Thiết kế, chế tạo máy xếp và dán đáy thùng carton

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY XẾP VÀ DÁN ĐÁY THÙNG CARTON S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2021 - 203 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TẠ QUỐC TUẤN S KC 0 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 9/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ***************** BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY XẾP VÀ DÁN ĐÁY THÙNG CARTON DT156 Thuộc nhóm nghành khoa học: SV thực hiện: Tạ Quốc Tuấn Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Lớp, Khoa: Khoa Đào tạo chất lượng cao Năm thứ: 4/Số năm đào tạo: Nghành học: Công nghệ chế tạo máy Người hướng dẫn: ThS Phan Thanh Vũ TP.HCM, ngày 20 tháng năm 2021 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đồ án: “Thiết kế máy xếp dán đáy thùng carton” chúng em nhận nhiều giúp đỡ q Thầy (Cơ), gia đình bạn bè Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Th.s Phan Thanh Vũ hết lịng giúp đỡ hướng dẫn tận tình cho q trình thực đồ án tốt nghiệp chúng em Đồng thời cung cấp cho chúng em tài liệu cần thiết liên quan đến đề tài Thầy dành nhiều thời gian q báu để hướng dẫn chúng em Bên cạnh đó, chúng em gửi lời cảm ơn đến quý Thầy (Cô) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho chúng em kiến thức tảng thời gian qua để chúng em có kiến thức quan trọng, vững đồ án tốt nghiệp Mặc dù chúng em cố gắng để hoàn thiện thời gian định làm cịn nhiều thiếu sót tránh khỏi mong Thầy (Cô) bạn bỏ qua đóng góp ý kiến để nhóm em thay đổi tốt Và cuối chúng em gửi lời cảm ơn đến đơn vị Công ty nơi thực tập cho tiếp cận với trải nghiệm thực tế để hơm nhóm chúng em thực tốt đồ án tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực đồ án tốt nghiệp Tạ Quốc Tuấn Tạ Hồng Huy Dương Quang Nhẫn i TĨM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT Hiện nay, giới nói chung Việt Nam nói riêng bước phát triển, đời sống người ngày nâng cao, yêu cầu hàng hóa để phục vụ cho đời sống người không chất lượng, số lượng mà cịn phải có tính thẩm mỹ cao Vì thế, cần bao bì đóng gói cách cẩn thận Các sản phẩm sau đóng gói đóng thảnh kiện Các kiện thường làm chất liệu như: gỗ, giấy, … chất liệu chủ yếu thường sử dụng giấy Đóng thùng thành kiện giúp bảo quản tốt hơn, kiểm tra dễ vận chuyển từ nơi đến nơi khác dễ dàng Đáp ứng yêu cầu máy móc thiết bị dần đời Từ hộp phẳng chuẩn bị sẵn, thùng dựng thành hình hộp, gấp đáy lại dùng băng keo dán kín mặt thùng Công việc thường thực thủ cơng thiết bị cầm tay có suất thấp Để đáp ứng cho yêu cầu hàng hóa số lượng nhiều, tốc độ nhanh tính thẩm mỹ cao, ta cần áp dụng hệ thống gấp dán tự động Nội dung cụ thể đồ án bao gồm: chọn phương án xếp dán thùng, tính bền hệ thống truyền động kết cấu, thiết kế cấu dán, chọn sơ đồ mạch điện để điều khiển máy, chế tạo thực nghiệm máy ii ABSTRACT Currently, the world in general and Vietnam in particular are developing step by step, people's lives are increasingly improved, the requirements for goods to serve each person's life are not only in quality, number but also high aesthetic Therefore, packaging needs Products after being packed will be packed in individual packages These packages are usually made of materials such as wood, paper, but the main material usually uses paper Boxed into bales for better storage, easier inspection and easy to move from place to place Meeting these requirements, machinery and equipment were gradually born From pre-prepared flat boxes, the boxes are built into box shapes, folding the bottoms and sealing the sides with tape This work is often done manually and with lowyield hand-held equipment To meet the requirements of goods with high quantity, fast speed and high aesthetics, we need to apply automatic folding and sealing systems The specific contents of the project include: select the case of the box, the selection of the motor for the conveyor, the durability of the transmission system and the structure, the design of the conveyor, the design of the paste structure, the selection of a circuit diagram electricity to control machines, manufacture and experiment machines iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT ii ABSTRACT iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix CHƯƠNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MÁY DÁN BĂNG KEO THÙNG CARTON 1.1 Thùng Carton 1.2 Giới thiệu máy dán thùng carton .4 1.3 Các loại máy có thị trường 1.3.1 Máy dán thùng carton F44 Range .5 1.3.2 Máy tự động dựng dán đáy thùng carton GPK-40 1.3.3 Máy tự động dựng dán đáy thùng carton MK-CES4035N/A .7 1.3.4 Máy tự động dựng dán đáy thùng carton DKX-4540 1.3.5 Máy tự động dựng dán đáy thùng carton MK-GB30 .9 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 10 2.1 Yêu cầu kỹ thuật 10 2.2 Phân tích ưu nhược điểm phương án thiết kế 10 2.2.1 Phương án .10 2.2.2 Phương án .12 2.2.3 Phương án .14 2.3 CHƯƠNG 3: Chọn phương án thiết kế 16 TÍNH TỐN THIẾT KẾ cấu MÁY GẤP, DÁN ĐÁY THÙNG CARTON 17 3.1 Tính toán thiết kế khung máy trục dẫn hướng 17 3.1.1 Yêu cầu máy .17 iv 3.1.2 Nguyên lý làm việc 17 3.1.3 Tính tốn thiết kế máy .19 3.2 Tính tốn thiết kế cấu dán 32 3.2.1 Sơ đồ nguyên lí 32 3.2.2 Xác định kích thước cấu dán keo 33 3.3 Tính tốn xylanh 38 3.3.1 Cơ cấu xylanh khí nén .38 3.3.2 Tính tốn lựa chọn xylanh cho cấu 40 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 49 4.1 Yêu cầu thiết kế .49 4.2 Chọn thiết bị điện 49 4.3 Màn hình điều khiển HMI .55 4.3.1 Màn hình khởi động 55 4.3.2 Màn hình chính 55 4.3.3 Màn hình thơng tin 56 4.3.4 Màn hình kiểm tra hoạt động máy 57 4.3.5 Màn hình điều khiển cho máy khởi đơng theo chế độ 58 4.3.6 Màn hình điều chỉnh cho máy hoạt động theo số lượng cho trước 58 4.4 Phần Code PLC lập trình phần mềm GX DEVELOP điều khiển Board PLC Mitsubishi FX3U – 32MT 59 4.4.1 Lập trình Start Stop .59 4.4.2 Lập trình chuyển chế độ tự động lần nhiều lần .59 4.4.3 Lập trình hoạt động máy .60 4.4.4 Lập trình tạm ngưng hoạt động máy 61 4.4.5 Lập trình đặt máy vị trí ban đầu 62 4.4.6 Lập trình điều khiển máy hoạt động tay 64 4.5 Sơ đồ đấu nối dây điện linh kiện điện tử 67 v 4.5.1 Sơ đồ nối dây Board PLC cảm biến .68 4.5.2 Sơ đồ nối dây Board PLC cụm van 5/2 điện từ .69 4.5.3 Sơ đồ điều khiển xylanh 69 CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM MÁY DÁN BĂNG KEO CHO THÙNG CARTON 70 5.1 Các thành phần máy 70 5.2 Chế tạo 71 5.2.1 Chế tạo cấu dán băng keo cấu gập 71 5.2.2 Cơ cấu hút chân không 71 5.2.3 Chế tạo khung máy 72 5.2.4 Một số hình ảnh qua trình thực 73 5.2.5 Quá trình làm PLC 75 5.2.6 Kết máy dán đáy thùng carton .75 5.3 Khảo nghiệm chạy máy dán đáy thùng carton 76 5.3.1 Mục đích 76 5.3.2 Bố trí thí nghiệm 76 5.4 Thực nghiệm máy dán thùng carton 76 5.4.1 Mục tiêu thực máy .76 5.4.2 Tiến hành thực 76 5.4.3 Nhận xét trình thực nghiệm 77 5.4.4 Vấn đề an toàn hướng dẫn sử dụng máy 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 Kết luận .78 Kiến nghị 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 pHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1: Thùng carton Hình 2: Máy dán thùng carton F44 Range .5 Hình 3: Máy tự động dựng dán đáy thùng carton GPK-40 .6 Hình 4: Máy tự động dựng dán đáy thùng carton MK-CES4035N/A Hình 5: Máy tự động dựng dán đáy thùng carton DKX-4540 Hình 6: Máy tự động dựng dán đáy thùng carton MK-GB30 Hình 1: Kích thước thùng carton 10 Hình 2: Sơ đồ nguyên lí phương án 11 Hình 3: Sơ đồ nguyên lí phương án 13 Hình 4: Sơ đồ nguyên lí phương án 15 Hình 1: Sơ đồ nguyên lí máy gấp dán thùng carton 18 Hình 2: Khung máy 20 Hình 3: Sơ đồ bố trí lực tác dụng lên khung 22 Hình 4: Ứng suất trạng thái tĩnh 23 Hình 5: Chuyển vị trang thái tĩnh .23 Hình 6: Ứng suất trạng thái hoạt động 24 Hình 7: Chuyển vị trạng thái hoạt động 24 Hình 8: Vị trí dẫn hướng cấu dán thùng .25 Hình 9: Khối lượng cấu dán thùng 25 Hình 10: Biểu đồ nội lực dẫn hướng cấu dán thùng 26 Hình 11: Khối lượng cấu dán 27 Hình 12: Lực tác dụng lên 27 Hình 13: Ứng suất trạng thái tĩnh dẫn hướng cấu dán .28 Hình 14: Chuyển vị trạng thái tĩnh dẫn hướng cấu dán 28 Hình 15: Ứng suất trạng thái máy hoạt động dẫn hướng cấu dán .29 Hình 16: Chuyển vị trạng thái máy hoạt động dẫn hướng cấu dán .29 vii Hình 17: Vị trí dẫn hướng cấu hút thùng .30 Hình 18: Cơ cấu hút thùng .30 Hình 19: Biểu đồ nội lực dẫn hướng cấu hút thùng .31 Hình 20: Cơ cấu dán 32 Hình 21: Sơ đồ ngun lí cấu dán .32 Hình 22: Khâu lăn dán keo (1) 34 Hình 23: Khâu 11 lăn dán keo (15) lò xo kéo (10) 35 Hình 24: Khâu .36 Hình 25: Khâu lò xo kéo (3) 37 Hình 26: Cấu tạo xylanh khí nén 38 Hình 27: Xylanh trượt 39 Hình 28: Máy nén khí PEGASUS 3HP áp lực 8bar .40 Hình 29: Vị trí xylanh khơng trục 41 Hình 30: Vị trí giác hút chân khơng 43 Hình 31: Vị trí xylanh đẩy bàn keo 44 Hình 32: Ví trí xylanh gấp mép nhỏ 45 Hình 33: Vị trí xylanh gấp mép nhỏ 46 Hình 34: Xylanh gấp mép lớn 47 Hình 35: Xylanh gấp mép lớn 48 Hình 1: Các thành phần máy 70 Hình 2: Cơ cấu dán cấu gập 71 Hình 3: Cơ cấu hút chân không .72 Hình 4: Khung máy 73 Hình 5: Số hình ảnh qua trình thực .74 Hình 6: Hình ảnh làm PLC 75 viii 5.2.5 Quá trình làm PLC Hình 6: Hình ảnh làm PLC 5.2.6 Kết máy dán đáy thùng carton Do tình hình dịch bệnh với thực thị giãn cách Nhà nước, nhóm chúng em khơng thể đến xưởng để hồn thiện máy Nhóm em xin lỗi bất tiện tiếp tục hồn thiện phần cịn lại 5.2.6.1 Thông số kĩ thuật STT Diễn giải Thông số 01 Chiều dài (mm) 2100 02 Chiều rộng (mm) 1400 03 Chiều cao (mm) 1500 04 Kích thước thùng (cm) 30x30x30≤ x ≤ 40x40x40 05 Năng suất (sp/phút) 10 06 Chi tiết dán Đáy thùng carton Bảng 1: Thông số kĩ thuật máy 75 5.3 Khảo nghiệm chạy máy dán đáy thùng carton 5.3.1 Mục đích Kiểm tra khả làm việc thiết bị Xem xét độ rung động thiết bị Kiểm tra độ an tồn thiết bị 5.3.2 Bố trí thí nghiệm Xem xét kết cấu máy hoạt động Đưa máy vào vị trí thí nghiệm, kiểm tra an tồn hệ thống ổ cấm điện Cấp cuộn băng keo dán Cấp thùng để dán đáy 5.4 Thực nghiệm máy dán thùng carton 5.4.1 Mục tiêu thực máy Kiểm tra chất lượng dán: băng keo có dán thùng, tỉ lệ hai mí dán có đạt chất lượng yêu cầu không Kiểm tra độ ổn định máy: q trình hoạt động xylanh có hoạt động trơn tru nhẹ nhàng không Kiểm tra độ cứng vững khung máy Kiểm tra cấu gập cấu dán có hoạt động ổn định khơng Kiểm tra hệ thống điện máy Kiểm tra hệ thống khí máy 5.4.2 Tiến hành thực Quy trình thực máy: - Bước 1: Chuẩn bị thùng carton cần dán - Bước 2: Gá cuộn băng keo kéo dây băng keo đến vị trí lăn tỳ đáy thùng - Bước 3: Cấp khí cho xylanh - Bước 4: Bật nguồn điện - Bước 5: Điều khiển máy - Bước 6: Xylanh đưa hút chân khơng vào vị trí hút thùng kéo - Bước 7: Đồng thời xylanh gập thùng hoạt động - Bước 8: Bàn keo chạy qua, sau hút chân không nhả cho thùng rớt xuống 76 - Bước 9: Bàn keo chạy ngược đồng thời đẩy thùng tiến hành đánh giá sau dán Quá trình thực nghiệm: - Tiến hành điều chỉnh cấu gập cấu dán máy - Tiến hành kiểm tra hoạt động xylanh hút chân không - Kiểm tra độ bền máy cách cho máy hoạt động liên tục 5.4.3 Nhận xét trình thực nghiệm Quá trình thiết kế thực nghiệm cịn gặp nhiều khó khăn tình hình covid, thực nghiệm cấp khí Thiết kế cần đảm bảo tính thống với Giá thành số cho tiết cao gây tốn Máy hoạt động cho thấy máy chưa trơn tru mong muốn, cịn hội nhóm nghiên cứu phận cịn thiếu cho máy để hồn thiện cách hoàn chỉnh 5.4.4 Vấn đề an toàn hướng dẫn sử dụng máy 5.4.4.1 Vấn đề an tồn Máy có cấu gập đáy thùng, cấu bàn keo xylanh đẩy bàn keo sử dụng dễ xảy trục trặc Máy có sử dụng dao cắt cấu dán gây thương tích Các biện pháp an toàn: - Thường xuyên kiểm tra hoạt động cấu gập, cấu dán - Kiểm tra trục dẫn hướng có trơn tru khơng - Thường xun bảo trì thiết bị để máy hoạt động tốt 5.4.4.2 Hướng dẫn sử dụng máy Trước sử dụng máy phải kiểm tra dầu cho ổ bi, kiểm tra lại cấu hút chân không, cấu gập cấu dán Sau làm việc phải lau chùi, dọn dẹp để tránh tình trạng bị gỉ sét phận máy Cuộn băng keo gần hết phải thay tránh việc khơng đủ để dán Kiểm tra định kì, thay ổ bi phát bị dơ hư hỏng cần thiết Tuân thủ hệ thống an toàn điện trước sử dụng 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua học đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế máy xếp dán đáy thùng carton” hoàn thành nhiệm vụ sau: - Tìm nguyên lí dán băng keo cho thùng carton - Nghiên cứu đưa đề xuất thực - Thiết kế phận thiết bị máy xuất vẽ phần mềm Inventor 2019 AutoCad 2019 - Hoàn thành thuyết minh tính tốn kiểm nghiệm bền chi tiết quan trọng máy - Gia công lắp ráp mô hình máy dán băng keo theo yêu cầu vẽ - Do điều kiện nguồn kinh phí hạn chế nên nhóm em chưa thể tối ưu máy Thiết bị máy dán băng keo có khả năng: - Có thể ứng dụng vào khâu dây chuyền để tạo sản phẩm - Có tính thẩm mỹ cao Kiến nghị Trong trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo hạn chế phần nhóm chúng em cịn thiếu kinh nghiệm cơng việc nghiên cứu, tính tốn Vì vậy, nhóm chúng em có số kiến nghị sau: - Cải tiến lại cấu dán - Thiết kế thêm hệ thống tự động nâng hạ cấu dán để phù hợp với loại thùng Và tình hình dịch bệnh hạn chế việc lại nhóm vào bước cuối để hồn thiện máy, nhóm em mong hết dịch tiếp tục đến xưởng tiếp tục làm phần cuối Mong quý Thầy (Cô) thơng cảm 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển  Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển  Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Náy Tập 1– GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lê Văn Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS TS Trần Xuân Việt  Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Náy Tập – GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lê Văn Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS TS Trần Xuân Việt  Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Náy Tập – GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lê Văn Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS TS Trần Xn Việt  Giáo Trình Cơng Nghệ Thủy Lực Và Khí Nén – PGS TS Lê Hiếu Giang, TS Nguyễn Thị Hồng Minh  Giáo Trình Dung Sai Kỹ Thuật Đo – Trần Quốc Hùng  Hệ thống điều khiển khí nén – Nguyễn Ngọc Phương  https://thuylucdanang.wordpress.com/2016/07/19/cau-tao-va-uu-nhuocdiem-cua-xi-lanh-khi-nen-khong-co-thanh-day/  https://khoakimaks.com/chi-tiet-tin/Xy-lanh-khi-nen-la-gi-Tim-hieu-vexy-lanh-khi-nen-30369.html  https://khinentuancuong.com/xi-lanh-2-truc-tn20x20-s-co-tu-sns.html  https://tudonghoadanang.com/products/xi-lanh-2-truc-cxs/  https://thephinh24h.com/ban-thep-hop/ 79 PHỤ LỤC CÁC BẢN VẼ: 1) Bản vẽ tổng thể 2) Bản vẽ khung máy 3) Bản vẽ cụm 4) Bản vẽ cụm 5) Bản vẽ bàn dán keo 6) Bản vẽ cụm 7) Bản vẽ khung cấp thùng 8) Bản vẽ cấu hút hộp Poster máy gấp dán thùng carton S K L 0 ... động để thiết kế chế tạo máy xếp dán đáy thùng carton Đầu sản phẩm đạt tiêu chuẩn thẫm mỹ Chế tạo máy xếp dán đáy thùng carton hoàn chỉnh giá thành rẻ đạt công suất tương đương với loại máy thị... tả máy dán đáy thùng carton F44 Range: - Máy dán thùng carton F44 Range sử dụng để dán băng keo mặt mặt thùng carton trình đóng gói sản phẩm - Máy cấu chuỗi máy đóng thùng, lắp vào máy đóng thùng. .. 1.3.2 Máy tự động dựng dán đáy thùng carton GPK-40 1.3.3 Máy tự động dựng dán đáy thùng carton MK-CES4035N/A .7 1.3.4 Máy tự động dựng dán đáy thùng carton DKX-4540 1.3.5 Máy tự động dựng dán