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:
-


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:

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


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 -

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

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

+ 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

+ 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

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

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 -


 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

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