(Đồ án hcmute) thiết kế, chế tạo module gia nhiệt bằng khí nóng cho khuôn phun ép

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MODULE GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NĨNG CHO KHUÔN PHUN ÉP GVHD: TS PHẠM SƠN MINH SVTH: HUỲNH MINH TRÍ MSSV: 11143164 SVTH: LÊ CHÍ ĐẠT MSSV: 11143222 SVTH: TRẦN THÀNH DUY MSSV: 13143586 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MODULE GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NĨNG CHO KHN PHUN ÉP SVTH : HUỲNH MINH TRÍ MSSV:11143164 LÊ CHÍ ĐẠT MSSV:11143222 TRẦN THÀNH DUY MSSV:13143586 Khố : 2011 - 2015 Ngành : CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY GVHD: TS PHẠM SƠN MINH Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2016 an Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự –Hạnh phúc Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao -*** -*** -Tp Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 01 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Chí Đạt MSSV: 11143222 Huỳnh Minh Trí MSSV: 11143164 Trần Thành Duy MSSV: 13143586 Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy Lớp: 11143CL1 Giáo viên hướng dẫn: TS Phạm Sơn Minh Ngày giao đề tài: 30/09/2015 Ngày nộp đề tài: 09/01/2016 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo module gia nhiệt khí nóng cho khn phun ép Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tham khảo tài liệu, báo về: công nghệ phun ép nhựa phương pháp gia nhiệt cho khuôn phun ép - Phần mềm ANSYS – Module CFX - Khuôn phun ép nhóm sinh viên khác thực Nội dung thực đề tài: • Huỳnh Minh Trí - Cơng nghệ phun ép nhựa ảnh hưởng nhiệt độ khuôn đến chất lượng sản phẩm - Phương pháp gia nhiệt bề mặt cho khuôn phun ép nhựa - Phương pháp gia nhiệt cho khn phun ép khí nóng - Xuất vẽ, gia cơng gia nhiệt • Lê Chí Đạt - Thiết kế mạch điện điều khiển - Thiết kế mạch động lực - Thiết kế hệ thống gia nhiệt cho khuôn: khung đỡ gia nhiệt, nguyên lý hoạt động hệ thống • Trần Thành Duy - Giới thiệu phần mềm ANSYS – Module CFX - Ứng dụng ANSYS – CFX mô q trình gia nhiệt cho bề mặt khn i an - Thiết kế module gia nhiệt: • vịi phun khí • vịi phun khí • vịi phun khí • Phần chung (cả sinh viên) - Chế tạo hoàn chỉnh hệ thống - Tiến hành chạy thử mạch điện hệ thống cánh tay robot Sản phẩm: - Module gia nhiệt cho khn phun ép khí nóng phục vụ cho trình nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ khuôn đến chất lượng sản phẩm phun ép nhựa - Phương pháp mơ q trình gia nhiệt cho khn phun ép khí nóng Trưởng ngành Giáo viên hướng dẫn ii an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Huỳnh Minh Trí MSSV: 11143164 Họ tên Sinh viên: Lê Chí Đạt .MSSV: 11143222 Họ tên Sinh viên: Trần Thành Duy MSSV: 13143586 Ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy Tên đề tài: Thiết kế chế tạo module gia nhiệt khí nóng cho khn phun ép Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS PHẠM SƠN MINH NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iii an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Huỳnh Minh Trí MSSV: 11143164 Họ tên Sinh viên: Lê Chí Đạt .MSSV: 11143222 Họ tên Sinh viên: Trần Thành Duy MSSV: 13143586 Ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy Tên đề tài: Thiết kế chế tạo module gia nhiệt khí nóng cho khn phun ép Họ tên Giáo viên phản biện: Th.S TRẦN VĂN TRỌN NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iv an LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đại học báo cáo đồ án tốt nghiệp này, nhóm nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình q thầy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh Trước hết, nhóm xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô môn Công nghệ tự động, khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM thầy tận tình dạy bảo cho nhóm suốt thời gian học tập rèn luyện trường Nhóm xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy TS Phạm Sơn Minh hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm q trình làm đồ án tốt nghiệp Mặc dù nhóm có nhiều cố gắng hồn thiện đồ án, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, nhóm mong nhận đóng góp quý báu quý thầy cô: ThS Trần Minh Thế Uyên, PGS TS Trương Nguyễn Luân Vũ, PGS TS Đỗ Thành Trung, ThS Trần Văn Trọn, Th.S Đoàn Tất Linh, PGS TS Đặng Thiện Ngơn, Th S Hồng Trí, TS Phạm Huy Tuân, TS Trần Ngọc Đảm, PGS TS Lê Hiếu Giang, Th.S Dương Thị Vân Anh quý thầy cô Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Khoa Cơ Khí Cuối cùng, nhóm xin chân thành cảm ơn q thầy tạo điều kiện để chúng em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp “Thiết kế, chế tạo module gia nhiệt khí nóng cho khn phun ép” Nhóm sinh viên thực Huỳnh Minh Trí Trần Thành Duy Lê Chí Đạt v an TĨM TẮT Cơng việc nhóm trình bày lý chọn đề tài phân tích tầm quan trọng đề tài yếu tố kinh tế kĩ thuật Do hạn chế kiến thức nên nhóm giới hạn đề tài để sản phẩm nhóm chế tạo mang tính nghiên cứu Sau đó, nhóm tìm hiểu loại gia nhiệt cho khí nóng nhanh Có phương án thiết kế cho nhóm: rãnh khí chạy theo đường zig-zag, rãnh khí chạy theo đường xoắn ốc Từ ý tưởng đó, nhóm đưa nhiều phương án phân tích phần mềm Ansys-CFX nhằm chọn phương án tối ưu Sau nhóm chọn phương án thứ rãnh khí vuông, chạy theo đường zig-zag Xong việc thiết kế khối gia nhiệt, nhóm tiến hành xuất G-code gia cơng máy CNC Tiếp đến nhóm đo nhiệt độ cho nhơm 50 x 100 (mm) có độ dày: 0.5 (mm), 1.0 (mm), 1.5 (mm), 2.0 (mm) Từ đến 20 giây Thu thập liệu, vẽ biểu đồ so sánh Sau so sánh kết xấp xỉ với mơ phỏng, nhóm bắt đầu thiết kế khung đỡ, điều chỉnh theo trục X, Y, Z Lắp mạch điện tiến hành gia nhiệt cho nhóm khác Cuối cùng, nhóm rút kết luận đề vài phương án để phát triển sản phẩm cho công nghệ phun ép nhựa Việt Nam vi an ABTRACT First of all, our team’s research is to illustrate why this subject is chosen and to analyze its importance about economic and technical aspects However, our subject are limited by some disadvantages of knowlege, thus, this just only apply to researched aspects Finally, we research several thermal systems and how to make the output of air become quickly heated There are metheds to design for this: the channel that air flows throught out zigzag way and the channel that air flows throught out curly way Depending on these ideas we attempt to analyze this subject by Ansys-CFX that can help us find out what method is the best After that, we choose the first method which is square zigzag channel We then design our thermal system, make an G-code output, and create on CNC machine The next section is we measure some temperatures for aluminum plates (50x100) that is listed as follow: 0.5 (mm), 1.0 (mm), 1.5 (mm), 2.0 (mm) From to 20 second, we collect datas and make the charts to compare these datas Last but not least, we compare results with the simulation, our team start designing frame, which can adjust in axises (X,Y,Z) We finally assemble electronic circuit and try to use our thermal system Ultimately, we make a conclusion and give some different methods to develop products for injection molding in Vietnam vii an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi ABTRACT vii MỤC LỤC viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC HÌNH VẼ x CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái quát tình hình chung ngành khn mẫu ép nhựa Việt Nam 1.2 Giới thiệu công nghệ ép phun 1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ khuôn đến chất lượng sản phẩm 1.4 Phương pháp gia nhiệt cho khuôn phun ép khí nóng CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung phần mềm Ansys 2.2 Giới thiệu phần mềm ANSYS – Module CFX 2.3 Ứng dụng ANSYS – CFX mô trình gia nhiệt cho bề mặt khn 10 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MODULE GIA NHIỆT 33 3.1 Thiết kế khí: Module gia nhiệt 33 3.2 Thiết kế mạch điện điều khiển module gia nhiệt cho khuôn ép phun 42 3.3 Chế tạo hoàn chỉnh lắp mạch điện 49 3.4 Hình ảnh tổng quan thực tế 49 CHƯƠNG KIỂM TRA - ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 56 4.1 Chạy thử: 56 4.2 Kiểm tra, so sánh đánh giá kết quả: 57 CHƯƠNG KẾT LUẬN - HƯỚNG PHÁT TRIỂN 78 5.1 Kết luận: 78 5.2 Hướng phát triển: 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 viii an BẢNG NHIỆT ĐỘ ĐO ĐƯỢC CỦA TẤM 2mm: Hình 4.26: Bảng nhiệt độ đo mm  GIẢI THÍCH KÝ HIỆU:  P1_SIM: Kết mô Point số  P1_EXP: Kết đo thực tế Point số  Time: Khoảng thời gian đo 1s-20s  Đơn vị nhiệt độ: Độ Celsius (°C) 67 an  Đồ thị so sánh: Hình 4.27: Đồ thị point Hình 4.29: Đồ thị point Hình 4.28: Đồ thị point Hình 4.30: Đồ thị point 68 an Hình 4.31: Đồ thị point Hình 4.32: Đồ thị point Hình 4.33: Đồ thị point 69 an - Kết so sánh nhiệt thực tế tấm:  BẢNG NHIỆT ĐỘ ĐO ĐƯỢC CỦA TẤM: Hình 4.34: Bảng nhiệt độ đo  GIẢI THÍCH KÝ HIỆU:  P1_0.5mm: Nhiệt độ Point số dày 0.5mm  P1_1mm : Nhiệt độ Point số dày 1mm  P1_1.5mm: Nhiệt độ Point số dày 1.5mm  P1_2mm : Nhiệt độ Point số dày 2mm  Time : Khoảng thời gian đo 1s-20s  Đơn vị nhiệt độ: Độ Celsius (°C) 70 an  Đồ thị so sánh: Hình 4.35: Đồ thị point Hình 4.37: Đồ thị point Hình 4.36: Đồ thị point Hình 4.38: Đồ thị point 71 an Hình 4.39: Đồ thị point Hình 4.40: Đồ thị point 72 an Hình 4.41: Đồ thị point 73 an  Đánh giá, kết quả: - Nhận xét: + Thời gian đầu sau gia nhiệt “stamp” tăng nhanh chóng; sau khoảng thời gian từ 10s-15s nhiệt độ tăng chậm dần không tăng + Nhiệt độ cao điểm phía so với tâm gia nhiệt, khí nóng từ ống phun khí có xu hướng bay lên Kế tiếp nhiệt độ tâm giảm dần hướng xung quanh + Nhìn chung sau 20s gia nhiệt “stamp” đạt nhiệt độ yêu cầu 1500C tâm + Tuy nhiên thực nghiệm mơ có số sai lệch nhỏ, số điểm sai lệch khoảng gần 300C + Ngun nhân: Để có sai lệch thấp q trình “chia lưới” mơ địi hỏi thời gian cấu hình máy tính cao, thời gian nghiên cứu có hạn nên dẫn đến sai số mơ phỏng, ngồi sai số sinh ảnh hưởng môi trường (nhiệt độ,áp suất khơng khí, áp suất máy phun, độ ẩm, sai số đo đạt ) - Một số biểu đồ so sánh mô thực nghiệm tham khảo từ số báo nước ngoài: 74 an Hình 4.42: Bài báo nước ngồi biểu đồ gia nhiệt Hình 4.43: Bài báo nước ngồi biểu đồ gia nhiệt 75 an Hình 4.44: Bài báo nước biểu đồ gia nhiệt 76 an + Nghiên cứu khắc phục sản phẩm bị lỗi đường hàn Hình 4.45: Gia nhiệt cho đường hàn Sản phẩm không gia nhiệt Sản phẩm gia nhiệt 77 an CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận: • Khi giao nhiệm vụ làm đề tài tốt nghiệp Thiết kế chế tạo module gia nhiệt khí nóng cho khn phun ép Gần tháng tìm tịi tài liệu, quan sát thực tế ngun lý máy ép phun, chất lượng sản phẩm, chế tạo hệ thống, nhờ giúp đỡ nhiệt tình thầy TS Phạm Sơn Minh giúp chúng em hồn thành nhiệm vụ • Phương pháp hoàn toàn mới, chế tạo thử Việt Nam Cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm, khắc phục tốt lỗi mà ngành nhựa cần • Tuy sản phẩm mang tính nghiên cứu dừng lại mức độ mơ hình nội dung thuyết minh trình bày đặc tính, ngun lý q trình làm hệ thống Về hệ thống có đặc điểm kết cấu không phức tạp lắm, nguyên lý hoạt động đơn giản, dễ sử dụng Tuy nhiên hệ thống làm việc nhiệt độ, điện áp cao, cần trọng tới an toàn lao động Do độ cứng vững thiết kế khí quan trọng, cần đặt hàng đầu việc thiết kế, chế tạo • Với cơng việc thiết kế chế tạo module gia nhiệt khí nóng cho khn phun ép, thời gian có hạn, hiểu biết kiến thức cịn hạn chế, nên cơng việc thiết kế chế tạo chúng em mắc nhiều sai sót, mong góp ý thầy bạn để chúng em có hiểu biết sâu sắc nhằm hoàn thiện kiến thức thân Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy môn Công nghệ chế tạo máy, đặc biệt thầy TS Phạm Sơn Minh tận tâm dẫn giúp chúng em hoàn thành nhiệm vụ 5.2 Hướng phát triển: • Qua q trình Thiết kế chế tạo module gia nhiệt khí nóng cho khuôn phun ép, với mộ số kết ban đầu mà đề tài đạt trình bày bên trên, chúng em nhận thấy đề tài số vấn đề tiếp tục nghiên cứu để phát triển sản phẩm lên bước nên ứng dụng rộng rãi sản xuất nhựa (cơng nghệ ép phun): • Về khí: - Các mối lắp ghép nên sử dụng bulong chìm để tăng tính thẫm mỹ, phù hợp với mơi trường công nghiệp - Tâm đỡ module gia nhiệt nên tăng kích thước bề dày để tăng độ cứng vững q trình gia nhiệt • Về điện: 78 an - Thiết kế LCD hiển thị đầy đủ thông báo nhiệt độ thời gian cài đặt, thời gian cịn lại, số lần phun, áp suất khí đầu - Các dây điện cần cách nhiệt cách bỏ dây điện vào ống cách nhiệt để ngăn truyền nhiệt từ khối gia nhiệt 79 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Đặng Thiện Ngơn, “ Giáo trình trang bị điện – điện tử máy công nghiệp”, Nhà xuất ĐHQG [2] TS.Phạm Sơn Minh - ThS.Trần Minh Thế Uyên, “Giáo trình thiết kế chế tạo khuôn phun ép nhựa”, Nhà xuất ĐHQG [3] PGS.TS Lê Hiếu Giang – TS.Nguyễn Thị Hồng Minh, “Giáo trình cơng nghệ thủy lực khí nén”, Nhà xuất ĐHQG [4] Http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%C3%a9p [5] Http://viet4c.com/index.php/TIN-DAO-TAO/khoa-hoc-ansys.html [6] Http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/chuong-3-tinh-cong-suat-thiet-bi-dien-nhiet-va-tinhcach-nhiet.265164.html [7] http://tailieu.tv/tai-lieu/giao-trinh-he-thong-thuy-luc-va-khi-nen-9886/ ……… Tiếng Anh [1] http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje/vs/Gradiva_E SS/Impletum/IMPLETUM_324STROJNISTVO_Strokovna_Strovs.pdf 80 an S an K L 0 ... hưởng nhiệt độ khuôn đến chất lượng sản phẩm - Phương pháp gia nhiệt bề mặt cho khuôn phun ép nhựa - Phương pháp gia nhiệt cho khn phun ép khí nóng - Xuất vẽ, gia cơng gia nhiệt • Lê Chí Đạt - Thiết. .. dụng ANSYS – CFX mơ q trình gia nhiệt cho bề mặt khuôn i an - Thiết kế module gia nhiệt: • vịi phun khí • vịi phun khí • vịi phun khí • Phần chung (cả sinh viên) - Chế tạo hoàn chỉnh hệ thống -... ANSYS – Module CFX 2.3 Ứng dụng ANSYS – CFX mơ q trình gia nhiệt cho bề mặt khuôn 10 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MODULE GIA NHIỆT 33 3.1 Thiết kế khí: Module gia nhiệt