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
CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ & CHẾ TẠO MƠ 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 mơ 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 và các kiến thức được trang bị ở trường. Em chọn đề
tài tốt nghiệp của mình là “Thiết kế chế tạo mơ hình máy phun ép nhựa”.
Về quy trình cơng nghệ gồm có 3 giai đoạn:
-Lấy nhựa vào khn ép
-Tạo áp lực ép để điền đầy
-Làm nguội và lấy sản phẩm ra khỏi khn.

Dựa vào quy trình cơng nghệ trên và các tài liệu tham khảo khác em chế tạo mơ
hình của mình gồm các bộ phận sau:
-Bộ phận kẹp giữ khn: 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 mơ hình có thể hoạt động. Trong mơ hình của
mình em sử dụng PLC SAM SUNG FARA N70-α.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI 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
Lớp: 09CDT2

Số thẻ sinh viên: 101232091131

Khoa: CƠ KHÍ

Ngành: CƠ – ĐIỆN TỬ

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế chế tạo mơ 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 tốn:
- Tìm hiểu tổng quan về công nghệ phun ép nhựa.
- Thiết kế khối cơ khí của máy phun ép nhựa.
- Thiết kế hệ thống điều khiển máy phun ép nhựa
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
- Đồ thị thể hiện số kg nhựa bình qn đầu người
- Bản vẽ tổng thể mơ hình máy (A0)
- Bản vẽ chi tiết trục vít (A0)
- Bản vẽ khuôn 3D (A0)
- Bản vẽ điện (A0)


5. Họ tên người hướng dẫn:
TS. NGUYỄN DANH NGỌC

Phần/Nội dung:
Theo sát q trình làm đồ án
Đóng góp ý tưởng để đồ án hoàn thiện
hơn

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

Người hướng dẫn


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

LỜI NĨI ĐẦU
Hiện nay đất nước ta đang trong thời kì đổi mới, thời kỳ cơng nghiệp hóa hiện đại
hóa cùng với sự phát triển của ngành 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 bộ
phận khơng thể thiếu được trong mọi q 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 cơ, 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 cịn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được những
đóng góp q báu từ phía q Thầy Cơ 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: NGUYỄN DANH NGỌC

i


THIẾT KẾ MƠ 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.
Khơng 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
Trần Thanh Quang

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

ii


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN 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
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN ................................1
1.1

Giới thiệu về ngành nhựa...............................................................................1

1.2 Tổng quan về công nghệ ép phun..................................................................2
1.2.1 Giới thiệu về công nghệ ép phun ...................................................................2
1.2.2 Đặc điểm công nghệ ép phun. .......................................................................2
1.2.3 Phân loại máy ép phun theo cấu tạo .............................................................4
1.2.4 Phân loại theo cơ chế vận hành ....................................................................7
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KHỐI CƠ KHÍ CỦA MÁY ÉP NHỰA ...................10
2.1 Cấu trúc hệ thống máy phun ép nhựa ........................................................10
2.1.1 Đơn vị đóng mở ...........................................................................................10
2.1.2 Đơn vị ép phun ............................................................................................11
2.1.3 Một số bộ phận quan trọng của máy ép phun .............................................14
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ......................................21

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

iii


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

3.1 Quy trình công nghệ và cấu trúc hệ thống máy phun ép nhựa................21
3.1.1 Quy trình cơng nghệ máy phun ép nhựa .....................................................21
3.1.2 Cấu trúc hệ thống ........................................................................................23
3.2 Tổng quan về PLC ........................................................................................24
3.2.1 Giới thiệu chung ..........................................................................................24
3.2.2 Hoạt động của một PLC ..............................................................................25
3.2.3 Ứng dụng của PLC ......................................................................................27
3.2.4 Giới thiệu PLC N70-α của hãng Samsung ..................................................27
3.3 Thiết kế sơ đồ nối dây mô hình ...................................................................31
3.3.1 Hệ thống cung cấp nguồn............................................................................31
3.3.2 Mạch điều khiển arduino.............................................................................32
3.3.3 Sơ đồ nối dây PLC.......................................................................................33
3.3.4 Sơ đồ nối dây van xylanh ............................................................................35
3.3.5 Sơ đồ thuật tốn chương trình PLC ............................................................35
3.4 Giới thiệu một số linh kiện...........................................................................37
3.4.1 Arduino ........................................................................................................37
3.4.2 Cảm biến D-A76H .......................................................................................38
3.4.3 Dây cảm biến nhiệt độ NTC-100K. .............................................................39
3.4.4 Rơ le trung gian Omron MY2N ...................................................................40
3.4.5 Công tắc hành trình BTN1A019 ..................................................................41
3.4.6 Động cơ pittman 8322 .................................................................................41
3.4.7 Màn hình LCD 16x2 ....................................................................................42
3.5

Xây dựng mơ hình và kiểm nghiệm ..............................................................43

CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................47
PHỤ LỤC 1: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG CHU TRÌNH
CARNOT ................................................................................................................48
PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH PLC .................................................................52
PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH ARDUINO ......................................................54

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

iv


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Số kg nhựa tiêu thụ trên đầu người từ năm 2010-2015[1] .......................2
Hình 1. 2: Máy ép phun trục vít .................................................................................4
Hình 1. 3: Máy ép phun bằng piton dạng vít đùn. .....................................................6
Hình 1. 4: Máy ép phun nằm ngang...........................................................................7
Hình 1. 5: Máy phun ép dọc.......................................................................................8

Hình 2. 1: Mơ hình máy phun ép nhựa: ...................................................................10
Hình 2. 2: Đơn vị đóng mở ......................................................................................11
Hình 2. 3: Cấu tạo của đơn vị đóng mở ...................................................................11
Hình 2. 4: Giai đoạn lấy nhựa vào khn ................................................................13
Hình 2. 5: Giai đoạn ép áp lực điền đầy nhựa vào khn........................................14
Hình 2. 6: a) Cấu tạo trục vít, b) cấu tạo chổ nối trục. ............................................15
Hình 2. 7: Cấu tạo của trục vít đùn đơn giảnCấu tạo trục vít bao gồm: ..................15

Hình 2. 8: Trục vít với van chặn dịng chảy ngược (Nguồn: Injection.vn) .............17
Hình 2. 9: Khn đúc sản phẩm (Nguồn: ............18
Hình 2. 10: Xylanh thủy khí ....................................................................................19
Hình 2. 11: Van khí nén (nguồn: ) ........................................20

Hình 3. 1: Cấu trúc chính của máy phun ép nhựa (nguồn: ...21
Hình 3. 2: Sơ đồ tổng thể mơ hình máy ép nhựa. ....................................................21
Hình 3. 3: Quy trình cơng nghệ ép phun (Nguồn: ) .................22
Hình 3. 4: Cấu trúc hệ thống điều khiển ..................................................................24
Hình 3. 5: Chu kỳ vịng qt của PLC. ....................................................................26
Hình 3. 6: PLC Samsung N70-α ( nguồn: Naver.com) ..........................................28
Hình 3. 7: Rack gắn module của PLC SAMSUNG (Nguồn: Naver.com) ..............28
Hình 3. 8: Giao diện phần mềm lập trình WINFPST. .............................................30
Hình 3. 9: Cấu hình tốc độ truyền cho PLC ............................................................30
Hình 3. 10: Sơ đồ nối cáp cho PLC N70-α. .............................................................31
Hình 3. 11: Hệ thống cung cấp nguồn .....................................................................32
Hình 3. 12: Sơ đồ mạch điều khiển arduino ............................................................33
Hình 3. 13: Sơ đồ nối dây PLC ................................................................................34

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

v


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

Hình 3.14: Lưu đồ thuật tốn chương trình PLC. ....................................................36
Hình 3. 15: Arduino UNO R3. .................................................................................37

Hình 3.16: cảm biến DA76H. ..................................................................................38
Hình 3.17: Dây cảm biến nhiệt độ NTC-100K. .......................................................39
Hình 3. 18: Cấu tạo bên trong của cảm biến từ .......................................................40
Hình 3.19: Rơ le trung gian Omron MY2N. ............................................................40
Hình 3.20: Cơng tắc hành trình ................................................................................41
Hình 3. 21: Động cơ pittman 8322 (Nguồn: diendancnc.vn) ..................................41
Hình 3. 22: Màn hình Text LCD 16x2.....................................................................42
Hình 3. 23: Mơ hình thật của hệ thống ....................................................................43
Hình 3. 24: Mơ hình nhìn từ trên xuống ..................................................................44
Hình 3. 25: Mơ hình nhìn từ cạnh ............................................................................44

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

vi


THIẾT KẾ MƠ 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 v.v. Do đó, ngành cơng 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 cơng nghiệp Nhựa dù cịn non trẻ so với
các ngành cơng nghiệp lâu đời khác như cơ khí, điện - điện tử, hố 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 cơng nghiệp có tăng trưởng cao
nhất Việt Nam với mức tăng hàng năm từ 16% – 18%/năm (chỉ sau ngành viễn
thơng 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

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

1


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

Hình 1. 1: Số kg nhựa tiêu thụ trên đầu người từ năm 2010-2015[1]
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 cơng 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, nhơm, trong cơng nghiệp
bao bì và hàng tiêu dùng.
1.2.2

Đặc điểm công nghệ ép phun.

Công nghệ ép phun là q trình phun nhựa nóng chảy điền đẩy lỏng khn.
Một khi nhựa được làm nguội và định hình lại trong lịng khn thì khn được mở
SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

2


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy, trong q trình này
khơng có bất cứ một phản ứng hóa học nào.
Bằng cách quan sát thơng 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, khơng phản ứng hóa học nào với khơng 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 cơng
có kích thước khá chính xác théo 3 chiều vi được tạo ra hình trong khn kín.
Q trình gia cơng gồm 2 q trình:
➢Nhựa hố trong xi lanh ngun liệu.
➢Tạo hình trong khn.
Q trình tạo hình chỉ tiến hành khi làm khít 2 nửa khn lại với nhau. Tùy theo
ngun 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 khn đã được lấp đầy ngun 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 ngun liệu, ít tốn cơng hồn tất. Q trình ép phun khơng ổn định về

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

3


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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

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
khơng 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 hố 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:

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

4


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

➢Chuyển động tới lui nhờ vào xylanh thuỷ lực lắp sau xylanh nguyên liệu.
➢Chuyển động quay trịn 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.
➢Nhiệm vụ của đầu phun: Giống như một chiếc van nối giữa bộ phận trục
vít và khn nhựa.
❖Cụm đóng mở khn: 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 khn.
➢Ưu điểm:
▪Ngun 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

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

5


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN 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: Khơng 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 khn nhựa
mà khơng 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: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

6


THIẾT KẾ MƠ 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 vịi
phun nằm trên trục trung tâm và khn 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 khn và các bộ phận vịi 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
của máy này cũng là do máy nằm theo trục đứng nên diện tích sàn để lắp đặt máy
không nhiều lắm.

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

7


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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 vịi phun khơng nằm trên trục trung tâm mà tạo

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

8


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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 khơng 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 khn dễ dàng hơn do góc nghiêng
xuống. Đây là máy được sử dụng nhiều cho các mục đích cơng suất nhỏ.
d. Máy ép phun có nhiều chế độ quay
Máy đặc biệt nhiều khuôn được đặc trưng bởi cấu trúc thiết bị quay kẹp, khn 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 khn. 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…

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

9


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KHỐI CƠ KHÍ CỦA MÁY ÉP NHỰA
2.1 Cấu trúc hệ thống máy phun ép nhựa

Hình 2. 1: Mơ 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 khn, đóng và mở khn, tạo kháng lực giữ khn, hồn tất cơng
việc tách rời thành phẩm ra khỏi khn. 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 khn lại với nhau, lực đóng kín này khơng được lớn hơn 80% cơng suất
và phải luôn lớn hơn áp suất bên trong hốc khn do trục vít tạo nên.
Cấu trúc và chi tiết hoạt động của đơn vị đóng mở: hai phần nửa của khn 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 khn. Hai tấm giữ này một
phần cố định, phần cịn 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, thơng qua một hệ thống địn 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 khn.
SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

10


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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:
•Khn(1)

•Lỗ khoan hướng tâm(4)

•Tấm lót hướng tâm(2)

•Tấm giữ khn di chuyển(5)

•Tấm giữ khn cố định(3)

•Bệ máy(6)

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

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

11


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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 khn. 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 khn. Với hoạt động này, trục vít được xem như giữ
vai trị của một piton nạp nhựa nóng chảy theo một lượng nhất định vào hốc khn.

Hình 2. 4: Giai đoạn lấy nhựa vào khn
•Phễu nạp ngun liệu(1)

•Trục vít(4)

•Xylanh(2)

•Khn đúc phun(5)

•Vịng băng điện trở(3)

•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.

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

13


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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
ngồi.
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 khơ
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 địi 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.

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

14


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

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

Hình 2. 7: Cấu tạo của trục vít đùn đơn giảnCấu tạo trục vít bao gồm:
•Mũi trục vít(1)

•Gờ vịng xoắn(4)

•Bộ phận chặn dịng chảy ngược(2)

•Chi trục(5)

•Lõi trục vít(3)
Chọn các kích thước của trục vít như sau :
Bước vít S = ( 0,8 ÷ 1,0 )D;

(2.1)

Chiều sâu rãnh vít ; h = ( 0,2 ÷ 0,3 )D;

(2.2)

Chiều dày cánh vít e = ( 0,2 ÷ 0,3 )D;

(2.3)

Khe hở giữa xylanh và đầu mút cánh vít : δ = (0,002 ÷ 0,005)D;

(2.4)

D là đường kính trục vít .

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

15


THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY PHUN ÉP NHỰA

Đối với loại trục lớn, rỗng để dẫn nước làm nguội vào thì gọn như sau : Chiều sâu
rãnh vít h= ( 0,1 ÷ 0,2 )D;

(2.5)

Đường kính lỗ rộng d1 = ( 0,3 ÷ 0,4 )D;

(2.6)

c. Xylanh và vòng băng đốt trong
Xylanh là một ống thép với kích thước thành ống rất dày, bên ngồi được bao bọc
bởi các vịng 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 dịng 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 khơng cho hiện
tượng này xảy ra, người ta thiết kế thêm vào đầu trục vít một bộ phận chặn dịng
chảy ngược.
e. Đầu phun
Được xem như bộ phận tiếp nối giữa phần đầu của xilianh và khuôn. Đầu phun
được nối với xylanh thông qua đầu nối có ren vít hay thơng qua nắp đậy. Kênh dẫn

nhựa nắp đậy thông qua đầu phun phải được thiết kế thích hợp với dịng chảy và
mặt tiếp giáp giữa đầu phun với ống lót. Kênh nối cảu khn 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 ln ln nhỏ hơn bán kính của ống lót kênh nối và đường kính kênh
dẫ 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 khơng thể
chảy thốt ra bên ngồi trong giai đoạn nạp nhựa vào khn. Ngồi ra đối với các

SVTH: TRẦN THANH QUANG

GVHD: NGUYỄN DANH NGỌC

16