Inyectora De Plastico: 28 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

En este proyecto se construye el prototipo de una inyectora de plasticos para fines academicos

Langkah 1: Diseño Conceptual Del Prototipo Mecánico

Antes de empezar con la construcción del prototipo electromecánico, realizó el diseño en CAD del ensamble mecánico en el cual se modelaron todos los componentes para hacer el proyecto.

Langkah 2: Cotización De Cada Componente

Una vez diseñado y modelado cada uno de los componentes, se cotizaron todos los materiales necesarios para su construcción. Sebuah continuación se muestra una lista de todos los materiales, con base en el modelo previamente diseñado en AutoCAD.

Langkah 3: Adquisición De Cada Componente

El Equipo Tuvo que Discermir que la sección critica para la construcción del proyecto era la longitud de broca. Es por eso que se tuvo que escoger entre tres componentes, la mejor que se ajustará a la aplicación del proyecto. Finalmente, escogimos una broca para madera de 1x10'' para empujar el termoplástico.

La base dan las 4 láminas tienen que ser de metal, debido a que estaran expuestas a altas temperatureas. Se optó por poner las 4 láminas de aluminio y la base de fierro (para abaratar precios).

La mayoría de los componentes son muy similares o los mismos a los utilizados en un CNC. Casi todos pueden ser conseguidos en línea.

Sebuah pesar de que la cantidad de componentes está mostrada en la tabla superior, es direkomendasikan comprar tornillos y algunos componentes ekstra en caso de que se rompan en el proceso de construcción.

Langkah 4: Corte Con Agua

Las 4 láminas fueron cortadas con agua a las especificaciones del CAD.

El corte con agua solo corta las caras principales por lo que los orificios laterales 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. Sangat direkomendasikan izin cierta holgura en los orificios de la base para dar un margen de error al ensamblar.

Langkah 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 láminas con pulgada de espesor utilizan tornillos M5, mientras que las láminas con de pulgada de espesor utilizan tornillos M3.

Debido a que las 4 láminas tienen exactamente las mismas medidas era necesario levantar todo el mecanismo para evitar que la pared de rodamiento rozara contra la base. Para esto se usaron tuercas hexagonales 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.

Langkah 6: Instalando El Conduit Y El Nozzle

Bahan dasar scrap de aluminio se maquina en el torno el nozzle (mostrado en el CAD). El cilindro es maquinado al diámetro del conduit. Después es perforado y machuelado en el centro para permitir atornilar el perno.

Manera el perno es perforado por el centro, por ese orificio será extruido el plástico.

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

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

Langkah 7: Instalando La Boquilla Y El Embudo

Después se toma parte del scrap del conduit para hacer un boquilla por donde se alimentará 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.

Langkah 8: Ensamblado El Conduit Entre Los Soportes

Sambungan dari instalasi saluran, saluran pipa, dan 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.

Langkah 9: Instalando 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.

Langkah 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 y 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.

Langkah 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. Este mecanismo konsistió de 3 prinsip-prinsip piezas; una tuerca, un balero dan 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.

Langkah 12: Instalar Steppers NEMA 17

Sebuah lanjutan dari instalasi los Nemas en ambas láminas de de espesor, utilizando 4 tornillo 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 montó un espaciador sobre uno de los 4 tornillos M3 que sostienen al nema. Ambos motores tuvieron el mismo mecanismo. La imagen anterior muestra la polea dentada de 60 dientes que mueve a la broca.

Langkah 13: Agregar Resistencias Que Calientan El Conduit

Oleh ltimo, desde la perspectiva mecánica, se agregan las resistencias que calientan al conduit.

Langkah 14: Agregar Tornillo 5M

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

Langkah 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 interferensi 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.

Langkah 16: Limpiar Con Acetona

Oleh ltimo se limpian todas las caras de las láminas con acetona para quitar cualquier suciedad.

Langkah 17: Cotizacion De Componentes Electricos

Como primer paso, se necesitan conseguir todos los componentes eléctricos para el diseño eléctrico / electrónico de la inyectora

Langkah 18: Pilihan El Microcontrolador

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

Langkah 19: Diseño Del Circuito De Adquisición De Datos

Para este subcircuito necesitaremos dos componentes clave: El termopar tipo k de ojillo y el módulo MAX6675.

El subcircuito de adquisición de datos fungsi con el convertidor analog MAX6675 digital. Solusi untuk 5VCD, dapatkan akses langsung ke pin lógico de 5v del Arduino, de este módulo salen tres pinus dengan koneksi Arduino, el SCK, el CS y el SO, los cuales van conectados al Arduino en el pin 10, 9 y 8 masing-masing. Este módulo es capaz de leer 700 derajat Celcius. 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 temperatur. La tierra del MAX6675 dan directamente conectada con la tierra común del Arduino. El módulo se alimenta de 5VCD, los cuales salen del Arduino

Langkah 20: Diseño De Circuito De Potencia

Este subcircuito nos ayuda a activar las dos resistencias eléctricas que calientan el tubo usando salidas lógicas del Arduino. Las resistencias son de 120VCA y 300w, cada una mengkonsumsi 3A, por lo que se utilizan dos relevadores de 125VCA y 10A. Los relevadores van conectados a los pines 2 y 3, configurados como salidas digitales, los cuales accionan el switch del relevador según la programación, energizando las resistencias. Para conectar las resistencias a la luz y de la luz a los relevadores, se usaron 3 terminal blok. Los 120VAC los obtuvimos con una clavija conectada directamente a la luz, que va conectada a un terminal block. Oleh karena itu, blok terminal derivamos las conexiones dan paralel untuk 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 kontrol individu entre activarlas. La tierra de los relevadores se conectó a tierra común con la del Arduino. El pin de VCD del módulo de los relevan dengan alimenta de 5VCD

Langkah 21: Diseño Del Circuito Para El Control De Motores

El subcircuito de los motores se desarrollo en base a dos driver a4988 que sirven como controladores de microstepping de motores a pasos. Driver Estos soportan de 8 a 35VCD untuk energizar a los motores. Se suministra 12VCD para los dos driver, con los cuales funcionan sin problema dos motores Nema 17, los cuales tienen como operación nominal 12VCD. Para el funcionamiento del driver, los dos se alimentan de 5VCD obtenidos del pin de 5V del Arduino. El voltaje de los motores se suministra a los driver en forma paralela, usando terminal blok para conectar los kabel eksterior de la fuente de 12VCD. Se utilizan dos terminal blok untuk driver para poder conectar los motores a pasos. Cada driver tiene un pin de LANGKAH y ARAH, con estos se podía kontrol los pasos y la arah de giro del motor. Estos sekonektan 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 y la fuente de 12VCD se conectan en común con la tierra del Arduino.

Langkah 22: Bersihkan PCB La Placa

Untuk membuat PCB sesuai dengan program apa saja FRITZING, gunakan untuk membuat PCB lebih mudah daripada instruksi sebelumnya, pero adjuntamos el circuito que utilizamos, junto con la imagen de las pistas a tamaño real, atau lebih nyata. 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 conflictos 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.

Langkah 23: Rekomendasi Adicionales Para El Diseño Eléctrico

Recomendamos utilizar el método de la plancha para la generación del PCB. Se genera 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 menit. 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 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. Oleh ltimo, se sueldan los elementos eléctricos a la placa usando cautín y estaño.

Langkah 24: Kalibrasi Del Termopar

Antes de empezar a programar la rutina para la inyectora, se necesita calibrar el termopar dan analizar el tipo de informasi que lee el microcontrolador. Se recomomienda 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 temperaturea en grados Celsius o Farenheit, pero revisi que la information que lee el uC sea la correcta.

Langkah 25: Kalibrasi De Los Motores De Paso

El prototipo no cuenta con sensores de limite. Por lo tanto, primero necesitara calibrar el motor encargado de trasladar el molde. Primero defina un punto de partida para el molde y programe el stepper para 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, kaliber los pasos que tiene que dar para que empuje efectivamente el plastico (Haga una estimacion).

Langkah 26: Berikan Energi Los Relevadores E Implemente El Controlador

Luego de haber probado los tlimos dos elementos, intente mandar señales a los dos relevadores y revisi que el sistema esté en la temperaturea deseada. Implementasikan un controlador ON OFF, indicando el set point de temperaturea deseado en la programacion.

Langkah 27: Terapkan Una Rutina En El Controlador

Luego de haber probado los relevadores, los sensores y ambos motores de pasos, puede programar una rutina para la inyectora. La forma en que se programó el uC fue la siguiente: Los relevadores se energizan calentando el plástico hasta la temperaturea 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.

Langkah 28: Menerapkan Una Máquina De Estados

Finalmente, después de haber programado la rutina anterior, intente hacer de ella un estado. Program 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 temperaturea (Solamente controlador ON OFF de temperaturea), Pengujian ekstruder (calibración de los pasos que da el extruder para empujar el plástico derretido).