BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THỦY LỰC KHÍ NÉN

Trong lĩnh vực nghiên cứu , tại châu âu một số đề tài nghiên cứu rất có hiệu quả như:  Mô phỏng quá trình phun ép và dự kiến độ co rút của sản phẩm qua chương trìnhmáy tính và tối ưu hó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THỦY LỰC KHÍ NÉN Giáo viên hướng dẫn: GV.Hồ Triết Hưng

TP HCM – 2019

MỤC LỤC Trang

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮC ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH HÌNH VẼ v

DANH SÁCH BẢNG vii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tình hình ngành công nghiệp nhựa 1

1.1.1 Trên thế giới 1

1.1.2 Tình hình ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam 2

1.2.Khái quát về vật liệu nhựa 4

1.2.1 Phân loại nhựa 4

1.2.2 Phân loại nhựa theo công dụng 5

1.2.3 Đặc điểm của nhựa 5

1.3 Giới thiệu về hệ thống thủy lực 5

1.3.1 Hệ thống thủy lực 6

1.3.2 Giới thiệu về máy ép phun nhựa 9

1.3.3 Cấu tạo chung của máy ép nhựa 10

1.3.4 Các thông số quan trọng của máy ép nhựa 12

1.4 Giới thiệu phần mền automation studio 13

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY ÉP NHỰA 15

2.1 Nguyên lý hoạt động của máy ép nhựa 15

2.2 Đặc điểm của quá trình ép phun 18

2.3 Lựa chọn cơ cấu truyền động cho máy ép nhựa 19

2.3.1 Chọn phương án kẹp khuôn 19

2.3.1.1 Sử dụng các cơ cấu truyền động cơ khí 20

2.3.1.2 Dùng pistong thủy lực để kẹp khuôn 22

2.3.1.3 Dùng pistong kết hợp với cơ cấu phẳng toàn khớp thấp được dẫn động bằng pistong thủy lực 23

CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC 29

3.1 Nguyên lý truyền động thủy lực 29

3.2 Thiết kế hệ thống thủy lực cho máy ép nhựa: 31

3.2.1 Các cụm làm việc của máy ép phun nhựa: 31

3.2.2 Quá trình ép phun 38

3.3 Lựa chọn sơ đồ thủy lực 39

3.3.1 Các phần tử thủy lực 39

3.4 Tính toán và chọn các phần tử thủy lực 47

3.4.1 Tính toán chọn xy lanh 48

3.4.2 Tính toán chọn bơm thủy lực và động cơ điện 51

3.4.3 chọn valve thủy lực 56

CHƯƠNG 4:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 59

4.1 Lưu đồ giải thuật mô phỏng quá trình hoạt động của máy ép nhựa 59

4.2 Phân tích chu trình hoạt động của máy ép nhựa 60

4.3 Mạch điều khiển chương trình bằng phần mền automation studio 61

4.3.1 Mạch điều khiển bằng tín hiệu điện 61

4.3.2 Điều khiển bằng PLC 63

CHƯƠNG 5:MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 64

5.1 Mạch thủy lực hoạt động theo kết quả mô phỏng bằng automation studio 64

5.2 Mô phỏng trên máy tính 65

KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Hệ thống nâng bảo dưỡng xe 7

Hình 1.2: Máy cắt thủy lực 8

Hình 1.3: Máy ép thủy lực 8

Hình 1.4: Máy ép phun (BJ500-V1) 10

Hình 1.5: Cấu tạo chung của máy ép nhựa 10

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy ép nhựa 15

Hình 2.2: Xy lanh kẹp khuôn đẩy khuôn vào 16

Hình 2.3: Trục vít tiến vào khuôn để phun nhiên liệu 16

Hình 2.4: Trục vít lui ra, đồng thời quay để nạp liệu 17

Hình 2.5: Trục vít lùi ra, lấy sản phẩm 17

Hình 2.6: Cơ cấu kẹp khuôn dùng vítme- đai ốc 20

Hình 2.7: Cơ cấu kẹp khuôn dùng cơ cấu tay quay con trượt 21

Hình 2.8: Cơ cấu kẹp khuôn dùng khuôn pistong thủy lực 22

Hình 2.9: Cơ cấu kẹp khuôn dùng pistong đặt thẳng đứng 23

Hình 2.10:Cơ cấu kẹp khuôn dùng pistong đặt nằm ngang 24

Hình 2.11:Dùng pistong đẩy và ép nhựa vào khuôn 25

Hình 2.12:Dùng trục vít kết hợp đẩy và ép nhựa vào khuôn 26

Hình 2.13:Dùng trục vít vừa quay vừa tịnh tiến để đẩy và ép nhựa vào khuôn 27

Hình 3.1 :Phễu cấp liệu 31

Hình 3.2 :Xy lanh chứa nhiên liệu 32

Hình 3.3 :Trục vít 33

Hình 3.4 :Đầu phun nhiên liệu 34

Hình 3.5 :Hình vẽ minh họa cụm nhựa hóa trong xy lanh nhiên liệu 35

Hình 3.6 :Cơ cấu kẹp khuôn dùng khuôn pistong thủy lực đặt nằm ngang 36

Hình 3.7 :Mô tả chuyển động các cụm làm việc 37

Hình 3.8 :Bơm cánh gạt 39

Hình 3.9 :Bể dầu 40

Hình 3.10:Hình ảnh bộ lọc 42

Hình 3.11 : Cách lắp bộ lọc trong hệ thống 42

Hình 3.12 : Hình vẽ cấu tạo của van an tồn 44

Hình 3.13 : Van 1 chiều 44

Hình 3.14 : Van tiết lưu 45

Hình 3.15 : Xy lanh tác động kép 46

Hình 3.16 : Máy ép phun (BJ500 – V1) 47

Hình 3.17 : Lực tác dụng vào các khâu của nữa trên bộ phận kẹp khuơn 49

Hình 3.18 : Xy lanh thủy lực 51

Hình 3.19 : Motor thủy lực TE series HY13-1590-007/US 54

Hình 3.20 : Thơng số hình học động cơ 3 pha lồng sĩc 55

Hình 3.21 : Van tràn và sơ đồ nguyên lý van tràn 56

Hình 3.22 : Van tiết lưu 1 chiều SRCT/SRCG- 03/06/10 57

Hình 3.23 : Van phân phối 3 cửa 4 vị trí DSG-01-3C2 57

Hình 3.24 : Hệ thống thủy lực của máy ép nhựa 58

Hình 4.1 : Mạch điều khiển điện 62

Hình 4.2 : Mạch điều khiển PLC 63

Hình 5.1 : Mạch thủy lực của trong automation studio 64

DANH SÁCH BẢNG

-o0o -Bảng 1.1: Kim ngạch xuất khẩu thiết bị ngành nhựa việt nam 3

Bảng 1.2: Kim ngạch nhập khẩu ngành nhựa vào việt nam 3

Bảng 1.3: Kim ngạch nhập khẩu ngành nhựa và cao su của việt nam 4

Bảng 3.1: Thông số công nghệ của máy BJ500 – V1 47

Ô tô và rất nhiều lĩnh vực khác.Xu hướng phát triển của ngành nhựa trên thê giới là ngànhnhựa hóa các sản phẩm sử dụng các loại vật liệu truyền thống,gia tăng sự phong phú về chủngloại và nâng cao chất lượng Ở hầu hết các nước công nghiệp phát triển trên thế giới,ngànhcông nghiệp nhựa là một trong những ngành công nghiệp chủ lực không kém gì các ngànhcông nghiệp khác.

Trong vấn đề mà các nhà sản xuất nhựa trên thế giới cần giải quyết thì vấn đề môitrường là vấn đề nan giải nhất.Rõ ràng là trong quá trình sản xuất và phát triển ngànhnhựa,không thể giải quyết tốt việc xử lý chất thải,tái chế phế liệu nhựa và các vấn đề khácnhằm tránh gây ô nhiễm môi trường Trong vấn đề này, cần đề cập đến vấn đề tái sinh bằng hệthống tái sinh EREMA.Hệ thống này có thể biến đổi tất cả mọi chất phế thải bằng plastic,từphim,sợi,bọt mềm bằng nhựa sản phẩm đúc thành những viên đặc,sạch,không có bọt và ítchiếm chỗ.Nên hệ thống này rất uyển chuyển và cải thiện hiệu năng

Trong lĩnh vực nghiên cứu , tại châu âu một số đề tài nghiên cứu rất có hiệu quả như:

 Mô phỏng quá trình phun ép và dự kiến độ co rút của sản phẩm qua chương trìnhmáy tính và tối ưu hóa công nghệ ép sản phẩm tự động.Mục tiêu của chương trình là lậpchương trình mô tả quá trình điền đầy khuôn, quá trình nén và quá trình làm nguội sảnphẩm.Ngoài ra nó còn có mục đích xác định tính năng của vật liệu để cung cấp các thông sốthích hợp cho từng loại sản phẩm.Đề tài này được ứng dụng phổ biến trông công nghệ dự kiếnkhả năng gia công các sản phẩm mới trên cơ sở polyme,khắc phục các điểm yếu do ứng suấtnội trên khuôn mới

 Phần mền thiết kế khuôn: phát triển hệ thống CAD/CAM kết hợp với gia công vàkiểm tra khuôn theo công nghệ SME.Mục tiêu là phát triển hệ thống CAD/CAM Kết hợp với

công nghệ gia công, tối ưu hóa thiết kế ,vận hành và sản xuất thử,sản xuất hàng loạt kiểm trađầu lò và khuôn Sau khi đạt được kết quả ,các nhà sản xuất sẽ chọn đầu lò tốt nhất và rẻ nhất.Rút ngắn thời gian giao khuôn và tiết kiệm được vật liệu tiêu hao trong quá trình chạy thử Đềtài này thường được ứng dụng trong các thiết kế sản phẩm nhựa gia dụng , ứng dụng nhựatrong kỹ thuật xe hơi và các ứng dụng khác.

 Xử lý bề mặt nhựa cacbon: Nghiên cứu sự liên kết của các sợi nhựa , yếu tố quyếtđịnh tính năng cơ học và quá trình phá hủy vật liệu của composite, gia cường sợi cacbon.Mụctiêu nghiên cứu độ bám dính giữa bề mặt sợi cacbon với các loại nền nhựa khác nhau.Đề tàinày thường được ứng dụng chủ yếu trong các nhà máy sản xuất sợi cacbon

 Composite nhựa thay thế sắt thép: Phản ứng RIM (rection in jection moulding) và

sự tiết kiệm năng lượng trong công nghiệp composite nhựa nhiệt dẻo gia cường sợi.kết quảcho thấy,sợi thủy tinh sau khi xử lý để tránh hiện tượng tách lớp và rạn nứt có thể tương đốitốt với composite và nylon Loại vật liệu này có thể thay thế kim loại trong nhiều chi tiết, thiết

bị

 Một số nước trong khu vực có ngành nhựa phát triển như:

THÁI LAN MALAYSIA PHILIPPIN SINGAPORE

1.1.2 Tình hình ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam:

Bộ Thương mại dự báo năm 2006, xuất khẩu sản phẩm nhựa của Việt Nam sẽ đạt 500triệu USD và năm 2010 tăng lên 1,3 tỷ USD Mặt hàng nhựa của Việt Nam có khả năng xuấtkhẩu với quy mô lớn do nhu cầu nhập khẩu trên thế giới rất cao (200 tỷ USD năm 2005, tăng8% so năm trước) Tuy nhiên, không ít những khó khăn đang chờ đón những nhà kinh doanhsản phẩm nhựa Việt Nam

Theo quy hoạch phát triển ngành nhựa đến năm 2010 của Bộ công nghiệp, ngành nhựaViệt Nam đã có được sự tăng trưởng ổn định và lâu dài Trong những năm qua, tốc độ tăngtrưởng ngành nhựa vẫn giữ vững ở mức 20-25%/năm và dự kiến sẽ giữ vững tốc độ tăngtrưởng này cho đến năm 2010

Đặc biệt, từ nay đến năm 2010, ngành nhựa sẽ tăng tỷ lệ nội địa hoá nguyên vật liệulên trên 50% và dần dần thay thế nguyên liệu nhập khẩu Ngoài ra, Chính phủ cũng đã thôngqua kế hoạch dành gần 1 tỷ USD để hỗ trợ việc xây dựng và cải tạo nhà máy sản xuất nguyênliệu thô như PVC và PP để có thể đáp ứng 50-60% nhu cầu nguyên liệu thô của ngành nhựa.

Bảng 1.1: Kim ngạch nhập khẩu thiết bị ngành nhựa Việt Nam(triệu $)

Ngành nhựa Việt Nam đã có sự tăng trưởng đáng kể trong thời gian qua Năm 2007doanh thu nhập khẩu thiết bị sản xuất cho ngành nhựa Việt Nam tăng hơn 80% so với 2006 vàlần đầu tiên vượt ngưỡng 300 triệu đô la Do khâu sản xuất thiết bị còn yếu kém, nên hầu nhưtoàn bộ thiết bị sản xuất đều được nhập khẩu (bảng 1) Song song với việc nhập khẩu thiết bị

là tăng trưởng trong tiêu thụ nguyên liệu nhựa Trừ nhựa PVC,việt nam chưa tự sản xuất dượcnhiên liệu nhựa(bảng2)

Nguyên do của tăng trưởng kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu và thiết bị ngành nhựa

là sự tăng trưởng của thị trường nội địa, đặc biệt là trong lĩnh vực hàng tiêu dùng cũng nhưtrong xây dựng, vận tải và mức tăng trưởng xuất khẩu của những mặt hàng như giày dép, bao

bì, dụng cụ văn phòng bằng nhựa

Bảng 1.2: Kim ngạch nhập khẩu nhiên liệu nhựa vào Việt Nam(triệu $)

Thị trường ngành nhựa thế giới có tổng doanh thu ước tính khoảng 400 tỉ đô la, trong

đó 50% cho nguyên liệu, còn lại là 25% cho bán thành phẩm và 25% cho thành phẩm Với thịtrường thành phẩm là 100 tỉ đô la, đây là thị phần hấp dẫn cho ngành nhựa Việt Nam (bảng 3).Ngành nhựa Việt Nam có khoảng 1.400 doanh nghiệp trên toàn quốc, đa số là cácdoanh nghiệp nhỏ, và 70% nguyên liệu và bán thành phẩm đều phải nhập khẩu, cho nên tìnhhình giá nguyên liệu biến động mạnh, lạm phát cao và tỉ giá ngoại tệ dao động là những bàitoán khó cho các doanh nghiệp trong ngành

Bảng 1.3 Kim ngạch xuất khẩu nhựa và cao su của Việt Nam

1.2. Khái quát về vật liệu nhựa:

1.2.1 Phân loại nhựa :

Vật liệu nhựa nhiệt dẻo là vật liệu có thể nung nóng cho mềm ra nhiều lần sau khinguội.Nó có thể được phun khuôn , nghiền vụn lại và lặp lại quá trình Tất nhiên vật liệu dẻo

sẽ bị mất phẩm chất khi quá trình đó lặp đi lặp lại nhiều lần

Vật liệu nhựa cơ bản được phân làm 2 loại:

a/ Nhựa dẻo:

Loại này thường trong suốt không màu, độ co rút thấp (0.5-0.8%) có tính đàn hồi thườngdùng làm những sản phẩm có hình dạng phức tạp.Các vật liệu này có thể xác định là: PS(polystyrence), PC (polycarbonat), SAN(strerence acrylonitrile) ,

Polymethymethacrylate, chúng rất thông dụng trong công nghiệp và đòi hỏi sự trong suốt.b/ Nhựa cứng:

Loại vật liệu này thường cứng và bền dai về đặc tính nhưng thường không trong suốt

do cấu trúc tinh thể gây cản trở sự qua lại của ánh sáng.Các vật liệu thường được yêu thíchtrong công nghiệp làm đồ gia dụng Bao gồm: PP , HDPE

1.2.2 Phân loại nhựa theo công dụng :

a/ Nhựa thông dụng: là nhựa được sử dụng nhiều như PE,PP, PS , PVC , ABS , PMMAb/ Nhựa kỹ thuật : là loại nhựa có chất lượng vượt trội hơn những loại khác như PE ,PStrong quá trình hoạt động các tính chất 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 nhựatiêu biểu là PA , PC , PPS ,PPO biến tính , polyster bão hòa

c/ Nhựa chuyên dùng: là loại nhựa có các phần tử cực kỳ lớn , nó không phụ thuộctrong các loại nhựa thông dụng và kỹ thuật Tiêu chuẩn là FET (fluoringted ethler propylene)SI(silicon)

1.2.3 Đặc điểm của nhựa:

a/ Ưu điểm:

+Dễ tạo hình+Tạo màu và thay đổi màu xét một cách dễ dàng

+Nhẹ và sản phẩm có độ bền cao

+Không rỉ sắt và ăn mòn hóa học

+Dẫn nhiệt thấp+Không dẫn điện nhưng có thể làm cho nó dẫn điện

+Độ cứng thấp hơn kim loại

+Chịu moment xoắn thấp

1.3 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC :

Ngày nay, những thành tựu khoa học kỹ thuật đã đưa máy móc vào sản xuất ở tất cảcác lĩnh vực, thay thế sức lao động của con người, tạo năng suất cao Có rất nhiều loại máy

phục vụ trong nhiều lĩnh vực khác nhau đáp ứng những mục đích khác nhau như: Máy nănglượng: động cơ điện, động cơ đốt trong, turbine,…; máy công tác: ô tô, máy bay, máy cày,máy cắt kim loại,…

Tuy có nhiều loại và chức năng khác nhau, nhưng mỗi máy thường gồm 3 phần chính:

- Bộ phận phát động: Cung cấp nguồn động lực cho máy hoạt động, có nhiều loạinguồn phát động như: động cơ, tay quay, bàn đạp,…

- Bộ phận truyền động: Sử dụng để truyền công suất và chuyển động từ bộ phận phátđộng sang bộ phận công tác như truyền động cơ khí (bánh răng, bánh đai,…), truyền độngthủy lực và khí nén, truyền động điện,…

- Bộ phận công tác: Thực hiện chức năng qui định của máy như thay đổi hình dạng,kích thước, trạng thái … các vật thể Ví dụ: Lưỡi cày trong máy cày, trục đá mài trong máymài…

Trong các loại truyền động thì truyền động bằng thủy lực với những ưu điểm riêngđang được sử dụng ngày càng rộng rãi

1.3.1 Hệ thống thủy lực :

Trong truyền động bằng thủy lực , cơ năng của máy bơm biến thành thế năng của dầusau đó chuyển thành cơ năng của cơ cấu tác động như động cơ, xylanh,… Ngoài ra thông quatruyền động thủy lực ta còn có thể chuyển đổi dạng chuyển động từ chuyển động quay củamáy bơm thành chuyển động tịnh tiến của xy lanh, hoặc thành chuyển động quay của động cơvới vận tốc thay đổi khác nhau độc lập với máy bơm sao cho phù hợp bộ phận công tác

Hệ thống thủy lực được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như : Máy ép thủy lực,máy nâng chuyển, máy dập, máy xúc, máy công cụ gia công kim loại,…

Ưu nhược điểm của hệ thống thủy lực:

- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên

có thể sử dụng vận tốc cao

- Tự động hóa đơn giản dùng các phần tử tự động hóa

 Nhược điểm:

- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử

- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của dầu

và tính đàn hồi của đường ống dẫn

- Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển

- Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khăn khi thay đổi chươngtrình làm việc

Một số ứng dụng của hệ thống thủy lực:

Hình 1.1 Hệ thống nâng bảo dưỡng xe

Hình 1.2 máy cắt thủy lực

Hình 1.3 Máy ép thủy lực.

1.3.2 Giới thiệu về máy ép phun nhựa:

+ Thiết bị phun ép trục vít hầu như chiếm đa số trong công nghiệp chất dẻo.Ngày nayvới sự đa dạng của chủng loại này người ta phân loại chúng theo phương diện khác nhau

+ Phân loại theo lực kẹp khuôn: Loại 50T,100T,8000T…

+ Phân loại theo trọng lượng tối đa sản phẩm 1 lần phun:30g,60g,90g,280g…

+ Phân loại theo phương của trục vít công tác: Loại trục vít nằm ngang hay trục vít thẳng đứng, do đó ta có máy ép nằm và máy ép đứng

٭ Ưu điểm:

+Kết cấu máy đơn giản dễ sử dụng

+ Nhờ cơ cấu thủy lực đòn bẩy nên lực đóng khuôn có thể thay đổi dễ dàng,tốc độ đóng khuôn lớn

+Tiêu tốn ít năng lượng

+Sản phẩm có thể tự rơi ra khi mở khuôn

+Máy gọn nhẹ,chiếm không gian nhỏ

Trong đề tài này chọn loại máy ép nhựa trục vít nằm.

Hình 1.4: Máy ép phun (BJ500 – V1)

1.3.3 Cấu tạo chung của máy ép nhựa:

Hình 1.5 : Cấu tạo chung của máy ép nhựa.

2 Bộ phận kẹp khuôn:

Nhiệm vụ của bộ phận kẹp khuôn là kẹp khuôn với một lực đủ lớn để khuôn không thể

mở ra do áp suất phun,và phải đảm bảo là sau khi mở khuôn thì sản phẩm đã được đưa vềtrạng thái đông đặc Bộ phận kẹp khuôn có những thành phần sau:

 Tấm kiềm khuôn cố định và di động:

Khuôn nhựa sẽ được lắp trên 2 tấm này Tấm kiềm cố định được lắp chặt vào bệ máybằng các bulong Tấm kiềm di động thì được dẫn hướng bởi cái ti trong quá trình đóng mởkhuôn Đồng thời xylanh lói sản phẩm cũng được lắp trên nó

 Thanh dẫn hướng:

Các thanh này dùng để dẫn hướng chính xác cho tấm di động tiến về tấm cố địnhnhằm đóng mở khuôn

 Tay đòn trục khủy:

Các thanh này được nối với nhau bằng khớp bản lề Nó là phần chịu lực kẹp chính khi

ở vị trí vươn thẳng ra Sự duỗi thẳng ra được là nhờ vào chuyển động đi tới của đầu pistongliên kết với tay quay bản lề

3 Cụm phun:

Đây là bộ phận cung cấp nhựa ở dạng chảy dẻo vào lòng khuôn với áp suất cao Nhựađược hóa dẻo dưới dạng hạt được cung cấp bởi thùng liệu.Sự hóa dẻo ấy là nhờ vào nhiệt năngcung cấp từ nhiệt điện trở và một phần nhiệt do ma sát của nhựa ở dạng hạt với thành xylanh

Bộ phận này có thể liên kết chặt với bạc cuống phun trong suốt thời gian làm việc hoặc lui tớitrong một chu kỳ máy là tùy thuộc vào loại máy, loại sản phẩm, quá trình vận hành tự độnghay bán tự động

1.3.4 Các thông số quan trọng của máy ép nhựa

Khi gia công bằng phương pháp ép nhựa chất lượng của sản phẩm phụ thuộc rất nhiềuvào các thông số sau:

 Lực kẹp của máy:

Lực kẹp của máy phải đủ lớn để thắng được áp suất phun, đảm bảo trong suốt quá trìnhphun ép khuôn không bị mở ra và khi khuôn mở ra sản phẩm phải hoàn toàn đông đặc

 Tốc độ chảy:

Là thông số quan trọng nhất trong vấn đề gia công bằng phương pháp phun ép Nó liênquan đến độ nhớt và tính chất cơ học cuối cùng của sản phẩm Tốc độ chảy làm thay đổi sựsắp xếp mạch phân tử và cũng tùy thuộc vào kích thước trong quá trình làm đầy Tốc độ chảythể hiện qua thời gian làm đầy khuôn

 Tốc độ nén của trục vít (L/D):

Là thông số quan trọng của máy ép nhựa,nó quyết định vật liệu mà máy có thể giacông Đối với cao su thì L/D biến thiên trong khoảng 3-4 , còn đối với vật liệu gia công lànhựa nhiệt dẻo thì L/D biến thiên trong khoảng từ 15-20 Sự phân vùng trên trục vít tuy cótính chất quy ước nhưng rất quan trọng ,nhất là chiều dài phôi liệu Nếu chiều dài vùng phôiliệu ngắn sẽ rất biến động ở nhiệt độ, áp suất làm việc,năng suất thay đổi chiều Trái lại nếuvùng phôi liệu dài thì các thông số trên ổn định hơn rất nhiều

1.4 Giới thiệu phần mền automation studio:

Trong quá trình tính toán thiết kế hệ thống thủy lực cũng như các ngành kỹ thuật khácgặp rất nhiều khó khăn, tốn nhiều thời gian, chi phí cao, … mà hiệu quả đạt được có thể khôngcao Do đó các nhà kỹ thuật luôn cố gắng để cải thiện những khó khăn này, trong đó mô phỏngtrước hệ thống trên máy tính là một giải pháp đạt hiệu quả cao Nhờ sự trợ giúp của máy tính,

sự ra đời của các phần mềm mô phỏng mà các hệ thống, các công trình đã giảm đáng kể chiphí và thời gian để đạt đươc phương án tối ưu trong thực tiễn

Trong hệ thống thủy lực , Automation Studio là một phần mềm mô phỏng thủy lực đadạng, đạt hiệu quả cao, được sử dụng rất rộng rãi Nó hỗ trợ thiết kế, điều khiển, mô phỏngmột cách trực quan sự hoạt động của các thành phần của hệ thống thủy lực Ngoài ra nó còn

hỗ trợ điều khiển kết hợp mô phỏng hoạt động của hệ thống điện, lập trình PLC,…

Automation Studio là phần mềm về thủy lực, khí nén của hãng Famic Đây là phầnmềm hỗ trợ thiết kế, mô phỏng, kết hợp vẽ đồ thị mô phỏng Với phần thư viện khá đầy đủ cácphần tử thủy lực khí nén, người sử dụng có thể thiết kế các sơ đồ thủy lực mong muốn Các kýhiệu được tiêu chuẩn hóa Với mỗi chi tiết người thiết kế có thể thay đổi các thông số dữ liệuphù hợp với sơ đồ Người sử dụng phần mềm có thể tham khảo catalog của các chi tiết của

hãng Famic Ngoài ra, Automation Studio còn hỗ trợ người sử dụng thiết kế, mô phỏng hệthống điện, PLC để điều khiển cơ cấu thủy lực, khí nén Người dùng có thể thiết kế mạch điện,lập trình PLC kết hợp với sơ đồ thủy lực, khí nén trong thiết kế, mô phỏng Ngoài việc môphỏng nguyên lý hoạt động của toàn bộ hệ thống, phần mềm này còn có khả năng khảo sáthoạt động của những chi tiết cụ thể bằng việc vẽ đồ thị hoạt động của chi tiết đó Một tiện íchkhá hay là phần mềm cho phép tạo dữ liệu bằng chương trình ứng dụng khác như Word,Excell, Web page,… trong môi trường làm việc của mình.

Môi trường làm việc của Automation Studio gồm có 3 phần chính:

- Diagram Editor: cho phép chúng ta thiết kế và mô phỏng

- Project Explorer: quản lý file cũng như chia lớp trong một Project

- Library Explorer: cung cấp các phần tử cần thiết để thiết kế sơ đồ

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY ÉP NHỰA

2.1 Nguyên lý hoạt động của máy ép nhựa:

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy ép nhựa.

+Giai đoạn 1: Những hạt nhựa từ thùng cung cấp sẽ rơi vào các rãnh của trục vít Tại đây nhựa

sẽ được làm nóng chảy do ma sát và do nguồn nhiệt cung cấp Nhựa nóng chảy sẽ được đưavào phía không gian cuối của trục vít.Đồng thời khuôn sẽ đi vào để đóng khuôn

+Giai đoạn 2: Trục vít sẽ tịnh tiến về phía trước nhờ 2 xy lanh thủy lực đẩy nhựa vào lòngkhuôn

+Giai đoạn 3: Trục vít sẽ dịch chuyển theo chiều ngược lại Đồng thời trục vít quay nhờ motorthủy lực để lấy nhựa điền đầy khoang của xy lanh và chi tiết đông đặc trong lòng khuôn.+Giai đoạn 4: Khuôn được mở ra, sản phẩm được đưa ra bên ngoài

2.2 Đặc điểm của quá trình ép phun:

+ Gia công vật liệu dẻo ở trạng thái chảy dẻo

+ Năng suất cao , áp suất gia công cao

+ Cho phép gia công những chi tiết có kích thước rất nhỏ đến những chi tiết có kích thước rất lớn

+ Quá trình chỉ tiến hành sau khi làm khít 2 nữa khuôn đúc khác nhau Với nhựanhiệt dẻo nhiệt độ khuôn thấp hơn nhựa lỏng

+ Khi vùng tạo hình của khuôn được lấp đầy thì khuôn mới chịu tác dụng lực củapistong ép gián tiếp qua nhựa lỏng

+ Tiết kiệm được nguyên liệu, thời gian

+ Quá trình gia công không ổn định về nhiệt độ và áp suất Đây là một đặc điểmbất lợi và chất lượng sản phẩm chịu ảnh hưởng lớn đến đặc điểm này

Cấp liệu

Gia nhiệt

Kiểm soát nhiêt độ

Ép phun

2.3 Lựa chọn cơ cấu truyền động cho máy ép nhựa

Sơ đồ khối cụm hoạt động của máy ép nhựa:

Sản phẩm Khuôn và cơcấu kẹp

2.3.1 Chọn phương án kẹp khuôn:

Bộ phận kẹp khuôn có liên quan tới hoạt động của khuôn.Các chức năng chínhcủa nó là:

Giữ cho hai nửa khuôn đồng tâm một cách chính xác với nhau

Giữ cho khuôn đóng trong khi phun nhựa bằng 1 lực kẹp đủ để chống lại lực phun

 Mở và đóng khuôn trong một chu kỳ

ép Các thành phần chính của bộ phận kẹp

khuôn:

Bộ phận kẹp khuôn bao gồm hai khuôn, một khuôn cố định và một khuôn diđộng

 Một cơ cấu dẫn động khuôn di động

Để thực hiện các chuyển động đóng mở khuôn ta có thể sử dụng các bộ phận truyền chuyển động như sau:

2.3.1.1 Sử dụng các cơ cấu truyền động cơ khí:

Phương án 1: Dùng cơ cấu vitsme – đai ốc:

 Lược đồ cơ cấu:

Hình 2.6 Cơ cấu kẹp khuôn dùng vítme- đai ốc

 Ưu điểm :

+ Độ chính xác truyền động cao

+Truyền động được êm

+Kết cấu đơn giản, dễ vận hành và bảo trì.

 Nhược điểm:

+ Những loại vít me ngắn, độ chính xác thông thường thì dễ chế tạo nhưng những loại vít me dài, độ chính xác cao thi khó chế tạo

+ Cơ cấu vít me đai ốc có hiệu quả truyền động thấp

Phương án 2: Dùng cơ cấu tay quay con trượt

 Lược đồ cơ cấu:

Hình 2.7 Cơ cấu kẹp khuôn dùng cơ cấu tay quay con trượt

 Ưu điểm:

+ Khuôn chuyển động với vận tốc nhanh

+ Số chi tiết của cơ cấu ít và tương đối dễ chế tạo

 Nhược điểm:

+ Lực truyền chuyển động không lớn

+ Truyền động không được êm

2.3.1.2 Dùng pistong thủy lực để kẹp khuôn :

Phương án 3: Dùng pistong thủy lực để kẹp khuôn

 Lược đồ cơ cấu:

Hình 2.8 Cơ cấu kẹp khuôn dùng khuôn pistong thủy lực.

Giải thích hoạt động:

Khuôn di động trên hai thanh dẫn hướng thực hiện việc đóng mở khuôn nhờ pistong dẫnđộng

Ưu điểm:

+ Điều khiển được chính xác

+ Có khả năng giữ tải tốt

+ Dễ chế tạo, lắp rắp và bảo trì

Nhược điểm:

+ Lực truyền không lớn

+ Công suất truyền động không cao

2.3.1.3 Dùng pistong kết hợp với cơ cấu phẳng toàn khớp thấp được dẫn động bằng

pistong thủy lực :

Phương án 4: Dùng pistong đặt thẳng đứng

 Lược đồ cơ cấu:

Hình 2.9 Cơ cấu kẹp khuôn dùng pistong đặt thẳng đứng.

Phương án 5: Dùng pistong đặt nằm ngang

 Lược đồ cơ cấu:

Hình 2.10 Cơ cấu kẹp khuôn dùng pistong đặt nằm ngang.

 Ưu điểm :

+ Phương truyền lực tốt

+ Lực truyền động lớn

+ Điều khiển được chính xác

+ Có khả năng giữ tải tốt, tạo ra các lực khóa khuôn lớn

 Nhược điểm:

+ Khó lắp rắp và đòi hỏi độ chính xác cao

+ Các khớp bản lề cần độ chính xác cao

 Chọn phương án:

Với các phương án truyền động đã đưa ra để kẹp khuôn.Mỗi phương án có những

ưu nhược điểm khác nhau.Nhưng trong đó cơ cấu kẹp khuôn dùng pistong đặt nằmngang như hình (2.10) là cơ cấu thích hợp nhất cho máy ép nhựa mà ta đang thiết kế.Với cơ cấu truyền động này ta có thể ép khuôn với lực lớn và điều khiển được chínhxác hơn so với các phương án còn lại

2.3.2 Chọn phương án tải và ép nhựa vào khuôn:

Phương án 1: Dùng pistong đẩy và ép nhựa vào khuôn

 Lược đồ cơ cấu:

Hình 2.11 Dùng pistong đẩy và ép nhựa vào khuôn

1 Pistong đẩy nhựa.

 Ưu điểm :

+ Đơn giản dễ chế tạo

+ Nhỏ gọn, không chiếm khoảng không gian lớn

 Nhược điểm:

+ Nhựa trước khi vào xi lanh phải ở trạng thái chảy dẻo

+ Pistong và xylanh dễ bị mài mòn do ma sát

Phương án 2: Dùng trục vít kết hợp pistong đẩy và ép nhựa vào khuôn

 Lược đồ cơ cấu:

Hình 2.12 Dùng trục vít kết hợp đẩy và ép nhựa vào khuôn

Các loại máy cũ thường sử dụng phương pháp này , tuy nhiên ngày nay loại ép phunnày ít được sử dụng.

 Ưu điểm:

+ Quá trình nhựa hóa dẻo được thực hiện tốt

+ Cấu tạo đơn giản dễ chế tạo

 Nhược điểm:

+ Rất khó bôi trơn cho pistong và xylanh nên dễ bị mài mòn

+ Cơ cấu cồng kềnh

Phương án 3 : Dùng trục vít vừa quay vừa tịnh tiến để đẩy và ép nhựa vào khuôn

 Lược đồ cơ cấu:

Hình 2.13 Dùng trục vít vừa quay vừa tịnh tiến để đẩy và ép nhựa vào khuôn

+ Điều khiển thể tích nhựa phun vào khuôn.

+ Tiết kiệm năng lượng

+ không cần bảo trì thường xuyên

 Nhược điểm: Kết cấu phức tạp do trục vít vừa quay vừa tịnh tiến

Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay , vì cơ cấu gọn có thể điều chỉnhđược thể tích nhựa vào khuôn Tiết kiệm được năng lượng, không cần bảo trì thường xuyên

 Chọn phương án:

Ta chọn phương án 3 (dùng trục vít vừa quay vừa tịnh tiến để đẩy và ép nhựa vào khuôn)

Vì so với những phương án còn lại phương án này cơ cấu có kết cấu gọn,có thể điều chỉnhđược thể tích nhựa vào khuôn Tiết kiệm được năng lượng , không cần bảo trì thường xuyên

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC

3.1 Nguyên lý truyền động thủy lực:

-Truyền động thủy lực là hệ thống dùng chất lỏng làm tác nhân.Chất lỏng này thường là dầu khoáng chất…

- Truyền động thủy lực được thực hiện bằng cách cung cấp cho dầu một năng lượng dưới dạng thế năng,sau đó thế năng dầu được chuyển thành công cơ khí để thực hiện công việc Trong truyền động bằng thủy lực , cơ năng của máy bơm biến thành thế năng của dầu sau

đó chuyển thành cơ năng của cơ cấu tác động như động cơ, xylanh,… Ngoài ra thông qua truyền động thủy lực ta còn có thể chuyển đổi dạng chuyển động từ chuyển động quay của máy bơm thành chuyển động tịnh tiến của xy lanh, hoặc thành chuyển động quay của động

cơ với vận tốc thay đổi khác nhau độc lập với máy bơm sao cho phù hợp bộ phận công tác

- Bất kỳ một hệ thống truyền động thủy lực nào cũng có hai phần chính:

+ Cơ cấu biến đổi năng lượng:bơm dầu,xy lanh thủy lực…

+ Cơ cấu điều khiển,điều chỉnh:gồm các van thủy lực ( van phân phối, van an toàn, van tiết lưu )

- Những thiết bị phụ:

+ Ống dẫn dầu: Dùng để nối các bộ phận của hệ thống

+ Bộ lọc : Dùng để lọc sạch dầu trước khi đưa vào hệ thống

+ Thiết bị làm nguội : Dùng để giữ lại nhiệt độ nhất định khi hệ thống làm việc…

Hệ thống thủy lực được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như : Máy ép thủy lực, máynâng chuyển, máy dập, máy xúc, máy công cụ gia công kim loại,…

 Ưu nhược điểm của hệ thống thủy lực:

- Có tính linh hoạt cao hơn Các bộ phận trong hệ thống thủy lực có thể bố trí ở nhiều vị trínên rất linh hoạt trong việc định vị.

- Vận hành ít gây rung động

- Tốc độ và lưu lượng có thể điều khiển được trong khoảng rộng

- Hiệu suất cao do tổn thất công suất bởi ma sát rất nhỏ

- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sửdụng vận tốc cao

- Tự động hóa đơn giản dùng các phần tử tự động hóa

 Nhược điểm:

- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử

- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của dầu và tínhđàn hồi của đường ống dẫn

- Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển

- Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khăn khi thay đổi chương trình làm việc

- Tính chính xác phụ thuộc vào chất lượng của dầu thủy lực, khí hậu, môi trường,

- Khó khăn trong bảo trì, vấn đề chống ăn mòn, chống xuống cấp của dầu

- Gây ô nhiễm môi trường

 So với hệ thống truyền động cơ khí hệ thống truyền động thủy lực có nhiều ưu điểm:

- Nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn

- Vì các vật tư thủy lực như bơm, xy lanh, motor có khả năng cung cấp công suất lớnmặc dù chúng có kích thước và trong lượng nhỏ nhờ làm việc ở áp suất cao

- Dễ điều khiển các thao tác

- Dễ dàng thay đổi tốc độ làm việc một cách êm dịu

- Trong đề tài máy ép nhựa,làm việc với lực lớn, chuyển động chậm nên cơ cấu cơ khí không phù hợp, do đó ta chọn truyền động bằng thủy lực cho máy ép nhựa

Hình 3.1: Phiễu nạp liệu

3.2 Thiết kế hệ thống thủy lực cho máy ép nhựa:

3.2.1 Các cụm làm việc của máy ép phun nhựa:

 Cụm nhựa hoá trong xi lanh nguyên liệu:

 Phiễu nạp liệu: Vật liệu nhựa dưới dạng viên được cho vào phểu nạp liệu ,phiễu giữcác hat nhựa này và dưới tác dụng của trọng lực các hạt nhựa được đưa vào bên trongthùng chứa và được trục vít đưa đến khuơn

Hình 3.1 Phễu cấp liệu

 Xy lanh chứa nguyên liệu:

* Cấu tạo: Làm bằng thép đúc bề mặt trong được tôi cứng và xi mạ nhẵn bóng để thuận

lợi cho việc thay đổi màu nguyên liệu không bám dính, giảm ma sát tránh tổn thất Phía ngoà i có gắn các vòng điện trở để gia nhiệt Xylanh khá dài vì phải có chỗ chứa keo phía trước để phun ép

* Nhiệm vụ quan trọng: Tạo bề mặt truyền nhiệt.

Hình 3.2 : Xy lanh chứa nhiên liệu.

 Trục vít:

* Cấu tạo: Được chế tạo bằng thép cứng để chống mòn, được xy mạ tránh bám dính và giảm

ma sát Khe hở của vít thu hẹp dần để giảm thể tích nhờ đó áp suất kéo nén lên phía t rêncũng tăng theo Phía trước của vít có cơ cấu van một chiều chỉ cho phép nguyên liệu đi lênphía trên khi nạp liệu nhưng khi bơm sẽ đóng lại không cho nhựa đi về phía sau

* Trục vít quay để lấy nguyên liệu nhờ motor dầu ở phía sau xylanh thuỷ lực

* Trục vít chuyển động tịnh tiến nhờ xylanh thuỷ lực nằm phía sau trục vít

* Nhiệm vụ: Vừa làm nhiệm vụ nhựa hoá vừa giữ nhiệm vụ tạo áp suất đẩy vào vùng tạohình của khuôn đúc, để thực hiện được nhiệm vụ này, bộ phận truyền động của bộ phậntrục vít phải tạo được chuyển động quay tròn và chuyển động tinh tiến