Inyectora De Plastico: 28 Passi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

En este proyecto se construye el prototipo de una inyctora de plasticos para fines university

Step 1: Diseño Conceptual Del Prototipo Mecánico

Prima di eseguire la costruzione del modello elettromeccanico, è possibile realizzare il disegno in CAD dell'insieme meccanico e utilizzare il modello per tutti i componenti per il progetto.

Fase 2: Cotización De Cada Componente

Una volta disegnato e modellato uno dei componenti, è necessario disporre di tutti i materiali necessari per la costruzione. Una continuazione della musica con una lista di tutti i materiali, con base nel modello previamente progettato in AutoCAD.

Fase 3: Acquisizione di cada componenti

El equipo tuvo que discernir que la sección crítica para la construcción del proyecto era la longitud de broca. Es por eso que se tuvo que escoger entre tres components, la mejor que se ajustará a la aplicación del proyecto. Finalmente, escogimos una broca para madera de 1x10'' para empujar el termoplastico.

La base y las 4 láminas tienen que ser de metal, debido a que estarán expuestas a altas temperaturas. Se optó per poner les 4 lamines de aluminio e la base de fierro (para abaratar precios).

La maggior parte dei componenti sono molto simili o misti e utilizzati in un CNC. Casi todos pueden ser conseguidos en línea.

A pesar de que la cantidad de componentes è mostrada en la tabla superior, è raccomandabile comprar tornillos y algunos componenti extras en caso de que se rompan en el proceso de construcción.

Fase 4: Corte Con Agua

Las 4 láminas fueron cortadas con agua as especificaciones del CAD.

El corte con agua solo corta las caras mains por lo que los orificios sides fueron perforados en la fresadora y machuelados de manera manual.

La base fue perforada con broca en la fresadora de manera manual. Se sacaron las medidas adecuadas tomando como referencia la longitud de la broca. Es recomendable permitir cierta holgura en los orificios de la base para dar un margen de error al ensamblar.

Passaggio 5: Ensamble De Las Laminas

Las láminas se sujetan a la base por medio de dos tornillos que van en la parte inferior de las láminas. Mostrados en la imagen anterior de la derecha. Las laminas con ½ pulgada de espesor utilizan tornillos M5, que las laminas con ¼ de pulgada de espesor utilizan tornillos M3.

Debido a que las 4 láminas tienen esattamente las mismas medidas era necesario levantar todo el mecanism para evitar que la pared de rodamiento rozara contra la base. Para esto se usaron tuercas esagonali de la misma altura para elevar a todas las paredes de la base. Mostrado en la imagen superior. Evitando así que la pared de rodamiento rozara con el suelo.

Passaggio 6: installazione dell'ugello del condotto e dell'ugello

Una base di scarto di materiale de aluminio se maquina en el torno el ugello (mostrado en el CAD). El cilindro è maquinado al diámetro del conduit. Después es perforado y machuelado en el centro para allowir atornillar el perno.

De igual manera el perno es perforado por el centro, por ese orificio será extruido el plástico.

Una vez maquinado el node y el perno son soldados al conduit.

Teniendo ahora el conduit con el pipe se toman las medidas en base a la longitud de la broca para cortar el conduit a una medida apropiada.

Passaggio 7: installazione di La Boquilla e El Embudo

Después se toma part of the scrap del conduit para hacer un boquilla por donde se alimentare el plástico. Se hace un orificio en el conduit por donde estará la boquilla. La boquilla es soldada al conduit.

Se agrega un embudo que para almacenar el plástico que será alimentado al conduit por medio de la boquilla. Este se adhiere a la boquilla por medio de un par de L's de aluminio scrap, y por tornillos M3.

Passaggio 8: Ensamblando El Conduit Entre Los Soportes

A continuación se instala el conduit, el valve y el perno en las láminas. Para esto se atornilla el perno a través de la pared inyectora, sosteniendo así al conduit entre la pared inyectora y la pared de soporte.

Passaggio 9: installazione di Los Ejes Lineales

A continuación se instalan los ejes lineales sobre los que va a desplazarse la pared de rodamiento. Se instalan baleros lineales para facilitar el desplazamiento. Y se utilizan opresores para mantener a los baleros y a los ejes en su posición ideal.

Fase 10: Maquinar El Limite Para Tornillo Sin Fin

Después se maquina una pieza en el torno con aluminio scrap. Esta pieza tiene un diámetro interno de 9mm e contiene un par de opresores para sostener fijo al tornillo sin fin evitando que este gire. Esta pieza se monta sobre la cara de la pared de rodamiento con dos tornillos 5M.

Fase 11: Diseño De Mecanismo Encargo De Desplazar La Pared Del Rodamiento

El mecanismo más complejo de este proyecto es el encargado de mover el tornillo sin fin haciendo que desplaza la pared de rodamiento. Esteso mecanismo composto da 3 pezzi principali; una tuerca, un balero y una polea dentada de 60 dientes.

El balero hace la función de alinear el tornillo sin fin y permitir que la polea dentada y la tuerca giren. La polea dentada fue maquinada en el torno para tener un lado con un orificio mayor y de esta manera acoplar la tuerca bajo presión. La tuerca fue acoplada bajo presión a la polea dentada. Hubo problemas al hacer esto ya que en el primer intento la tuerca se dañó y no permitía el giro del tornillo sin fin. Sin embargo el segundo intento fue exitoso y se logró la unión entre estas dos piezas. El otro lado de la polea dentada fue maquinada para permitir que el aro que sobresale del balero entre. Estos dos fueron unidos con opresores.

Passaggio 12: Stepper Instalar NEMA 17

A continuación se instalan los Nemas en ambas láminas de de espesor, utilizzando 4 tornillos 3M por motor. En la flecha del motor se instala una polea dentada de 16 dientes.

Debido a que la banda dentada no se tensa suficiente se hace un espaciador maquinado con aluminio scrap.

Se monto un espaciador sobre uno de los 4 tornillos M3 que sostienen al nema. Ambos motoris tuvieron el mismo mecanismo. La imagen anterior muestra la polea dentada de 60 dientes que mueve a la broca.

Fase 13: Aggregar Resistencias Que Calientan El Conduit

Por último, desde la perspectiva mecánica, se agregan las resistencias que calientan al conduit.

Fase 14: Agregar Tornillo 5M

Se agrega un tornillo 5M con una guasa para acomodar de mejor manera los cable, a hacer el cableado.

Fase 15: Maquinar Los Cuatro Soportes De La Base

Se maquinan 4 patas en el torno a base de aluminio scrap para el proyecto esté nivelado y que no haya interferencia con las cabezas de los tornillos que están en la parte inferior. Estas son instaladas en las 4 esquinas de la base con tornillos M5.

Step 16: Limpiar con Acetona

Per ultimo se limpian todas las caras de las laminas con acetona para quitar cualquier suciedad.

Passaggio 17: Cotizacion De Componentes Electricos

Como primer paso, se necesitan conseguir todos los componenti elettrici per il disegno elettrico / elettrico dell'apparecchio

Passaggio 18: selezionare El Microcontrollore

Las conexiones en el diagrama pueden variar porque se puede seleccionar el arduino UNO o el arduino MEGA. Para este proyecto, recomendamos que use el arduino UNO

Fase 19: Disegno del circuito di acquisizione dei dati

Per quanto riguarda il sottocircuito necessario, i componenti chiave sono: El termopar tipo k de ojillo e el módulo MAX6675.

Il sottocircuito di acquisizione dei dati di funzionamento con il convertitore analogico e digitale MAX6675. Questo modulo se alimenta 5VCD, los cuales se proven direttamente dal pin lógico de 5v del Arduino, de este módulo salen tres pines que se conectan al Arduino, el SCK, el CS y el SO, los cuales van conectados al Arduino en el pin 10, 9 e 8 rispettivamente. Este modulo es capaz de leer 700 gradi Celsius. En la parte superior del módulo, mediante unos opresores se conecta el termopar tipo K el cual va directamente atornillado con la parte que va a estar subiendo su temperatura. La tierra del MAX6675 va direttamente collegata con la tierra común del Arduino. Il modulo se alimenta 5VCD, los cuales salen del Arduino

Fase 20: Disegno del circuito di potenza

Este subcircuito nos ayuda a activar las dos resistencias eléctricas que calientan el tubo usando salidas lógicas del Arduino. Las resistencias son de 120VCA e 300w, cada una consumer 3A, por lo que se utilizan dos relevadores de 125VCA e 10A. I relevadores van conectados a los pines 2 e 3, configurados come salidas digitali, los cuales accionan el switch del relevador según la programación, energizando las resistencias. Per collegare las resistencias a la luz y de la luz a los relevadores, se usaron 3 morsettiere. I 120VAC sono gli obtuvimos con una clavija collegata direttamente alla luce, che va collegata a una morsettiera. Per la parte de abajo de ese terminal block derivamos las conexiones en paralelo para energizar ambas resistencias. Conectamos en serie el contacto normalmente abierto de los relevadores a las resistencias para que de esta manera a pesar de que estaban conectadas en paralelo, pudiéramos tener control individual entre activarlas. La tierra de los relevadores se conectó a tierra común con la del Arduino. Il pin di VCD del modulo dei rilevatori se alimenta 5VCD

Passo 21: Diseño Del Circuito Para El Control De Motores

Il subcircuito de los motoris se desarrolló en base a dos drivers a4988 que sirven como controladores de microstepping de motors a pasos. Questi driver sono supportati da 8 a 35VCD che sono compatibili con i motori. Se suministra 12VCD para los dos drivers, con los quali funcionan sin problem dos motors Nema 17, los cuales tienen como operación nominal 12VCD. Per il funzionamento del driver, los dos se alimentan de 5VCD obtenidos del pin de 5V del Arduino. El voltaje de los motores se suministra a los drivers en forma paralela, using terminal blocks para conectar los cable externales de la fuente de 12VCD. Se si utilizzano le morsettiere per il driver per collegare i motori ai passi. Cada driver tiene un pin di STEP e DIRECTION, con questo modo di controllare i passi e la direzione del giro del motore. Estos se conectan al Arduino en los pines 7 y 6 para el driver 1, y en 5 y 4 para el driver 2. La tierra de los driver e la fonte di 12VCD se conectan en común con la tierra del Arduino.

Passaggio 22: Crear La Placa PCB

Para crear el PCB se utilizó el programa gratuito FRITZING, ustedes pueden crear su propio PCB siguiendo las instrucciones de los pasos anteriores, pero adjuntamos el circuito que utilizamos, junto con la imagen de las pistas a tamaño real, por si desean replicarlo. Se necesita una fenólica sin perforar de tamaño 15cm x 15cm (Nota, estamos usando Arduino UNO). El Arduino lo agregamos para poder ubicar dónde iba y no causar conflittos en las pistas al momento de perforar para sujetarlo a la placa. Si se cuenta con un módulo de Relevadores de Arduino, se puede ignorar el circuito de relevadores de la izquierda.

Step 23: Recomendaciones Adicionales Para El Diseño Eléctrico

Consigliamo di utilizzare il metodo della plancia per la generazione del PCB. Se generi un PDF con las pistas a imprimir en una hoja de papel Contac, las cual se mete a una impresora láser para obtener las pistas en la hoja. Al tener la hoja impresa, se sujeta a la placa de 15 x 15 cm usando cinta y se procede a plancharla usando una plancha normal y corriente durante 5 minutos. Al finalizar el planchado se moja en agua fría y se retira el papel, en caso de que las pistas ya en la placa presenten un error, se recomienda repintar las pistas utilizando un marcador Sharpie negro. Al tener ya la placa marcada con las pistas, se procede a sumergir la placa en una mezcla de ácido férrico y ⅓ agua. La placa debe permanecer hasta que se eliminó el exceso de cobre. Cuando se termine el proceso químico, se lava y retira el exceso de tinta. Después, con un taladro de mano y una broca milimetrica, se procede a crear los orificios de los componentes. Por último, se sueldan los elementos eléctricos a la placa usando cautín y estaño.

Passo 24: Calibrazione del Termopar

Antes de empezar a programar la rutina para la inyectora, se necesita calibrar el termopar y analizar el tipo de informacion que lee el microcontrolador. Se recomienda que en este paso, instale la libreria max66775.h y la incluya en el proyecto de software que este desarrollando. Esta le permite leer la temperatura en grados Celsius o Farenheit, pero revise que la informacion que lee el uC sea la Correcta.

Passo 25: Calibracion De Los Motores De Paso

Il prototipo non ha cuenta con sensori di limite. Per tanto, prima necesitara calibrar el motor encargado de trasladar el molde. Primero definisce un punto de partida per el molde y programe el stepper per que se mueva X cantidad de pasos hasta que el molde se cierre completamente. Luego defina la velocidad a la que desea que se mueva el motor. Para el motor que inyecta el plastico, calibre los pasos que tiene que dar para que empuje efectivamente el plastico (Haga una estimacion).

Passo 26: Energize Los Relevadores E Implemente El Controlador

Luego de haber prova gli elementi degli elementi, l'intenzione di mandare senales e i relativi rilevanti e rivedere il sistema in questione e la temperatura disattivata. Implementa un controllo ON OFF, indicando il set point de temperatura deseado en la programacion.

Passaggio 27: Implementare Una Rutina En El Controlador

Luego de haber prova i relevadores, i sensori e gli ambos motori di passo, puede programar una rutina para l'inyectora. La forma en que se programó el uC fue la siguiente: Los relevadores se energizan calentando el plástico hasta la temperatura de fusión, el molde se cierra (activa el primer motor), el inyector se activa empujando el plástico derretido (activa el segundo motor), espera un segundo y el molde se abre nuevamente.

Fase 28: Implemente Una Máquina De Estados

Finalmente, después de haber programado la rutina anterior, intente hacer de ella un estado. Programe otros seis estados para mejorar la operatividad de la inyectora. Nosotros hicimos que esta rutina se repitiera de forma continua y programamos estos estados: Reset (La máquina vuelve a sus condiciones iniciales), Stop (Paro de emergencia), Molde a la derecha (mover el molde a la derecha manualmente), Molde a la izquierda, Testeo de temperatura (Solamente controlador ON OFF de temperatura), Extruder testing (calibración de los pasos que da el extruder para empujar el plástico derretido).