THIẾT kế máy đùn THỔI CHAI NHỰA

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

LỜI NÓI ĐẦU
Như chúng ta đã biết, nhựa (Polyme) là 1 loại vật liệu đặc biệt và ngày càng trở nên
phổ biến trong mọi lĩnh vực của đời sống, bởi nó mang nhiều yếu tố thuận lợi như :
nhẹ, dễ di chuyển, đa năng và đặc biệt là dễ sản xuất với chi phí thấp, công nghệ
không phức tạp. Chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy nhựa ở khắp mọi nơi trong cuộc
sống từ vật dụng hằng ngày, các loại đồ chứa cho đến các thiết bị y tế …. Có thể nói
nhựa ngày càng phát triển và chiếm ưu thế hơn hẳn các loại vật liệu khác .
Có nhiều phương pháp trong công nghệ sản xuất các sản phẩm nhựa, tuy nhiên, với
những sản phẩm chai lọ công nghiệp, phương pháp đùn thổi đã tỏ ra là 1 công nghệ
nổi trội. 1 số yếu tố thuận lợi của phương pháp này như thời gian gia công ngắn, dây
chuyền công nghệ đơn giản , dễ xử lý, năng suất cao …
Nội dung luận văn này chủ yếu tập trung vào phần thiết kế cơ khí cho các bộ phận
của 1 máy thổi chai nhựa với năng suất là 120kg/h.
Với trình độ của một sinh viên sắp tốt nghiệp, do kiến thức và thời gian làm đề tài
có hạn, em không thể trình bày mọi khía cạnh của đề tài cũng như còn có những thiếu
sót trong đề tài. Vì vậy em kính mong quý thầy cô chỉ dạy thêm để em có cơ hội bổ
sung thêm kiến thức.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh đã tận tình hướng dẫn em
trong quá trình từ khi thực tập tốt nghiệp cho tới khi hoàn thành xong luận văn tốt
nghiệp của mình. Với những gì em đã được học, được chỉ bảo, nhắc nhở trong suốt
quá trình học tập với thầy, em tin chắc mình sẽ có khả năng làm việc và học hỏi tốt
trong môi trường mới khi ra trường. Em cũng chân thành cảm ơn đến quý thầy cô đã
dạy dỗ, chỉ bảo em trong suốt quá trình học của mình.
Cuối cùng, em kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khoẻ.
Sinh viên

Nguyễn Tấn Bảo

Page 1


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Mục Lục
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN .................................................................................. 4
1.1

Sản phẩm nhựa và tình hình sản xuất .............................................................. 4

1.2

Vật liệu nhựa .................................................................................................. 7

1.3

Tổng quan về các loại máy thổi ...................................................................... 9

CHƯƠNG 2 : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ..................................................... 16
2.1

Nhiệm vụ thiết kế ......................................................................................... 16

2.2

Các phương án thiết kế ................................................................................. 17

2.2.1 Phương án 1: Nhựa sau khi nóng chảy, pittong đẩy nhựa ra ngoài............. 17
2.2.2 Phương án 2: Đùn 3 trạm .......................................................................... 18
2.2.3 Phương án 3: Bộ đùn sử dụng đầu đùn tích trữ. ........................................ 19
2.3

Lựa chọn phương án ..................................................................................... 20

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ...................................................... 21
3.1

Tính toán thiết kế bộ đùn .............................................................................. 21

3.1.1 Tính toán trục vít.................................................................................... 21
3.1.2 Tính toán chọn xylanh cho bộ đùn : ....................................................... 23
3.1.3 Tính toán chọn động cơ .......................................................................... 23
3.2

Tính toán bộ truyền đai và chọn hộp giảm tốc............................................... 25

3.2.1 Hộp giảm tốc : ....................................................................................... 25
3.2.2 Bộ truyền đai : ....................................................................................... 26
3.2.3 Thiết kế , chọn chi tiết đỡ xylanh và trục vít. .......................................... 30
3.2.4 Thiết kế hệ thống ổ lăn giữ và truyền động cho trục vít .......................... 31
3.3

Tính toán nhiệt lượng và bộ truyền nhiệt cho bộ đùn .................................... 33

3.4

Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực.............................................................. 34

3.4.1 Sơ đồ mạch thủy lực .............................................................................. 34
a)

Mạch điều khiển đóng mở kềm .............................................................. 36

b)

Mạch điều khiển đầu thổi ....................................................................... 36

c)

Mạch chạy bộ kềm ra vào ...................................................................... 37

d)

Mạch bơm thủy lực ................................................................................ 37

3.4.2 Tính toán bộ kềm ................................................................................... 38
Page 2


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

3.4.3 Tính toán chọn xylanh chạy bộ kềm. ...................................................... 41
3.4.4 Chọn bơm và động cơ điện..................................................................... 42

3.4.5 Tính toán hệ thống làm nguội ................................................................. 43
3.4.6 Thiết kế đầu đùn : .................................................................................. 46
3.5

Hệ thống khí nén .......................................................................................... 47

CHƯƠNG 4 : VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ ............................................................ 50
4.1

Vận hành máy............................................................................................... 50

4.1.1 Mở bộ gia nhiệt ...................................................................................... 50
4.1.2 Khi máy được nung nóng, mở động cơ................................................... 50
4.1.3 Chuyển sang chế độ tự động .................................................................. 50
4.1.4 Mở bộ đùn ............................................................................................. 50
4.1.5 Chạy máy trong quá trình hoạt động ...................................................... 50
4.1.6 Dừng máy .............................................................................................. 51
4.2

Bảo trì .......................................................................................................... 51

4.2.1 Lau sạch máy ......................................................................................... 51
4.2.2 Bôi trơn .................................................................................................. 51
4.2.3 Thủy lực................................................................................................. 51
4.2.4 Bộ đùn ................................................................................................... 51
Phụ lục .................................................................................................................. 53
Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 57

Page 3

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1

Sản phẩm nhựa và tình hình sản xuất

Trong quá trình tìm kiếm vật liệu mới cho xã hội có nhu cầu ngày càng đa dạng và
phong phú, nhựa đã ra đời như 1 phương pháp hữu hiệu, an toàn và tiết kiệm nhất. Với
các thành phần là nhựa tổng hợp như PE, PS, PVC, ABS… các sản phẩm nhựa đã
khẳng định được vị thế của mình trên thị trường cũng như trong cuộc sống.
Các sản phẩm làm từ nhựa rất phong phú và đa dạng , đáp ứng trong hầu hết các
lĩnh vực như ăn uống, dụng cụ lao động , hoặc cá nhân, bảo hộ, xây dựng, dân dụng…
Riêng với lĩnh vực chai lọ công nghiệp, các sản phẩm nhựa với lợi thế là nhẹ nhàng, dễ
di chuyển, mức độ kín khít cao và an toàn, chúng đã thay thế hầu hết cho các sản phẩm
bằng kim loại như nhôm, inox…
Theo đánh giá của Hiệp hội Nhựa Việt Nam (VPA), sản phẩm nhựa của Việt Nam
hiện tại đang có cơ hội lớn trong việc mở rộng thị phần xuất khẩu. Nguyên nhân là
thời gian gần đây, giá sản phẩm nhựa của Trung Quốc không còn rẻ nữa mà ngang
bằng với giá sản phẩm nhựa của Việt Nam.
Theo VPA, tính chung cả ba tháng đầu năm, kim ngạch xuất khẩu sản phẩm nhựa
của Việt Nam đạt 360 triệu USD, tăng mạnh so với cùng kỳ (tăng 26,5%). Với kim
ngạch xuất khẩu sản phẩm nhựa tháng 4/2012 đạt 160 triệu USD, VPA cho rằng đạt
được 400 triệu USD kim ngạch xuất khẩu trong quý II/2012 là con số hoàn toàn khả
quan đối với ngành nhựa Việt Nam.
Hiện nay, Nhật Bản vẫn là thị trường đứng đầu trong danh sách các thị trường
nhập khẩu sản phẩm nhựa của Việt Nam; túi nhựa, sản phẩm nhựa dùng trong vận

chuyển đóng gói, sản phẩm nhựa công nghiệp là ba sản phẩm chính được xuất khẩu
sang thị trường này. Cùng đó, Mỹ là thị trường đứng thứ 2 sau Nhật Bản về nhập khẩu
sản phẩm nhựa của Việt Nam với kim ngạch đạt 15,58 triệu USD, chiếm 10,8% tỷ
trọng xuất khẩu và tăng tới 81,1% so với cùng kỳ.
Ngoài ra, thị trường Ấn Độ cũng được đánh giá là thị trường tiềm năng và đầy
triển vọng về xuất khẩu sản phẩm nhựa của Việt Nam trong tương lai. Phạm vi sử
dụng sản phẩm nhựa trong các ngành công nghiệp của Ấn Độ đang được mở rộng, nhu
cầu đóng gói tăng mạnh, sự bùng nổ về cơ sở hạ tầng, hiện đại hóa nông nghiệp, thu
nhập khả dụng tăng và sự tập trung dân cư tại thành thị… đã đẩy nhu cầu về sản phẩm
nhựa công nghiệp, hàng tiêu dùng có sử dụng nhựa tăng mạnh.
Bộ Công Thương vừa phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành nhựa Việt Nam đến
năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025. Theo đó, năm 2015, phấn đấu giá trị sản xuất công
nghiệp ngành nhựa đạt 78.500 tỷ đồng, năm 2020 đạt 181.577 tỷ đồng và tới năm 2025
là 390.000 tỷ đồng.
Page 4


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Mục tiêu tổng quát của Quy hoạch là phát triển ngành nhựa Việt Nam thành ngành
công nghiệp tiên tiến, sản xuất được những sản phẩm chất lượng cao, đa dạng hóa về
chủng loại, mẫu mã, có tính cạnh tranh cao, thân thiện với môi trường, đáp ứng phần
lớn nhu cầu của thị trường trong nước, có khả năng xuất khẩu những sản phẩm có giá
trị gia tăng cao với sản lượng ngày càng cao.
Quy hoạch ngành nhựa còn nhằm chuyển dịch cơ cấu nhóm sản phẩm nhựa theo
hướng giảm tỷ trọng các nhóm sản phẩm nhựa bao bì và nhựa gia dụng, tăng dần tỷ
trọng nhóm nhựa vật liệu xây dựng và nhựa kỹ thuật.
Một trong những định hướng phát triển của ngành Nhựa Việt Nam là khuyến khích

đầu tư sản xuất khuôn mẫu, phụ tùng, thiết bị cho ngành, khuyến khích phát triển
mạnh công nghiệp xử lý phế liệu, phế thải ngành nhựa.

Hình 1.1 : Tiêu thụ sản phẩm nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam
(đơn vị: kg/người)

Page 5


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Hình 1.2 : Kim ngạch xuất khẩu nhựa của Việt Nam từ năm 2004 đến năm
2009 (đơn vị: triệu USD)

Hiện nay, Việt Nam phải nhập khẩu từ 70-80% nhựa nguyên liệu cần thiết cho hoạt
động sản xuất. Theo Hiệp hội nhựa Việt Nam, chỉ có 300 nghìn tấn nguyên liệu nhựa,
chủ yếu là polyvinyl clorua (PVC) và Polyethylene Telephthalete (PET) được sản xuất
trong nước, trong khi toàn ngành cần phải nhập khẩu lên đến 1,6-1,7 tấn nguyên liệu
nhựa mỗi năm cộng với hàng trăm các phụ gia để phục vụ nhu cầu sản xuất. Kim
ngạch nhập khẩu nhựa nguyên liệu của Việt Nam đã tăng 16%/năm từ năm 2000.
Trong năm 2008, các công ty nhựa tại Việt Nam nhập khẩu 1,7 tấn nhựa nguyên liệu
trị giá khoảng 3 tỷ USD; trong đó, Polypropylene (PP), nhựa polyetylen (PE) và
Polystyrene (PS) chiếm tương ứng khoảng 39%, 27% và 8%.
Ngoài việc nhập khẩu 70% - 80% nguyên liệu nhựa đầu vào mỗi năm, Việt Nam
nhập khẩu hầu như tất cả các thiết bị và máy móc cần thiết để sản xuất các sản phẩm
nhựa. Phần lớn các thiết bị và các loại máy sản xuất nhựa được nhập khẩu từ một số
nước châu Á bao gồm Đài Loan, Trung Quốc, Hàn Quốc, và Nhật Bản. Ngoài ra, Việt
Nam còn nhập khẩu một số lượng các thiết bị sản xuất nhựa và máy móc từ Đức và Ý.

Năm 2008, nhập khẩu thiết bị sản xuất nhựa và máy móc từ Hoa Kỳ ước tính đạt 2,5%
tổng kim ngạch nhập khẩu.

Page 6


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Thị trường nhập
khẩu

2005 2006 2007 2008

Đài Loan

44,1

44,2

68,8

72,24

Trung Quốc

25,8

38

66,9

70,25

Hàn Quốc

12,7

14,3

61,8

64,89

Nhật Bản

32,9

34,2

44,8

47,04

Đức

7

10,5

12,8

13,44

Ý

6,5

4,8

11,5

12,08

Hoa Kỳ

3,64

4,34

7,92

8,32

Các quốc gia khác

12,96 23,26 42,35

49,53

Tổng

145,6 173,6 316,8

363,76

Hình 1.3 : Nhập khẩu thiết bị và máy móc sản xuất nhựa của Việt Nam (đơn
vị: triệu USD)

1.2

Vật liệu nhựa

Từ xa xưa con người đã biết đến những chất dẻo tự nhiên như cao su, cellulaze…
với tính đàn hồi tốt, bền, dai… Tuy nhiên vì đó là những chất dẻo tự nhiên nên các ưu
điểm của chúng chưa rõ rệt và nổi trội. Mặt khác các sản phẩm tự nhiên không thể chủ
động trong sản xuất bởi nguồn nguyên liệu còn phụ thuộc vào mùa vụ thu hoạch. Ngày
nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, người ta tạo ra các loại nhựa chất dẻo
nhân tạo có các ưu điểm nổi trội và nó được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của
đời sống phục vụ con người.
Một số loại Polymer thường gặp và các ứng dụng của chúng:
Chất dẻo trong kĩ thuật thường được phân loại theo phương pháp công nghệ gồm có
nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn.
Nhựa nhiệt dẻo: Là loại chất dẻo có khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm
dưới tác dụng của nhiệt độ và trở nên cứng rắn khi được làm nguội. Trong quá trình
tác động nó chỉ thay đổi tính chất vật lý chứ không có phản ứng hóa học xảy ra.
Các loại nhựa nhiệt dẻo:
- Polyvinyl: Thường gọi là Vinyl ứng dụng làm bao bì, Vinyl house, vỏ bọc dây
điện.

Page 7


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

- Polyetylen: Có ưu điểm chống va đập, chịu được ở nhiệt độ thấp, tính giữ nhiệt.
Được dùng thay thế cho ống dẫn nước kim loại và tấm màng lọc.
- Polypropylen: Có tỷ trọng cực kỳ nhỏ, khả năng chịu nhiệt cao.
- Polystyrene: Tính chảy loãng tốt thích hợp cho sản xuất tạo hình theo cách phun,
ứng dụng làm vỏ tivi, radio, máy tính… Nhựa polystyrene có nhược điểm là chịu va
đập kém.
- Nhựa AS: Trong suốt, có tính chất bền trong xăng, ứng dụng làm acqui, vỏ bật
lửa.
- Nhựa ABS: Tốt cho làm chi tiết máy, độ cứng bề mặt ngoài cao và khó bị xước,
nhuộm màu tốt có tính ánh quang bề mặt và dễ tạo hình bằng phun.
- Nhựa Acrylic: Độ trong suốt cao, tính chịu thời tiết cao, nhuộm màu tốt, tỷ trọng
nhỏ, độ bền cơ học cao, khó bị xước bề mặt, ứng dụng thay thế thủy tinh, làm một số
chi tiết của ô tô.
- Polyamit: Thường gọi là Nylon, là loại nhựa quan trọng đối với nhựa kĩ thuật
được dùng trong công nghiệp (Engineering Plastic)
- Polycacbonat: Trong suốt, bền va đập, bền kéo, tính chịu nhiệt cao, là đại biểu
cho Plastic dùng trong công nghiệp, ứng dụng làm bulong, đai ốc, bánh răng đồng
hộ,mũ bảo hiểm, nút bấm tivi .
- Polyacetat: Đại diện cho Plastic có ma sát và chịu mài mòn tốt dùng trong công
nghiệp, ứng dụng làm bánh rang máy, trục…
Nhựa nhiệt rắn: Là loại chất dẻo khi có tác dụng nhiệt hay hóa học sẽ trở nên đóng
rắn và không có khả năng chảy dẻo nữa. Nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh
các sản phẩm đã sử dụng.

Các loại nhựa nhiệt rắn:
- Nhựa Phenol, Ure: Không màu, trong suốt có thểnhuộm màu rất đẹp, dùng làm
dụng cụ đồ ăn.
- Nhựa Melamine: Vì không màu , độ cứng cao, tính chịu nước cao, độ bền cao,
đẹp nên được dùng làm đồ trang trí, dụng cụ gia đình hoặc làm sơn.
- Polyeste: Thường gọi là Plastics bền hóa dùng làm kính. Tỷ trọng khoảng 1.8, độ
bền kéo 48 ÷ 245 N/m, rất nhẹ và bền được sử dụng trong chế tạo vỏ ô tô, thuyền,
thùng, ống và mũ bảo hiểm.
- Nhựa Epoxy: Có thể tạo hình ở nhiệt độ thường là áp lực thường, đặc tính bám
dính tốt đối với kim loại và bê tông, tính chịu nhiệt,chịu dung môi, chịu nước và cách
điện tốt. Là plastic quan trọng trong công nghiệp. Nhựa Epoxy dùng làm vật liệu tang
bền sợi thủy tinh và sợi cacbon, làm vật liệu cách điện của mạch tích điện và của máy
in.
Page 8


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

- Nhựa Silicon: Có tính cách điện và chịu nhiệt độ cao, có tính phát nước, ứng dụng
làm con dấu, li khuôn, phát nước, cách điện và chịu dầu và chịu nhiệt.
Mỗi loại chất dẻo đều có một phương pháp gia công và một nhiệt đô riêng, do vậy
trong quá trình chế tạo phải chú ý để tránh tạo ra phế phẩm hoặc sai kích thước gia
công.
1.3

Tổng quan về các loại máy thổi

Đùn thổi là một quá trình gia công nhựa, nhựa nhiệt dẻo được gia nhiệt đến nhiệt độ

định hình (forming temperature), tại điểm nóng chảy, nhựa được tạo hình sơ bộ. Sau
đó nhựa được đưa vào khuôn đã được làm lạnh. Hai nửa khuôn đóng chặt lại, không
khí được thổi vào trong khối nhựa đã được tạo hình sơ bộ. Hai nửa khuôn đóng kín
nên nhựa sẽ được tạo hình theo hình dạng bên trong của khuôn kín. Làm lạnh và tháo
khí ra. Sản phẩm được lấy ra khi hai nửa khuôn tách ra.
Đầu những năm 30, các sản phẩm như cellulose acetate, PS được nghiên cứu và sản
xuất bởi Plax Corp. và Owens-Illinois, thiết bị được tự động hoá dựa trên nguyên tắc
thổi thuỷ tinh. Những năm 40, sản phẩm LDPE (low density polyethylene) được sản
xuất, tính chất bóp nén được đã làm cho sản phẩm vượt trôi hơn sản phẩm thuỷ tinh.
Những năm 50, nghiên cứu thành công loại nhựa HDPE. Cho đến ngày nay, sử dụng
đùn thổi các sản phẩm HDPE là nhiều nhất (loại nhựa chiếm sản lượng lớn nhất trên
thế giới, trên 1 tỷ pound).
Những năm gần đây, đùn thổi chủ yếu tạo các sản phẩm rỗng (hollow object). Hai
hình dưới là các máy thổi phun của Mỹ và Đức.

Hình 1.4 : Máy ép phun 3 trạm với trục vít đứng được sản xuất bởi công ty
Jomar, Pleasantville, N.J., U.S.A.

Page 9


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Hình 1.5 : Máy ép phun 3 trạm với trục vít ngang được sản xuất bởi Bekum,
Berlin, Germany.

Quá trình thổi
Tóm tắt quá trình thổi.

-

Nóng chảy vật liệu.
Tạo phôi từ nhựa nóng chảy ( parison) .
Đặt parison vào khuôn.
Thổi parison trong khuôn.
Làm nguội sản phẩm .
Lấy sản phẩm ra khỏi khuôn.
Lấy bavia
Khả năng công nghệ.
Là công nghệ duy nhất có khả năng tạo nên các sản phẩm có quai.
Tạo các sản phẩm rỗng.
Các sản phẩm khối lập phương hoặc dạng trụ.
Các chai lọ, thùng chứa, bồn chứa, các ống dẫn, đồ chơi.
Các thông số quan trọng của quá trình đùn thổi
Sự kéo căng của phôi .
Nhiệt độ của phôi và nhiệt độ không gian làm việc .
Đặc tính chảy của nhựa nóng chảy .
Tốc độ hình thành của phôi .
Bản chất tinh thể của polymer.
Khả năng nguội của khuôn .
Dạng nhựa.
Dạng thổi
Áp suất thổi.
Page 10


Luận Văn Tốt Nghiệp
-

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Tốc độ nguội của sản phẩm.

Các phương pháp gia công thổi
Để tạo các sản phẩm rỗng, các loại thùng chứa người ta thường áp dụng các phương
pháp: đúc ép phun (injection blow molding), đùn thổi (extrunsion blow molding) và
kéo thổi (stretch blow molding).
• Đúc ép phun (injection blow molding):
Ép phun chỉ với các sản phẩm chai nhỏ (<500ml). Quá trình không phát sinh nhựa
thừa (scrap), có thể điều chỉnh chính xác khối lượng và hoàn thiện sản phẩm ở cổ chai
(neck finish).Tuy nhiên khó thao tác với các sản phẩm có tay cầm, chi phí cao.
Nhựa nóng chảy được đưa vào khoang của phần nhựa được định hình sơ bộ, bao
quanh trục lõi (core rod). Duy trì ở nhiệt độ này, toàn bộ được chuyển vào khoang của
khuôn đúc. Thổi không khí vào để phình to phần nhựa định hình sơ bộ, làm lạnh sản
phẩm.
Phương pháp Piotrowski: trục quay 180o, với hai bộ trục lõi, một bộ tạo hình sơ bộ
và khoang tạo chai. Phương pháp của Farkas, Moslo, Gussoni có hai bộ trục lõi, một
bộ tạo hình sơ bộ, hai bộ tạo chai. Khó khăn của các phương pháp này là khi tháo sản
phẩm,các khuôn đúc không hoạt động.
Năm 1961, Gussoni (Ý), phát triển phuơng pháp 3 vị trí (3 position). Một đầu chia
nằm ngang 120o với khuôn tạo hình sơ bộ chia nhỏ, khoang tạo chai, 3 bộ trục lõi. Với
cơ cấu này, tháo sản phẩm, tạo hình sơ bộ, đúc chai sẽ diễn ra đồng thời. Nguyên lý
này áp dụng cho đến ngày nay (hình 3.).

Hình 1.6 : 1 loại máy thổi phun với 3 trạm.

Page 11

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Ép phun cần có hai khuôn: một để tạo hình sơ bộ (preform hay parison),và một để
đúc chai. Khuôn tạo hình sơ bộ có: khoang tạo hình sơ bộ, đầu phun, phần đưa cổ chai
vào, đưa trục lõi. Khuôn thổi gồm khoang tạo hình chai, vòng cổ chai (neck-ring), chốt
đáy (bottom-plug insert).

Hình 1.7 : 1 chày đúc chai thổi và các bộ phận của nó

• Đùn thổi
Nhựa nhiệt dẻo được đùn ra có dạng hình ống (gọi là parison). Tiếp tục đưa vào
khuôn hai nửa dạng lỗ. Khi khuôn đóng kín lại, khí thổi vào qua đầu kim sẽ đẩy nhựa
nở ra. Hình dạng ở khuôn được đúc, làm lạnh, thoát khí ra, sản phẩm được tháo ra
ngoài. Khác với đúc thổi phun, quá trình này tạo ra nhựa thừa, cần phải cắt bỏ.

Hình 1.8 : quá trình đùn thổi

Page 12


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Khi hoạt động liên tục, công đoạn đùn và tạo hình sơ bộ là liên tục. Đùn liên tục sẽ
tạo nên nhựa tạo hình sơ bộ đồng nhất, thời gian lưu ngắn nhất. Các hình dưới đây mô
tả thiết bị và quá trình đúc thổi đùn liên tục.

Hình 1.9 : Quá trình đùn thổi gián đoạn

Khi làm việc gián đoạn, parison hình thành ngay sau khi sản phẩm đùn thổi được
lấy ra khỏi khuôn thổi. Hình tạo sơ bộ được cắt ra, đưa vào khuôn thổi,đầu quay đưa
khuôn thổi qua vị trí khác, một parison mới tiếp tục hình thành.Do quá trình tạo
parison gián đoạn (có thời gian dừng và khởi động), phương pháp này không áp dụng
với vật liệu nhạy nhiệt như HDPE, ABS.
Có thể sử dụng trục vít chuyển động qua lại. Khi parison hình thành, trục vít chuyển
động lui và lấy nhựa. Khi sản phẩm hình thành trong khuôn thổi,trục vít chuyển động
lên phía trước đẩy nhựa nóng chảy qua đầu đùn, tạo parison mới. Các máy bây giờ, có
thể tạo đồng thời 12 parison.
Các hình dưới đây mô tả quá trình đúc thổi, đúc đùn:

Page 13


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Hình 1.10 : Quy trình đùn thổi

Đúc thổi kéo
Phương pháp này sử dụng chủ yếu với các loại nhựa PET, PVC, PP. Dựa vào tính
chất kết tinh của nhựa, parison được lưu ở một nhiệt độ, sau đó nhanh chóng kéo và
làm lạnh. Để cho kết quả tốt, nhựa cần được lưu giữ, kéo, định hướng chỉ trên nhiệt độ
hoá thuỷ tinh .

Page 14

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Hình 1.11 : Quy trình đúc thổi kéo cơ bản

Hình 1.12 : Quá trình thổi

Phương pháp mang lại cho sản phẩm: độ bền cao ở nhiệt độ thấp, độ trong suốt, độ
bóng bề mặt, độ cứng, kín khí.
Phương pháp 1 bước: tạo parison, kéo và thổi xảy ra trong cùng một thiết bị. Ưu
điểm là tiết kiệm năng luợng vì parison làm lạnh nhanh đến nhiệt độ kéo dãn.
Phuơng pháp 2 bước: tạo parison và kéo, thổi hoạt động tách biệt nhau. Parison làm
lạnh ở nhiệt độ phòng sau đó gia nhiệt đến nhiệt độ kéo dãn.

Page 15


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

CHƯƠNG 2 : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT
KẾ
2.1

Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế máy thổi chai nhựa công nghiệp từ các hạt nhựa có sẵn trên thị trường như

PE, PS, PP, HDPE, LDPE …
Sản phẩm là loại chai nhớt có hình dạng như sau:

Hình 2.1 : Chai nhớt

Vật liệu chế tạo chai nhựa là nhựa HDPE với các tính chất đã nói ở trên. Thông số
cần thiết của chai là :
• Thể tích : 1dm3 = 1 lít.
• Diện tích bề mặt : 751 cm2
• Tỷ trọng : 0,955 g/cm3
• Khối lượng : 95.5 g.
Page 16


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

• Bề dày sản phẩm : 0,1cm
• Đây là loại chai có tay cầm, ta không thể sử dụng các phương pháp thông
thường khác để gia công, đây là 1 lợi thế cửa phương pháp đùn thổi.
Khuôn thổi sản phẩm trên có các thông số sau:
• Kích thước mỗi nửa khuôn là 200*280*60 mm.
• Số khoang sản phẩm 1.
• Đường dẫn nước giải nhiệt cho mỗi nữa khuôn là s = 10.
• Đường kính mỗi đường dẫn là d = 10mm.
Yêu cầu đặt ra cho máy như sau:
•
•
•

•
•
•
2.2

Năng suất cao.
Có thể linh động khi thay đổi khuôn hoặc thay đổi sản phẩm.
Thời gian lắp ráp, chuẩn bị sản xuất ngắn.
Dễ bảo trì sữa chữa.
Máy hoạt động êm, ít gây ô nhiễm cho môi trường.
Độ tin cậy và an toàn cao.
Các phương án thiết kế

2.2.1 Phương án 1: Nhựa sau khi nóng chảy, pittong đẩy nhựa ra ngoài.
Nguyên lý hoạt động : : trục vít lấy nhựa trên phễu đưa vào nòng trục vít. Ở
đây, nhựa sẽ được gia nhiệt nhờ các băng gia nhiệt quanh nòng trục vít.
Ngoài ra, do bị trục vít đùn, ép nên ma sát giữa các hạt nhựa cũng tạo ra
nhiệt. Nhựa tan chảy ra khỏi nòng trục vít đi vào khuôn gia nhiệt. Ở đây,
dòng nhựa sẽ chuyển hướng thành phương thẳng đứng để dễ dàng quá trình
sản xuất. Khi ra khỏi khuôn gia nhiệt, dòng keo sẽ bị khuôn kẹp lại, 1 dao cắt
sẽ cắt dòng nhựa ra, khuôn di chuyển qua 1 trạm khác để thực hiện quá trình
thổi. Sau khi thổi, khuôn mở ra, sản phẩm rơi ra khuôn quay lại trạm ban đầu
để thực hiện chu trình mới.

Page 17


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Hình 2.2: Phương án 1

Ưu điểm:
• Do lực ép của của trục vít nên nhựa vừa được tan chảy hoàn toàn, vừa
có chất lượng ống keo cao, sản phẩm chất lượng tốt hơn.
• Quá trình đùn nhựa diễn ra liên tục nên năng suất cao.
• Khuôn gia nhiệt được thiết kế riêng nên dễ dàng điều chỉnh được độ
dày của ống keo.
• Quá trình thổi chia làm 2 trạm nên dễ tăng thêm 1 khuôn nữa hoạt
động, tăng năng suất
Nhược điểm :
• Cần thêm cơ cấu đẩy đầu đùn lúc dao cắt xong để khuôn chạy ra vô
mà không bị chạm vào đầu đùn.
2.2.2 Phương án 2: Đùn 3 trạm
Nguyên lý hoạt động : nhựa đùn ra được đưa thẳng vào trạm tạo hình sơ bộ
cho ống keo. Phần lõi được khuôn tạo hình sơ bộ kẹp chặt, sau đó pittông ép
phun nén xuống đùn nhựa vào khuôn, khuôn tiếp tục được gia nhiệt . Sau đó
khuôn mở ra , lõi đưa nhựa vừa tạo hình sang trạm 2 để tiếp tục gia nhiệt lên
và thổi tạo hình sản phẩm, sản phẩm sau đó được đưa sang trạm thứ 3 đem ra
ngoài.

Page 18


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Hình 2.3 : Phương án 2

Ưu điểm.
• Có thể điều chỉnh chính xác khối lượng .
• Hoàn thiện sản phẩm ở cổ chai.
• Thích hợp sản xuất các sản phẩm vừa và nhỏ.
Nhược điểm.
• Trục vít dài nên chiếm diện tích lớn khi đặt trên nền xưởng.
• Nhiều vùng nhiệt độ cần được điều khiển.
• Quá trình bảo trì phức tạp.
• Khó thao tác với các sản phẩm có tay cầm, chi phí cao
2.2.3 Phương án 3: Bộ đùn sử dụng đầu đùn tích trữ.
Nguyên lý hoạt động: trục vít đùn được điều khiển bằng motor thủy lực , 1
motor điện điều khiển bơm thủy lực để tạo ra số vòng quay và áp suất cần
thiết cho động cơ hoạt động. Khi đến bộ đùn thì nhựa đã tan chảy hoàn toàn,
nhựa sau đó được chứa trong 1 khoang chứa ở đầu đùn. Khi đã đủ khối
lượng cần thiết, pittông đầu tích trữ sẽ đẩy nhựa ra ngoài tạo thành ống keo.
Sau khi ống keo nhựa được đùn ra ngoài, khuôn kẹp lại rồi đầu thổi di
chuyển lên để thổi tạo hình. Sau khi thổi và làm nguội, khuôn tách ra, tay đẩy
sản phẩm đưa vào giữ sản phẩm, đầu thổi rút xuống, tay đẩy đưa sản phẩm ra
ngoài. Máy tiếp tục chu trình sản xuất kế tiếp.

Page 19


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Hình 2.4: Phương án 3

Ưu điểm
• Điều khiển bằng thủy lực nên bộ đùn dễ thay đổi tốc độ, tăng năng
suất.
• Thích hợp sản xuất các sản phẩm yêu cầu chất lượng cao, phức tạp.
• Thích hợp sản xuất các sản phẩm sản phẩm có kích thước và khối
lượng lớn.
Nhược điểm
• Hệ thống điều khiển phức tạp.
• Quá trình bảo trì phức tạp.
• Khi dừng sản xuất, vẫn còn lại nhựa trong bộ đùn, phải dùng chất phụ
trợ để làm sạch bộ đùn.
• Năng suất thấp do chỉ có 1 trạm thổi.
• Sản phẩm lớn nên thời gian làm nguội lâu hơn.
2.3

Lựa chọn phương án

Dựa theo yêu cầu thiết kế : đảm bảo quá trình sản xuất, phù hợp với tình hình sản
xuất và chất lượng và năng suất sản phẩm, ta chọn phương án 1 làm phương án thiết
kế cho máy thổi chai nhựa.

Page 20


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY
3.1 Tính toán thiết kế bộ đùn

3.1.1 Tính toán trục vít
Dựa theo bảng 2.27, tài liệu [1] , ta chọn trục vít có đường kính D = 82,5mm với
năng suất là từ 91kg/h đến 136kg/h, rất thích hợp khi cần thay đổi sản phẩm với khối
lượng hoặc năng suất khác nhau. Tra bảng 2.28 và các công thức trong tài liệu [2] , ta
có các thông số trục vít như sau:
• Chiều sâu ren vùng cấp liệu: hf = 10,7 mm.
• Chiều sâu ren vùng định lượng : hm = 3,5mm.
• Bước vít : S chọn S = D = 82,5mm.
• Chiều dày rãnh vít : e = 0,1D = 8,25 mm
• Khe hở giữa xylanh và đầu mút cánh vít:
δ = (0,002 ÷ 0,005)D = ( 0,165÷0,4125)
ta chọn δ = 0,2 mm.
• Góc ren vít : tanα =

.

=

.

,

,

= 0,31 => α = 17,70.

• Đường kính trong của trục vít tại vùng định lượng :
d = D – 2hm = 82,5 – 2.3,5 = 75,5 mm
• Chiều dài trục vít : L = 24D = 24.82,5 = 1980 mm.

• Chiều dài vùng định lượng : Lm = 6D = 6.82,5 = 495 mm.
• Số vòng quay trục vít theo công thức 30-9 tài liệu [2] :
n =

√ .

42.

.

α. cos

α

+ !

Trong đó:
m : hệ số 0,3 ÷ 0,5, chọn m = 0,5
α : góc ren vít = 17,70
D : đường kính cm

" : góc ma sát của vật liệu , với HDPE có hệ số ma sát là 0,28, ta có :
#$

= 0,28 =>

= 15,6)

Page 21

Luận Văn Tốt Nghiệp
=>

Thiết Kế Máy Đùn Thổi
+8,25.

42.0,5.

17,7

17,7. cos 17,7 + 15,6!

≅ 42 -//

Hình 3.1 : Cấu tạo trục vít

Tính toán kiểm nghiệm lại năng suất máy đùn theo cộng thức 30-1, [2] . Ta có :
q = 47.D2.S.n.ρ.φ
Trong đó :
ρ = 955 kg/m3.
Hệ số cung cấp thể tích φ = k.η.
k= 01 − 2 4 5 . 61 − 8 = 01 − 2
3

7

9 ,
,

4 5 . 61 −

,

,

8 = 0,15

η : hệ số cung cấp thể tích , kể tới dòng chảy ngược của vật liệu, giá trị
từ 0,5 ÷ 0,9. Vì hạt nhựa có xu hướng dính vào bề mặt nóng hơn ( thành xylanh) nên
dòng nhựa sẽ chảy liên tục , vậy ta chọn η = 0,8.
φ = 0,15 . 0,8 = 0,12.
q = 47 . 82,53.955.42.0,12 = 127 (kg/h)
Công suất cần thiết làm quay trục vít : theo công thức 28-38, [2] , ta có :
Nt = 0.736.C.Dm = 0,736. 0,2 . 8,252,5 = 29 (kw)
Trong đó: C: hệ số có giá trị từ 0,15 ÷ 0,2, ta chọn C = 0,2
m: số mũ thực nghiệm , m = 2,5.
Momen xoắn trên trục vít :
:;< = 9,55. 10> .

?@
A

= 9,55. 10> .

C

B

= 6594 D

Page 22


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

3.1.2 Tính toán chọn xylanh cho bộ đùn :

Hình 3.2 : Xylanh

Xylanh có đường kính trong là 82,9 mm. Ta có kích thước xylanh như sau :

Hình 3.3 : Cấu tạo xylanh

3.1.3 Tính toán chọn động cơ
Để đảm bảo công suất làm việc của bộ đùn và số vòng quay của trục vít, ta sử dụng
1 bộ truyền từ động cơ sang trục vít.

Page 23


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Ta sử dụng động cơ điện roto lồng sóc vì chúng có ưu điểm: điều khiển bằng biến
tần nên có dải điều chỉnh vận tốc lớn, hoạt động êm dịu, không va đập. Khi làm việc ở
tốc độ thấp motor không có khả năng tự làm mát bằng quạt sau đuôi nên với loại động

cơ này quạt làm mát được tách biệt và chạy riêng biệt so với động cơ. Nó luôn quay
với tốc độ ổn định nên khi ở tốc độ thấp động cơ vẫn được làm mát dảm bảo quá trình
làm việc không nóng và cháy động cơ.
Trong catalogue Thông Số Động Cơ Điện của Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Phát Triển
Công Nghiệp Việt Nam ở bảng 1 ta chọn loại động cơ dựa theo các thông số đầu vào
như sau :
• Công suất hoạt động Nt = 29 Kw
• Số vòng quay trục công tác : n = 42 (v/p)
• Momen xoắn trục công tác : 6594 Nm
Trước tiên , ta chọn loại động cơ có số vòng quay đồng bộ là ndb =1000v/p. Dựa vào
công suất hoạt động, ta chọn loại YZB 250M-6 với các thông số như sau:
• Công suất động cơ: Nđc = 30 Kw
• Số vòng quay : nđc = 982 v/p
• Momen xoắn trên trục động cơ : Tđc = 286,5 Nm
Tính toán sơ bộ bộ truyền từ động cơ sang trục vít ta có :
• Tỷ số truyền tổng trong bộ truyền : E =

• Chọn sơ đồ phân bố bộ truyền như sau:

AđG
A

=

B

C

= 23,4

K
• Hiệu suất bộ truyền : H = HIJ
. HLM . Hđ . HNA

Trong đó : HIJ = 0,995 : hiệu suất các cặp ổ lăn

HLM = 0,97 : hiệu suất 2 bộ truyền bánh răng

Hđ = 0,95 : hiệu suất bộ truyền đai
HNA = 1: hiệu suất khớp nối.

H = 0,995K . 0,97 . 0,95.1 = 0,881

Kiểm tra lại công suất cần thiết ở động cơ với hiệu suất như trên, ta có :
Nct =

?@
O

=

),

B

P

= 32,92 QR

Page 24

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Đùn Thổi

Ta thấy Nct > Nđc nên ta phải chọn lại.
Với công suất vừa tính toán, ta chọn loại động cơ YZB 250M1-6 với các thông số
như sau:
• Công suất động cơ : Nđc = 37 Kw
• Số vòng quay động cơ : nđc = 982 v/p
• Momen xoắn : Tđc = 353,4 Nm
Momen xoắn cần thiết trên trục động cơ là
:S; = 9,55. 10> .

?G@

AđG

= 9,55. 10> .

K ,B
B

= 320148,7 D

= 320,2 D

Ta thấy Tct < Tđc thỏa, vậy ta chọn động cơ YZB 250M1-6.
3.2 Tính toán bộ truyền đai và chọn hộp giảm tốc.

3.2.1 Hộp giảm tốc :
Phân bố lại tỷ số truyền cho hộp giảm tốc và bộ truyền đai. Ta chọn hộp giảm tốc có
tỷ số truyền theo tiêu chuẩn để chọn hộp giảm tốc và tính toán bộ truyền đai.
u = uđ.uh = 23,4
uh chọn theo tiêu chuẩn, ta dựa vào bảng tra các tỷ số truyền tiêu chuẩn của hộp
giảm tốc, ta chọn uh = 10
uđ =

E
23,4
=
= 2,34
EU
10

Để chọn hộp giảm tốc cho bộ đùn, ta sẽ dựa vào catalogue có sẵn của Công Ty Cổ
Phần Đầu Tư Phát Triển Công Nghiệp Việt Nam. Bảng các tỷ số truyền của hộp giảm
tốc ZQ(H) (bảng 3, phụ lục ) :

Máy đùn là loại máy làm việc với tải trọng trung bình vì các hạt nhựa được đùn đi
khá êm, hạt nhựa khá nhạy nhiệt nên mau chuyển sang trạng thái dẻo, tải trọng động
không lớn. Số vòng quay cần thiết ở trục nhanh là:
Page 25