ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ 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

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
T

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

Sinh viên thực hiện: Trần Thanh Quang
Số thẻ sinh viên: 101232091131
Lớp: 09CDT2.
GV hướng dẫn: TS. Nguyễn Danh Ngọc
GV duyệt:

ThS. Nguyễn Đắc Lực

Tóm tắt nội dung đề tài:
Dựa vào tìm hiểu thực tế và các kiến thức được trang bị ở trường, em chọn
đề tài tốt nghiệp của mình là “Thiết kế và 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 thiết kế và chế
tạo mô hình của mình gồm các bộ phận sau:
- Bộ phận kẹp giữ khuôn: Cơ cấu chấp hành dùng xi lanh khí nén và van điện
từ.
- Bộ phận lấy nhựa: Là khối phức hợp gồm trục vít tải kết hợp với xi lanh
được điều khiển bằng van điện từ.

- Bộ phận đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn: Là một xi lanh được điều khiển bằng
van điện từ nổi thẳng vào ty đẩy của khuôn.

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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 SAMSUNG FARA N70-α.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Trần Thanh Quang
Số thẻ sinh viên:
101232091131
Lớp: 09CDT2

Khoa: Cơ khí

Ngành: Cơ Điện tử

1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế & chế tạo mô hình máy phun ép nhựa
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực
hiện
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Tìm hiểu tổng quan về công nghệ phun ép nhựa.
- Thiết kế kết cấu cơ khí của mô hình máy phun ép nhựa.
- Thiết kế hệ thống điều khiển mô hình máy phun ép nhựa
4. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
- Bản vẽ kết cấu cơ khí mô hình (A0)
- Bản vẽ chi tiết trục vít và mặt bích (A0)
- Bản vẽ sơ đồ cấp nguồn cho thiết bị(A0)
- Bản vẽ sơ đồ đấu dây mô hình (A0)
- Bản vẽ sơ đồ thuật toán điều khiển PLC (A0)

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

- Bản vẽ sơ đồ thuật toán Arduino (A0)
5. Họ và tên người hướng dẫn: TS. Nguyễn Danh Ngọc
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/02/2018
7. Ngày hoàn thành đồ án:

30/05/2018.

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2018

Trưởng Bộ môn Cơ điện tử

Người hướng dẫn

TS. Võ Như Thành

TS. Nguyễn Danh Ngọc

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO 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 ngành Cơ khí chế tạo máy,
ngành Kỹ thuật Điện tử là sự phát triển của Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa.
Hệ thống điều khiển là một phần quan trọng được trong mọi quá trình tự động hóa.
Ngày nay, nhựa 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. Đáp ứng nhu cầu tạo những sản phẩm từ nhựa nhanh chóng dễ
dàng, em đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy phun ép nhựa.
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, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến những người đã hỗ trợ em
hoàn thành đồ án này, đặc biệt là thầy TS. Nguyễn Danh Ngọc, 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, ngày 30 tháng 5 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Trần Thanh Quang

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO 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 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. Các tài liệu tham khảo sử dụng trong đồ án đều trích dẫn tên và ghi rõ
ràng tác giả của tài liệu.
Sinh viên thực hiện

Trần Thanh Quang

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

MỤC LỤC

Tóm tắt đồ án tốt nghiệp
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu..................

i

Cam đoan........................................

.....ii

Mục lục

…… iii

Danh sách hình vẽ.........................................v

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN ÉP NHỰA.................12
1.1

Ngành công nghiệp nhựa.............................................................................12

1.2 Tổng quan về công nghệ phun ép...............................................................13
1.2.1 Giới thiệu....................................................................................................13
1.2.2 Đặc điểm công nghệ....................................................................................13

1.3 Phân loại máy phun ép................................................................................14
1.3.1 Phân loại theo cấu tạo................................................................................14
1.3.2 Phân loại theo cơ chế vận hành..................................................................17
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ...................................................21
2.1 Cấu trúc hệ thống máy................................................................................21
2.1.1 Đơn vị đóng mở...........................................................................................22
2.1.2 Đơn vị phun ép............................................................................................23
2.2 Các bộ phận chính của máy phun ép.........................................................16
2.2.1 Phễu nạp liệu..............................................................................................16
2.2.2 Trục vít........................................................................................................16

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.1.6
2.1.7
2.1.8

Xi lanh và vòng băng đốt trong...................................................................18
Bộ phận ngăn dòng chảy ngược nhựa lỏng................................................19
Đầu phun.....................................................................................................19
Khuôn phun ép............................................................................................18
Xi lanh khí nén............................................................................................19

Van khí nén..................................................................................................21

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN......................................23
3.1

Quy trình công nghệ....................................................................................23

3.2

Kiến trúc hệ thống điều khiển.....................................................................24

3.3 Tổng quan về PLC.......................................................................................25
3.3.1 Giới thiệu chung.........................................................................................25
3.3.2 Hoạt động của một PLC.............................................................................26
3.3.3 Ứng dụng của PLC.....................................................................................28
3.3.4 Giới thiệu PLC N70-α của hãng Samsung..................................................28
3.4 Thiết kế sơ đồ nối dây mô hình...................................................................32
3.4.1 Hệ thống cấp nguồn....................................................................................32
3.4.2 Mạch điều khiển Arduino............................................................................33
3.4.3 Sơ đồ nối dây PLC......................................................................................34
3.4.4 Sơ đồ nối dây van xi lanh............................................................................35
3.5 Một số linh kiện điện tử...............................................................................36
3.5.1 Arduino UNO R3.........................................................................................36
3.5.2 Cảm biến D-A76H.......................................................................................37
3.5.3 Dây cảm biến nhiệt độ NTC-100K..............................................................38
3.5.4 Rơ le trung gian Omron MY2N...................................................................39
3.5.5 Công tắc hành trình BTN1A019.................................................................39
3.5.6 Động cơ pittman 8322................................................................................40
3.5.7 Màn hình LCD 16x2....................................................................................40
3.6 Chương trình điều khiển.............................................................................41

3.6.1 Thuật toán điều khiển trên PLC..................................................................41
3.6.2 Thuật toán điều khiển trên Arduino............................................................43

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

KẾT LUẬN............................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................48
PHỤ LỤC 1: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG CHU TRÌNH
CARNOT................................................................................................................49
PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH PLC.................................................................53
PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH ARDUINO......................................................54

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

DANH MỤC HÌNH V
Hình 1. 1: Số kg nhựa tiêu thụ trên đầu người từ năm 2010-2015 [1]....................13
Hình 1. 2: Máy phun ép trục vít [1].........................................................................14
Hình 1. 3: Máy phun ép bằng piton dạng vít đùn [1]..............................................17
Hình 1. 4: Máy phun ép nằm ngang[1]....................................................................18
Hình 1. 5: Máy phun ép dọc[1]...............................................................................19

Y
Hình 2. 1: Cấu trúc chính của máy phun ép nhựa...................................................21
Hình 2. 2: Bản vẽ kết cấu cơ khí của mô hình.........................................................22
Hình 2. 3: Đơn vị đóng mở [1]................................................................................23
Hình 2. 4: Cấu tạo của đơn vị đóng mở: (1) Khuôn, (2) Tấm lót dẫn hướng, (3)Tấm
giữ khuôn cố định, (4) Lỗ khoan hướng tâm, (5) Tấm giữ khuôn di chuyển, (6) Bệ
máy..........................................................................................................................23
Hình 2. 5: Giai đoạn lấy nhựa vào khuôn: (1) Phễu nạp nguyên liệu, (2) Xi lanh,
(3) Vòng băng điện trở, (4) Trục vít, (5) Khuôn đúc phun, (6) Cuống nối nhựa....24
Hình 2. 6: Giai đoạn ép áp lực điền đầy nhựa vào khuôn.......................................24
Hình 2. 7: a) Cấu tạo trục vít, b) cấu tạo chổ nối trục.............................................17
Hình 2. 8: Cấu tạo của trục vít đùn đơn giản:
(1) Mũi trục vít, (2) Bộ phận chặn
dòng chảy ngược , (3) Lõi trục vít, (4) Gờ vòng xoắn , (5) Chuôi trục............17
Hình 2. 9: Trục vít với van chặn dòng chảy ngược [3]: (1) Khuôn, (2) Đầu phun,
(3) Vặn chặn dòng chảy ngược, (4) Trục vít, (5) Xi lanh, (6) Mũi trục vít, (7) Đầu
xi lanh, (8) Ống lót cuốn nối...................................................................................19
Hình 2. 10: Khuôn đúc sản phẩm [3]......................................................................19
Hình 2. 11: Xi lanh khí nén.....................................................................................20
Hình 2. 12: Van khí nén [3].....................................................................................21
Hình 3. 1: Quy trình công nghệ phun ép [1]............................................................23
Hình 3. 2: Kiến trúc hệ thống điều khiển................................................................24
Hình 3. 3: Chu kỳ vòng quét của PLC.....................................................................27
Hình 3. 4: PLC Samsung N70-α [5]........................................................................29
Hình 3. 5: Rack gắn module của PLC SAMSUNG [5]...........................................29
Hình 3. 6: Giao diện phần mềm lập trình WINFPST..............................................31

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

Hình 3. 7: Cấu hình tốc độ truyền cho PLC ...........................................................31
Hình 3. 8: Sơ đồ nối cáp cho PLC N70-α................................................................32
Hình 3. 9: Hệ thống cung cấp nguồn.......................................................................33
Hình 3. 10: Sơ đồ mạch điều khiển Arduino...........................................................34
Hình 3. 11: Sơ đồ nối dây PLC................................................................................35
Hình 3. 12: Sơ đồ nguyên lý mạch khí nén.............................................................36
Hình 3. 13: Arduino UNO R3..................................................................................36
Hình 3.14: Cảm biến D-A76H.................................................................................37
Hình 3.15: Dây cảm biến nhiệt độ NTC-100K........................................................38
Hình 3.17: Rơ le trung gian Omron MY2N............................................................39
Hình 3.18: Công tắc hành trình...............................................................................39
Hình 3. 19: Động cơ pittman 8322..........................................................................40
Hình 3. 20: Màn hình Text LCD 16x2.....................................................................41
Hình 3.21: Lưu đồ thuật toán PLC..........................................................................42
Hình 3. 22: Mô hình máy phun ép nhựa..................................................................44
Hình 3. 23: Mô hình máy phun ép nhựa (nhìn từ trên xuống)................................45
Hình 3. 24: Mô hình máy phun ép nhựa (nhìn từ cạnh)..........................................45

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN ÉP NHỰA

1.1

Ngành công nghiệp 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... 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 (xem hình 1.1) 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: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

Hình 1. 1: Số kg nhựa tiêu thụ trên đầu người từ năm 2010-2015 [1]
1.2
1.2.1

Tổng quan về công nghệ phun ép
Giới thiệu

Công nghệ phun ép 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 phun ép điện, ép gas đang
được 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 phun ép trong đó có 2000 máy ở thế
hệ thứ 2, thứ 3 [1]. Trước đây công nghệ phun ép 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

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

Công nghệ phun ép là quá trình phun nhựa nóng chảy lỏng điền đầy 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 này không
có bất cứ một phản ứng hóa học nào. Các nhựa nhiệt dẻo thường được gia công
bằng phương pháp này. Sản phẩm gia công có kích thước khá chính xác theo 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, chế độ nhiệt độ của khuôn 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.
Gia công bằng phương pháp phun ép tiết kiệm được nhiều nguyên liệu, ít tốn công
hoàn tất. Tuy nhiên, quá trình phun ép không ổn định về nhiệt độ và áp suất.
1.3
1.3.1

Phân loại máy phun ép
Phân loại theo cấu tạo

a. Máy phun ép trục vít

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

Hình 1. 2: Máy phun ép trục vít [1]

Máy phun ép trục vít gồm các bộ phận chính sau:


Trục vít:



Cấu tạo: 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 xi lanh thủy lực. Trục vít chuyển động
tịnh tiến nhờ xi lanh thủy 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:
 Chuyển động tới lui nhờ vào xi lanh thủy lực lắp sau xi lanh nguyên liệu.

 Chuyển động quay tròn có thể do động cơ điện truyền động qua bộ phận
giảm tốc bằng bánh răng và cũng có thể nhờ vào bộ phận truyền động thủy lực.
Hiện nay người ta dùng động cơ thủy 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 xi lanh nguyên liệu, nó giữ nhiệm

vụ dẫn nguyên liệu từ xi lanh nguyên liệu đến khuôn. Cấu tạo và hình dạng cua

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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 xi lanh nguyên liệu chảy ra
ngoài trong khi phun ép 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 thủy

lực,cơ học, thủy 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
xi lanh thủy lực khác nhau và không dùng thủy 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.
Máy phun ép trục vít có ưu điểm và nhược điểm sau:


Ưu điểm:

- Nguyên liệu được đốt nóng nhanh và điều, vì trong xi lanh nguyên liệu,
nguyên liệu vừa được tạo thành các lớp mỏng, vừa được trộn liên tục.
- Thời gian lưu của nguyên liệu trong xi lanh nguyên liệu ngắn.
- 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 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.

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA



Nhược điểm: Không tạo được áp suất lớn do có khe hở giữa răng vít

và xi lanh.

b. Máy phun ép piton
Hình 1.3 thể hiện một dạng máy phun ép 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.

Hình 1. 3: Máy phun ép bằng piton dạng vít đùn [1]
Dạng máy phun ép piton có lợi thể dễ sữa chưa bảo trì, linh kiện thay thế khá
đang dạng. Máy cũng có giá thành rẻ hơn so với các loại máy phun ép sử dụng
động cơ điện. Từ đó, máy rất phù hợp với điều kiện sản xuất nhỏ lẻ chi phí đầu tư

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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…
1.3.2

Phân loại theo cơ chế vận hành

a. Máy phun ép 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.

Hình 1. 4: Máy phun ép nằm ngang[1]
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 phun ép dọc
Một phần của máy, bộ phận khuôn và các bộ phận vòi phun nằm trên trục trung

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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
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[1]
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

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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 phun
ép đứng này được sử dụng cho máy phun ép nhỏ.
c. Máy phun ép 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 phun ép nghiêng có diện tích nhỏ hơn máy
phun ép 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.
d. Máy phun phun ép 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 phun ép 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 tang 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 phun épsử 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 xi lanh truyền thống.

Một số hãng sản xuất máy như: LSMtron, Woojin, Toyo, Kawaguchi, Arburg,
Niigata, Toshiba…

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ

2.1

Cấu trúc hệ thống máy

Hình 3.1 minh họa kết cấu cơ bản của các máy phun ép nằm ngang thông dụng
hiện nay.

Hình 2. 1: Cấu trúc chính của máy phun ép nhựa
Dựa vào kết cấu trên, em đã đưa ra thiết kế mô hình máy phun ép nhựa như hình
2.2. Mô hình cũng có 4 phần chính:
- Hệ thống kẹp khuôn, sử dụng xi lanh kẹp nhằm đơn giản hóa do kích

thước mô hình nhỏ.
- Hệ thống khuôn được thiết kế bằng Creo và gia công bằng máy CNC.
- Hệ thống phun gồm buồng chứa và trục vít ép nhựa.

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

- Hệ thống hổ trợ quá trình phun sử dụng xi lanh cho cơ cấu chuyển động
tịnh tiến đơn giản.
Đơn vị phun ép

Đơn vị đóng mở

Hình 2. 2: Bản vẽ kết cấu cơ khí của mô hình
Như thể hiện trên hình 2.2, hai đơn vị đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của
hệ thống là: đơn vị đóng mở và và đơn vị phun ép.
2.1.1 Đơn vị đóng mở
Nhiệm vụ của đơn vị đóng mở 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 xi lanh 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

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

bởi hệ thống thủy lực, thông qua một hệ thống đòn bẩy dạng 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. 3: Đơn vị đóng mở [1]
Cấu tạo của đơn vị đóng mở được thể hiện trên hình 2.4.

Hình 2. 4: Cấu tạo của đơn vị đóng mở: (1) Khuôn, (2) Tấm lót dẫn hướng,
(3)Tấm giữ khuôn cố định, (4) Lỗ khoan hướng tâm, (5) Tấm giữ khuôn di chuyển,
(6) Bệ máy
2.1.2 Đơn vị phun ép
Cấu tạo của đơn vị phun ép bao gồm xi lanh được bao xung quanh bởi các vòng

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

bang điện trở đốt nóng, trục vít bên trong xi lanh. 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 xi lanh thủy lực.
Đơn vị phun: trục vít theo chiều ngang, dọc theo xi lanh 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
(xem hình 2.5).

Hình 2. 5: Giai đoạn lấy nhựa vào khuôn: (1) Phễu nạp nguyên liệu, (2) Xi lanh,
(3) Vòng băng điện trở, (4) Trục vít, (5) Khuôn đúc phun, (6) Cuống nối nhựa
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.

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC