Thuyet minh tạo mẫu nhanh quá tình FDM

MỞ ĐẦU
----------- ----------Trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, cơ khí nói chung
đóng một vai trò rất quan trọng. Nhưng ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công
nghệ, cơ khí truyền thống không thể mang lại hiệu quả cao trong nền kinh thế thị
trường. Chính vì vậy xuất hiện một xu hướng mới trong công nghệ, đó là sự kết hợp
giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử để hình thành một lĩnh vực mới - Lĩnh vực
cơ khí tự động hóa. Trên thế giới, cơ khí tự động hóa đã xuất hiện khá lâu đời và phát
triển rất mạnh nhưng tại Việt Nam đây là lĩnh vực mới và đang trong quá trình hình
thành và phát triển. Một trong những sản phẩm của Cơ khí - Tự động hóa là dây
chuyền hệ thống đóng nắp chai tự động. Bên cạnh đó nhu cầu sử dụng nước uống
đóng chai cũng như các sản phẩm đóng gói ngày càng tăng. Nắm bắt được tầm quan
trọng của hệ thống, nhóm thực hiện nghiên cứu" Thiết kế và chế tạo hệ thống chiết
rót và đóng nắp chai nước suối tự động ". Trong khi thực hiện đề tài, chúng em đã
phân chia nhiệm vụ cho từng thành viên trong nhóm để cố gắng hoàn thành nhiệm vụ
đã được giao.
Kết quả đạt được sau khi thực hiện nghiên cứu đề tài sẽ trang bị cho chúng
em kiến thức bước đầu khi chúng em ra trường bước vào cuộc sống mới.
Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thiện đề tài nhưng còn nhiều
khó khăn về kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tế nên không tránh
khỏi những thiếu sót. Chúng em mong nhân được sự đóng góp của Quý thầy cô.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Giáp đã giúp đỡ chúng em
trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm
ơn Quý thầy cô.
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Tuấn ……. 21304569
Hoàng Minh Tuấn …… 21304529

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 1

Chương1. TỔNG QUAN
1.1. Khảo sát nhu cầu sử dụng
Xã hội ngày càng phát triển đời sống người dân ngày càng được nâng cao. Do
đó, nhu cầu ăn uống của người dân cũng được nâng cao. Chính vì vậy mà những năm
gần đây các loại nước suối đóng chai phục vụ cho người dân rất đa dạng và được bán
rộng khắp trên cả nước tạo điều kiện thuận lợi cho người tiêu dùng trong việc chọn
lựa, đa dạng cả về mẫu mã lẫn chất lượng.

Hình 1.1: Một sản phẩm nước suối đóng chai.
Nếu như trước đây các loại nước suối chỉ có mặt tại các cửa hàng lớn, siêu thị
thì giờ đây nó đã có mặt ở mọi nơi từ các tiệm bách hoá, các cửa hàng bán lẻ nhỏ, các
quán nước ven đường hay nói đúng hơn chỉ cần vài ba bước là có thể mua được. Từ
đó, có thể thấy mức độ phổ biến của các sản phẩm nước suối. Nước ta có khoảng 80
triệu người chỉ cần tính mỗi người sử dụng một chai nước, thì con số chai nước cần
sản xuất đã lên tới 80 triệu chai do đó nhu cầu sử dụng nó là rất lớn.

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 2


Chính vì thế, nhiều cơ sở, nhiều xí nghiệp, công ty sản xuất nước suối đã thành
lập, đó là nhu cầu tất yếu.
Ngoài các loại nước uống, phải kể đến sự phát triển của các sản phẩm chai đóng nắp
hiện nay: Như các sản phẩm dầu mỡ bôi trơn, nước mắm ... Do đó có thể thấy nhu cầu
sản xuất các sản phẩm hộp đóng nắp rất cao.
1.2.Thực trạng sản xuất của các công ty ở Việt Nam
Cùng với sự phát triển của các sản phẩm nước suối đóng chai ... ta thấy việc
chuyển đổi sử dụng chai chứa cho các sản phẩm, các loại chai nhựa thay thế cho các
loại chai thủy tinh vì sự tiện dụng của chai nhựa. Do đó nó cũng làm thay đổi công
nghệ chiết rót và đóng nắp chai, các chai thủy tinh thì nắp thường được đóng chặt vào

còn chai nhựa thường được xoáy.
Với nhu cầu sản lượng lớn thì công việc sản xuất chiết rót, đóng nắp chai bằng
tay là không hiệu quả. Đặt ra yêu cầu đưa hệ thống dây chuyền tự động chiết rót và
đóng nắp chai tự động vào sản xuất. Trên thị trường Việt Nam có hệ thống chiết rót và
đóng nắp chai tự động ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau nhưng các
dây chuyền đều được nhập từ nước ngoài: Đài Loan, Trung Quốc... Do đó giá thành
cao và gặp nhiều khó khăn trong quá trình vận hành, sửa chữa. Sau đây là một số dây
chuyền chiết rót và đóng nắp chai tự động có trên thị trường hiện nay:

.

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 3


Chương 2: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC
2.1 Giới thiệu hệ thống đóng nắp chai tự động.
Sau đây là một số dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai tự động được áp dụng phổ
biến trên thị trường hiện nay:

Hình 2.1: Dây chuyền chiết rót đóng nắp chai dầu bôi trơn

Hình 2.2: Dây chuyền đóng nắp chai nước mắm

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 4


2.2. Lựa chọn phương án
2.2.1.Phương án 1

• Sơ đồ nguyên lý :

• Ưu điểm :

+ Năng suất cao
+ Máy chạy êm
• Nhược điểm : + Máy to
+ Yêu cầu kỹ thuật cao
+ Giá thành cao
=> Không chọn

2.2.2.Phương án 2

• Sơ đồ nguyên lý :

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 5


• Ưu điểm : + Nhỏ gọn
+ Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo , dễ vận hành
+ Giá thành thấp
• Nhược điểm: + Năng suất không cao
=> Chọn phương án do phù hợp với yêu cầu và điều kiện vật chất ở Việt Nam.

2.3.Nguyên lý hoạt động của hệ thống
2.3.1. Sơ đồ nguyên lý

Cấp nước

Băng tải

1.Chai
2.
3.

nước

Triết nước

Mâm xoay

Băng tải

Đóng hộp

Đóng nắp

Cấp nắp
2.3.2.Giai đoạn
 Giai đoạn 1: Cấp chai bằng tay và chiết xuất nước.
Khi chai thứ nhất đi qua cảm biến bị trí đếm chai đặt tại trước mâm xoay báo tín
hiệu về bộ điều khiển động cơ điều khiển mâm xoay quay. Quá trình quay chai thứ
nhất qua cảm biến vị trí thứ hai, động cơ băng tải và động cơ mâm xoay đồng thời
dừng hoạt động, lúc này xilanh mang đầu bơm nước đi xuống tới cữ hành trình dưới.
Xilanh dừng xuống, động cơ bớm nước bắt đầu hoạt động, nước được bơm đầy vào
chai trong khoảng thời gian lập trình.
Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 6

 Giai đoạn 2: Cấp nắp chai tự động.
Xilanh mang đầu bơm nước di chuyển về cữ hành trình trên, đồng thời chai thứ hai
đi vào. Chai thứ hai hoạt động tương tự như trình tự chai thứ nhất. Chai thứ hai đi
đến vị trí bơm nước cùng lúc chai thứ nhất cũng đi đến vị trí cấp nắp chai. Pitong
dẫn hướng nắp chai đi xuống hết cữ hành trình, sau đó pitong giữ nắp thu về, nắp
chai được nhả ra đúng vị trí miệng chai. Tiếp theo sau một khoảng thời gian lập
trình pitong giữ nắp trở lại vị trí ban đầu. Sau đó Pitong dẫn hướng trở lại vị trí ban
đầu.
 Giai đoạn 3: Xoáy nắp chai và đưa sản phẩm ra ngoài.
- Chai thứ ba đi vào hoạt động như chai thứ hai. Lúc này chai thứ hai đến vị trí thả
nắp và chai thứ nhất đến vị trí xoáy nắp. Khi chai thứ nhất ở vị trí xoáy nắp, pitong
mang động cơ xoáy nắp đi xuống giữ nắp chai và thực hiện xoáy nắp. Sau một thời
gian động cơ dừng xoáy nắp, xilanh mang động cơ xoáy nắp trở lại vị trí ban đầu.
- Khi các chai đưa vào, thành phẩm của quá trình được đưa ra ngoài nhờ hệ thống
mâm xoay và băng tải.

2.4. Sơ đồ động

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 7


Hình 1: Sơ đồ động của hệ thống
Bao gồm : 1.Động cơ điện không đồng bộ 3 pha ; 2.Hộp giảm tốc ; 3.Bộ truyền xích ;
4.Băng tải ; 5.Động cơ mâm xoay; 6.Hệ thống triết nước; 7.Hệ thống cấp nắp; 8.Hệ thống
đóng nắp; 9.PLC .

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 8

Chương 3 .Thiết kế chi tiết
Trong giới hạn đề tài, do còn nhiều hạn chế về kiến thức, thời gian,
kinh tế… chúng em giới hạn thực hiện các công đoạn của mô hình đóng nắp chai tự
động:
• Cấp chai: bằng tay.
• Chiết xuất nước tự động.
• Cấp nắp tự động
• Đóng nắp tự động.
Dựa trên những yêu cầu đề ra: Mô hình đóng nắp chai tự động cùng với việc tham
khảo các dây chuyền đã có chúng em đã đưa ra kết cấu của dây chuyền như sau:

3.1.Thông số vật liệu
Chai nước suối nắp ren với thể tích thực 500ml với:

•

Đường kính đáy : 60 mm

•

Đường kính lớn nhất : 65 mm

•

Đường kính ngoài cổ chai =
Đường kính trong nắp chai : 26

mm

•

Đường kính ngoài nắp chai : 28

mm
•

Chiều cao không nắp : 220 mm

•

Chiều cao nắp chặt : 222 mm

•

Độ dài ren : 16mm

• Tổng khối lượng chai nước khi đủ
500ml : 0,55 kg
Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 9


3.2 .Thông số kỹ thuật
• Năng suất :
• Vận tốc băng tải : 0,05m/s
• Vận tốc mâm xoay :

3.3.Tính toán và thiết kế chi tiết
3.3.1 . Băng tải

3.3.1.1. Cụm chi tiết dẫn động.
• Băng tải (Belt)
• Roller quay
• Cơ cấu bánh răng – đai răng.
• Cơ cấu căng đai
• Động cơ.
3.3.1.2. Cấu tạo chung của băng tải:

1

3

2

H

5
4
β

L1

L2

Hình 3.4. Cấu tạo chung của băng tải.

1. Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật
2. Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo
3. Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo.
Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất

và Đóng Nắp Chai Tự Động 10


4. Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ…) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các
yếu tố làm việc.
5. Bộ phận đổi hướng cho bộ phận kéo.
Các thông số chủ yếu của máy chủ yếu là:
• Năng suất.
• Vận tốc di chuyển.
• Chiều dài và chiều cao vận chuyển

3.3.1.3.

Một số loại băng tải trong thực tế.

Hình 3.5: Băng tải đai

 Băng tải con lăn

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 11


Hình 3.7. Băng tải con lăn

Và một số loại băng tải khác
Trong đồ án này chúng em quyết định chọn băng tải đai với những lý do sau:
 Chi tiết dẫn động chai được dẫn trực tiếp trên băng tải.
 Tải trọng của băng tải không cần lớn.
 Dễ chế tạo, dễ thiết kế.

 Giá thành rẻ.
 Vật liệu dễ kiếm
3.3.1.4. Động cơ
Băng tải dẫn động bằng động cơ điện DC. Do yêu cầu công suất làm việc không
quá lớn, ta có thể chọn động cơ mini mà vẫn đảm bảo yêu cầu làm việc.

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 12


Hình 3.9: Một động cơ DC
Với yêu cầu khá đơn giản của băng tải như là:
 Chỉ cần vận chuyển chai trên băng tải.
 Băng tải chạy liên tục, có các cụm chi tiết chặn chai.
 Không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng nhẹ.
 Dễ điều khiển, giá thành rẻ.
Với tất cả các lý do trên nên nhóm đã quyết định chọn động cơ điện một chiều
làm động cơ dẫn động cho băng tải.
3.3.2. Cụm mâm xoay
3.3.3 Cụm chiết nước
3.3.3.1.Nguyên lý :
3.3.4

Cụm cấp nắp

3.3.5

Cụm đóng nắp

Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất

và Đóng Nắp Chai Tự Động 13


Đề tài: Thiết Kế Động Cơ Chiết Xuất
và Đóng Nắp Chai Tự Động 14