Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành công nghệ vật liệu dẻo (polymer) đóng vai trò thiết yếu trong nền kinh tế quốc dân. Các sản phẩm chất dẻo phục vụ dân dụng lẫn kỹ thuật ngày càng đa dạng về chủng loại, đặc tính và ứng dụng. Tuy nhiên, các dòng máy ép phun công nghiệp tiêu chuẩn trên thị trường hiện nay đòi hỏi chi phí đầu tư, chế tạo và vận hành rất lớn. Hầu hết các hệ thống máy ép phun quy mô lớn chỉ phù hợp với các doanh nghiệp có năng lực tài chính mạnh, tạo ra rào cản kỹ thuật và kinh tế đáng kể đối với các cơ sở sản xuất quy mô nhỏ, phòng thí nghiệm hoặc cá nhân nghiên cứu.

Nhằm giải quyết bài toán này, đề tài "Thiết kế, chế tạo máy ép phun mini" được thực hiện bởi nhóm sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Quốc Đạt.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan về công nghệ ép phun nhựa và các hệ thống máy ép nhựa hiện hành.
  2. Phân tích, so sánh các phương án kết cấu máy và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu cho mô hình máy ép phun mini.
  3. Tính toán thiết kế động học, động lực học, tính bền các cụm chi tiết cơ khí chính (trục vít, xylanh hóa dẻo, tấm kìm khuôn, trục dẫn hướng, hệ thống gia nhiệt và dẫn động).
  4. Xây dựng quy trình vận hành và bảo dưỡng hệ thống máy.
  5. Thiết kế hoàn chỉnh bản vẽ kết cấu chung, mô hình 3D và bản vẽ chế tạo các chi tiết cơ khí phục vụ gia công thực tế.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống máy ép phun nhựa mini với thể tích phun danh nghĩa $32\text{ cm}^3$. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán, chế tạo mô hình cơ khí sử dụng động cơ servo dẫn động kết hợp bộ điều khiển di động, ứng dụng xử lý vật liệu nhựa nhiệt dẻo thông dụng (điển hình là nhựa Polypropylen - PP).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng dựa trên nguyên lý công nghệ ép phun chất dẻo và các phương pháp giải tích sức bền vật liệu, cơ học máy:

  • Chu trình công nghệ ép phun: Quá trình biến đổi vật liệu nhựa qua 4 giai đoạn liên tiếp gồm giai đoạn kẹp khuôn (Clamping phase), giai đoạn phun điền đầy và định hình (Injection phase), giai đoạn làm nguội đông đặc (Cooling phase), và giai đoạn đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn (Ejector phase).
  • Lý thuyết cấu tạo máy ép phun: Hệ thống hóa cấu trúc máy thành 5 phân hệ cơ bản gồm: hệ thống hỗ trợ (khung máy, mạch điện, thủy lực/truyền động, làm nguội); hệ thống phun (phễu cấp liệu, khoang chứa liệu/barrel, băng gia nhiệt/heater band, trục vít 3 vùng, van một chiều, vòi phun/nozzle); hệ thống kẹp khuôn (cụm kìm, cụm đẩy, tấm tĩnh, tấm động, trục dẫn hướng); hệ thống khuôn; và hệ thống điều khiển thông số.
  • Phương pháp tính toán độ bền và kết cấu:
    • Áp dụng thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất để xác định bề dày thành ống xylanh chịu áp suất làm việc cao ($1800\text{ kg/cm}^2$) với vật liệu thép C45 có ứng suất cho phép $[\sigma] = 50 \div 60\text{ N/mm}^2$.
    • Ứng dụng mô hình dầm đặt trên hai gối đỡ tự do chịu uốn để thiết lập biểu đồ nội lực (lực cắt $Q_y$, momen uốn $M_x$), kiểm nghiệm bền uốn cho các tấm kìm khuôn (tấm tĩnh, tấm động, tấm đỡ) và 4 trục dẫn hướng chịu tải.
    • Tính toán kiểm nghiệm trục vít ép và trục vít đóng khuôn theo điều kiện bền chịu xoắn ($[\tau] = 20 \div 25\text{ MPa}$) và lực dọc trục.
  • Phương pháp tính toán nhiệt: Cân bằng phương trình truyền nhiệt để xác định công suất nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho các băng gia nhiệt nhằm đưa hạt nhựa từ nhiệt độ môi trường lên nhiệt độ nóng chảy dẻo ($200^\circ\text{C} \div 235^\circ\text{C}$) trong chu kỳ ép.
  • Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thiết kế: Sử dụng phương pháp phân tích so sánh để chọn phương án dẫn động; ứng dụng phần mềm CAD để dựng hình 3D và xuất bản vẽ gia công; phát triển phần mềm mini_molding trên nền tảng điện thoại thông minh để điều khiển vận hành.
  • Nguồn dữ liệu: Các thông số nhiệt - cơ của nhựa PP, ABS; bảng thông số tiêu chuẩn của trục vít đùn/ép; thông số kỹ thuật động cơ servo NEMA 34 (Model 86HBM80); các công thức tính toán tiêu chuẩn trong ngành chế tạo máy.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống máy ép phun mini được lựa chọn thiết kế theo phương án dẫn động bằng động cơ servo độc lập, loại bỏ hệ thống bơm và van thủy lực cồng kềnh nhằm tối ưu hóa chi phí và diện tích lắp đặt.

Tiêu chí Phương án 1 (2 bơm thủy lực) Phương án 2 (Trục vít, 1 bơm thủy lực, cơ cấu khuỷu) Phương án 3 (Trục vít, kẹp khuôn xilanh thủy lực trực tiếp) Phương án 4 (Đúc phun đơn cấp kiểu piston thủy lực) Phương án 5 (Trục vít dẫn động 2 động cơ servo - Được chọn)
Nguồn dẫn động 2 bơm dầu thủy lực riêng biệt 1 bơm piston thủy lực + Động cơ 3 pha 1 bơm thủy lực + Piston kẹp trực tiếp 1 bơm thủy lực + Piston đẩy 2 động cơ điện servo (1 quay/tiến trục vít, 1 kẹp khuôn)
Hóa dẻo nhựa Trục vít quay và tịnh tiến Trục vít quay và tịnh tiến Trục vít quay và tịnh tiến Cấp nhiệt thành ống, đẩy bằng piston Trục vít quay và tịnh tiến + Băng nhiệt
Cơ cấu kẹp Kìm thủy lực Cơ cấu trục khuỷu Xylanh thủy lực trực tiếp Piston thủy lực Cơ cấu trục vít dẫn động qua băng truyền
Ưu điểm Lực kẹp lớn, hiệu suất cao Lực kẹp lớn, giá thành vừa phải, tự hãm Lực kẹp đều ở giữa, ít ồn, lắp khuôn nhanh Giá rẻ, kết cấu đơn giản Nhỏ gọn, giá rẻ, dễ bảo trì, khuấy trộn tốt, vận hành linh hoạt
Nhược điểm Rất cồng kềnh, chi phí cao, ồn, tốn dầu Ồn, cần bảo dưỡng thường xuyên, lực kẹp lệch Trọng lượng lớn, đắt tiền, tiêu tốn năng lượng Trộn kém, dung tích phun nhỏ ($<435\text{ cm}^3$), tổn thất áp suất Lượng phun nhỏ, chỉ phù hợp sản phẩm đơn chiếc quy mô mini

Hệ thống điều khiển được triển khai trên nền tảng ứng dụng di động mini_molding với 2 chế độ:

  • Chế độ bằng tay (Manual): Cho phép người vận hành kích hoạt độc lập từng chuyển động (đóng/mở khuôn, bật/tắt các băng gia nhiệt, điều chỉnh vị trí trục vít).
  • Chế độ tự động hoàn toàn (Auto): Hệ thống thực hiện chu trình ép kín theo thông số cài đặt trước (nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, thời gian làm nguội); tín hiệu chuyển tiếp chu kỳ được kích hoạt khi cảm biến nhận diện sản phẩm đã rơi ra khỏi lòng khuôn.
Cụm bộ phận Thông số kỹ thuật thiết kế Giá trị định mức
Cụm kìm khuôn Kích thước bản kìm (Tấm tĩnh / Tấm động / Tấm đỡ) $225 \times 162 \times 30\text{ mm}$ (Thép C45)
Khoảng cách tâm trục dẫn hướng $145 \times 100\text{ mm}$
Kích thước khuôn lắp đặt tối đa $140 \times 120\text{ mm}$
Lực kẹp khuôn tính toán $0{,}825\text{ tấn}$ ($8{,}09\text{ kN}$)
Cụm hóa dẻo và phun Đường kính trục vít ($D$) / Chiều dài làm việc ($L$) $D = 30\text{ mm}$ / $L = 240\text{ mm}$ ($L/D = 8$)
Tỷ số nén trục vít ($H_t / H_m$) $2 : 1$ (Ren nạp $4{,}3\text{ mm}$, ren định lượng $2{,}1\text{ mm}$)
Thể tích phun một lần danh nghĩa / Thực tế xylanh $32\text{ cm}^3$ / $42\text{ cm}^3$
Tốc độ quay trục vít / Tốc độ hóa dẻo $80\text{ vòng/phút}$ / $30\text{ kg/h}$
Chiều dày thành xylanh ($b$) $4\text{ mm}$ (Thép C45)
Cụm gia nhiệt Số lượng vùng nhiệt / Băng gia nhiệt 4 vùng / 4 vòng băng nhiệt
Tổng công suất nhiệt / Công suất mỗi vòng $752\text{ W}$ ($0{,}752\text{ kW}$) / $188\text{ W}$
Đường kính trong băng nhiệt $37\text{ mm}$
Hệ thống dẫn động Động cơ servo chính Model 86HBM80 (Khung NEMA 34)
Momen xoắn định mức / Dòng điện định mức $8\text{ N.m}$ / $6{,}0\text{ A}$
Công suất motor chính $1{,}1\text{ kW}$
Kết cấu chung Kích thước tổng thể máy (Dài $\times$ Rộng $\times$ Cao) $0{,}60 \times 0{,}162 \times 0{,}38\text{ m}$
Tổng khối lượng máy Khoảng $50\text{ kg}$

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. TỔNG QUAN MÁY ÉP NHỰA

  • Khái quát thị trường và công nghệ: Khảo sát các thương hiệu máy ép phun quốc tế (Krauss Maffei - Đức, JSW - Nhật Bản, KAWAGUCHI, CLF - Đài Loan, Denison - Mỹ, Velan - Ấn Độ, Yuken - Đài Loan) và các doanh nghiệp sản xuất khuôn/nhựa tại Việt Nam (Công ty Sâm Thành, Công ty Nhựa INT Quảng Nam, Vina Plast Mould - Tập đoàn Bình Thuận, Implas Việt Nam). Nêu bật ưu thế của công nghệ ép phun: gia công chi tiết phức tạp, độ nhẵn bóng cao không cần gia công lại, màu sắc đa dạng, phù hợp sản xuất hàng loạt lẫn đơn chiếc.
  • Phân loại máy ép phun: Phân loại theo kết cấu lực đóng khuôn ($50 \div 10000\text{ tấn}$), theo khả năng phun tối đa, kiểu trục vít; phân loại theo quá trình phát triển (máy ép piston, máy có trục dẻo hóa sơ bộ, máy ép trục vít).
  • Cấu trúc 5 phân hệ chức năng: Phân tích chi tiết hệ thống hỗ trợ (khung máy, hệ thống điện, hệ thống thủy lực, hệ thống làm nguội giải nhiệt dầu $90^\circ\text{F} \div 120^\circ\text{F}$); hệ thống phun (phễu cấp liệu, khoang chứa liệu chịu $20% \div 30%$ nhiệt, băng gia nhiệt, trục vít 3 vùng: vùng nạp chiếm $50%$, vùng nén chiếm $25%$ sinh $70% \div 80%$ nhiệt do ma sát, vùng định lượng chiếm $25%$, van một chiều dạng vòng chắn hình côn, vòi phun có đường kính lỗ nhỏ hơn bạc cuống phun $0{,}75\text{ mm}$); hệ thống kẹp (cụm đẩy, cụm kìm cơ cấu khuỷu so với xilanh thủy lực, tấm tĩnh, tấm động, 4 trục dẫn hướng); hệ thống khuôn; và hệ thống điều khiển giám sát chu trình.

Chương 2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

  • Tính cấp thiết của máy ép phun mini: Phân tích khả năng ứng dụng máy ép tại thị trường Việt Nam; khẳng định máy ép mini là giải pháp phù hợp nhất cho các doanh nghiệp nhỏ nhờ chi phí đầu tư thấp, kết cấu gọn gàng và dễ vận hành.
  • Lựa chọn động cơ và bơm: So sánh động cơ không đồng bộ 3 pha xoay chiều AC với động cơ servo; so sánh đặc tính kỹ thuật của 3 dòng bơm thủy lực (bơm bánh răng áp suất $10 \div 200\text{ bar}$, bơm cánh gạt áp suất $70 \div 175\text{ bar}$, bơm piston áp suất lên đến $700\text{ bar}$).
  • So sánh 5 phương án thiết kế: Đánh giá ưu nhược điểm của 5 sơ đồ nguyên lý. Lựa chọn Phương án 5 (máy ép mini dùng 2 động cơ servo điều khiển trục vít hóa dẻo và cơ cấu kẹp khuôn trục vít me/băng truyền).
  • Quy trình 4 giai đoạn của chu kỳ ép phun:
    • Giai đoạn kẹp khuôn: Tấm động tiếp cận nhanh, giảm tốc khi đóng kín, tạo áp lực kìm chống bung khuôn.
    • Giai đoạn phun: Trục vít tiến nhanh điền đầy $95%$ thể tích lòng khuôn, sau đó ép bổ sung $5%$ lượng nhựa để bù co rút nhiệt cho đến khi miệng phun đông cứng.
    • Giai đoạn làm nguội: Giữ áp và làm nguội sản phẩm; trục vít đồng thời quay lùi về sau nạp nhựa cho chu kỳ kế tiếp.
    • Giai đoạn đẩy: Khuôn mở, hệ thống lói đẩy tác động đẩy sản phẩm ra ngoài.

Chương 3. TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ MÁY ÉP NHỰA MINI

  • Xác lập thông số công nghệ ban đầu: Thể tích phun thiết kế $V_đ = 32\text{ cm}^3$, tốc độ ép phun $Q = 4\text{ cm}^3/\text{s}$, thời gian phun $t_e = 8\text{ s}$, công suất phun $v = 0{,}32\text{ m/s}$, áp suất cực đại trong xylanh $P = 1800\text{ kg/cm}^2$.
  • Tính toán động học và hình học trục vít: Xác định đường kính trục vít $D = 30\text{ mm}$, bước ren và đường kính không đổi dọc chiều dài; tỷ số nén $H_t/H_m = 2:1$ (chiều sâu ren nạp $S_1 = 4{,}3\text{ mm}$, chiều sâu ren định lượng $S_2 = 2{,}1\text{ mm}$); độ hở xylanh $\delta = 0{,}15\text{ mm}$; chiều dài làm việc $L = 240\text{ mm}$ ($L_1 = 120\text{ mm}$, $L_2 = 60\text{ mm}$, $L_3 = 60\text{ mm}$). Tốc độ quay trục vít chọn $n = 80\text{ vòng/phút}$, công suất tiêu hao làm quay trục vít $P_t = 1{,}72\text{ kW}$, momen xoắn $T = 0{,}2\text{ kNm}$, năng suất hóa dẻo đạt $30\text{ kg/h}$.
  • Tính toán lực kẹp khuôn và cơ cấu dẫn động: Với diện tích hình chiếu sản phẩm và kênh dẫn $A = 15\text{ cm}^2$, áp suất khoang khuôn nhựa PP ($24 \div 55\text{ kg/cm}^2$), tính được lực kẹp khuôn cần thiết $F = 0{,}825\text{ tấn}$ ($8{,}09\text{ kN}$). Xác định momen dẫn động và lựa chọn động cơ bước/servo 8 N.m (Model 86HBM80 / 86BYGH450B).
  • Tính toán nhiệt và bề dày xylanh:
    • Bề dày thành xylanh: Tính theo thuyết bền ứng suất tiếp với vật liệu thép C45, xác định bề dày thành ống đạt $b = 4\text{ mm}$.
    • Hệ thống cấp nhiệt: Tổng nhiệt lượng gia nhiệt cần cung cấp cho khối nhựa PP trong chu kỳ $18\text{ s}$ là $Q = 752\text{ W}$, bố trí qua 4 băng gia nhiệt (mỗi băng $188\text{ W}$, đường kính trong $d = 37\text{ mm}$).
  • Kiểm nghiệm sức bền cơ học kết cấu:
    • Tấm kìm khuôn (kích thước $225 \times 162 \times 30\text{ mm}$, thép C45): Mô hình hóa thành dầm trên hai gối đỡ, xác định momen uốn lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm trung điểm $M_{max} = 121\text{ kN.mm}$, kiểm nghiệm đạt độ bền uốn ($I_x = 50{,}625\text{ cm}^4$).
    • Trục vít đóng khuôn: Xác định đường kính yêu cầu $D > 13\text{ mm}$ chịu lực kẹp $8{,}09\text{ kN}$.
    • 4 trục đỡ dẫn hướng: Chọn đường kính $d = 20\text{ mm}$, chịu tải trọng máy $50\text{ kg}$ ($490\text{ N}$), momen uốn nguy hiểm $M_{max} = 73{,}5\text{ kN.mm}$, thỏa mãn điều kiện bền uốn.
  • Thiết kế bộ phận cấp liệu: Phễu tiếp liệu trọng lực đáy côn cho hạt nhựa có góc côn $\alpha = 60^\circ \div 80^\circ$, chiều dài cửa nạp $L = (2{,}5 \div 5)D$; bổ sung phương án cơ cấu tiếp liệu cánh đảo có hộp giảm tốc hành tinh đối với nguyên liệu dạng bột.

Chương 4. VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG

  • Quy trình điều khiển: Thiết lập giao diện điều khiển qua phần mềm mini_molding trên điện thoại với 2 chế độ (Manual và Auto).
  • Yêu cầu kỹ thuật lắp ráp và bảo trì:
    • Đảm bảo độ kín khít khe hở xylanh và mạch điện; cấm sử dụng hỗn hợp làm kín ống ở các mối nối ren; bôi trơn dầu/mỡ tại ổ lăn, rãnh then; sơn phủ bảo vệ các tấm kìm chống oxy hóa.
    • Thiết lập lịch trình bảo dưỡng định kỳ: kiểm tra rò rỉ xylanh, kiểm tra an toàn điện và băng nhiệt, vệ sinh phễu cấp liệu và lòng trục vít, kiểm tra động cơ servo, sử dụng cần siết lực đúng tiêu chuẩn khi tháo lắp chi tiết.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả tính toán và chế tạo thực tế: Đồ án đã hoàn thành trọn vẹn việc tính toán thiết kế và chế tạo thực nghiệm mô hình máy ép phun mini có kết cấu nhỏ gọn ($0{,}60 \times 0{,}162 \times 0{,}38\text{ m}$) và khối lượng khoảng $50\text{ kg}$. Các cụm chi tiết cơ khí đều được kiểm nghiệm đạt độ bền uốn, bền xoắn và chịu áp suất theo các giới hạn tiêu chuẩn của vật liệu thép C45.
  • Giải pháp kỹ thuật đề xuất:
    • Ứng dụng thành công phương án truyền động bằng 2 động cơ điện servo kết hợp trục vít me thay thế cho toàn bộ trạm nguồn thủy lực truyền thống, giúp loại bỏ nguy cơ rò rỉ dầu, giảm tiếng ồn vận hành và hạ giá thành chế tạo máy.
    • Tích hợp ứng dụng di động mini_molding để giám sát và điều khiển chu trình ép tự động thông qua cảm biến sản phẩm.
  • Đóng góp của đồ án: Cung cấp bộ hồ sơ thiết kế, tính toán giải tích và bản vẽ chế tạo hoàn chỉnh cho máy ép phun mini, chứng minh tính khả thi của mô hình máy ép nhựa cỡ nhỏ phục vụ nhu cầu sản xuất linh hoạt, chi phí thấp tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thể tích phun của máy bị giới hạn ở mức $32\text{ cm}^3$ và lực kẹp khuôn đạt $0{,}825\text{ tấn}$, do đó máy chỉ gia công được các chi tiết nhựa nhỏ đơn chiếc; kết cấu máy mini đòi hỏi chế độ bảo dưỡng, làm sạch trục vít và phễu cấp liệu thường xuyên hơn so với máy công nghiệp lớn.
  • Hướng phát triển tiếp: Nâng cấp dải thể tích phun lên các mức lớn hơn ($64\text{ cm}^3, 128\text{ cm}^3$); nghiên cứu tích hợp vòng lặp kiểm soát nhiệt độ - áp suất theo thời gian thực (PID/Closed-loop) trên ứng dụng điều khiển; hoàn thiện hệ thống cấp phôi tự động đối với các dạng vật liệu nhựa tái chế hoặc bột mịn.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng: Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Cơ điện tử khi thực hiện đồ án tốt nghiệp, nghiên cứu về máy gia công chất dẻo hoặc thiết kế hệ thống cơ khí chính xác cỡ nhỏ.
  • Nội dung giá trị:
    • Phương pháp giải tích tính toán sức bền và kiểm nghiệm uốn dầm cho các tấm kìm khuôn chịu áp lực lớn.
    • Trình tự thiết kế hình học và tỷ lệ phân chia 3 vùng chức năng (nạp liệu, nén ép, định lượng) của trục vít ép phun.
    • Phương pháp tính toán cân bằng công suất nhiệt cho hệ thống băng gia nhiệt dọc thân xylanh.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao tác giả lựa chọn phương án dẫn động bằng động cơ servo thay vì dùng hệ thống thủy lực?

Tác giả chọn Phương án 5 (dùng 2 động cơ servo) vì hệ thống thủy lực (bơm, van, thùng dầu, đường ống) làm máy cồng kềnh, giá thành cao, phát sinh tiếng ồn lớn và tiêu tốn nhiều năng lượng khi bơm chạy liên tục. Động cơ servo giúp kết cấu máy gọn nhẹ ($50\text{ kg}$), giá rẻ, vận hành êm, dễ bảo trì và hoàn toàn đáp ứng tốt lực truyền động cho quy mô máy mini.

2. Thông số hình học và tỷ lệ các vùng của trục vít được tính toán như thế nào?

Trục vít có đường kính $D = 30\text{ mm}$, chiều dài làm việc $L = 240\text{ mm}$ ($L/D = 8$), tỷ số nén $2:1$ (chiều sâu ren nạp $S_1 = 4{,}3\text{ mm}$, chiều sâu ren định lượng $S_2 = 2{,}1\text{ mm}$), khe hở với xylanh $\delta = 0{,}15\text{ mm}$. Chiều dài trục vít được chia thành 3 vùng: vùng nạp liệu chiếm $50%$ ($120\text{ mm}$), vùng nén ép chiếm $25%$ ($60\text{ mm}$) và vùng định lượng chiếm $25%$ ($60\text{ mm}$).

3. Bề dày thành xylanh và hệ thống gia nhiệt được xác định dựa trên cơ sở nào?

Thành xylanh chịu áp suất cực đại $1800\text{ kg/cm}^2$, được tính toán theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất với thép C45 ($[\sigma] = 50 \div 60\text{ N/mm}^2$), cho ra bề dày thành $b = 4\text{ mm}$. Hệ thống gia nhiệt được tính toán theo nhiệt dung riêng của nhựa PP ($c = 1700 \div 1900\text{ W/kg}$) và chu kỳ ép $18\text{ s}$, cho ra tổng nhiệt lượng $752\text{ W}$, phân bổ đều cho 4 vòng băng nhiệt dọc xylanh (mỗi vòng $188\text{ W}$, đường kính trong $37\text{ mm}$).

4. Hệ thống điều khiển của máy hoạt động ra sao và hỗ trợ các chế độ nào?

Máy sử dụng ứng dụng mini_molding trên điện thoại để điều khiển với 2 chế độ: chế độ bằng tay (Manual - cho phép đóng mở khuôn và bật băng nhiệt độc lập) và chế độ tự động hoàn toàn (Auto - máy tự động thực hiện chu trình ép phun tuần hoàn, nhận tín hiệu chuyển chu kỳ khi cảm biến xác nhận sản phẩm đã rơi khỏi khuôn).

5. Lực kẹp khuôn tính toán của máy là bao nhiêu và được kiểm nghiệm ra sao?

Lực kẹp khuôn tính toán đạt $F = 0{,}825\text{ tấn}$ ($8{,}09\text{ kN}$) dựa trên diện tích cản $15\text{ cm}^2$ của nhựa PP. Độ bền của 3 tấm kìm thép C45 (dày $30\text{ mm}$) được kiểm nghiệm theo mô hình dầm chịu uốn với momen uốn lớn nhất $M_{max} = 121\text{ kN.mm}$, đảm bảo không bị biến dạng hay cong vênh trong quá trình ép.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo máy ép phun mini" của nhóm sinh viên Hồ Tấn Đạt và Nguyễn Ngọc Đậm đã giải quyết trọn vẹn bài toán tính toán cơ học, thiết kế kết cấu và chế tạo thực nghiệm máy ép nhựa quy mô nhỏ dùng động cơ servo. Hệ thống đạt các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn với thể tích phun $32\text{ cm}^3$, lực kẹp $0{,}825\text{ tấn}$, khối lượng gọn nhẹ $50\text{ kg}$ và được điều khiển linh hoạt qua ứng dụng di động. Đây là công trình kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao, đóng góp một giải pháp máy gia công chất dẻo chi phí thấp, phù hợp cho các cơ sở sản xuất nhỏ và phục vụ công tác đào tạo thực hành cơ khí.