Đồ án Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa (Sản phẩm: bộ cờ vua) (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa (Sản phẩm: bộ cờ vua) (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA ( SẢN PHẨM: BỘ CỜ VUA) GVHD: Th.S DƯƠNG THỊ VÂN ANH SVTH: NGUYỄN QUỐC TRỊ MSSV: 11144102 SVTH: HOÀNG MINH HOÀNG MSSV: 11144037 SVTH: TRẦN CÔNG CHÍNH MSSV: 11144011 SVTH: LÊ VIẾT QUANG MSSV: 11144078 S K L 0 0 3 8 7 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG oOo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA ( SẢN PHẨM: BỘ CỜ VUA) Giảng viên hướng dẫn: THS DƯƠNG THỊ VÂN ANH Sinh viên thực hiện: MSSV NGUYỄN QUỐC TRỊ 11144102 HOÀNG MINH HOÀNG 11144037 TRẦN CÔNG CHÍNH 11144011 LÊ VIẾT QUANG 11144078 Lớp: 111441 Khoá: 2011 - 2015 Thành phố Hồ Chí Minh, 07/2015
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Công Nghệ Tự Động NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: THS. DƯƠNG THỊ VÂN ANH Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUỐC TRỊ MSSV: 11144102 HOÀNG MINH HOÀNG MSSV: 11144037 TRẦN CÔNG CHÍNH MSSV: 11144011 LÊ VIẾT QUANG MSSV: 11144078 1. Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA ( SẢN PHẨM: BỘ CỜ VUA). 2. Các số liệu ban đầu: - Thông số kỹ thuật của máy ép nhựa SW-120B. - Thông số các loại ậv t liệu nhựa. - Các công thức tính toán và thiết kế khuôn. 3. Nội dung chính của đồ án: - Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun. - Lịch sử hình thành phát triển của môn cờ vua. - Thiết kế sản phẩm trên phần mềm Creo Parametric 2.0. - Mô phỏng dòng chảy nhựa cho khuôn ép nhựa với phần mền Moldflow Insight 2013. - Thiết kế và gia công khuôn ép nhựa cho sản phẩm bộ cờ vua. 4. Các sản phẩm dự kiến: bộ sản phẩm đầy đủ các quân cờ trên bàn cờ vua. 5. Ngày giao đồ án: 6. Ngày nộp đồ án: TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Được phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i
4. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa ( sản phẩm: Bộ cờ vua). - GVHD: Th.s Dương Thị Vân Anh. - Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Trị - MSSV: 11144012 Lớp: 11144012 - Địa chỉ sinh viên: 142 Phan Văn Hớn, phường Tân Thới Nhất, quận 12. - Số điện thoại liên lạc: 01207207349 - Email: Quoctri193@gmail.com - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi không sao chép từ bất kỳ bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Ký tên ii
5. LỜI CẢM ƠN Qua quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp, nhóm đã học được rất nhiều kiến thức chuyên môn bổ ích, nhìn nhận ra những thiếu sót và kinh nghiệm thực tế mà chúng em chưa có, góp phần không nhỏ tạo nên sự tự tin trong công việc trong tương lai. Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Nhà trường, khoa Cơ khí – Chế tạo máy,bộ môn Công nghệ Tự động đã tạo điều kiện cho nhóm hoàn thành Đồ án tốt nghiệp trong thời gian vừa qua. Xin kính gửi lời cảm ơn đến Cô ThS. Dương Thị Vân Anh – giáo viên trực tiếp hướng dẫn Đồ án đã hướng dẫn tận tình cũng như tạo điều kiện tốt nhất để chúng em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Xin kính gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa và bộ môn đã giúp đỡ chúng em trong quá trình hoàn thiện đồ án tốt nghiệp. Cuối cùng, chúng em xin gửi lời tri ân đến quý thầy cô trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo chúng em, để chúng em có được ngày hôm nay. Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày . tháng . năm 2015 Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Trị Hoàng Minh Hoàng Trần Công Chính Lê Viết Quang iii
6. TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA ( SẢN PHẨM: BỘ CỜ VUA) Trong sự phát triển lớn mạnh không ngừng của xã hội đòi hỏi ngành công nghiệp phải tạo ra được sản phẩm nhanh, có tính hàng loạt cao. Nên ngành công nghệ khuôn mẫu bắt đầu được ra đời và ngày càng phát triển. Với mục tiêu vận dụng các môn đã học vào thực tế và tạo loại sản phẩm thiết thực cho cuộc sống, vừa có tính giải trí, vừa rèn luyện mở mang trí não. Nên nhóm quyết định chọn đề tài: “thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa ( sản phẩm: bộ cờ vua)” Những nội dung chính của đồ án tốt nghiệp: - Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun. - Lịch sử hình thành phát triển của môn cờ vua. - Thiết kế sản phẩm trên phần mềm Creo Parametric 2.0. - Mô phỏng dòng chảy trong khuôn ép nhựa với phần mền Moldflow Insight 2013. - Thiết kế bộ khuôn hoàn chỉnh với phần mềm Expert Moldbase Extension 8.0 - Thiết kế và gia công khuôn ép nhựa cho sản phẩm bộ cờ vua. - Tiến hành lắp ráp khuôn - Ép thử Kết luận: sau khi thực hiện đề nhóm chúng em đã tích lũy được một số kinh nghiệm trong thiết kế, trong gia công, cũng như trong quá trình phun ép nhựa. Điều này sẽ giúp cho nhóm thêm tự tin khi bước vào trong sản xuất thực tế Tuy nhiên do sản phẩm đòi hỏi tính thẩm mỹ cao nên không thể dùng các ty đẩy trên sản phẩm dẫn đến sản phẩm khó ra khỏi lòng khuôn. Giải pháp và hướng phát triển: cần thiết kế và chế tạo thêm hệ thống gắp lấy sản phẩm tự động bằng cánh tay robot. Nhóm Sinh viên thực hiện Hoàng Minh Hoàng Lê Viết Quang Nguyễn Quốc Trị Trần Công Chính iv
7. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiv CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của để tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.3 Mục tiêu đề tài 1 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1 1.5 Kết cấu của ĐATN 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU CHẤT DẺO POLYMER CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHUÔN ÉP NHỰA 3 2.1. Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer [2],[3] 3 2.1.1. Khái niệm 3 2.1.2. Phân loại 3 2.1.3. Tính chất cơ bản của Polymer 3 2.1.4. Một số loại Polymer thường gặp và các ứng dụng của chúng 6 2.2. Các phương pháp gia công chất dẻo 9 2.2.1. Công nghệ cán 10 2.2.2. Công nghệ phủ chất dẻo 10 2.2.3. Công nghệ đùn 11 2.2.4. Gia công vật thể rỗng 11 2.2.5. Công nghệ hàn chất dẻo 12 2.2.6. Công nghệ dán chất dẻo 12 2.2.7. Công nghệ ép và ép phun 13 2.2.8. Công nghệ dập chất dẻo 13 2.3. Cơ sở lý thuyết về khuôn ép nhựa [1] 13 2.3.1. Máy ép phun 13 2.3.2. Thân máy 14 2.3.3. Hệ thống thuỷ lưc 14 2.3.4. Hệ thống điện 14 2.3.5. Hệ thống làm nguội 15 2.3.6. Hệ thống phun 15 v
8. 2.3.7. Hệ thống kẹp 17 2.3.8. Hệ thống điều khiển 18 2.4. Tổng quan về khuôn ép phun sản phẩm nhựa [1] 19 2.4.1. Khái niệm 19 2.4.2. Các loại khuôn ép sản phẩm nhựa 19 2.4.3. Các yếu tố cơ bản của khuôn 22 CHƯƠNG 3: SƠ LƯỢC VỀ MÔN CỜ VUA 23 3.1. Giới thiệu về cờ vua 23 3.1.1. Lịch Sử cờ vua 23 3.1.2. Tác dụng của cờ vua trong cuộc sống 24 3.2. Các danh thủ nổi tiếng 24 3.2.1. Thế giới 24 3.2.2. Việt Nam 26 CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM CREO PARAMETRIC 2.0 – QUY TRÌNH THẾT KẾ SẢN PHẨM VÀ HỆ THỐNG KÊNH DẪN NHỰA 27 4.1. Phần mềm Creo Parametric 2.0 27 4.2. Sản phẩm “BỘ CỜ VUA” 29 4.2.1. Thiết kế sản phẩm bằng phần mềm Creo Parametric 2.0 29 4.2.2. Các quân cờ trong bộ cờ vua 30 4.3. Vật liệu, khối lượng và thể tích sản phẩm 36 4.3.1. Vật liệu 36 4.3.2. Khối lượng và thể tích ảs n phẩm 37 4.4. Bố trí lòng khuôn và hệ thống kênh dẫn nhựa 38 4.4.1. Số lòng khuôn 38 4.4.2. Hệ thống kênh dẫn 38 CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH CAE CHO SẢN PHẨM [5],[6] 41 5.1. Tổng quan 41 5.1.1. Ưu điểm CAE 41 5.1.2. Ứng dụng CAE 42 5.1.3. Kết luận 43 5.2. Phân tích quá trình ép phun với phần mềm MoldFlow Insight 2013 43 5.2.1. Tìm vị trí ổc ng phun tốt nhất 43 5.2.2. Tiến hành phân tích trong MoldFlow Insight 2013 44 5.2.3. Kết quả phân tích kênh dẫn thiết kế theo lý thuyết. 45 5.2.4. Thiết kế lại hệ thống kênh dẫn 46 5.2.5. Kết quả phân tích quá trình điền đầy với hệ thống kênh dẫn mới 47 5.2.6. Kết quả phân tích quá trình làm nguội với hệ thống kênh dẫn mới 51 CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CREO PARAMETRIC TRONG THIẾT KẾ KHUÔN 54 vi
9. 6.1. Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế 54 6.2. Kết cấu chung của khuôn ép nhựa 54 6.3. Sản phẩm thiết kế 54 6.4. Chọn loại khuôn cho thiết kế 54 6.5. Tính toán thiết kế khuôn 54 Cuống phun 54 6.5.1. Chốt dẫn hướng 55 6.5.2. Bạc dẫn hướng 56 6.5.3. Hệ thống làm nguội 56 6.5.4. Hệ thống đẩy 57 6.5.5. Tách khuôn 58 6.5.6. Tạo bộ khuôn với phần mền Creo Expert Moldbase Extension 8.0 61 CHƯƠNG 7: GIA CÔNG CÁC TẤM KHUÔN VÀ LẮP RÁP [5] 73 7.1. Các bước chuẩn bị trước khi gia công: 73 7.2. Gia công các tấm khuôn 76 7.2.1. Gia công tấm kẹp trên: 76 7.2.2. Gia công tấm kẹp dưới: 77 7.2.3. Gia công tấm đẩy: 79 7.2.4. Gia công tấm giữ: 80 7.2.5. Gia công gối đỡ: 82 7.2.6. Gia công khuôn trên: 83 7.2.7. Gia công khuôn dưới: 84 7.2.8. Gia công vòng định vị: 86 7.3. Lắp ráp khuôn [7] 88 7.3.1. Chuẩn bị trước khi lắp ráp khuôn 88 7.3.2. Lắp ráp khuôn 89 CHƯƠNG 8: ÉP THỬ 91 8.1. Chuẩn bị trước khi ép 91 8.2. Quy trình ép thử 91 CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN 93 9.1. Kết Luận 93 9.2. Hướng phát triển đề tài 93 PHỤ LỤC 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 vii
10. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Tỷ trọng một sống nguyên liệu nhựa thông dụng 5 Bảng 2.2: Độ co rút của một số loại nhựa 6 Bảng 2.3: Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa 6 Bảng 4.1: Khối lượng và thể tích các quân 37 Bảng 6.1: Hệ số co rút của các loại nhựa 60 Bảng 7.1: Trình tự gia công tấm kẹp trên 77 Bảng 7.2: Trình tự gia công tấm kẹp dưới 78 Bảng 7.3: Trình tự gia công tấm đẩy 80 Bảng 7.4: Trình tự gia công tấm giữ 81 Bảng 7.5: Trình tự gia công gối đỡ 82 Bảng 7.6: Trình tự gia công tấm khuôn trên 84 Bảng 7.7: Trình tự gia công tấm khuôn dưới 86 Bảng 7.8: Trình tự gia công vòng định vị 87 viii
11. DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Sơ đồ 5.1: Quy trình thiết kế không có CAE 41 Sơ đồ 5.2: Quy trình thiết kế có CAE 42 Sơ đồ 8.1: Quy trình ép thử 91 Hình 2.1: Công nghệ chế tạo chất dẻo 9 Hình 2.2: Các loại thiết bị cán chữ I, L, F, Z 10 Hình 2.3: Máy ép phun 13 Hình 2.4: Hệ thống thủy lực 14 Hình 2.5: Hệ thống điện 14 Hình 2.6: Hệ thống làm mát 15 Hình 2.7: Hệ thống phun 15 Hình 2.8: Trục vít 16 Hình 2.9: Van hồi tự mở 16 Hình 2.10: Vị trí vòi phun 17 Hình 2.11: Hệ thống kẹp 17 Hình 2.12: Tấm di động 18 Hình 2.13: Tấm cố định 18 Hình 2.14: Kết cấu khuôn hai tấm 20 Hình 2.15: Khuôn dùng kênh dẫn nóng 20 Hình 2.16: Khuôn ba tấm 21 Hình 2.17: Kết cấu bộ khuôn 22 Hình 3.1: Các quân cờ trong bộ cờ vua 23 Hình 3.2: Lịch sử cờ vua 23 Hình 3.3: Giải cờ vua thiếu nhi 24 Hình 4.1: Giới thiệu creo parametric 2.0 27 Hình 4.2: Lệnh FreeStyle 28 Hình 4.3: Modul gia công 28 Hình 4.4: Modul lắp ráp 29 Hình 4.5: Hình modul bản vẽ 29 Hình 4.6: Lệnh New để bắt đầu làm việc 29 Hình 4.7: Chọn modul Part thiết kế sản phẩm 30 Hình 4.8: Chọn hệ đơn vị trong thiết kế 30 ix
12. Hình 4.9: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh revolve 30 Hình 4.10: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh Extrude 31 Hình 4.11: Bo tròn các cạnh 31 Hình 4.12: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh revolve 31 Hình 4.13: Kích thước các tiết diện cắt ngang sau lệnh Sweep Blend 32 Hình 4.14: Thân mã 32 Hình 4.15: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh Extrude 33 Hình 4.16: Bo tròn các cạnh 33 Hình 4.17: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh Sweep 33 Hình 4.18: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh Revolve 33 Hình 4.19: Tạo mắt quân mã 34 Hình 4.20: Tạo mũi quân mã 34 Hình 4.21: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh revolve 34 Hình 4.22: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh Extrude 34 Hình 4.23: Bo tròn các cạnh 35 Hình 4.24: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh revolve 35 Hình 4.25: Biên dạng và kích thước của lệnh Extrude 35 Hình 4.26: Bo tròn các cạnh 35 Hình 4.27: Biên dạng và kích thước khi dùng lệnh revolve 36 Hình 4.28: Ký hiệu nhựa PP 37 Hình 4.29: Hình kiểm tra khối lượng và thể tích sản phẩm 37 Hình 4.30: Bàn cờ vua 38 Hình 4.31: Bố trí lòng khuôn và hệ thống kênh dẫn nhựa 40 Hình 5.1: Phân tích dòng chảy nhựa 43 Hình 5.2: Mô phỏng tìm cổng vào nhựa tốt nhất cho các quân cờ 43 Hình 5.3: Nhập mô hình thiết kế vào phần mềm mô phỏng MoldFlow 44 Hình 5.4: Chia lưới 3D cho sản phẩm 44 Hình 5.5: Tiến hành phân tích 45 Hình 5.6: Kết quả mô phỏng thời gian điền đầy sản phẩm 45 Hình 5.7: Kết quả mô phỏng áp suất điền đầy 46 Hình 5.8: Mô hình phân tích bằng phần mềm thiết kế creo parametric 2.0 47 Hình 5.9: Kết quả mô phỏng thời gian điền đầy chi tiết 47 Hình 5.10: Kết quả mô phỏng lực kẹp khuôn 48 Hình 5.11: Kết quả mô phỏng áp suất lòng khuôn 48 Hình 5.12: Kết quả mô phỏng nhiệt độ trong quá trình điền đầy 49 Hình 5.13: Kết quả mô phỏng áp suất điền đầy 49 x
13. Hình 5.14: Kết quả mô phỏng nhiệt độ phun 50 Hình 5.15: Kết quả mô phỏng rỗ khí 50 Hình 5.16: Kết quả mô phỏng đường hàn 51 Hình 5.17: Kết quả mô phỏng nhiệt độ của dung dịch làm nguội 51 Hình 5.18: Kết quả mô phỏng hiệu năng làm nguội 52 Hình 5.19: Kết quả mô phỏng phần trăm đông đặc 52 Hình 5.20: Kết quả mô phỏng nhiệt độ khuôn 53 Hình 6.1: Kích thước cuống phun cho thiết kế 55 Hình 6.2: Bạc cuống phun 55 Hình 6.3: Kích thước chốt dẫn hướng 56 Hình 6. 4: Kích thước bạc dẫn hướng 56 Hình 6.5: Hệ thống làm nguội khuôn trên 57 Hình 6.6: Hệ thống làm nguội khuôn duới 57 Hình 6.7: Chốt hồi Ø12mm 57 Hình 6.8: Ti đẩy Ø4mm 58 Hình 6.9: Ti đẩy Ø2mm 58 Hình 6.10: Sản phẩm thiết kế 58 Hình 6.11: Hệ thống kênh dẫn nhựa 58 Hình 6.12: Modul tách khuôn 59 Hình 6.13: Hệ số co rút của nhựa nhựa PP 60 Hình 6.14: Phôi tách khuôn 60 Hình 6.15: Hai nửa khuôn sau khi tách 61 Hình 6.16: Khuôn trên 61 Hình 6.17:Khuôn dưới 61 Hình 6.18: Tạo môi trường làm việc 62 Hình 6.19: Chọn kích thước bộ khuôn theo tiêu chuẩn 63 Hình 6.20: Điều chỉnh bề dày các tấm khuôn 63 Hình 6.21: Hình lắp lòng khuôn vào bộ vỏ khuôn 63 Hình 6.22: Chọn vòng định vị theo tiêu chuẩn 64 Hình 6.23: Kích thước vòng định vị phù hợp 64 Hình 6. 24: Chọn bạc cuống phun theo tiêu chuẩn 64 Hình 6.25: Kích thước bạc cuống phun phù hợp 65 Hình 6.26: Chọn bạc dẫn hướng theo tiêu chuẩn 65 Hình 6.27: Kích thước bạc dẫn hướng phù hợp 65 Hình 6.28: Chọn chốt dẫn hướng theo tiêu chuẩn 66 Hình 6.29: Kích thước chốt dẫn hướng phù hợp 66 xi
14. Hình 6.30: Chọn chốt hồi theo tiêu chuẩn 66 Hình 6.31: Kích thước chốt hồi phù hợp 67 Hình 6.32: Chọn lò xo theo tiêu chuẩn 67 Hình 6.33: Kích thước lò xo phù hợp 67 Hình 6.34: Chọn vít tấm kẹp trên theo tiêu chuẩn 68 Hình 6.35: Kích thước vít tấm kẹp trên phù hợp 68 Hình 6.36: Chọn vít tấm kẹp dưới theo tiêu chuẩn 68 Hình 6.37: Kích thước vít tấm kẹp dưới phù hợp 69 Hình 6.38: Chọn vít tấm đẩy theo tiêu chuẩn 69 Hình 6.39: Kích thước vít tấm đẩy phù hợp 69 Hình 6. 40: Chọn ty đẩy theo tiêu chuẩn 70 Hình 6.41: Bố trí các ty đẩy lên khuôn 70 Hình 6.42: Đường nước khuôn trên 70 Hình 6.43: Đường nước khuôn dưới 71 Hình 6.44: Kích thước vít giữ vòng định vị 71 Hình 6.45: Lỗ vít trên vòng định vị 71 Hình 6.46: Lỗ vít trên tấm kẹp trên 71 Hình 6.47: Moldbase Opening Simulation 72 Hình 6.48: Mô phỏng mở khuôn 72 Hình 7.1: Phôi thép CT3 ban đầu 73 Hình 7.2: Đồ gá: Êtô 73 Hình 7.3: Các loại dao phay, khoan, doa 74 Hình 7.4: Đầu dò lệch tâm dùng xét chuẩn 74 Hình 7.5: Máy phay CNC MVC-955 74 Hình 7.6: Máy mài 75 Hình 7.7: Máy phay vạn năng 75 Hình 7.8: Máy tiện 75 Hình 7.9: Chuẩn phôi khi gia công 76 Hình 7.10: Tấm kẹp trên 76 Hình 7.11: Tấm kẹp trên sau gia công 77 Hình 7.12: Tấm kẹp dưới 78 Hình 7.13: Tấm kẹp dưới sau gia công 79 Hình 7.14: Tấm đẩy 79 Hình 7.15: Tấm đẩy sau gia công 80 Hình 7.16: Tấm giữ 80 Hình 7.17: Tấm giữ sau gia công 81 xii
15. Hình 7.18: Gối đỡ 82 Hình 7.19: Gối đỡ sau gia công 82 Hình 7.20: Tấm khuôn trên 83 Hình 7.21: Tấm khuôn trên sau gia công 84 Hình 7.22: Tấm khuôn dưới 85 Hình 7.23: Tấm khuôn dưới sau gia công 86 Hình 7.24: Vòng định vị 87 Hình 7.25: Vòng định vị sau gia công 88 Hình 7.26: Các chi tiết trong bộ khuôn 89 Hình 7.27: Lắp ráp phần khuôn cố định 89 Hình 7.28: Lắp ráp phần khuôn di động 90 Hình 7.29: Lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn 90 Hình 8.1: Máy ép nhựa SW-120B 91 Hình 8.2: Nhựa dùng để ép phun 91 Hình 8.3: Xương keo 92 Hình 8.4: Sản phẩm sau khi ép 92 xiii
16. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing CAE Computer Aided Engineering CNC Computerized Numerical Control EMX Expert Moldbase Extention xiv
17. ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của để tài Thế giới Trong cuộc sống thường nhật hiện nay có thể nhận thấy các sản phẩm xung quanh mình được làm từ nhựa rất nhiều. Từ những sản phẩm đơn giản như cái thau, cái rổ, cái lược đến các sản phẩm tinh xảo như vỏ điện thoại di động, vỏ xe máy, linh kiện máy tính Với sự phát triển không ngừng của ngành nhựa thì sự ra đời của ngành công nghiệp khuôn mẫu để hỗ trợ cho nó là tất yếu. Một khi nền công nghiệp khuôn mẫu phát triển thì sẽ làm đa dạng hóa sản phẩm nhựa trên thị trường, hạ giá thành sản phẩm làm tăng tính cạnh tranh của doanh nghiệp, đồng thời giúp người tiêu dùng có nhiều phương án lựa chọn khi mua một sản phẩm. Trong nước Hòa nhập cùng xu hướng phát triển trên thế giới, ở nước ta ngành sản xuất và gia công vật liệu chất dẻo đang bắt đầu được chú trọng và phát triển. thành tựu đầu tiên mà được đánh giá là sự ra đời hàng loạt các sản phẩm đa dạng phong phú, chất lượng và độ phức tạp của sản phẩm ngày càng được nậng cao và hoàn thiện. hệ thống máy móc, thiết bị ngày càng được cải tiến. hiện nay và trong tương lai, ngành công nghiệp vật liệu chất dẻo có xu hướng ngày một phát triển, đây là một chiến lược lâu dài và nhiều triển vọng. Chính vì những lí do trên nên nhóm đã quyết định chọn đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA ( SẢN PHẨM: BỘ CỜ VUA)” Thông qua đề tài này nhóm sinh viên mong muốn áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế chế tạo, góp một phần nhỏ vào việc phát triển nền công nghiệp khuôn mẫu nhựa. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: vận dụng các kiến thức về khuôn ép nhựa, đi sâu vào nghiên cứu để thiết kế bộ khuôn một cách hiệu quả. - Ý nghĩa thực tiễn: đề tài góp phần tạo ra sản phẩm có giá thành thấp, kiểu mẫu mới đồng thời giúp người tiêu dùng có nhiều phương án lựa chọn khi mua một sản phẩm, tăng tính cạnh tranh của doanh nghiệp. 1.3 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và phân tích dòng chảy trong khuôn ép nhựa. - Thiết kế sản phẩm và bộ khuôn ép nhựa với các phần mềm hỗ trợ. - Chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm thiết kế. 1.4 Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài này nhóm sinh viên đã tiến hành bằng các phương pháp: - Khảo sát các mẫu sản phẩm nhựa trên thị trường và nhu cầu sử dụng, hình thành ý tưởng thiết kế hình dáng sản phẩm cho phù hợp với mục đích sử dụng. - Tham khảo tài liệu về khuôn mẫu. Kiến thức theo thời gian đã được tích lũy. Tài liệu tham khảo được thu thập qua sách vở, giáo trình và Internet. GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh Trang 1
18. ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP - Sử dụng phần mềm Creo 2.0 để thiết kế sản phẩm, từ đó tiến hành các bước tiếp theo như tách khuôn, phân tích - Lựa chọn vật liệu cho sản phẩm và vật liệu làm khuôn cho phù hợp. - Sử dụng phần mềm Moldflow Insight 2013 để phân tích quá trình ép phun. - Tự nghiên cứu từ nguồn tài liệu tin cậy thu thập được, chắt lọc những thông tin có giá trị, đồng thời suy nghĩ tìm ra cách giải quyết vấn đề. - Lập trình gia công chi tiết ở xưởng khoa cơ khí. 1.5 Kết cấu của ĐATN - Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun. - Tìm hiểu các dạng khay bằng nhựa: yêu cầu chung sản phẩm, yêu cầu kết cấu, hình dạng, thẩm mỹ - Tìm hiểu về cờ vua và lịch sử cờ vua - Thiết kế sản phẩm trên phần mềm Creo Parametric 2.0. - Mô phỏng dòng chảy nhựa cho khuôn ép nhựa với phần mền Moldflow Insight 2013. - Thiết kế khuôn ép nhựa cho sản phẩm bộ cờ vua. - Gia công khuôn ép nhựa cho sản phẩm bộ cờ vua. - Lắp ráp và ép thử - Kết luận GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh Trang 2
19. ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU CHẤT DẺO POLYMER CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHUÔN ÉP NHỰA 2.1. Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer [2],[3] 2.1.1. Khái niệm Chất dẻo hay còn gọi là nhựa (Plastic) hay Polymer, là các hợp chất cao phân tử được hình thành do sự lặp lại nhiều lần của một hay nhiều loại nguyên tử hay nhóm nguyên tử (Monome, đơn vị cấu tạo của Polymer) liên kết với nhau với số lượng khá lớn để tạo nên một loạt các tính chất mà chúng không thay đổi đáng kể khi lấy đi hay thêm vào một vài đơn vị cấu tạo. Nó có thể được phun vào khuôn, được nghiền vụn lại và lập lại quá trình đó một số lần. Tuy nhiên vật liệu dẻo sẽ bị mất phẩm chất (độ bền, cơ tính, ) khi quá trình đó lặp đi lặp lại nhiều lần. 2.1.2. Phân loại Có nhiều cách phân loại Polymer dưới đây ta chỉ ra các cách thường dùng. - Theo nguồn gốc: + Polymer tự nhiên: Cao su, xenlulo, protein + Polymer nhân tạo: PE, PP, PS - Theo cấu trúc hình học: + Polymer mạch thẳng. + Polymer mạch nhánh: Polymer mạch nhánh dạng lưới, Polymer mạch nhánh dạng không gian. - Theo ứng dụng: + Polymer thông dụng: Dùng để sản xuất các chi tiết khối kỹ thuật đòi hỏi tính chất cơ lý hóa cao hơn. Ví dụ như: PP, PE, PMMA + Polymer kỹ thuật: Dùng để sản xuất các chi tiết kỹ thuật đòi hỏi tính chất cơ lý hóa cao hơn. Ví dụ như: PA, PC, PF(teflo) - Theo tính chất chịu nhiệt: + Polymer nhiệt dẻo: Polymer mạch thẳng dưới tác dụng của nhiệt độ nó bị chảy dẻo ra, khi làm nguội nó rắn lại, quá trình này được lặp đi lặp lại. Loại Polymer này có ưu điểm tái sinh được, nên người ta dùng làm đồ gia dụng. + Polymer nhiệt rắn: Hay còn gọi là Polymer đặc nhiệt là loại Polymer mạng không gian, dưới tác dụng của nhiệt độ hay chất đóng rắn, nó trở nên cứng, quá trình này không lặp lại. Ưu điểm của loại này là có cơ tính tốt, nên được dùng nhiều trong kỹ thuật. 2.1.3. Tính chất cơ bản của Polymer Một số tính chất cơ học quan trọng của vật liệu nhựa: độ bền kéo, độ dãn dài, độ cứng, độ dai va đập, chống mài mòn, module đàn hồi Độ bền cơ học Độ bền cơ học là khả năng chống lại sự phá hoại dưới tác dụng của các lực cơ học. GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh Trang 3
20. ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP Độ bền của một sản phẩm làm bằng vật liệu Polymer phụ thuộc nhiều yếu tố như: - Chế độ trùng hợp, loại xúc tác, phụ gia - Phương pháp gia công. - Kết cấu hình dạng sản phẩm Thông số cơ bản phản ánh độ bền Polymer Giới hạn bền (휎b) là giá trị ứng suất mà mẫu bị phá hoại trong những điều kiện đã cho. Giới hạn bền có thể được xác định theo một số loại biến dạng khác nhau như biến dạng kéo đứt, biến dạng nén, biến dạng uốn, tương ứng là độ bền kéo đứt, độ bền nén, và độ bền uốn . Độ bền kéo đứt là khả năng chịu lực của vật liệu khi bị kéo dãn bằng một lực xác định ở tốc độ kéo dãn xác định cho đến lúc đứt. Độ bền uốn là khả năng chịu lực của vật liệu khi chịu uốn. Độ bền nén là khả năng chịu lực của vật liệu khi bị nén. Giới hạn ềb n của Polymer phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường thử nghiệm và thời gian tác dụng của lực nên khi so sánh độ bền các Polymer với nhau phải so sánh ở cùng điều kiện thử nghiệm. Độ biến dạng tương đối (e) là giá trị biến dạng tăng đến cực đại tại ờth i điểm đứt. Độ biến dạng cực đại tương đối cũng phụ thuộc loại biến dạng, tốc độ biến dạng và nhiệt độ. Nói phép suy luận vật liệu đang ở trạng thái nào khi ứđ t. Ví ụd : khi vật thể dòn bị đứt, độ biến dạng cực đại tương đối không vượt quá vài %, còn trạng thái mềm cao từ hàng trăm phần trăm đến phần ngàn. Trong trường hợp kéo đơn trục, độ biến dạng tương đối cực đại có thể là độ dãn dài khi đứt. Độ dai va đập Hiện trạng chống lại ảt i trọng động của chất dẻo thường có thể phân tích ằb ng kết quả kiểm tra độ dai va đập. Thực hiện trên thiết bị Charpy – dùng con lắc dao động (búa) để phá vỡ mẫu thử được kẹp chặt hai đầu, xác định công va đập riêng trên 1 đơn vị diện tích ẫm u thử (kJ/m2). Module đàn hồi Đặc trưng cho độ cứng của vật liệu hoặc đặc trưng cho tính chất của vật liệu, mà dưới tác dụng của một lực đã cho thì sự biến dạng của mẫu thử xảy ra đến mức nào. Vật liệu đàn hồi lý tưởng, trong quá trình chịu tải, cho đến giới hạn chảy thì độ dãn dài tỷ lệ thuận với ứng suất. Hệ số tỷ lệ chính là module đàn hồi, ký hiệu là E (N/mm2). Một số tính chất vật lý của nhựa: tỷ trọng, chỉ số nóng chảy, độ nhớt, co rút, tính cách điện, truyền nhiệt Tỷ trọng của nhựa Tỷ trọng thể hiện một phần tính chất của nguyên liệu nhựa, đơn vị: (g/cm3). Vật liệu nhựa tương đối nhẹ, tỷ trọng dao động từ 0.9 – 2 (g/cm3). GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh Trang 4
21. ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP Tỷ trọng tăng: lực kéo đứt, nhiệt độ biến mềm, độ kháng hóa chất tăng, ngược lại ựl c va đập và độ nhớt giảm. Tỷ trọng phụ thuộc vào độ kết tinh: độ kết tinh cao thì tỷ trọng cao. Loại nhựa Tỷ trọng (g/cm3) Loại nhựa Tỷ trọng (g/cm3) PELD 0.910 – 0.924 PS 1.040 – 1.050 PEMD 0.925 – 0.940 ABS 1.040 – 1.060 PEHD 0.941 – 0.965 PA6, PA66 1.130 – 1.150 PP 0.900 – 0.910 PC 1.190 – 1.200 Bảng 2.1: Tỷ trọng một sống nguyên liệu nhựa thông dụng Chỉ số nóng chảy Là chỉ số thể hiện tính chảy hay khả năng chảy của vật liệu, rất cần thiết trong quá trình chọn lựa nguyên vật liệu và công nghệ gia công. Chỉ số nóng chảy càng lớn thể hiện tính lưu động của nhựa càng cao và càng dễ gia công. Đơn vị tính: g/10 phút (ở điều kiện áp suất và nhiệt độ nhất định theo tiêu chuẩn đo). Tiêu chuẩn đo chỉ số nóng chảy là ASTM D1238. Chỉ số chảy cao: - Trọng lượng phân tử thấp, dễ chảy. - Dùng nhiệt độ, áp suất gia công thấp. - Chu kỳ sản xuất ngắn. - Dễ gia công và sản phẩm đạt chất lượng hơn. Chỉ số chảy thấp: - Vật liệu khó chảy, sản phẩm dễ bị khuyết tật. - Làm tăng thời gian điền đầy khuôn. - Làm tăng thời gian duy trì áp. - Áp suất cần thiết để điền đầy khuôn phải cao. - Đòi hỏi nhiệt độ gia công cao. Độ co rút của nhựa Là tỷ lệ % chênh lệch kích thước của sản phẩm sau khi đã lấy khỏi khuôn được định hình và ổn định kích thước so với kích thước của khuôn. STT Nhựa Mật độ (g/cm3) Hệ số co rút 1 PVC 1.3-1.35 0.004-0.005 2 GPPS 1.04-1.05 0.002-0.006 3 HIPS 1.04-1.05 0.002-0.006 4 AS 1.04-1.05 0.002-0.007 5 ABS 1.04-1.05 0.003-0.008 GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh Trang 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4