Đồ án thiết kế chế tạo khuôn ép phun nhựa sản phẩm nắp bịt ống thủy lực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA, SẢN PHẨM “NẮP BỊT ỐNG THUỶ LỰC" GVHD: ThS NGUYỄN VĂN SƠN SVTH: NGUYỄN ANH MINH VÕ TẤN QUÍ NGUYỄN DUY QUỲNH SKL011274 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA, SẢN PHẨM “NẮP BỊT ỐNG THUỶ LỰC” Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN VĂN SƠN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ANH MINH 19144280 VÕ TẤN QUÍ 19144293 NGUYỄN DUY QUỲNH 19144298 Lớp: 191442A Khoá: 2019 - 2023 Tp Hồ Chí Minh, tháng 2023 ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA, SẢN PHẨM “NẮP BỊT ỐNG THUỶ LỰC” Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN VĂN SƠN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ANH MINH 19144280 VÕ TẤN QUÍ 19144293 NGUYỄN DUY QUỲNH 19144298 Lớp: 191442A Khoá: 2019 - 2023 Tp Hồ Chí Minh, tháng 2023 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 – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Học kỳ 2/ năm học 2022-2023 Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN VĂN SƠN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Minh MSSV: 19144280 Võ Tấn Quí Điện thoại: 0931900060 MSSV: 19144293 Điện thoại: 0338090825 Nguyễn Duy Quỳnh MSSV: 19144298 Điện thoại: 0938736284 Mã số đề tài: - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa, sản phẩm “Nắp bịt ống thuỷ lực” Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Sản phẩm nắp bịt ống thuỷ lực: PD-60, CD-6 - Máy ép nhựa Haitan MA1200 III trường - Vật liệu ép sản phẩm: HDPE - Sản lượng: 500 sp/tuần - Tài liệu, giáo trình thiết kế khuôn Nội dung đồ án: - Nghiên cứu vật liệu và cơng nghệ ép phun - Khảo sát, nghiên cứu kích thước và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm - Thiết kế khuôn phun ép ứng với yêu cầu kỹ thuật sản phẩm “Nắp bịt ống thuỷ lực” - Phân tích, mơ phỏng phần mềm moldex 3D, Solid simulation - Lập trình gia công, chế tạo các linh kiện phi tiêu chuẩn bộ khuôn - Ép thử và hoàn thiện Các sản phẩm dự kiến - Sản phẩm ép “Nắp bịt ống thuỷ lực” (PD-60 CD-6) - File thiết kế và bộ khuôn cho sản phẩm “Nắp bịt ống thuỷ lực” - Báo cáo tổng hợp và tập vẽ Ngày giao đồ án: 15/03/2023 Ngày nộp đồ án: 15/07/2023 Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt     i TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Được phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) ii (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa, sản phẩm “Nắp bịt ống thuỷ lực” - GVHD: ThS Nguyễn Văn Sơn - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Minh MSSV: 19144280 Điện thoại: 0931900060 Võ Tấn Quí MSSV: 19144293 Điện thoại: 0338090825 Nguyễn Duy Quỳnh MSSV: 19144298 Điện thoại: 0938736284 - Email: 19144280@student.hcmute.edu.vn 19144293@student.hcmute.edu.vn 19144298@student.hcmute.edu.vn - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 07/2023 - Lời cam kết: “Nhóm xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình nhóm nghiên cứu và thực Nhóm khơng chép từ mợt bài viết nào cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có mợt vi phạm nào, nhóm tác giả xin chịu hoàn toàn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2023 iii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc và chân thành đến giảng viên hướng dẫn – ThS Nguyễn Văn Sơn và TS Trần Minh Thế Uyên, bộ phận gia công tất người tận tình bảo và dìu dắt nhóm suốt thời gian học tập và thực thuyết minh báo cáo này Cảm ơn lời chia sẻ tận tình, tâm huyết của người giúp nhóm hoàn thành bài luận tốt Tuy nhiên, kiến thức chun mơn của nhóm cịn thiếu sót định Do đó, khơng tránh khỏi khiếm khuyết q trình hồn thành báo cáo Mong thầy đánh giá và góp ý để bài báo cáo hoàn thiện Kính chúc thầy hạnh phúc và thành công nghiệp “trồng người” Kính chúc thầy ln dồi dào sức khỏe để tiếp tục giúp đỡ nhiều hệ học trị đến bến bờ tri thức Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA, SẢN PHẨM “NẮP BỊT ỐNG THUỶ LỰC” Xã hội ngày càng phát triển không ngừng, nhu cầu tiêu dùng và chất lượng sản phẩm tăng cao, ngày càng có nhiều sản phẩm đợc đáo, lạ mắt, tiện ích phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của người, các ngành cơng nghiệp phải tạo nhiều sản phẩm tốt hơn, đại hơn, đa năng, mẫu mã bắt mắt thu hút người tiêu dùng Ngành nhựa đóng góp vai trị quan trọng tạo nhiều sản phẩm mợt cách nhanh chóng, có tính hàng loạt, mẫu mã đa dạng phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng toàn giới Với mong muốn vận dụng kiến thức học, kinh nghiệm tích lũy thực tập nhóm muốn hướng đến thiết kế chế tạo một bộ khuôn để thử thách thân, củng cố lại kiến thức học Sau bàn bạc, thảo luận nhóm định chọn đề tài là: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa, sản phẩm “Nắp bịt ống thuỷ lực” thầy Nguyễn Văn Sơn hướng dẫn Nội dung của đồ án bao gồm: - Nghiên cứu vật liệu và công nghệ ép phun - Khảo sát, nghiên cứu kích thước và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm - Thiết kế khuôn phun ép với yêu cầu kỹ thuật sản phẩm “Nắp bịt ống thuỷ lực” - Phân tích, mơ phỏng phần mềm Moldex 3D, Solid Simulation - Lập trình gia công và chế tạo các linh kiện phi tiêu chuẩn bộ khuôn - Ép thử và hoàn thiện - Đánh giá, kết luận viết báo cáo Kết luận: Những kiến thức về khuôn nhựa, sử dụng các phần mềm thiết kế, gia công, dung sai, phun ép nhựa quá trình thực đề tài một kho báu quý giá giúp nhóm tác giả vững kiến thức để ứng dụng vào thực tế, kinh nghiệm bước vào môi trường làm việc sau này v ABSTRACT CALCULATE DESIGN AND MANUFACTURE PLASTIC INJECTION MOLDING OF “ HYDRAULIC CAPLUGS” Society develops and changes day by day, need for consumption is growing rapidly followed by need for higher and higher quality products With every passing day, more and more uniquely convenient inventions are made just to get these modern ages worth living more than ever Thus, the industries have to transform themselfs to bring into the market not just effective but also have to be up– to –date and better–looking products In fact, plastic manufacturing or plastic injection molding in particular plays a mature role in making enormous amounts of products with amusing shapes in a very short period of time to catch up to the demands of consumers all around the globe Expecting to apply internship experiences and what has been learned to practical work, our group decided to design and manufacture a plastic injecting mold We desire to have a test to fully understand the potential of our capability After carefully discussing and exchanging views, our group had come to an agreement on the subject of Calculate, design and manufacture plastic injection molding of “Hydraulic caplugs” under the instruction of MSc Nguyen Van Son Contents in this project include: - Research about the materials and molding technology - Study products size and technical requirements - Design a mold that meets “hydraulic caplugs” technical requirements - Analyse and simulate using Moldex 3D, Solid Simulation - Manufacture non –standard parts - Testing and completion - Examine, conclude and write reports Conclusion: Knowledge about plastic injecting molding, the use of CAD softwares, manufacturing processes, tolerances are precious assets that will definitely be beneficial for us in practice when first stepping into the real working environment vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .i LỜI CAM KẾT iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ xi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .xiv CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.3 Giới hạn và mục tiêu nghiên cứu của đề tài .2 1.3.1 Giới hạn .2 1.3.2 Mục tiêu 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 1.5.2 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu của đồ án .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU SẢN PHẨM 2.1 Giới thiệu 2.2 Cơ sở thiết kế 2.3 Một số phương pháp lấy sản phẩm có ren CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT .8 3.1 Giới thiệu về nhựa HDPE vii Bước 5: Ráp kẹp và gối đỡ Hình 6.13: Bước lắp khn dương Bước 6: Lắp Chốt giữ (Parting lock) vào khuôn dương Chốt giữ Hình 6.14: Hồn chỉnh phần khn dương 74 6.3.2 Lắp phần khuôn âm Bước 1: Lắp bạc cuống phun và chốt giật keo vào kẹp Hình 6.15: Bước lắp khn âm Bước 2: Lắp vịng định vị Hình 6.16: Bước lắp khn âm 75 Bước 3: Lắp chốt dẫn hướng Hình 6.17: Bước lắp khn âm Bước 4: Lắp bạc lót vào thoát kênh dẫn sau áp thoát kênh dẫn vào kẹp Hình 6.18: Bước lắp khn âm 76 Bước 5: Lắp bạc lót vào khn âm và đặt lắp các chốt dẫn vào bạc Hình 6.19: Bước lắp khuôn âm Bước 6: Lắp chốt đẩy và bulong giữ Hình 6.20: Hồn chỉnh phần khn âm 77 6.3.3 Lắp phần dương, âm với Bước 1: Cẩn thận lắp phần của khuôn vào với theo các chốt dẫn hướng Hình 6.21: Lắp nửa khn với Bước 2: Lắp bulong vịng, đầu nối ống nước và hoàn thiện Hình 6.22: Lắp chi tiết cịn lại hồn thiện 78 6.4 Ép thử Các dụng cụ nâng, gá, kẹp cố định khn máy ép: Vít lục giác, cờ lê, pa lăng, xích, rịng rọc Qui trình ép thử: Sơ đồ 6.1: Qui trình ép thử [2] Khn ép máy ép Haitian Hình 6.23: Khn sau gắn lên máy ép Haitian 79 6.4.1 Thông số ép Sau trải qua các lần thử nghiệm, nhóm đưa bảng thông số ép tối ưu cho mã sản phẩm CD – PD - 60 - Áp suất phun: 45 MPa - Nhiệt độ phun: 210o C - Tốc độ phun: 30 mm/s - Thời gian giữ: giây - Thời gian làm nguội: 25 giây 6.4.2 Sản phẩm sau ép thử Vào lần thử đầu tiên, sản phẩm bị ty lói đẩy thủng Có thể thấy hầu hết sản phẩm sau ép lần thử nghiệm đều bị khuyết tật Hình 6.24: Sản phẩm lỗi Sau nhìn nhận vấn đề, nhóm đưa nguyên nhân dẫn đến việc ty lói đẩy thủng sản phẩm: - Thành sản phẩm mỏng - Sản phẩm có ren nên sau ép, sản phẩm sẽ co rút và bám vào lịng khn - Đường kính ty lói tiếp xúc với bề mặt sản phẩm => Đẩy thủng Hướng xử lý: => Tăng diện tích ty lói và tăng độ dày bề mặt sản phẩm tiếp xúc với ty lói => Tăng góc thoát khn => Thay vì đẩy ty lói, nhóm đưa thêm phương án đẩy thành sản phẩm 80 Hai lịng khn sau gia công sửa chữa và gia công thêm đẩy thành sản phẩm Lịng khn âm: Tăng đợ dày vị trí đáy của sản phẩm CD – PD – 60 Hình 6.25: Lịng khn âm sau sửa Lịng khn dương: Kht rãnh vị trí sản phẩm CD-6 nhằm mục đích tạo vị trí để đặt thêm đẩy thành sản phẩm Khoét lỗ ty lói rợng thêm cho sản phẩm PD-60 Hình 6.26: Lịng khn dương sau sửa 81 Hình 6.27: Tấm đẩy thành sản phẩm Ty lói sản phẩm PD-60: Tăng đường kính ty lói Kht phần đầu ty lói cho ôm trọn vào đỉnh sản phẩm (Tăng bề mặt tiếp xúc) nhằm đảm bảo khơng bị thủng Hình 6.28: Ty lói PD-60 sau sửa khn 82 Hình 6.28: Bộ khuôn sau sửa gá lên máy ép Thành phẩm sau khắc phục lỗi khuôn cho sản phẩm theo yêu cầu đề bài Chức năng, công dụng và màu sắc đều đảm bảo cái tiêu chí đề Hình 6.30: Sản phẩm sau sửa khn 83 6.5 Bảo trì bảo dưỡng Để đảm bảo suất của khuôn mẫu, điều quan trọng là phải biết cách làm và sửa chữa cần thiết để bảo dưỡng khuôn mẫu thích hợp Để giữ mợt khn mẫu làm việc tốt nhất, việc bảo dưỡng là cần thiết không các vấn đề nảy sinh mà cịn thường xun mợt cách định kỳ Tình trạng của khuôn ép nhựa ảnh hưởng đến chất lượng của các thành phần nhựa sản xuất Khuôn mẫu là tài sản quan trọng và đắt tiền Giống quy trình bảo dưỡng nào, có mợt số kiểm tra và thủ tục định cần thực thường xuyên Ví dụ các vị trí định vị và cởng phun khn nên kiểm tra thường xuyên Hệ thống phóng nên kiểm tra và bôi trơn và tất các bề mặt làm một loại dung môi chuyên dụng để loại bỏ bụi bẩn và phun với một chất phòng ngừa rỉ sét Ngoài ra, tất các đường ống nước phải xả để loại bỏ độ ẩm dư thừa Tác hại: Theo thời gian, quá tình phun ép gây hao mịn đáng kể Nếu khơng có mợt quy trình bảo dưỡng thích hợp, vật liệu tích tụ bề mặt khn ép nhựa và gây tượng cưa, bavia và các khuyết tật khác Thực tế không may là thường chờ đợi vấn đề phát sinh thiết bị trở nên hư hỏng để làm bảo trì Sửa chữa vào thời điểm dẫn đến chi phí tăng vọt, các vấn đề cung hàng và thời gian dài cho việc sửa chữa thay Nếu có quy trình bảo dưỡng rõ ràng chỗ, thời gian sản xuất và cho phí tởng thể thực giảm Các lỗi thường gặp thể thông qua sản phẩm gồm: - Sản phẩm bị khuyết liệu không điền đầy - Cháy bề mặt sản phẩm - Sản phẩm bị giòn dễ rạn nứt, gãy, vỡ - Sản phẩm bị dính dầu - Sản phẩm bị đởi màu - Sản phẩm bị tróc bề mặt nhựa - Sản phẩm bị bavia - Sản phẩm bị lõm lỗ trống… Ngoài các lỗi thể sản phẩm, khn khơng bảo trì cẩn thận có khả lỗi xảy các bợ phận của khn 84 - Gãy linh kiện khuôn - Linh kiện bị mau mịn, biến dạng - Bề mặt khn bị oxy hóa, rỉ sét… 6.5.1 Quy trình bảo dưỡng khn mẫu - Bước 1: Tách tất các phần của khuôn và làm - Bước 2: Hệ thống phun phải làm và bôi trơn - Bước 3: Bôi trơn bộ phận Sliding: tra dầu mỡ bôi trơn nhiệt gồm chốt đẩy, chốt dẫn hướng, chốt xiên, Slide Core – loose, rãnh trượt slide - Bước 4: Vệ sinh sẽ đầu Sprure Bush, loại bỏ nhựa bám bề mặt tiếp xúc với đầu phun máy phun ép nhựa - Bước 5: Kiểm tra rò rỉ: kiểm tra bộ phận đường dẫn nước làm mát, kiểm tra gioăng chịu nhiệt chống rò rỉ - Bước 6: Thay sửa chữa bộ phận bao gồm chân và đầu phun, ống lót mịn, lị xo đinh ghim - Bước 7: Rà lại bề mặt phân khuôn, sử dụng các chất chống rỉ dầu bảo vệ quét chung quanh mặt phân khuôn, nào độ bám dính đều xung quanh mặt phân khn thì đạt yêu cầu, tránh để khuôn đúc bị bavia - Bước 8: Khi các yếu tố bảo quản hoàn thành, khn mẫu đưa trở lại và sản xuất mợt cách nhanh chóng dễ dàng 85 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Kết luận Mục tiêu của đề tài thiết kế, gia công một bộ khuôn hoàn chỉnh và ép sản phẩm Thực tế, nhóm giải mợt số vấn đề chính, cốt yếu của báo cáo Bao gồm: - Tìm hiểu cấu trúc khuôn - Ứng dụng phần mềm Creo 8.0 Solidworks 2018 để thiết kế sản phẩm, khuôn - Ứng dụng phần mềm Moldex 3D để mơ phỏng dịng chảy nhựa - Gia cơng hồn thành bợ khn - Biết cách vận hành máy ép nhựa và máy CNC - Ép sản phẩm - Những lỗi sản phẩm sau trình ép phun Qua đó, nhóm đưa kết luận sau: - Các lỗi của sản phẩm thực tế mô phỏng gần giống nhau, thông số ép phun thay đởi nhiệt đợ, áp suất, tốc độ, khoảng lấy nhựa - Sản phẩm sau ép phun ngoài lỗi quá trình ép phun cịn có lỗi của gia công (các ống đẩy sản phẩm bị trầy xước thiếu bôi trơn) - Phần mềm mô phỏng có vai trị quan trọng việc tiết kiệm thời gian, chi phí sản xuất - Sản phẩm thực tế đáp ứng yêu cầu ban đầu và sử dụng tốt - Có thể đưa thương mại hoá với chi phí rẻ giá sản phẩm nhập 7.2 Kiến nghị Trong quá trình nghiên cứu và thực đề tài, ngoài kết đạt được, nhóm cịn nhiều hạn chế phát sinh Do đó, nhóm có đưa kiến nghị để hoàn thiện sản phẩm: - Tìm hiểu thêm về các cấu khác để tối ưu mở ren sản phẩm (Collapsible Core vaf Expandable Cavity) - Cải tiến lịng khn để tăng số lượng lần ép - Cần kiểm nghiệm khuôn cách phương pháp ép sản lượng từ đưa vật liệu tối ưu cho bợ khn của nhóm 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Phạm Sơn Minh, Trần Minh Thế Uyên (2014), “Giáo trình Thiết kế chế tạo khn phun ép nhựa”, Nhà xuất ĐHQG Thành phố Hồ Chí Minh [2] Phạm Sơn Minh, Trần Minh Thế Uyên, “Giáo trình mơ quy trình phun ép nhựa”, Đại hoc Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh [3] Trần Quốc Hùng, Giáo trình Dung sai - Kỹ thuật đo, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh [4] Phạm Sơn Minh, Trần Minh Thế Uyên, Huỳnh Đỗ Song Toàn, “Giáo trình ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ CAD TRONG THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA”, Nhà xuất ĐHQG TP.HCM [5] Trần Thế San, TS Nguyễn Ngọc Phương, “Giáo trình ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD TRONG THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA”, Nhà xuất Đà Nẵng [6] Trương Văn Chiến, Hoà Quang Ý (2021), “ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA SẢN PHẨM NĨA NHỰA”, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh [7] Nguyễn Thành Phúc, Nguyễn Hồng Sơn, Dương Quốc Thắng (2022), “ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN CHO SẢN PHẨM ỐNG NHỎ GIỌT”, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Tiếng Anh: [8] MISUMI Standard Components for Plastic Mold 2015 [9] Futuba Standard Plastic Mold Components Bule Book 87 S K L 0