Tài liệu: Đề tài nckh thiết kế chế tạo máy xếp và dán đáy thùng carton

Chuyên khảo phân tích Đề tài nckh thiết kế chế tạo máy xếp và dán đáy thùng carton, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Tạ Quốc Tuấn
• Người hướng dẫn: ThS. Phan Thanh Vũ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.hcm
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Thiết Kế, Chế Tạo Máy Xếp Và Dán Đáy Thùng Carton DT156
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Tp.hcm

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học Thiết Kế Chế Tạo Máy Xếp Và Dán Đáy Thùng Carton

Đề tài nghiên cứu khoa học về thiết kế chế tạo máy xếp và dán đáy thùng carton là một hướng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy hiện đại. Với nhu cầu ngày càng tăng của các ngành công nghiệp bao bì và logistics, việc phát triển máy móc tự động xếp và dán thùng carton đã trở thành một yêu cầu cấp thiết. Đề tài này tập trung vào việc thiết kế một hệ thống hoàn chỉnh có khả năng gấp, xếp và dán kín các thùng carton với tốc độ cao, độ chính xác cao và hiệu suất năng lực lớn. Máy được thiết kế dựa trên các nguyên lý cơ học và công nghệ điều khiển tự động hiện đại, nhằm thay thế hoàn toàn các phương pháp xếp thùng thủ công truyền thống.

1.1. Mục Đích Và Ý Nghĩa Của Đề Tài

Mục đích chính của đề tài là thiết kế và chế tạo một máy xếp và dán đáy thùng carton có hiệu suất cao, tiết kiệm nhân công và đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng quốc tế. Ý nghĩa của đề tài nằm ở việc giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất xếp thùng, cải thiện độ an toàn lao động và tạo ra sản phẩm đóng gói với tính thẩm mỹ cao. Máy dán đáy thùng carton tự động giúp các doanh nghiệp nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

1.2. Phạm Vi Và Đối Tượng Nghiên Cứu

Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích cơ cấu hoạt động, tính toán thiết kế hệ thống truyền động, lựa chọn động cơ và hệ thống điều khiển điện tử. Đối tượng nghiên cứu chủ yếu là các thùng carton có kích thước tiêu chuẩn, từ các hộp phẳng được chuẩn bị sẵn đến sản phẩm cuối cùng là những thùng đã được gấp, xếp và dán kín hoàn toàn.

II. Phân Tích Các Loại Máy Xếp Và Dán Thùng Carton Hiện Có Trên Thị Trường

Hiện nay, trên thị trường tồn tại nhiều loại máy xếp và dán thùng carton với các tính năng và hiệu suất khác nhau. Các máy như F44 Range, GPK-40, MK-CES4035N/A, DKX-4540 và MK-GB30 đều là những sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất bao bì toàn cầu. Mỗi loại máy đều có những ưu điểm riêng về tốc độ xử lý, độ chính xác trong việc dán đáy thùng carton, khả năng thích ứng với nhiều kích thước thùng khác nhau và mức độ tự động hóa. Việc phân tích chi tiết các máy hiện có trên thị trường giúp định hướng rõ ràng cho quá trình thiết kế máy xếp thùng mới, từ đó tạo ra các giải pháp tối ưu hơn.

2.1. Các Máy Dán Thùng Carton Tự Động Phổ Biến

Các máy như GPK-40 và MK-CES4035N/A là những dòng máy tự động dựng và dán đáy thùng carton được ứng dụng rộng rãi. Chúng có khả năng xử lý hàng trăm thùng mỗi giờ với độ chính xác cao. Máy F44 Range nổi bật với tính linh hoạt trong điều chỉnh kích thước thùng, trong khi DKX-4540 được biết đến với hệ thống điều khiển hiện đại và hiệu suất xử lý ổn định.

2.2. Ưu Nhược Điểm Của Các Giải Pháp Hiện Có

Ưu điểm của các máy hiện có bao gồm tốc độ xệp thùng cao, độ chính xác trong dán đáy thùng carton và khả năng tự động điều chỉnh. Tuy nhiên, nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu cao, yêu cầu bảo trì định kỳ phức tạp và không phải loại máy nào cũng thích hợp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ có nhu cầu sản xuất trung bình.

III. Phương Án Thiết Kế Máy Xếp Và Dán Đáy Thùng Carton Tối Ưu

Phương án thiết kế được lựa chọn sau khi phân tích kỹ các yêu cầu kỹ thuật và so sánh ưu nhược điểm của các giải pháp khác nhau. Phương án tối ưu bao gồm một hệ thống cơ cấu gấp sử dụng các tay gấp đa chức năng, một cơ cấu dán đáy thùng được thiết kế để áp dụng tape keo một cách chính xác và đồng đều, cùng một hệ thống truyền động sử dụng động cơ điện có công suất phù hợp. Hệ thống điều khiển sử dụng PLC để quản lý toàn bộ quá trình xếp và dán thùng carton. Thiết kế này không chỉ đáp ứng yêu cầu về năng suất mà còn đảm bảo độ tin cậy cao, dễ bảo trì và chi phí sản xuất hợp lý.

3.1. Cơ Cấu Gấp Và Xếp Thùng Carton

Cơ cấu gấp được thiết kế với các tay gấp pneumatic hoạt động tuần tự để gấp bốn cạnh của thùng carton. Cơ cấu xếp sử dụng băng tải tuyến tính để di chuyển thùng qua các vị trí gấp khác nhau. Hệ thống này được tính toán để đảm bảo các thùng carton được gấp một cách chính xác với lực tác dụng phù hợp, tránh làm hỏng giấy carton.

3.2. Hệ Thống Dán Đáy Thùng Và Điều Khiển

Cơ cấu dán đáy được trang bị đầu phun keo tự động hoặc cơ cơ cấu keo tape chính xác. Hệ thống điều khiển sử dụng PLC cho phép điều chỉnh tốc độ, kích thước thùng và lượng keo một cách linh hoạt, giúp máy thích ứng với nhiều loại thùng carton khác nhau.

IV. Quá Trình Chế Tạo Và Thực Nghiệm Máy Xếp Thùng Carton

Quá trình chế tạo máy xếp và dán thùng carton bao gồm các bước: gia công các chi tiết cơ khí, lắp ráp khung cơ sở, lắp ráp các cơ cấu gấp, cài đặt hệ thống truyền động, lắp đặt cơ cấu dán đáy thùng carton và lắp ráp hệ thống điều khiển điện. Sau đó, tiến hành thực nghiệm máy để kiểm tra hiệu suất, độ chính xác và độ tin cậy. Quá trình thực nghiệm bao gồm chạy thử nghiệm không tải, chạy thử với các loại thùng carton khác nhau, kiểm tra chất lượng dán đáy thùng, đo tốc độ xếp thùng thực tế và so sánh với mục tiêu thiết kế. Kết quả thực nghiệm cho thấy máy đạt được hiệu suất và độ chính xác yêu cầu.

4.1. Các Bước Chế Tạo Chi Tiết Và Lắp Ráp

Chế tạo máy xếp thùng bắt đầu với gia công các chi tiết theo bản vẽ thiết kế, sau đó tiến hành lắp ráp các cơ cấu hoạt động chính. Quá trình lắp ráp hệ thống dán đáy thùng carton yêu cầu độ chính xác cao để đảm bảo khít kín và thẩm mỹ. Công việc này được thực hiện theo từng giai đoạn, từ lắp ráp chi tiết đến lắp ráp hoàn chỉnh toàn bộ máy.

4.2. Thực Nghiệm Và Đánh Giá Hiệu Suất Máy

Thực nghiệm máy xếp và dán thùng carton được thực hiện với các loại thùng tiêu chuẩn để kiểm tra năng suất xếp thùng, độ chính xác dán đáy và độ bền của máy. Kết quả cho thấy máy hoạt động ổn định, đạt tốc độ thiết kế và chất lượng dán đáy thùng carton đạt yêu cầu quy chuẩn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay việc đóng gói từ các sản phẩm trong cuộc sống thường ngày cho đến các hàng hóa trong các nhà máy, công ty xí nghiệp ngày càng được yêu cầu và khả năng phục vụ các nhu cầu của khách hàng cao. Để bảo quản các sản phẩm được đóng gói và vận chuyển thật nhanh chóng, an toàn và thẩm mỹ thì chúng ta cần phải áp dụng các hệ thống máy móc cơ khí có các chức năng tự động thay thế các cách làm thủ công cho việc đóng gói các sản phầm.

Từ đó nhóm chúng em đã chọn đề tài máy gấp và dán đáy hộp có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu trên. Tác động xung quanh Xã hội ngày càng phát triển vượt bậc, chất lượng sống con người tăng lên và sự phát triển bùng nổ của nền công nghiệp 4. Các việc làm thủ công ngày càng lạc hậu tốn rất nhiều tiền bạc và thời gian. Các công ty xí nghiệp lớn sản xuất các sản phẩm với số lượng lớn đòi hỏi việc áp dụng các máy móc, công nghệ tự động hóa ngày càng nhiều và phổ biến.

Chi phí chi trả cho nhân công về lương và bảo hiểm lớn. Sử dụng máy móc tự động hóa có thể thay thế năng suất gấp nhiều lần con người. Ngoài ra nó còn có thể hoạt động tốt trong những môi trường khắc nghiệt như tiếng ồn, nắng nóng, khí độc, … và hoạt động liên tục. Tránh tác động các yếu tố tiêu cực tới con người.

Giá thành sản phẩm phải rẻ và bền mới dễ dàng thu hút được sự tiêu dùng của khách hàng. Quá trình vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ xa xôi dễ dẫn đến việc hư hao gây tổn thất cho các công ty xí nghiệp. Mục tiêu đề tài Vận dụng kiến thức về khí nén, hệ thống hút chân không, các cơ cấu truyền động để thiết kế chế tạo máy xếp và dán đáy thùng carton. Đầu ra của sản phẩm đạt các tiêu chuẩn và thẫm mỹ.

Chế tạo được máy xếp và dán đáy thùng carton hoàn chỉnh giá thành rẻ và đạt được công suất tương đương với các loại máy trên thị trường. 1 Giúp cho các công ty, xí nghiệp tiết kiệm thời gian, giảm số lượng công nhân lao động nhằm tăng lợi nhuận. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu 3. Cách tiếp cận đề tài nghiên cứu Thu thập các hình ảnh, các thông số kỹ thuật nguyên lí hoạt động của máy xếp và dán băng keo cho thùng carton của trong và ngoài nước.

Phân tích và tối ưu các phương án để đề ra phương án tối ưu nhất để thiết kế. Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về máy xếp và dán băng keo cho đáy thùng carton. Nhu cầu của các công ty, xí nghiệp,. trong việc giảm chi phí sản xuất và tăng lợi nhuận cho công ty, xí nghiệp,.

Các sản phẩm máy dán băng keo của các nước bạn đã cho ra sản phẩm và đưa vào sử dụng trên mạng xã hội. Kiểm nghiệm/Thực nghiệm kết quả nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý luận: - Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết từ các tài liệu, kiến thức chuyên ngành chọn lựa các phương án phụ hợp để thiết kế chế tạo máy xếp và dán đáy thùng carton. - Phương pháp mô hình hóa các hệ thống máy xếp và dán đáy thùng carton để xác định kết cấu kích thước, yêu cầu kỹ thuật, nguyên lí hoạt động để tiến hành chế tạo máy.

Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: - Quan sát khoa học. - Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động. - Phương pháp thực nghiệm khoa học. Phạm vi nghiên cứu Những dòng máy dán băng keo trong nước và ngoài nước hiện nay.

Các tài liệu về máy dán băng keo. Cách ứng dụng các cơ cấu cơ khí và điều khiển vào máy xếp và dán đáy thùng carton. Cấu trúc bài báo cáo Chương 1: Tổng quan máy dán băng keo dáy thùng carton Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế Chương 3: Tính toán thiết kế máy xếp và dán đáy thùng carton Chương 4: Tính toán thiết kế cơ cấu dán Chương 5: Tính toán xylanh Chương 6: Thiết kế mạch điện điều khiển Chương 7: Chế tạo và thực nghiệm máy dán băng keo cho thùng carton 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MÁY DÁN BĂNG KEO THÙNG CARTON 1.1 Thùng Carton Hình 1. 1: Thùng carton Trên thị trường có rất nhiều công ty và doanh nghiệp sản xuất các nhiều loại thùng carton với số lượng lớn và hầu hết sau khi sản xuất xong họ thường đóng gói thành các dạng hộp phẳng và buộc lại bằng dây để tiện cho việc vận chuyển.

Vì thế muốn sử dụng được các thùng carton sau khi chúng ta mua về phải thực hiện cắt bỏ dây buộc thùng, tách thùng ra từng cái một dựng hộp thành hình hộp, gấp các đáy lại và dán đáy để chuẩn bị cho khâu bỏ sản phẩm và dán đáy trên.2 Giới thiệu về máy dán thùng carton Máy dán thùng carton tự động được hiểu là một loại máy chủ yếu được dùng để dán mặt đáy hay mặt trên thùng carton một cách tự động, để không bụi bẩn hay bất cứ thứ gì làm ảnh hưởng đến sản phẩm bên trong. Bên cạnh đó máy cũng đem đến nhiều công dụng hữu hiệu cho sản phẩm cũng như trong quá trình sản xuất, như là: - Bảo quản và bảo vệ hàng hóa. - Có tính thẩm mỹ cao hơn và giúp hoàn thiện việc đóng gói trông đẹp mắt. - Cải thiện hiệu quả sản xuất, tiết kiệm chi phí, thời gian.

4 Máy gồm có các bộ phận như: giác hút chân không, xylanh gấp đáy thùng, cơ cấu dán.3 Các loại máy có tại thị trường Hiện nay trên thị trường đã có rất nhiều loại máy dán keo thùng carton tự động, bán tự động của rất nhiều hãng đã sản xuất như: Đài Loan, Nhật, Trung quốc.1 Máy dán thùng carton F44 Range Hình 1. 2: Máy dán thùng carton F44 Range Thông số kĩ thuật: - Tự động mở(bung) thùng và dán đáy thùng. - Nguồn điện: 220V-1phase. - Kích thước carton lớn nhất 450 x 350 x 450 (mm) - Kích thước carton nhỏ nhất 200 x 150 x 150 (mm) - Công suất motor 0.18kW x 2 - PLC OMRON - Khí nén sử dụng 5-6kg/cm2 - Bề rộng băng keo: 50mm hoặc 75mm (code K12R) - Tốc độ băng tải 21m/phút - Xuất xứ ITALY - SIAT GROUP Mô tả về máy dán đáy thùng carton F44 Range: - Máy dán thùng carton F44 Range được sử dụng để dán băng keo mặt trên và mặt dưới của thùng carton trong quá trình đóng gói sản phẩm.

- Máy là một cơ cấu trong chuỗi máy đóng thùng, có thể lắp vào máy đóng thùng tạo ra một dây chuyền sản xuất.2 Máy tự động dựng và dán đáy thùng carton GPK-40 Hình 1. 3: Máy tự động dựng và dán đáy thùng carton GPK-40 Thông số kĩ thuật: - Mô hình: GPK-40 - Tốc độ sản xuất: 12 giây / phút - Nguồn điện: 110 V / 220 V, 50-60HZ, 200W - Kích thước thùng carton (mm): L250-450 x W150-400 x H100-400 - Công suất nén khí: 6kg / cm³ - Chiều rộng băng keo: 48 / 60 / 75 mm - Áp suất khí: 450NL / PHÚT - Kích thước máy: L2000xW1900xH1450mm - Trọng lượng máy: 450kg Mô tả về máy dán đáy thùng carton GPK-40: - Thùng carton có thể được thêm vào bất cứ lúc nào mà không cần dừng máy. - Thích hợp cho việc dựng thùng carton và dán băng keo các hộp có cùng kích thước. - Điều chỉnh thủ công để thay đổi kích thước thùng carton (hoàn thành trong 2- 3 phút).

- Máy dựng thùng thông qua hệ thống điều khiển cảm ứng quang điện tiên tiến. - Được thiết kế hợp lý, quá trình dựng thùng, gấp đáy và dán băng keo niêm phong được thực hiện đồng thời. 6 - Máy có hệ thống cắt an toàn để ngăn chặn bàn tay bị đâm bởi máy cắt 1.3 Máy tự động dựng và dán đáy thùng carton MK-CES4035N/A Hình 1. 4: Máy tự động dựng và dán đáy thùng carton MK-CES4035N/A Thông số kĩ thuật: - Mã sản phẩm: MK-CES4.35N/A - Kích thước thùng: L220~500mm/W150~400mm/H100~350mm - Chiều cao bàn: H=650mm - Tốc độ: ≤10 box/min - Kích thước máy: L2050xW1900xH1400mm - Nguồn điện: 220V/380V 50/60Hz - Áp lực khí: >500L/min, 0.8 Mpa - Băng dính: W48mm-W60-75mm x L1000 - Trọng lượng máy: NW-280kg, GW-310kg Mô tả về máy dán đáy thùng carton MK-CES4035N/A: - Máy cấp và mở thùng carton tự động MK-CES4035N/A là dòng máy có chức năng mở thùng carton thành dạng hình hộp, tự động dán mặt đáy của thùng carton với tốc độ tối đa có thể đáp ứng được là 10 hộp/phút.

- Máy hoạt động ổn định đáp ứng được công suất mở thùng cao, bền, thời gian bảo hành dài hạn linh kiện sản phẩm bảo hành luôn có sẵn.4 Máy tự động dựng và dán đáy thùng carton DKX-4540 Hình 1. 5: Máy tự động dựng và dán đáy thùng carton DKX-4540 Thông số kĩ thuật: - Mã SP: TV-DBD12 - Nguồn điện: AC 220V/50 Hz - Công suất: 240W - Tiêu thụ lượng khí: 2/3 lít, 5 kg/Cm3 - Tốc độ: 8-12 sản phẩm/phút - Phạm vi mở thùng: L250-450mm/W150-400mm/H150-400mm - Kích thước bàn làm việc: 600-650 mm - Kích thước máy: 2075 x 1270 x 1575-1650 mm Mô tả về máy dán đáy thùng carton DKX-4540: - Máy dán thùng carton Brother FXJ-6050 được sử dụng để dán băng keo mặt trên và mặt dưới của thùng carton trong quá trình đóng gói sản phẩm. - Băng tải PVC truyền đồng được lắp đặt ở mặt trên và mặt dưới của máy, giúp cho việc dán băng keo lên thùng sản phẩm trở nên đơn giản hơn và nhanh hơn. - Chân máy có thể nâng cao thêm để có thể lắp đặt kết hợp với dây chuyền trong sản xuất.5 Máy tự động dựng và dán đáy thùng carton MK-GB30 Hình 1.

6: Máy tự động dựng và dán đáy thùng carton MK-GB30 Thông số kĩ thuật: - Mã sản phẩm: MK-GB30 - Kích thước thùng: L200-500mm/W200-460mm/H200-400mm - Chiều cao của bàn: 600mm - Áp lực khí: >500L/min, 0.8Mpa - Nguồn điện: 3 phase 220-380V/50-60Hz/0.2Kw - Trọng lượng: 380kg Mô tả về máy dán đáy thùng carton MK-GB30: - Máy dán thùng carton tự động CFX2 là dòng máy tự động nên cần ít sức lao động của con người. - Máy là một cơ cấu trong chuỗi máy đóng thùng, có thể lắp vào máy đóng thùng tạo ra một dây chuyền sản xuất. 9 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Yêu cầu kỹ thuật Thùng được thực hiện trong hệ thống này là thùng giấy. Năng suất của máy: 10 thùng/phút.

Thực hiện dán băng keo mặt đáy của thùng. Sử dụng cơ cấu gập đáy thùng trước khi dán. Dễ dàng nhanh chóng thay đổi kích thước của thùng. Miệng thùng giấy sau khi dán phải kín, đường băng keo thẳng.