đồ án thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình máy phun ép nhựa.
Sinh viên thực hiện: Phan Trọng Hậu

số thẻ sinh viên: 105130259

Sinh viên thực hiện: Phan Quốc Chấn

số thẻ sinh viên: 105130251

Lớp: 13TDH1
Tóm tắt nội dung đề tài:
Dựa vào tìm hiểu thực tế và các kiến thức được trang bị ở trường. Chúng 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 từ.
- Bộ phận lấy nhựa: Là khối phức hợp gồm trục vít tải kết hợp với xylanh được
điều khiển bằng van điện từ.
- Bộ phận đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn: Là một xylanh được điều khiển bằng van
điện từ nổi thẳng vào ty đẩy của khuôn.
Ứng với mỗi quy trình và một bộ phận cần có nhiều cơ cấu hỗ trợ kèm theo
cũng như cần được lập trình để mô hình có thể hoạt động. Trong mô hình của
mình em sử dụng PLC SAM SUNG FARA N70-α.

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA ĐIỆN

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT
Họ tên sinh viên
1
Phan Trọng Hậu

Số thẻ SV
105130259

Lớp
13TDH1

2

105130251

13TDH1

Phan Quốc Chấn

1.
2.
3.
4.
a.

Ngành
Kỹ thuật điều khiển và tự
động hóa
Kỹ thuật điều khiển và tự
động hóa

Tên đề tài đồ án: Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa
Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Phần chung:
STT
Họ tên sinh viên
Nội dung
1
Phan Trọng Hậu
- Nghiên cứu tổng quát về công nghệ
- Thi công, lắp ráp mô hình cơ khí kết hợp
với chạy thực tế.
2
Phan Quốc Chấn
- Viết báo cáo

b. Phần riêng:
T
T
1

Họ tên sinh viên

Nội dung

Phan Trọng Hậu

2

Phan Quốc Chấn

Quy trình công nghệ máy phun ép nhựa, lập trình hệ
thống trên PLC
Thiết kế sơ đồ nối dây, lập trình arduino

5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
- Đồ thị thể hiện số kg nhựa bình quân đầu người
- Bản vẽ sơ đồ nối dây (A3)
2


6. Họ tên người hướng dẫn:

Phần/Nội dung:

TS. GIÁP QUANG HUY

Theo sát quá trình làm đồ án
Đóng góp ý tưởng để đồ án hoàn thiện
hơn

7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 17 / 02 / 2018
8. Ngày hoàn thành đồ án: 30/ 05 / 2018
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2018
Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn

3


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay đất nước ta đang trong thời kì đổi mới, thời kỳ công nghiệp hóa hiện
đại 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 hợp chất
cao phân tử, được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời
sống hằng ngày cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại
của con người.
Đây là đề tài, đồ án nghiên cứu cuối cùng của em trước khi rời khỏi ghế nhà trường 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 rất nhiều 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. Giáp Quang Huy, thầy là người đã luôn
theo dõi, hướng dẫn, chỉ bảo rất tận tình trong suốt quá trình em thực hiện đề tài.
Trong đề tài chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được những
đóng 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

Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

4


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

CAM ĐOAN
Đồ án tốt nghiệp của em là một sản phẩm được làm ra từ chính bản thân của
chúng 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 để tên và ghi rõ ràng tác giả của tài liệu.
Xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

5

Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu ……………………………………………………………………i
Lời cam đoan liêm chính học thuật …………………………………………….ii
Mục lục …………………………………………………………………………iii
Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ …………………………………… v
Danh sách các cụm từ viết tắt ………………………………………………… vi

6


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

7


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

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 sản xuất
nhiều loại vật dụng góp phần quan trọng vào phục vụ đời sống con người cũng
như phục vụ cho sự phát triển của nhiều ngành và lĩnh vực kinh tế khác như:
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 như không thể
thay thế được là gỗ, kim loại, silicat... Do đó, ngành công nghiệp Nhựa ngày
càng có vai trò quan trọng trong đời sống cũng như sản xuất của các 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 có tăng
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 đang được 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 nhựa Việt Nam mới chỉ ở bước đầu
của sự phát triển so với thế giới và sản phẩm nhựa được phát huy sử dụng trong
tất cả các lĩnh vực của đời sống bao gồm sản phẩm bao bì nhựa, sản phẩm nhựa
vật liệu xây dựng, sản phẩm nhựa gia dụng và sản phẩm nhựa kỹ thuật cao.

SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

8


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

Hình 1. 1: Số kg nhựa tiêu thụ trên đầu người từ năm 2010-2015
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 gas đang
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 này phục
vụ cho các ngành công nghiệp điện tử, điện dân dụng, sản xuất xe hơi và các
ngành công nghiệp khác, đỉnh cao của công nghệ này là công nghệ nhựa vi
mạch 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[1]. Trước đây công nghệ ép phun được sử dụng sản
xuất hàng gia dụng nay đã chuyển sang hàng nhựa công nghiệp phục vụ cho các
ngành công nghiệp khác, sản phẩm của nó được thay thế các chất liệu khác như
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 quá trình
SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

9


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

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
phẩm nhựa xung quanh chúng ta. Từ các sản phẩm đơn giản là các dụng cụ học
tập như: thước, bút, đồ chơi cho đến các sản phẩm phức tạp như: Bàn ghế, máy
tính…đều được làm bằng nhựa. Các sản phẩm này đều có màu sắc và hình dáng
đa dạng chúng đã làm cho cuộc sống ta thêm đẹp và tiện nghi hơn. Điều này
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 các tính
chất như: độ dẻo dai, có thể tái chế, không phản ứng hóa học nào với không khí
ở điều kiện thường…Vật liệu nhựa đã đang thay thế dần các loại vật liệu 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 yếu
trong công nghiệp gia công polymer.Các nhựa nhiệt dẻo thường được gia công
bằng phương pháp này.Phương pháp ép phun thuộc nhóm 1 theo cách phân
nhóm trạng thái vật liệu. Sản phẩm gia công có kích thước khá chính xác théo 3
chiều vi được tạo ra hình trong khuôn 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. Tùy theo
nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ của khuôn đúc khác nhau (nhựa nhiệt dẻo khác
nhựa nhiệt rắn). Vật liệu chảy vào khuôn qua các rảnh, cửa tiết diện nhỏ. Khi
vùng tạo hình của khuôn đã được lấp đầy nguyên liệu thì khuôn mới chịu tác
dụng của lực ép. Năng suất cao, chu kỳ ngắn, gia công bằng phương pháp 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 không thuận lợi của
phương pháp và chất lượng sản phẩm chịu ảnh hưởng rất lớn đặc điểm này.
SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

10


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

1.2.3 Phân loại máy ép phun theo cấu tạo

a. Máy ép phun trục vít

Hình 1. 2: Máy ép phun trục vít
Cấu tạo và nhiệm vụ:
Trục vít: Được chế tạo bằng thép cứng để chống mòn, được xi mạ tránh
bám dính và giảm ma sát. Khe hở của vít thu hẹp dần để giảm thể tích nhờ
đó áp suất kéo nén lên phía trên cũng tăng theo. Phía trước của vít có cơ cấu
van một chiều chỉ cho phép nguyên liệu đi lên phía trên khi nạp liệu nhưng
khi bơm sẽ đóng lại không cho nhựa đi về phía sau.
Trục vít quay để lấy nguyên liệu nhờ motor dầu ở phía sau xylanh thuỷ
lực. 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 đẩy
vào vùng tạo hình của khuôn đúc, để thực hiện được nhiệm vụ này, bộ phận
truyền động của bộ phận trục vít phải tạo được chuyển động quay tròn và
chuyển động tinh tiến.
Bộ phận truyền động: Trục vít hoạt động nhờ hai bộ phận truyền động
khác 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 phận

SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

11


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

giảm 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 vụ
dẫn nguyên liệu từ xylanh nguyên liệu đến khuôn. Cấu tạo và hình dạng cua
đầu phun có ảnh hưởng rõ rệt đến áp suất và nhiệt của nhựa, đồng thời nó
cũng ảnh 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. Tổn thất áp suất nhỏ nhất. Có khả năng ăn khớp với lỗ
phun keo trên khuôn không cho nhựa lỏng trong xylanh nguyên liệu chảy ra
ngoài trong khi phun ép đúc sản phẩm.
Nhiệm vụ của đầu phun: Giống như một chiếc van nối giữa bộ phận trục
vít và khuôn nhựa.
Cụm đóng mở khuôn: Bộ phận này rất đa dạng, gồm các loại thuỷ lực, cơ
học, thuỷ lực kết hợp cơ học, cơ điện… Mỗi kiểu có những ưu điểm và
nhược điểm của nó và hiện nay người ta có khuynh hướng sử dụng tổ hợp
các xylanh thuỷ lực khác nhau và không dùng thuỷ lực cơ học.
Dù kiểu nào đi nữa thì bộ phận này cũng phải đáp ứng hai yêu cầu sau:
Kết cấu gọn nhẹ. Đảm bảo độ cứng vững, chịu được lực lớn khi đóng
khuôn.
 Ưu điểm:
Nguyên liệu được đốt nóng nhanh và điều, vì trong xylanh nguyên liệu,
nguyên liệu vừa được tạo thành các lớp mỏng,vừa được trộn liên tục.
Thời gian lưu của nguyên liệu trong xylanh nguyên liệu ngắn.
Cấu tạo của máy gọn nhẹ nhất là bộ phận nạp liệu.
SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

12


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

Tuy không đòi hỏi đo lường, nhưng lượng vật liệu đi vào máy khá đồng
đều giúp cho việc đảm bảo áp suất đúc ổn định, chất lượng sản phẩm đồng
đều.
Tổn thất áp suất trong vùng nguyên liệu trước trục vít ít do chúng đã được
đốt nóng đến trạng thái chảy nhớt.
Nhược điểm: Không tạo được áp suất lớn do có khe hở giữa răng vít và
xylanh.
b. Máy ép phun piton

Hình 1. 3: Máy ép phun bằng piton dạng vít đùn.
Trên hình là máy ép phun piton, Đặc điểm của máy này khi hoạt động máy cho
phép nhựa đã gia nhiệt nằm trong piton đẩy tạo ra áp lực lớn đưa vào khuôn
nhựa mà không có bọt khí . Từ đó máy tạo ra sản phẩm chất lượng tốt không bị
các lỗi dễ gặp như rỗ khí, hai lai, bavia. Dạng máy ép phun piton có lợi thể dễ
sữa chưa bảo trì, linh kiện thay thế khá đang dạng. Máy cũng có giá thành rẽ
hơn so với các loại máy ép sử dụng động cơ điện. Từ đó, máy rất phù hợp với
điều kiện sản xuất nhỏ lẽ chi phí đầu tư ban đầu thấp.
Tuy nhiên nhược điểm của máy là do sử dụng piton nên vận hành có ồn cao, tạo
nhiều rung động, thường xuyên phải bảo dưỡng các chi tiết nhạy cảm như van
dầu, động cơ bơm áp…
SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

13

Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

1.2.4 Phân loại theo cơ chế vận hành
a. 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 phận vòi
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 của sản
phẩm do đó dễ dàng thực hiện hoạt động tự động hoàn toàn. Hiện nay đa số sử
dụng loại máy này.
Hiện nay đa số dòng máy này đều sử dụng động cơ điện AC SERVO cho các cơ
cấu chấp hành của máy. Các loại máy này thường vận hành êm, điều khiển vị trí
chính xác, phân cấp bảo vệ cao nên vận hành rất an toàn. Dễ dàng lắp ráp thêm
robot phục vụ cho quá trình sản xuất.
b. Máy ép dọc
Một phần của máy, bộ phận khuôn và các bộ phận vòi phun nằm trên trục trung
tâm theo chiều dọc và khuôn được mở ra theo hướng thẳng đứng. Loại máy này
thường sản xuất các sản phẩm nhỏ, cấu tạo đơn giản, dễ vận hành. Điểm đặc biệt

SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

14

Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

của máy này cũng là do máy nằm theo trục đứng nên diện tích sàn để lắp đặt
máy không nhiều lắm.

Hình 1. 5: Máy phun ép dọc
Một phần của máy, bộ phận khuôn và các bộ phận vòi phun nằm trên trục trung
tâm theo chiều dọc và khuôn được mở ra theo hướng thẳng đứng.
Bệ máy nhỏ, dễ dàng đặt chèn, thuận tiện trong việc lắp khuôn, vật liệu từ phễu
vào các sản phẩm nhựa có thể được đồng đều hơn. Sản phẩm lấy ra không dễ
dàng và phải lấy ra bằng tay do đó khó thực hiện được hoạt động tự động. với
máy ép phun đứng này được sử dụng cho máy ép phun nhỏ.
c. Máy ép phun nghiêng
Bộ phận khuôn và các bộ phận vòi phun không nằm trên trục trung tâm mà tạo
thành 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
để lại 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
nghiêng xuống. Đây là máy được sử dụng nhiều cho các mục đích công suất
nhỏ.
SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

15


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

d. Máy ép phun có nhiều chế độ quay

Máy đặc biệt nhiều khuôn được đặc trưng bởi cấu trúc thiết bị quay kẹp, khuôn
bố trí xung quanh trục quay. Đây là loại máy ép phun phát huy khả năng hóa dẻo
để rút ngắn chu kì sản xuất và nâng cao năng lực sản xuất của máy, đặc biệt máy
thích hợp cho làm mát và hối lượng nhựa lớn trong một thời gian dài, nó hỗ trợ
thời gian làm mát và tăng lượng nhựa trong sản xuất sản phẩm. Tuy nhiên hệ
thống khuôn kẹp lớn, phức tạp, lực khá nhỏ 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
cơ servo AC kết hợp kết cấu vitme – kìm để kẹp khuôn. Ưu điểm của loại máy
này là vận hành êm, ít tiếng ồn, dễ bảo trì bảo dưỡng, năng suất làm việc cao, dễ
dàng lập trình và điều khiển vị trí chính xác. Nhược điểm là giá thành cao hơn
so với các máy dùng xylanh truyền thống.
Một số hãng sản xuất máy như: LSMtron (dùng PLC KEBA làm bộ điều khiển
trung tâm kết hợp máy bộ trợ chuyên dụng cho ngành ép nhựa như STEAM),
WOOJIN,

TOYO,

KAWAGUCHI,

ARBURG,

NIIGATA,

TOSHIBA,

SUMITOMO...

SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

16


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

CHƯƠNG 2: MÔ TẢ CƠ KHÍ CỦA MÁY PHUN ÉP NHỰA

2.1 Cấu trúc hệ thống máy phun ép nhựa

Hình 2. 1: Mô hình máy phun ép nhựa:
Đơn vị đóng mở (1), Đơn vị ép phun(2), Bệ máy(3)
2.1.1 Đơn vị đóng mở
Nhiệm vụ:
Giữ khuôn, đóng và mở khuôn, tạo kháng lực giữ khuôn, hoàn tất công việc tách
rời thành phẩm ra khỏi khuôn. Lực đóng được tạo ra bởi hệ thống cơ lực hay
thủy lực qua hệ thống xylanh thủy lực.
Tạo lực tác động đóng kín hai phẩn nửa cửa của khuôn lại với nhau, lực đóng
kín này không được lớn hơn 80% công suất và phải luôn lớn hơn áp suất bên
trong hốc khuôn do trục vít tạo nên.
Cấu trúc và chi tiết hoạt động của đơn vị đóng mở: hai phần nửa của khuôn
được đặt vào chính giữa 2 lỗ khoan hướng tâm nằm đối xứng trên hai tấm giữ
khuôn, 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 trụ
nằm 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 dạng
SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

17


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

khủy tay sẽ đẩy phần nửa tấm lót có mang một phần nửa khuôn chuyển động tới
lui dọc theo 4 trục định hướng. đòn bẩy khủy chân chuyển động tạo nên tiến
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 mở
Đơn vị đóng mở bào gồm các bộ phận:

SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

18


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

•
•
•
•
•

•

Khuôn (1)
Tấm lót hướng tâm (2)
Tấm giữ khuôn cố định(3)
Lỗ khoan hướng tâm (4)
Tấm giữ khuôn di chuyển(5)
Bệ máy (6)

SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

19


Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

2.1.2 Đơn vị ép phun
Cấu tạo và hoạt động: bao gồm xylanh được bao xung quanh bởi các vòng băng
điện trở đốt nóng, trục vít bên trong xylanh. Trục vít chuyển động quay kéo theo
hạt nhựa xuống từ phễu nạp nguyên liệu và đẩy dần về phía trước, đồng thời ép
nhựa nóng chảy xuyên qua kênh tiếp nối đi vào bên trong hốc khuôn. Chuyển động
quay 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 đẩy
khối nhựa nóng chảy vào hốc khuôn. Với hoạt động này, trục vít được xem như giữ
vai trò của một piton nạp nhựa nóng chảy theo một lượng nhất định vào hốc khuôn.

Hình 2. 4: Giai đoạn lấy nhựa vào khuôn

Các bộ phận của đợn vị ép phun:
• Phễu nạp nguyên liệu(1)

• Trục vít (4)

• Xylanh (2)

• Khuôn đúc phun(5)

• Vòng băng điện trở(3)

• Cuống nối nhựa(6)

SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn

GVHD: Giáp Quang Huy

20


Đơn vị ép: chuyển động quay của trục vít bắt đầu khởi động tạo áp suất lớn để
nén chặt nhựa trong hốc khuôn ngay sau hoạt động cung ứng theo liều lượng của
đơn vị phun chấm dứt.

Hình 2. 5: Giai đoạn ép áp lực điền đầy nhựa vào khuôn
Nhiệm vụ:
Vận chuyển nguyên liệu trong phễu từ trên cao xuống đưa vào bên trong xylanh
thông qua chuyển động quay của trục vít. Nấu chảy nguyên liệu bên trong
xylanh bởi nhiệt do nhiệt được cung cấp bởi vòng bang điện trở đót nóng bọc
bên ngoài.

2.1.3 Một số bộ phận quan trọng của máy ép phun
a. Phễu nạp liệu
Đây là bồn chứa nguyên liệu dưới dạng bột nhựa hay hạt nhựa đã được sấy khô
trước đó. Trong nhiều trường hợp bồn chứa được làm nóng bởi các mạch điện
trở bên trong để sấy khô hạt nhựa trước khi được đưa vào bên trong xylanh. Đối
với nhựa đàn hồi, bồn chứa được trang bị thêm một chốt chặn để kiểm soát
lượng nguyên liệu được nạp vào.
b. Trục vít
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 đường kính D). Kích thước của chiều dài dựa trên đòi hỏi của hiệu suất, sự
nóng chảy lỏng của nhựa nhão và điều kiện cọ sát giữa các hạt nhựa với bề mặt
trục vít.

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

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

• Mũi trục vít (1)
• Bộ phận chặn dòng chảy ngược(2)
• Lõi trục vít (3)
• Gờ vòng xoắn (4)
• Chuôi rục (5)


c. Xylanh và vòng băng đốt trong
Xylanh là một ống thép với kích thước thành ống rất dày, bên ngoài được bao

bọc bởi các vòng băng điện trở đốt nóng. Xylanh hai lớp vỏ được ứng dụng đối
với nhựa cứng, giữa hai lớp vỏ này là dầu. Nhiệt độ của vòng băng nằm trong
vùng sẽ đạt được cố định thông qua dụng cụ điều chỉnh.
d. 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
ép này sẽ tạo ra phản lực đẩy nhựa lỏng lùi về phía sau. Để ngăn không cho hiện
tượng này xảy ra, người ta thiết kế thêm vào đầu trục vít một bộ phận chặn dòng
chảy ngược.
e. Đầu phun
Được xem như bộ phận tiếp nối giữa phần đầu của xylanh và khuôn. Đầu phun
được nối với xylanh thông qua đầu nối có ren vít hay thông qua nắp đậy. Kênh
dẫn nhựa nắp đậy thông qua đầu phun phải được thiết kế thích hợp với dòng
chảy và mặt tiếp giáp giữa đầu phun với ống lót. Kênh nối của khuôn phải thật
kín để tránh 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 đường kính kênh dẫn bên trong đầu phun phải nhỏ hơn đường kính kênh dẫn
bên trong ống lót kênh nối. Các dạng dầu phun thường thay đổi tùy theo khối
lượng nhựa lỏng nạp vào khuôn. Người ta phân biệt ra hai dạng chính: đầu phun
mở và đầu phun đóng. Đầu phun mở được ứng dụng đối với lượng nhựa có độ
dai quá lớn nên chúng 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 đầu phun mở để giúp cho khí nén trong thoát ra ngoài dễ dàng.
Đầu phun đóng thường được ứng dụng đối với các loại nhựa có độ dai thấp khi
được nấu chảy lỏng có thể chảy ra ngoài (trong giai đoạn cuối tách rời thành
phẩm, đơn vị ép phun lùi về phía sau). Trong giai đoạn này kim đóng giữ nhiệm


vụ đóng mở miêng đầu phun thông qua 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 xylanh ép chốt đóng kín miệng đầu phun. Ngoài ra cơ phận

chân cũng 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 về phía sau, thanh chân ở vị trí
mở. Khi đơn vị phun lùi về phía sau, lò xo dãn ra đẩy đầu phun về phía trước, bộ
phận chặn ở vị trí đóng.

Hình 2. 8: Trục vít với van chặn dòng chảy ngược (Nguồn: Injection.vn)
Cấu tạo của bộ phận phun:

• Khuôn (1)
• Đầu Phun (2)
• Vặn chặn dòng chảy ngược (3)
• Trục vít (4)
• Xi lanh (5)
• Mũi trục vít (6)
• Đầu xylanh (7)
•

Ống lót cuốn nối (8)


f. Khuôn ép phun
Khuôn là dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa, nó được thiết kế chế tạo sao
cho có thể được sử dụng cho một số lượng yêu cầu chu trình sản xuất, kích
thước 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 kế cho khuôn cho nhiều sản phẩm trên cho khuôn làm việc thủ
công, bán tự động hoặc 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 và
khuôn 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 thùng
sơn, decap…), khuôn ba tấm (khuôn than acquy, nắp acquy, khuôn nắp bảo vệ
thực vật…) và khuôn nhiều tầng.

Hình 2. 9: Khuôn đúc sản phẩm (Nguồn: />Đối với ngành công nghiệp nhựa, việc thiết kế khuôn mẫu được tách ra làm việc
độc lập như một ngành riêng và đòi hỏi kỹ năng tính toán cũng như kinh nghiệm
trong việc thiết kế khuôn mẫu.
g. Xylanh thủy khí
Xy lanh khí nén (hay còn gọi là ben khí nén) là thiết bị cơ được vận hành bằng
khí nén. Cụ thể, xylanh khí nén hoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng của