Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng của đế giày thể thao cao su-Phylon khi ép đồng thời

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MINH THƯ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA ĐẾ GIÀY THỂ THAO CAO SU-PHYLON KHI ÉP ĐỒNG THỜI Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ kh

TỔNG QUAN

Tính cấp thiết của đề tài

Những nhược điểm còn tồn tại trong quá trình ép đế giày cao su – phylon thủ công:

- Quá trình ép đế giày chưa được tự động hóa nên tốn nhiều thời gian và công sức

- Sản phẩm tạo ra chưa đồng nhất về chất lượng

- Hoa văn trên sản phẩm không rõ nét

- Độ kết dính giữa hai lớp không tốt

Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng của đế giày thể thao cao su-phylon khi ép đồng thời là rất cần thiết.

Mục đích nghiên cứu

Xác định giá trị của các thông số công nghệ (nhiệt độ ép, thời gian ép) tối ưu để có đế giày thể thao cao su-phylon có khả năng chịu kéo và uốn tốt nhất.

Các nghiên cứu liên quan

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Một số nghiên cứu liên quan trên thế giới:

- Nghiên cứu của Nigg và cộng sự [2] về "The effect of material characteristics of shoe soles on muscle activation and energy aspects during running", những phát hiện của

5 nghiên cứu này cho thấy những thay đổi về đặc tính vật liệu đế giày có tác dụng ảnh hưởng lên bàn chân người sử dụng

- Nghiên cứu của Crabtree và cộng sự [3] "Manufacturing methodology for personalised symptom-specific sports insoles": nghiên cứu phương pháp sản xuất tấm lót giày theo nhu cầu cá nhân

- Nghiên cứu của Bucknall và cộng sự [4] cho thấy khả năng chịu kéo mối hàn tấm bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ tấm nóng trước khi hàn, thời gian làm nóng và dòng chảy chảy trong quá trình hàn

- Nghiên cứu của Shia-chung chen và cộng sự [5] cho thấy rằng nhiệt độ bề mặt khuôn ảnh hưởng đến chất lượng (độ nhám bề mặt) của sản phẩm

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Cho đến thời điểm hiện tại, trong lĩnh vực da giày, các nghiên cứu về giày và các vấn đề liên quan đến độ bền đế giày điển hình có:

- “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ bền mối dán phần mũ giầy với phần đế giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép”, Luận văn Thạc sĩ - Trần Thị Nhuần,

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2012 [6] Kết quả nghiên cứu này cho thấy độ bền mối dán keo chịu ảnh hưởng của nhiều nhóm yếu tố, trong đó các yếu tố công nghệ (nhiệt độ sấy màng keo, thời gian và áp suất ép dán) có ảnh hưởng quan trọng

- “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ bền đường may mũ giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép”, Luận văn thạc sĩ - Cao Thị Kim Chung, ĐHBK Hà Nội, năm 2010 [7] Kết quả của nghiên cứu đã cho thấy sự ảnh hưởng của 3 thông số công nghệ may: sức căng chỉ kim, mật độ mũi may và độ nén chân vịt đến độ bền đường may mũ giày bảo vệ (độ bền đứt sau may và độ bền mài mòn) sử dụng cho công nhân ngành thép, thiết lập được các thông số công nghệ tối ưu đảm bảo đường may mũ giày bảo vệ có độ bền sau may và độ bền mài mòn cao, đồng thời nâng cao yếu tố thẩm mỹ cho đường may mũ giày

- Bên cạnh đó thì cũng có một số nghiên cứu về lĩnh vực vật liệu trong sản xuất giày như: “Nghiên cứu lựa chọn vật liệu sản xuất trong nước để làm mũ giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép”, Luận văn thạc sĩ - Nguyễn Văn Hưng, ĐHBK Hà Nội, năm

2010 [8] và “Nghiên cứu lựa chọn vật liệu sản xuất trong nước để làm phần đế giầy

6 bảo vệ cho công nhân ngành thép”, Luận văn thạc sĩ - Nguyễn Đăng Anh, ĐHBK Hà

Nội dung nghiên cứu

Hai nội dung khoa học công nghệ cần giải quyết trong đề tài:

 Ảnh hưởng của thời gian ép, nhiệt độ ép và lực ép đến tính chất của đế cao su- phylon được ép đồng thời

- Dùng phần mềm chuyên dụng mô phỏng ảnh hưởng của thời gian ép, nhiệt độ ép và lực ép đến tính chất của đế cao su-phylon được ép đồng thời

- Ép thử nghiệm một số đế giày thể thao cao su-phylon đồng thời, sau đó kiểm tra chất lượng của sản phẩm (đế giày)

 Tối ưu hóa các thông số công nghệ ép đế giày cao su-phylon đảm bảo các quá trình hóa lý diễn ra bình thường khi ép đồng thời hai loại vật liệu này Để đạt được các mục tiêu đề ra, cần thực hiện các nội dung sau:

- Tham khảo và chọn lọc các tài liệu liên quan để lấy căn cứ chọn các thông số: nhiệt độ ép, thời gian ép và lực ép để thực hiện thí nghiệm cho từng trường hợp cụ thể

- Dùng phần mềm mô phỏng các trường hợp thí nghiệm ép đồng thời hai vật liệu đế giày

- Thực hiện các thí nghiệm ép đồng thời hai vật liệu đế giày: cao su, phylon

- Thực hiện các thí nghiệm kiểm tra độ bền kéo và độ bền uốn cho sản phẩm của các thí nghiệm ép đồng thời hai vật liệu đế giày So sánh với kết quả mô phỏng

- Sử dụng phần mềm hỗ trợ xử lý kết quả quy hoạch thực nghiệm để tìm ra thông số công nghệ tối ưu ở từng trường hợp thí nghiệm ép đồng thời hai vật liệu đế giày.

Cấu trúc luận văn

Chương này trình bày về thực trạng sản xuất, nhu cầu xuất khẩu và tiêu dùng các sản phẩm giày hiện nay Chỉ ra sự cấp thiết của đề tài và tìm hiểu các nghiên cứu có liên quan đến đề tài ở trong nước và ngoài nước Từ đó xác định nội dung, hướng nghiên cứu của đề tài.

MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐẾ GIÀY CAO SU-PHYLON

Cấu tạo đế giày

Đế giày (Sole) là phần chịu áp lực lớn nhất của đôi giày Nó không chỉ là lớp bảo vệ bàn chân khi tiếp xúc với mặt đất mà còn là vật nâng đỡ, làm tăng đáng kể chiều cao của người sử dụng một cách khéo léo nhất Đế giày nằm ở phía dưới cùng của chiếc giày, là phần tiếp xúc trực tiếp với mặt đất Đế giày có thể chỉ đơn giản với một lớp, làm từ một vật liệu duy nhất, hay phức tạp hơn với nhiều lớp, chia ra thành các phần: đế trong (Insole), đế giữa (Midsole) và đế ngoài (Outsole) như Hình 2.1 và Hình 2.2 Đế ngoài Đế giữa Đế trong Mũ giày

Hình 2 1 Các lớp của đế giày

- Đế trong (Insole): là lớp nằm phía trong của chiếc giày, phía dưới bàn chân, cách một lớp lót giày Phần đế trong giúp điều chỉnh hình dáng của chiếc giày, tăng sự thoải mái khi sử dụng (dùng vật liệu mềm, khử mùi, khử ẩm)

- Đế giữa (Midsole): là lớp nằm giữa lớp đế trong và đế ngoài, có nhiệm vụ hấp thụ sốc và chống lại lực nén

- Đế ngoài (Outsole): là lớp vật liệu tiếp xúc trực tiếp với mặt đất, tạo ma sát với mặt đường, chống trơn trượt Đế ngoài có thể là một mảnh (nguyên miếng) hoặc được ghép lại từ nhiều mảnh nhỏ với chất liệu khác nhau Đế giày thường được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau như: da, PVC, PU, EVA, cao su nhiệt dẻo, cao su lưu hóa

Chương 2: Mô phỏng ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng đế giày

9 Đế ngoài Đế giữa Bảo vệ gót Vòng cổ Mũi giày

Hình 2 2 Cấu tạo của đế giày thể thao và các lớp của đế giày

Vật liệu Phylon và EVA (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)

Phylon là một loại vật liệu nổi bật với đặc tính: nhẹ, linh hoạt và đàn hồi, khả năng đệm, giảm chấn cực tốt nên hay được gọi là “Twice foam EVA” (tức là 2xEVA) với độ dẻo dai và mềm mại gấp đôi, tính linh hoạt gấp đôi, nhẹ hơn gấp đôi, khả năng chịu lực gấp đôi và giá thành cũng cao hơn đáng kể

Vật liệu 2xEVA này có được ‘2x’ là nhờ vào nhiệt độ Cũng là các hạt nhựa, các nguyên liệu để làm EVA, tuy nhiên trong quá trình làm nóng, nhiệt độ để sản xuất Phylon được điều chỉnh tăng gấp đôi so với sản xuất EVA Độ mềm của vật liệu Phylon có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh nhiệt độ trong quá trình làm nóng, nhiệt độ càng cao thì mật độ các phân tử càng cao, vật liệu làm ra càng cứng và ngược lại Vì vậy, ta không thể đánh giá chất lượng Phylon chỉ vào độ cứng, độ mềm của nó Ứng dụng của vật liệu phylon: Cho đến nay thì ứng dụng rộng rãi và chủ yếu nhất của loại vật liệu này là trong sản xuất đế giày- đế Phylon hay còn gọi là đế MD

2.2.2 Nhựa EVA (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)

Hình 2 4 Sơ đồ cấu trúc EVA [10]

Polyvinyl acetate là một chất vô định hình, không tinh thể, nhựa nhiệt dẻo Nó là đồng phân với polymethyl acrylate Mặc dù polyvinyl acetate không chia nhánh có thể được điều chế bằng cách trùng hợp ở nhiệt độ thấp, polyvinyl acetate chuẩn bị cho công nghiệp được phân nhánh do các phản ứng chuyển Polyvinyl acetate hấp thụ 3% đến 6% trọng lượng nước ở nhiệt độ từ 20°C đến 70°C trong vòng 24 giờ.[11]

Khối lượng riêng của polyvinyl acetate là 1.191 g/cm 3 ở 20 0 C Khối lượng riêng giảm khi tăng nhiệt độ, do đó khối lượng riêng là 1.190 g/cm 3 ở 25 0 C, 1.170 g/cm 3 ở 50 0 C, 1.110 g/cm 3 ở 120 0 C và 1.050 g/cm 3 ở 200 0 C Thể tích riêng là 0.841 dm 3 /kg và thể hiện bằng phương trình 0.823 + 6.4 × 10 -4 T với T = 100 0 C – 200 0 C [11]

EVA có nhiều ưu điểm như xốp, dẻo dai, độ dãn dài lớn, tính đàn hồi cao, hấp thụ lực tốt Trong ngành giầy dép: EVA với các tính chất nhẹ, đàn hồi, chịu mài mòn, tính chất cơ lý cao…được sử dụng nhiều làm đế giữa, đế trong, tấm lót các loại dép xốp, giầy thể thao và dân dụng.

THIẾT KẾ KHUÔN ÉP ĐẾ GIÀY CAO SU – PHYLON ĐỒNG THỜI 24 3.1 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép đế giày cao su-phylon đồng thời

Các thành phần chính của khuôn

Để phục vụ cho việc thí nghiệm, tiến hành thiết kế ép đế giày Khuôn ép gồm có hai phần chính là: khuôn dưới, khuôn trên

Khuôn ép là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, là dụng cụ để định hình một loại sản phẩm Khuôn ép được thiết kế sao cho có thể sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu Kích thước của khuôn ép phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản phẩm

Số lượng yêu cầu của sản phẩm là yếu tố quan trọng để xem xét vì trong sản xuất loạt nhỏ thì không cần đến khuôn nhiều Thông thường khuôn ép gồm các bộ phận sau:

+ Thân khuôn: nơi có bố trí lòng khuôn, thân khuôn được phân ra thành hai nửa: một nửa đứng yên (tấm khuôn dưới) và một nửa di động (tấm khuôn trên) Tấm khuôn trên dịch chuyển lên xuống theo phương y nhờ vào chuyển động của pittong thủy lực của máy thủy lực gá cố định vào đế khuôn trên

+ Đế khuôn: kẹp chặt khuôn vào các bàn máy khi tiến hành ép

+ Hệ thống làm nguội khuôn: có tác dụng làm nguội khuôn sau khi ép sản phẩm

Hệ thống làm nguội được thiết kế dựa theo các yếu tố như: chu kỳ của một sản phẩm ép, hình dạng sản phẩm cần ép, vật liệu ép và mức độ biến dạng vật liệu,

Chương 3: Thiết kế khuôn ép đế giày cao su-phylon đồng thời

25 Tấm khuôn dưới: có nhiệm vụ định vị đế dưới (phần đế dưới của đế giày) và chịu lực tác dụng từ máy ép truyền xuống nền cố định Bên trong tấm khuôn dưới có đường dẫn nước làm nguội sản phẩm sau khi ép

26 Tấm khuôn trên: có chức năng cố định phần trên đế giày và truyền lực từ máy ép tác dụng lên đế giày trong quá trình ép Bên trong có đường dẫn nước làm nguội sản phẩm sau khi ép

Tấm đế khuôn dưới và tấm khuôn trên được thiết kế có những gờ định vị và rãnh định vị nhằm để xác định vị trí chính xác khi ép lại, giúp cho quá trình ép đế giày không bị biến dạng do khuôn lệch vị trí gây ra

27 Tấm khuôn dưới và tấm khuôn trên được lắp cố định lên hai tấm đế để đảm bảo trong quá trình ép lực tác dụng không gây ảnh hưởng đến hình dạng của lòng khuôn và cũng giúp khuôn gá với các chi tiết phụ một cách dễ dàng hơn

Hình 3 3 Tấm đế khuôn trên

Hình 3 4 Tấm đế khuôn dưới

28 Khuôn ép ở các trạng thái làm việc :

Hình 3 5 Mô hình khuôn ép trạng thái mở

Hình 3 6 Mô hình khuôn ép trạng thái đóng

Đặt và phân tích hệ thống (đường nước) làm mát

Đặt đường nước làm mát có đường kính 8mm và nhiệt độ đầu vào của nước làm mát là 25 0 C

Hình 3 7 Chọn và thiết lập nhiệt độ nước làm mát

29 Kết quả quá trình làm mát phân tích bằng phần mềm Moldflow thu được như sau:

- Sự thay đổi nhiệt độ nước làm mát :

Hình 3 8 Nhiệt độ nước làm mát - Lưu lượng nước làm mát:

Hình 3 9 Lưu lượng nước làm mát - Áp suất nước trong đường làm mát:

Hình 3 10 Áp suất nước trong đường làm mát

Gia công khuôn ép đế giày cao su-phylon đồng thời trên máy phay CNC

3.4.1 Qui trình công nghệ gia công tấm khuôn dưới 3.4.1.1 Thiết đặt phôi, chọn máy phay để gia công, chọn dao cắt và gá đặt

Khi đã có mô hình hình học của chi tiết ta tiến hành thiết đặt phôi liệu, chọn máy phay đề gia công, chọn dao cắt và tiến hành gá đặt a) Thiết đặt phôi

- Từ menu Manufacturing chọn Automatic Workpiece, sau đó chỉnh lượng dư các bề mặt

- Chọn kích thước phôi của chi tiết cần gia công là: x = 406 mm, y = 367 mm, z 70 mm

- Sau đó click OK để kết thúc thao tác định nghĩa phôi

Hình 3 11 Phôi tấm khuôn dưới đã được thiết lập b) Chọn máy phay để gia công

- Với tấm khuôn dưới thì gia công được trên máy phay CNC 3 trục, các thông số như sau:

+ Hệ điều hành sử dụng: Fanuc 11M + Tốc độ quay lớn nhất của trục chính: Max speed = 5000 vòng/phút + Tốc độ đi chuyển lớn nhất của bàn máy: Max Feed Rate = 3000 mm/phút Từ menu Manufacturing chọn > Mill > một hộp thoại xuất hiện, chọn máy phay 3 trục (Number of Axes = 3 Axis), chọn OK

31 Hình 3 12 Chọn máy phay để gia công

- Với điều kiện công nghệ hiện có ta xác định các thông số về tốc độ khi gia công như sau:

+ Tốc độ trục chính: S = 4500 vòng/phút

+ Tốc độ bàn máy: gia công thô F = 2500 mm/phút, gia công tinh F 1000mm/phút

+ Tốc độ nhấn dao: Plug Feed = 250 mm/phút + Tốc độ dịch chuyển dao nhanh: Skim Feed = 5000mm/phút c) Chọn dụng cụ cắt

Hình 3 13 Chọn dao phay thô

32 Hình 3 14 Chọn dao phay tinh Để gia công tấm khuôn dưới, ta sử dụng 10 con dao có tham số hình học khác nhau:

Bảng 3 1 Các loại dao phay sử dụng để gia công khuôn ép đế giày cao su-phylon

STT Tên dao cắt Loại dao Đường kính D (mm)

33 Hình 3 15 Thiết lập gốc tọa độ gia công Định nghĩa gốc tọa độ, cao độ an tồn và cao độ xuất phát

- Cao độ an toàn theo phương trục Z tính từ mặt trên của phôi là Safe Z = 30 mm

- Cao độ bắt đầu gia công (G01) theo phương trục Z tính từ mặt trên của phôi là Start Z20 mm.

Hình 3 16 Thiết lập cao độ an toàn

3.4.1.2 Thiết lập các tham số công nghệ (chế độ cắt) a) Gia công phay thô lòng khuôn

 Chiến lược gia công phay thô ban đầu

 Chiến lược chạy dao Volume rough

 Lựa chọn các thông số như sau:

+ Chiều cắt (cut direction): any

+ Dung sai (tolerance): 0.1mm + Lượng dư (thickness): 0.16mm + Bước cắt (stepover): 20mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.25mm

34 Hình 3 17 Thiết lập tham số công nghệ gia công phay thô

Kết quả tính toán và mô phỏng đường chạy dao khi gia công phay thô:

Hình 3 18 Mô phỏng đường chạy dao gia công phay thô Kết quả mô phỏng khi gia công phay thô trên phần mềm Verycut:

Hình 3 19 Kết quả mô phỏng khi gia công phay thô trên phần mềm Verycut Đường chạy dao được tạo ra tối ưu Do có chiều sâu 1 lớp cắt nhỏ nên dao được bảo vệ tốt Thời gian gia công được tiết kiệm đáng kể (tổng thời gian gia công phay thô là 3 giờ)

 Chiến lược gia công sau thô (phá bù)

 Chiến lược chạy dao Pattern finishing

+ Dung sai (tolerance): 0.1m + Lượng dư (thickness): 0.0mm + Bước cắt (stepover): 0.3mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.0mm

Chiến lược chạy dao kiểu này để phá bù các góc mà dao EG30R5 để lại (do kích thước của dao EG30R5 quá lớn) Đường chạy dao sử dụng dao F10 nên phay đi phần lượng dư còn lớn ở các góc b) Gia công tinh bề mặt đáy, hai bên hông đế giày và các gân

Hình 3 20 Các bề mặt tiến hành gia công phay tinh

 Chiến lược chạy dao Surface milling

+ Dung sai (tolerance): 0.02mm + Lượng dư (thickness): 0.0mm + Bước cắt (stepover): 0.3mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.0mm Kết quả tính toán và mô phỏng đường chạy dao khi gia công phay tinh:

36 Hình 3 21 Mô phỏng đường chạy dao khi gia công phay tinh

Kết quả mô phỏng khi gia công phay tinh trên phần mềm Verycut:

Hình 3 22 Kết quả mô phỏng khi gia công phay tinh trên phần mềm Verycut

Chiến lược chạy dao này được tối ưu đường chạy dao nên thời gian gia công được rút ngắn và độ nhám bề mặt tốt c) Gia công phay tinh các góc bo tròn

Hình 3 23 Cạnh bo tròn cần gia công

 Chiến lược chạy dao Corner Finishing

+ Dung sai (tolerance): 0.02mm + Lượng dư (thickness): 0.0mm + Gia công các góc nhỏ nhất là 90 độ + Các thông số khác: mặc định

Kết quả tính toán và mô phỏng đường chạy dao khi gia công phay tinh các góc bo tròn:

Hình 3 24 Mô phỏng đường chạy dao khi gia công phay tinh các góc bo tròn

Gia công tinh được những góc nhỏ dọc theo biên biên dạng của đế giày mà các con dao trước không thể gia công được d) Gia công phay tinh bề mặt bên ngoài

 Gia công lỗ định vị

 Chiến lược chạy dao Surface milling đối với mặt đáy và Profile milling đối với mặt bên

+ Lượng dư (thickness): 0.0mm + Bước cắt (stepover): 8 mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.0mm Kết quả tính toán và mô phỏng đường chạy dao khi gia công lỗ định vị:

38 Hình 3 25 Mô phỏng đường chạy dao khi gia công lỗ định vị

 Gia công rãnh bắt bu lông

 Chiến lược chạy dao Surface milling đối với mặt đáy và Profile milling đối với mặt bên

 Cấu hình các thông số như sau:

+ Dung sai (tolerance): 0.02mm + Lượng dư (thickness): 0.0mm + Bước cắt (stepover): 16mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.0mm Kết quả tính toán và mô phỏng đường chạy dao khi gia công rãnh bắt bu lông:

Hình 3 26 Mô phỏng đường chạy dao khi gia công rãnh bắt bu lông

 Gia công lỗ bao đầu bu lông

 Cấu hình các thông số như sau:

+ Lượng dư (thickness): 0.0mm + Bước cắt (stepover): 8mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.0mm Kết quả tính toán và mô phỏng đường chạy dao khi gia công lỗ bao đầu bu lông:

Hình 3 27 Mô phỏng đường chạy dao khi gia công lỗ bao đầu bu lông

 Gia công tinh bề mặt tách khuôn

+ Dung sai (tolerance): 0.02mm + Lượng dư (thickness): 0.0mm + Bước cắt (stepover): 16mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.0mm

Kết quả tính toán và mô phỏng đường chạy dao khi gia công tinh bề mặt tách khuôn:

Hình 3 28 Mô phỏng đường chạy dao khi gia công tinh bề mặt tách khuôn

3.4.2 Qui trình công nghệ gia công tấm khuôn trên 3.4.2.1.Thiết đặt phôi, chọn máy phay để gia công, chọn dao cắt và gá đặt

Khi đã có mô hình hình học của chi tiết ta tiến hành thiết đặt phôi liệu, chọn máy phay đề gia công, chọn dao cắt và tiến hành gá đặt a) Thiết đặt phôi - Từ menu Manufacturing chọn Automatic Workpiece, sau đó chỉnh lượng dư các bề mặt

- Chọn kích thước phôi chi tiết gia công là: x = 367 mm, y = 46 mm, z = 84 mm

- Sau đó click OK để kết thúc thao tác định nghĩa phôi

Hình 3 29 Phôi tấm khuôn trên đã được thiết lập

Chọn máy phay để gia công, chọn dụng cụ cắt: giống như phần gia công tấm khuôn dưới b) Gá đặt Định nghĩa gốc tọa độ, cao độ an tồn và cao độ xuất phát

Hình 3 30 Thiết lập gốc tọa độ gia công

41 - Cao độ an toàn theo phương trục Z tính từ mặt trên của phôi là Safe Z 30mm

- Cao độ bắt đầu gia công (G01) theo phương trục Z tính từ mặt trên của phôi là Start Z=5mm

3.4.2.2.Thiết lập các tham số công nghệ (chế độ cắt) a Gia công phay thô toàn bộ ban đầu

 Chiến lược gia công phay thô ban đầu

+ Chiều cắt (cut direction): any + Dung sai (tolerance): 0.1mm + Lượng dư (thickness): 0.16mm + Bước cắt (stepover): 20mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.25mm

Hình 3 31 Thiết lập tham số công nghệ khi gia công phay thô Kết quả mô phỏng khi gia công phay thô khi mô phỏng trên phần mềm Verycut:

42 Hình 3 32 Kết quả khi gia công phay thô mô phỏng trên Verycut Đường chạy dao được tạo ra rất tối ưu Do có chiều sâu 1 lớp cắt nhỏ nên dao được bảo vệ tốt, tiết kiệm thời gian gia công một cách đáng kể (chỉ mất 30 phút để gia công phay thô)

 Chiến lược gia công sau thô (phá bù)

 Chiến lược chạy dao Pattern finishing

+ Dung sai (tolerance): 0.1m + Lượng dư (thickness): 0.0mm + Bước cắt (stepover): 0.3mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.0mm

Chiến lược chạy dao kiểu này để phá bù các góc do dao EG30R5 để lại (do kích thước dao EG30R5 quá lớn) Đường chạy dao sử dụng dao F10 nên phay đi phần lượng dư còn lớn ở các góc b) Gia công tinh các bề mặt

+ Dung sai (tolerance): 0.02mm + Lượng dư (thickness): 0.0mm + Bước cắt (stepover): 6 mm + Chiều sâu 1 lần cắt (stepdown): 0.1mm

43 Hình 3 33 Thông số cắt khi gia công tinh bề mặt giữa

 Chiến lược chạy dao profile milling

Hình 3 34 Thông số cắt khi gia công tinh bề mặt xung quanh Kết quả tính toán và mô phỏng đường chạy dao khi gia công tinh bề mặt xung quanh:

44 Hình 3 35 Mô phỏng đường chạy dao khi gia công tinh bề mặt xung quanh

 Bề mặt chốt định vị:

 Chiến lược chạy dao profile milling

THÍ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ÉP VÀ THỜI GIAN ÉP ĐẾN ĐỘ BỀN UỐN, ĐỘ BỀN KÉO CỦA ĐẾ GIÀY CAO SU - PHYLON

Tiêu chuẩn chất lượng đế giày

Bản chất của việc ép đế giày là nhằm kết dính đế giày lại với nhau thành một khối và có khả năng chịu kéo, chịu uốn theo tiêu chuẩn giống như mối dán Độ bền mối dán đế sau dán: độ bền mối dán đế sau dán đặc trưng bởi lực bóc tách 1 mm chiều rộng mối dán đế Theo tiêu chuẩn EN ISO 20345:2004-Personal protective equipment – Saety foowear, độ bền mối dán đế của giày bảo vệ cần đạt tối thiểu 4N/mm 2 , yêu cầu này tương đương với tiêu chuẩn F2413 - 05 – Standard Specification for Performence Requirement for Foot Protection, xác định theo tiêu chuẩn F2412 – 05 [13]

Bảng 4 1 Tiêu chuẩn chất lượng đánh giá đế giày

STT Chỉ tiêu chất lượng Đơn vị Tiêu chuẩn ISO

Không tự xuất hiện vết nứt d ≥ 4.0 N/mm 2

2 Độ bền mối dán (khả năng dán), độ bền kéo N/mm 2 d ≥ 4.0 N/mm 2

4 Tủ so màu Không bị lem màu

Về tính thẩm mĩ: đế giày sau khi ép phải không bị méo mó, không bị cháy hay làm thay đổi màu sắc đế sau khi ép

Chương 4: Thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ ép và thời gian ép đến

Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm

Trước khi thử nghiệm để thu thập số liệu thì một khâu khá quan trọng đòi hỏi phải có sự chuẩn bị chu đáo là chuẩn bị thiết bị thí nghiệm Các thí nghiệm của đề tài được thực hiện trên thiết bị của Công ty Da giày Thái Bình và được thực hiện ở tại phòng nghiên cứu công ty Thiết bị thí nghiệm bao gồm :

Hình 4 1 Khuôn ép phục vụ thí nghiệm + Máy ép thủy lực 100 tấn

Hình 4 2 Máy ép đế giày 100 tấn phục vụ cho thử nghiệm

Máy ép thủy lực là một loại máy ép thông dụng trong đó sử dụng xi lanh thủy lực để tạo ra lực nén Kết cấu của máy ép thủy lực gồm ba phần chính: thân máy, hệ thống thủy lực và hệ thống điều khiển

56 + Thiết bị kiểm tra độ bền kéo

Hình 4 3 Thiết bị kiểm tra độ bền kéo + Thiết bị kiểm tra độ bền uốn:

Hình 4 4 Thiết bị kiểm tra độ bền uốn Và một số thiết bị đo phục vụ kiểm tra điều kiện thí nghiệm trong quá trình thí nghiệm như:

57 + Thiết bị đo nhiệt độ khuôn:

Hình 4 5 Thiết bị đo nhiệt độ khuôn + Đồng hồ đo lực máy ép:

Hình 4 6 Đồng hồ đo lực máy ép

Chuẩn bị mẫu thí nghiệm

Mẫu để thực hiện trong thí nghiệm này là hai phần của đế giày do Công ty Da giày Thái Bình cung cấp Phần đế dưới là vật liệu cao su có độ cứng chống mài mòn khi đế giày ma sát với nền (gạch, đá, bê tông, nhựa…), phần đế trên là Phylon có độ đàn hồi rất tốt tạo cảm giác thoải mái lòng bàn chân cho người sử dụng

58 Hình 4 7 Mẫu đế giày đã ép lại với nhau được mô phỏng bằng phần mềm

Hình 4 8 Mẫu đế giày đã ép thực tế thí nghiệm ở Công ty Da giày Thái Bình

Sau khi đế giày được ép ở các điều kiện khác nhau được kiểm tra kỹ lưỡng về tính điền đầy khuôn, hình dạng, độ cứng trước khi đưa vào thí nghiệm kiểm tra độ bền kéo và độ bền uốn

Hình 4 9 Kiểm tra độ cứng đế giày sau ép

4.4 Thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ ép, thời gian ép đến độ bền kéo, độ bền uốn của đế giày cao su-phylon

Sau khi đã chuẩn bị thiết bị thí nghiệm và phôi phục vụ cho các thí nghiệm Để tìm hiểu rõ sự ảnh hưởng của các điều kiện ép như: thời gian ép (giây) và nhiệt độ ép ( 0 C), tiến hành thí nghiệm theo các bước trong sơ đồ bên dưới:

Hình 4 10 Các bước thực nghiệm để xác định thông số công nghệ tối ưu Ép mẫu gồm 2 bước:

+ Bước 1: Đế cao su-phylon được ép nóng đồng thời

+ Bước 2: Chuyển khuôn đã xong bước ép nóng sang vị trí ép lạnh (cho nước lạnh có nhiệt độ 25 0 C chảy vào khuôn) Để tiến tới miền tối ưu, bởi vì các biến thời gian và nhiệt độ đều là biến liên tục nên chọn phương án quy hoạch bậc hai hỗn hợp quay đều Box - Hunter với 13 phương án trong đó có thí nghiệm ở tâm lặp lại 5 lần Hai yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đế giày trong quá trình ép đồng thời là thời gian ép X1 (giây) và nhiệt độ khuôn X2 ( 0 C)

60 Các biến được mã hóa ở các mức -1,41; -1; 0; 1; 1,41.Hàm mục tiêu cần đạt được là độ bền kéo Y1 (N/mm 2 ) và độ bền uốn Y2 (N/mm 2 )

Bảng 4 2 Các mức thí nghiệm

Thời gian ép (s) X1 (s) 630 650 700 750 770 Nhiệt độ ép ( 0 C) X2 ( 0 C) 143 145 150 155 157

- Lập ma trận quy hoạch: với hai yếu tố thời gian ép và nhiệt độ khuôn ép (k = 2) Vậy số thí nghiệm được là:

+ Nhân của quy hoạch thực nghiệm: gồm 2k = 4 thí nghiệm

+ Các “điểm sao” hay khối thí nghiệm bổ sung: gồm 2k = 4 thí nghiệm

+ Thí nghiệm tại tâm: 5 thí nghiệm, mọi nhân tố đều lấy giá trị ở mức “0”

Số thí nghiệm của ma trận kế hoạch : N =2k + 2k + 5 = 13 thí nghiệm

Hệ số cánh tay đòn “sao” tương ứng với 2 nhân tố được tính theo công thức sau [14]:

𝛼 = 2 𝑘/4 = 2 2/4 α = 1.414 Trong đó: k – là số nhân tố (k =2)

Bảng 4 3 Ma trận quy hoạch thực nghiệm

Các yếu tố theo tỉ lệ mã hóa Độ bền uốn Y1 (N/mm 2 ) Độ bền kéo Y2 (N/mm 2 ) X0 X1 X2 X1 X2 X1 2 X2 2

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Hướng phát triển của đề tài

Trong khuôn khổ nghiên cứu của luận văn cao học và sự hạn chế về mặt thời gian nên đề tài chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của hai thông số công nghệ là: nhiệt độ ép và thời gian ép đến độ bền uốn và độ bền kéo của đế giày thể thao cao su-phylon khi ép đồng thời Nếu có điều kiện tiếp tục nghiên cứu, đề tài sẽ triển khai nghiên cứu các vấn đề sau:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố lực ép, dung dịch làm nguội cũng như nhiệt độ cần lấy đi và thời gian làm nguội đến chất lượng của đế giày sau khi ép

- Thiết kế một hệ thống cấp phôi, ép và lấy sản phẩm hoàn toàn tự động dựa trên nền tảng thông số công nghệ tối ưu trong quá trình ép

[1] Nguyễn Đức Thuấn (2017), "Tình hình xuất khẩu da giày những tháng đầu năm 2017", Da giầy & Cuộc sống 3, 6-7

[2] Benno M Nigg (2003), "The effect of material characteristics of shoe soles on muscle activation and energy aspects during running", Journal of biomechanics

[3] Paul Crabtree (2009), "Manufacturing methodology for personalised symptom- specific sports insoles", Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 25(6), 972-979

[4] CB Bucknall, IC Drinkwater GR Smith (1980), "Hot plate welding of plastics: factors affecting weld strength", Polymer Engineering & Science 20(6), 432-440

[5] Shia‐Chung Chen (2008), "Variable mold temperature to improve surface quality of microcellular injection molded parts using induction heating technology", Advances in polymer technology 27(4), 224-232

[6] Trần Thị Nhuần (2012), Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ bền mối dán phần mũ giầy với phần đế giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

[7] Cao Thị Kiên Chung (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ bền đường may mũ giày bảo vệ cho lao động ngành thép, Trường Đại học Bách Khoa

[8] Nguyễn Văn Hưng (2010), Nghiên cứu lựa chọn vật liệu sản xuất trong nước để làm mũ giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép, ĐHBK Hà Nội, Hà Nội

[9] Nguyễn Đăng Anh (2010), Nghiên cứu lựa chọn vật liệu sản xuất trong nước để làm phần đế giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép, ĐHBK Hà Nội

[10] James E Mark (2009), Polymer data handbook, Oxford university press, 110-

[11] Yildirim H Erbil (2000), Vinyl acetate emulsion polymerization and copolymerization with acrylic monomers, CRC press, 143-146

[12] Quách Văn Thêm Trần Văn Chứ (2013), "Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ ép đến độ bền kéo và độ bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa", Tạp chí khoa học và công nghệ Lâm nghiệp

74 [13] F2413 - 05 – Standard Specification for Performence Requirement for Foot

[14] Nguyễn Hữu Lộc (2011), Quy hoạch và phân tích thực nghiệm, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

Tiêu đề	Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng của đế giày thể thao cao su-phylon khi ép đồng thời
Tác giả	Nguyễn Minh Thư
Người hướng dẫn	PGS. TS. Bùi Trọng Hiếu
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Chuyên ngành	Kỹ thuật Cơ khí
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2018
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	3,23 MB