Hcmute nghiên cứu ảnh hưởng của thông số phun ép đến khả năng điền đầy của lòng khuôn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ PHUN ÉP ÐẾN KHẢ NĂNG ÐIỀN ÐẦY CỦA LỊNG KHN S K C 0 9 MÃ SỐ: T2014-87 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2014 Luan van TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự - Hạnh phúc Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Tp HCM, Ngày 30 tháng 11 năm 2014 THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG SỐ PHUN ÉP ĐẾNKHẢ NĂNG ĐIỀN ĐẦY CỦA LỊNG KHN - Mã số: T2014-87 - Chủ nhiệm: ThS Dƣơng Thị Vân Anh - Cơ quan chủ trì: ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM - Thời gian thực hiện:6-2013đến 10 - 2014 Mục tiêu: - Gia công lắp ráp hồn chỉnh khn phục vụ cho q trình thí nghiệm thơng số nhƣ: nhiệt độ khuôn, nhiệt độ nhựa, áp suất phun ép,… - Nghiên cứu ảnh hƣởng thông số nêu đến khả điền đầy khn Tính sáng tạo: Hiện nay, trình phun ép sản phẩm nhựa, thông số phun ép thƣờng đƣợc chọn theo kinh nghiệm Trong nghiên cứu này, thông số đƣợc thay đổi nhằm tìm ảnh hƣởng chúng đến chiều dài dòng chảy vật liệu nhựa khuôn phun ép Kết nghiên cứu  Thông số áp suất phun :  Plastics Insight 3.1 mô khơng xác ảnh hƣởng áp suất phun đến khả điền đầy Luan van  Trong thực tế muốn tăng mức độ điền đầy cần tăng áp suất phun ,nhƣng tăng khoảng ,chứ không tăng liên tục nhƣ mô  Thông số nhiệt độ nhựa :  Plastics Insight 3.1 mơ xác ảnh hƣởng nhiệt độ nhựa đến khả điền đầy  Thông số nhiệt độ khuôn : Plastics Insight 3.1 mô xác ảnh hƣởng nhiệt độ khn đến khả điền đầy Sản phẩm: - Hệ thống giải nhiệt cho khuôn - Thuyết minh đề tài Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Kết nghiên cứu ứng dụng tất xƣởng cơng ty gia cơng khí, đặc biệt cơng ty, xí nghiệp gia cơng phun ép nhựa Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) (ký, họ tên) Luan van INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Effect of molding parameters on the filling step of injection molding process Code number: T2014-87 Coordinator: Duong Thi Van Anh Implementing institution: University of Technology and Education, Hochiminh city Duration: from June-2013 to November-2014 Objective(s): - Build the mold for researchinh - Study on the effect of molding parameter on the melt flow length Creativeness and innovativeness: Nowadays, in injection molding process,the parameters are often selected by the worker’s experiment In this research, the parameters will be varied for observing the effect of melt flow length in the mold cavity Research results:  With the injection pressure:  Plastics Insight 3.1 could predict exactly the effect of injection pressure on the melt flow length  In real process, the higher injection pressure, the longer melt flow length However, the injection pressure is limited bt the injection molding machine  With the injection temperature:  Plastics Insight 3.1 could predict exactly the effect of mold temperature on the melt flow length Products: Luan van - The mold coolinf system - Research report Effects, transfer alternatives of research results and applicability: These result could help the worker and technician selects the proper molding parameters Luan van MỤC LỤC THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1 Thông tin chung: Mục tiêu: Tính sáng tạo: Kết nghiên cứu Sản phẩm: Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: INFORMATION ON RESEARCH RESULTS MỞ ĐẦU 12 TỒNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 12 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 13 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 13 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 13 CHƢƠNG I 14 1.1 Tổng quan ngành công nghiệp nhựa: 14 1.2 Tình hình ngành nhựa nước ASEAN năm gần đây: 15 1.3 Tổng quan ngành nhựa Việt Nam: 15 1.3.1 Ngành nhựa Việt Nam giai đoạn 2000-2010: 16 1.3.2 Giai đoạn 2006-2009: 17 1.3.3 Triển vọng ngành nhựa nước ta đến năm 2010: 18 1.3.4 Trong năm 2010: 19 1.4 Sự cần thiết đề tài: 19 1.4.1 Sự cần thiết việc ứng dụng phần mềm CAD/CAM sản xuất: 19 1.4.2 Vấn đề khuôn mẫu Việt Nam: 19 1.5 Phân loại vật liệu khí: 20 1.5.1 Kim loại: 20 1.5.2 Ceramic: 20 1.5.3 Polymer (nhựa tổng hợp): 20 1.5.3 Phân loại Polymer: 20 1.5.4 Tổng hợp Polymer: 21 1.5.5 Các tính chất Polymer: 21 1.5.6 Chỉ số nóng chảy 23 Luan van 1.5.7 Chất dẻo: 23 1.5.8 Thành phần chất dẻo: 24 1.5.9 Tính chất cung chất dẻo: 24 1.5.10 Một số loại nhựa thường sử dụng khuôn mẫu: 24 1.5.11 Tìm hiểu nhựa PP dùng làm ép phun cho thí nghiệm trình điền đầy: 24 CHƯƠNG II 26 2.1 Cấu tạo chung: 26 2.1.1 Hệ thống hỗ trợ ép phun: 26 2.1.2 Hệ thống phun: 27 2.1.3 Hệ thống kẹp: 27 2.1.4 Hệ thống điều khiển: 30 2.2 Các giai đoạn ép phun: 31 2.2.1 Giai đoạn kẹp: 32 2.2.2 Giai đoạn phun: 32 2.2.3 Giai đoạn làm nguội: 33 2.2.4 Giai đoạn đẩy: 33 CHƢƠNG III 34 3.1 Tổng quan khuôn ép phun: 34 3.2 Giới thiệu cấu trúc khuôn bản: 34 3.3 Chọn loại khuôn cho thiết kế: 36 3.3.1 Khuôn hai có kênh dẫn nguội: 36 3.3.2 Khuôn hai có kênh dẫn nóng: 37 3.3.3 Khuôn ba tấm: 38 CHƢƠNG IV 39 4.1 Thiết kế lòng khuôn: 39 4.1.1 Tính số lịng khn: 39 4.1.2 Cách bố trí lịng khn: 40 4.2 Thiết kế hệ thống cấp nhựa: 41 4.2.1 Thiết kế cuống phun (spure): 41 4.2.2 Thiết kế kênh dẫn nhựa: 44 4.2.3 Miệng phun: 48 4.3 Hệ thống đẩy sản phẩm: 53 4.3.1 Một số quy định hệ thống đẩy: 53 4.3.2 Một số hệ thống đẩy khác: 55 4.3.3 Hệ thống kéo cuống phun đẩy kênh nhựa: 57 Luan van 4.3.4 Hệ thống chốt hồi: 57 4.4 Hệ thống làm nguội: 58 4.4.1 Giới thiệu: 58 4.2.2 Các phương pháp làm nguội: 58 4.4.4 Sơ đồ chung thiết kế kênh làm nguội: 61 4.4.5 Nguyên tắc thiết kế hệ thống làm nguội: 62 4.4.6 Các thơng số bố trí kênh nguội: 64 4.4.7 Để điều khiển tốt nhiệt độ khuôn cần có lưu ý sau: 66 4.4.8 Xác lập chế độ làm nguội: 66 4.5 Dẫn hướng khuôn: 69 4.5.1 Giới thiệu: 69 4.5.2 Hình dáng số chốt dẫn hướng bạc dẫn hướng thông thường: 70 4.5.3 Độ dài vị trí chốt bạc dẫn hướng lắp ghép chúng: 71 CHƢƠNG V 73 5.1 Thiết kế chi tiết: 73 5.2.Tách khuôn sản phẩm: 75 5.3.Thiết kế đường nước gia nhiệt, lỗ gắn cảm biến hai khuôn: 75 5.3.1 Tấm khuôn cố định: 75 5.3.2 Tấm khuôn di động: 77 5.4.Các chi tiết khác khuôn: 78 5.4.1 Bộ phận dẫn nhựa: 78 5.4.2.Bộ phận đẩy hồi: 80 5.4.3.Bộ phận dẫn hướng: 82 5.4.4 Các chi tiết khác: 84 5.4.5 Lắp khn hồn chỉnh: 86 5.4.6.Mơ hình phân rã: 87 CHƢƠNG VI 87 6.1 Sơ lược sử dụng phần mềm Moldflow: 87 6.2 Khảo sát trình điền đầy nhựa: 94 6.2.1 Thí nghiệm mơ chi tiết có chiều dày 1.5mm 96 CHƢƠNG VII 106 7.1 Gia công khuôn 107 7.1.1.Chuẩn bị: 107 7.1.2.Phiếu công nghệ: 107 7.2 Gia công khuôn trên: 108 Luan van 7.2.1 Chuẩn bị: 108 7.2.2 Phiếu công nghệ: 108 7.3 Các lại: 109 7.4 Đánh giá: 110 CHƢƠNG VIII 111 8.1.Kết luận: 111 8.2.Hướng phát triển đề tài: 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 Luan van DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 14 Bảng 15 Bảng 16 Bảng 17 Bảng 17 Bảng 22 Bảng 23 Luan van Bảng 6.3:Kết mô ép thực tế chi tiết có bề dày 1.5mm  Biểu đồ Kết mô ép thực tế chi tiết có bề dày 1.5mm 700 600 500 400 300 200 100 L thí… 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Hình 6.11: Biểu đồ ảnh hƣởng thông số áp suất phun  Nhận xét :  Tăng áp suất từ 10 đến 35 kg/cm² khả điền đầy tăng lên : Tăng P ( 35-10) /10 = 250% 99 Luan van Chiều dài tăng (363-114)/ 114= 218%  Tăng áp suất phun tiếp tục khả điền đầy khơng tăng lên B Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ khuôn đến khả điền đầy lịng khn: Khảo sát chiều dài điền đầy lịng khn lịng khn dƣới 1.5mm theo bảng: Nhằm kiểm tra ảnh hƣởng thông số nhiệt độ khuôn khả điền đầy Chiêudày chi tiết(mm) Áp suất phun (kg/cm²) Nhiệt độ khuôn (ºC) Nhiệt độ nhựa (ºC) Filling time (s) 200 Vật liệu 40 50 1.5 PP 35 100% 60 70 Bảng 6.3  Kết mô ép thực tế chi tiết có bề dày 1.5mm 100 Luan van Bảng 6.4  Biểu đồ Kết mô ép thực tế chi tiết có bề dày 1.5mm 450 400 350 300 L thí nghiệm (mm) 250 L mơ (mm) 200 150 100 50 Nhiệt độ khuôn °C 40 50 60 70 Hình 6.12:Biểu đồ ảnh hƣởng thông số nhiệt độ khuôn  Khả ảnh hƣởng nhiệt độ khn : Ta có kết : Tăng nhiệt độ khn 75% chiều dài điền đầy tăng 4.7% C Khảo sát ảnh hƣờng nhiệt độ nhựa đến khả điền đầy lịng khn: 101 Luan van Khảo sát chiều dài điền đầy lịng khn lịng khn dƣới 1.5mm theo bảng: Nhằm kiểm tra ảnh hƣởng thông số nhiệt độ nhựa khả điền đầy Chiều dày Áp suất Nhiệt độ Nhiệt độ Filling time Vật liệu chi tiết(mm) phun khuôn (ºC) nhựa (ºC) (s) (kg/cm²) 200 220 PP 1.5 35 40 240 100% 260 280 Bảng 6.5  Kết mô ép thực tế chi tiết có bề dày 1.5mm: TH Nhiệt độ nhựa (ºC) Độ dài điền đầy thực tế (mm) 200 253 375 220 264 420 Chi tiết thực tế Chi tiết mô Độ dài điền đầy mô (mm) 102 Luan van 240 287 456 260 307 490 280 332 528 Bảng 6.6  Biểu đồ Kết mơ ép thực tế chi tiết có bề dày 1.5mm 600 500 400 L thí nghiệm 300 L mô 200 100 200 220 240 260 280 Nhiệt độ nhựa (°C) 103 Luan van  Khả ảnh hƣởng nhiệt độ nhựa : Nhiệt độ nhựa tăng 200°C - 280°C : 40% Chiều dài chi tiết tăng lên 31% Nhƣ khả ảnh hƣởng nhiệt độ nhựa đến độ điền đầy tốt nhiệt độ khuôn 6.2.2 Kết mô chi tiết có chiều dày 2mm A Thơng số áp suất phun : P(kg/cm²) 10 15 Filled vol(%) 13 17 20 25 20.5 23.7 30 35 40 45 50 27 30 33 36 39 55 60 65 70 41.8 44.7 47.5 50.2 Filled vol % 60 50 40 30 Filled vol % 20 10 Áp suất 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 B Thông số nhiệt độ khuôn : Nhiệt độ khuôn (°C) 40 50 60 70 Filled vol(%) 30.8 31.8 33 34.5 104 Luan van Filled 35 34 33 32 Filled vol(%) 31 30 29 28 Nhiệt độ 40 50 60 70 C Thông số nhiệt độ nhựa: Nhiệt độ nhựa(°C) Filled vol(%) 200 220 240 260 280 30.8 33.6 36 38.2 40.7 Filled vol(%) 45 40 35 30 25 20 15 10 Filled vol(%) Nhiệt độ 200 220 240 260 280 6.2.3 Kết mơ chi tiết có chiều dày 2.5mm A Thông số áp suất phun : P(kg/cm²) Filled vol(%) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 13.7 18.7 23.5 28 31.7 36 40 43.9 47.9 51.5 55 59 63 B Thông số nhiệt độ khuôn : 105 Luan van Nhiệt độ khuôn (°C) 40 50 60 70 Filled vol(%) 36.9 37.8 38.8 40.6 C Thông số nhiệt độ nhựa: Nhiệt độ nhựa(°C) Filled vol(%) 200 220 240 260 280 30.8 33.6 36 38.2 40.7 CHƢƠNG VII GIA CƠNG Gia cơng giai đoạn thứ quy trình thiết kế khn Giai đoạn cịn gọi giai đoạn CAM.Trong bƣớc gồm có phần sau  Chọn hệ thống công nghệ: dao,máy, đồ gá  Chọn vật liệu làm khuôn: chọn thép C45 cho khuôn 106 Luan van  Gia công máy CNC trục cơng ty TNHH-CK Hải Nam  Đánh bóng khn: đánh bóng tay với dụng cụ nhƣ đá mài giấy nhám  Lắp ráp thành khn hồn chỉnh Trong phần trình bày nội gia công khuôn dƣới khuôn Đây phần quan trọng tạo nên khn,tạo nên hình sản phẩm 7.1 Gia cơng khn dƣới 7.1.1.Chuẩn bị: - Kích thƣớc phôi:252x252x51(mm) - Vật liệu: thép C45 - Dụng cụ cắt:bảng 7.1 7.1.2.Phiếu công nghệ: Bảng 7.1.2 STT Bƣớc gia công Face (phay mặt vuông góc) Mài mặt đầu mặt xung quanh Drilling (4x25) lỗ dẫn hƣớng Drilling(4x14) chốt hồi Drilling (4x14) bulong Re-roughing Bán tinh lỗ dẫn hƣớng Finishing Gia công tinh lỗ dẫn hƣớng Roughing Mill volume Chế độ cắt Dao () Tốc độ cắt F (mm/ph) Tốc độ trục S (vịng/ph) Lƣợng dịch dao (mm) Facemill 40 800 1200 16 Drill 20 Drill13 Drill 14 Chiều sâu cắt (mm) Lƣợng dƣ gia công (mm) 400 400 400 Endmill 16 200 600 Endmill 16 200 800 Endmill 200 600 0.5 1.5 0.2 107 Luan van Finishing Endmill 200 800 1.5 Taro (4xM16) Hình 7.1.2a:Mơ gia cơng lịng khn dƣới creo parameter 2.0 Hình 7.1.2b: Kết gia cơng khn dƣới 7.2 Gia công khuôn trên: 7.2.1 Chuẩn bị:  Phôi:252x252x51 (mm)  Vật liệu:C45  Dụng cụ cắt:bảng 7.2.2 Phiếu công nghệ: Bảng 108 Luan van STT Bƣớc gia công Dao () Face (Phay mặt vng góc) Mài mặt đầu Facemill 40 Drilling (4x25) lỗ dẫn hƣớng Re-roughing Gia công bán tinh lỗ dẫn hƣớng Finishing Gia công tinh lỗ dẫn hƣớng Drill 20 Chế độ cắt Tốc độ cắt F 800 Tốc độ trục S 1200 Lƣợng dịch dao Chiều sâu cắt Lƣợng dƣ gia công 16 400 Enmill 16 200 600 Enmill 16 200 800 0.5 7.3 Các cịn lại: Hình 7.3: Tấm khn cố địnhHình 7.4: Tấm kẹp 109 Luan van Hình 7.5: Tấm kẹp dƣới Hình 7.6: Tấm đẩy Hình 7.7: Gối đỡ Hình 7.8: Khn lắp ráp hồn chỉnh 7.4 Đánh giá: Sau gia công đƣợc kết nhƣ sau:  Các lịng khn quan trọng khn đạt(khuôn trên, khuôn dƣới) đạt nhƣ mong muốn  Các đẩy, đỡ,kẹp đạt kích thƣớc nhƣ yêu cầu  Tuy nhiên lịng khn cần đƣợc đánh bóng lại để đạt độ bóng theo yêu cầu 110 Luan van CHƢƠNG VIII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 8.1.Kết luận: Sau khoảng thời gian nghiên cứu , thực hoàn thành đề tài , đề tài rút đƣợc kết luận sau:  Thông số áp suất phun :  Plastics Insight 3.1 mơ khơng xác ảnh hƣởng áp suất phun đến khả điền đầy  Trong thực tế muốn tăng mức độ điền đầy cần tăng áp suất phun ,nhƣng tăng khoảng ,chứ không tăng liên tục nhƣ mô  Thông số nhiệt độ nhựa :  Plastics Insight 3.1 mơ xác ảnh hƣởng nhiệt độ nhựa đến khả điền đầy  Thông số nhiệt độ khuôn :  Plastics Insight 3.1 mơ xác ảnh hƣởng nhiệt độ khuôn đến khả điền đầy  Nhiệt độ nhựa có ảnh hƣởng đến khả điền đầy tốt nhiệt độ khuôn 8.2.Hƣớng phát triển đề tài:     Tăng nhiệt độ khuôn lên nhiệt độ kết tinh nhựa tg Khảo sát với loại vật liệu khác nhƣ nhựa PVC , PE … Khảo sát loại chi tiết thành mỏng ( chiều dày nhỏ 1mm) Ảnh hƣởng thông số khác đến khả điền đầy nhƣ : thời gian phun…… 111 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO  Ths Nguyễn Văn Thành ,2010 – Hƣớng dẫn sữ dụng Pro/e wifire  ĐH-SPKT TP.HCM – Giao trình thiết kế khn mẫu  Manual Moldflow  Trần Thế San – TS Nguyễn Ngọc Phƣơng,2006 – Sỗ tay lập trình CNC  Các tài liệu mạng 112 Luan van S K L 0 Luan van ... tháng 11 năm 2014 THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG SỐ PHUN ÉP ĐẾNKHẢ NĂNG ĐIỀN ĐẦY CỦA LỊNG KHN - Mã số: T2014-87 - Chủ nhiệm: ThS Dƣơng... ảnh hƣởng chúng đến chiều dài dòng chảy vật liệu nhựa khuôn phun ép Kết nghiên cứu  Thông số áp suất phun :  Plastics Insight 3.1 mô khơng xác ảnh hƣởng áp suất phun đến khả điền đầy Luan van... nêu đến khả điền đầy khn Tính sáng tạo: Hiện nay, trình phun ép sản phẩm nhựa, thông số phun ép thƣờng đƣợc chọn theo kinh nghiệm Trong nghiên cứu này, thông số đƣợc thay đổi nhằm tìm ảnh hƣởng