Tài liệu Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động MỤC LỤC Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU...........................................................1 1.1. Yêu cầu xã hội........................................................................................1 1.2. Phân tích sản phẩm.................................................................................8 Chương 2 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ..............................................11 2.1. Phát biểu bài toán thiết kế.....................................................................11 2.2. Xác định yêu cầu khách hàng...............................................................11 2.3. Xác định các yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế.....................17 Chương 3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.................................22 3.1. Tham khảo các sản phẩm hiện có.........................................................22 3.2. Phân tích làm rõ vấn đề........................................................................24 3.3. Phân tích thành chức năng con.............................................................24 3.4. Đưa ra ý tưởng thiết kế.........................................................................24 3.5. Đánh giá và lựa chọn ý tưởng thiết kế..................................................32 3.6. Kết luận................................................................................................39 Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ..................................................................40 4.1. Kích thước và hình dáng mẫu giấy.......................................................40 4.2. Sơ đồ nguyên lý....................................................................................40 4.3. Lựa chọn thông số kỹ thuật chung cho hệ thống...................................41 4.4. Tính toán thiết kế cụm cấp giấy............................................................41 4.5. Tính toán thiết kế cụm đùn keo............................................................45 4.6. Tính toán thiết kế cụm dập...................................................................48 4.7. Tính toán yêu cầu nguồn cấp khí nén...................................................52 4.8. Lựa chọn một số thiết bị khác...............................................................53 Chương 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN............................................56 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động 5.1. Chu trình hoạt động..............................................................................56 5.2. Thiết kế thuật toán điều khiển...............................................................58 5.3. Lựa chọn linh kiện cho mạch điều khiển..............................................59 5.4. Chương trình điều khiển.......................................................................60 5.5. Mô phỏng điều khiển............................................................................63 TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................64 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Yêu cầu xã hội Nhu cầu cơm quán, thức ăn nhanh hiện nay Với nhịp sống hiện đại tấp nập và vội vã. Nhu cầu có được 1 bữa cơm trưa là điều hết sức cần thiết đối với mỗi người. Tuy nhiên không phải ai cũng có điều kiện để mang theo mình 1 bữa cơm trưa đã chuẩn bị sẵn, tất yếu họ phải tìm đến những hàng quán. Hình 1.1 Hình ảnh cơm hộp phổ biến tại các tiệm cơm Một trong những hình thức được nhiều người lựa chọn là mang cơm về. Bởi lẽ với số lượng khách hàng lớn như vậy việc thiếu chỗ ngồi là điều không thể tránh khỏi. Bên cạnh đó việc mong muốn được mang thức ăn về nhà hoặc Trang 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động văn phòng để thưởng thức trong không khí yên tĩnh là điều đương nhiên. Theo Bamboo - bộ phận nghiên cứu của Havas Riverochid có đến 80% số người trả lời khảo sát đã từng sử dụng dịch vụ giao thức ăn tận nơi. Trong đó nhóm khác hàng là giới văn phòng với nhu cầu đặt cơm trưa chiếm tỷ lệ khá lớn. Thông qua mạng xã hội, ứng dụng giao hàng họ có thể chủ động lựa chọn bữa trưa ngon miệng, an toàn cho sức khỏe. Như vậy có thể thấy đối với nhu cầu dùng cơm trưa mang đi lớn đến như vậy yêu cầu 1 số lượng bao bì tương ứng. Hình 1.2 Thói quen sử dụng thức ăn nhanh của giới văn phòng Không chỉ dừng lại ở hộp cơm trưa. Đối với văn hóa “ăn hàng” của giới trẻ hiện nay nhu cầu hộp đựng đồ ăn cũng không nhỏ. Theo báo mới, cuộc khảo sát đã cho thấy có người ăn vặt 10 triệu đồng/ tháng nếu đem ra so sánh với giá thành của các món ăn đường phố phổ biến ta có thể thấy được nhu cầu của hộp đựng thức ăn là lớn đến thế nào. Chưa tính đến việc những quán ăn đường phố thế này thường không có chỗ ngồi dẫn đến người ăn phải mua Trang 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động mang về hoặc tìm 1 nơi nào khác để ăn. Kết quả là hộp đựng sau khi được sử dụng thường thấy nhét đầy tại các thùng rác công cộng do quá tải, hoặc tệ hơn thải trực tiếp xuống lòng đường hè phố. Hình 1.3 Văn hóa ăn hàng của giới trẻ Việt Nam và nhu cầu của thức ăn nhanh Gánh nặng môi trường đối với sản phẩm không phân hủy được Với nhu cầu sử dụng lớn như đã đề cập ở trên, các hộp cơm xốp thường chỉ được xử dụng 1 lần. Kết quả của quá trình trên là số lượng hộp xốp sau sử dụng liên tục tăng lên tuy nhiên lại thiếu giải pháp để xử lý chúng 1 cách triệt để. Xốp là vật liệu khó phân hủy dưới điều kiện tự nhiên của môi trường. Khi được thải ra ngoài tự nhiên các hộp xốp gây ô nhiễm môi trường đất và nước, gây cản trở sự sinh trưởng và phát triển của các loài thực vật do ngăn cản thực vật tiếp cận với nguồn nước. Sự hạn chế phát triển này dẫn đến việc gây xói mòn đất, ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái trong vùng. Trang 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động Hình 1.4 Rác thải khó phân hủy gây ảnh hưởng đến môi trường Ngoài ra. 1 trong những giải pháp để xử lý rác thải khó phân hủy dạng này là thiêu đốt. Quá trình thiêu đốt xốp sản sinh ra nhiều chất độc hại gây ảnh hưởng không chỉ tới người trực tiếp xử lý mà còn người dân xung quanh khu vực. Với lượng rác thải không ngừng tăng lên như vậy kèm theo việc thiếu ý thức của người dân khi sử dụng sản phẩm hộp xốp khiến cho chúng thường bị vức bừa bãi sau khi sử dụng gây mất mỹ quang đô thị, tắc ngẽn cống rãnh và là nơi ẩn chứa của nhiều loại vi khuẩn gây bệnh. Hình 1.5 Rác thải làm tắc nghẽn kênh rạch gây ô nhiễm môi trường nước Trang 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động Hộp xốp được thải trực tiếp vào kênh rạch sông ngoài còn khiến cho các loài sinh vật sống trong môi trường nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Các loài cá, sinh vật dưới nước ăn phải làm ảnh hưởng tới sức khỏe cũng như sự sống của các loài này. Xốp nổi trên mặt nước cũng khiến cho các loài thực vật dưới nước bị ngăn cách khỏi ánh sáng mặt trời, đồng thời làm tắc ngẽn dòng nước khiến kênh rạch trở nên tù đọng làm ngăn khả năng tự phục hồi của nước trước sự ô nhiễm và trở thành nơi trú ngụ của nhiều loại dịch bệnh. Hình 1.6 Rác thải khó phân hủy ảnh hưởng xấu đến các loài sinh vật Là rác thải khó phân hủy không tá chế được nên hiện tại để xử lý hộp xốp đã xử dụng chỉ có 2 phương pháp đó là: Chôn lấp hợp vệ sinh và thiêu đốt. Trong đó: + Chôn lấp hợp vệ sinh: Rác thải được rải thành từng lớp, đầm nén để giảm thể tích và phủ đất lên (phun hóa chất để tăng hủy quả xử lý và hạn chế côn trùng) với sơ đồ quy trình như sau: Trang 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động Hình 1.7 Quy trình xử lý rác thải bằng phương phá chôn lấp Bãi chôn lấp hợp vệ sinh có lắp đặt hệ thống thu khí, hệ thống thu gom và xử lý nước rỉ rác. Đây là công nghệ đơn giản và chi phí thấp, phù hợp với các nước đang phát triển, tuy nhiên tốn diện tích đất lớn. Hình 1.8 Hình ảnh sử lý rác thải bằng phương pháp chôn lấp + Thiêu đốt: Quá trình dùng nhiệt độ cao (1000 - 11000C) để phân hủy rác. Ưu điểm của phương pháp là giảm đáng kể thế tích chất thải phải chôn lấp (xỉ, tro). Tuy nhiên chi phí đầu tư, vận hành nhà máy đốt rác khá cao, phù hợp với các nước tiên tiến, phát triển. Trang 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động Hình 1.9 Hình ảnh sử lý rác thải bằng phương pháp thiêu đốt Nguy cơ đối với sức khỏe người sử dụng Với tính năng nhẹ, bền, dễ sử dụng,… đồ nhựa dùng một lần đã trở nên quen thuộc với người tiêu dùng. Những sản phẩm này rất được ưu chuộng tại những cửa hàng đồ uống, đồ ăn nhanh hay trong những bữa tiệc, pinic dã ngoại. Hộp xốp được chế tạo nguyên liệu chính từ một loại nhựa nhiệt dẻo. Khi đựng thức ăn nóng hàm lượng chất độc từ loại nhựa này sẽ giải phóng, ngấm vào thức ăn gây tổn hại, phá hủy gan và sinh nhiều bệnh khác. Bên cạnh đó cục an toàn thực phẩm cũng từng khuyến cáo không nên sử dụng hộp xốp đựng thức ăn, đồ uống nóng, nhiều dầu mỡ, đồ chiên rán, salad. Vì nhiệt độ cao kết hợp với hàm lượng acid làm tăng nguy cơ thôi nhiễm Styrene (hóa chất sử dụng để sản xuất hộp xốp) Trang 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động Chất Styrene có khả năng gây ung thư, phá hủy DNA gây dị tật thai nhi, rối loạn hệ thần kinh, ảnh hưởng dến nồng độ máu. Đặc biệt chất Styrene dễ xâm nhập vào cơ thể người chỉ cần nồng độ nhỏ cũng có thể gây tổn hại tới sức khỏe người sử dụng. 1.2. Phân tích sản phẩm Quy trình sản xuất hộp cơm xốp Có bốn thiết bị chính: máy đùn tấm xốp, máy tạo hình hộp cơm thủy lực chân không, máy cắt thủy lực, máy nghiền và tạo hạt phế liệu. - Hạt PS sau khi trộn được đun chảy và tiêm vào chất tạo bọt, đùn ép thành tấp PS - Tấm xốp PS được làm nóng cho mềm, dùng áp suất ép hút vào khuôn, sau đó cắt thành các bán thành được kết nối với nhau. - Hộp cơm với kết nối với nhau được dập xuống và cắt các lỗ cần thiết trong các hộp cơm cùng một lúc Hình 1.10 Sơ đồ quy trình sản xuất hộp cơm giấy Trang 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động Hình 1.11 Quy trình sản xuất hộp cơm giấy và các thiết bị trong quy trình Quy trình sản xuất hộp cơm giấy Với mục tiêu nhằm thay thế được phần nào việc sử dụng hộp xốp trong đời sống thường ngày. Quy trình xuất sản xuất hộp giấy phải mang tính nhỏ gọn, đơn giản giá thành rẻ. Quá trình sản xuất hộp giấy bao gồm: - Tấm giấy được in ấn theo yêu cầu - Mẫu giấy tạo tấm giấy có hình dạng cần thiết - Tấm giấy được vận chuyển đến bộ phận phù hợp để thực hiện dán và tạo hình hoàn chỉnh sản phẩm. Trang 9 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động Hình 1.12 Quy trình sản xuất hộp giấy và các thiết bị liên quan Trang 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 2.1. Phát biểu bài toán thiết kế - Mô tả tóm lược: Thiết kế máy dập dán hộp cơm giấy tự động. - Mục đích thương mại chính của sản phẩm: + Giá thành thấp. + Dễ sửa chữa, thay thế. + Chế tạo dễ dàng . + Phù hợp với các bộ phận khác của máy để dễ dàng thay thế. - Thị trường mục tiêu: Tất cả các doanh nghiệp, người nông dân buôn bán và sử dụng. - Giả thuyết và những ràng buộc: + Giá thành thấp + Sản phẩm hoạt động ổn định. + Kết cấu máy đơn giản, nhỏ gọn. + Dễ lắp đặt, sửa chữa, thay thế, bảo trì. + Đảm bảo an toàn lao động. 2.2. Xác định yêu cầu khách hàng Bước 1: Xác định các thông tin cần thiết - Đối tượng sẽ phải tiến hành thu thập thông tin: + Người dân, người gia công thuê, người phân phối máy,... + Xác định các thông tin về những sản phẩm cùng loại hiện có trên thị trường như: các thông số kỹ thuật, giá thành, mức độ đáp ứng nhu cầu của khách hàng về dòng sản phẩm này. - Các thông tin về hệ thống: mục đích sử dụng, tính năng,… Bước 2: Xác định các phương pháp thu thập thông tin - Sử dụng phương pháp thăm dò khảo sát đối tượng: Trang 11 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động + Tham khảo qua mạng các sản phẩm của nước ngoài: Tham khảo 10 sản phẩm. + Nhà phân phối máy công nghiệp: hỏi 10 người. + Đối tượng sử dụng: 20 ,người dân (10 người), người gia công thuê (5 người) và người phân phối (5 người). Bước 3: Xác định nội dung các câu hỏi Bảng câu hỏi sẽ tập trung vào khoảng 10 câu hỏi tập trung vào nội dung chính : - Thị trường. - Mục đích sử dụng. - Tính năng, yêu cầu kỹ thuật cần thiết. Bước 4: Thiết kế các câu hỏi Cụ thể : phải thiết câu hỏi sao cho ngôn ngữ phù hợp với đối tượng được điều tra, ngôn từ trong sáng, rõ ràng, dễ hiểu. - Các câu hỏi sau khi thiết kế : đánh dấu check vào phương án được lựa chọn cho từng câu hỏi, có thể lựa chọn nhiều hơn 1 phương án. Bảng 2.1 Câu hỏi khảo sát khách hàng ST T CÂU HỎI TRẢ LỜI A 1 Máy mà bạn đã dùng qua do nước nào sản xuất ? B Hàn Quốc C Việt Nam D Khác A 2 Máy mà bạn đã dùng có kích thước như thế nào Nhật Quá lớn B Vừa phải C Nhỏ gọn Trang 12 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ST T Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động CÂU HỎI TRẢ LỜI A 3 Theo bạn giá thành máy nhập khẩu như thế nào ? B Vừa phải C Rẻ A 4 Máy nhập khẩu có hiệu quả làm việc như thế nào ? Những máy nhập khẩu thường gặp phải những hư hỏng gì ? Tốt C Tạm được D Không được tốt lắm 6 7 Điều kiện vận hành của máy mà bạn mong muốn ? Hệ thống khí nén B Hư động cơ C Hư hộp số D Hệ thống dập E Hư hỏng khác A Tuổi thọ của máy mà bạn mong muốn bao nhiêu năm ? Rất tốt B A 5 Quá cao 3 năm B 5 năm C 7 năm D 9 năm A B Vận hành nhanh, êm Dễ thay đổi chế độ làm việc Trang 13 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ST T Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động CÂU HỎI TRẢ LỜI C D A 8 Mức độ an toàn trong vận hành mà bạn mong muốn ? 9 10 C Tự động dừng khi có sự cố 11 Dễ vận chuyển, lắp ráp B Dễ sử dụng C Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ D Dễ tìm phụ tùng thay thế Làm việc năng suất cao B Phù hợp với mọi địa hình C Giá thành phù hợp D An toàn tuyệt đối A Bạn cần một hệ thống dập hộp hoạt động như thế nào ? Rất cần thiết Cần thiết A Yêu cầu đầu tiên của một máy sản xuất bao bì thức ăn nhanh là gì? An toàn trong vận hành B A Điều kiện sử dụng máy mà bạn mong muốn là gì ? Dễ bảo trì sửa chữa Tự động hoàn toàn B Bán tự động C Tự động hay không đều được D Không cần phải tự động hóa Bước 5: Sắp xếp các câu hỏi Trang 14 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động - Về độ an toàn sử dụng : câu 7 - Về đặc tính, cấu trúc sản phẩm : câu 6, câu 8, câu 9, câu 10 - Về giá thành : câu 2, câu 9 - Về phạm vi sử dụng : câu 9 - Về thị trường : câu 1, câu 2, câu 3, câu 4, câu 5 Bước 6: Thu thập thông tin Tổng hợp lại những câu trả lời được khách hàng chọn nhiều nhất: Câu 1: A Trung Quốc Câu 2: A Quá lớn Câu 3: A Quá cao Câu 4: A Rất tốt Câu 5: A Hư hệ thống dập Câu 6: D 9 năm Câu 7: A Vận hành nhanh, êm B Dễ thay đổi chế độ làm việc C Dễ bảo trì sửa chữa D An toàn trong vận hành Câu 8: C Tự động dừng khi có sự cố Câu 9: B Dễ sử dụng C Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ Trang 15 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động Câu 10: A Làm việc năng suất cao C Tự động dừng khi có sự cố D An toàn tuyệt đối Câu 11: A Tự động hoàn toàn Bước 7: Rút gọn thông tin Qua kết quả thăm dò và khảo sát, nhóm rút ra được các yêu cầu của khách hàng như sau: Bảng 2.2 Bảng tổng kết yêu cầu khách hàng STT Nhu cầu khách hàng thu thập được (Thu thập dữ liệu) Rút gọn dữ liệu 1 Các máy mà bạn đã dùng qua do nước nào sản xuất ? Nước ngoài 2 Máy mà bạn đã dùng có kích thước như thế nào Quá lớn 3 Theo bạn giá thành máy nhập khẩu như thế nào ? Giá cao 4 Máy nhập khẩu có hiệu quả làm việc như thế nào ? Những máy nhập khẩu thường gặp phải những 5 hư hỏng gì? 6 Tuổi thọ của máy mà bạn mong muốn bao nhiêu năm ? 7 Điều kiện vận hành của máy mà bạn mong muốn ? 8 Mức độ an toàn trong vận hành mà bạn mong muốn ? 9 Điều kiện sử dụng máy mà bạn mong muốn là gì ? Sử dụng tốt Hệ thống bắn tăm 9 năm Êm nhẹ, dễ bảo trì, sửa chữa, an toàn Dừng khi có sự cố Dễ sử dụng, gọn nhẹ Trang 16 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động Yêu cầu đầu tiên của một máy dập dán hộp cơm 10 giấy là gì ? Năng suất cao, an toàn, tự động. Bạn cần một hệ thống dập trong máy dập dán 11 hộp cơm giấy hoạt động như thế nào ? Tự động hoàn toàn QUA KẾT QUẢ THĂM DÒ VÀ KHẢO SÁT, NHÓM RÚT RA ĐƯỢC CÁC YÊU CẦU CỦA KHÁCH HÀNG ĐỐI VỚI SẢN PHẨM NHƯ SAU: Những yêu cầu được sắp xếp theo thứ tự ưu tiên từ cao đến thấp như sau : - Độ an toàn cao. - Giá thành rẻ. - Năng suất cao. - Dễ lắp ráp, dễ sử dụng. - Dễ sửa chữa, bảo trì. - Điều khiển dễ dàng. - Tuổi thọ cao. 2.3. Xác định các yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế Bước 1: Xác định khách hàng Thị trường mục tiêu của sản phẩm là: + Người dân sử dụng. + Người gia công thuê. + Người phân phối sản phẩm. Bước 2: Xác định yêu cầu khách hàng Qua kết quả thăm dò và khảo sát, nhóm rút ra được các yêu cầu của khách hàng như sau: + Độ an toàn cao. + Giá thành rẻ. + Năng suất cao. + Dễ lắp ráp, dễ sử dụng. Trang 17 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy dập dán hộp giấy tự động + Dễ sửa chữa, bảo trì. + Điều khiển dễ dàng. + Tuổi thọ cao. Bước 3: Xác định mức độ quan trọng của các mối liên quan + Tính an toàn: hệ thống vận hành phải an toàn,không gây nguy hiễm cho người sử dụng,liên quan đến hệ số an toàn. + Giá thành: liên quan đến vật liệu, kiểu dáng, kích thước, khối lượng. + Năng suất cao: liên quan đến kết cấu, động cơ. + Dễ chế tạo, lắp ráp: liên quan đến kết cấu hệ thống, vật liệu chế tạo các chi tiết, dễ gia công chi tiết. + Dễ sửa chữa, bảo trì: liên quan đến kết cấu, các khớp nối, các chi tiết, phụ tùng thay thế. + Điều khiển dễ dàng: liên quan đến bộ phận điều khiển, lực cần vận hành. + Tuổi thọ cao: liên quan đến độ bền, độ mài mòn của vật liệu. Gửi cho khách hàng một danh sách các yêu cầu trên và đề nghị họ sắp xếp lại và đánh số theo thứ tự, cái nào họ cảm thấy quan trọng nhất thì đánh số 1, họ có thể bỏ qua những yêu cầu mà họ cho là không quan trọng. Từ danh sách phản hồi của khách hàng, ta đưa ra một số hệ số phụ thuộc tầm quan trọng cho mỗi nhu cầu như sau: Bảng 2.3 Bảng hệ số quan trọng yêu cầu khách hàng Yêu cầu của khách hàng Tính an toàn Hệ số tầm quan trọng 1 Giá thành 2 Năng suất cao 1 Chế tạo, lắp ráp 2 Sửa chữa, bảo trì 1 Điều khiển 2 Trang 18