Máy ép định hình khuôn nhựa chân không

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MÁY ÉP ĐỊNH HÌNH KHN NHỰA CHÂN KHƠNG Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Số thẻ sinh viên : Lớp: TS LÊ HOÀI NAM LÊ VĂN TUẤN NGUYỄN HỮU TRƯỜNG 101130188 101130187 13CDT1 Đà Nẵng, 2018 TÓM TẮT Tên đề tài: Máy ép định hình khn nhựa chân khơng ( máy hút nhựa ) Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU TRƯỜNG Số thẻ sinh viên: 101130187 LÊ VĂN TUẤN Số thẻ sinh viên: 101130188 Lớp: 13CDT1 Khoa: Cơ khí Ngành: Cơ điện tử 1/ Nhu cầu thực tế: Xuất phát từ nhu cầu sản phẩm nhựa ngày đa dạng phát triển Các loại ly nhựa muỗng nhựa, vỏ đóng gói thiết bị điện tử, mũ bảo hiểm nhựa, khuôn đúc nguội nhựa, đồ trang trí ……Cần cỗ máy có tính động, linh hoạt, tạo khn sản phẩm nhựa đa dạng với giá thành thấp, đơn hàng loạt tùy theo yêu cầu Dựa phương pháp định hình chân khơng ( Vacuum forming) hay cịn gọi nhiệt định hình ( Thermoforming ) với việc tham khảo số mẫu máy công nghiệp nước ngồi, nhóm chúng em tự thiết kế chế tạo mẫu máy riêng cho 2/ Nguyên lý hoạt động : Định hình khn nhựa chân không ( Vacuum forming gọi định hình nhiệt thermoforming) phương pháp gia cơng sử dụng nhựa mỏng gia nhiệt với nhiệt độ thích hợp mềm sau phủ lên khuôn mẫu Sử dụng lực hút chân không để hút hết khơng khí khoảng khơng gian nhựa mặt khuôn mẫu làm cho nhựa điền đầy áp sát vào bề mặt khuôn mẫu, đồng thời làm nguội phôi Sau nguội phôi nhựa cứng lại giữ nguyên hình dáng 3/ Phạm vi nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu đặc tính loại nhựa loại sản phẩm phù hợp - Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mẫu máy ép định hình khn nhựa chân không với phương án tối ưu, phù hợp cho việc thực loại phơi với kích thước khác đảm bảo khả công nghệ 4/ Nội dung đề tài thực - Thuyết minh trình bày nghiên cứu thực đề tài - Bản vẽ : A0 - Mơ hình : mơ hình chính, mơ hình phụ ( phiên cũ ) 5/ Kết đạt được: Các phiên máy hoạt động tốt cho sản phẩm Nghiên cứu đặc tính loại nhựa phù hợp ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN HỮU TRƯỜNG Số thẻ sinh viên: 101130187 LÊ VĂN TUẤN Số thẻ sinh viên: 101130188 Lớp: 13CDT1 Khoa: Cơ khí Ngành: Cơ điện tử Tên đề tài đồ án: Máy ép định hình khn nhựa chân khơng ( máy hút nhựa ) Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Nghiên cứu đặc tính loại nhựa loại sản phẩm phù hợp - Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mẫu máy ép định hình khn nhựa chân không với phương án tối ưu, phù hợp cho việc thực loại phơi với kích thước khác đảm bảo khả công nghệ Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): -Bản vẽ tổng thể - Bản vẽ lắp - Bản vẽ chi tiết quan trọng - Bản vẽ cấu - Bản vẽ nguyên lý thuật toán Họ tên người hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /1/2018 Ngày hoàn thành đồ án: /5/2018 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018 Trưởng Bộ môn …………………… Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Cùng với tiến khoa học kĩ thuật, máy móc dần trở thành phần quan trọng đời sống, đặc biệt thiết bị phục vụ cho nhu cầu thường ngày sản xuất sản phẩm phục vụ nhu cầu Những sản phẩm làm từ nhựa phần quan trọng đời sống người, từ giày dép, lược chải tóc vỏ bọc điện thoại, khn đúc… Đáp ứng cho cầu tạo sản phẩm từ nhựa nhanh chóng, dễ dàng, nhóm chúng em nghiên cứu chế tạo máy ép nhựa phương pháp tạo hình cách hút chân khơng với nhựa qua xử lí nhiệt Máy có khả tạo khuôn mẫu sản phẩm từ nhựa giống với hình dáng khn mẫu, ứng dụng để làm vỏ bọc cho vật dụng, làm khuôn đúc, bao bì sản phẩm… có tính ứng dụng cao thực tiễn Bằng kiến thức học Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN cộng với nghiên cứu, thử nghiệm, sau theo đuổi đề tài gần năm học, chúng em tạo sản phẩm, thành tựu riêng cho chúng em, đánh dấu trưởng thành sau trình học tập nhận định hướng, giảng dạy, giúp đỡ Thầy Cô Chúng em đặc biệt xin cảm ơn thầy TS Lê Hồi Nam tận tình hướng dẫn chúng em Thầy xưởng Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN hồn thành đồ án Chúng em xin cam đoan sản phẩm tay thành viên nhóm chung sức thực Đại diện nhóm kí tên i SVTH: Nguyễn Hữu Trường- Lê Văn Tuấn GVHD: TS Lê Hoài Nam CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài đồ án chúng em tự tay thực việc thiết kế vẽ chế tạo Sinh viên thực Nguyễn Hữu Trường Lê Văn Tuấn ii SVTH: Nguyễn Hữu Trường- Lê Văn Tuấn GVHD: TS Lê Hồi Nam Máy ép định hình khn nhựa chân khơng MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn i Lời cam đoan liêm học thuật ii Mục lục iii Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ Danh sách cụm từ viết tắt v vi Trang Contents Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Khái niệm 1.2 Các thành phần máy: Chương 2: LÝ THUYẾT NHIỆT TẠO THÀNH 2.1 Phương pháp nhiệt tạo hình (Thermoforming) 2.2 Phương pháp nhiệt tạo hình chân không (Vacuum forming) 2.3 Nhược điểm nhiệt tạo hình chân khơng 2.4 Ưu điểm nhiệt tạo hình chân khơng 2.4.1 Quá trình nhiệt tạo hình chân khơng 2.4.2 Kẹp phôi 2.4.3 Gia nhiệt 2.4.4 Giãn nhựa 2.4.5 Kéo căng 2.4.6 Hút chân không 2.4.7 Ép hỗ trợ 2.4.8 Làm nguội dỡ khuôn Chương TỔNG QUAN VỀ VẬT LIÊU NHỰA 3.1 Tính chất vật liệu nhựa 3.2 Một số vật liệu nhựa thơng dụng dùng 3.2.1 ABS 3.2.2 Styrene 10 iii SVTH: Nguyễn Hữu Trường- Lê Văn Tuấn GVHD: TS Lê Hoài Nam Máy ép định hình khn nhựa chân khơng 3.2.3 PET-G 10 3.2.4 CAB 11 3.2.5 PVC 11 3.2.6 Polycarbonate 12 3.2.7 HIPS (High Impact Polystyrene) 13 3.3 Kết luận chương 14 Chương 4: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ PHÂN CỨNG VÀ MẪU MÁY 14 4.1 Các phương án thiết kế khung kẹp: 14 4.1.1 Các yêu cầu khung kẹp: 14 4.1.2 Phương án 1: 14 4.1.3 Phương án 2: 15 4.2 Thiết kế gia nhiệt: 16 4.2.1 Yêu cầu gia nhiệt: 16 16 4.2.2 Phương án dùng đèn hồng ngoại: 16 4.2.3 Phương án dùng đèn sợi đốt Halogen 17 4.2.4 Phương án dùng nguồn dây đốt đối lưu nhiệt: 17 17 4.3 Thiết kế bàn máy hút chân không 18 iv SVTH: Nguyễn Hữu Trường- Lê Văn Tuấn GVHD: TS Lê Hồi Nam Máy ép định hình khn nhựa chân không 4.3.1 Phương án 1: 18 18 4.3.2 Phương án 2: 19 4.4 Vacuum system 19 21 4.5 Các mẫu máy: 22 4.5.1 Mẫu 1: Điều khiển tay 22 4.5.2 Mẫu 2: Điều khiển bán tự động 25 4.5.3 Mẫu 3: Điều khiển tự động 27 Chương 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ CỦA MẪU MÁY BÁN TỰ ĐỘNG 29 5.1 Tổng quan kết cấu khí 29 5.2 Tính tốn cấu tay quay trượt 30 5.2.1 Tính tốn cấu tay quay trượt 30 5.2.2 Tính tốn chiều dài cánh tay địn nối với tay cầm (tính d): 34 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 37 6.1 Sơ đồ khối 37 6.2 Sơ đồ nguyên lý 38 6.3 Nguyên lý hoạt động 38 6.4 Giới thiệu khối mạch 39 v SVTH: Nguyễn Hữu Trường- Lê Văn Tuấn GVHD: TS Lê Hồi Nam Máy ép định hình khn nhựa chân không 6.4.1 Khối kit Arduino Uno R3 39 6.4.2 Khối rơle 40 6.4.3 Khối LCD 41 - Sơ Đồ Chân LCD 1602 : 41 6.4.4 Động hút gia nhiệt 43 - Động hút chân không 43 6.4.5 Các khối chức khác 44 Chương 7: CÁC SẢN PHẨM MẪU VÀ LỖI THƯỜNG GẶP 47 7.1 Các sản phẩm mẫu 47 7.2 Các lỗi sản phẩm trình thử nghiệm 48 KẾT LUẬN 52 - Đánh giá chung: 52 - Ưu điểm: 52 - Nhược điểm: 52 - Hướng phát triển: 52 PHỤ LỤC PHỤ LỤC vi SVTH: Nguyễn Hữu Trường- Lê Văn Tuấn GVHD: TS Lê Hoài Nam Máy ép định hình khn nhựa chân khơng DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ BẢNG 6.1 Một số thông số arduino uno R3 BẢNG 7.1 Các lỗi sản phẩm trình thử nghiệm Hình 1.1 Quy trình ép hịnh hình khn nhựa chân khơng Hình 2.1 Các bước thực ép định hình khn nhựa chân khơng Hình 3.1 Giãn đồ đặc tính nhựa theo nhiệt độ thể tích Hình 3.2 Sản phẩm nhựa ABS HÌnh 3.3 Nhựa PET-G 10 Hình 3.4 Nhựa CAB 11 Hình 3.5 Nhựa PVC dạng 12 Hình 3.6 Nhựa Polycarbonate 12 Hình 3.7 Chén nhựa HIPS 13 Hình 3.8 Nhựa HIPS 13 Hình 3.9 Sản phẩm nhựa HIPS 13 Hình 4.1 Phương án gá kẹp 14 Hình 4.2 Phương án gá kẹp 15 Hình 4.3 Bóng đèn hồng ngoại 16 Hình 4.4 Đèn Halogen sưởi 17 Hình 4.5 Súng khị nhiệt 17 HÌnh 4.6 Bàn hút lỗ trực tiếp 18 Hình 4.7 Hộp hút 19 Hình 4.8 Bình nén khí Hình 4.9 Máy bơm hút chân khơng 20 Hình 4.10 Động hút máy hút bụi 20 Hình 4.11 Máy nén khí 20 Hình 4.12 Van Venturi 21 HÌnh 4.13 Bơm chân khơng khí nén 21 Hình 4.14 Bơm hút chân không tủ lạnh 21 Hình 4.15 Bơm tay 21 Hình 4.17 Các thành phần máy 23 Hình 4.18 Mơ hình 3D mẫu 25 Hình 4.19 Hình ảnh thực tế mẫu 26 Hình 4.20 Mơ hình 3D mẫu 27 Hình 4.21 Hình ảnh thực tế mẫu 27 Hình 5.1 Mẫu điều khiển bán tự động 29 vii SVTH: Nguyễn Hữu Trường- Lê Văn Tuấn GVHD: TS Lê Hồi Nam Máy ép định hình khn nhựa chân khơng - Rơle có chân : chân cấp nguồn , chân COM để lấy tín hiệu vào chân lại chân thường đóng(NC), chân thường hở (NO) - Tín hiệu đầu vào có dịng nhỏ đầu chân vi điều khiển, IC 555, TTL/ CMOD - R1, R2 trở hạn dòng cho transitor, có tác dụng điều khiển transistor hoạt động chế độ khóa điện từ - D1: Là diode dùng để chống xung dội ngược lại relay nhấn/ nhả Nó có tác dụng dập hồ quang với vi điều khiển giúp chống nhiễu relay hoạt động 6.4.3 Khối LCD Hình 6.7 LCD 16X2 - Thông số kỹ thuật : - Điện áp MAX : 7V - Điện áp MIN : -0,3V - Hoạt động ổn định : 2.7-5.5V - Điện áp mức cao : > 2.4V - Điện áp mức thấp : =245) {thoigian=0;} EEPROM.write(0,thoigian); delay(150);} Serial.begin(9600); if (digitalRead(DOWN)==LOW) {thoigian=thoigian-1; if (thoigian=240) {thoigian=240; EEPROM.write(0,thoigian); } EEPROM.get(0,value); while (digitalRead(sALARM)==LOW){} } while ((digitalRead(sALARM)==HIGH)&&(x==1)){ lcd.setCursor(0,1); lcd.print(value); lcd.print(" saved digitalWrite(Hut, HIGH); "); for (int i = 15; i > 0; i ){ } lcd.setCursor(0,0); if (digitalRead(sALARM)==LOW){ lcd.print(i); digitalWrite(Den, HIGH); lcd.print(" counting "); for (int i = value; i > 0; i ){ lcd.setCursor(0,1); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" Vacuum ON "); lcd.print(i); delay(1000);} lcd.print(" counting "); digitalWrite(Hut, LOW); lcd.setCursor(0,1); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" Heater ON "); lcd.print(" DONE "); delay(1000); lcd.setCursor(0,1); if (digitalRead(sALARM)==HIGH) break;} lcd.print(" digitalWrite(Den, LOW); delay(3000); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" PULL DOWN lcd.setCursor(0,0); "); lcd.print(" lcd.setCursor(0,1); lcd.print(" "); "); "); x=0;} } x=1; Phụ lục ... GVHD: TS Lê Hoài Nam 19 Máy ép định hình khn nhựa chân khơng ( Vacuum forming machine ) Hình 4.8 Bình nén khí Hình 4.9 Máy bơm hút chân không Máy nén chân không nén sẵn chân khơng vào bình nén... TS Lê Hoài Nam 35 Máy ép định hình khn nhựa chân khơng Hình 5.11 Xét điểm M’ góc máy SVTH: Nguyễn Hữu Trường- Lê Văn Tuấn GVHD: TS Lê Hồi Nam 36 Máy ép định hình khn nhựa chân không Chương 6: THIẾT... Lê Hoài Nam Máy ép định hình khn nhựa chân khơng Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Khái niệm Định hình khn nhựa chân khơng (hoặc đơi gọi định hình nhiệt) phương pháp gia công sử dụng nhựa mỏng gia