu ở đ-ờng 2 theo đ-ờng 3 về thùng chứa

Do vậy áp suất ép con tr-ợt CT1 xuống sẽ giảm đi, áp của dầu ở đ-ờng

1 sẽ đẩy con tr-ợt CT1 lên trên và dầu thoát theo đ-ờng 4 về thùng chứa Khi

áp suất trong đ-ờng ống giảm xuống d-ới mức áp suất khống chế thì lực lò xo

sẽ đẩy ti tr-ợt CT3 khoá đ-ờng 3 lại, áp suất ở đ-ờng 2 lại tăng lên đẩy con tr-ợt CT1 xuống d-ới làm áp suất trong đ-ờng ống lại tăng lên

xuống cũng thay đổi theo làm độ mở ở cửa 4 thay đổi do đó áp suất trong

đ-ờng ống cũng thay đổi theo

*Điều khiển tốc độ chuyển động của pittông:

qua đ-ợc

dầu theo đ-ờng 6 qua 7 đến van động tác với tốc độ nhanh nhất

thay đổi kéo theo độ mở của 7 và 6 thay đổi dẫn đến l-ợng dầu qua cửa 6 và 7 thay đổi làm thay đổi tốc độ truyền động của pittông

V v 10 6 7

9 8

VA

Ct2

Ct3

4 1

2 5 3

*Các thông số gia công:

a:áp suất

Là thông số quan trọng nhất trong vấn đề gia công trên máy ép phun, nó liên quan đến độ làm đầy nguyên liệu vào khuôn áp suất này thể hiện qua áp suất đ-ờng ống thuỷ lực

b:Tốc độ chảy

Là thông số quan trọng thứ 2, nó liên quan đến tính cơ học của sản phẩm Tốc độ chảy làm thay đổi sự sắp xếp mạch phân tử và cũng tuỳ thuộc vào kích th-ớc trong quá trình làm đầy Tốc độ chảy thể hiện qua thời gian làm đầy khuôn

c: Nhiệt độ

Nhiệt độ ở trong xilanh dao động trong khoảng đặt do sự điều khiển của các bộ điều khiển nhiệt độ Nhiệt độ thay đổi nhiều sẽ làm thay đổi chất l-ợng sản phẩm

Giữa vận tốc thuỷ lực và áp suất thuỷ lực có liên quan tới nhau đồng thời cả hai yếu tố này quyết định đến chất l-ợng sản phẩm (quyết định đến áp suất trong lòng khuôn, áp suất này quyết định chất l-ợng sản phẩm) Do đó công nghệ ép phun đòi hỏi sự điều khiển áp suất và vận tốc thuỷ lực khá chính xác

2.3.Trang thiết bị máy nhựa ép phun

2.3.1: Các thiết bị thuỷ lực:

*Động cơ bơm dầu cho hệ thống:

Khi máy chạy động cơ phải hoạt động liên tục cung cấp dầu cho hoạt

động nh-ng sự điều chỉnh thay đổi áp suất và tốc độ chảy của dầu cho các

động tác thì đ-ợc quyết định bởi van tiết l-u và van điều chỉnh áp suất Bơm dầu sẽ hoạt động với l-u l-ợng và áp suất không đổi áp suất trên đ-ợc khống chế qua van an toàn

*Các van và pittông:

Các van động tác:

- Van điều khiển pittông đóng mở khuôn

- Van điều khiển pittông tiến lui đài

- Van điều khiển pittông bơm ép nhựa

- Van điều khiển môtơ dầu

- Van điều khiển pittông đẩy sản phẩm

Hai van analog điều chỉnh: áp lực dầu

Tốc độ dầu

Van an toàn điều chỉnh cân bằng áp

a Van tiết l-u

Là cơ cấu có công dụng để thay đổi l-u l-ợng và áp suất của chât lỏng làm việc trong hệ thống bằng cách gây sức cản đối với dòng chảy

Loại điều chỉnh đ-ợc: Loại này đ-ợc dùng trong hệ thống cần phải điều chỉnh vận tốc cơ thuỷ lực bằng ph-ơng pháp tiết l-u có thể điều chỉnh sức cản tiết l-u bằng cách thay đổi tiết diện l-u thông hoặc thay đồi chiều dài đ-ờng dẫn chất lỏng của nó Vì vậy có rất nhiều kiểu tiết l-u điều chỉnh đ-ợc Hình

vẽ là sơ đồ kết cấu của tiết l-u điều chỉnh sức cản bằng cách thay đổi tiết diện

H2.7: Cấu trúc van tiết l-u

Q = j



P

 2

Trong đó : j: diện tích chảy

Q: l-u l-ợng qua van

Van an toàn có nhiệm vụ bảo đảm cho hệ thống truyền động thuỷ lực

đ-ợc an toàn khi quá tải Van an toàn đ-ợc đặt trên đ-ờng ống chính có áp suất cao

Nguyên lý làm việc của van an toàn cũng giống nh- van 1 chiều Nh-ng

về mặt kết cấu thì ứng lực lò xo trong van an toàn lớn hơn nhiều so với van 1 chiều

c Van phân phối

Van phân phối dòng để đổi nhanh đòng chảy ở các nút đ-ờng ống và phân phối chất lỏng vào các đ-ờng ống theo 1 quy luật nhất định Nó thực hiện chức năng đ-a chất lỏng vào động cơ thuỷ lực và đổi h-ớng chuyển động của nó cho phù hợp với truyền động cơ cấu chấp hành

Dùng van phân phối có khả năng đảm bảo độ kín và độ nhạy cao Nó th-ờng dùng trong hệ thống theo dõi

Việc chế tạo van phân phối dễ dàng hơn con tr-ợt phân phối, sử dụng van phân phối độ tin cậy cao

2.3.2: Các thiết bị cơ khí, máy ép phun thuỷ lực

a: Cụm khuôn và cơ cấu kẹp khuôn

Nhiệm vụ đóng khuôn và kẹp khuôn trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn, mở khuôn và đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn

Phân loại: Bộ phận đóng khuôn bằng tay hoặc bằng thuỷ lực

+Máy loại nhỏ và trung bình (nhỏ hơn 100 tấn lực đóng khuôn) dùng hệ thống thuỷ lực

+Máy loại lớn dùng hệ thống cơ có kết hợp thuỷ lực

Khuôn gồm 2 nửa đ-ợc kẹp lên bàn kẹp, 1 phần nửa cố định đứng yên, phần nửa còn lại di động Dịch chuyển bàn kẹp di động cùng nửa khuôn đ-ợc thực hiện có thể bằng cơ học hoặc bằng xilanh thuỷ lực Nhiệm vụ của các cơ cấu truyền động này là tạo ra lực đóng khuôn, giữ khuôn khít kín và quá trình

ép sản phẩm

Trong quá trình gia công, lực đóng khuôn luôn phải lớn hơn áp suất phun nhựa lỏng, tr-ớc khi phun vật liệu vào khuôn ng-ời ta cần đóng khít 2 nửa khuôn đúc lại với nhau, nhiệm vụ của cụm đóng mở khuôn trên máy ép nhựa áp lực là: dịch chuyển khuôn đúc, tạo ra lực đóng khuôn và giữ khuôn trong quá trình ép phun cho đến khi mở khuôn vận tốc đóng và mở khuôn ép

có thể ấn định 1 cách độc lập với nhau nhằm mục đích giảm thời gian của một chu trình sản xuất

Cố định Cố định

Ngoài sự dịch chuyển khuôn ra, nh- chúng ta đã nói ở trên, cơ cấu đóng khuôn cần phải tạo ra một lực đóng khuôn và giữ khuôn với độ lớn nhất định Nhiệm vụ của lực đóng giữ khuôn là giữ đ-ợc khuôn kín khít chống đ-ợc áp lực tạo ra trong khoang tạo hình của khuôn Lực đóng giữ khuôn cần phải lớn hơn so với lực mở khuôn, nếu áp lực trong khuôn lớn hơn lực đóng, giữ khuôn thì khuôn bị tách ra, chất dẻo nóng chảy sẽ tràn ra ảnh h-ởng đến chất l-ợng sản phẩm

Không cần yêu cầu lực đóng khuôn cực đại theo khả năng vì nó sẽ ảnh h-ởng xấu đến tuổi thọ của máy Nếu khoang khuôn không đặt chính giữa thì khi đó các trụ đỡ và cơ cấu đóng khuôn sẽ chịu tải một phía và điều đó có thể gây ra sự mở khuôn

Lực giữ khuôn của cụm đóng mở khuôn không yêu cầu lớn hơn 80% khả năng vốn có Song nó luôn ở mức độ đòi hỏi phải lớn hơn lực mở khuôn Nếu lực giữ khuôn cho phép lớn nhất cần đ-ợc sử dụng thì yêu cầu phải đo độ giãn dài của trụ đỡ trên cơ cấu đóng khuôn bằng cơ khí

Khi sử dụng các động cơ điện, ng-ời ta th-ờng sử dụng các bộ phận tạo cũng nh- truyền lực và năng l-ợng bằng khí nén, thuỷ lực hoặc bằng cơ khí

H2.9: Hệ thống đóng và giữ khuôn

Sự chuyển động bằng cơ khí chủ yếu là cơ cấu bánh răng hoặc cơ cấu bản lề Tr-ờng hợp truyền động bằng thuỷ lực thì năng l-ợng đ-ợc truyền đi bằng dầu thuỷ lực chịu áp lực cao do bơm tạo nên

b Các phần tử gia nhiệt

Để nung nóng xilanh máy đúc phun ng-ời ta th-ờng sử dụng các phần

tử nung bằng điện Nhiệt độ dây điện trở đ-ợc nung nóng sinh ra truyền vào xilanh Để thực hiện việc truyền nhiệt đ-ợc tốt, dây điện trở phải đ-ợc lắp sát vào thành xilanh đúc, song giữa chúng không quên phải có lớp cách điện (dùng mica) Và phía ngoài đ-ợc cách nhiệt với môi tr-ờng xung quanh để hạn chế việc truyền nhiệt ra ngoài Để tiếp xúc giữa dây điện trở và xilanh cho tốt, ng-ời ta tạo chúng thành từng cụm nh- vỏ áo, sau đó dùng ốc để kẹp chúng lại trên thành xilanh Sau khi nung lần thứ nhất lại xiết các ốc kẹp lần nữa Cần phải th-ờng xuyên kiểm tra nhiệt độ gia công cho mỗi loại vật liệu trên xi lanh đúc bằng thiết bị đo tín hiệu nhiệt độ Tín hiệu đo đ-ợc sử dụng để

đóng mở dòng điện cung cấp cho hệ thống nung do trung tâm điều chỉnh nhiệt

độ tự động điều hành thông qua các hệ thống rơle

H2.10: Thiết bị gia nhiệt trên xilanh

Điều chỉnh nhiệt độ của xilanh đúc đ-ợc tốt thì sẽ đảm bảo cho sự ổn

định nhiệt độ chất nóng chảy Sự xếp đặt các đầu đo nhiệt cũng ảnh h-ởng đến

độ ổn định của nhịêt độ chất nóng chảy Cần chú ý nhất là đối với các xilanh phun có khối l-ợng khá lớn Các đầu đo sẽ sẽ cho các giá trị đ-ợc đảm bảo hơn về nhiệt độ chất nóng chảy khi tiếp xúc với chất nóng chảy hoặc đ-ợc đặt sâu vào gần thành trong của xilanh

Tr-ờng hợp xếp đặt các đầu đo nh- vậy độ dao động về nhiệt độ sẽ lớn, bởi vì do quán tính việc sinh ra từ sự dẫn nhiệt và khối l-ợng t-ơng đối lớn của xilanh phun, khi nhiệt độ của bộ nhạy cảm đã đạt tới một nhiệt độ định sẵn - đ-ợc ấn định bằng bộ điều chỉnh và truyền chỉ thị cho công tắc ngắt mạch nung thì khi đó phía ngoài xilanh đúc đã quá nóng L-ợng nhiệt gây ra quá nóng đó sẽ làm quá nóng thành của xilanh cũng nh- vật liệu dẻo trong xilanh Sau khi ngắt mạch nung – nói chung là chậm – xilanh đúc lại nguội đi

và đầu đo cũng nguội đi cho đến khi giới hạn nhỏ của nhiệt độ đã cho và bộ phận điều chỉnh lại chỉ thị cho bộ đóng mạch nung

Bảng 2.1: Nhiệt độ gia công các loại nhựa thông dụng:

Do quán tính bộ nhạy cảm vẫn tiếp tục nguội- thấp hơn cả giới hạn nhỏ của nhiệt độ đã cho-và nh- vậy nhiệt độ vật liệu trong xilanh đúc sẽ không đạt

đến giá trị nhỏ của nhiệt độ đã ấn định Ng-ời ta đã lắp trên mặt ngoài của xilanh , ở gần các mạch nung gọi là đầu đo nhiệt độ ở vị trí vuông Các bộ phận nhiệt có vị trí nh- vậy nhạy cảm tr-ớc với trạng thái đóng mở của mạh nung và bộ điều chỉnh nhiệt độ sẽ chỉ thị bộ đóng mở mạch nung một cách phù hợp với sự nhạy cảm của đâu đo Song trong các tr-ờng hợp nh- vậy nhiệt độ đ-ợc đo sẽ không làm sáng tỏ một cách chính xác về nhiệt độ của vật liệu

Để điều chỉnh nhiệt độ trong khoảng hẹp ng-ời ta đã dự thảo một loạt các giải pháp mà có thể cho ta khả năng điều chỉnh nhiệt độ trong khoảng hẹp

và chính xác ng-ợc hẳn với các điều mô tả ở trên điều chỉnh nhiệt độ trong khoảng hẹp đối với gia công vật liệu có độ nhạy nhiệt là rất quan trọng Nhiệt

độ chất nóng chảy ảnh h-ởng đến một loạt các tính chất của sản phẩm đ-ợc sản xuất, nh- vậy độ dao động của nhiệt độ chất nóng chảy cũng sẽ tác động

đến độ dao động của các đặc tr-ng chất l-ợng , do đó việc đảm bảo sự ổn định nhiệt tối -u là đặc biệt quan trọng Trên các máy đúc áp lực hiện đại việc điều chỉnh nhiệt độ là do bộ điều chỉnh bằng điện tử hoặc máy tính điện tử giải quyết

c: Vòi phun

Là chi tiết hoặc cụm chi tiết lắp ghá ở đầu phía tr-ớc xilanh, nó là cái cầu nối giữa xilanh và khuôn trong quá trình phun nhựa vào lòng khuôn Giữa vòi phun va khoang tạo hình của khuôn là đậu rót và hệ kênh dẫn Mối ghép giữa vòi phun và xilanh là mối ghép ren ống đ-ờng kính của vòi phun vào khoảng 3-6mm, đối với các sản phẩm có khối l-ợng lớn có thể lớn hơn 6mm

Để đảm bảo mối liên kết cơ học giữa vòi phun và miệng khuôn kín khít,

điều quan trọng là bán kính cong trên bề mặt tiếp xúc của vòi phun nhỏ hơn

bán kính cong của bề mặt đậu rót, đ-ờng kính lỗ khoan vòi phun cũng nhỏ hơn đ-ờng kính kênh dẫn trên đậu rót

Vòi phun có bạc đệm bằng đồng dẫn nhiệt tốt nh- vậy sẽ cản trở không cho đầu vòi phun nối với khoang nóng của đậu rót ở một nửa khuôn cố định bị nguội và vật liệu trong lỗ khoan không bị đông cứng Trong tr-ờng hợp vòi phun này đ-ợc sử dụng thì ngay từ lần phun đúc đầu tiên khoang nóng đậu rót của khuôn đ-ợc nung nóng bằng chất dẻo nóng chẩy và bao kín đầu vòi phun Với cách giải quyết nh- vậy trong tr-ờng hợp đúc phun liên tục sẽ hình thành trung tâm chất nóng chảy ở giữa khoang tạo hình khuôn và xilanh đúc

Để ép phun vật liệu có độ nhớt nhỏ vì d-ới tác dụng của tr-ờng l-c hấp dẫn vật liệu sẽ chảy ra khỏi vòi phun, nh- vậy sẽ cản trở sự hoạt động của hệ thống tự động Vì vậy cần thiết kế các vòi phun sao cho sau mỗi lần phun lỗ khoan của vòi phun sẽ đ-ợc đóng lại bằng một van khoá, nh- vậy vật liệu có

độ nhớt nhỏ sẽ không thể chảy ra khỏi vòi phun

d: Trục vít và xilanh ép phun

+ Trục vít

Là bộ phận ép phun của máy ép phun Trục vít có ba vùng :

- Vùng nhập liệu: ở gần phễu nhập liệu, dùng để chuyển nguyên kiệu

về phía tr-ớc ở cuối vùng này nguyên liệu mềm và bắt đầu chảy(50%L)

- Vùng ép nén: ở giữa vít dùng để nén ép nguyên liệu lỏng(25%L)

+ Xilanh ép phun

Thực chất là ống có thành dày mà một đầu có ren để tiếp nhận vòi phun còn đầu kia có khoang định l-ợng cùng với phễu chứa liệu, vật liệu xilanh đúc có độ cứng lớn, cũng có khi là thép có độ bền mòn Dọc theo chiều dài của xilanh có thể lắp hệ thống nung nóng bằng điện trở hoặc chia thành từng đoạn Trên đoạn xilanh có cụm định l-ợng và ổ đỡ trục vít không nóng quá

Trong xilanh có trục vít mà chúng ta đã biết có thể thực hiện đ-ợc chuyển động quay và tịnh tiến qua lại Trong quá trình quay nó tiếp nhận vật liệu về phía mình và d-ới tác dụng của áp lực đẩy hình thành trong xilanh nó

bị kéo về phía sau Chuyển động dọc trục về phía vòi phun của trục vít đ-ợc thực hiện nhờ xilanh thuỷ lực, Vật liệu của trục vít cho máy đúc cũng là thép

có độ cứng lớn, có độ bền mài uốn và chống ăn mòn lớn

ở đầu tục vít đứng tr-ớc vòi phun ng-ời ta cũng trang bị van cản dòng chảy ng-ợc của chất nóng chảy ở giai đoạn nén cuói cùng Van cản dòng chảy ng-ợc này ta có thể thấy trên hình là vị trí mở để vật liệu đ-ợc vận chuyển lên phía tr-ớc của quá trình dẻo hoá, và vị trí đóng khi đúc phun và giữ sản phẩm d-ới áp lực

e: Thiết bị nạp liệu sấy, nung sơ bộ

Tuỳ thuộc vào chủng loai vật liệu đ-ợc sử dụng có thể cần thiết phải nung sơ bộ cũng nh- sấy khô vật liệu, tr-ớc khi ép đúc áp lực vật liệu nhiệt dẻo, trên ph-ơng diện thực hành không cần thiết phải nung sơ bộ Khi gia công chất nhiệt dẻo cứng thì việc nung sơ bộ vật liệu cũng chỉ có ý nghĩa trong công nghệ ép mà thôi Bởi vì nguyên công nhiệt độ này sẽ làm giảm bớt thời gian nung vật liệu trong khuôn, rút ngắn chu kỳ sản xuất Mặt khác nung sơ bộ vật liệu ép sẽ làm giảm áp lực ép, hoàn thiện chất l-ợng sản phẩm và tăng đ-ợc năng suất của máy

Với các ý nghĩa trên, trong công nghệ gia công chất dẻo nói chung, việc sấy khô vật liệu có tầm quan trọng hơn là nung sơ bộ Hơn nữa trong phần lớn các tr-ờng hợp, công đoạn sấy là công đoạn nung nóng sơ bộ, bởi vì th-ờng sau khi sấy, vật liệu đ-ợc sấy khô đ-a đi gia công khuôn, điều đó vừa thuận tiện cho ta tận dụng đ-ợc nhiệt l-ợng cung cấp để đạt tới nhiệt độ sấy mà còn làm giảm lần nữa khả năng hút ẩm của vật liệu

Chất nhiệt dẻo có thể có hai trạng thái hút ẩm, hút n-ớc Dạng hút ẩm làm ẩm bề mặt hạt chất dẻo, dạng thứ hai là toàn bộ thể tích các hạt chất dẻo

Ta cần l-u ý rằng cả hai dang hút ẩm cao nh-: Poliamid, Policarbonat,

đối với các loại vật liệu này chỉ sấy khi các vật liệu không đ-ợc bảo quản kỹ trong các bao chống ẩm kín Việc sấy nguyên liệu luôn phải tuân theo sự chỉ dẫn của nơi sản xuất vật liệu

H2.11: Phễu tiếp liệu có hệ thống sấy khô

Nếu công đoạn sấy là cần thiết thì điều đó đựpc thực hiện trong luồng khí nóng, ở nhiệt độ quy định cho từng vật liệu là tốt nhất Việc sấy vật liệu cũng th-ờng đ-ợc thực hiện trong lò sấy phân đoạn, đ-ợc nung nóng trong

điện trở Tr-ờng hợp đòi hỏi phải sấy một l-ợng vật liệu lớn thì tốt nhất là sử dụng thiết bị sấy trung tâm, từ đó ng-ời ta sẽ vận chuyển vật liệu đ-ợc sấy đến các máy cùng loại bằng ống dẫn

Để sấy, ngoài các thiết bị kể trên ng-ời ta còn sử dụng cụm sấy chân không đặt ngay trong khoang định l-ợng và cấp liệu của máy đúc áp lực,trong các tr-ờng hợp này ng-ời ta chỉ chế tạo phễu định l-ợng có thể nung nóng

đ-ợc và kín không có không khí Trong quá trình hoạt động phiễu định l-ợng

đ-ợc nối với bơm chân không và nh- vậy khu vực vận chuyển hạt vật liệu của xilanh đúc cũng trở thành khoảng chân không, điều đó trợ giúp cho việc tách

độ ẩm ra khỏi vật liệu một cách đáng kể

Trong các máy ép đúc ng-ời ta cũng sở dụng các vít làm sạch khí Đối với các loại trục vít này thì sự sấy vật liệu trở lên không cần thiết và nó rất hữu hiệu trong tr-ờng hợp gia công các chất dẻo có chứa các chất phối hợp mà nhạy cảm với sự hút ẩm

Đối với khuôn ép chất dẻo:

Đối với khuôn ép chất dẻo càng có hàng loạt yêu cầu phải tuân thủ Cần phải thoả mãn các yêu cầu của vật liệu sẽ gia công Để gia công khuôn ép, ng-ời ta sử dụng loại thép có độ cứng bề mặt phù hợp, có khả năng đánh bóng

và dẻo Thép không rỉ chỉ sử dụng khi cần thiết gia công các sản phẩm giữ kích th-ớc ổn định một cách đặc biệt

Khuôn có 2 nửa khuôn, mỗi nửa khuôn gắn vào một thớt khuôn:

- Nửa khuôn gắn vào thớt khuôn cố định gọi là khuôn cái

- Nửa khuôn gắn vào thớt khuôn di động gọi là khuôn đực

Khuôn phải có hệ thống đ-ờng chảy n-ớc để làm nguội trong quá trình

f: Các thiết bị an toàn:

Một yêu cầu cơ bản đ-ợc đặt ra với máy ép đúc là hoạt động của nó phải an toàn không gây nguy hiểm chi ng-ời vận hành Tất nhiên là chỉ có những ng-ời đ-ợc đào tạo chuyên nghành mới đ-ợc phép điều chỉnh máy, bởi vì trong quá trình điều khiển máy không phải lúc nào cũng cho các thiết bị an toàn hoạt động Khi khuôn đóng là đặc biệt nguy hiểm Việc đóng khuôn chỉ hoạt động khi cửa an toàn đã đ-ợc đóng Một điều nguy hiểm nữa xuất hiện khi cụm đúc áp lực hoạt động với nhiệt độ t-ơng đối lớn và hình thành áp lực t-ơng đối lớn Khi máy ép đúc áp lực hoạt động cần phải tuân thủ một cách tuyệt đối mọi quy định an toàn lao động

g:Thiết bị đo áp lực:

Để truyền l-ợng chất dẻo nóng chảy vào khuôn đòi hỏi phải có một áp lực nhất định, Đồng thời cũng phải giữ trong khoang tạo hình của khuôn cũng nh- trong xilanh đúc một áp lực gọi là áp lực cuối cho đến khi sản phẩm đông cứng áp lực cần thiết phụ thuộc vào độ nhớt của vật liệu, vào sức cản của khuôn

Độ nhớt ở mỗi thời điểm phụ thuộc vào mức độ trùng hợp của vật liệu

đã cho vào nhiệt độ, tốc độ tr-ợt, áp lực, phụ thuộc cả vào chất phụ gia, chất

độn

Nh- vậy để ép phun các vật liệu nóng chảy có đô độ nhớt thấp vào khoang khuôn thì ta phải cần áp lực nhỏ, ng-ợc lại cần áp lực lớn, thông th-ờng thì ng-ời sản xuất vật liệu sẽ giới thiệu cho ta giá trị áp lực cho từng

mẻ vật liệu song áp lực cần thiết cho mỗi sản phẩm còn phụ thuộc vào sức cản của khuôn, nếu khoang khuôn có đ-ờng chảy dài và mặt cắt ngang của đ-ờng chảy càng nhỏ thì nhu cầu về áp lực càng tăng

Trên máy ép phun áp lực hoặc lý lịch máy th-ờng đ-a ra áp lực t-ơng ứng với đ-ờng kính trục vít đã cho áp suất thuỷ lực th-ờng đ-ợc đo bằng áp

kế dấu hiệu t-ơng đ-ơng cổ truyền hoặc biến dạng sinh ra do áp lực ( ví dụ áp

lực tác dụng lên màng mỏng) thành các tín hiệu điện Các tín hiệu điện thu nhận đ-ợc sau đó khuếch đại lên và xuất hiện trên dụng cụ đo đ-ợc đánh số hoặc dụng cụ đo t-ơng đ-ơng cũng nh- đ-ợc ghi lại trên thiết bị đó

Nếu trong quá trình ép phun, các số liệu đo đ-ợc sử dụng nh- các số liệu cơ sở cho sự điều chỉnh và chỉ đạo thì các sản phẩm đ-ợc đúc phun sẽ

đồng đều hơn và chất l-ợng sản phẩm sẽ tốt hơn

Bơm thuỷ lực: Dùng cấp dầu cho toàn bộ hệ thống

Các pít tông thuỷ lực và các van điều khiển:

- Van điều khiển và pitông dùng cho đóng mở khuôn

- Van điều khiển và pitông dùng cho chuyển động tới lui của đài

- Van điều khiển và pitông dùng để ép nhựa vào xilanh

- Van điều khiển và pitông dùng để đẩy sản phẩm

- Van điều khiển và pitông dùng để đ-a mảnh khuôn 3 vào

Các van điều khiển áp suất và tốc độ chảy của dầu là hai van thuỷ lực

có điều khiển bằng điện

Van tổng áp: cân bằng áp suất và đảm bảo an toàn cho hệ thống

Cảm biến vị trí dùng các công tắc hành trình

3.2: Yêu cầu về thiết kế và điều khiển:

3.2.1: Các yêu cầu về chế độ điều khiển

- Đài vào_cụm xilanh, trục vít ép đ-ợc kéo vào

- Đài ra_cụm xilanh, trục vít ép đ-ợc đẩy ra

- Ty đẩy sản phẩm vào

- Ty đẩy sản phẩm ra

- Đ-a mảnh khuôn 3 vào, ra

- ép nhựa vào khuôn

- Tiếp liệu

* Chế độ điều khiển tự động:

-Tự động hoàn toàn

-Bán tự động

Chế độ tự động hoàn toàn sẽ đẩy sản phẩm, cảm biến quang nhận đ-ợc

và tự động thực hiện lại một hành trình mới và không cần sự tự động của ng-ời vận hành Còn chế độ bán tự động sẽ không tự động đẩy sản phẩm ra

mà sau khi mở khuôn ng-ời vạn hành tự mở cửa và lấy sản phẩm ra Sau khi ng-ời vận hành đóng cửa lại thì máy bát đầu hành trình mới Chế độ bán tự

động dùng khi khuôn mẫu không có thiết kế hệ thống ty đẩy sản phẩm

b: Các điều kiện về an toàn

- Khi cửa đóng chạm vào công tắc thì mới đ-ợc đóng khuôn, nếu đang

đóng khuôn mà cửa mở thì sẽ dừng việc đóng khuôn lại

- Chạy bán tự động sau khi mở khuôn một thời gian, nếu không mở cửa

lấy sản phẩm thì phải báo còi rồi tắt máy

3.2.2: Yêu cầu hành trình điều khiển

a:Sơ đồ điều khiển

Công nghệ ép nhựa có các tín hiệu điều khiển nh- sau:

*Các tín hiệu vào điều khiển:

- 7 đ-ờng vào cho 7 vị trí đóng mở khuôn (S1-S7)

- 2 đ-ờng vào cho điều khiển đài tiến lui(S8 và S9)

- 1 đầu vào báo tiếp liệu xong( S10)

- 2 đầu vào cho điều khiển ty đẩy sản phẩm (S11 và S12)

- 2 đầu vào cho điều khiển mảnh khuôn thứ (S13 và S14 )

S4 S5 S6

S7 S1

H2.4: Sơ đồ cấu trúc máy ép nhựa

S13

S11 S12

S16 S17 S14

- 1 đầu v ào của cảm biến quang(S15)

- 1 đầu vào báo nhiệt

* Các tín hiệu ra điều khiển

- 1 đầu ra cho van điều khiển pittông đóng khuôn

- 1 đầu ra cho van điều khiển pittông ra khuôn

- 1 đầu ra cho van điều khiển pittông kéo xilanh và trục ép vào

- 1 đầu ra cho van điều khiển pittông đẩy xilanh và trục ép ra

- 1 đầu ra cho van điều khiển pittôngép đùn nhựa

- 1 đầu ra cho van mở dầu cho bơm tiếp liệu

- 1 đầu ra cho van điều khiển pittông đẩy ty ssản phẩm vào

- 1 đầu ra cho van điều khiển pittông đẩy ty ssản phẩm ra

- 1 đầu ra cho van điều khiển mảnh khuôn 3 vào

- 1 đầu ra cho van điều khiển mảnh khuôn 3 ra

- 2 đầu ra điều khiển 2 van analog điều khiển áp suất và tốc độ dầu

- 2 đầu ra điều khiển động cơ

Các đầu ra này điều khiển các van đóng mở động tác 24V Trong đó 2

đầu ra analog điều khiển van áp suất ( áp lực dầu) và điều khiển van tiết l-u (tốc độ dầu) Các đầu ra cấp nguồn điều khiển nhiệt,động cơ,dùng rơle, công

tắc tơ, khởi động từ

b: Thiết kế hành trình hoạt động

* Chế độ tự động

sau đó bắt đầu quá trình đóng khuôn Nếu là khuôn 2 mảnh thì sau khi Start sẽ bắt đầu đóng khuôn

với P1, V1 ( áp lực và tốc độ nhỏ để tránh bị giật máy) đến S2 thì chuyển sang P2, V2 ( tăng thệt độ để giảm thời gian đóng khuôn) Đến S3 thì chuyển sang

chuyển sang P4, V4(tốc độ thật chậm và áp lực cao để ép 2 nửa khuôn vào nhau) và dừng lại khi đến S5 Sự thay đổi áp suất và tốc độ này nhằm mục

đích rút ngắn thời gian vào khuôn và làm động tác vào khuôn êm hơn

Sau đó nếu xilanh và trục vít ép ch-a tiến sát vào nửa khuôn cố định V

khuôn để tránh việc khi trục vít ép nhựa vào khuôn tạo áp lực đẩy xilanh tụt ra khỏi khe ép nhựa

dạng lỏng ở đầu xilanh vào trong lòng khuôn Quá trình ép này tính theo thời gian và có thể thay đổi P, V một hoặc nhiều lần để đảm bảo độ đầy và độ căng cho sản phẩm

Sau khi nhựa đã đ-ợc đ-a đủ vào khuôn và điều khiển đầu vào môtơ

trên các rãnh của trục vít đẩy vào đầu xilanh chuẩn bị cho lần ép tiếp theo

đồng thời vật liệu trên phễu cũng đ-ợc đ-a vào trong xilanh trên các rãnh của trục vít để gia nhiệt Do nhựa bị đùn về phìa đầu của xilanh nên tạo ra áp lực

đẩy lùi trục vít về phía sau Quá trình tiếp liệu này sẽ kết thúc khi trục vít đ-ợc

đẩy lùi tới S10

Tiếp theo máy sẽ ngừng các hoạt động cơ khí một thời gian để cho n-ớc

đi trong các đ-ờng quanh khuôn, làm nguội l-ợng nhựa trong cốc khuôn để tạo hình sản phẩm

lớn và tốc độ chậm để dứt 2 nửa khuôn đang ép vào nhau) cham S4 thì thay

đổi thành P6, V6 ( giảm áp lực do 2 nửa khuôn đã tách khỏi nhau) sau đó chạm S6 thì thay điổi thành P7, V7 ( tăng tốc độ nhằm giảm thời gian mở khuôn) chạm S8 thì thay đổi thành P8, V8 ( giảm tốc độ tránh giật máy) và dừng lại khi đến S1

Nếu là khuôn 3 mảnh thì pittông Ptt sẽ kéo mảnh khuôn thứ 3 từ vị trí S14 đến S13

Khi sản phẩm rơi xuống sẽ đi qua vùng nhận biết của cảm biến quang,

nó sẽ đ-a tín hiệu báo có sản phẩm và bắt đầu một hành trình mới

*Chế độ bán tự động:

Lúc đầu vẫn tự động nh-ng sau khi mở khuôn, ng-ời vận hành phải mở cửa an toàn để lấy sản phẩm và đóng cửa lại để bắt đầu một hành trình mới

3.2.3: Thiết kế điều khiển các van đóng mở pittông dầu

Yêu cầu điều khiển mỗi động tác:

- Kiểm tra các đầu vào

- Đóng mở van động tác t-ơng ứng

- Điều khiển 2 van điều chỉnh áp lực tốc độ dầu

*Điều khiển van áp suất và l-u l-ợng:

áp suất là thông số quan trọng nhất trong vấn đề gia công trên máy ép phun, nó liên quan đến độ làm đầy nguyên liệu trong khuôn, áp suất này thể hiện qua áp suất đ-ờng ống thuỷ lực

L-u l-ợng là thông số quan trọng thứ hai, nó liên quan đến tính cơ học của sản phẩm, tốc độ chảy làm thay đổi sự xắp xếp mạch phân tử và cũng tuỳ thuộc vào kích th-ớc trong quá trình làm đầy, tốc độ chảy thể hiện qua thời gian làm đầy khuôn

Giữa vận tốc thuỷ lực và áp suất thuỷ lực có liên quan đến nhau đồng thời cả hai yếu tố này đều ảnh h-ởng rất lớn đến áp suất trong lòng khuôn và

áp suất này quyết định đến chất l-ợng sản phẩm Do đó công nghệ ép phun

đòi hỏi sự điều khiển áp suất và vận tốc thuỷ lực khá chính xác

- Xuất giá trị điều khiển van động tác

- Xuất giá trị điều khiển van áp suất nhận phản hồi và tính toán sửa đổi

- Xuất giá trị điều khiển van l-u l-ơng phản hồi và tính toán sửa

đổi để điều khiển

*Thiết kế điều khiển van analog:

Do yêu cầu của hệ thống về áp suất và tốc độ dầu ta điều khiển 2 van analog nh- sau:

3.2.4: Thiết kế điều khiển động cơ bơm dầu

a: Yêu cầu:

Khi máy chạy động cơ phải hoạt động liên tục cấp dầu cho hệ thống

Sự điều chỉnh thay đổi áp suất và tốc độ chảy của dầu trên đ-ờng ống đ-ợc quyết định bởi van tiết l-u và van điều chỉnh áp suất Bơm dầu sẽ hoạt động với một l-u l-ợng và áp suất không đổi áp suất của hệ thống đ-ợc khống chế qua van an toàn Do đó yêu cầu đối với động cơ bơm dầu có mômen tải không lớn yêu cầu điều khiển không phức tạp:

H3.2: Điều khiển van và áp suất tốc độ

Điều khiển

Phản hồi

Van Giá trị

đặt