đồ án thiết kế mô hình máy phun ép nhựa

thiết kế chế tạo mô hình máy phun ép nhựa điều khiển bằng plc samsung. đồ án tốt nghiệp đại học bách khoa đà nẵng. ngành kĩ thuật điều khiển và tự động hóaMô hình có thể mô phỏng như máy thật, có thể điều khiển và giám sát nhiệt độ trên LCD. Kết cấu nhỏ gọn, lập trình đơn giản, dễ dàng thay đổi chương trình tùy với nhu cầu ép các loại sản phẩm khác nhau của người dùng.Mô hình sử dụng xi lanh nên việc bảo trì, thay thế dễ dàng khi vận hành

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình máy phun ép nhựa Sinh viên thực hiện: Phan Trọng Hậu số thẻ sinh viên: 105130259 Sinh viên thực hiện: Phan Quốc Chấn số thẻ sinh viên: 105130251 Lớp: 13TDH1 Tóm tắt nội dung đề tài: Dựa vào tìm hiểu thực tế kiến thức trang bị trường Chúng em chọn đề tài tốt nghiệp “Thiết kế chế tạo mơ hình máy phun ép nhựa” Về quy trình cơng nghệ gồm có giai đoạn: - Lấy nhựa vào khuôn ép - Tạo áp lực ép để điền đầy - Làm nguội lấy sản phẩm khỏi khuôn Dựa vào quy trình cơng nghệ tài liệu tham khảo khác em chế tạo mơ hình gồm phận sau: - Bộ phận kẹp giữ khn: Cơ cấu chấp hành dùng xylanh thủy khí van điện từ - Bộ phận lấy nhựa: Là khối phức hợp gồm trục vít tải kết hợp với xylanh điều khiển van điện từ - Bộ phận đẩy sản phẩm khỏi khuôn: Là xylanh điều khiển van điện từ thẳng vào ty đẩy khn Ứng với quy trình phận cần có nhiều cấu hỗ trợ kèm theo cần lập trình để mơ hình hoạt động Trong mơ hình 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 - Hạnh phúc KHOA ĐIỆN NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Phan Trọng Hậu Số thẻ SV 105130259 Lớp 13TDH1 105130251 13TDH1 Phan Quốc Chấn a Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Tên đề tài đồ án: Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Phần chung: STT Họ tên sinh viên Nội dung Phan Trọng Hậu - Nghiên cứu tổng quát công nghệ - Thi công, lắp ráp mơ hình khí kết hợp với chạy thực tế Phan Quốc Chấn - Viết báo cáo b Phần riêng: T T Họ tên sinh viên Nội dung Phan Trọng Hậu Phan Quốc Chấn Quy trình cơng nghệ máy phun ép nhựa, lập trình hệ thống PLC Thiết kế sơ đồ nối dây, lập trình arduino Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): - Đồ thị thể số kg nhựa bình quân đầu người - Bản vẽ sơ đồ nối dây (A3) Họ tên người hướng dẫn: Phần/Nội dung: TS GIÁP QUANG HUY Theo sát q trình làm đồ án Đóng góp ý tưởng để đồ án hoàn thiện Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 17 / 02 / 2018 Ngày hoàn thành đồ án: 30/ 05 / 2018 Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2018 Trưởng Bộ mơn Người hướng dẫn Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa LỜI NÓI ĐẦU Hiện đất nước ta thời kì đổi mới, thời kỳ cơng nghiệp hóa đại hóa với phát triển nghành chế tạo máy, nghành kỹ thuật điện tử phát triển kỹ thuật điều khiển tự động hóa Hệ thống điều khiển phận khơng thể thiếu q trình tự động hóa Nhu cầu vật liệu mới: ngày chất dẻo, hay gọi nhựa, hợp chất cao phân tử, dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng đời sống ngày sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống đại người Đây đề tài, đồ án nghiên cứu cuối em trước rời khỏi ghế nhà trường trở thành kỹ sư, với kiến thức lĩnh hội, em áp dụng vào đề tài Trong trình thực đề tài, nhận giúp đỡ, ủng hộ nhiều từ phía thầy cơ, gia đình bạn bè Qua đó, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người hỗ trợ chúng em hoàn thành đồ án này, đặc biệt thầy Ts Giáp Quang Huy, thầy người theo dõi, hướng dẫn, bảo tận tình suốt trình em thực đề tài Trong đề tài chắn cịn nhiều thiếu sót, mong nhận đóng góp q báu từ phía q Thầy Cơ bạn đọc để đề tài hồn thiện Trân trọng cảm ơn! Đà Nẵng, tháng năm 2018 Sinh viên thực Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa CAM ĐOAN Đồ án tốt nghiệp em sản phẩm làm từ thân chúng em Không ăn cắp ý tưởng hay vi phạm quyền đề tài Trong đồ án tất thuật ngữ, giải, hình ảnh ghi rõ nguồn gốc sử dụng hình ảnh Các tài liệu tham khảo trích dẫn mục phụ lục để tên ghi rõ ràng tác giả tài liệu Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu ……………………………………………………………………i Lời cam đoan liêm học thuật …………………………………………….ii Mục lục …………………………………………………………………………iii Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ …………………………………… v Danh sách cụm từ viết tắt ………………………………………………… vi Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 1.1 Giới thiệu ngành nhựa Chất dẻo, hay gọi nhựa polymer, dùng làm vật liệu sản xuất nhiều loại vật dụng góp phần quan trọng vào phục vụ đời sống người phục vụ cho phát triển nhiều ngành lĩnh vực kinh tế khác như: điện, điện tử, viễn thông, giao thông vận tải, thủy sản, nông nghiệp v.v Cùng với phát triển khoa học công nghệ, chất dẻo ứng dụng trở thành vật liệu thay cho vật liệu truyền thống tưởng chừng thay gỗ, kim loại, silicat Do đó, ngành cơng nghiệp Nhựa ngày có vai trị quan trọng đời sống sản xuất quốc gia Trên giới Việt Nam, ngành công nghiệp nhựa dù cịn non trẻ so với ngành cơng nghiệp lâu đời khác khí, điện - điện tử, hố chất, dệt may v.v… có phát triển mạnh mẽ năm gần Ngành Nhựa giai đoạn 2010 – 2015, ngành cơng nghiệp có tăng trưởng cao Việt Nam với mức tăng hàng năm từ 16% – 18%/năm (chỉ sau ngành viễn thơng dệt may), có mặt hàng tốc độ tăng trưởng đạt gần 100% [1] Với tốc độ phát triển nhanh, ngành Nhựa coi ngành động kinh tế Việt Nam Sự tăng trưởng xuất phát từ thị trường rộng, tiềm lớn đặc biệt ngành nhựa Việt Nam bước đầu phát triển so với giới sản phẩm nhựa phát huy sử dụng tất lĩnh vực đời sống bao gồm sản phẩm bao bì nhựa, sản phẩm nhựa vật liệu xây dựng, sản phẩm nhựa gia dụng sản phẩm nhựa kỹ thuật cao SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa Hình 1: Số kg nhựa tiêu thụ đầu người từ năm 2010-2015 1.2 Tổng quan công nghệ ép phun 1.2.1 Giới thiệu công nghệ ép phun Công nghệ ép phun công nghệ truyền thống ngành sản xuất nhựa, phát triển qua hệ máy, hệ thứ loại máy ép điện, ép gas dược áp dụng phổ biến quốc gia có cơng nghiệp nhựa tiên tiến Mỹ, Đức, Nhật… thâm nhập vào thị trường Châu Á Loại công nghệ phục vụ cho ngành công nghiệp điện tử, điện dân dụng, sản xuất xe ngành công nghiệp khác, đỉnh cao công nghệ công nghệ nhựa vi mạch điện tử Tại Việt Nam, có gần 3000 thiết bị ép phun có 2000 máy hệ thứ 2, thứ 3[1] Trước công nghệ ép phun sử dụng sản xuất hàng gia dụng chuyển sang hàng nhựa công nghiệp phục vụ cho ngành cơng nghiệp khác, sản phẩm thay chất liệu khác gỗ, sắt, nhôm, cơng nghiệp bao bì hàng tiêu dùng 1.2.2 Đặc điểm công nghệ ép phun Công nghệ ép phun q trình phun nhựa nóng chảy điền đẩy lỏng khn Một nhựa làm nguội định hình lại lịng khn khn mở sản phẩm đẩy khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy, trình SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa khơng có phản ứng hóa học Bằng cách quan sát thơng thường lấy nhiều sản phẩm nhựa xung quanh Từ sản phẩm đơn giản dụng cụ học tập như: thước, bút, đồ chơi sản phẩm phức tạp như: Bàn ghế, máy tính…đều làm nhựa Các sản phẩm có màu sắc hình dáng đa dạng chúng làm cho sống ta thêm đẹp tiện nghi Điều đồng nghĩa với sản phẩm nhựa mà phần lớn tạo công nghệ ép phun trở thành phần thiếu sống Với tính chất như: độ dẻo dai, tái chế, khơng phản ứng hóa học với khơng khí điều kiện thường…Vật liệu nhựa thay dần loại vật liệu như: sắt, nhôm, gang…đang ngày càn cạn kiệt tự nhiên Ép phun (đúc áp suất hay đúc tiêm) phương pháp gia công chủ yếu công nghiệp gia công polymer.Các nhựa nhiệt dẻo thường gia công phương pháp này.Phương pháp ép phun thuộc nhóm theo cách phân nhóm trạng thái vật liệu Sản phẩm gia cơng có kích thước xác théo chiều vi tạo hình khn kín Q trình gia cơng gồm q trình: Nhựa hố xi lanh ngun liệu Tạo hình khn Q trình tạo hình tiến hành làm khít nửa khn lại với Tùy theo nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ khuôn đúc khác (nhựa nhiệt dẻo khác nhựa nhiệt rắn) Vật liệu chảy vào khuôn qua rảnh, cửa tiết diện nhỏ Khi vùng tạo hình khn lấp đầy ngun liệu khn chịu tác dụng lực ép Năng suất cao, chu kỳ ngắn, gia công phương pháp ép phun tiết kiệm nhiều nguyên liệu, tốn cơng hồn tất Q trình ép phun không ổn định nhiệt độ áp suất Đây đặc điểm không thuận lợi phương pháp chất lượng sản phẩm chịu ảnh hưởng lớn đặc điểm SVTH: Phan Trọng Hậu – Phan Quốc Chấn GVHD: Giáp Quang Huy 10 g Màn hình LCD 16x2 Text LCD loại hình tinh thể lỏng dùng để hiển thị ký tự bảng mã ASCII Text LCD có nhiều kích thước khác 16×1, 16×2, 16×4, 20×2, 20×4… Trong đề tài em sử dụng loại hình 16×2 Hình 22: Màn hình Text LCD 16x2 3.4 Xây dựng mơ hình kiểm nghiệm Sau tính tốn, thiết kế, lắp ráp, chúng em thu mơ hình máy phun ép nhựa Hình 23: Mơ hình thật hệ thống Mơ hình máy phun ép nhựa chúng em tự động hóa 100% Mơ hình gồm phần sau: hệ thống xylanh (xylanh nạp liệu, xylanh ép khuôn, xylanh đẩy sản phẩm) động 24VDC quay trục vít nạp liệu Hệ thống van điện từ, cảm biến vị trí cảm biến nhiệt Toàn hệ thống điều khiển PLC N70-α cấp nguồn 220VAC CPU gồm ngõ vào ngõ Bên cạnh phận cịn có cịn có hệ thống relay trung gian để đóng cắt mạch động lực Dưới số hình ảnh mơ hình: Hình 24: Mơ hình nhìn từ xuống Hình 25: Mơ hình nhìn từ cạnh KẾT LUẬN Sau thời gian tìm tịi, học hỏi nghiên cứu, vân dụng hầu hết kiến thức chuyên ngành Từ triển khai thực đề tài “Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa”, em hoàn thành mục tiêu ban đầu đề ra, đồng thời đạt kết học thuật sau:  Chế tạo thành công mô hình hệ thống điều khiển máy phun ép nhưa  Hiểu rõ cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị điện, điện tử: động chiều, Relay, van khí, PLC …  Nắm rõ cách sử dụng số phần mềm máy tính hỗ trợ: SolidWorks, Word, PowerPoint, Creo… Hệ thống đạt ưu điểm sau:  Mơ hình mơ máy thật, điều khiển giám sát nhiệt độ LCD  Kết cấu nhỏ gọn, lập trình đơn giản, dễ dàng thay đổi chương trình tùy với nhu cầu ép loại sản phẩm khác người dùng  Mơ hình sử dụng xylanh nên việc bảo trì, thay dễ dàng vận hành Tuy nhiên, đề tài số nhược điểm sau:  Máy cịn chưa có khn chi tiết khn nhỏ lẽ khó tìm đơn vị nhận gia công CNC Em cố gắng bổ sung khuôn liên hệ đơn vị gia công  Kết cấu kẹp khuôn máy chưa thực tối ưu cho trợ lực  Chưa chủ động điều khiển tốc độ xylanh vị trí khác để giảm tác động xấu lên khuôn khung máy  Trục vít đùn chế tạo chưa kĩ thuật với bước độ sâu rảnh âm biến thiên trục để đảm bảo vận tốc dòng nhựa thay đổi theo hàm đơn vị nhiệt độ  Nguyên liệu nhựa khó tìm thị trường bán nhó lẻ nên chưa có sản phẩm kiểm nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Website hiệp hội nhựa Việt Nam http://www.vpas.vn/ [2] https://www.arduino.vn [3] http://kythuatdienviet.com/cam-bien-tu-xi-lanh-sensor-smc-d-a93.html [4] https://www.dientuspider.com [5]http://baoanjsc.com.vn/san-pham/ro-le-trung-gian-omron-my-gs-seriesMY2N-GS-AC220-240_44062_vn.aspx [6] https://vi.aliexpress.com/popular/motor-pittman.html SAMSUNG Co.Ltd – SAMSUNG FARA N70-α user manual Th.S Lê Cung – Giáo trình truyền động khí – (2004) – NXB Khoa học kỹ thuật PGS.TS Trần Xuân Tùy – Điều khiển tự động – (2011) – NXB Khoa học kỹ thuật - - Phụ lục 1: Chương trình PLC - - Phụ lục 51 - INPU T - OUT - Chú PLC - X1 PUT - Chú thích PLC thích - Stop - Y38 - DC-N - Y3A - XL3-T - Y3B - XL3-L - Y3C - XL1-T - Y3D - XL2-T - Y3E - DC-T - R0 - AUTO - CT- X2 XL1-T - CT- - X3 XL1-L - CT- - X4 XL2-T - CT- - X5 XL2-L - CT- - X8 XL3-T - CT- - X9 XL3-L - iMAN - XF UAL - MAN - R1 UAL - arduin - X10 o - - - - - - - - - - - Phụ lục 52 - Phụ lục 2: Chương trình Arduino - - #include - #include // Khai báo thư viện LCD I2C - #define SENSOR_PIN A0 - #define BUTTON_UP // Định nghĩa chân cảm biến nhiệt // Định nghĩa phím tăng nhiệt pin - #define BUTTON_DOWN 12 // Định nghĩa phím giảm nhiệt pin 12 - #define BUTTON_CONFIRM // Định nghĩa phím Đồng Ý pin - #define BUTTON_HEAT // Định nghĩa phím PAUSE pin - #define OUT_HEAT // Định nghĩa chân relay pin - #define OUT_PLC // Định nghĩa chân cho phép trục vít quay - iquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 20, 2); - unsigned int SettingTemperature = 25; // Nhiệt độ cài đặt - unsigned int CurrentTemperature = 20; // Nhiệt độ ban đầu - unsigned int TemporaryTemperature = 250;// Biến tạm nhớ nhiệt độ - int fix = 0; // Fix sai số nhiệt độ - bool IsEdit = false; - int heat; - uint32_t Counter = 0; - unsigned long time; - int i = 0; - void setup() - { Phụ lục 53 - Serial.begin(9600); - InitLCD(); - InitIO(); - } - void loop() - { - { - Temp_Sensor(); - UpdateLCDValue(); - delay(300); - } - if (digitalRead(BUTTON_HEAT) != LOW) { - if (digitalRead(BUTTON_UP) == LOW) - { - TemporaryTemperature += 5; - if (TemporaryTemperature > 350) - { - Phụ lục TemporaryTemperature = 350; - } - UpdateLCDValue(); - IsEdit = true; - delay(300); - } - if (digitalRead(BUTTON_DOWN) == LOW) 54 - { - TemporaryTemperature -= 5; - if (TemporaryTemperature < 20) - { - TemporaryTemperature = 20; - } - UpdateLCDValue(); - IsEdit = true; - delay(300); - } - if (digitalRead(BUTTON_CONFIRM) == LOW) - { - SettingTemperature = TemporaryTemperature; - IsEdit = false; - Counter = 0; - } - // So saùnh nhiệt độ đo vaø nhiệt độ caøi đặt - { - digitalWrite(OUT_HEAT, HIGH); //Đoùng relay nhiệt - delay(100); // Chống rung relay nhiệt - Phụ lục if ((SettingTemperature >= CurrentTemperature + 5)) // Khống chế thời gian đoùng cắt heating không nhanh } 55 - if ((SettingTemperature 100000) - { - lcd.setCursor(11, 0); - lcd.print(" "); - lcd.setCursor(11, 0); - lcd.print(SettingTemperature); - TemporaryTemperature = SettingTemperature; - Counter = 0; - IsEdit = false; - } - Phụ lục } - } - else { // BUTTON_HEAT nhấn - while ((BUTTON_CONFIRM) != LOW) - { 56 - heat_power(); - delay(300); - if (digitalRead(BUTTON_CONFIRM) == LOW) - { - break; - } - } } - } - // Hiển thị hình khởi đđđộng - void InitLCD() - { - Temp_Sensor(); - lcd.begin(); - lcd.backlight(); - lcd.setCursor(0, 0); - lcd.print("T cai dat:"); - lcd.setCursor(11, 0); - lcd.print(SettingTemperature); - lcd.setCursor(0, 1); - lcd.print("T hien tai:"); - lcd.setCursor(11, 1); - lcd.print(CurrentTemperature); - } Phụ lục 57 - // Hiển thị hình làm việc - void UpdateLCDValue() - { - Temp_Sensor(); - lcd.setCursor(11, 0); - lcd.print(" "); - lcd.setCursor(11, 0); - lcd.print(TemporaryTemperature); - Serial.println(TemporaryTemperature); - lcd.setCursor(0, 1); - lcd.print("T hien tai:"); - lcd.setCursor(11, 1); - lcd.print(CurrentTemperature); - Serial.println(CurrentTemperature); - if (CurrentTemperature < 100) { - lcd.print(" "); } - } - // Khai báo PIN Arduino - void InitIO() - { Phụ lục - pinMode(BUTTON_UP, INPUT_PULLUP); - pinMode(BUTTON_DOWN, INPUT_PULLUP); - pinMode(BUTTON_CONFIRM, INPUT_PULLUP); 58 - pinMode(OUT_HEAT, OUTPUT); - pinMode(BUTTON_HEAT, INPUT_PULLUP); - pinMode(SENSOR_PIN, INPUT); - pinMode(OUT_PLC, OUTPUT); - } - // Haøm đo nhiệt độ - void Temp_Sensor() - { - unsigned int reading = analogRead(SENSOR_PIN); - unsigned int temp = map(reading, 0, 1023, 400, 0); - temp = (int (temp - fix)); - CurrentTemperature = temp; - Serial.println(temp); - delay(100); - } - // Haøm điều khiển nhiệt tay - void heat_power() - { - heat = digitalRead(OUT_HEAT); - heat = !heat; - digitalWrite(OUT_HEAT, heat) ; - delay(100); Phụ lục if (digitalRead(BUTTON_HEAT) == LOW) { } 59 - else - { - Temp_Sensor(); } - } - Phụ lục 60 ... Huy 16 Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa CHƯƠNG 2: MƠ TẢ CƠ KHÍ CỦA MÁY PHUN ÉP NHỰA 2.1 Cấu trúc hệ thống máy phun ép nhựa Hình 1: Mơ hình máy phun ép nhựa: Đơn vị đóng mở (1), Đơn vị ép phun( 2),... biểu, hình vẽ sơ đồ …………………………………… v Danh sách cụm từ viết tắt ………………………………………………… vi Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Thiết kế mơ hình máy phun ép nhựa. .. Quang Huy 10 Thiết kế mô hình máy phun ép nhựa 1.2.3 Phân loại máy ép phun theo cấu tạo a Máy ép phun trục vít Hình 2: Máy ép phun trục vít Cấu tạo nhiệm vụ: Trục vít: Được chế tạo thép cứng để