Đồ án Bản vẽ máy giải nhiệt khuôn nhựa (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Bản vẽ máy giải nhiệt khuôn nhựa (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ BẢN VẼ MÁY GIẢI NHIỆT KHUÔN NHỰA GVHD: ThS. NGUYỄN VINH DỰ SVTH: TRẦN NGỌC THẮNG MSSV: 11144168 SVTH: THÁI BẢO LỘC MSSV: 11144221 S K L 0 0 4 2 3 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀ O TAỌ CHẤ T LƯƠNG̣ CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: BẢN VẼ MÁY GIẢI NHIỆT KHUÔN NHỰA SVTH: TRẦN NGỌC THẮNG MSSV : 11144168 THÁI BẢO LỘC MSSV : 11144221 Khoá : 2011 - 2015 Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ GVHD: ThS. NGUYỄN VINH DỰ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2016
3. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 1 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: MSSV SĐT Email Trần Ngọc Thắng 11144168 01655647846 ngocthang.hcmute@gmail.com Thái Bảo Lộc 11144221 01693131011 thaibaoloc.ute.hcmc@gmail.com Lớp: 11144CL1 Khóa: 2011 – 2015 Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Hệ: Đại học Chính quy 1. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy giải nhiệt khuôn nhựa. 2. Các số liệu ban đầu: - Hệ thống điều khiển gia nhiệt cho khuôn phun ép. - Hệ thống điều khiển giải nhiệt cho khuôn phun ép. - Các thông số của hệ thống gia - giải nhiệt cho khuôn bằng nguồn nước. - Nhiệt độ khuôn cần thiết của các loại nhựa. - Công thức tính công suất nhiệt lượng. 3. Nội dung chính của đồ án: - Tổng quan về khuôn ép phun và hệ thống gia - giải nhiệt cho khuôn. - Lựa chọn phương án gia nhiệt. - Tính toán, lựa chọn thiết bị điện phù hợp. - Thiết kế kết cấu của hệ thống. - Thiết kế mạch điện điều khiển mô hình. - Gia công, chế tạo mô hình hoàn chỉnh. i
4. 4. Các sản phẩm: Thiết kế chế tạo thiết bị gia - giải nhiệt cho khuôn phun ép bằng nguồn nước với yêu cầu: Nhiệt độ khuôn có nhiệt độ từ 30oC đến 90oC. Tạo ra nguồn nước có nhiệt độ từ 30oC đến 90oC. Áp suất nước đủ mạnh để giải nhiệt cho các kênh thông thường. Có khả năng điều khiển dòng chảy/ngưng theo tín hiệu của cảm biến, timer hoặc bằng tay. An toàn trong quá trình vận hành. 5. Ngày giao nhiệm vụ: 6. Ngày nộp nhiệm vụ: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) ii
5. LỜI CAM KẾT Tên đề tài: “Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy giải nhiệt khuôn nhựa.” - GVHD: ThS. Nguyễn Vinh Dự - Nhóm sinh viên: HỌ VÀ TÊN MSSV SĐT EMAIL Trần Ngọc Thắng 11144168 01655647846 ngocthang.hcmute@gmail.com Thái Bảo Lộc 11144221 01693131011 thaibaoloc.ute.hcmc@gmail.com - Lớp: 11144CL1 - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi không sao chép từbất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu cóbấtkỳ một sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Ký tên iii
6. CỘNG HÒA XÃ HỘI CH Ủ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy giải nhiệt khuôn nhựa. Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Hệ: Đại học Chính quy GVHD: ThS . Nguyễn Vinh Dự Nhóm sinh viên: HỌ VÀ TÊN MSSV SĐT EMAIL Trần Ngọc Thắng 11144168 01655647846 ngocthang.hcmute@gmail.com Thái Bảo Lộc 11144221 01693131011 Thaibaoloc.ute.hcmc@gmail.com PHẦN NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không: 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: ( Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) iv
7. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy giải nhiệt khuôn nhựa. Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Hệ: Đại học Chính quy GVPB: TS. Phạm Sơn Minh Nhóm sinh viên: HỌ VÀ TÊN MSSV SĐT EMAIL Trần Ngọc Thắng 11144168 01655647846 ngocthang.hcmute@gmail.com Thái Bảo Lộc 11144221 01693131011 Thaibaoloc.ute.hcmc@gmail.com PHẦN NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không: 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: ( Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 1 năm 2016 Giáo viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) v
8. LỜI CẢM ƠN Để thực hiện Đồ án “Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy giải nhiệt khuôn nhựa.” Trong đề tài tốt nghiệp lần này, nhóm sinh viên chúng em đã trải qua quá trình tìm tòi, nghiên cứu trong một thời gian tương đối ngắn nên đòi hỏi sựnỗ lực và quyết tâm rất lớn của cả nhóm, trong đó có sự hỗ trợ và giúp đỡ rất lớn từ nhiều phía. Trước tiên, chúng em xin gởi lời cảm ơn đến Thầy ThS. Trần Văn Trọn và ThS. Nguyễn Vinh Dự người đã dành thời gian để hướng dẫn nhóm thực hiện đề tài. Xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Thầy TS. Phạm Sơn Minh, ThS. Trần Văn Trọn và ThS. Nguyễn Vinh Dự người đã luôn sát cánh, luôn động viên và bảo ban nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Và để có kết quả hôm nay, chúng con xin cảm ơn bố mẹ, anh chị em cùng những người thân trong gia đình, những người luôn bên cạnh, động viên, hỗ trợ và gởigắm nhiều hy vọng cũng như tình thương yêu cho chúng con. Chúng con xin đem kết quả hôm nay thân tặng cho gia đình. Cuối cùng, chúng em xin gởi lời tri ân đến quý thầy cô trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo chúng em, để chúng em có được ngày hôm nay. Mỗi bài học của các thầy cô là thêm một chút chúng em được trưởng thành. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Nhóm sinh viên thực hiện. vi
9. TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY GIẢI NHIỆT KHUÔN NHỰA Đề tài tốt nghiệp “Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy giải nhiệt khuôn nhựa” được bắt đầu nghiên cứu và thực hiện từ 7/2015 đến 12/2015 với mục tiêu tạo ra hệ thống gia - giải nhiệt cho khuôn ép nhựa với khả năng có thể làm tăng nhiệt độ khuôn,duy trì ổn định nhiệt độ khuôn và cung cấp vào khuôn một cách linh hoạt nguồn nước làm mát và được duy trì ổn định trong suốt quá trình ép. Với hệ thống này, việc điều khiển nhiệt độ của khuôn trong quá trình ép dễ dàng hơn và phù hợp với yêu cầu của từng sản phẩm nhựa. Tiếp nối và hoàn thiện thêm đề tài “Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển nhiệt độ cung cấp cho khuôn ép nhựa” đã được một nhóm thực hiện ở học kỳ trước. Điểm khác biệt của đề tài lần này là sử dụng phương pháp làm mát không liên tục cho khuôn (Pluse Cooling). Ngoài chức năng chính là cung cấp nguồn nước giải nhiệt trong khoảng từ 30oC – 90oC cho khuôn ép. Hệ thống lần này còn cung cấp khả năng điều khiển nguồn nước vào khuôn một cách linh hoạt hơn với ba chức năng bơm nước (điều khiển bơm bằng tín hiệu sensor, bằng tín hiệu timer và điều khiển bằngtay) và có thêm chức năng gia nhiệt cho khuôn tuỳ vào quá trình ép, ngoài ra nhóm đã thay thế và thử nghiệm phương án gia nhiệt mới (phương án gia nhiệt trong) so với đồ án kỳ trước (gia nhiệt ngoài). Do làm việc với nước và các thiết bị có công suất lớn nên đòi hỏi việc lựa chọncác linh kiện, thiết bị phải phù hợp nhằm đạt được kết quả mà vẫn đảm bảo giá thành hợp lí, thuận tiện trong việc sửa chữa và thay thế. Sau thời gian nghiên cứu, gia công và thử nghiệm, hệ thống đã được đưa vào chạy thử nghiệm và đạt kết quả khá khả quan. Thời gian nhiệt độ nước và khuôn tăng, giảm phù hợp với yêu cầu, nhiệt độ được giữ ổn định trong thời gian dài, các thiết bị hoạt động ổn định, không xảy ra sự cố. Tuy nhiên, do kinh phí còn eo hẹp nên hệ thống vẫn còn gặp một số vấn đề về hiệu suất gia nhiệt và độ nhạy của các thiết bị điện tử. vii
10. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT iii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iv PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN v LỜI CẢM ƠN vi TÓM TẮT ĐỒ ÁN vii MỤC LỤC viii DANH MỤC BẢNG BIỂU, CÔNG THỨC x DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ xi CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 2 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 2 1.5 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2 1.6 Phương pháp nghiên cứu 3 1.6.1 Cơ sở phương pháp luận 3 1.6.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 3 1.7 Kết cấu đồ án tốt nghiệp 3 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1 Tổng quan về khuôn ép phun 5 2.1.1 Giới thiệu công nghệ ép phun 5 2.1.2 Khái niệm khuôn ép phun 6 2.1.3 Cấu tạo khái quát một khuôn ép phun 7 2.1.4 Phân loại khuôn ép phun 8 2.2 Hệ thống giải nhiệt cho khuôn 12 2.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn đến quá trình ép phun 12 2.2.2 Vai trò của hệ thống giải nhiệt cho khuôn[2] 13 2.2.3 Các chất làm nguội 15 2.2.4 Thiết kế hệ thống kênh làm nguội 17 2.2.5 Tính toán lưu lượng nước làm nguội 24 2.3 Phương pháp giải nhiệt bằng nguồn nước không liên tục (Pulse cooling)[7] 25 2.3.1. Khái niệm 25 viii
11. 2.3.2. Nguyên lý giải nhiệt 25 2.3.3. Ưu và nhược điểm 26 CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 27 3.1 Lựa chọn thiết bị điện 27 3.1.1 Heater 27 3.1.2 Máy bơm 27 3.1.3 Relay 28 3.1.4 Sensor nhiệt 29 3.1.5 Bộ điều khiển nhiệt độ SW-C4 29 3.1.6. Contactor (CP) 30 3.1.7. Van điện 31 3.2. Thiết kế mạch điện 33 3.2.1 Giải thuật 33 3.2.2 Thiết kế mạch điện 39 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUNG ĐỠ CHO HỆ THỐNG 42 4.1. Các phương án thiết kế khung chính 42 4.1.1 Phương án 01 42 4.1.2. Phương án 02 43 4.1.3. Phương án 03 44 4.1.4. Kết cấu các chi tiết chính 45 4.2 Hoàn chỉnh hệ thống 59 4.2.1 Lắp ráp bình gia nhiệt, bơm vào khung chính 59 4.2.2 Gia công thùng Panel 60 4.2.3. Hoàn chỉnh mô hình 62 CHƯƠNG 5 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 63 5.1. Hướng dẫn sử dụng 63 5.1.1 Một số kết cấu của máy. 64 5.2 Chạy thử 66 5.2.1. Gia nhiệt 66 5.2.2. Giải nhiệt 67 5.3. Kết quả thực nghiệm 67 5.3.1. Hỗ trợ nhóm: 67 CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 70 6.1 Kết luận 70 6.2 Hướng phát triển 70 6.3 Kiến nghị 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 ix
12. DANH MỤC BẢNG BIỂU, CÔNG THỨC Công thức 2.1[2] 14 Bảng 2.1 Xác ịđ nh dòng chảy rối theo Reynold 20 Công thức 2.2[2] 20 Bảng 2.2 Kích thước kênh làm nguội[2] 20 Công thức 2.3[2] 24 Công thức 2.4[2] 24 Bảng 2.3 Xác ịđ nh lưu lượng nước theo kinh nghiệm[2] 25 x
13. DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ Hình 2.1 Một số sản phẩm của công nghệ ép phun 6 Hình 2.2 Các hệ thống chính của khuôn 7 Hình 2.3 Kết cấu khuôn 2 tấm 9 Hình 2.4 Kết cấu khuôn 3 tấm 10 Hình 2.5 Kết cấu khuôn nhiều tầng 11 Hình 2.6 Thời gian làm nguội so với một chu kỳ ép 14 Hình 2.7 Làm nguội bằng không khí 15 Hình 2.8 Làm nguội bằng nước 16 Hình 2.9 Làm nguội bằng hỗn hợp Ethylene Glycol và nước 16 Hình 2.10 Các bộ phận trong hệ thống làm nguội 17 Hình 2.11 Hệ thống làm nguội trên khuôn 18 Hình 2.12 Bố trí kênh dẫn làm nguội sản phẩm 18 Hình 2.13 Chia kênh làm nguội thành nhiều vòng 19 Hình 2.14 Bố So sánh hai dòng chảy 19 Hình 2.15 trí kênh làm nguội 21 Hình 2.16 Làm nguội lòng khuôn 21 Hình 2.17 Làm nguội lõi khuôn 21 Hình 2.18 Làm nguội kết hợp 22 Hình 2.19 Làm nguội bằng khí 22 Hình 2.20 Bố trí theo từng kênh riêng biệt 23 Hình 2.21 Bố trí theo dạng vòng một cấp 23 Hình 2.22 Bố trí theo dạng vòng nhiều cấp 24 Hình 3.1 Heater nước 27 Hình 3.2 Bơm chịu nhiệt 28 Hình 3.3 Kết nối hệ thống nước của bình gia nhiệt với máy bơm 28 Hình 3.4 Relay 29 Hình 3.5 Sensor nhiệt 29 Hình 3.6 Bộ điều khiển nhiệt độ 30 Hình 3.7 Chi tiết bộ điều khiển nhiệt độ 30 Hình 3.8 Contactor (CP) 31 Hình 3.9 Van điện 31 Hình 3.10 Heater khuôn 32 Hình 3.11 Timer thời gian 33 Sơ đồ 3.1 Giải thuật gia nhiệt 34 Sơ đồ 3.2 Giải thuật giải nhiệt 35 xi
14. Sơ đồ 3.3 Giải thuật điều khiển 36 Sơ đồ 3.4 Sơ đồ các thiết bị của mạch 38 Hình 3.10 Mạch điện điều khiển 39 Hình 4.1 Phương án 01 42 Hình 4.2 Phương án 02 43 Hình 4.3 Phương án 03 44 Hình 4.4 Khung đỡ hệ thống 45 Hình 4.5 Bản vẽ khung đỡ hệ thống 46 Hình 4.6 Bình gia nhiệt 47 Hình 4.7 Bản vẽ bình gia nhiệt 48 Hình 4.8 Mặt bích bình gia nhiệt 49 Hình 4.9 ron silicon chịu nhiệt 49 Hình 4.10 Bản vẽ mặt bích bình gia nhiệt. 50 Hình 4.11 Giá đỡ bình gia nhiệt trước. 51 Hình 4.12 Bản vẽ giá đỡ trước bình gia nhiệt 52 Hình 4.13 Giá đỡ sau bình gia nhiệt trước. 53 Hình 4.14 Bản vẽ giá đỡ sau bình gia nhiệt 54 Hình 4.15 Hình ảnh bình gia nhiệt hoàn chỉnh 55 Hình 4.16 Bản vẽ võ máy sau 56 Hình 4.17 Bản vẽ võ máy trước 57 Hình 4.18 Bản vẽ võ máy trên 58 Hình 4.19 Hình ảnh võ máy hoàn chỉnh 59 Hình 4.20 Lắp bình gia nhiệt, bơm lên khung chính 60 Hình 4.21 Hệ thống điều khiển chính 61 Hình 4.22 Bên trong thùng Panel 61 Hình 4.23 Mô hình hoàn chỉnh 62 Hình 5.1 Vị trí các ống khi bơm nước trong thùng 64 Hình 5.2 Vị trí các ống khi bơm nước vào bồn chứa 65 Hình 5.3 Vị trí các thiết bị phụ trợ cho bồn nước 65 Hình 5.4 Gia nhiệt thử 66 Hình 5.5 Giải nhiệt thử 67 Hình 5.6 Khuôn âm bằng thép C45 68 Hình 5.7 Biểu đồ gia nhiệt lòng khuôn thép C45 68 Hình 5.8 Sản phẩm thí nghiệm 69 xii
15. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Ngành ép nhựa đang là một trong những ngành phát triển nhanh vàmạnh không chỉ riêng ở Việt Nam mà còn trên thế giới. Với những sản phẩm đadạng về mẫu mã và kiểu dáng, đặc biệt là có thể dễ dàng tái chế, đồ nhựa đã đi vào rộngrãi trong đời sống người dân. Trong sản xuất các sản phẩm nhựa, khâu tính toán, điều chỉnh các thông số cho máy ép là vô cùng quan trọng. Một chu kỳ ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố và thông số khác nhau. Trong đó thời gian làm nguội chiếm khoảng 60% thời gian của một chu kỳ ép, do đó đây là một thông số rất quan trọng trong quá trình sản xuất hàng loạt với số lượng lớn. Hiện nay có rất nhiều loại nhựa với nhiệt độ nóng chảy khác nhau được sử dụng. Vì vậy nguồn nước làm mát cung cấp cho khuôn cũng phải có nhiệt độ, thời gian cung cấp thích hợp tùy vào từng loại nhựa được sử dụng. Yêu cầu cần thiết phải có một hệ thống hoàn chỉnh đáp ứng linh hoạt nhiệt độ nước làm mát cho từng loại nhựa, duy trì ổn đình trong suốt quá trình ép và phải thuận tiện trong việc sử dụng. Với các vấn đề được đặt ra như trên, cũng như được sự tin tưởng và giúp đỡ của các giảng viên Bộ môn Công nghệ Tự động, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, nhóm chúng em đã thực hiện nghiên cứu và chế tạo “Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy giải nhiệt khuôn nhựa” nhằm giúp cho quá trình nghiên cứu và sản xuất được thuận lợi và dễ dàng hơn. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy giải nhiệt khuôn nhựa bằng nước không liên tục cho khuôn ép nhựa sẽ hỗ trợ tích cực cho việc thử nghiệm, đánh giá quá trình ép nhựa được chính xác hơn. Với khả nănggia nhiệt khuôn ngoài kết hợp với sự tăng, giảm nhiệt độ nước gần như tự động, việc giải nhiệt cho khuôn trở nên dễ dàng hơn. Nhờ đó, việc nghiên cứu, phân tích để xác định các lỗi do ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn và tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình ép được thuận lợi, hiệu quả. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Xây dựng cơ sở lý thuyết cho đề tài. - Tính toán và sử dụng các thiết bị đáp ứng yêu cầu làm việc thực tế. 1
16. - Thiết kế, chế tạo mô hình cơ khí phù hợp. - Thiết kế, lắp ráp mạch điều khiển cho hệ thống. - Chạy thử nghiệm và chỉnh sửa để hoàn thiện. 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu, tính toán và thử nghiệm quá trình gia nhiệt khuôn và quá trình nung nước để đưa vào hệ thống khuôn theo từng mức nhiệt độ với thời gian tối ưu nhất. Lựa chọn thiết bị điện phù hợp với hệ thống gia nhiệt. Tìm phương án cung cấp nước vào khuôn phục vụ tối đa cho người sử dụng. 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Để nghiên cứu được đầy đủ các trường hợp về nhiệt độ trong khuôn ép nhựa, cần phải điều chỉnh nhiệt độ nước vào khuôn ở nhiều cấp khác nhau. Ngoàira, trong quá trình sản xuất thực tế đòi hỏi tính liên tục, chính xác và bền bỉ của thiếtbị. Do đề tài nghiên cứu còn hạn chế về thời gian cũng như kinh phí, do đó cũng có những hạn chế nhất định về tính hiệu quả cũng như khả năng làm việc củahệ thống. Với sự nỗ lực hết mình trong phạm vi khả năng của nhóm, quá trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo đạt được những mặt sau: - Giới hạn nhiệt độ gia nhiệt của nước tối đatừ 30 – 90oC. - Giới hạn nhiệt độ gia nhiệt của khuôn khoảng từ 30 – 90oC. - Sử dụng nước ở nhiệt độ thường. - Kết cấu cơ khí, mạch điện đạt yêu cầu. 1.5 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài Đề tài “Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy giải nhiệt khuôn nhựa.” thực hiện nghiên cứu trên đối tượng chính là quá trình nung nóng nước đến nhiệt độ yêu cầu, duy trì nhiệt độ nước ổn định và khả năng cung cấp nước linh hoạt vào khuôn. Từ lâu, trên thế giới đã sử dụng nhiệt độ điện trở để đun nước, làm nóng các thiết bị cần thiết. Việc sử dụng các cảm biến để đo và điều khiển nhiệt độ cũng trở nên đơn giản hơn. Các thiết bị gia dụng có sử dụng hệ thống nung khá phổ biến hiện nay như nồi cơm điện, bàn là, ấm đun nước, máy nước nóng v.v. Như vậy, có thể thấy rằng, ứng dụng của quá trình nung nóng sử dụng điện trở (heater) vô cùng rộng rãi. Tuy nhiên, việc ứng dụng các quá trình nung nước để gia nhiệt cho hệ thống khuôn ép nhựa thì hiện nay vẫn còn khá hiếm tài liệu viết về đề tài này. Một trong số ít tài liệu nghiên cứu sát và cụ thể với đề tài trên là luận văn tốt nghiệp “Thiết kế 2
17. chế tạo hệ thống điều khiển nhiệt độ cho khuôn bằng nguồn nước không liên tục (Pulse Cooling)” của nhóm tác giả Bùi Tiến Đạt, Lê Thái Sơn, Lê Diên Quốc Toàn. Cuốn tài liệu trên là một trong những nguồn tham khảo vô cùng quý giá mà nhóm chúng tôi có được. Từ những tồn tại ưu - khuyết điểm của đề tài, nhóm chúng tôi có những rút kết kinh nghiệm để thực hiện đề tài lần này được tốt hơn. 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.6.1 Cơ sở phương pháp luận Để thực hiện tốt việc nghiên cứu và chế tạo thành công hệ thống, cần phải dựa trên những kiến thức cơ bản về mạch điện, cơ khí, khuôn ép nhựa và các yếu tố thực tế môi trường. Trong giới hạn cho phép của đề tài, nhóm thực hiện nghiên cứu dựa trên ba phương pháp: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu. - Phương pháp thực nghiệm. - Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia. 1.6.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể Ba phương pháp chính để thực hiện việc nghiên cứu và chế tạo hệ thống được phối hợp linh hoạt và phù hợp với tình hình thực tế. Với phương pháp nghiên cứu tài liệu, nhóm dựa trên những kiến thức cơ bản về thiết bị điện, các nội dung liên quan đến đề tài trên các cataloge và sách tham khảo. Phương pháp thực nghiệm: trong quá trình chế tạo, nhóm đã thử nghiệm các thiết bị trên thực tế, từ đó tính toán và thực hiện việc chế tạo trực tiếp sản phẩm. Từ những kết quả của quá trình chạy thử giúp cho việc sửa chữa, nâng cấp hệ thống được hoàn thiện hơn. Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: nhờ những lời gợi ý và góp ý của các giảng viên trong bộ môn, cũng như sự tư vấn và hỗ trợ của nhiều bên đã giúp chúng em có những phương án hợp lí để giải quyết các vấn đề khúc mắc. 1.7 Kết cấu đồ án tốt nghiệp Đồ án gồm có sáu chương với thứ tự chương và các nội dung như sau: - Chương 1: Tổng quan đề tài nghiên cứu Chương này giới thiệu các vấn đề cần nghiên cứu trong đề tài; phạm vi, giới hạn của đề tài, cũng như các công trình nghiên cứu trước đó. - Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này giới thiệu tổng quan về công nghệ ép phun các vấn đề liên quan đến các hệ thống, quá trình làm mát trong khuôn ép nhựa và đưa ra các phương pháp giải nhiệt cho khuôn tối ưu nhất. 3
18. - Chương 3: Lựa chọn thiết bị điện và thiết kế mạch điện điều khiển Chương này trình bày việc lựa chọn các thiết bị điện phù hợp sử dụng trong đề tài từ đó tính toán, thiết kế và chế tạo mạch điện điều khiển cho hệ thống - Chương 4: Thiết kế và gia công kết cấu của hệ thống Chương này trình bày quá trình tính toán, thiết kế và tiến hành chế tạo phần cơ khí của hệ thống - Chương 5: Chạy thử Chương này trình bày các kết quả thí nghiệm, chạy thử của hệ thống trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau. - Chương 6: Kết luận- Kiến nghị Trình bày kết luận của đề tài, các đề xuất để hoàn thiện đề tài. 4
19. CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về khuôn ép phun 2.1.1 Giới thiệu công nghệ ép phun Là quá trình nhựa được nung nóng chảy và bơm vào lòng khuôn, sau khi điền đầy hoàn toàn lòng khuôn và nguội lại, nhựa sẽ có hình dáng của lòng khuôn, khuôn được mở ra và sản phẩm được hệ thống đẩy đẩy ra ngoài, trong quá trình này, nhựa chỉ chịu các tác động vật lý mà không xảy ra các phản ứng hóa học.  Công nghệ ép phun đòi hỏi 3 yếu tố: - Máy ép phun. - Vật liệu nhựa. - Khuôn.  Khả năng công nghệ: - Tạo ra các sản phẩm có hình dáng phức tạp tùy ý. - Trên cùng một sản phẩm hình dáng giữa mặt trong và mặt ngoài có thể khác nhau (đây là một thế mạnh so với các công nghệ sản xuất sản phậm nhựa khác). - Khả năng tự động hóa và chi tiết có tính lặp lại cao. - Sản phẩm sau khi ép phun có màu sắc phong phú và độ nhẵn bóng bề mặt rất cao nên không cần gia công lại. - Phù hợp cho sản xuất hàng khối và đơn chiếc (trong những trường hợp đặc biệt). 5
20. Khay nước đá Ly nhựa Đồ choi lego Hộp dựng xà phòng Hình 2.1 Một số sản phẩm của công nghệ ép phun 2.1.2 Khái niệm khuôn ép phun Khuôn là một dụng cụ để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình, khuôn được thiết kế và chế tạo để sử dụng cho một số lượng chu trình nào đó có thể là một lần và cũng có thể là nhiều lần Khuôn gia công sản phẩm nhựa là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau, được chia ra làm hai phần khuôn chính là: - Phần cavity (phần khuôn cái, phần khuôn cố định): được gắn trên tấm cố định của máy ép nhựa. - Phần core (phần khuôn đực, phần khuôn di động): được gắn trên tấm di động của máy ép nhựa. - Phần tạo sản phẩm (khoảng trống giữa cavity và core) được điền đầy bởi nhựa dẻo và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm, sau đó nhựa dẻo đươc làm nguội đông đặc lại rồi lấy ra khỏi khuôn bằng hệ thống đẩy sản phẩm hoặc bằng tay. 6
21. 2.1.3 Cấu tạo khái quát một khuôn ép phun Hình 2.2 Các hệ thống chính của khuôn  Chú thích: 1. Vít lục giác: Liên kết các tấm khuôn và tạo tính thẩm mỹ. 2. Vòng ịđ nh vị: Định tâm giữa bạc cuống phun và vòi phun. 3. Bạc cuống phun: Dẫn nhựa từ máy ép vào các kênh dẫn nhựa. 4. Khuôn cái: Tạo hình cho sản phẩm. 5. Bạc định vị: Đảm bảo vị trí tương quan giữa khuôn đực và khuôn cái. 6. Tấm kẹp trước: Giữ chặt phần cố định của khuôn và máy ép nhựa. 7. Vỏ khuôn cái và khuôn đưc: Thường được làm bằng vật liệu rẻ tiền hơn với khuôn cái nên giúp giảm giá thành khuôn nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế của khuôn. 8. Chốt hồi: hồi hệ thống về vị trí ban đầu khi đóng khuôn. 9. Khuôn đực: tạo hình cho sản phẩm. 10. Chốt định vị: giúp khuôn đực và khuôn cái liên kết một cách chính xác. 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4