CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong ngành công nghiệp chế biến và đóng gói, tốc độ và hiệu quả của dây chuyền sản xuất là yếu tố then chốt đảm bảo sự cạnh tranh trên thị trường, cùng với sự phát triển nhanh chóng của thương mại điện tử, nhu cầu về đóng gói và vận chuyển hàng hóa đang ngày càng phát triển. Bên cạnh đó là xu hướng tự động hóa các quy trình sản xuất đang ngày càng trở nên phổ biến và là một xu hướng của rất nhiều nước đang phát triển trên thế giới trong đó có Việt Nam, nhằm tăng cường hiệu suất và giảm chi phí lao động. Mô hình máy mở và dán thùng carton sẽ giúp tăng tốc độ đóng gói, giảm thiểu thời gian chờ đợi giữa các quá trình, từ đó nâng cao hiệu quả tổng thể.
Việc tự động hóa quá trình mở và dán thùng carton giúp giảm đáng kể nhu cầu về lao động thủ công, một trong những khoản chi phí lớn nhất cho các nhà máy sản xuất. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn giảm bớt vấn đề liên quan đến quản lý nhân sự. Một hệ thống tự động hóa còn có thể cung cấp sự nhất quán và chính xác cao trong quá trình đóng gói, điều mà các lao động thủ công khó có thể đáp ứng được cho các doanh nghiệp. Điều này sẽ giúp cho doanh nghiệp cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng và tăng cường sự hài lòng của khách hàng.
Do đó, sau khi tổng hợp các vấn đề mà các doanh nghiệp Việt Nam cũng như là các doanh nghiệp ngành đóng gói nói chung. Nhóm em quyết định chọn đề tài “Thiết kế chế tạo mô hình máy mở và dán thùng carton” làm đề tài nghiên cứu chính cho đồ án tốt nghiệp nhầm chứng nhận hoàn thành nghiệp vụ kỹ sư tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.1 Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu và thiết kế mô hình máy mở và dán thùng carton đòi hỏi kiến thức chuyên môn, lý thuyết lẫn thực hành trên lĩnh vực cơ khí. Áp dụng các kiến thức từ thiết kế sản phẩm, tạo các bản vẽ chi tiết sau đó là thực hiện các công đoạn chế tạo và láp ráp để hoàn thiện một mô hình.
Đề tài cung cấp cơ hội nghiên cứu và phát triển các giải pháp kỹ thuật mới cho việc tự động hóa, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất trong ngành công nghiệp đóng gói. Điều này bao gồm việc ứng dụng các công nghệ kỹ thuật về điện, khí nén, băng tải và hệ thống dán keo để phục vụ quá trình tự động hóa của máy.2 Ý nghĩa thực tiễn Tăng năng suất và hiệu quả sản xuất: Việc tự động hóa quá trình mở và dán thùng carton giúp tăng tốc độ sản xuất và giảm thời gian lãng phí trong quy trình sản xuất. Máy tự động cũng giúp đảm bảo chất lượng đóng gói ổn định và giảm thiểu lỗi từ con người. Tiết kiệm được rất nhiều chi phí: Giảm bớt lao động thủ công do quy trình đóng gói, doanh nghiệp có thể tiết kiệm được rất nhiều chi phí dành cho lao động.
Điều này giúp cải thiện được đáng kể lợi nhuận dành cho doanh nghiệp sau một thời gian đi vào hoạt động. Cải thiện được an toàn lao động: Việc cắt giảm lao động còn góp phần cải thiện được an toàn lao động nơi làm việc, giảm thiểu tối đa rủi ro về chấn thương và các nguy cơ tiềm ẩn. Đáp ứng được nhu cầu đóng gói đa dạng: Thương mại điện tử phát triển với tốc độ chóng mặt thì việc xử lý đa dạng các loại thùng carton với các kích cỡ và hình dáng khác nhau cũng là một thách thức. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Đề tài tốt nghiệp về mô hình máy mở và dán thùng carton này của nhóm tập chung vào các mục tiêu nghiên cứu chính sau: Phát triển một hệ thống tự động mở thùng carton từ một tấm phẳng và sau đó dán chúng lại thành một thùng đóng gói hoàn chỉnh mà không cần sự can thiệp trực tiếp từ con người.
Thiết kế mô hình máy với mục tiêu có tính linh hoạt dễ dàng tùy chỉnh để phù hợp cho từng nhu cầu đóng gói khác nhau trong các nghành công nghiệp khác nhau với nguyên tắc giảm thiểu tối đa lãng phí từ nguồn nguyên vật liệu đầu vào. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài tốt nghiệp là “Thiết kế và chế tạo mô hình máy mở và dán thùng carton” tập trung vào: - Các cơ cấu truyền động và cách thức hoạt động. - Các kích cỡ thùng carton đối khẩu nắp thường và các loại keo dán thùng trên thị trường. - Các mô hình máy có sẵn trên thị trường.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình máy mở và dán thùng carton” được nhóm giới hạn và tập trung vào: - Kích thước của máy (Dài x rộng x cao): 190 x 135 x 140cm.
- Kích thước thùng carton nhỏ nhất (Dài x rộng x cao): 20x20x15cm. - Kích thước thùng carton lớn nhất (Dài x rộng x cao): 50x50x50cm. - Kích thước chiều rộng băng keo 1 mặt: 3,6 - 6cm. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở: Phần này bao gồm việc thu thập và phân tích thông tin về các máy mở và dán băng keo thùng carton hiện có trên thị trường.
Nghiên cứu sẽ xem xét các tính năng, công nghệ và mức độ hiệu suất của các thiết bị này để định hình một mô hình tối ưu. Tài liệu tham khảo được thu thập qua sách vở, giáo trình, các nghiên cứu và Internet. Thiết kế: Sử dụng phần mềm thiết kế SolidWorks để hoàn thành các bản vẽ kỹ thuật và mô hình 3D của máy dán thùng carton tự động. Mô phỏng: Sử dụng tính năng mô phỏng chuyển động để kiểm tra và tối ưu hóa hiệu suất của máy dán băng keo trên chính phần mềm SolidWorks Chế tạo và thử nghiệm: Chế tạo và thử nghiệm máy dán băng keo thùng carton, đánh giá hiệu suất, độ tin cậy và tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng.
Đánh giá và cải tiến: Đánh giá kết quả thử nghiệm và đề xuất các cải tiến để cải thiện hiệu suất và chất lượng của máy dán băng keo. Kết cấu của đề tài tốt nghiệp Kết cấu của đề tài tốt nghiệp “Thiết kế chế tạo mô hình máy mở và dán thùng carton” được trình bày qua các nội dung như sau: - Chương 1: Giới thiệu về đề tài. - Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài - Chương 3: Cơ sở lý thuyết - Chương 4: Phương hướng và các giải pháp - Chương 5: Tính toán thiết kế các bộ phận của máy. - Chương 6: Chế tạo thử nghiệm và thực nghiệm đánh giá.
- Kết luận và đề nghị. 3 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2. Tổng quan về thùng carton 2.1 Nguồn gốc của thùng carton Lịch sử của thùng carton cũng đã xuất hiện từ năm 1879 ở Brooklyn, New York, nhà máy do chính Robert Gair điều hành. Giấy bìa cứng, cắt và được đánh vào một tấm bìa gấp.
Đến năm 1896, thì tổ chức National Biscuit Company là người đầu tiên sử dụng thùng carton dùng để đóng gói bánh quy giòn. Tiến sĩ Winslow ở Seattle, ở Washington năm 1908, thì người ta cho rằng hộp sữa đã được bán thương mại tại San Francisco và Los Angeles vào tầm khoảng năm 1906. Người phát minh ra loại thùng carton này là G. Tuy nhiên, vào khoảng năm 1915, thì John Van Wormer của Toledo, Ohio, đã được cấp bằng về sáng chế đầu tiên cho "chai giấy" đầu tiên và cả hộp đựng đầu tiên để giữ sữa.
Ông gọi đó tên là "Pure-Pak". Đầu những năm 1960 cũng đã mang lại nhiều hệ thống tự động để có thể giúp sản xuất các quy trình lặp lại. Vào trong thời điểm đó, một kỹ sư đến ở Detroit, Michigan, có tên là Mario Lepore đã phát minh ra một chiếc máy để gấp nếp và đóng dấu một chiếc thùng carton trên cùng. Một nhà tiên phong ở trong ngành bao bì Mỹ đầu tiên chính là Công ty Container Kieckhefer do John W.
Kieckhefer là người điều hành. Công ty trội hơn trong việc sử dụng những container vận chuyển chất xơ và đặc biệt là bao bì hộp giấy. Năm 1957, thông qua việc trao đổi các cổ phần, cổ phần của bên Kieckhefer Container đã được sáp nhập với bên Công ty gỗ Weyerhauser của Tacoma, ở Washington. Dựa trên hình ảnh được dựa trên tài liệu tham khảo [9].1: Các thùng carton được sử dụng trong một nhà máy đóng gói 4 CHƯƠNG 2 2.2 Đặc điểm của thùng carton Giấy tấm carton được cấu thành từ một lớp giấy thường và một lớp giấy sóng.
Số lớp giấy và độ dày của giấy được điều chỉnh tùy theo yêu cầu của khách hàng. Định lượng giấy là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến độ dày của giấy và có tác động đáng kể đến quá trình vận chuyển, xuất khẩu và bảo quản an toàn hàng hóa. Giấy carton là nguyên liệu chính để sản xuất các thùng, hộp carton, được sử dụng để đóng gói và bảo quản sản phẩm trong quá trình vận chuyển. Nó được tạo thành từ 2 loại giấy chính là giấy thường và giấy sóng.
Hình được dựa trên mục tài liệu tham khảo [9].2: Các loại giấy carton phổ biến Nguyên liệu chính của tấm bìa cứng này với thành phần khoảng 74% bột giấy và còn lại là 22% polyethylene và 4% nhôm. Đối với các loại bìa thùng được sản xuất trong môi trường nhiệt độ thấp thì sẽ được gọi là bìa carton lạnh. Hàm lượng bìa carton này có khoảng 80% giấy và 20% polyethylene. Ngoài ra, sản phẩm cũng được làm từ những vật liệu khác như các loại giấy cũ hay các sản phẩm từ giấy.3 Phân loại các thùng carton Phân loại thùng carton theo độ cao sóng Thùng giấy carton được sản xuất từ sợi gỗ, trải qua quá trình tạo sóng, ghép nối các lớp giấy mà sản phẩm ra đời.
Vì vậy mà quý khách hàng sẽ có các lựa chọn về kết cấu sóng như sau: - Sóng A có độ cao của sóng là 4,7 mm. Sản phẩm mang đến lựa chọn phân tán lực tốt trên bề mặt giấy. - Sóng B có độ cao sóng là 2,5mm. Loại thùng giấy carton này mang đến khả năng chịu lực xuyên tốt.
- Sóng C có độ cao sóng là 3,6 mm. Đây là loại thùng carton có sự kết hợp ưu điểm của sóng A và sóng B. - Sóng E có độ cao sóng là 1,5 mm. Thùng carton này sử dụng để chứa các vật nhẹ.