Chế tạo mô hình máy thử độ bền cho chi tiết nhựa

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 CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY THỬ ĐỘ BỀN CHO CHI TIẾT NHỰA GVHD: ThS HỒ XUÂN THÀNH SVTH: PHẠM THẾ SƠN NGUYỄN PHƯƠNG NAM LÊ HỒNG PHÚC SKL010895 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 ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY THỬ ĐỘ BỀN CHO CHI TIẾT NHỰA” Giảng viên hướng dẫn :ThS HỒ XUÂN THÀNH Sinh viên thực : PHẠM THẾ SƠN Lớp Khoá : : : : NGUYỄN PHƯƠNG NAM LÊ HỒNG PHÚC 19144CL3B 2019 - 2023 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2023 19144186 19144158 19144175 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Học kỳ II/ năm học 2022-2023 Giảng viên hướng dẫn: ThS Hồ Xuân Thành Sinh viên thực hiện: Phạm Thế Sơn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phương Nam Sinh viên thực hiện: Lê Hồng Phúc MSSV: 19144186 MSSV: 19144158 MSSV: 19144175 Điện thoại: 0338127735 Điện thoại: 0981194981 Điện thoại: 0393822720 Đề tài tốt nghiệp - Mã số dề tài: 22223DT47 - Tên đề tài: Chế tạo mô hình máy thử độ bền cho chi tiết nhựa Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tiến hành tìm kiếm tài liệu, thơng số kỹ thuật liên qua tới mẫu thử nghiệm độ bền xoắn Nội dung đồ án: - Tìm hiểu mơ hình máy thử độ bền cho tiết nhựa - Tìm hiểu thiết kế 3D mơ hình - Chế tạo số chi tiết phi tiêu chuẩn - Lắp ráp thử nghiệm thiết bị Các sản phẩm dự kiến - Mơ hình máy thử độ bền xoắn cho chi tiết nhựa - Thuyết minh trình chế tạo, lắp ráp thử nghiệm mơ hình Ngày giao đồ án: 15/03/2023 Ngày nộp đồ án: 15/07/2023 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt  TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Được phép bảo vệ ……………………………………………………………………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Chế tạo mơ hình máy thử độ bền cho chi tiết nhựa - GVHD: ThS Hồ Xuân Thành - Họ tên sinh viên: Lê Hồng Phúc - MSSV: 19144175 Lớp: 19144CL3B - Địa sinh viên: 139/12/2A Tân Sơn Nhì, Phường Tân Sơn Nhì, Quận Tân Phú, TP HCM - Số điện thoại liên lạc: 0393822720 - Email: 19144175@student.hcmute.edu.vn - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 08 năm 2023 Ký tên ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên chúng em gửi lời cảm ơn biết ơn sâu sắc ba mẹ, người hỗ trợ tạo điều kiện để chúng em có hội phát triển học tập Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến nhà trường thầy cô công tác trường quan tâm giúp đỡ suốt trình học tập trường Đặc biệt quý thầy cô Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy nhiệt huyết truyền đạt kĩ kiến thức quý báu cho chúng em để phục vụ cho cơng việc tương lai Trong học kì này, chúng em thầy cô tạo điều kiện để thực đồ án tốt nghiệp Đây sản phẩm tổng kết suốt trình theo học trường giúp chúng em củng cố hệ thống lại kiến thức học để dễ dàng tiếp cận với công việc thực tế liên quan đến chuyên ngành sau trường Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến với thầy ThS Hồ Xuân Thành người quan tâm hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đồ án Đồng thời chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy PGS TS Phạm Sơn Minh TS Trần Minh Thế Uyên hướng dẫn theo dõi tận tình suốt thời gian thực đồ án Nhờ có lời hướng dẫn, dạy bảo thầy nên đồ án chúng em hồn thành tốt đẹp Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế chúng em nên đồ án tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến quý báu quý thầy cô để chúng em có điều kiện bổ sung nâng cao ý thức phục vụ cho cơng việc tương lai Em xin kính chúc q thầy có nhiều sức khoẻ để truyền đạt kiến thức bổ ích đạt thành tích trình giảng dạy Chúc Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM ngày thành công đào tạo hệ sinh viên giỏi đáp ứng nhu cầu phát triển tương lai Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY THỬ ĐỘ BỀN CHO CHI TIẾT NHỰA Kiểm tra độ bền cho chi tiết nhựa điều quan trọng cần thiết để phục vụ việc đánh giá loại nhựa đáp ứng nhu cầu sử dụng trường hợp khác Vì vậy, chúng em lên ý tưởng thiết kế chế tạo máy thử độ bền xoắn cho chi tiết nhựa Thơng qua việc đọc phân tích tài liệu liên quan đến mẫu nhựa nghiên cứu trước, chúng em tìm tiêu chuẩn mẫu thử nghiệm Sau chúng em thiết kế mơ hình 3D gia cơng để tạo mơ hình máy thử xoắn Kết mà chúng em thực thử nghiệm mơ hình giúp biết khả chịu xoắn lớn chi tiết nhựa, đồng thời biết ứng với góc xoắn lực xoắn đạt Điểm hạn chế đề tài khả xử lý thống kê số liệu thực thủ công nên tốn nhiều thời gian Nếu mơ hình sử dụng cơng nghệ tích hợp xử lý số liệu máy tính cho kết nhanh Sinh viên thực iv ABSTRACT THE CREATION OF A DURABILITY TESTING MACHINE FOR PLASTIC COMPONENTS Testing the durability of plastic components is important and necessary to assess the suitability of different types of plastics for various applications Therefore, we came up with the idea of designing and manufacturing a torsion strength testing machine for plastic components By reading and analyzing relevant literature on plastic samples in previous studies, we determined the standards for the test specimens We then designed a 3D model and processed it to create the torsion testing machine prototype The results obtained from testing on this model helped us determine the maximum torsional capacity of the plastic component and the corresponding torque at each angle of twist A limitation of this study was that data processing and statistical analysis were performed manually, which required more time If this model is implemented with technology and integrated data processing on a computer, it would yield faster results v MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết lí chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tiêu chuẩn thử độ bền xoắn 2.1.1 Giới thiệu tiêu chuẩn thử độ bền xoắn D 1043 2.1.2 Mục tiêu tiêu chuẩn thử độ bền xoắn D 1043 2.1.3 Ý nghĩa ứng dụng 2.1.4 Thiết bị 2.1.5 Quy trình thử nghiệm theo tiêu chuẩn D 1043 2.1.6 Mẫu vật thử nghiệm 2.2 In 3D FDM 2.2.1 Tổng quan tình hình in 3D 2.2.2 Các công nghệ in 3D phổ biến 2.2.3 Ứng dụng công nghệ in 3D bằng phương pháp FDM 12 2.3 Adapter đo xoắn 13 vi 2.3.1 Tổng quan “Digital Torque Adapter BDA4 – 340” 13 2.3.2 Phân loại Digital Torque Adapter BDA 14 2.3.2 Cách sử dụng Digital Torque Adapter BDA4 – 340 15 CHƯƠNG III: CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY THỬ ĐỘ BỀN CHO CHI TIẾT NHỰA 17 3.1 Thông số máy 17 3.2 Nguyên lý hoạt động máy 17 3.3 Mơ hình 3D 18 3.3.1 Khung máy 18 3.3.2 Bộ căng đai truyền đai 25 3.3.3 Bộ truyền moment xoắn 28 3.4 Các chi tiết tiêu chuẩn 29 3.4.1 Mâm cặp 29 3.4.2 Hộp giảm tốc 30 3.4.3 Ớc vít 31 3.4.4 Then 32 3.4.5 Ke L 33 3.4.6 Ổ bi 34 3.4.7 Adapter 35 3.4.8 Encoder 35 3.4.9 Tay quay vô lăng 36 3.4.10 Bánh đai dây đai 37 3.4.11 Mô tơ 39 3.4.12 Khớp nối 39 3.5 Các chi tiết phi tiêu chuẩn 40 3.5.1 Tấm 40 3.5.2 Tấm 47 3.5.3 Tấm 51 3.5.4 Tấm 55 3.5.5 Hộp căng đai 58 vii 3.6 Lắp ráp thử nghiệm 61 3.6.1 Lắp ráp 61 3.6.2 Quy trình thử nghiệm 67 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG THỬ ĐỘ BỀN XOẮN CHO MẪU 3D 71 4.1 Mẫu in 3D 71 4.1.1 Vật liệu 71 4.1.2 Kích thước 72 4.1.3 Thông số in 73 4.2 Kiểm tra độ bền xoắn 73 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 82 5.1 Kết luận 82 5.2 Hướng phát triển đề tài 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 viii Biểu đồ 4.11: Biểu đồ so sánh moment xoắn mẫu thử Biểu đồ 4.12: Biểu đồ so sánh góc xoắn mẫu thử 79 Biểu đồ 4.13: Biểu đồ tỉ lệ S/N cho moment xoắn Từ đường cong trên, quan sát rằng thay đổi thơng số in 3D có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất học mẫu thử nghiệm Điều thể qua moment xoắn tăng cao giá trị thay đổi từ 4.2 Nm đến 15.7 Nm Kết thử nghiệm đo moment xoắn góc xoắn tất mẫu thể hình 11 hình 12 Mẫu 9, với nhiệt độ in 220°C, góc in 45°, mật độ in 100% độ dày 0,1 mm, có moment xoắn lớn 15,7 N.m Đáng ý, mẫu có độ dày 0,1 mm, mẫu 1, 9, cho thấy moment xoắn mức cao Tuy nhiên, giá trị moment xoắn nhỏ ghi nhận độ dày 0,2 mm, mẫu 2, Dựa vào số liệu trên, thấy rằng mật độ in tỷ lệ thuận với moment xoắn Khi tăng mật độ in từ 50% lên 100%, moment xoắn tăng theo Điều cho thấy ảnh hưởng mật độ in đến đặc tính moment xoắn q trình thử nghiệm Các số liệu thử nghiệm cho thấy rằng tăng nhiệt độ in, moment xoắn mẫu thử nghiệm có xu hướng tăng Điều minh chứng việc quan sát giá trị moment xoắn cao nhiệt độ in Ở nhiệt độ in 200°C, mẫu có moment xoắn cao 9.4 N.m Khi nhiệt độ in tăng lên 210°C, mẫu có moment xoắn cao 11.1 N.m Cuối cùng, nhiệt độ in 220°C, mẫu có moment xoắn cao 15.7 N.m Điều cho thấy rằng tăng nhiệt độ in có ảnh hưởng đáng kể đến moment xoắn, moment xoắn có xu hướng tăng nhiệt độ in tăng 80 Chúng ta thấy rằng góc tạo cấu trúc lõi có ảnh hưởng đáng kể đến moment xoắn mẫu thử nghiệm Cụ thể, góc tạo cấu trúc lõi 90 độ thường cho thấy moment xoắn thấp so với góc tạo cấu trúc lõi độ 45 độ So sánh mẫu (góc tạo cấu trúc lõi độ) mẫu (góc tạo cấu trúc lõi 90 độ), thấy moment xoắn mẫu 6.3 N.m moment xoắn mẫu 4.2 N.m Tương tự, so sánh mẫu (góc tạo cấu trúc lõi 45 độ) mẫu 5, thấy moment xoắn mẫu 4.5 N.m, cao so với mẫu Điều cho thấy góc tạo cấu trúc lõi có ảnh hưởng đến độ cứng khả chịu lực mẫu in 3D Sự thay đổi nhiệt độ in, góc tạo cấu trúc lõi, độ dày mật độ cấu trúc lõi mẫu thử nghiệm gây biến đổi tính chất học chúng Mỗi thơng số in có tác động riêng lẻ đến moment xoắn, việc thay đổi thông số dẫn đến thay đổi moment xoắn mẫu từ 4.2 Nm lên đến 15.7 Nm Điều có ý nghĩa quan trọng việc tối ưu hóa quy trình in 3D đạt tính chất học mong muốn cho sản phẩm Bằng cách điều chỉnh thông số in, tăng giảm moment xoắn mẫu theo yêu cầu Hình 4.3: Mẫu nhựa bị gãy sau thử nghiệm 81 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Qua trình thực đề tài "Chế tạo mơ hình máy thử độ bền cho chi tiết nhựa," áp dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội để nghiên cứu phát triển máy thử xoắn đáng tin hiệu Bằng cách thực phân tích, tổng hợp đánh giá kết thử nghiệm, xác định tính hiệu máy thử xoắn việc đo lường độ bền cho chi tiết nhựa Thiết kế chế tạo máy thử xoắn đáp ứng đầy đủ yêu cầu đề với ràng buộc thực tế cơng nghệ tài ngun có sẵn, từ cải thiện tính hiệu q trình đo lường độ bền cho chi tiết nhựa Khả sử dụng công cụ kỹ thuật phần mềm chuyên ngành thể qua việc xây dựng mơ hình 3D máy thử xoắn phân tích liệu thu thập từ trình thử nghiệm Những kết đạt đề tài ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp liên quan đến sản xuất kiểm tra chi tiết nhựa Mơ hình máy thử xoắn hỗ trợ nhà sản xuất đo lường độ bền chi tiết nhựa cách đáng tin nhanh chóng, từ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm đảm bảo tính an toàn sử dụng Trong tương lai, hy vọng tiếp tục nghiên cứu phát triển máy thử xoắn để cải tiến mở rộng ứng dụng lĩnh vực khác Đồng thời, mong rằng kết đề tài đóng góp tích cực vào phát triển tiến công nghệ đo lường kiểm tra độ bền cho chi tiết nhựa Cuối cùng, trình thực đề tài đạt sản phẩm cụ thể sau: Mơ hình máy thử xoắn hồn chỉnh: Đã thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình máy thử xoắn dựa yêu cầu tiêu chuẩn thử xoắn cho chi tiết nhựa Báo cáo tài liệu nghiên cứu: Viết báo cáo nghiên cứu chi tiết q trình chế tạo mơ hình máy thử xoắn kết thử nghiệm Báo cáo bao gồm phân tích liệu, đánh giá kết kết luận quan trọng từ đề tài Bằng cách trình bày rõ ràng logic, báo cáo nghiên cứu tóm tắt cách chi tiết q trình phát triển mơ hình máy thử xoắn kết quan trọng thu từ thử nghiệm 5.2 Hướng phát triển đề tài - Tối ưu hoá trình tự động hố xử lý số liệu kết nhanh xác - Mở rộng đối tượng nghiên cứu như: ảnh hưởng tốc độ xoắn, nhiệt độ,… trình thử xoắn 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – tập 2, NXB Giáo dục, 2006 [2] Ninh Đức Tốn, Sổ tay dung sai lắp ghép, NXB Giáo Dục, 2007 [3] Trần Quốc Hùng, Giáo trình dung sai kỹ thuật đo, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2012 Tiếng anh [3] ASTM D1043 - Standard Test Method for Stiffness Properties of Plastics as a Function of Temperature, Means of a Torsion Test (astm.org), 2017 [4] Duong Le, Canh Ha Nguyen, Thi Hong Nga Pham, Van Thuc Nguyen, Son Minh Pham, Minh Tai Le, and Thanh Tan Nguyen, Optimizing 3D Printing Process Parameters for the Tensile Strength of Thermoplastic Polyurethane Plastic, 2023 [5] Sarkawt Rostam, Arazw Hamakarim, Avan Xalid, Pari Said, Kashab Muhammad, An Experimental Study of Torsional Properties of Polyvinylchloride, Kurdistan Journal of Applied Research (KJAR), 2017 83 PHỤ LỤC 84 85 86 87 88 89 90 91 92 S K L 0