LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là do tôi thực hiện hoàn toàn dưới sự hướng dẫn trực tiếp từ cán bộ hướng dẫn là PGS. TS. Đặng Xuân Phương. Những thông tin phục vụ cho việc tính toán thiết kế được tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau và đã được ghi dưới danh mục tài liệu tham khảo. Nếu có gì gian dối, không trung thực tôi xin hoàn toàn chịu trách nghiệm trước Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp. Sinh viên thực hiện Lê Văn Vinh
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHN ÉP NHỰA CO 90 ĐỘ CĨ REN NGỒI Giảng viên hướng dẫn: PGS TS ĐẶNG XUÂN PHƯƠNG Sinh viên thực hiện: LÊ VĂN VINH Mã số sinh viên: 58131710 Khánh Hịa, 8/2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: Những nội dung đồ án tốt nghiệp tơi thực hồn tồn hướng dẫn trực tiếp từ cán hướng dẫn PGS TS Đặng Xuân Phương Những thông tin phục vụ cho việc tính tốn thiết kế tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác ghi danh mục tài liệu tham khảo Nếu có gian dối, khơng trung thực tơi xin hồn tồn chịu trách nghiệm trước Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp Sinh viên thực Lê Văn Vinh ii LỜI CẢM ƠN Trên thực tế, khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian học tập trường Đại Học Nha Trang nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ thầy, cô, anh khóa trước bạn khóa Để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn PGS TS Đặng Xuân Phương, người nhiệt tình giúp đỡ đóng góp ý kiến quý báu suốt nhiều tháng tìm hiểu thực đề tài Xin chân thành cảm ơn bạn khóa giúp đỡ thời gian làm đề tài năm học vừa qua Nha Trang, ngày tháng năm 2020 Sinh viên thực Lê Văn Vinh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC KÝ HIỆU viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH x LỜI NÓI ĐẦU Chương 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA .2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA THẾ GIỚI .2 1.1.1 Lịch sử hình thành đặc điểm ngành nhựa giới 1.1.1.1 Lịch sử ngành nhựa giới qua giai đoạn 1.1.1.2 Đặc điểm ngành nhựa giới 1.1.2 Xu hướng ngành nhựa giới 1.1.2.1 Xu hướng hạn chế sử dụng sản phẩm nhựa bao bì dùng lần 1.1.2.2 Sản phẩm nhựa thân thiện với môi trường – nhựa tự hủy 1.2 TỔNG QUAN NGÀNH NHỰA VIỆT NAM 1.2.1 Sơ lược ngành nhựa Việt Nam .3 1.2.2 Lịch sử ngành nhựa Việt Nam qua giai đoạn 1.2.3 Đặc điểm ngành nhựa Việt Nam 1.3 SƠ LƯỢC VỀ VẬT LIỆU NHỰA ÉP 1.3.1 Phân loại 1.3.2 Đặc tính số loại nhựa thơng dụng 1.3.2.1 Polyetylen (PE) .5 1.3.2.2 Polypropylene (PP) 1.3.2.3 Polystyrene (PS) .6 1.3.2.4 Polyvinyl chlorire (PVC) 1.3.2.5 Polyamide (PA) 1.4 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ PHUN ÉP 1.4.1 Công nghệ ép phun iv 1.4.2 Sơ lược máy ép nhựa 1.4.3 Các thành phần khuôn ép nhựa .9 1.4.3.1 Các thuật ngữ dùng khuôn ép nhựa 1.4.3.2 Kết cấu chung khuôn 10 1.4.4 Các kiểu khuôn nhựa 11 1.4.4.1 Khuôn hai 11 1.4.4.2 Khuôn ba 12 1.4.4.3 Khuôn nhiều tầng 13 Chương PHÂN TÍCH SẢN PHẨM THIẾT KẾ 14 2.1 KÍCH THƯỚC SẢN PHẨM 14 2.2 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM 15 2.3 CÔNG DỤNG CỦA SẢN PHẨM THIẾT KẾ 15 2.4 MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA VẬT LIỆU 15 2.5 ĐẶC ĐIỂM CỦA SẢN PHẨM .16 Chương THIẾT KẾ KHN VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH ĐÚC ÉP SẢN PHẨM VỚI SỰ HỔ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CAD/CAE 17 3.1 CHỌN MẶT PHÂN KHUÔN 17 3.2 CHỌN KIỂU KHUÔN VÀ KẾT CẤU KHUÔN 18 3.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHỰA NGUỘI .19 3.3.1 Kênh dẫn nhựa .19 3.3.2 Miệng phun 20 3.3.3 Đuôi nguội chậm 22 3.3.4 Cuốn phun 23 3.3.5 Xác định số lịng khn .24 3.4 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MIỆNG PHUN .25 3.5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẤY SẢN PHẨM 28 3.6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN HƯỚNG 29 3.7 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỐT KHÍ 31 3.8 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÁO UNDERCUT .31 3.9 THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI 32 3.10 CHỌN BULÔNG VÀ MỐI GHÉP 34 v 3.11 TÍNH LỰC KẸP KHN VÀ CHỌN LOẠI MÁY ÉP NHỰA 35 3.12 THIẾT KẾ KHUÔN VỚI SỰ HỔ TRỢ CỦA PHẦN MẦM CAD/CAE 35 3.12.1 Lựa chọn phần mềm CAD/CAE hổ trợ cho trình thiết kế khn .35 3.12.2 Tạo lịng khn cho sản phẩm Mold Tools .36 3.12.3 Tạo kênh dẫn, miệng phun Mold Tools 46 3.12.4 Thiết kế phận khác khuôn hổ trợ Imold .48 3.12.4.1 Tạo gốc tọa độ cho khuôn 49 3.12.4.2 Thiết kế hệ thống Slider .50 3.12.4.3 Thiết kế áo khuôn .52 3.12.4.4 Thiết kế hệ thống đẩy 53 3.12.4.5 Thiết kế bạc phun .55 3.12.4.6 Thiết kế hệ thống làm nguội .56 3.12.4.7 Thiết kế bulong nối lắp ghép khn 60 3.13 MƠ PHỎNG QUÁ TRÌNH ÉP SẢN PHẨM .62 3.13.1 Giới thiệu 62 3.13.2 Mô trình điền đầy phần mềm Moldflow Insight 2012 62 Chương LẬP QUY TRÌNH QUA CƠNG MỘT TẤM KHN CHÍNH BẰNG PHẦN MỀM CAD/CAM 72 4.1 LẬP QUY TRÌNH GIA CƠNG .73 4.1.1 Phân tích chi tiết gia cơng 73 4.1.2 Phương pháp gia công bề mặt chi tiết .74 4.1.3 Lập quy trình gia cơng bề mặt chi tiết 74 4.1.4 Tiến hành bước nguyên công 76 4.1.4.1 Nguyên công 76 4.1.4.2 Nguyên công 76 4.1.4.3 Nguyên công 76 4.1.4.4 Nguyên công 76 4.2 LẬP TRÌNH GIA CƠNG CHI TIẾT KHN ÂM BẰNG PHẦM MỀM SOLIDCAM 78 4.2.1 Đưa chi tiết vào mô trường gia công 78 4.2.2 Lựa chọn máy .78 vi 4.2.3 Lựa chọn gốc tọa độ kích thưới phôi 79 4.2.4 Thực q trình gia cơng .80 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 86 5.1 KẾT LUẬN 86 5.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO .87 vii DANH MỤC KÝ HIỆU - TPC Vina - Liên doanh CTCP Nhựa Hóa chất Thái Lan TPC, Tập đồn Hóa chất Việt Nam Vinachem CTCP Nhựa Việt Nam PE – Polyetylen PP – Polypropylene PS – Polystyrene PVC – Polyvinyl chlorire PA – Polyamide ABS – Acrylonitrin butadien styren PC – Polycarbonate POM – Polyoxymetylen PTFE – Polytetrafluoroetylen PPS – Polyphenylene Sulfide PET – Polyethylene terephthalate viii DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Kích thước baffle theo tiêu chuẩn Misumi 41 Bảng 4.1 Hàm lượng thành phần hóa học thép C45 73 Bảng 4.2 Chỉ số bền thép C45 .74 Bảng 4.3 Trình tự thực gia công 75 Bảng 4.4 Thơng số dao phay ngón [9, trang K066] .77 Bảng 4.5 Thơng số dao phay ngón MS4XLD015N080 [9, trang I108] .77 Bảng 4.6 Thông số dao phay MS2SBR0100S04 [9, trang I119] 78 Bảng 4.7 Thông số chế độ cắt 78 ix DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Biểu đồ tiêu thụ chất dẻo bình quan đầu người năm 2017 Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo máy ép phun Hình 1.3 Các giai đoạn ép phun .9 Hình 1.4 Khn âm khn dương trạng thái đóng .10 Hình 1.5 Khn hai có kênh dẫn nóng 12 Hình 1.6 Khn hai có kênh dẫn nguội 12 Hình 1.7 Khuôn ba 13 Hình 1.8 Khn hai tầng 13 Hình 2.1 Hình sản phẩm co 90 độ ren vẽ phầm mềm SolidWorks 14 Hình 2.2 Kích thước sản phẩm .14 Hình 3.1 Mặt phân khuôn thứ .17 Hình 3.2 Lõi .18 Hình 3.3 Mặt phân khn thứ hai 18 Hình 3.4 Kết cấu kiểu khn FC 19 Hình 3.5 Một số tiết diện kênh dẫn 20 Hình 3.6 Kênh dẫn nhựa hình trịn .20 Hình 3.7 Miệng phun điểm chốt 21 Hình 3.8 Miệng phun kiểu cạnh 21 Hình 3.9 Kích thước cho thiết kế miệng phun kiểu điểm [1, trang 29] 22 Hình 3.10 Miệng phun khn ép sau thiết kế 22 Hình 3.11 Kích thước thiết kế nguội châm [1, trang 45] .23 Hình 3.12 Bố trí nguội chậm 23 Hình 3.13 Lắp ghép giữa bạc phun vòng định vị [1, trang 16] .23 Hình 3.14 Kích thước phun 24 Hình 3.15 Cách bố trí hệ thống dẫn nhựa .25 Hình 3.16 Vị trí miệng phun tối ưu phần mềm Moldflow 25 x 4.1 LẬP QUY TRÌNH GIA CƠNG 4.1.1 Phân tích chi tiết gia cơng Hình 4.2 Bản vẽ chi tiết Cơng dụng chi tiết: Tấm khuôn âm chi tiết quan trọng khn Đóng vai trị trực tiếp việc tạo hình cho sản phẩm Tấm khn âm gia cơng xác đễ lắp với lõi, khuôn dương áo khuôn Khi làm việc khn âm lắp khít với khn dương để nhựa khơng làm ngồi Vật liệu chi tiết: thép C45 Bảng 4.1 Hàm lượng thành phần hóa học thép C45 Thành phần C Hàm lượng 0,45% Si Mn 0,15÷0,35% 0,5÷0,8% 73 P S Cr 0,025% 0,025% 0,2÷0,4% Bảng 4.2 Chỉ số bền thép C45 Mác thép Giới hạn chảy (kG/mm2) Độ bền kéo (kG/mm2) Độ giãn dài tương đối 𝛿 (%) C45 36 61 16 Độ thắt Độ dai va tương đối đập (m/cm)2 40 Độ cứng HRC 23 Thép C45 có độ bền kéo cao, giới hạn chảy cao nên mác thép có tính đàn hồi, khả chịu va đập mạnh Đồng thời, thép C45 có sức bền kéo cao giúp việc nhiệt luyện, chế tạo chi tiết máy, khuôn mẫu Mặc khác, thép C45 có giá thành thường thấp so với dịng thép nguyên liệu khác, giúp làm giảm chi phí chế tạo khuôn Chọn phôi phương pháp chế tạo phôi sau: - Hình dạng phơi: Phơi có dạng hình hộp chữ nhật với kích thước là: 170x160x50 (mm) - Phương pháp chế tạo phôi: Trong chế tạo khuôn mẫu, phơi u cầu có xác cao, bề mặt làm phẳng, không công vênh thường đặt hàng từ nhà sản xuất phôi nghành khuôn mẫu - Dạng sản xuất: đơn 4.1.2 Phương pháp gia công bề mặt chi tiết Chi tiết có bề mặt phẳng, cong, bậc thang, ren,…nên ta chọn phương pháp gia công phay Các bề mặt lỗ khơng cần độ xác cao lỗ ren, đường hệ thống làm mát gia cơng phương pháp khoan, taro 4.1.3 Lập quy trình gia cơng bề mặt chi tiết 74 Hình 4.3 Đánh số bề mặt khn Bảng 4.3 Trình tự thực gia công Nguyên công Bề mặt gia công Bề mặt định vị Máy công nghệ Bước 1: Khoan lỗ 7, 11, 14 1, 25, 24 Máy khoan Bước 2: Khoét lỗ 9, 12 1, 25, 24 Máy khoan Bước 1: Khoan lỗ 16, 19, 21 26,6,1 Máy khoan Bước 2: Khoét lỗ 18,20 26,6,1 Máy khoan Bước 1: Khoan lỗ 3, 5, 8, 13, 15, 17, 22, 23 25, 1, Máy khoan Bước 2: Taro ren 3, 5, 15, 23 25, 1, Máy khoan Bước 1: Phay thô 10 24 Máy CNC Bước nguyên công 75 Bước 2: Phay bán tinh 10 Bước 3: Phay tinh 4.1.4 Tiến hành bước nguyên công 4.1.4.1 Nguyên công Nguyên công thực máy gia công để khoan khoét lỗ nước, lỗ lắp nút chặn Do đó, để đảm bảo thời gian làm bài, em xin rút ngắn nội dung này, không nêu cụ thể đồ án 4.1.4.2 Nguyên công Nguyên công thực máy gia công để khoan khoét lỗ nước, lỗ lắp nút chặn Do đó, để đảm bảo thời gian làm bài, em xin rút ngắn nội dung này, không nêu cụ thể đồ án 4.1.4.3 Nguyên công Nguyên công thực hiên máy gia công để khoan taro lỗ để lắp khuôn áo khuôn Vậy nên, để đảm bảo thời gian làm bài, em xin rút ngắn nội dung này, không nêu cụ thể đồ án 4.1.4.4 Nguyên công Sơ đồ gá đặt: Khn đặt bàn máy CNC Hình 4.4 Sơ đồ gá đặt nguyên công Chọn máy công nghệ: Máy phay CNC GSVM – 6540A Dụng cụ cắt: - Bước 1: Phay thô – dùng dao phay ngón gắp hợp kim 76 Hình 4.5 Dao phay ngón gắn mảnh hợp kim Bảng 4.4 Thông số dao phay ngón [5, trang 319, bảng 4.40] D (mm) l (mm) L (mm) 20 45 Bước 2: Phay bán tinh – dao phay ngón, kí hiệu: MS4XLD015N080 [9, trang I108] Hình 4.6 Dao phay ngón số hiệu MS4XLD015N080 Bảng 4.5 Thơng số dao phay ngón MS4XLD015N080 [9, trang I108] DC (mm) APMX (mm) LU (mm) DN (mm) LF (mm) DCON(mm) 1,5 1,5 1,44 50 - Bước 3: Phay tinh – dao phay đầu cầu, kí hiệu: MS2SBR0100S04 [9, trang I119] Hình 4.7 Dao phay đầu cầu số hiệu MS2SBR0100S04 77 Bảng 4.6 Thông số dao phay MS2SBR0100S04 [9, trang I119] PRFRAD(mm) DC (mm) APMX (mm) LF (mm) DCON (mm) 0,5 50 Bảng 4.7 Thông số chế độ cắt Tên nguyên công Tốc độ cắt V (m/phút) Số vịng quay trục n (v/ph) Phay thô 50 3280 0,3 0,25 [9, trang K145] Phay bán tinh 75 16000 0,1 0,05 [9, trang I111] Phay tinh 250 40000 0,08 0,011 [9, trang I122] Bước nguyên công 4.2 Chiều Bước ăn Tài liệu sâu cắt t dao SZ trích dẫn (mm) (mm/răng) LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT KHUÔN ÂM BẰNG PHẦM MỀM SOLIDCAM 4.2.1 Đưa chi tiết vào mô trường gia công Sau khởi động phần mềm SolidWorks, chi tết gia cơng đưa vào phần mềm Sau đó, vào tab SolidCAM Part chọn New → chọn Milling để chọn phương pháp gia cơng phay, sau nhấn ok 4.2.2 Lựa chọn máy Trong tab Milling Part Data., chọn gMilling_3x mục CNC – Machine hình 4.8: 78 Hình 4.8 4.2.3 Lựa chọn gốc tọa độ kích thưới phôi Cũng tab Milling Part Data, vào Define chọn CoordSys để cài đặt gốc tọa độ cho chi tiết Xuất CoordSys, chọn Define sau chọn vị đểm tọa độ Tiếp tục cho hướng cho trục vào mục X – direction Y – direction nhấn ok Kết hình 4.9: Hình 4.9 Tiếp tục chọn kích thước cho phơi, chọn vào Stock mục Define Trong mục Expand box at chọn lượng dư phơi tất hình 4.10 nhấn ok 79 Hình 4.10 4.2.4 Thực trình gia công Vào tab SolidCAM 3D, chọn 3D iMachining Xuất bảng Define Machine lựa chọn thông số máy vào ấn Next Bảng Define Material, chọn vật liệu nhấn Finish, xuất bảng iMachining Operation hình 4.11 Hình 4.11 80 Tiếp theo, vào Tool để lựa chọn dao Chọn Select xuất bảng Choosing tool for operation, chọn Add Milling Tools chọn dao phay ngón End Mill với thơng số hình 4.12 nhấn Select Hình 4.12 Sau đó, vào Levels chọn vào Lower level chọn mặt cần gia công tới hình 4.13 nhấn ok Hình 4.13 81 Tiếp tục ta chọn lượng dư gia công tab Technology hình 3.14: Hình 4.14 Cuối bấm Save & Calculate để thực q trình gia cơng Kết đường chạy dao sau: Hình 4.15 Kết đường chạy dao 82 Sau gia công xong bước gia công thô, tiếp tục phần gia công bán tinh Để thực ấn vào Save & Copy để tiếp tục Vào Tool để thay dụng cụ cắt với kích thước sau: Hình 4.16 Tiếp tục thực hiện, điều chỉnh lại Levels dao ăn xuống nơi sâu chi tiết hình 4.17 Sau điều chỉnh lại lượng dư gia cơng hình 4.18: Hình 4.17 83 Hình 4.18 Cuối nhấn Save and Calculate để thực q trình gia cơng bán tinh Kết đương chạy dao sau: Hình 4.19 84 Tiếp tục thực gia công tinh, ấn Save & Copy để tiếp tục trình Vào Tool để thay đổi dụng cụ cắt với thơng số sau: Hình 4.20 Sau tiếp tục chọn Levels lượng dư gia công theo bảng 4.7 (bằng chiều sâu cắt) Sau ấn Save & Caluclate đề tiếp tục thực hiên trình qia cơng tinh Kết q trình sau: Hình 4.21 85 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 KẾT LUẬN Đồ án trình bày trình thiết kế khn ép nhựa co 900 có ren ngồi lập quy trình gia cơng khn phầm mềm CAD – CAE – CAM, dùng vật liệu nhựa uPVC (nhựa PVC cứng) Đây loại khn có kết cấu vơ phức tạp, nhiều tấm, lõi có hình dáng phực tạp, khó lõi, kích thước khn lớn Kết đồ án bao gồm: - Sử dụng Mold Tools Imold phần mềm SolidWorks để hổ trợ cho trình thiết kế tồn khn - Sử dụng modun Part phần mềm SolidWorks để mơ hình hóa sản phẩm co 900 có ren ngồi - Thiết kế hệ thống khuôn như: hệ thống dẫn nhựa, hệ thống làm nguội, hệ thống khí, hệ thống tháo lõi mặt bên (undercut), hệ thống đẩy sản phẩm, tính chọn máy bulong mối ghép - Sử dụng phần mềm Moldflow Insight 2012 để mơ q trình ép nhựa - Lập quy trình gia cơng khn SolidCam SolidWorks ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 5.2 Do thời gian thực đề tài ngắn, khối lượng công việc lớn, tài liệu ít, bắt buộc phải học thêm phầm mềm khác trình thực nên việc tính tốn hệ thống khn chưa hồn chỉnh Để hoàn chỉnh hơn, cần thực thêm số công việc khác Cụ thể sau: - Thực gia công chế tạo khuôn để ép thử 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Phạm Sơn Minh, ThS Trần Minh Thế Uyên (2007), giáo trình thiết kế chế tạo khuôn phun ép nhựa, nhà xuất Đại học Quốc gia Tp.HCM Dương Huy Đạo (2011), thiết kế khuôn ép nhựa vỏ đồng hồ treo tường, đồ án tốt nghiệp đại học, Trường Đại Học Nha Trang Ao Công Thọ (2015), thiết kế khuôn đúc nắp chai dầu ăn Á Châu, đồ án tốt nghiệp khoa khí, Trường Đại Học Nha Trang Nguyễn Hữu Thật, giảng dung sai lắp ghép đo lường kỹ thuật, Trường Đại Học Nha Trang Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt (2007), sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 1), nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt (2007), sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 2), nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Catolog FUTABA, hệ khuôn tiêu chuẩn Phạm Văn Bình (2017), thiết kế khn đúc thân vỏ bình ắc quy D31, đồ án tốt nghiệp khoa khí, Trường Đại Học Nha Trang Catolog MISUMI (2016-2017), thông số dụng cụ cắt MISUMI 10 Lê Trung Thực, Đặng Văn Nghìn (1992), hướng dẫn đồ án môn học công nghệ chế tạo máy, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh 11 https://www.professionalplastics.com/vi/Plastics.html 12 https://vi.wikipedia.org/wiki/Poly(vinyl_clorua) 13 https://advancecad.edu.vn/cong-nghe-ep-phun-nhua/ 87