Thiết kế máy ép phun nhựa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY PHUN – ÉP NHỰA Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS CHÂU MẠNH LỰC TRẦN VĂN NAM Đà Nẵng, 2017 MỤC LỤC PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT DẺO VÀ MÁY PHUN ÉP NHỰA 1.1 TÍNH CHẤT CỦA CHẤT DẺO 1.1.1 Định nghĩa phân lo ại: .1 1.1.2 Tính chất kĩ thu ật chất dẻo: 1.1.3 Một số sản phẩm công nghệ phun ép nhựa: PHẦN II: THIẾT KẾ MÁY PHUN ÉP NHỰA CHƯƠNG 2.1: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT PHUN ÉP 2.1.1 Khái niệm phun ép: 2.1.2 Các phương pháp chế biến nhựa: CHƯƠNG 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MÁY PHUN ÉP NHỰA 10 2.2.1 Hệ thống kẹp phương án kẹp 10 C C 2.2.2 Hệ thống phun .13 2.2.3 Các phương án tạo chuyển động ép phun 15 R L 2.2.4 Phân tích chọn phương án .20 T CHƯƠNG 2.3: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC 21 2.3.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KẸP .21 U D 2.3.2 THIẾT KẾ CỤM PHUN .23 2.3.3 CÁC Q TRÌNH DIỄN BIẾN TRONG TRỤC VÍT VÀ THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC .29 2.3.4 BỘ PHẬN PHUN NHIÊN LIỆU 31 2.3.5 ÁP SUẤT TẠI ĐẦU PHUN .32 2.3.6 ĐỘ NHỚT CỦA NHỰA .34 2.3.7 VẬN TỐC DÒNG CHẢY NGƯỢC 35 2.3.8 ÁP SUẤT PHUN, ÁP SUẤT GIỮ VÀ ÁP SUẤT NGƯỢC 36 CHƯƠNG 2.4:TÍNH TỐN CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC CỦA MÁY PHUN ÉP NHỰA BẰNG TRỤC VÍT .37 2.4.1- TÍNH TỐN CÁC THÀNH PHẦN THỦY LỰC CHO HỆ THỐNG KẸP .38 2.4.2- Tính tốn thành phần thủy lực cho hệ thống phun 48 2.4.3- Tính tổn áp suất 61 2.4.4- Môtơ thủy lực 61 2.4.5- Tính chọn thơng số bơm dầu .64 2.4.6- Tính tốn cơng suất động điện 66 2.4.7- Tính tốn ống dẫn dầu 66 2.4.8- Tính chọn van an tồn 68 2.4.9- Van tiết lưu .73 2.4.10 Van phân phối 74 2.4.11 Lọc dầu 74 CHƯƠNG 2.5: TÍNH SỨC BỀN KẾT CẤU MÁY 76 2.5.1- Kiểm tra bền trục vít tải .76 2.5.2Tính tốn mối ghép vít cấy để cố định nắp xilanh vào thân xilanh kẹp .82 2.5.3Tính tốn mối ghép vít cấy để cố định nắp xilanh vào thân xilanh ép phun 84 2.5.4Tính tốn mối ghép vít cấy để cố định đầu phun vào ống chưa trục vít 85 C C PHẦN III:KIỂM TRA SỬA CHỮA VÀ VậN HÀNH MÁY 88 3.1- KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BƠM .88 R L 3.2- KIỂM TRA HỆ THỐNG NHIỆT 88 3.3- KIỂM TRA CÁC KHÓA AN TOÀN 88 T 3.4- QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY 88 3.4.1- Kiểm tra, chuẩn bị trước vận hành .88 U D 3.4.2- Chế độ thao tác 88 3.4.3- Chế độ vận hành .89 3.4.4- Khởi động máy 89 3.4.5- Chế độ bán tự động 90 3.4.6- Chế độ tự động 90 3.4.7- Dừng máy 90 3.5- AN TOÀN KHI VẬN HÀNH MÁY 91 KẾT LUẬN 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT DẺO VÀ MÁY PHUN ÉP NHỰA 1.1 TÍNH CHẤT CỦA CHẤT DẺO 1.1.1 Định nghĩa phân loại: Chất dẻo, hay gọi nhựa, hợp chất cao phân tử , dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng đời sống ngày là:áo mưa, ống dẫn điện sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống đại người Chúng vật liệu có khả bị biến dạng chịu tác dụng nhiệt, áp suất giữ biến dạng thơi tác dụng Chất dẻo sử dụng rộng rãi để thay cho sản phẩm làm bằng: vải, gỗ, da, kim loại, thủy tinh Vì chúng bền, nhẹ, khó vỡ, nhiều màu sắc đẹp Chất dẻo thường chất tổng hợp có nguồn gốc từ sản p hẩm hóa dầu C C Đường cong chảy polymer nóng dung dịch polymer dạng đầy đủ R L T U D Hình 1.1- Đường cong chảy Có nhiều cách phân loại chất dẻo Phân loại theo ứng dụng: Nhựa thông dụng: loại nhựa sử dụng số lượng lớn, giá rẻ, dùng nhiều vật dụng thường ngày, như: PP, PE, PS, PVC, PET, ABS, Nhựa kỹ thuật: Là loại nhựa có tính chất lý trội so với loại nhựa thông dụng, thường dùng mặt hàng công nghiệp, như: PC, PA, Nhựa chuyên dụng: Là loại nhựa tổng hợp sử dụng riêng biệt cho trường hợp Phân loại theo cấu trúc mạch: Các Polyme cấu trúc mạch thẳng Các Polyme cấu trúc mạch nhánh SVTH: TRẦN VĂN NAM GVHD: Th.S CHÂU MẠNH LỰC THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA Các Polyme cấu trúc mạch lưới Các Polyme cấu trúc mạch khơng gian 1.1.2 Tính chất kĩ thuật chất dẻo: Những tính chất kỹ thuật chủ yếu vật liệu polymer: 1- Khối lượng riêng gộp Đại lượng riêng cịn gọi trọng lượng đổ đầy, có ý nghĩa v ới vật liệu rời, d ạng thường gặp nguyên liệu polymer ρg = m/Vg (kg/ m3) 2- Hệ số nén ép Hệ số nén ép K thể biến đổi thể tích khối lượng vật liệu đưa vào trình gia công K= ρ/ρb ρ: khối lượng riêng sản phẩm C C ρb: khối lượng riêng gộp nguyên liệu 3- Thành phần cỡ hạt- kích thước hạt R L Đối với vật liệu dạng hạt khác kích thước hạt, đường kính hạt yếu tố quan trọng gia công vật liệu Đặc trưng biết qua thành phần cỡ T hạt hay gọi phân bố cỡ hạt thường xác định phương pháp rây 4- Hàm lượng ẩm chất dễ bay U D Khi ẩm chất dễ bay diện nguyên liệu lớn giới hạn ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm (cong vênh, bề mặt sần sùi, có lóng lánh bạc bề mặt…), đồng thời ảnh hưởng đến q trình gia cơng kéo dài thời gian trì áp suất ép 5- Độ linh động Độ linh động đại lượng đặc trung cho khả chảy vật liệu tác dụng áp suất nhiệt độ Biết độ linh động nguyên vật liệu cho phép chọn chế độ gia công (áp suất, nhiệt độ…) gia công sản phẩm phức tạp 6- Vận tốc đóng rắn, thời gian đóng rắn Thời gian đóng rắn nhựa nhiệt rắn hay thời gian lưu hóa cao su thời gian cần thiết để vật liệu tác dụng nhiệt áp suất chuyển biến thành trạng thái có tính chất sử dụng tốt dẫn 7- Độ co thể tích Độ co thể tích biểu diễn giảm thể tích sản phẩm so với kích thước vùng tạo hình khn sau đạt tới nhiệt độ bình thư ờng 8- Nhiệt độ gia công SVTH: TRẦN VĂN NAM GVHD: Th.S CHÂU MẠNH LỰC THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA Việc chọn nhiệt độ gia công tạo điều kiện thu sản phẩm có chất lượng tốt mà làm tăng suất thiết bị Nếu nhiệt độ gia cơng khơng thích hợp dẫn đến khuyết tật sản phẩm thiếu hụt kích thước, tính chất lý giảm nhiều trường hợp tiến hành gia công 1.1.3 Một số sản phẩm công nghệ phun ép nhựa: - Công nghệ ép phun tạo sản phẩm nhựa đa dạng hình dạng kích cỡ gắn liền với sống - Tạo sản phẩm có hình dáng phức tạp, lĩnh vực đời sống - Sản phẩm sau phun ép có màu sắc phong phú, khơng cần phải sơn màu - Độ nhẵn bóng bề mặt cao nên khơng cần gia công lại - Những sản phẩm công nghệ phun ép có độ dẻo, dai, nhẹ, hình dáng đa dạng, đẹp, thân thiện với người - Có thể tái chế vật liệu sử dụng C C R L T U D Hình 1.2- Sản phẩm nhựa gia dụng Hình 1.3- Sản phẩm nhựa kỹ thuật 1.2 Một số công thức nhựa Polietilen (PE) nCH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n SVTH: TRẦN VĂN NAM GVHD: Th.S CHÂU MẠNH LỰC THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA Làm túi xách loại, thùng (can) tích từ đến 20 lít với độ dày khác mùi nên nên chai chai đựng đựng thực thực phẩm phẩm đậy đậy bằng - Sản xuất nắp chai Do nắp chai bị hấp thu mùi nắp PE phài bảo quản mơi trường khơng có chất gây mùi Polipropilen (PP) nCH2=CH-CH3 → (-CH2-CH(CH3)-)n Dùng làm bao bì lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , khơng u cầu chống oxy hóa cách nghiêm nhặt - Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn - PP sản xuất dạng màng phủ màng nhiều lớp để tăng tính chống thắm khí, nước, tạo khả in ấn cao, dễ xé rách để mở bao bì (do có tạo sẵn vết đứt) tạo độ bóng cao cho bao bì Polimetylmetacrylat (PMM) C C CH2=C(CH3)-COOCH3 → (-CH2-C(CH3)(COOCH3)-)n 4.Polistiren (PS) R L nC6H5-CH=CH2 → (-CH2-CH(C6H5)-)n - PS sử dụng sản xuất hộp xốp nhựa đựng thực phẩm, vỏ nhựa CD, DVD, đồ chơi trẻ em, máy vi tính, máy sấy tóc, thiết bị nhà bếp T U D - Trong lĩnh vực nhựa định hình PS thường dùng sản xuất hộp nhựa, ly nhựa, tô chén nhựa, khay nhựa bánh kẹo nhờ vào đặc tính cứng giịn, nhẹ, dễ tạo hình, sản phẩm cho đẹp Tuy nhiên, sản phẩm từ nhựa PS tốt không nên dùng PS để đựng thức ăn nóng (trên 70 độ C) nhiệt độ cao lượng Monostyren giải phóng lượng lớn tổn hại đến gan Do đó, khơng dùng dùng khay nhựa từ PS để đựng nước sôi, thức ăn nhiều dầu mỡ, dưa muối, giấm Hiện nay, chất liệu HIPS sử dụng thay nhựa PS an tồn đóng gói thực phẩm PET(Polyethylene terephthalate) Do tính chống thấm cao nên PET dùng làm chai, bình đựng nước tinh khiết, nước giải khát có gas Ngồi ra, sản xuất nhựa định hình , PET sử dụng rộng rãi sản xuất khay nhựa đựng thực phẩm nhờ vào tính thấm khí an tồn nhiệt độ cao 1.3 Một số hãng máy phun ép nhựa máy phun ép nhựa số công ty Máy phun ép nhựa hãng WOOJIN PLAIMM SVTH: TRẦN VĂN NAM GVHD: Th.S CHÂU MẠNH LỰC THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA Hình 1.4: máy phun ép nhựa hãng Woojin Plaimm Máy chạy hệ thống thủy lực có thêm hệ thống servo siêu tiết kiệm điện, máy chạy hoàn toàn điện với độ xác cao, máy tạo phơi chai PET, C C R L T U D Hình 1.5: Máy phun ép nhựa công ty cao su- nhựa Thanh Bình - Nhận xét: Quá trình sản xuất sản phẩm sử dụng chung nguyên tắc:  Nguyên liệu nhựa dạng hạt cho vào miệng phiễu  Dầu đưa vào bên cạnh búa thuỷ động để làm di chuyển bảng di động, đóng khn Áp suất tăng lên dần đến đủ lực để giữ khn đóng suốt trình phun Nếu áp lực nguyên liệu nhựa lớn lực giữ khuôn, khuôn SVTH: TRẦN VĂN NAM GVHD: Th.S CHÂU MẠNH LỰC THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA mở ra, điều không chấp nhận lý nhựa chảy theo đường phân chia bề mặt khuôn tạo bavia mẫu bị loại phải điều chỉnh lại  Trục vít bắt đầu chuyển động xoay trịn lùi phía sau Khi vít bắt đầu quay lùi phía sau, hỗn hợp nhựa chuyển phía trước nên chiều d rãnh vít chứa đầy nhựa giảm dần, đồng thời hạt nhựa từ phiễu nạp liệu rơi vào rãnh vít Do đầu kín nên phần nhựa lỏng đầu vít đẩy vít đoạn phía sau dừng lại Trong q trình nhựa chuyển dần đầu trục vít, q trình gia nhiệt thực xylanh, khối vật liệu nóng lên chuyển dần sang trạng thái chảy nhớt đến đầu trục vít  Hệ thống thủy lực làm việc đẩy vít phía trước, khép kín đầu phun vào ống lót rãnh chính, đồng thời tạo áp suất đẩy nhựa lỏng thoát đầu phun vào rãnh đến vùng tạo hình khn  Sau nhựa lấp đầy vùng tạo hình, áp suất trì khơng đổi, ( tương ứng đầu vít sát đầu phun nhất) để q trình làm nguội khn diễn ra, khối vật liệu C C tăng dần độ nhớt đến đủ để giữ nhựa không thoát ngược lại đầu phun thoát khỏi ống lót rãnh R L  Đến thời gian cần thiết, vít lùi sau, tách đầu phun khỏi ống lót rãnh ( tránh truyền nhiệt cụm nhựa hóa vào khn) Sau đó, q trình nhựa hóa T tiến hành U D SVTH: TRẦN VĂN NAM GVHD: Th.S CHÂU MẠNH LỰC THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA PHẦN II: THIẾT KẾ MÁY PHUN ÉP NHỰA CHƯƠNG 2.1: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT PHUN ÉP 2.1.1 Khái niệm phun ép: 2.1.1.1 Định nghĩa: Cơng nghệ ép phun q trình phun nhựa nóng chảy điền đầy khuôn.Một nhưa làm nguội đơng cứng lại lịng khn khn mở sản phẩm đẩy khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy.Trong q trình khơng có phản ứng hóa học Nhu cầu thực tế hiệu kinh tế mà công nghệ ép phun mang lại: Bằng cách quan sát thông số thường ,chúng ta thấy có nhiều sản phẩm nhựa xung quanh Từ sản phẩm đơn giản dụng cụ học tập : C C thước,viết ,compa hay đồ chơi trẻ em.,cho đến nhửng sản phẩm phức tạp như: bàn ,ghế,vỏ vi tính,ti vi hay cho tiết dùng ô tô xe máy ,đều làm nhựa.Hầu hết sản phẩm có hình dáng sản phẩm phong phú chúng góp R L phần làm cho sống trở nên đẹp tiện nghi hơn.Với tính chất T như: độ dẻo dai,nhẹ,có thể tái chế,khơng có nhửng phản ứng hóa học với khơng khi1trong điều kiện bình thường…vật liệu nhựa thay loại vật liệu khác như: U D sắt ,nhôm,gang ,đồng thau…đang ngày cạng kiệt tự nhiên Do ta nói nhu cầu sử dụng nhu cầu sử dụng vật liệu nhựa tương lai lớn 2.1.1.2 Khả công nghệ: Khả công nghệ: Tạo sản phẩm có hình dáng phức tạp tùy ý Trên sản phẩm hình dáng mặt mặt ngồi khác ( mạnh so với công nghệ sản xuất nhựa khác) Khả tự động hóa chi tiết có tính lặp lại cao Sản phẩm sau ép phun có màu sắc phong phú độ nhằn bề mặt cao nên không cần gia công lại 2.1.2 Các phương pháp chế biến nhựa: Công nghệ sản xuất nhựa Việt Nam trước lạc hậu, sau giới nhiều năm, măm 2005, nước ta đẩy mạnh chuyển dịch cấu kinh tế từ nông nghiệp sang công nghiệp, chúng đổi mới, đại hóa ngày Hiện có nhiều cơng nghệ sử dụng, t rong cơng nghệ sản xuất nhựa dùng phổ biến SVTH: TRẦN VĂN NAM GVHD: Th.S CHÂU MẠNH LỰC THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA i = √1 + α (cm) i= Vậy: , λ= (3-74) + 0,3 = 1,25 (cm) = 153 , 1- Kiểm tra trục vít chịu nén Ta có: P = 85540 (N) C C R L T U D Hình 2.53 Sơ đồ tính sức bền cho trục vít Trục vít chịu kéo nén tâm Ứng suất tiết diện nguy hiểm: P [8] (3-75) F Trong đó: σ - Ứng suất tiết diện cần xét P - Lực tác dụng F - Diện tích lực tác dụng Tại tiết diện nguy hiểm có đường kính d= 32  1   (N/mm2) (N ) (mm2) (mm) P 4P  F  d 4.85540  110 3,14.322 (N/mm2) Theo điều kiện bền ta có ứng suất lớn phải nhỏ ứng suất cho phép: SVTH: TRẦN VĂN NAM GVHD: Th.S CHÂU MẠNH LỰC 79 THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA σ  []0 [8] (3-76) Trong đó:  (N/mm2) - Ứng suất lớn , (N/mm2) []0 - Ứng suất cho phép , Ta chọn vật liệu làm trục vít hợp kim Crom  o   ch [8] n (3-77) Trong đó: (N/mm2) []ch giới hạn chảy vật liệu n hệ số an toàn, n=1,5 Theo [4] ta có: (N/mm2) []ch = 800 C C Thay số vào ta được: 800  533 (N/mm2) []o = 1,5 Vậy R L T 1 = 110 < []o = 533 Vậy trục vít đảm bảo bền U D (N/mm2) 2- Kiểm tra ổn định trục vít chịu nén P Hình 2.54 Sơ đồ tính ổn định trục vít Độ mảnh trục vít tính theo cơng thức : .l = [8] imin (3-78) Trong đó: μ - Hệ số phụ thuộc vào kết cấu (dạng) liên kết hai đầu Chọn μ = 0,5 ứng với dạng liên kết hai đầu ngàm , đầu tự SVTH: TRẦN VĂN NAM GVHD: Th.S CHÂU MẠNH LỰC 80 THIẾT KẾ MÁY PHUN- ÉP NHỰA l - Chiều dài trục vít l= 1175, (mm) imin- Bán kính quán tính nhỏ Jx  F imin = (mm)  d 64   d 16  d [8] 3,14.322 = = 14,2 16 Vậy (3-79) (mm) 0,5.1175 = 41,37 14,2  = Ứng với độ mảnh  = 41,37, thuộc khoảng giá trị độ mảnh bé