ĐỒ án tốt NGHIỆP NGÀNH cơ điện tử đề tài THIẾT kế CHẾ tạo mô HÌNH máy PHUN ép NHỰA

Dựa vào quy trình công nghệ trên và các tài liệu tham khảo khác em chế tạo mô hình của mình gồm các bộ phận sau: - Bộ phận kẹp giữ khuôn: Cơ cấu chấp hành dùng xylanh thủy khí và van điệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH

MÁY PHUN ÉP NHỰA

Người hướng dẫn: TS NGUYỄN DANH NGỌC Sinh viên thực hiện: TRẦN THANH QUANG

Số thẻ sinh viên: 101232091131

Lớp: 09CDT2

Đà Nẵng, 5/2018

Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình máy phun ép nhựa.

Sinh viên thực hiện: Trần Thanh Quang

Số thẻ sinh viên: 101232091131

Lớp: 09CDT2.

Tóm tắt nội dung đề tài:

Dựa vào tìm hiểu thực tế qua quá trình thực tập và làm việc tại nhà máy phun ép nhựa

và các kiến thức được trang bị ở trường Em chọn đề tài tốt nghiệp của mình là “ Thiết

kế chế tạo mô hình máy phun ép nhựa”.

Về quy trình công nghệ gồm có 3 giai đoạn:

- Lấy nhựa vào khuôn ép

- Tạo áp lực ép để điền đầy

- Làm nguội và lấy sản phẩm ra khỏi khuôn.

Dựa vào quy trình công nghệ trên và các tài liệu tham khảo khác em chế tạo mô hình của mình gồm các bộ phận sau:

- Bộ phận kẹp giữ khuôn: Cơ cấu chấp hành dùng xylanh thủy khí và van điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA

………

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: … ……….………….…… Số thẻ sinh viên: ………

Lớp:……… Khoa: Ngành: ………

1 Tên đề tài đồ án: ……… ………

………

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……… ……… ……

………

… ……….… ……… ………

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: … ………

… ………

… ………

… ………

… ………

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): … ………

… ………

… ………

… ………

Phụ lục 01

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./201…

7 Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./201…

Đà Nẵng, ngày tháng năm 201

Trưởng Bộ môn……… Người hướng dẫn

LỜI MỞ ĐẦU VÀ CẢM ƠN

Hiện nay đất nước ta đang trong thời kì đổi mới, thời kỳ công nghiệp hóa hiệnđại hóa cùng với sự phát triển của nghành chế tạo máy, nghành kỹ thuật điện tử là

sự phát triển của kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Hệ thống điều khiển là một

bộ phận không thể thiếu được trong mọi quá trình tự động hóa

Nhu cầu về vật liệu mới: ngày nay chất dẻo, hay còn gọi là nhựa, là các hợpchất cao phân tử, được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đờisống hằng ngày cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đạicủa con người

Đây là đề tài, đồ án nghiên cứu cuối cùng của em trước khi rời khỏi ghế nhàtrường và trở thành kỹ sư, với những kiến thức được lĩnh hội, em đều áp dụng vào

đề tài này Trong quá trình thực hiện đề tài, đã nhận được sự giúp đỡ, ủng hộ rấtnhiều từ phía thầy cô, gia đình và bạn bè

Qua đó, chúng em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến những người đã hỗ

trợ chúng em hoàn thành đồ án này, đặc biệt là thầy Ts Nguyễn Danh Ngọc, thầy

là người đã luôn theo dõi, hướng dẫn, chỉ bảo rất tận tình trong suốt quá trình emthực hiện đề tài

Trong đề tài chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được nhữngđóng góp quý báu từ phía quý Thầy Cô và các bạn đọc để đề tài hoàn thiện hơn

Trân trọng cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Trần Thanh Quang

Lời cam đoan

Đồ án tốt nghiệp của em là một sản phẩm được làm ra từ chính bản than của em.Không ăn cắp ý tưởng hay vi phạm bản quyền đề tài của ai

Trong đồ án tất cả các thuật ngữ, chú giải, hình ảnh đều được ghi rõ nguồn gốc khi

sử dụng hình ảnh Các tài liệu tham khảo được trích dẫn tại mục phụ lục 1 đều đểtên và ghi rõ rang tác giả của tài liệu

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ v

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 6

-1.1 Giới thiệu về ngành nhựa 8

-1.2 Tổng quan về công nghệ ép phun 9

1.2.1 Giới thiệu về công nghệ ép phun 9

1.2.2 Đặc điểm công nghệ ép phun 9

1.2.3 Phân loại máy ép phun theo cấu tạo 11

1.2.3.1 Máy ép phun trục vít: 11

1.2.3.2 Máy ép phun piton 13

1.2.4 Phân loại theo cơ chế vận hành 14

1.2.4.1 Máy ép ngang 14

1.2.4.2 Máy ép dọc 15

1.2.4.3 Máy ép phun nghiêng 16

1.2.4.4 Máy ép phun có nhiều chế độ quay 16

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ KHỐI CƠ KHÍ CỦA MÁY ÉP NHỰA 17

2.1 Giới thiệu sơ lược về mô hình máy phun ép nhựa 17

2.1.1 Thiết kế mô hình 17

2.1.1.1 Đơn vị đóng mở 17

2.1.1.2 Đơn vị ép phun 19

2.1.2 Một số bộ phận quan trọng của máy ép phun 20

2.1.2.1 Phễu nạp liệu 20

2.1.2.2 Trục vít 21

2.1.2.3 Xylanh và vòng băng đốt trong 22

2.1.2.4 Bộ phận ngăn dòng chảy ngược nhựa lỏng: 22

2.1.2.5 Đầu phun 22

2.1.2.6 Khuôn ép phun 24

2.1.2.7 Xylanh thủy khí 25

2.1.2.8 Van thủy khí 26

-2.2 Quy trình công nghệ máy phun ép nhựa 27

27

27

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 30

3.1 Tổng quan về PLC 30

3.1.1 Giới thiệu chung 30

3.1.2 Hoạt động của một PLC 31

3.1.3 Ứng dụng của PLC 33

3.1.4 Giới thiệu PLC N70α của hãng Samsung 33

3.2 Thiết kế sơ đồ nối dây mô hình 37

3.2.2 Mạch điều khiển arduino 39

3.2.3 Sơ đồ nối dây PLC 39

3.3 Sơ đồ thuật toán chương trình PLC 41

-3.4 Giới thiệu một số linh kiện 41

-3.4.1 Arduino 41

3.4.2 Cảm biến DA76H 43

3.4.3 Dây cảm biến nhiệt độ NTC100K 44

3.4.4 Rơ le trung gian Omron MY2N 45

3.4.5 Công tắc hành trình BTN1A019 45 2.3.6 Động cơ pittman 8322 - 46 -

PHỤ LỤC 1: CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

-PHỤ LỤC 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG CHU TRÌNH

CARNOT 49 PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH PLC 53 PHỤ LỤC 4: CHƯƠNG TRÌNH ARDUINO 55

-DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

Hình 1 1: Số kg nhựa tiêu thụ trên đầu người từ năm 20102015[2] 9

Hình 1 2: Máy ép phun trục vít 11

Hình 1 3: Máy ép phun bằng piton 13

Hình 1 4: Máy ép phun nằm ngang 14

Hình 1 5: Máy phun ép dọc 15

Hình 2 1: Mô hình máy phun ép nhựa 17

Hình 2 2: Đơn vị đóng mở 18

Hình 2 3: Cấu tạo của đơn vị đóng mở 18

Hình 2 4: Giai đoạn lấy nhựa vào khuôn 19

Hình 2 5: Giai đoạn ép áp lực điền đầy nhựa vào khuôn 20

Hình 2 6: a Cấu tạo trục vít, b cấu tạo chổ nối trục 21

Hình 2 7: Cấu tạo của trục vít đùn đơn giản 21

Hình 2 8: Trục vít với van chặn dòng chảy ngược (Nguồn: Injection.vn) 23

Hình 2 9: Khuôn đúc sản phẩm (Nguồn: Injection.vn) 24

Hình 2 10: Xylanh thủy khí 25

Hình 2 11: Van khí nén 26

Hình 2 12 27

Hình 2 13: Sơ đồ tổng thể mô hình máy ép nhựa 27

Hình 2 14: Quy trình công nghệ ép phun (Nguồn: Injection.vn) 28

Hình 2 30: Động cơ pittman 8322 (Nguồn: diendancnc.vn) 46

Hình 2 31: Màn hình Text LCD 16x2 47

Hinh 3 1: Chu kỳ vòng quét của PLC 32

Hinh 3 2: PLC Samsung N70α ( nguồn: Naver.com) 34

Hinh 3 3: Rack gắn module của PLC SAMSUNG (Nguồn: Naver.com) 34

Hinh 3 4: Giao diện phần mềm lập trình WINFPST 36

Hinh 3 5: Cấu hình tốc độ truyền cho PLC 36

Hinh 3 6: Sơ đồ nối cáp cho PLC N70α 37

Hinh 3 7: Hệ thống cung cấp nguồn 38

Hinh 3 8: Sơ đồ mạch điều khiển arduino 39

Hinh 3 9: Sơ đồ nối dây PLC 40

Hinh 3 10: Lưu đồ thuật toán chương trình PLC 41

Hinh 3 11: Arduino UNO R3 42

Hinh 3 12: cảm biến DA76H 43

Hinh 3 13: Dây cảm biến nhiệt độ NTC100K 44

Hinh 3 14: Rơ le trung gian Omron MY2N ( Nguồn: internet) 45

Hinh 3 15: Công tắc hành trình ( Nguồn: internet) 45

-CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

1.1 Giới thiệu về ngành nhựa

Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa hoặc polymer, được dùng làm vật liệu sảnxuất nhiều loại vật dụng góp phần quan trọng vào phục vụ đời sống con ngườicũng như phục vụ cho sự phát triển của nhiều ngành và lĩnh vực kinh tế khácnhư; điện, điện tử, viễn thông, giao thông vận tải, thủy sản, nông nghiệp v.v.Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, chất dẻo còn được ứng dụng

và trở thành vật liệu thay thế cho những vật liệu truyền thống tưởng chừng nhưkhông thể thay thế được là gỗ, kim loại, silicat v.v Do đó, ngành công nghiệpNhựa ngày càng có vai trò quan trọng trong đời sống cũng như sản xuất củacác quốc gia

Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, ngành công nghiệp Nhựa dù còn non trẻ

so với các ngành công nghiệp lâu đời khác như cơ khí, điện - điện tử, hoá chất,dệt may v.v… nhưng đã có sự phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây.Ngành Nhựa giai đoạn 2010 – 2015, là một trong những ngành công nghiệp cótăng trưởng cao nhất Việt Nam với mức tăng hàng năm từ 16% –

18%/năm (chỉ sau ngành viễn thông và dệt may), có những mặt hàng tốc độ

tăng trưởng đạt gần 100% [1] Với tốc độ phát triển nhanh, ngành Nhựa đangđược coi là một ngành năng động trong nền kinh tế Việt Nam Sự tăng trưởng

đó xuất phát từ thị trường rộng, tiềm năng lớn và đặc biệt là vì ngành nhựaViệt Nam mới chỉ ở bước đầu của sự phát triển so với thế giới và sản phẩmnhựa được phát huy sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của đời sống bao gồmsản phẩm bao bì nhựa, sản phẩm nhựa vật liệu xây dựng, sản phẩm nhựa giadụng và sản phẩm nhựa kỹ thuật cao

Hình 1 1: Số kg nhựa tiêu thụ trên đầu người từ năm 2010-2015[2]

1.2 Tổng quan về công nghệ ép phun

1.2.1 Giới thiệu về công nghệ ép phun

Công nghệ ép phun là công nghệ truyền thống của ngành sản xuất nhựa,được phát triển qua 4 thế hệ máy, thế hệ thứ 4 là các loại máy ép điện, ép gazđang dược áp dụng phổ biến ở các quốc gia có công nghiệp nhựa tiên tiến như

Mỹ, Đức, Nhật… đang thâm nhập vào thị trường Châu Á Loại công nghệ nàyphục vụ cho các ngành công nghiệp điện tử, điện dân dụng, sản xuất xe hơi vàcác ngành công nghiệp khác, đỉnh cao của công nghệ này là công nghệ nhựa vimạch điện tử Tại Việt Nam, hiện có gần 3000 thiết bị ép phun trong đó có

2000 máy ở thế hệ thứ 2, thứ 3 trước đây công nghệ ép phun được sử dụng sảnxuất hàng gia dụng nay đã chuyển sang hàng nhựa công nghiệp phục vụ chocác ngành công nghiệp khác, sản phẩm của nó được thay thế các chất liệu khácnhư gỗ, sắt, nhôm, trong công nghiệp bao bì và hàng tiêu dùng

1.2.2 Đặc điểm công nghệ ép phun.

Công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đẩy lỏng khuôn.Một khi nhựa được làm nguội và định hình lại trong lòng khuôn thì khuôn

được mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy, trong quátrình này không có bất cứ một phản ứng hóa học nào.

Bằng cách quan sát thông thường nhất chúng ta có thể lấy rất nhiều sản phẩmnhựa xung quanh chúng ta Từ các sản phẩm đơn giản là các dụng cụ học tậpnhư : thước, bút…đồ chơi cho đến các sản phẩm phức tạp như: Bàn ghế, máytính…đều được làm bằng nhựa Các sản phẩm này đều có màu sắc và hìnhdáng đa dạng chúng đã làm cho cuộc sống ta thêm đẹp và tiện nghi hơn Điềunày đồng nghĩa với sản phẩm nhựa mà phần lớn tạo ra bằng công nghệ ép phun

đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta Với cáctính chất như: độ dẻo dai, có thể tái chế, không phản ứng hóa học nào vớikhông khí ở điều kiện thường…vật liệu nhựa đã đang thay thế dần các loại vậtliệu như: sắt, nhôm, gang…đang ngày càn cạn kiệt trong tự nhiên

Ép phun ( đúc dưới áp suất hay đúc tiêm) là phương pháp gia công chủ yếutrong công nghiệp gia công polymer

Các nhựa nhiệt dẻo thường được gia cong bằng phương pháp này.Phươngpháp ép phun thuộc nhóm 1 theo cách phân nhóm trạng thái vật liệu Sản phẩmgia công có kích thước khá chính xác théo 3 chiều vi được tạo ra hình trongkhuôn kín

Quá trình gia công gồm 2 quá trình:

* Nhựa hoá trong xi lanh nguyên liệu

* Tạo hình trong khuôn

Quá trình tạo hình chỉ tiến hành khi làm khít 2 nửa khuôn lại với nhau Tùytheo nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ của khuôn đúc khác nhau (nhựa nhiệtdẻo khác nhựa nhiệt rắn) Vật liệu chảy vào khuôn qua các rảnh, cửa tiết diệnnhỏ Khi vùng tạo hình của khuôn đã được lấp đầy nguyên liệu thì khuôn mớichịu tác dụng của lực ép Năng suất cao, chu kỳ ngắn Gia công bằng phươngpháp ép phun tiết kiệm được nhiều nguyên liệu Ít tốn công hoàn tất Quá trình

ép phun không ổn định về nhiệt độ và áp suất Đây là một đặc điểm khôngthuận lợi của phương pháp và chất lượng sản phẩm chịu ảnh hưởng rất lớn đặcđiểm này.

1.2.3 Phân loại máy ép phun theo cấu tạo

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

* 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 đẩyvào vùng tạo hình của khuôn đúc, để thực hiện được nhiệm vụ này, bộ phậntruyền động của bộ phận trục vít phải tạo được chuyển động quay tròn vàchuyển động tinh tiến

+ Bộ phận truyền động: Trục vít hoạt động nhờ hai bộ phận truyền độngkhác nhau:

* Chuyển động tới lui nhờ vào xylanh thuỷ lực lắp sau xylanh nguyên liệu

* Chuyển động quay tròn có thể do động cơ điện truyền động qua bộ phậngiảm tốc bằng bánh răng và cũng có thể nhờ vào bộ phận truyền động thuỷ lực.Hiện nay người ta dùng động cơ thuỷ lực, vì phạm vi điều chỉnh vận tốc rộng,mặt khác cơ cấu vận động kiểu này đơn giản hơn

+ Đầu phun: Là bộ phận nối tiếp giữa xylanh nguyên liệu,nó giữ nhiệm vụdẫn nguyên liệu từ xylanh nguyên liệu đến khuôn Cấu tạo và hình dạng cuađầu phun có ảnh hưởng rõ rệt đến áp suất và nhiệt của nhựa, đồng thời nó cũngảnh hưởng tới thời gian duy trì áp suất, nghĩa là ảnh hưởng đến chu kì đúc.Cấu tạo của đầu phun phải đảm bảo 3 yêu cầu sau:

* Không có điểm dừng trên đầu nguyên liệu

* Cấu tạo của máy gọn nhẹ nhất là bộ phận nạp liệu.

* Tuy không đòi hỏi đo lường, nhưng lượng vật liệu đi vào máy khá đồngđều giúp cho việc đảm bảo áp suất đúc ổn định, chất lượng sản phẩm đồngđều

* Tổn thất áp suất trong vùng nguyên liệu trước trục vít ít do chúng đãđược đốt nóng đến trạng thái chảy nhớt

+ Nhược điểm:

* Không tạo được áp suất lớn do có khe hở giữa răng vít và xylanh

1.2.3.2 Máy ép phun piton

Hình 1 3:Máy ép phun bằng piton

- Ra đời sớm nhất

- Vật liệu được nhựa hóa trong xy lanh nguyên liệu gọi là xy lanh đốt nóng

- Bên trong xy lanh đốt nóng có đặt các lõi gia nhiệt giúp hiệu suất gia nhiệttăng và nhiệt độ vật liệu đồng đều

- Mục đích: tăng hiệu suất gia nhiệt

- Có một bộ phận nhựa hóa sơ bộ lắp kề với xy lanh nguyên liệu.

- Vật liệu sau khi nhựa hóa ở phần rời này sẽ được nạp vào xy lanh nguyênliệu và sau đó được đẩy vào khuôn

- Thuận lợi: giảm được áp suất đúc do khi đúc pittông tác dụng lên khốinhựa lỏng không có sự tổn hao áp suất bởi nén các hạt vật liệu

- Bộ phận nhựa hóa sơ bộ có thể là dạng xy lanh đốt nóng với pittông đẩyhoặc dạng vít đùn

- Dạng vít đùn có nhiều thuận lợi hơn:

+ Trộn vật liệu tốt hơn

+ Hiệu quả gia nhiệt tốt

+ Sản phẩm tạo được có chất lượng tốt do tính đồng nhất của vật liệu tăng

1.2.4 Phân loại theo cơ chế vận hành

1.2.4.1 Máy ép ngang

Hình 1 4:Máy ép phun nằm ngang

Đây là loại phổ biến nhất một phần của máy, bộ phận khuôn và các bộ phậnvòi phun nằm trên trục trung tâm và khuôn được mở ra theo hướng nằm ngang.Kích thước ngắn gọn, dễ vận hành bảo trì, trọng tâm máy thấp, cài đặt máy ổn

định, sản phẩm sau khi hoàn thành dễ dàng được lấy ra nhờ trọng lượng củasản phẩm do đó dễ dàng thực hiện hoạt động tự động hoàn toàn Hiện nay đa

số sử dụng loại máy này

phun đứng này được sử dụng cho máy ép phun nhỏ.

1.2.4.3 Máy ép phun nghiêng

Bộ phận khuôn và các bộ phận vòi phun không nằm trên trục trung tâm mà tạothành một góc lệch tâm Hướng phun và giao diện nằm trên cùng bề mặt khuôn.Phù hợp cho các trung tâm gia công các sản phẩm có bề mặt phẳng không được đểlại dấu vết trên bề mặt sản phẩm máy ép phun nghiêng có diện tích nhỏ hơn máy

ép phun ngang, nhưng nhựa được điền vào khuôn dễ dàng hơn do góc nghiêngxuống đây là máy được sử dụng nhiều cho các mục đích công suất nhỏ

1.2.4.4 Máy ép phun có nhiều chế độ quay

Máy đặc biệt nhiều khuôn được đặc trưng bởi cấu trúc thiết bị quay kẹp, khuôn bốtrí xung quanh trục quay

Đây là loại máy ép phun phát huy khả năng hóa dẻo để rút ngắn chu kì sản xuất vànâng cao năng lực sản xuất của máy, đặc biệt máy thích hợp cho làm mát và hốilượng nhựa lớn trong một thời gian dài, nó hỗ trợ thời gian làm mát và tang lượngnhựa trong sản xuất sản phẩm tuy nhiên hệ thống khuôn kẹp lớn, phức tạp, lực khánhỏ do đó máy được sử dụng trong sản xuất đế, bệ và một số sản phẩm khác Hiện nay các hãng máy đều tập trung vào phát triển hệ máy ép sử dụng động cơservo AC kết hợp kết cấu vitme – kìm để kẹp khuôn Ưu điểm của loại máy này làvận hành êm, ít tiếng ồn, dễ bảo trì bảo dưỡng, năng suất làm việc cao, dễ dàng lậptrình và điều khiển vị trí chính xác Nhược điểm là giá thành cao hơn so với cácmáy dùng xylanh truyền thống

Một số hãng sản xuất máy như: LSMtron (dùng PLC KEBA làm bộ điều khiểntrung tâm kết hợp máy bộ trợ chuyên dụng cho ngành ép nhựa như STEAM),WOOJIN, TOYO, KAWAGUCHI, ARBURG, NIIGATA, TOSHIBA,SUMITOMO v

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ KHỐI CƠ KHÍ CỦA MÁY ÉP NHỰA 2.1 Giới thiệu sơ lược về mô hình máy phun ép nhựa

Tạo lực tác động đóng kín hai phẩn nửa cửa của khuôn lại với nhau, lực đóngkín này không được lớn hơn 80% công suất và phải luôn lớn hơn áp suất bêntrong hốc khuôn do trục vít tạo nên

Cấu trúc và chi tiết hoạt động của đơn vị đóng mở: hai phần nửa của khuônđược đặt vào chính giữa 2 lỗ khoan hướng tâm nằm đối xứng trên hai tấm giữkhuôn, trên mặt có những lỗ khoan đối xứng để bắt ốc giữ khuôn Hai tấm giữ

này một phần cố định, phần còn lại chuyển động được tựa trên 4 thanh hình trụnằm ngang, hay thẳng đứng tùy theo dạng máy Lực khởi động tiến trình đóng

mở được tạo ra bởi hệ thống thủy lực, thông qua một hệ thống đòn bẩy dạngkhủy tay sẽ đẩy phần nửa tấm lót có mang một phần nửa khuôn chuyển độngtới lui dọc theo 4 trục định hướng đòn bẩy khủy chân chuyển động tạo nêntiến trình đóng mở khuôn

Hình 2 2: Đơn vị đóng mở

- Cấu tạo của đơn vị đóng mở:

Hình 2 3: Cấu tạo của đơn vị đóng mởĐơn vị đóng mở bào gồm các bộ phận:

• Tấm giữ khuôn di chuyển (5)

2.1.1.2 Đơn vị ép phun

Cấu tạo và hoạt động: bao gồm xylanh được bao xung quanh bởi các vòng bangđiện trở đốt nóng, trục vít bên trong xylanh Trục vít chuyển động quay kéo theohạt nhựa xuống từ phễu nạp nguyên liệu và đẩy dần về phía trước, đồng thời épnhự nóng chảy xuyên qua kênh tiếp nối đi vào bên trong hốc khuôn Chuyển độngquay của trục vít được khởi động bởi một động cơ thủy lực hay động cơ điện.chuyển động thẳng theo trục ngang được tạo ra bởi piton với xylanh thủy lực.Đơn vị phun: trục vít theo chiều ngang, dọc theo xylanh về phía đầu phun để đẩykhối nhựa nóng chảy vào hốc khuôn Với hoạt động này, trục vít được xem nhưgiữ vai trò của một piton nạp nhựa nóng chảy theo một lượng nhất định vào hốckhuôn

Hình 2 4: Giai đoạn lấy nhựa vào khuônCác bộ phận của đợn vị ép phun:

 Phễu nạp nguyên liệu (1)

 Vòng băng điện trở (3)

 Khuôn đúc phun (5)

 Cuống nối nhựa (6)Đơn vị ép: chuyển động quay của trục vít bắt đầu khởi động tạo áp suất lớn để nénchặt nhựa trong hốc khuôn ngay sau hoạt động cung ứng theo liều lượng của đơn

2.1.2.2 Trục vít

Hình 2 6: a Cấu tạo trục vít, b cấu tạo chổ nối trục

Trục vít có nhiệm vụ kéo nguyên liệu từ phễu chứa vào trong xylanh để nấu chảy.khi gia công nhựa nhiệt dẻo người ta thường sử dụng trục vít có 3 vùng: vùng kéo,vùng nén và vùng ép phun Các trục vít thường có chiều dài 20D (20 lần đườngkính D) kích thước của chiều dài dựa trên đòi hỏi của hiệu suất, sự nóng chảy lỏngcủa nhựa nhão và điều kiện cọ sát giữa các hạt nhựa với bề mặt trục vít

Hình 2 7: Cấu tạo của trục vít đùn đơn giản

- Cấu tạo trục vít bao gồm:

 Bộ phận chặn dòng chảy ngược (2)

2.1.2.3 Xylanh và vòng băng đốt trong

Xylanh là một ống thép với kích thước thành ống rất dày, bên ngoài được bao bọcbởi các vòng băng điện trở đốt nóng Xylanh hai lớp vỏ được ứng dụng đối vớinhựa cứng, giữa hai lớp vỏ này là dầu nhiệt độ của vòng băng nằm trong vùng sẽđạt được cố định thông qua dụng cụ điều chỉnh

2.1.2.4 Bộ phận ngăn dòng chảy ngược nhựa lỏng:

Trong giai đoạn ép, trục vít quay tạo áp suất lớn để ép nhựa vào hốc khuôn, sức épnày sẽ tạo ra phản lực đẩy nhựa lỏng lùi về phía sau Để ngăn không cho hiệntượng này xảy ra, người ta thiết kế thêm vào đầu trục vít một bộ phận chặn dòngchảy ngược

2.1.2.5 Đầu phun

Được xem như bộ phận tiếp nối giữa phần đầu của xilianh và khuôn Đầu phunđược nối với xylanh thông qua đầu nối có ren vít hay thông qua nắp đậy Kênh dẫnnhựa nắp đậy thông qua đầu phun phải được thiết kế thích hợp với dòng chảy vàmặt tiếp giáp giữa đầu phun với ống lót Kênh nối cảu khuôn pahir thật kín đểtránh trường hợp nhựa lỏng chảy ra ngoài Một chi tiết thiết kế cần lưu ý đường

bán kính của đầu phun luôn luôn nhỏ hơn bán kính của ống lót kênh nối và đườngkính kênh dẫ bên trong đầu phun phải nhỏ hơn đường kính kênh dẫn bên trong ốnglót kênh nối Các dạng dầu phun thường thay đổi tùy theo khối lượng nhựa lỏngnạp vào khuôn.Người ta phân biệt ra hai dạng chính: đầu phun mở và đầu phunđóng Đầu phun mở được ứng dụng đối với lượng nhựa có độ dai quá lớn nênchúng không thể chảy thoát ra bên ngoài trong giai đoạn nạp nhựa vào khuôn.Ngoài ra đối với các loại nhựa như PVC hay POM phải được ứng dụng với đầuphun mở để giúp cho khí nén trong thoát ra ngoài dễ dàng Đầu phun đóng thườngđược ứng dụng đối với các loại nhựa có độ dai thấp khi được nấu chảy lỏng có thểchảy ra ngoài (trong giai đoạn cuối tách rời thành phẩm, đơn vị ép phun lùi về phíasau).Trong giai đoạn này kim đóng giữ nhiệm vụ đóng mở miêng đầu phun thôngqua tác động nén và dãn lò xo Khi đầu ép vào ống lót ,đĩa ép lò xo lại, kim mở ra.Trong giai đoạn ép phun áp suất của nhựa lỏng bên trong xy lanh ép chốt đóng kínmiệng đầu phun Ngoài ra cơ phận chân củng được ứng dụng để ép mở đầu phun.Khi đơn vị phun tiến về phía trước, ép đầu phun vào ống lót, đầu phun bị nén vềphía sau, thanh chân ở vị trí mở Khi đơn vị phun lùi về phía sau, lò xo dãn ra đẩyđầu phun về phía trước, cơ phận chân ở vị trí đóng.

Hình 2 8: Trục vít với van chặn dòng chảy ngược (Nguồn: Injection.vn)

Cấu tạo của bộ phận phun:

và kết cấu của khuôn phụ thuộc và kích thước và hình dạng của sản phẩm, tùy theo

số lượng sản phẩm, yêu cầu chất lượng sản phẩm cần sản xuất mà người ta thiết kếcho khuôn cho nhiều sản phẩm trên cho khuôn làm việc thủ công, bán tự độnghoặc tự động Những yêu cầu trên ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm

Cấu tạo chung của bộ khuôn trên máy ép phun gồm có 2 phần : khuôn cố định vàkhuôn di động Có ba dạng khuôn trên máy ép phun đang sử dụng trong nhà máy

đó là : máy khuôn 2 tấm (khuôn két bia,két nước ngọt, khuôn nắp thùngsơn,decap…), khuôn ba tắm ( khuôn than acquy, nắp acquy, khuôn nắp bảo vệ thựcvật…) và khuôn nhiều tầng

Hình 2 9: Khuôn đúc sản phẩm (Nguồn: Injection.vn)

Đối với ngành công nghiệp nhựa, việc thiết kế khuôn mẫu được tách ra làm việcđộc lập như một ngành riêng và đòi hỏi kỹ năng tính toán cũng như kinh nghiệmtrong việc thiết kế khuôn mẫu.

2.1.2.7 Xylanh thủy khí

Hình 2 10: Xylanh thủy khí

Xy lanh khí nén (hay còn gọi là ben khí nén) là thiết bị cơ được vận hành bằng khínén Cụ thể, xi lanh khí nén hoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng của khínén thành động năng, làm cho pít tông của xi lanh chuyển động theo hướng nhưmong muốn, thông qua đó truyền động đến thiết bị

Trên thị trường có rất nhiều loại xi lanh khác nhau về chủng loại, mẫu mã cũngnhư xuất xứ, nhưng chúng ta có thể phân ra thành hai loại:

 Xi lanh tác động đơn: Là loại xi lanh sử dụng khí nén để dịch chuyển píttông xi lanh dịch chuyển theo hướng nhất định

 Xi lanh tác động kép: Double Acting (DAC) là loại xi lanh cho phép ứngdụng lực đẩy khí nén hai hướng hành trình di chuyển, cơ cấu dẫn động cóthanh đẩy ở hai đầu pít tông

Hiện nay, các hãng xi lanh khí nén phổ biến được ứng dụng tại Việt Nam có thể kểđến như: STNC, TPM, SMC,… Xy lanh có các hành trình: 10,15, 20, 25, 32, 40,

50, 75, 100,…

Công thức tính toán xylanh:

Chúng ta tính toán các thông số cơ bản của xy lanh thủy lực bằng những công thứcsau:

– Diện tích có ích của xy lanh phía không có cần: A1 = 3.14*D2 /4 (Trong đó, D làđường kính trong của xy lanh thủy lực) [7]

– Diện tích cần: A2 = 3.14*d2 (Trong đó, d là đường kính cần piston) [8]

Trong hệ thống khí nén, thông qua việc mở và đóng van khí nén sẽ chặn hoặc giảiphóng khí nén Nhằm mục đích kiểm soát lượng thời gian được mở hoặc đóng, vankhí nén có thể điều khiển bằng tay, các công tắc hoặc các thiết bị tương tự.

Có thể phân van khí nén làm nhiều loại tùy theo số cửa và vị trí làm việc của vannhư van: 3/2, van 4/2, van 5/2, van 5/3, … Hoặc theo tín hiệu điều khiển như: vanđiều khiển bằng khí, van điều khiển bằng điện từ, van điều khiển bằng cơ, van điềukhiển bằng Servo…

2.2 Quy trình công nghệ máy phun ép nhựa

Hình 2 12: Kết cấu chính của máy ép nhựa (nguồn: injection.vn)

Hình 2 13: Sơ đồ tổng thể mô hình máy ép nhựa

Hình 2 14: Quy trình công nghệ ép phun (Nguồn: Injection.vn)

Quy trình công nghệ:

Đóng khuôn:

Sau khi khởi động, băng gia nhiệt làm nóng xylanh lên 250°C, nhiệt độ được đo

bằng cảm biến nhiệt (cbn) Sau khi nhiệt độ đạt 250°C thì xylanh 1 lùi về chạm vào cảm biến vị trí 1 (cb1) tiếp đó xylanh 2 tiến vào kẹp chặt khuôn và chạm cảm biến 5 (cb5).

Phun ép nhựa :

Sau khi cảm biến 5 (cb5) được kích hoạt, động cơ (DC) quay thuận để nạp nhiên

liệu lúc này xylanh 1 tiến vào tạo nên áp suất đẩy lượng nhựa nóng chảy đi qua

cuống nối đi vào hốc khuôn Sau khoảng 10s lượng nhựa lỏng ở nơi điểm nối đôngcứng chuyển qua giai đoạn làm nguội.

Làm nguội:

Trong thời gian vật thể được làm nguội trong hốc khuôn, trục vít quay và xylanh 1

lùi về trở lại vị trí ban đầu chạm cảm biến 1 (cb1) sự chuyển động này tạo ra lực

đẩy nhựa lỏng về phía trước làm cho nhựa được lấp đầy khoảng trống giữa đầu trụcvít và đầu phun để khởi đầu lại chu trình của giai đoạn phun

Tách rời sản phẩm:

Ngay sau khi giai đoạn làm nguội kết thúc, xylanh 2 lùi về mở khuôn chạm cảm

biến (cb6) Xylanh 3 tiến vào đảy sản phẩm chạm cảm biến 3 (cb3) rồi lùi về vị trí ban đầu chạm cảm biến 4 (cb4) Tiếp tục quay về chu kì khởi đầu đóng khuôn.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 3.1 Tổng quan về PLC

3.1.1 Giới thiệu chung

PLC viết tắt là Programmable Logic Controller: là thiết bị điều khiển lập trình(khả trình) được cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thôngqua một ngôn ngữ lập trình

Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sựkiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặcqua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm PLCdùng để thay thế các mạch relay (Relay) trong thực tế PLC hoạt động theo phươngthức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi ở đầu vào thìđầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay StateLogic Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemen, SAMSUNG, Mitsu,Delta, INVT, Allen-Bradley, Omron, Honeywell

Khi thiết bị được kích hoạt ( trạng thái ON hoặc OFF do thiết bị điều khiển vật lýbên ngoài) Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp chương trình (vòng lặp) dongười dùng cài đặt sẵn và chờ các tín hiệu xuất hiện ở ngõ vào và xuất ra các tínhiệu ở ngõ ra

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiểnbằng Relay) người ta chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

‒ Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

‒ Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

‒ Dung lượng bộ nhớ lớn có thể chứa được những chương trình phức tạp

‒ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp