thiết kế máy định lượng đóng gói móc treo tường chữ l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành : Kỹ thuật thiết kế
TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY ĐỊNH LƯỢNG
ĐÓNG GÓI MÓC TREO TƯỜNG CHỮ L

Sinh viên thực hiện : Dung Minh Sâm
MSSV : 1512817
Lớp : CK15KTK
Giảng viên hướng dẫn : Thầy Nguyễn Văn Thạnh

TP.HCM ngày 13 tháng 2 năm 2019
[Type here]


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin gửi tới các thầy cô khoa Cơ Khí trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí
Minh lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc. Với sự quan tâm, dạy dỗ,
chỉ bảo tận tình chu đáo của thầy cô, đến nay chúng em đã có thể hoàn thành đề tài : "Thiết kế
máy định lượng và đóng gói móc treo tường chữ L, năng suất 200 túi/h". Đặc biệt em xin gửi
lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Nguyễn Văn Thạnh đã trực tiếp giúp đỡ, tận tình hướng
dẫn chúng em hoàn thành tốt luận văn trong thời gian qua.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế, bài luận văn này không thể
tránh được những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các
thầy (cô) để chúng em có điều kiện bổ sung, nâng cao hiểu biết của mình, phục vụ tốt hơn công
tác thực tế sau này. Thay cho lời kết, chúng em xin kính chúc Quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí, Thầy

Nguyễn Văn Thạnh được dồi dào sức khỏe và thành công trong công việc, hạnh phúc trong cuộc
sống.
Em xin chân thành cảm ơn !





i


LỜI GIỚI THIỆU
Trong thời buổi hiện đại ngày nay, con người chúng ta đang càng ngày càng làm quen
dần với việc sử dụng túi nilong để đựng đồ vật không chỉ để bảo quản mà còn làm tăng tính
thẩm mĩ cho sản phẩm bên trong . Vì thế các loại móc treo bằng sắt được đựng nhiều trong các
loại túi nhựa vừa thuận tiện trong việc bảo quản vừa tránh được các tác động trực tiếp từ môi
trường ngoài gây hỏng hóc . Nhưng việc đóng gói các loại sản phẩm như đinh vít, móc treo…
Cho đến nay đa phần bằng thủ công gây tốn kém chi phí và thời gian.
Để giải quyết vấn đề đó trong thời kì công nghệ 4.0 hiện nay việc ứng dụng máy móc tự
động thay thế nhân công là việc làm cần thiết nhằm giảm chi phí và đáp ứng năng suất một cách
chính xác nhất có thể . Vì vậy em chọn đề tài “Thiết kế máy định lượng và đóng gói móc treo
chữ L” để có thể giải được bài toán nhu cầu đóng gói sản phẩm.
Máy đóng gói móc treo sẽ là một giải pháp tốt đáp ứng cho nhu cầu khách hàng nhằm
tránh được các lãng phí không đáng có, tăng năng suất công việc và còn góp phần đưa máy móc
tự động hoá đến gần với người dân hơn, thúc đẩy nền công nghiệp cho đất nước.

ii


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN……………………………………………………………6
1.

Giới thiệu về móc treo:………………………………………………………….....6

2.

Lý do chọn đề tài:………………………………………………………………….7

3.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:……………………………………………………….8

4.

Mô tả sản phẩm và qui trình đóng gói thủ công:…………………………………..9

5.

Ảnh hưởng của qui trình đối với máy:………………………………………........10

6.

5.1

Bộ phận sàng và chia nhỏ lượng sản phẩm: ................................................... 10

5.2

Bộ phận cân và xử lý: ..................................................................................... 10

5.3

Hệ thống tải nhựa: .......................................................................................... 11

5.4

Hệ thống định hình bao nhựa: ........................................................................ 11

5.5

Hệ thống hàn nhiệt và cắt túi nhựa: ................................................................ 11

5.6

Hệ thống điều khiển và cảm biến: .................................................................. 11

5.7

Bộ phận cấp phôi tinh:.................................................................................... 11

Nhiệm vụ thiết kế và nội dung nhiệm vụ:…………………………………….......14
6.1

Nhiệm vụ thiết kế: .......................................................................................... 14

6.2

Mục tiêu thiết kế và các yêu cầu kĩ thuật: ...................................................... 15

6.3

Kế hoạch thực hiện: ........................................................................................ 17

CHƯƠNG 2 : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ........................................................... 18
1.

Tìm hiểu và lên ý tưởng cho các chức năng của máy:………………………........18
1.1

Bộ phận cấp phôi: ........................................................................................... 18

1.2

Bộ phận cấp nhựa và định hình ...................................................................... 23

1.2.1

Tìm hiểu về dải nhựa và các đặc tính của chúng: ................................... 23

1.2.2

Một số tính chất và yêu cầu chung về màng: ......................................... 23
iii


1.2.3

Phương án thiết kế hệ thống cấp nhựa và định hình............................... 25

1.2.3.1

Hệ thống cấp nhựa ........................................................................... 25

1.2.3.2

Hệ thống định hình túi nhựa ............................................................. 26

1.3

Đánh giá và chọn phương án thiết kế: ............................................................ 33

1.4

Tổng kết phương án cho máy thiết kế : .......................................................... 35

1.5

Chọn loại nhựa cho sản phẩm đóng gói: ........................................................ 36

1.6

Yêu cầu hệ thống: ........................................................................................... 38

1.7

Nguyên lý hoạt động của hệ thống : ............................................................... 38

1.8

Kích thước túi nhựa chứa phôi: ...................................................................... 40

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ CƠ KHÍ ............................................................................... 41
1.

Tổng quan qui trình hệ thống:………………………………………………….....41

2.

Tính toán hệ thống sàng cấp phôi rung:………………………………………......43
2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình di chuyển của phôi: ................................................... 43
2.1.1

Trường hợp 1: Máng di chuyển từ trái qua phải. ................................ 44

2.1.2

Trường hợp 2: Máng di chuyển từ phải qua trái.................................. 45

2.1.3

Xác định thông số hình học của máng: ............................................... 49

2.1.4

Xác định thông số hình học của nhíp lò xo thép: ................................ 51

2.1.5

Tính toán giảm chấn: ........................................................................... 52

2.1.6

Xác định lực kích rung: ....................................................................... 53

2.1.7

Xác định thông số nam châm điện: ..................................................... 54

2.1.8

Tính chọn tiết diện dây quấn cho nam châm điện: .............................. 55

2.2

Tính toán động cơ kéo dải nhựa: .................................................................... 57

2.3

Chọn các bộ phận khác :................................................................................. 59

3.

Phân tích phần tử hữu hạn kiểm nghiệm khung máy:……………………………66

4.

Phân tích rung máng cấp phô tính bằng phương pháp phần tử hữu hạn……..…...68

iv

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN……………………………...70
1.

Thiết kế hệ thống tổng quát:……………………………………………………...70

2.

Thiết kế hệ thống khí nén:……………………………………………………......71

3.

Thiết kế hệ thống điều khiển PLC:……………………………………………….72

TỔNG KẾT ..................................................................................................................... 75

v


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1. Giới thiệu về móc treo:
Móc treo tường là sản phẩm gia dụng rất quen thuộc và gần gũi với mọi người được sử
dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày. Với nhiều kích thước khác nhau tuỳ thuộc vào nhu cầu,
độ rắn chắc do được chế tạo hàng loạt bằng thép mạ kẽm tránh được sự oxi hoá của môi trường,
giá thành thấp, độ tin cậy cao cho nên nhu cầu cho việc sản xuất và thương mại ngày càng lớn .
Ngày nay ngoài thị trường đã có nhiều cơ sở sản xuất móc treo với kích thước dao động từ 5 –
10 cm chiều dài, khối lượng từ 5 – 15g cho mỗi sản phẩm.

Hình 1.1 Các sản phẩm móc treo đang có mặt trên thị trường.

Khác với các loại móc treo tường kiểu lớn, loại móc đơn chiếc này còn được sử dụng
trong các lĩnh vực kĩ thuật khác như : hệ thống cống nước, giá đỡ trong các cửa kính, thiết bị
nhựa ... Những đồ vật yêu cầu kích thước gọn nhẹ và khả năng chống gỉ sét tốt.
Không chỉ duy nhất về một mẫu nhất định móc treo tường còn được sản xuất với nhiều
hình dáng và kích thước khác nhau không chỉ xét về khả năng chịu tải, khả năng treo của từng
loại móc mà tính thẩm mĩ cũng được chú trọng . Ngoài các loại móc dùng tắc kê bắt chặt vào
tường hay liên kết bằng vít, một số loại khác dùng keo dán giúp tăng thẩm mĩ cho công trình,
không để lại vết khi ngưng sử dụng nhưng tuổi thọ và tải trọng chịu được cũng giảm đáng kể.

6


Hình 1.2 Các loại móc treo thông dụng khác (A) Móc treo dùng keo dính ; (B) Móc treo
bắt bằng 2 vít ; (C) Móc treo đầu tròn.
2. Lý do chọn đề tài:
Do nhu cầu thực tiễn của doanh nghiệp về vấn đề gia tăng năng suất, đáp ứng
được nhu cầu khách hàng, đồng thời tạo ra những giá trị cạnh tranh với các doanh nghiệp
khác trong thị trường thì việc áp dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất trở nên vô cùng
thiết yếu hiện nay ở nước ta và trên thế giới đang đầu tư đẩy mạnh phát triển theo mô
hình công nghiệp hoá, hiện đại hoá.
Nhiều sản phẩm cùng loại khác được áp dụng đóng gói theo dây chuyền tự động
không chỉ ở các quốc gia phát triển mà cả ở các nước trong khu vực Đông Nam Á, chứng
tỏ việc ứng dụng công nghệ vào sản xuất mang lại lợi ích thiết thực cho doanh nghiệp .
Từ đó góp phần thúc đẩy nền kinh tế của đất nước.
Máy đóng gói là thiết bị dùng để đóng gói sản phẩm vào bao bì (hộp, ni lông,
giấy...) giúp bảo quản, định hình, vận chuyển, phân phối, và định vị thương hiệu. Nói một
cách khác máy đóng gói là thiết bị cho sản phẩm vào lớp bao bì một cách tự động hoặc
bán tự động thay thế bớt số nguyên công phải thực hiện thủ công nhằm giảm sức lao
động.

7


3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Nhu cầu xã hội : Hiện nay đất nước phát triển theo chiều hướng công nghiệp hoá,
hiện đại hoá, việc ứng dụng máy móc thiết bị vào trong sản xuất là điều tất yếu, bên cạnh
việc sản xuất hàng loạt sản phẩm thì việc đóng gói cũng rất quan trọng, không những thể
hiện chất lượng sản phẩm mà còn thông tin được nguồn gốc sản phẩm đến với khách
hàng từ đó trực tiếp thu hút thị trường.
Nhu cầu trực tiếp của sản xuất : Hiện nay vẫn còn một số doanh nghiệp nhỏ, hộ
gia đình hành nghề kinh doanh, sản xuất các loại móc treo nhưng chưa áp dụng được tự
động hoá, đa phần là sử dụng trực tiếp nhân công phân loại, đóng gói kéo dài thời gian
sản xuất gây lãng phí thời gian tiền bạc, tăng chi phí vận chuyển và thuê nhân công . Cho
nên nhu cầu về một chiếc máy phân loại và đóng gói thực sự cần thiết ảnh hưởng không
nhỏ đến doanh nghiệp.
Xuất phát từ nhu cầu thiết kế : Bên cạnh máy móc đáp ứng được nhu cầu thị
trường trong hoàn cảnh nền kinh tế đang biến động mạnh còn đòi hỏi việc thích hợp với
đối tượng sử dụng, phù hợp với yêu cầu của khách hàng về năng suất và giá cả ... Cải
thiện được điều kiện làm việc cho công nhân: Giải phóng cho con người trong các công
việc lao động phổ thông nhàm chán (như lặp đi lặp lại một động tác có tính đơn giản)
Trong các công việc nặng nhọc (như di chuyển và gá đặt các phôi có kích thước lớn, khối
lượng lớn), các công việc có thể gây ra nguy hại cho sức khoẻ của người công nhân như
các phôi liệu có thể có các cạnh sắc, ví dụ các bavia, ria mép của các phôi dập, rèn, đúc
… Các công việc gây sự mõi mệt cho công nhân như phải tập trung chú ý để tìm, chọn,
phân loại và định hướng (nhất là các chi tiết có hình dạng gần giống nhau hoặc khó phân
biệt về hướng).

8

4. Mô tả sản phẩm và qui trình đóng gói thủ công:
Tổng quan về sản phẩm cần đóng gói:
• Sản phẩm có dạng hình chữ L với
chiều dài cạnh dài là 50(mm), cạnh ngắn 20(mm)
đường kính 4(mm).
• Vật liệu : Thép carbon mạ kẽm.
• Cân nặng : 1kg/túi (±5% ≈ 7 sản phẩm)
• Cân nặng mỗi sản phẩm : 7g.

Hình 1.3 Kích thước sản phẩm cần đóng gói.

Qui trình đóng gói thủ công:
1/ Sản phẩm sau khi sản xuất sẽ được đưa đến người đóng gói thủ công (thường
được đóng thành bao 50 kg/bao).
2/ Người công nhân sẽ đổ ra thành bãi và xúc vào túi đặt sẵn trên cân (không cần
đếm số lượng) đến khi đủ khối lượng thì bỏ ra ngoài cho người khác hàn miệng.
3/ Sau đó sẽ tiến hàn ép miệng túi bằng máy hàn nhiệt thủ công và đếm số lượng
túi ép được, cho trở lại vào bao và chuyển qua khu vực cất trữ.
4/ Trong một giờ năng suất 1 người công nhân đạt được từ 60 – 80 túi sản phẩm.
Thay thế quá trình đóng gói thủ công bằng tự động hoá:
Tự động hóa là việc sử dụng nhiều hệ thống điều khiển cho các thiết bị hoạt động
như máy móc, xử lý tại các nhà máy, nồi hơi, lò xử lý nhiệt, chuyển mạch trong mạng
điện thoại, chỉ đạo và ổn định của tàu, máy bay và các ứng dụng khác với con người can
thiệp tối thiểu hoặc giảm . Nhiều qui trình trong thực tế đã được hoàn toàn tự động.

9


Lợi ích lớn nhất của tự động hóa là nó tiết kiệm lao động, tuy nhiên nó cũng được
sử dụng để tiết kiệm năng lượng, nguyên vật liệu và nâng cao chất lượng với độ chính

xác cao.
Thuật ngữ "tự động hóa", lấy cảm hứng từ các máy tự động được sử dụng rộng rãi
từ năm 1947 sau khi Ford thành lập một bộ phận tự động hóa.
Tự động hóa đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm cơ khí,
thủy lực, khí nén, điện, điện tử …
Việc thay thế quá trình làm việc thủ công sang tự động bằng máy mang lại nhiều
lợi ích thực tiễn cho doanh nghiệp, giúp cải thiện năng suất lao động, đồng bộ hoá sản
phẩm tránh hao phí . Qui trình tự động hoá bằng cách cơ khí hoá các bước của quá trình
thủ công.
5. Ảnh hưởng của qui trình đối với máy:
• Các thành phần và chức năng của máy:
5.1 Bộ phận sàng và chia nhỏ lượng sản phẩm:
Bộ phận sàng là một trong những phần quan trọng nhất của máy do sản phẩm cần
đóng gói không phải được đưa vào máy theo từng cái mà với số lượng rất lớn nên việc
sàng ra để chia nhỏ lượng sản phẩm là công đoạn đầu tiên cho quá trình cân và đóng gói
sản phẩm phía sau.
5.2 Bộ phận cân và xử lý:
Sau khi tách nhỏ được lượng sản phẩm ta tiếp tục quá trình cân . Sản phẩm được được
đưa vào thiết bị cân điện tử và truyền tín hiệu xử lý về cho bộ điều khiển, việc thiết lập
thông số điều khiển, sai số khối lượng, nhiễu … Phụ thuộc hoàn toàn vào chất lượng của
thiết bị.

10


5.3 Hệ thống tải nhựa:
Bộ phận này thực chất gồm một hệ thống
các con lăn đặt song song và đồng phẳng với
nhau (Hình 1.4) nhằm giúp căng các dải nhựa
không bị chùng trong lúc vân hành, yêu cầu về

mặt cấu tạo là dễ dàng tháo lắp cuộn nhựa khi sử
dụng hết.
Hình 1.4 Hệ thống con lăn căng nhựa.

5.4 Hệ thống định hình bao nhựa:
Đây là hệ thống quyết định hình dạng bao

nhựa thông qua các bộ phận định hình, bộ phận này gồm một ống để cuộn tròn dải nhựa
với đường kính bằng đường kính ống, một bộ con lăn có chức năng kéo ống nhựa này đi
xuống cho hệ thống ép và cắt . Ống này sẽ nhận sản phẩm, tiến hành hàn nhiệt 2 đầu và cắt
ra túi hoàn chỉnh.
5.5 Hệ thống hàn nhiệt và cắt túi nhựa:
Sau khi định hình xong ống nhựa, hệ thống một xi-lanh với nhiệt trở được gắn ở đầu
sẽ ép vào ống để hàn nhiệt mép dưới, hệ thống kéo kéo túi nhựa xuống, nhận sản phẩm và
hàn nhiệt mép trên đồng thời cắt đứt ra túi hoàn chỉnh bằng 1 lưỡi dao tịnh tiến.
5.6 Hệ thống điều khiển và cảm biến:
Là bộ phận quan trọng nhất có vai trò như CPU của máy tính, điều khiển và vận hành
máy theo sự thiết lập của người quản lý, điều khiển tốc độ, năng suất, nhiệt độ … Thông qua
các cảm biến để thực hiện các công đoạn một cách chính xác nhất . Chất lượng của các thiết
bị này cũng ảnh hưởng rất lớn đối với khả năng làm việc của máy, độ ổn định, dung sai, độ
an toàn …
5.7 Bộ phận cấp phôi tinh:
Nhằm đảm bảo khối lượng sản phẩm trong túi chính xác nhất có thể.
11


Việc đóng gói sản phẩm được chi làm 2 kiểu đóng gói, việc qui định kiểu đóng gói
cũng ảnh hưởng không nhỏ đến quá trình thương mại hàng hoá sau sản xuất :

Hình 1.5 Máy đóng gói đinh vít theo số lượng (công ty Trung Dũng).

Hình 1.6 Máy đóng gói theo khối lượng (công ty Tianjin,Trung Quốc).
• Hình dạng túi:
Không chỉ phương pháp đóng gói ảnh hưởng đến kết cấu máy thiết kế mà hình
dạng túi cùng với dây chuyền sản xuất cũng có ảnh hưởng đến chất lượng và năng suất
làm việc của máy.

Hình 1.7 Một số kiểu túi phục vụ cho quá trình thiết kế dạng máy.
12


• Qui trình đóng gói:
Quá trình đóng gói tự động có chút khác biệt với quá trình đóng gói thủ công của
người công nhân . Thay vì sử dụng túi đã có sẵn, cho sản phẩm vào rồi hàn miệng, dây
chuyền tự động hoá sử dụng một cuộn nhựa (Film roll) cho vào cơ cấu chấp hành
(Forming tube) để định hình thành ống rồi hàn miệng 2 đầu bằng nhiệt (Sealing unit)
đồng thời cắt đứt phần túi vừa được hàn để tiếp tục cho chu trình kế tiếp lặp lại liên tục.

Hình 1.8 Qui trình đóng gói sản phẩm của BOSCH.

Hình 1.9 Hệ thống đóng gói của BOSCH.
13


6. Nhiệm vụ thiết kế và nội dung nhiệm vụ:
6.1 Nhiệm vụ thiết kế:
Nhiệm vụ thiết kế được xác định dựa trên nội dung đề tài, yêu cầu của khách hàng
và các ràng buộc về thời gian làm việc:
-

Số ngày làm việc mỗi tuần: 3 ngày (2, 4, 6 hàng tuần).

-

Số giờ làm việc mỗi ngày: Ngày 2 ca (Ca 1 từ 7h30 – 11h30, ca 2 từ 1h30 – 4h30).
STT
1

Nội dung nhiệm vụ
Phân tích nhiệm vụ thiết kế
-

Nhận đề tài và lập kế hoạch thiết kế.

Nghiên cứu tổng quan
2

-

Xác định các vấn đề liên quan, tìm hiểu và nghiên cứu chúng.

-

Tìm hiểu về sản phẩm trên thị trường.

-

Xác định yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm.

Thiết kế ý tưởng

3

-

Phân tích sản phẩm.

-

Dựa vào các nội dung đã tìm hiểu đưa ra ý tưởng cho các chức năng.

-

Tổng hợp và lựa chọn phương án thiết kế.

Thiết kế hệ thống
4

-

Thiết lập sơ đồ động, mô tả nguyên lý hoạt động.

-

Lựa chọn hình dạng sản phẩm.

-

Tập hợp các ràng buộc về không gian.

Thiết kế chi tiết

5

-

Tính toán động học, động lực học (nếu có).

-

Tính toán chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền.

-

Tính toán các cơ cấu chấp hành, thiết kế bộ truyền, chi tiết phụ.

-

Thiết kế hệ thống mạch điều khiển.

-

Tính toán chọn lựa các loại cảm biến .

14


Đánh giá sản phẩm
6

-

Khả năng làm việc (so sánh khả năng lý thuyết và thực tế).

-

Giá thành sản phẩm (tổng kế và so sánh với yêu cầu khách hàng).

-

Khả năng chế tạo và lắp ráp (chi phí chế tạo, lắp ráp).

-

Khả năng tối ưu hoá các bộ phận (tối ưu hoá các chi tiết trên máy).

Chuẩn bị tài liệu thiết kế
7

-

Xuất bản vẽ và thuyết minh.

-

Báo cáo thiết kế.
Bảng 1.1 Bảng phân tích nhiệm vụ thực hiện.

6.2 Mục tiêu thiết kế và các yêu cầu kĩ thuật:
• Xác định nhóm khách hàng:

Hình 1.10 Nhu cầu sản phẩm của các đối tượng khách hàng nghiên cứu
⟹ Nhóm khách hang đối tượng : Doanh nghiệp vừa và nhỏ, hộ gia đình.
15


• Xác định nhu cầu khách hàng và đưa ra thông số kĩ thuật.
1. Phương pháp thu thập thông tin khách hàng:
-

Phỏng vấn trực tiếp khách hàng về yêu cầu thiết kế và khả năng tài chính.

-

Khảo sát trực tiếp về điều kiện, yêu cầu đặc biệt về không gian và môi trường làm
việc của máy.

-

Trao đổi thảo luận ý kiến trong suốt quá trình thiết kế.
2. Mong muốn khách hàng:

-

Giá thành phù hợp với năng suất.

-

An toàn về cơ và không rò rỉ điện.

-

Vận hành đơn giản.

-

Tuổi thọ cao.

-

Thời gian dùng để bảo trì bảo dưỡng ngắn.

-

Dễ mua chi tiết thay thế khi có hỏng hóc.

-

Thay đổi được năng suất (tối đa 200 túi/giờ).

-

Gọn nhẹ không cồng kềnh.

-

Vận hành đơn giản không cần thông qua đào tạo.
3. Giả thiết về thông số kĩ thuật:

-

Năng suất: 100 - 200 (túi/giờ).

-

Giá thành < 500 triệu đồng.

-

Tuổi thọ 5 năm.

-

Vận hành hoàn toàn tự động khi đã có đầu vào xem như vô hạn.

-

Chế độ làm việc: ngày 2 ca, ca 4 tiếng, 1 năm làm việc 250 ngày.

-

Không có yêu cầu đặc biệt về kích thước và môi trường cho máy.

16


6.3 Kế hoạch thực hiện:
Phụ thuộc vào khối lượng của từng công việc mà thời gian biểu được lập theo bảng dưới
đây:
Tuần
Nhiệm vụ

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Máy đóng gói móc treo chữ L theo khối lượng

Nhận đề tài và lập kế hoạch TK
Tìm hiểu sản phẩm và thị trường
Xác định nhu cầu khách hàng và
đưa ra các thông số kĩ thuật
Phân tích sản phẩm
Lên ý tưởng thiết kế
Đánh giá ý tưởng và chọn ý
tưởng thiết kế
Thiết lập sơ đồ động
Thiết lập các ràng buộc
Thiết kế chi tiết
Thiết kế các hệ thống phụ
Thiết kế hệ thống điều khiển
Mô phỏng 3 chiều trên máy
Xuất bản vẽ
Tổng kết thuyết minh
Đánh giá sản phẩm và tổng kết
Bảng 1.2 Phân bố kế hoạch làm việc chi tiết.

17


CHƯƠNG 2 : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1. Tìm hiểu và lên ý tưởng cho các chức năng của máy:
Như đã nêu trong phần qui trình đóng gói tự động (trang 13) máy có 3 bộ phận chính hoạt
động đồng thời và phụ thuộc nhau trong suốt quá trình tạo ra sản phẩm.

-

Bộ phận cấp phôi.

-

Bộ phận cấp nhựa và định hình.

-

Bộ phận ép và cắt.
1.1 Bộ phận cấp phôi:
• Khái niệm về cấp phôi tự động
Trong thực tế hiện nay của các ngành sản xuất nói chung, người ta đang sử dụng

khá rộng rãi các cơ cấu cấp phôi bằng cơ khí, hoặc phối hợp cơ khí - điện, cơ khí- khí
nén. Với sự phát triển mạnh của lĩnh vực điều khiển tự động và Robot đã cho phép đưa
vào các tay máy, người máy làm việc theo chương trình và dễ dàng thay đổi được chương
trình một cách linh hoạt thích ứng với các kiểu phôi liệu khác nhau khi cần thay đổi các
sản phẩm . Đây là một trong những tính chất rất quan trọng mà nhờ nó có thể áp dụng
công nghệ tiên tiến vào trong quá trình sản xuất dạng loạt nhỏ và loạt vừa mà vẫn có thể
mang lại hiệu quả kinh tế cao.
• Phân loại hệ thống cấp phôi tự động
Do các phôi liệu về cơ bản cũng có hình dạng và kích thước rất đa dạng . Do vậy
trước hết phải căn cứ vào dạng phôi để phân loại các kiểu hệ thống cấp phôi tự động.
Theo đó, có thể phân thành 3 kiểu cấp phôi cơ bản sau đây:
- Cấp phôi dạng cuộn.
- Cấp phôi dạng thanh hoặc tấm .
- Cấp phôi dạng rời từng chiếc.
Mỗi kiểu cấp phôi trên mang tính đặc thù riêng và bản thân trong mỗi kiễu cũng đã

bao hàm rất nhiều dạng khác nhau. Tuỳ theo công nghệ sản xuất mà người ta có thể bố trí
các hệ thống cấp phôi liên tục, cấp phôi gián đoạn theo chu kỳ hoặc cấp phôi theo lệnh.

18


• Lên phương án cho các hệ thống cấp phôi:
Yêu cầu:
-

Tối đa 200 túi/giờ (100% so với năng suất tối đa) khoảng 800 sản phẩm mỗi phút.

-

Khả năng trữ phôi cho làm việc dài hạn ≈ 132 kg (0.5 giờ làm việc với năng suất
tối đa).

-

Đáp ứng được loại phôi có hình dạng chữ L.

-

Không được gây kẹt phôi.
Cấu tạo:

Phương án 1: Cấp phôi dạng đĩa nghiêng.

1. Bánh vít
2. Trục chính

3. Đĩa chuyển phôi có hốc
4. Thành phễu
5. Phôi
6. Trục vít dẫn động
Nguyên lý hoạt động sơ bộ:
Trong quá trình vận hành trục vít (6) sẽ dẫn
Hình 2.1 Hệ thống cấp phôi dạng đĩa nghiêng.

động cho trục chính (2) quay thông qua bánh
vít (1) . Đĩa nghiêng (3) được gia công các
hốc chứa phôi chia đều trên chu vi của đĩa,

* Đánh giá chung:
Đặc điểm của kiểu phễu này là kết cấu
đơn giản, làm việc tin cậy và đạt năng suất cao,
do vậy được sử dụng khá rộng rãi trong các hệ
thống cấp phôi tự động nói chung.

phôi sẽ rơi vào trong các hốc và theo chiều
quay sẽ đi vào phần dẫn hướng, tại đầu ra
của hệ thống phôi sẽ được định hướng và sắp
xếp thành 1 dãy như Hình 2.1.

Dạng cấp phôi này có khả năng trữ nhỏ
và không thích hợp cho các loại phôi có hình dạng phức tạp như hình L mà máy cần đóng
gói nên không đáp ứng được nhu cầu, không chọn phương án này.
*Cải tiến để phù hợp với đề tài : Không có.
19

Phương án 2: Cấp phôi dạng máng nâng.
Cấu tạo:
1. Cơ cấu tay quay con trượt
2. Máng nâng
3. Thành phễu
4. Phôi
Nguyên lý hoạt động sơ bộ:
Đối với dạng cấp phôi này sử dụng
chuyển động tịnh tiến là chủ yếu .
Trong quá trình vận hành cơ cấu tay
Hình 2.3 Hệ thống cấp phôi kiểu máng nâng.

quay con trượt (1) sẽ nâng hạ máng lên
xuống theo chu kì với cao độ mặc định .
khi máng nâng ở vị trí thấp nhất, phôi sẽ
theo trọng lực chuyển vào vị trí của máng

*Đánh giá chung:
Dạng phễu cấp phôi này có kết cấu đơn
giản nhưng năng suất không cao không phù hợp
với việc cấp phôi lượng lớn, dễ chế tạo và thay
đổi năng suất.
Dạng cấp phôi này có khả năng trữ tốt
nhưng chỉ phù hợp với các chi tiết có dạng ống

(máng chỉ đủ chỗ cho 1 phôi) và được nâng
lên đến vị trí của ray dẫn hướng kết thúc 1
chu trình làm việc. Việc thay đổi năng suất
làm việc bằng cách điều chỉnh tốc độ của
động cơ dẫn động cho cơ cấu tay quay con

trượt.

trụ, các chi tiết lăn được, không phù hợp để áp
dụng vào đề tài.
*Cải tiến để phù hợp với đề tài : Tăng góc nghiêng của đường dẫn đầu ra kết hợp với
các hệ thống tách chiết để cấp được các dạng phôi có hình dạng phức tạp phù hợp cho
việc đóng gói theo khối lượng hơn số lượng nhưng năng suất không đảm bảo.
20


Phương án 3: Cấp phôi kiểu phễu rung.
Cấu tạo:
1. Cao su giảm chấn với sàn
2. Lò xo giảm chấn
3. Lò xo nhíp
4. Rãnh chuyển và định hướng
phôi
5. Thành phễu
6. Nam châm điện
7. Đế đỡ
Nguyên lý hoạt động sơ bộ:
Nguyên lý hoạt động của kiểu cấp
phôi này là dưới tác dụng của lực quán tính

Hình 2.4 Phễu rung cấp phôi.

của phôi do cơ cấu rung truyền sẽ làm cho
phôi thực hiện các dịch chuyển cưỡng bức

*Đánh giá chung:

Kiểu cơ cấu này có nhiều ưu điểm như
kết cấu đơn giản, hiếm khi xảy ra hiện tượng

trên cơ cấu rung .
Trong quá trình vận hành dưới sự

mắc kẹt phôi . Tốc độ dịch chuyển phôi đều đặn

điều khiển tần số đóng ngắt của nam châm

năng suất cao đặc biệt đối với các phôi có hình

điện (6) làm thành phễu chuyển động tịnh

dạng phức tạp khó định hướng . Có thể cấp được

tiến lên xuống theo đúng tần số đó . Các lò

các phôi có hình dạng và kích thước khác nhau .

xo nhíp (3) đặt nghiêng góc 120o làm cho

Dễ dàng điều chỉnh năng suất của phễu nhờ vào

thành phễu (5) khi tinh tiến sẽ có chuyển

điều chỉnh biên độ rung động thông qua việc

động xoáy giúp phôi di chuyển dọc theo

điều chỉnh dòng điện hay khe hở của lõi từ . Gây

rãnh (4) từ phía đáy phễu đến miệng phễu

tiếng ồn đối với phôi có kích thước lớn.
*Cải tiến đề phù hợp với đề tài : Tăng số lượng phễu để tăng năng suất cấp phôi và khả
năng trữ phôi, phủ nhựa lên bề mặt công tác để giảm tiếng ồn khi máy hoạt động.
21


Phương án 4: Cấp phôi bằng sàng rung.
Cấu tạo:
1. Đế dưới gắn với sàn
2. Lò xo giảm chấn
3. Thành của sàn rung
4. Động cơ và cơ cấu tạo rung (nói rõ
hơn trong chương sau)

Hình 2.4 Sàng rung cấp phôi.

5. Trục nối các thành
Nguyên lý hoạt động sơ bộ:
Nguyên lý hoạt động của kiểu cấp
phôi này giống hệt phễu trung là dưới tác

*Đánh giá chung:
Với kết cấu đơn giản hơn phễu rung và có
khả năng trữ phôi lớn, cấu tạo đơn giản, năng
suất linh hoạt, sàng rung được ứng dụng nhiều
trong việc cấp phôi và lọc phôi khối lượng lớn

như than, đá vôi ...
Do hạn chế về việc định hướng và cấp

dụng của lực quán tính của phôi do cơ cấu
rung truyền sẽ làm cho phôi thực hiện các
dịch chuyển cưỡng bức trên cơ cấu rung
thay vì đi theo đường xoắn như phễu thì lại
tịnh tiến trực tiếp từ đầu cấp phôi sang đầu
nhận phôi.

phôi chính xác theo số lượng, phương án này
thích hợp với việc cấp phôi theo khối lượng, đáp
ứng được yêu cầu đề tài.

*Các cải tiến để phù hợp với đề tài: Tăng chiều dài công tác và chế tạo thêm các rãnh
trên bề mặt của sàng để chia nhỏ số lượng định hướng phôi chính xác hơn. Kết hợp với
kiểu dáng xoắn ốc của phễu rung để đưa vật liệu lên cao khắc phục được hạn chế về độ
cao cấp phôi của sàng.

22


1.2 Bộ phận cấp nhựa và định hình
1.2.1 Tìm hiểu về dải nhựa và các đặc tính của chúng:
Màng mỏng là vật liệu có bề dày không vượt quá 0.025mm hay 0.001in. Nếu giá trị
bề dày lớn hơn 0.025mm thì gọi là dạng tấm.
Mm

Inch

Gauge

Mil

Microns

0.0064

0.00025

25

¼

6.4

0.0127

0.0005

50

½

12.7

0.0254

0.001

100

1

25.4

0.0508

0.002

200

2

50.8

Bảng 2.1 Một số bề dày tiêu chuẩn về màng nhựa
Ngoài ra chất lượng của màng còn được đánh giá thông qua các thông qua các mặt sau:
Định lượng: Màng nhựa cũng có thể được định lượng như giấy với thứ nguyên là g/m2,
g/cm3 hoặc g/cc.
Diện lượng: diện tích có được của một đơn vị trọng lượng khi độ dày của màng là 1 mil.

1.2.2 Một số tính chất và yêu cầu chung về màng:
• Lực bền kéo căng (độ dai): Là lực để kéo đứt vật liệu trên một diện tích màng . Màng
PP định hướng hoặc polyeste có giá trị lực bền kéo cao (>400kp/cm2), cello phane có
thể đạt tới 600 kp/cm2 nhưng LDPE thì chỉ khoảng 100 kp/cm2 .
• Lực bền xé rách (khả năng chịu xé): Rất quan trọng và có ảnh hưởng đến mục tiêu sử
dụng cuối cùng của một số mẫu vật liệu làm bao bì. Giá trị cho biết khả năng chịu các ứng
dụng của màng mỏng khi sử dụng. Đối với 1 vài loại bao bì, tính chịu xé thấp trở nên có
lợi (ví dụ như túi khoai tây chiên). PE có lực bền xé cao trong khi màng Cellophane và

màng polyeste có giá trị này thấp.

23


• Trở lực va đập: Là tính chất có lợi khi đóng gói sản phẩm nặng trong màng
plastic hoặc trong những vật chứa lớn mà chúng phải chịu va đập trong suốt quá
trình vận chuyển. Phương pháp kiểm tra tính chất này là để rơi một khối lượng
lên vật liệu và đo lực tương đối cần để lọt qua hoặc phá hỏng vật liệu.
• Độ cứng: Trong một vài thiết bị đóng gói dùng màng nhựa, tính chất này có thể
là quan trọng. Nhưng nó cũng quan trọng đối với chai và các vật chứa khác mà ở
đó bao bì rắn đòi hỏi giá trị bề dày thành tối thiểu và lực bền tối đa. Giá trị độ
cứng cũng có thể đo được bằng cách đo và tính độ sai lệch vật liệu khi bị kéo
căng.

• Lực bền hàn nhiệt: biểu diễn lực cần để tách 2 bề mặt đã hàn bằng nhiệt ra khỏi
nhau theo hướng vuông góc. PE có lưu hàn nhiệt rất cao và Cellophane thì cho
giá trị thấp hơn nhiều. Đôi khi mối liên kết hàn nhiệt mạnh thì không cần thiết
chẳng hạn như túi đựng kẹo và khoai tây chiên.
• Khả năng hàn nhiệt : Khả năng hàn nhiệt của các nhựa dẻo nhiệt phụ thuộc vào
một số điều kiện sau:
-

Nhiệt độ làm mềm, nhiệt độ và áp suất tại mối hàn, thời gian hàn nhiệt.

-

Cấu trúc của màng hoặc bản thân polymer.

-

Tỉ lệ tạo tinh thể trên tỉ lệ tạo cấu trúc vô định hình của polymer.

-

Lượng chất phụ gia.

-

Diện tích mối hàn .

24