(Đồ án hcmute) thiết kế, chế tạo mô hình máy và khuôn ép nhựa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY VÀ KHN ÉP NHỰA GVHD: ThS TRẦN VĂN TRỌN SVTH: PHẠM VAN HIỂN MSSV: 12143415 NGUYỄN CÔNG HẬU 12143301 VŨ ÐỨC HUY 12143422 ÐINH ÐỨC NHẬT MỸ 12143122 PHẠM DƯƠNG HẢI 12143298 VŨ HOÀNG NHẬT 12143354 NGUYỄN TIẾN ÐẠT 12143291 S K C0 3 Tp Hồ Chí Minh, 2016 an M CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc _ _ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: Th.S TRẦN VĂN TRỌN Sinh viên thực hiện: STT MSSV Tên SV thực Số điện thoại E-mail 12143415 Phạm Văn Hiển 0974035737 duyhienspk@gmail.com 12143301 Nguyễn Công Hậu 01686850068 hau1302@gmail.com 12143422 01266136813 vuduchuy365@gmail.com 12143122 01644811911 ducnhatmy.dinh@gmail.com 12143298 Vũ Đức Huy Đinh Đức Nhật Mỹ Phạm Dương Hải 12143354 Vũ Hoàng Nhật 01264514531 12143354@student.hcmute.edu 0923912210 12143291@student.hcmute.edu 12143291 Nguyễn Tiến Đạt 01269900568 duonghaipham.1105@gmail.com Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY VÀ KHN ÉP NHỰA Số liệu cho trƣớc: - Hình ảnh logo khoa Đào tạo Chất Lượng Cao Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh - Phần mềm Creo Parameter 3.0 - Tài liệu khuôn ép nhựa - Phần mền AutoDesk Simulation Moldflow Synergy - Thông số kỹ thuật máy ép nhựa - Các cơng thức tính tốn thiết kế khn an Nội dung đề tài - Tổng quan máy ép nhựa - Chọn phương án thiết kế mơ hình - Chọn phương án thiết kế khn - Tính tốn - thiết kế phận truyền động mơ hình - Thiết kế khn máy ép nhựa - Tìm hiểu vật liệu công nghệ ép phun - Thiết kế 3D sản phẩm logo khoa - Tách khuôn (phần mền Creo Parametric 3.0) lên mơ hình khn - Mơ dịng nhựa (AutoDesk Simulation Moldflow Synergy) - Gia công khuôn - Thiết kế hệ thống phun máy - Thiết kế, lắp đặt hệ thống đẩy máy - Thiết kế, lắp đặt hệ thống điều khiển - Vận hành bảo dưỡng mơ hình - Bảo dưỡng khuôn Các sản phẩm dự kiến - Mơ hình máy ép nhựa - Mơ hình khn logo khoa CLC Ngày giao nhiệm vụ: 05/03/2016 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/07/2016 TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) an LỜI NÓI ĐẦU Đồ án tốt nghiệp tổng kết trình học tập trường chuẩn bị bước vào thực tế sống sản xuất Trong suốt trình thực hồn thành đồ án tốt nghiệp, nhóm đồ án cố gắng nỗ lực nhiều bên cạnh nhóm may mắn nhận quan tâm, giúp đỡ vơ to lớn từ phía nhà trường, thầy cố vấn với động viên giúp đỡ gia đình bạn bè Chính tình cảm tạo cho nhóm chúng em có tự tin hăng hái công việc, học hỏi nhiều hoàn thành tốt đồ án Nhóm đồ án chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:  Ban chủ nhiệm Khoa Chất Lượng Cao, Bộ môn Công nghệ Chế Tạo Máy – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi để nhóm thực đề tài  Thầy Trần Văn Trọn – giáo viên hướng dẫn thực đồ án tốt nghiệp thầy phản biện Đoàn Tất Linh tận tình giảng dạy, tạo điều kiện động viên nhóm suốt thời gian thực đồ án  Các thầy cô Khoa cung cấp tài liệu, hướng dẫn giúp đỡ nhóm hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp  Gia đình người thân nơi động viên giúp đỡ nhóm để hồn thành tốt đề tài  Cuối xin cảm ơn bạn bè giúp nhóm đồ án nhiều Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM tháng 8/2016 Đại diện nhóm Phạm Văn Hiển i an TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY VÀ KHN ÉP NHỰA Nhằm tạo sản phẩm để phục vụ cho trình giảng dạy khoa Chất Lượng Cao nói riêng Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM nói chung, đồng thời nhóm sinh viên khóa sau tham khảo, củng cố kiến thức thực tế, nhóm chúng em tiến hành thiết kế, chế tạo mơ hình máy ép phun nhựa khn ép phun sản phẩm logo khoa Nội dung gồm có:  Chương 1: Tổng quan đề tài tốt nghiệp  Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế khuôn máy ép o Tổng quan công nghệ ép phun o Các phận máy ép phun o Q trình thiết kế sản xuất khn ép nhựa  Chương 3: Tính tốn, thiết kế chế tạo khn mơ hình máy ép nhựa  Chương 4: Q trình gia cơng chế tạo  Chương 5: So sánh kết sau hoàn thành với mục đích ban đầu đề  Chương 6: Hướng phát triển cho đề tài Sau nghiên cứu thực nhóm chúng em làm mơ hình máy ép khuôn sản phẩm logo khoa Chất Lượng Cao Tuy nhiên, sản phẩm nhiều hạn chế máy thiết kế cịn cồng kềnh, khơng ép sản phẩm thật, không điều chỉnh khoảng cách mở khn, ngun lí đóng mở khn cịn khác so với thực tế…Để nâng cao tính hồn thiện, đồ án tốt nghiệp nên phát triển theo hướng sau: - Phát triển mơ hình theo hướng tự động hóa Nghiên cứu, thay hệ thống khí nén hệ thống thủy lực Nghiên cứu để ép sản phẩm thật ii an ABSTRACT NAME OF SUBJECT: DESIGN AND MANUFACTURE A SAMPLE ABOUT THE INJECTION MOLDING MACHINE AND PLASTIC INJECTION MOLD We created a product with the purpose to service for teaching of high quality faculty in particular and HCM University of Technology and Education in general Beside that we want to improve our practical experience so we designed and manufactured this sample about the injection molding machine and plastic injection mold have faculty logo The project consist of chapter:  Chapter 1: Overwiew of injection mold technology and this project  Chapter 2: The basic of knowledge about the design mold plastic and injection molding machine o Injection mold technology overview o The basic components of machine o The procedure of design and make the machine  Chapter 3: Calculate, design, manufacture, research about specification of this machine and injection mold  Chapter 4:  Chapter 5: Comparing the results after completion of the initial purpose of this project  Chapter 6: Development direction for this project After research and implementation, our team have made the Injection molding machine model and the mold products of faculty for high quality training logo However, the product is still limited as machine design is cumbersome, not to create the real product, unadjusted the distance open of the mold, the principle of the mold open are different from reality,… To improve the completeness, the thesis should be developed in the following directions: - Model development towards automation Research and althenative the pneumatic system by the hydraulic system Research to be able to create real product iii an MỤC LỤC CHƢƠNG : TỔNG QUAN 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Yêu cầu đề tài Giới hạn đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Kết dự kiến đạt đƣợc CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan công nghệ ép phun 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Nhu cầu thực tế hiệu kinh tế công nghệ ép phun 2.1.3 Khả công nghệ 2.1.4 Phân loại máy ép phun 2.1.5 Các yêu cầu kỹ thuật khuôn 2.1.6 Chu kì ép phun 2.1.7 Vật liệu dùng công nghệ ép phun 2.2 Các phận máy ép phun 13 2.2.1 Hệ thống hỗ trợ ép phun 13 2.2.2 Hệ thống phun 14 2.2.3 Hệ thống kẹp 18 2.2.4 Hệ thống khuôn 20 2.2.5 Hệ thống điều khiển 22 2.3 Các thông số máy ép phun 23 2.3.1 Diện tích ép 23 2.3.2 Bàn kẹp 23 2.3.3 Lực kẹp khuôn 24 2.3.4 Khoảng cách kẹp hành trình động 24 2.4 Quy trình thiết kế khn ép nhựa 24 2.5 Quy trình sản xuất khuôn ép nhựa 26 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ 27 3.1 Cơ sở thiết kế 27 3.2 Phân tích ƣu nhƣợc điểm phƣơng án thiết kế 27 3.2.1 Phƣơng án 27 3.2.2 Phƣơng án 28 3.2.3 Phƣơng án 30 3.3 Chọn hệ thống điều khiển cấu truyền động cho mơ hình máy ép 31 3.3.1 Chọn hệ thống điều khiển 31 3.3.2 Chọn cấu truyền động 31 iv an 3.3.3 Chọn động tạo chuyển động cho trục vít 32 3.4 Tính tốn hệ thống kẹp khuôn 32 3.4.1 Xylanh đẩy động 32 3.4.2 Xylanh đẩy sản phẩm 33 3.4.3 Tính tốn cho trục dẫn hƣớng thép 34 3.5 Tính tốn phận trục vít 37 3.5.1 Chọn trục vít 37 3.5.2 Chọn động làm quay trục vít 39 3.5.3 Tính tốn xylanh đẩy đài phun xylanh đẩy trục vít 39 3.6 Các phận phụ máy ép phun: 40 3.6.1 Bộ phận tiếp liệu 40 3.6.2 Thanh dẫn trƣợt 40 3.7 Kiểm nghiệm độ bền uốn cho 41 3.8 Tính tốn thiết kế khn cho mơ hình máy ép phun: 49 3.8.1 Thiết kế sản phẩm 49 3.8.2 Bề dày sản phẩm 54 3.8.3 Góc khn sản phẩm 54 3.8.4 Hệ số co rút sản phẩm 57 3.8.5 Ứng dụng phần mềm Mould Flow phân tích sản phẩm 61 3.8.6 Thiết kế khuôn cho sản phẩm logo khoa 77 3.8.7 Tách khuôn sản phẩm 87 3.8.8 Hệ thống dẫn hƣớng định vị 92 3.8.9 Hệ thống đẩy 98 3.8.10 Hệ thống làm nguội 107 3.8.11 Hệ thống khí 108 3.8.12 Lập trình gia cơng khn logo khoa 111 3.9 Thiết kế hệ thống điều khiển cho mơ hình 136 CHƢƠNG 4: Q TRÌNH GIA CƠNG CHẾ TẠO 139 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 145 5.1 Thông số kỹ thuật mơ hình 145 5.2 Quy trình vận hành mơ hình máy ép nhựa 145 5.3 Hƣớng dẫn sử dụng bảng điều khiển để vận hành mơ hình máy ép phun 145 5.4 Hƣớng dẫn cách tháo lắp khuôn 146 5.5 Yêu cầu việc vận hành hệ thống 152 5.5.1 Yêu cầu lắp ráp 152 5.5.2 An toàn sử dụng 152 CHƢƠNG 6: KẾT QUẢ – HƢỚNG PHÁT TRIỂN 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO 155 v an DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAD (Computer Aided Design): thiết kế hỗ trợ máy tính (hay cịn gọi cơng cụ trợ giúp vẽ máy tính) CAM (Computer Aided Manufacturing): lĩnh vực sử dụng máy tính để tạo chương trình điều khiển hệ thống sản xuất, kể trực tiếp điều khiển thiết bị, hệ thống, đảm bảo vật tư kỹ thuật CNC (Computerized Numerical Control): máy gia cơng điều khiển số có trợ giúp máy tính việc vận hành lập trình gia cơng CAE (Computer Aided Engineering): tính tốn kỹ thuật với trợ giúp máy tính vi an DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Chu kì ép phun Hình 2.2: Giai đoạn ép phun Hình 2.3: Giai đoạn đẩy .7 Hình 2.4: Phân tử PP Hình 2.5: Hệ thống hỗ trợ ép phun 13 Hình 2.6: Hệ thống phun 14 Hình 2.7: Cấu tạo trục vít 15 Hình 2.8: Băng gia nhiệt .16 Hình 2.9: Bộ hồi tự hở 17 Hình 2.10: Vịi phun 17 Hình 2.11: Hệ thống kẹp 18 Hình 2.12: Cơ cấu khuỷu 19 Hình 2.13: Tấm di động vị trí máy ép phun .19 Hình 2.14: Vị trí nối máy 20 Hình 2.15: Hệ thống khuôn 21 Hình 2.16: Hệ thống điều khiển 22 Hình 2.17: Bảng điều khiển 23 Hình 2.18: Quy trình thiết kế khn ép nhựa 25 Hình 2.19: Quy trình sản xuất khuôn ép nhựa 26 Hình 3.1: Sơ đồ ngun lí phương án 27 Hình 3.2: Phương án thiết kế 28 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lí phương án 29 Hình 3.4: Phương án thiết kế 29 Hình 3.5: Sơ đồ ngun lí phương án 30 Hình 3.6: Phương án thiết kế 30 Hình 3.7: Hệ thống điều khiển điện khí nén 31 Hình 3.8: Tấm động 35 Hình 3.9: Tấm tĩnh 36 Hình 3.10: Phễu cấp liệu 40 Hình 11: Thanh dẫn trượt 41 Hình 3.12: Mơ hình phân tích lực lên lúc cân 41 Hình 3.13: Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên dầm 42 Hình 3.14: Biều đồ nội lực .43 Hình 15: Kết cấu thân máy 46 Hình 16: Biểu đồ lực dọc trục NZ 46 Hình 17: Biểu đồ lực tác dụng .47 Hình 18: Biểu đồ momen uốn .48 vii an Hình 4.9: Hệ thống phun Hình 4.10: Hệ thống kẹp khn 143 an Hình 11:Hệ thống kẹp khuôn 144 an CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 5.1 Thông số kỹ thuật mơ hình Bộ phận Kìm Tổng qt Chi tiết Kích thước bảng kìm Khoảng cách trục dẫn hướng Độ dày khn Hành trình lói Áp lực kìm Kích thước máy Khối lượng máy Đơn vị mm mm mm mm m kg Thụng s 400ì400 320ì320 100ữ180 50 2500 1,9 x 0,58 x 1,4 350 Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật 5.2 Quy trình vận hành mơ hình máy ép nhựa Kiểm tra, chuẩn bị trước vận hành: - Kiểm tra máy nén khí - Kiểm tra ống nối khí - Kiểm tra bắt chặt bulong bắt khn, kiểm tra cửa bảo vệ, cửa an tồn máy - Kiểm tra nguồn điện - Đóng điện Sau thực quy trình kĩ thuật chuẩn bị, kiểm tra tiến hành cho chạy mơ hình: - Đóng điện, nhả nút emergency máy sẵn sàng cho chế độ hoạt động - Sử dụng hai chế độ tự động tay để vận hành máy - Sau hoàn thành xong chu trình, dừng máy, mở khn, tháo điện 5.3 Hƣớng dẫn sử dụng bảng điều khiển để vận hành mơ hình máy ép phun Có hai chế độ điều khiển:  Bẳng tay: Dùng nút nhấn để tạo chuyển động độc lập xylanh Thực chuyển động - Đóng mở khn, đẩy sản phẩm - Tiến lùi trục vít, tiến lùi đài phun - Quay trục vít  Tự động: Máy chạy tự động liên tục theo quy trình cơng nghệ đặt sẵn 145 an 5.4 Hƣớng dẫn cách tháo lắp khuôn Bước 1: Nhập khn vào mơ hình Chọn kiểu lắp Default 146 an Bước 2: Lắp bạc dẫn hướng vào khuôn Bước 3: Lắp kẹp với khuôn 147 an Bước 4: Lắp bạc cuống phun vào kẹp lắp vít lục giác để giữ khn lại với Bước 5: Lắp vòng định vị với kẹp vít lục giác giữ vịng định vị Như lắp xong phần khuôn cố định 148 an Bước 6: Lắp chốt dẫn hướng vào khn Bước 7: Lắp bốn lị xo hai gối đỡ 149 an Bước 8: Lắp giữ chốt hồi Bước 9: Lắp đẩy bốn vít lục giác liên kết đẩy với giữ 150 an Bước 10: Lắp kẹp bốn vít lục giác liên kết phần khn di động Và kết khn hồn chỉnh 151 an Cuối cùng, lắp ghép lịng khn chi tiết khn để khn hồn chỉnh, lắp ghép khuôn ta lắp từ mặt phân khuôn hai phía 5.5 Yêu cầu việc vận hành hệ thống 5.5.1 Yêu cầu lắp ráp - Vệ sinh lắp ráp hệ thống khí nén - Thường xuyên vệ sinh máy nén khí, làm kín tất khe hở sau vệ sinh - Kiểm tra ông nối, khớp nối xylanh để chắn khơng có diện cáu bụi bặm, vảy cặn - Bôi mỡ đầy đủ vào rãnh then, then trượt lúc lắp ráp để tăng tuổi thọ cho chi tiết - Khi lắp ráp chi tiết hệ thống, phải phủ lớp dầu thủy lực vào chi tiết để tăng bôi trơn ban đầu, hệ thống chuẩn bị tốt để làm việc Nhớt mỡ bôi trơn chất dễ tan sử dụng để dễ dàng gắn chi tiết với cần thiết 5.5.2 An toàn sử dụng - Khi làm việc thấy khn vào khơng bình thường, q chặt, có tiếng kêu lạ thi khơng thao tác phải dừng máy - Khi máy vận hành, không thao tác phía sau máy, làm động tác hai mặt máy, không trèo leo máy chui vào gầm máy, không để tay hai kẹp khn - Khi sửa chữa cần phải cắt điện hồn toàn - Kiểm tra thường xuyên vệ sinh 152 an CHƢƠNG 6: KẾT QUẢ – HƢỚNG PHÁT TRIỂN Với phần trình bày đồ án tốt nghiệp, nhóm hồn thành nội dung đề tài sau: - Tìm hiểu cấu tạo máy ép nhựa - Tính tốn, thiết kế hệ thống khí nén mơ hình máy ép nhựa - Tính tốn, thiết kế hệ thống học mơ hình máy ép nhựa - Các thao tác lập vẽ khí - Thiết kế mạch điện khí nén cho mơ hình - Tính tốn, thiết kế khn để lắp mơ hình máy ép - Cách vận hành, bảo dưỡng máy ép nhựa - Cách tháo, lắp, bảo dưỡng khuôn ép nhựa So với mục tiêu đề ra, mơ hình máy ép phun có cấu hoạt động theo trình tự định theo nguyên lí thiết kế, đảm bảo hoạt động quy trình so với máy ép phun thực tế  Mơ hình đạt Hình 1: Mơ hình khn 153 an Hình 2: mơ hình máy ép nhựa  Khó khăn - Thời gian đầu làm đồ án cịn chưa quen, bỡ ngỡ với cơng việc - Trong q trình gia cơng chi tiết sai sót nên lắp ráp gặp phải khó khăn dẫn đến việc phải điều chỉnh lại chi tiết nhiều lần - Một số chi tiết máy chưa hoàn thiện - Một số phận thiết kế chưa đạt yêu cầu kỹ thuật  Hướng phát triển 154 an - Phát triển mơ hình theo hướng tự động hóa - Lắp đặt vào khảo nghiệm mơ hình nhằm khẳng định tính thực tế đồng thời ứng dụng nhanh tiến khoa học kĩ thuật vào công tác giảng dạy nhà trường - Lắp đặt thêm hệ thống che chắn chi tiết gây nguy hiểm TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] ThS Trần Quốc Hùng “Dung sai – Kỹ thuật đo” 2005 [2] ThS Trần Minh Thế Uyên – TS Phạm Sơn Minh “Thiết kế chế tạo khn phun ép nhựa ”, Hồ Chí Minh 2014 155 an [3] ThS Trần Minh Thế Uyên – TS Phạm Sơn Minh “Mơ quy trình phun ép nhựa”, Hồ Chí Minh 2014 [4] TS Vũ Hồi Ân “Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa” 1995 [5] SV Nguyễn Tuấn Huy - trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM “Đồ án tốt nghiệp: Thiết máy ép phun nhựa 250 tấn” 2012 [6] Đỗ Kiến Quốc (chủ biên) – Nguyễn Thị Hiền Lương – Bùi Cơng Thành – Lê Hồng Tuấn ĐH Bách khoa Tp.HCM “Giáo trình sức bền vật liệu” 2007 [7] Nguyễn Trọng Hiệp – NXB Giáo Dục “Giáo trình chi tiết máy” [8] Hồ Lê Viên – NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội “Các máy gia công vật liệu rắn dẻo tập 2” 2008 [9] Nhữ Hoàng Giang – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội “Công nghệ thiết bị gia công vật liệu polyme” 2008 TIẾNG ANH [1] Friedrich Johanaber “Injection molding machine 4th edition” [2] Tim Osswald “Injection molding handbook 2nd edition” 156 an S an K L 0 ... nghệ ép phun o Các phận máy ép phun o Q trình thiết kế sản xuất khn ép nhựa  Chương 3: Tính tốn, thiết kế chế tạo khn mơ hình máy ép nhựa  Chương 4: Q trình gia cơng chế tạo  Chương 5: So sánh... chuyên ngành khuôn mẫu nên nhóm đến chọn đề tài đồ án lĩnh vực khuôn mẫu (thiết kế - chế tạo - ép phun) Đề tài nhóm ? ?Thiết kế, chế tạo mơ hình máy khn ép nhựa? ??, mục đích đề tài tạo điều kiện... tiến hành thiết kế, chế tạo mô hình máy ép phun nhựa khn ép phun sản phẩm logo khoa Nội dung gồm có:  Chương 1: Tổng quan đề tài tốt nghiệp  Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế khuôn máy ép o Tổng