ĐỒ án tốt NGHIỆP NGÀNH cơ điện tử đề tài 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: CƠ ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MÔ HÌNH
MÁY PHUN ÉP NHỰA
Người hướng dẫn: TS. NGUYỄN DANH NGỌC
Sinh viên thực hiện: TRẦN THANH QUANG
Số thẻ sinh viên: 101232091131
Lớp: 09CDT2

Đà Nẵng, 5/2018


TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình máy phun ép nhựa.
Sinh viên thực hiện: Trần Thanh Quang
Số thẻ sinh viên: 101232091131
Lớp: 09CDT2.
Tóm tắt nội dung đề tài:
Dựa vào tìm hiểu thực tế qua quá trình thực tập và làm việc tại nhà máy phun ép nhựa
và các kiến thức được trang bị ở trường. Em chọn đề tài tốt nghiệp của mình là “ Thiết
kế chế tạo mô hình máy phun ép nhựa”.
Về quy trình công nghệ gồm có 3 giai đoạn:
-

Lấy nhựa vào khuôn ép
Tạo áp lực ép để điền đầy
Làm nguội và lấy sản phẩm ra khỏi khuôn.

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

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


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA
…………………………………………

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Phụ lục 01

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: …..…………….………….…….. Số thẻ sinh viên: ………………...
Lớp:…………… Khoa:....................................... Ngành: ……………….......................
1. Tên đề tài đồ án:
………………………………………………..…………………………………………
…………………………………………………………………………………………..
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
……………………………………..……………………………………………..……...
...…………………………………………………………………………………………
…..………………………………….…..………………………..………………………
Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………


5. Họ tên người hướng dẫn:

6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
7. Ngày hoàn thành đồ án:

Phần/ Nội dung:

……../……./201…..
……../……./201…..
Đà Nẵng, ngày

Trưởng Bộ môn……………………….

tháng

Người hướng dẫn

năm 201


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
LỜI MỞ ĐẦU VÀ CẢM ƠN
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. Nguyễn Danh Ngọc, 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
Trần Thanh Quang
SVTH: TRẦN THANH QUANG

-1-

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
Lời cam đoan
Đồ án tốt nghiệp của em là một sản phẩm được làm ra từ chính bản than của em.
Không ăn cắp ý tưởng hay vi phạm bản quyền đề tài của ai.
Trong đồ án tất cả các thuật ngữ, chú giải, hình ảnh đều được ghi rõ nguồn gốc khi
sử dụng hình ảnh. Các tài liệu tham khảo được trích dẫn tại mục phụ lục 1 đều để
tên và ghi rõ rang tác giả của tài liệu.
Xin chân thành cảm ơn!

SVTH: TRẦN THANH QUANG

-2-

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn

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

LỜI MỞ ĐẦU......................................................................................................- 1 MỤC LỤC............................................................................................................- 3 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN ........................- 6 1.1

Giới thiệu về ngành nhựa..........................................................................- 8 -

1.2 Tổng quan về công nghệ ép phun.............................................................- 9 1.2.1 Giới thiệu về công nghệ ép phun..............................................................- 9 1.2.2 Đặc điểm công nghệ ép phun. ..................................................................- 9 1.2.3 Phân loại máy ép phun theo cấu tạo......................................................- 11 1.2.3.1 Máy ép phun trục vít: .......................................................................- 11 1.2.3.2 Máy ép phun piton............................................................................- 13 1.2.4 Phân loại theo cơ chế vận hành .............................................................- 14 1.2.4.1 Máy ép ngang...................................................................................- 14 1.2.4.2 Máy ép dọc .......................................................................................- 15 1.2.4.3 Máy ép phun nghiêng.......................................................................- 16 1.2.4.4 Máy ép phun có nhiều chế độ quay..................................................- 16 CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ KHỐI CƠ KHÍ CỦA MÁY ÉP NHỰA .............- 17 2.1 Giới thiệu sơ lược về mô hình máy phun ép nhựa...................................- 17 SVTH: TRẦN THANH QUANG

-3-

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
2.1.1 Thiết kế mô hình......................................................................................- 17 2.1.1.1 Đơn vị đóng mở ................................................................................- 17 2.1.1.2 Đơn vị ép phun ................................................................................- 19 2.1.2 Một số bộ phận quan trọng của máy ép phun........................................- 20 2.1.2.1 Phễu nạp liệu....................................................................................- 20 2.1.2.2 Trục vít .............................................................................................- 21 2.1.2.3 Xylanh và vòng băng đốt trong........................................................- 22 2.1.2.4 Bộ phận ngăn dòng chảy ngược nhựa lỏng:....................................- 22 2.1.2.5 Đầu phun..........................................................................................- 22 2.1.2.6 Khuôn ép phun .................................................................................- 24 2.1.2.7 Xylanh thủy khí.................................................................................- 25 2.1.2.8 Van thủy khí......................................................................................- 26 2.2 Quy trình công nghệ máy phun ép nhựa...............................................- 27 ..........................................................................................................................- 27 ..........................................................................................................................- 27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .................................- 30 3.1 Tổng quan về PLC ......................................................................................- 30 3.1.1 Giới thiệu chung .....................................................................................- 30 3.1.2 Hoạt động của một PLC .........................................................................- 31 3.1.3 Ứng dụng của PLC .................................................................................- 33 3.1.4 Giới thiệu PLC N70-α của hãng Samsung .............................................- 33 3.2 Thiết kế sơ đồ nối dây mô hình..................................................................- 37 3.2.2 Mạch điều khiển arduino ........................................................................- 39 3.2.3 Sơ đồ nối dây PLC ..................................................................................- 39 3.3 Sơ đồ thuật toán chương trình PLC..........................................................- 41 3.4 Giới thiệu một số linh kiện......................................................................- 41 3.4.1 Arduino................................................................................................- 41 3.4.2 Cảm biến D-A76H ..................................................................................- 43 3.4.3 Dây cảm biến nhiệt độ NTC-100K. .......................................................- 44 3.4.4 Rơ le trung gian Omron MY2N .............................................................- 45 SVTH: TRẦN THANH QUANG

-4-

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
3.4.5 Công tắc hành trình BTN1A019 ............................................................- 45 2.3.6 Động cơ pittman 8322.........................................................................- 46 PHỤ LỤC 1: CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................- 48 PHỤ LỤC 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG CHU TRÌNH
CARNOT ...........................................................................................................- 49 PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH PLC.................................................................53
PHỤ LỤC 4: CHƯƠNG TRÌNH ARDUINO......................................................55

SVTH: TRẦN THANH QUANG

-5-

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
Hình 1. 1: Số kg nhựa tiêu thụ trên đầu người từ năm 2010-2015[2] ..................- 9 Hình 1. 2: Máy ép phun trục vít..........................................................................- 11 Hình 1. 3: Máy ép phun bằng piton ....................................................................- 13 Hình 1. 4: Máy ép phun nằm ngang....................................................................- 14 Hình 1. 5: Máy phun ép dọc................................................................................- 15 -

Hình 2. 1: Mô hình máy phun ép nhựa ...............................................................- 17 Hình 2. 2: Đơn vị đóng mở .................................................................................- 18 Hình 2. 3: Cấu tạo của đơn vị đóng mở ..............................................................- 18 Hình 2. 4: Giai đoạn lấy nhựa vào khuôn ...........................................................- 19 Hình 2. 5: Giai đoạn ép áp lực điền đầy nhựa vào khuôn...................................- 20 Hình 2. 6: a Cấu tạo trục vít, b cấu tạo chổ nối trục. ..........................................- 21 Hình 2. 7: Cấu tạo của trục vít đùn đơn giản ......................................................- 21 Hình 2. 8: Trục vít với van chặn dòng chảy ngược (Nguồn: Injection.vn) ........- 23 Hình 2. 9: Khuôn đúc sản phẩm (Nguồn: Injection.vn) .....................................- 24 Hình 2. 10: Xylanh thủy khí ...............................................................................- 25 Hình 2. 11: Van khí nén ......................................................................................- 26 Hình 2. 12............................................................................................................- 27 Hình 2. 13: Sơ đồ tổng thể mô hình máy ép nhựa. .............................................- 27 Hình 2. 14: Quy trình công nghệ ép phun (Nguồn: Injection.vn) ......................- 28 Hình 2. 30: Động cơ pittman 8322 (Nguồn: diendancnc.vn) .............................- 46 Hình 2. 31: Màn hình Text LCD 16x2................................................................- 47 Hinh 3. 1: Chu kỳ vòng quét của PLC................................................................- 32 Hinh 3. 2: PLC Samsung N70-α ( nguồn: Naver.com) .....................................- 34 Hinh 3. 3: Rack gắn module của PLC SAMSUNG (Nguồn: Naver.com)...........- 34 Hinh 3. 4: Giao diện phần mềm lập trình WINFPST. ........................................- 36 Hinh 3. 5: Cấu hình tốc độ truyền cho PLC .......................................................- 36 Hinh 3. 6: Sơ đồ nối cáp cho PLC N70-α...........................................................- 37 Hinh 3. 7: Hệ thống cung cấp nguồn ..................................................................- 38 Hinh 3. 8: Sơ đồ mạch điều khiển arduino .........................................................- 39 Hinh 3. 9: Sơ đồ nối dây PLC.............................................................................- 40 SVTH: TRẦN THANH QUANG

-6-

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
Hinh 3. 10: Lưu đồ thuật toán chương trình PLC...............................................- 41 Hinh 3. 11: Arduino UNO R3.............................................................................- 42 Hinh 3. 12: cảm biến DA76H. ............................................................................- 43 Hinh 3. 13: Dây cảm biến nhiệt độ NTC-100K..................................................- 44 Hinh 3. 14: Rơ le trung gian Omron MY2N. ( Nguồn: internet).......................- 45 Hinh 3. 15: Công tắc hành trình ( Nguồn: internet)............................................- 45 -

SVTH: TRẦN THANH QUANG

-7-

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY 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 v.v. 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: TRẦN THANH QUANG

-8-

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA

Hình 1. 1: Số kg nhựa tiêu thụ trên đầu người từ năm 2010-2015[2]
1.2 Tổng quan về công nghệ ép phun
1.2.1 Giới thiệu về công nghệ ép phun
Công nghệ ép phun là công nghệ truyền thống của ngành sản xuất nhựa,
được phát triển qua 4 thế hệ máy, thế hệ thứ 4 là các loại máy ép điện, ép gaz
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. 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
SVTH: TRẦN THANH QUANG

-9-

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
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.
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 cong 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
SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 10 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
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.
1.2.3 Phân loại máy ép phun theo cấu tạo
1.2.3.1 Máy ép phun trục vít:

Hình 1. 2: Máy ép phun trục vít

Cấu tạo:
+ Trục vít:
* Được chế tạo bằng thép cứng để chống mòn, được xi mạ [3] 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.

SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 11 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
+ 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
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.
+ 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.
SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 12 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
* 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.
+ Nhược điểm:
* Không tạo được áp suất lớn do có khe hở giữa răng vít và xylanh.
1.2.3.2 Máy ép phun piton

Hình 1. 3: Máy ép phun bằng piton
- Ra đời sớm nhất.
- Vật liệu được nhựa hóa trong xy lanh nguyên liệu gọi là xy lanh đốt nóng.
- Bên trong xy lanh đốt nóng có đặt các lõi gia nhiệt giúp hiệu suất gia nhiệt
tăng và nhiệt độ vật liệu đồng đều.
- Mục đích: tăng hiệu suất gia nhiệt
SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 13 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
- Có một bộ phận nhựa hóa sơ bộ lắp kề với xy lanh nguyên liệu.
- Vật liệu sau khi nhựa hóa ở phần rời này sẽ được nạp vào xy lanh nguyên
liệu và sau đó được đẩy vào khuôn.
- Thuận lợi: giảm được áp suất đúc do khi đúc pittông tác dụng lên khối
nhựa lỏng không có sự tổn hao áp suất bởi nén các hạt vật liệu.
- Bộ phận nhựa hóa sơ bộ có thể là dạng xy lanh đốt nóng với pittông đẩy
hoặc dạng vít đùn.
- Dạng vít đùn có nhiều thuận lợi hơn:

+ Trộn vật liệu tốt hơn
+ Hiệu quả gia nhiệt tốt
+ Sản phẩm tạo được có chất lượng tốt do tính đồng nhất của vật liệu tăng.
1.2.4 Phân loại theo cơ chế vận hành
1.2.4.1 Máy ép ngang

Hình 1. 4: Máy ép phun nằm ngang
Đây là loại phổ biến nhất. một phần của máy, bộ phận khuôn và các bộ 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
SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 14 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
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.
1.2.4.2 Máy ép dọc

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
SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 15 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
phun đứng này được sử dụng cho máy ép phun nhỏ.
1.2.4.3

Máy ép phun nghiêng

Bộ phận khuôn và các bộ phận vòi phun không nằm trên trục trung tâm mà 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.
1.2.4.4

Máy ép phun có nhiều chế độ quay

Máy đặc biệt nhiều khuôn được đặc trưng bởi cấu trúc thiết bị quay kẹp, khuôn 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 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 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..v.

SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 16 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


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

2.1.1 Thiết kế mô hình

Hình 2. 1: Mô hình máy phun ép nhựa
Máy ép phun có 3 thành phần quan trọng chủ yếu sau đây:
- Đơn vị đóng mở (1)
- Đơn vị ép phun (2)
- Bệ máy

(3)

2.1.1.1 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
SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 17 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
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
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:
• Khuôn

(1)

• Tấm lót hướng tâm

(2)

• Tấm giữ khuôn cố định

(3)

• Lỗ khoan hướng tâm

(4)

SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 18 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
• Tấm giữ khuôn di chuyển

(5)

• Bệ máy

(6)

2.1.1.2 Đơn vị ép phun
Cấu tạo và hoạt động: bao gồm xylanh được bao xung quanh bởi các vòng bang
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
nhự 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)

 Xylanh

(2)

 Vòng băng điện trở

(3)

 Trục vít

(4)

SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 19 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
 Khuôn đúc phun

(5)

 Cuống nối nhựa

(6)

Đơn vị ép: chuyển động quay của trục vít bắt đầu khởi động tạo áp suất lớn để 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.

2.1.2 Một số bộ phận quan trọng của máy ép phun
2.1.2.1

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.
SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 20 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA
2.1.2.2

Trục vít

Hình 2. 6: a Cấu tạo trục vít, b cấu tạo chổ nối trục.
Trục vít có nhiệm vụ kéo nguyên liệu từ phễu chứa vào trong xylanh để nấu chảy.
khi gia công nhựa nhiệt dẻo người ta thường sử dụng trục vít có 3 vùng: vùng kéo,
vùng nén và vùng ép phun. Các trục vít thường có chiều dài 20D (20 lần 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. 7: Cấu tạo của trục vít đùn đơn giản
- Cấu tạo trục vít bao gồm:
 Mũi trục vít

(1)

 Bộ phận chặn dòng chảy ngược

(2)

 Lõi trục vít

(3)

SVTH: TRẦN THANH QUANG

- 21 -

GVHD: TS. NGUYỄN DANH NGỌC