Thiết kế chế tạo mô hình máy phun ép nhựa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN T ỐT NGHIỆP NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ 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, 5/2020 TÓM T ẮT ĐỒ ÁN T ỐT NGHIỆP Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình máy phun ép nh ựa 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 trình thực tập làm việc nhà máy phun ép nhựa kiến thức trang bị trường 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 khn ép Tạo áp lực ép để điền đầy Làm nguội lấy sản phẩm khỏi khn Dựa vào quy trình công nghệ tài liệu tham khảo khác em chế tạo mơ hình gồm phận sau: - Bộ phận kẹp giữ khuôn: 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 khuôn 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 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HỊA XÃ HƠI CH Ủ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ………………………………………… Độc lập - Tự - Hạnh phúc Phụ lục 01 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN T ỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: … …………….………….…… Số thẻ sinh viên: ……………… Lớp:…………… Khoa: Ngành: ……………… Tên đề tài đồ án: ……………………………………………… ………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Đề tài thu ộc diện: ☐ Có ký k ết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các s ố liệu d ữ liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… ………………………………………………………………………………………… … ………………………………….… ……………………… ……………………… Nội dung ph ần thuyết minh tính tốn: … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… Các b ản vẽ, đồ thị ( ghi rõ lo ại kích thước vẽ ): … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: Ngày giao nhi ệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./201… …… /……./201… Đà Nẵng, ngàythángnăm 201 Trưởng Bộ môn ……………………… Người hướng dẫn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP NHỰA LỜI MỞ ĐẦU VÀ C ẢM ƠN 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 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 Nguyễn Danh Ngọc, thầy người theo dõi, hướng dẫn, bảo tận tình suốt trình em thực đề tài Trong đề tài chắn nhiều thiếu sót, mong nhận đóng góp q báu từ phía q Thầy Cơ bạn đọc để đề tài hoàn thiện Trân trọng cảm ơn! Đà Nẵng, tháng năm 2020 Sinh viên thực Trần Thanh Quang SVTH: TRẦN THANH QUANG -1- GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA Lời cam đoan Đồ án tốt nghiệp em sản phẩm làm từ than em Khơng 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 rang tác giả tài liệu Xin chân thành cảm ơn! SVTH: TRẦN THANH QUANG -2- GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn 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 LỜI MỞ ĐẦU - MỤC LỤC - DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN - 1.1 Giới thiệu ngành nh ựa - 1.2 Tổng quan công ngh ệ ép phun 1.2.1 Giới thiệu công ngh ệ ép phun 1.2.2 Đặc điểm công ngh ệ ép phun 1.2.3 Phân lo ại máy ép phun theo c ấu tạo 1.2.3.1 Máy ép phun tr ục vít: 1.2.3.2 Máy ép phun piton 1.2.4 Phân lo ại theo chế vận hàn h 1.2.4.1 Máy ép ngang 1.2.4.2 Máy ép d ọc 1.2.4.3 Máy ép phun nghiêng 1.2.4.4 Máy ép phun có nhi ều chế độ quay -9-9-9-11-11-13-14-14-15-16-16- CHƯƠNG : THIẾT KẾ KHỐI CƠ KHÍ CỦA MÁY ÉP NH ỰA -17- 2.1 Giới thiệu sơ lược mơ hình máy phun ép nh ựa -17SVTH: TRẦN THANH QUANG -3- GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA 2.1.1 Thiết kế mơ hình 2.1.1.1 Đơn vị đóng mở 2.1.1.2 Đơn vị ép phun 2.1.2 Một số phận quan trọng máy ép phun 2.1.2.1 Phễu nạp liệu 2.1.2.2 Trục vít 2.1.2.3 Xylanh vòng b ăng đốt 2.1.2.4 Bộ phận ngăn dòng ch ảy ngược nhựa lỏng: 2.1.2.5 Đầu phun 2.1.2.6 Khuôn ép phun 2.1.2.7 Xylanh thủy khí 2.1.2.8 Van thủy khí -17-17-19-20-20-21-22-22-22-24-25-26- 2.2 Quy trình cơng nghệ máy phun ép nh ựa -27 -27 -27CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN -303.1 Tổng quan PLC 3.1.1 Giới thiệu chung 3.1.2 Hoạt động PLC 3.1.3 Ứng dụng PLC 3.1.4 Giới thiệu PLC N70-α hãng Samsung -30-30-31-33-33- 3.2 Thiết kế sơ đồ nối dây mơ hình -373.2.2 Mạch điều khiển arduino -393.2.3 Sơ đồ nối dây PLC -393.3 Sơ đồ thuật toán chương trình PLC -413.4 Giới thiệu số linh kiện 3.4.1 Arduino 3.4.2 Cảm biến D-A76H 3.4.3 Dây c ảm biến nhiệt độ NTC-100K 3.4.4 Rơ le trung gian Omron MY2N SVTH: TRẦN THANH QUANG -4- -41-41-43-44-45- GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA 3.4.5 Cơng t ắc hành trình BTN1A019 - 45 2.3.6 Động pittman 8322 - 46 PHỤ LỤC 1: CÁC TÀI LI ỆU 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: Số kg nhựa tiêu thụ đầu người từ năm 2010-2015[2] Hình 2: Máy ép phun trục vít Hình 3: Máy ép phun piton Hình 4: Máy ép phun nằm ngang Hình 5: Máy phun ép dọc -9-11-13-14-15- Hình 1: Mơ hình máy phun ép nhựa Hình 2: Đơn vị đóng mở Hình 3: Cấu tạo đơn vị đóng mở Hình 4: Giai đoạn lấy nhựa vào khn Hình 5: Giai đoạn ép áp lực điền đầy nhựa vào khuôn Hình 6: a Cấu tạo trục vít, b cấu tạo chổ nối trục Hình 7: Cấu tạo trục vít đùn đơn giản Hình 8: Trục vít với van chặn dịng chảy ngược (Nguồn: Injection.vn) Hình 9: Khuôn đúc sản phẩm (Nguồn: Injection.vn) Hình 10: Xylanh thủy khí Hình 11: Van khí nén Hình 12 Hình 13: Sơ đồ tổng thể mơ hình máy ép nhựa Hình 14: Quy trình cơng nghệ ép phun (Nguồn: Injection.vn) Hình 30: Động pittman 8322 (Nguồn: diendancnc.vn) Hình 31: Màn hình Text LCD 16x2 -17-18-18-19-20-21-21-23-24-25-26-27-27-28-46-47- Hinh 1: Chu kỳ vòng quét PLC Hinh 2: PLC Samsung N70-α ( nguồn: Naver.com) Hinh 3: Rack gắn module PLC SAMSUNG (Nguồn: Naver.com) Hinh 4: Giao diện phần mềm lập trình WINFPST Hinh 5: Cấu hình tốc độ truyền cho PLC Hinh 6: Sơ đồ nối cáp cho PLC N70-α Hinh 7: Hệ thống cung cấp nguồn Hinh 8: Sơ đồ mạch điều khiển arduino Hinh 9: Sơ đồ nối dây PLC -32-34-34-36-36-37-38-39-40- SVTH: TRẦN THANH QUANG -6- GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA Trạng thái khởi động:a0=1,b0=1,c0=1,a1=0,b1=0,c1=0 Trong a0,a1,b0,b1,c0,c1 cơng tắc giới hạn hành trình điện 2.Thiết kế mạch điều khiển logic điện thủy lực: Trên sở mạch điều khiển điện thủy lực thiết kế ta viết chương trình cho PLC N70-α, phương pháp bảng trạng thái sữ dụng Từ biểu đồ trạng thái ta có phương trình điều khiển chu trình: A+ = a0.b0.c0 A- = a1.b0.c0 B+=a1.b0.c0 C+ = a0.b0.c0 B- =a1.b1.c0 C- = a0.b0.c1 Ta thấy phương trình A+ C+ B+ A- giống nhau,do ,về phương diện điều khiển khơng thể thực được, để có thực chu trình ta cần thêm vào hệ thống phần tử nhớ.Phần tử nhớ SET lên thời điểm sau B+ thực phải RESET lại trước SVTH: TRẦN THANH QUANG - 50 - GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA chu trình bắt đầu.Cụ thể ta tiến hành xây dựng bảng trạng thái để xác định Sữ dụng phương pháp chia miền để rút gọn phương trình điều khiển Rút gọn chu trình điều khiển cho xi lanh A: Như ta có phương trình điều khiển chu trình hoạt động xi lanh A rút gọn là: A+ = S0.b0.c0.[ (S0=START:nút ấn khởi động tự trì) A - = b0.x Rút gọn chu trình điều khiển xi lanh B: Phương trình xi lanh B sau đơn giản: B+ = a1.x B- = x Rút gọn chu trình điều khiển xi lanh C : Phương trình XI-LANH C sau đơn giản: SVTH: TRẦN THANH QUANG 51 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA C+ = a0.x C- = x Rút gọn phương trình phần tử nhớ X: X+ = b1.X- = c1 Trước viết chương trình cho PLC , ta thiết kế mạch điều khiển điện thủy lực Mạch điện thủy lực mô phần mềm chuyên dụng để kiểm tra tính xác trước chuyển qua chương trình PLC SVTH: TRẦN THANH QUANG 52 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA Phụ lục 3: Chương trình PLC Chú thích IO PLC IO PLC Chú thích X1 Stop X13 XL2-T X2 CT-XL1-T X14 DC-T X3 CT-XL1-L X15 DC-N X4 CT-XL2-T Y38 DC-N X5 CT-XL2-L Y3A XL3-T X8 CT-XL3-T Y3B XL3-L X9 CT-XL3-L Y3C XL1-T SVTH: TRẦN THANH QUANG 53 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA XF iMANUAL Y3D XL2-T X10 XL3-T Y3E DC-T X11 XL3-L R0 AUTO X12 XL1-T R1 MANUAL SVTH: TRẦN THANH QUANG 54 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA Phụ lục 4: Chương trình Arduino #include #include // Khai báo thư viện LCD I2C #define SENSOR_PIN A0 // Định nghĩa chân cảm biến nhiệt #define BUTTON_UP // 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; SVTH: TRẦN THANH QUANG 55 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA int i = 0; void setup() { 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) SVTH: TRẦN THANH QUANG 56 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA { TemporaryTemperature = 350; } UpdateLCDValue(); IsEdit = true; delay(300); } if (digitalRead(BUTTON_DOWN) == LOW) { TemporaryTemperature -= 5; if (TemporaryTemperature < 20) { TemporaryTemperature = 20; } UpdateLCDValue(); IsEdit = true; delay(300); } SVTH: TRẦN THANH QUANG 57 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA if (digitalRead(BUTTON_CONFIRM) == LOW) { SettingTemperature = TemporaryTemperature; IsEdit = false; Counter = 0; } // So sánh nhiệt độ đo nhiệt độ cài đặt if ((SettingTemperature >= CurrentTemperature + 5)) // Khống chế thời gian đóng cắt heating không nhanh { digitalWrite(OUT_HEAT, HIGH); //Đoùng relay nhiệt delay(100); // Chống rung relay nhiệt } if ((SettingTemperature 100000) { lcd.setCursor(11, 0); lcd.print(" "); lcd.setCursor(11, 0); lcd.print(SettingTemperature); TemporaryTemperature = SettingTemperature; Counter = 0; IsEdit = false; } } } else { // BUTTON_HEAT nhấn while ((BUTTON_CONFIRM) != LOW) { heat_power(); SVTH: TRẦN THANH QUANG 59 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA 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); SVTH: TRẦN THANH QUANG 60 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA lcd.print("T hien tai:"); lcd.setCursor(11, 1); lcd.print(CurrentTemperature); } / 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) { SVTH: TRẦN THANH QUANG 61 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA lcd.print(" "); } } / Khai báo PIN Arduino void InitIO() { pinMode(BUTTON_UP, INPUT_PULLUP); pinMode(BUTTON_DOWN, INPUT_PULLUP); pinMode(BUTTON_CONFIRM, INPUT_PULLUP); 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); SVTH: TRẦN THANH QUANG 62 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA temp = (int (temp - fix)); CurrentTemperature = temp; Serial.println(temp); delay(100); } / Haøm điều khiển nhiệt tay void heat_power() { if (digitalRead(BUTTON_HEAT) == LOW) { heat = digitalRead(OUT_HEAT); heat = !heat; digitalWrite(OUT_HEAT, heat) ; delay(100); } else { Temp_Sensor(); } } SVTH: TRẦN THANH QUANG 63 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA SVTH: TRẦN THANH QUANG 64 GVHD: TS NGUYỄN DANH NGỌC ... NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA CHƯƠNG : THIẾT KẾ KHỐI CƠ KHÍ CỦA MÁY ÉP NHỰA 2.1 Giới thiệu sơ lược mơ hình máy phun ép nhựa 2.1.1 Thiết kế mơ hình Hình 1: Mơ hình máy phun ép nhựa Máy ép phun. .. NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY ÉP NHỰA DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Hình 1: Số kg nhựa tiêu thụ đầu người từ năm 2010-2015[2] Hình 2: Máy ép phun trục vít Hình 3: Máy ép phun. .. Hình 4: Máy ép phun nằm ngang Hình 5: Máy phun ép dọc -9-11-13-14-15- Hình 1: Mơ hình máy phun ép nhựa Hình 2: Đơn vị đóng mở Hình 3: Cấu tạo đơn