Đồ án tốt nghiệp Công nghệ chế tạo máy: Nghiên cứu ảnh hưởng của cooling layer Đến Độ bền kéo của mẫu thử Được chế tạo bằng phương pháp phun ép nhựa

Đề tài tốt nghiệp: - Mã số đề tài: CKM - 82 - Tên đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Cooling Layer Đến Độ Bền Kéo Của Mẫu Thử Được Chế Tạo Bằng Phương Pháp Phun Ép Nhựa.. TÓM TẮT ĐỒ ÁNNGHI

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG HIẾU SVTH: HÀ ANH KIỆT

Trang 2

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 : “ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA COOLING LAYER ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA MẪU THỬ ĐƯỢC CHẾ

TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN ÉP NHỰA”

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN TRỌNG HIẾU

Sinh viên thực hiện: HÀ ANH KIỆT MSSV: 20144411

Trang 3

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài : “ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA COOLING LAYER ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA MẪU THỬ ĐƯỢC CHẾ

TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN ÉP NHỰA”

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN TRỌNG HIẾU

Sinh viên thực hiện: HÀ ANH KIỆT MSSV: 20144411

Trang 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPHọc kỳ 2 / năm học 2023-2024

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Trọng Hiếu

Sinh viên thực hiện: Hà Anh Kiệt MSSV: 20144411 Điện thoại: 0906683593Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lộc MSSV: 20144418 Điện thoại: 0389704568Sinh viên thực hiện: Hà Nguyễn Quốc Vỹ MSSV: 20144495 Điện thoại: 0344277293

1 Đề tài tốt nghiệp:

- Mã số đề tài: CKM - 82

- Tên đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Cooling Layer Đến Độ Bền Kéo Của Mẫu Thử Được Chế Tạo Bằng Phương Pháp Phun Ép Nhựa.

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Tài liệu về công nghệ phun ép nhựa

- Tài liệu về mô phỏng phân bố nhiệt của khuôn phun ép nhựa

- Kích thước theo tiêu chuẩn của mẫu thử độ bền kéo và uốn

- Các phương pháp quy hoạch thực nghiệm

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tạo bảng số liệu các thông số ảnh hưởng đến độ bền bằng phương pháp Taguchi

- Tiến hành ép thử nghiệm chế tạo các mẫu thử

- Chế tạo các mẫu thử độ bền kéo

- Thử nghiệm độ bền kéo

- Thống kê KQ và Quy hoạch thực nghiệm

- Tối ưu hóa thông số

- Chế tạo mẫu theo thông số tối ưu

- Thử độ bền ứng với trường hợp tối ưu

- So sánh và viết báo cáo

7 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

Trang 5

TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

 Được phép bảo vệ ………

(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

Trang 6

- Số điện thoại liên lạc: 0906 683 593 Email: 20144411@student.hcmute.edu.vn

- Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Lộc

- MSSV: 20144418 Lớp: 201441A

- Địa chỉ sinh viên: 1/6/2/8 đường số 4, Trường Thọ, TP Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh

- Họ tên sinh viên: Hà Nguyễn Quốc Vỹ

- MSSV: 20144495 Lớp: 201441A

- Địa chỉ sinh viên: Số 24, đường số 23, KP2, Hòa Phú, TP Thủ Dầu Một, Bình Dương

- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 01/07/2024

- Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”.

Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 07 năm 2024

Ký Tên

Hà Anh Kiệt Nguyễn Văn Lộc Hà Nguyễn Quốc Vỹ

Trang 7

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp để đạtkết quả như ngày hôm nay, chúng em xin cảm ơn sự hỗ trợ tận tình của các thầy cô thuộckhoa Cơ khí Chế tạo máy

Đồ án tốt nghiệp này chính là minh chứng của sự nỗ lực trong học tập và rèn luyệncủa nhóm trong bốn năm đại học qua Trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp, ngoài sự

cố gắng của bản thân nhóm, còn là sự hướng dẫn và dẫn dắt tận tình của thầy PGS TS.Phạm Sơn Minh và TS Nguyễn Trọng Hiếu để giúp nhóm có tinh thần, động lực vượt quakhó khăn để thực hiện trọn vẹn đồ án tốt nghiệp Nhóm thực hiện xin được gửi lời cảm ơnchân thành nhất đến thầy

Ngoài ra, nhóm cũng không quên gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS Trần Minh ThếUyên và thầy ThS Huỳnh Đỗ Song Toàn đã hỗ trợ các thiết bị, máy móc để nhóm thực hiện

ép thử mẫu sản phẩm và kiểm nghiệm độ bền kéo của mẫu sản phẩm Cùng với đó là sựcảm ơn đến các người bạn đã động viên và hỗ trợ nhau trong quá trình làm đề tài

Cuối cùng, nhóm xin cảm ơn gia đình đã luôn tạo mọi điều kiện về tài chính, tinhthần trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!

Trang 8

TÓM TẮT ĐỒ ÁNNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA COOLING LAYER ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA MẪU THỬ ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN ÉP NHỰA

Hệ thống làm mát trong khuôn ép nhựa là một phần quan trọng ảnh hưởng trực tiếpđến thời gian làm nguội, cũng như quyết định chất lượng của sản phẩm sau khi được ép.Chức năng chính của hệ thống làm mát trong khuôn ép nhựa là giảm nhiệt độ của vật liệunhựa đang được sử dụng trong quá trình ép sản phẩm Một bộ khuôn có hệ thống làm máttốt giúp tăng đáng kể chu kỳ và thời gian sản xuất sản phẩm, cũng như đảm bảo chất lượngcủa sản phẩm sau khi phun ép nhựa Với các kiến thức về khuôn mẫu đã được tiếp thu trongquá trình học tập, nhóm muốn nghiên cứu và đánh giá độ bền sản phẩm được ép của bộkhuôn có một hệ thống làm mát mới giúp tối ưu hóa quá trình giải nhiệt cho các sản phẩmnhựa, vì vậy nhóm đã quyết định chọn đề tài "Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Cooling LayerĐến Độ Bền Kéo Của Mẫu Thử Được Chế Tạo Bằng Phương Pháp Phun Ép Nhựa"

Những nội dung chính của đề tài bao gồm:

- Tạo bảng số liệu các thông số ảnh hưởng đến độ bền bằng phương pháp Taguchi

- Tiến hành ép thử nghiệm chế tạo các mẫu thử

- Chế tạo các mẫu thử độ bền kéo

- Thử nghiệm độ bền kéo

- Thống kê kết quả và quy hoạch thực nghiệm

- Tối ưu hóa thông số

- Chế tạo mẫu theo thông số tối ưu

- Thử độ bền ứng với trường hợp tối ưu

- So sánh và viết báo cáo

Kết luận: Sau khi hoàn thành đề tài, từ đề tài rút ra được những kết luận như: độ bềnkéo của các mẫu thử được ép từ các trường hợp Taguchi nằm trong khoảng từ 33 đến 37MPa, đối với phương pháp dự đoán ANN thì độ bền kéo nằm trong khoảng từ 32 đến 37MPa Đối với bộ thông số đầu vào tối ưu thì độ bền kéo của phương pháp Taguchi là 37.49MPa Sau khi đưa bộ thông số đầu vào tối ưu của Taguchi vào bộ dự đoán ANN thì độ bềnkéo của phương pháp Taguchi chỉ còn 33.36 MPa, thấp hơn so với bộ thông số tối ưu màphương pháp ANN dự đoán là 37.91 MPa

Trang 9

ABSTRACTSTUDY ON THE EFFECT OF COOLING LAYER ON THE TENSILE STRENGTH

OF SPECIMENS MANUFACTURED BY PLASTIC INJECTION MOLDING

The cooling system in plastic injection molds is an important part that directly affectsthe cooling time, as well as determines the quality of the product after injection molding.The main function of the cooling system in plastic injection molds is to reduce thetemperature of the plastic material being used during the product injection process A moldwith a good cooling system significantly increases the product production cycle and time, aswell as ensures the quality of the product after injection molding With the knowledge aboutmolds acquired during the learning process, the group wants to research and evaluate thedurability of the molded product with a new cooling system that helps optimize the coolingprocess for plastic products, so the group decided to choose the topic "Research on theEffect of Cooling Layer on the Tensile Strength of Test Samples Manufactured by PlasticInjection Molding Method"

The main contents of the topic include:

- Create a data table of parameters affecting the durability using the Taguchi method

- Conduct test pressing to manufacture test samples

- Fabricate tensile test samples

- Test tensile strength

- Statistical results and experimental planning

- Optimizing parameters

- Fabricating samples according to optimal parameters

- Testing the durability corresponding to the optimal case

- Compare and write a report

Conclusion: After completing the topic, the following conclusions were drawn fromthe topic: the tensile strength of the test specimens pressed from the Taguchi cases is in therange of 33 to 37 MPa, for the ANN prediction method, the tensile strength is in the range

of 32 to 37 MPa For the optimal input parameter set, the tensile strength of the Taguchimethod is 37.49 MPa After putting the optimal input parameter set of Taguchi into theANN prediction set, the tensile strength of the Taguchi method is only 33.36 MPa, lowerthan the optimal parameter set predicted by the ANN method of 37.91 MPa

Trang 10

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I LỜI CAM KẾT III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT ĐỒ ÁN V MỤC LỤC VII DANH MỤC BẢNG BIỂU X DANH MỤC HÌNH ẢNH XI DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT XVII

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.5 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 3

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 3

1.6 Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 4

2.1 Kết cấu của bộ khuôn 4

2.2 Đánh giá chung về hệ thống làm mát thông thường 5

2.3 Đánh giá chung về hệ thống làm mát “Cooling layer” 5

2.3.1 Giới thiệu về “Cooling layer” 5

2.3.2 Ưu điểm của hệ thống làm mát “Cooling layer” 8

2.3.3 Hình ảnh thực tế của bộ khuôn sau khi gia công 8

2.3.4 Tiêu chuẩn của mẫu thử kiểm nghiệm độ bền kéo 11

2.4 Ảnh hưởng của độ bền kéo đến chất lượng của sản phẩm nhựa 11

Trang 11

2.6 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 14

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17

3.1 Tổng quan về công nghệ ép phun 17

3.1.1 Giới thiệu chung 17

3.1.2 Các bước chính của quy trình ép phun 17

3.1.3 Ứng dụng của công nghệ ép phun 19

3.2 Tổng quan về máy ép nhựa 19

3.2.1 Máy ép nhựa là gì 19

3.2.2 Cấu tạo máy phun ép nhựa 19

3.3 Tổng quan về khuôn ép nhựa 20

3.3.1 Giới thiệu về khuôn ép nhựa 20

3.3.2 Cấu tạo của khuôn ép nhựa 21

3.4 Tổng quan về vật liệu nhựa 22

3.4.1 Khái niệm 22

3.4.2 Một số loại nhựa thường dùng trong công nghệ ép phun 22

3.5 Quá trình nghiên cứu thông số ép 24

3.6 Giới thiệu về phương pháp Taguchi 26

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM TAGUCHI VÀ KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN MẪU KÉO 28

4.1 Vật liệu nhựa và thông số máy ép nhựa MA 1200III 28

4.2 Tạo bảng số liệu các trường hợp dùng cho việc ép mẫu bằng phương pháp Taguchi 30

4.3 Tiến hành ép thử nghiệm chế tạo các mẫu thử 34

4.4 Chế tạo các mẫu thử độ bền kéo 35

4.5 Thử nghiệm độ bền kéo 36

4.5.1 Giới thiệu máy kiểm nghiệm độ bền kéo uốn và tiến hành kéo thử 36

4.5.2 Tiến hành đo độ bền kéo 40

4.6 Thống kê kết quả và quy hoạch thực nghiệm 42

4.6.1 Thống kê kết quả 42

4.6.2 Quy hoạch thực nghiệm 43

4.7 Tối ưu hóa thông số 50

4.7.1 Tổng hợp thông số 50

Trang 12

4.7.2 Tối ưu hóa thông số 52

4.8 Chế tạo mẫu theo thông số tối ưu 54

4.9 Thử độ bền ứng với trường hợp tối ưu 55

4.9.1 Tiến hành kéo mẫu thông số tối ưu 55

4.9.2 Xử lý số liệu và vẽ biểu đồ 56

CHƯƠNG 5: DỰ ĐOÁN ĐỘ BỀN KÉO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANN 62

5.1 Giới thiệu về ANN 62

5.2 Ứng dụng ANN vào việc dự đoán độ bền 62

5.3 So sánh biểu đồ Stress – Strain của ANN so với Taguchi của từng trường hợp 74

5.4 So sánh sự ảnh hưởng của nhiệt độ nóng chảy đối với biểu đồ Stress – Strain 79

5.5 So sánh sự ảnh hưởng của áp suất điền đầy đối với biểu đồ Stress – Strain 81

5.6 So sánh sự ảnh hưởng của áp suất định hình đối với biểu đồ Stress – Strain 82

5.7 So sánh sự ảnh hưởng của nhiệt độ nước đối với biểu đồ Stress – Strain 83

5.8 So sánh sự ảnh hưởng của thời gian định hình đối với biểu đồ Stress – Strain 84

5.9 So sánh thông số tối ưu giữa ANN và Taguchi 85

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 90

6.1 Kết luận 90

6.2 Hướng phát triển 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

Trang 13

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 : Kết quả thực nghiệm quá trình gia nhiệt khuôn 13

Bảng 4.1 : Thông số ép phun của máy ép nhựa MA 1200III 29

Bảng 4.2 : Thông số kẹp khuôn của máy ép nhựa MA 1200III 30

Bảng 4.3 : Bảng thông số đầu vào 30

Bảng 4.4 : Bảng thông số 25 trường hợp Taguchi 33

Bảng 4.5 : Kích thước chiều rộng và bề dày tại vị trí kéo đứt của các mẫu ép 41

Bảng 4.6 : Thông số lực và chuyển vị tại ví trí mẫu bị kéo đứt 42

Bảng 4.7 : Thông số Stress-Strain của mẫu trường hợp 1 44

Bảng 4.8 : Bảng độ bền tối đa và độ bền trung bình 50

Bảng 4.9 : Bảng tổng hợp 25 trường hợp Taguchi và giá trị độ bền kéo trung bình 51

Bảng 4.10 : Bảng thông số tính toán độ bền mẫu tối ưu 1 56

Bảng 5.1 : Bảng thông số Stress – Strain của bộ thông số tối ưu Taguchi 87

Bảng 5.2 : Bảng thông số Stress – Strain của bộ thông số tối ưu ANN 88

Trang 14

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 : Mô hình khuôn sau khi thiết kế 4

Hình 2.2 : Mô hình phân rã của khuôn 4

Hình 2.3 : Tấm kẹp trên 6

Hình 2.4 : Tấm kẹp dưới 6

Hình 2.5 : Khuôn âm 6

Hình 2.6 : Khuôn dương 7

Hình 2.7 : Bi sắt dùng để chặn dòng chảy 7

Hình 2.8 : Tấm insert 7

Hình 2.9 : Tấm kẹp trên 8

Hình 2.10 : Tấm kẹp dưới 8

Hình 2.11 : Khuôn âm 9

Hình 2.12 : Khuôn dương 9

Hình 2.13 : Tấm insert 9

Hình 2.14 : Một số chi tiết khác của bộ khuôn 10

Hình 2.15 : Sản phẩm nhựa sau khi ép 10

Hình 2.16 : Bộ khuôn hoàn chỉnh 10

Hình 2.17 : Kích thước mẫu thử độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 Type V 11

Hình 2.18 : Phần mềm Smartview 4.4 12

Hình 2.19 : Máy gia nhiệt nước của Haitian 12

Hình 2.20 : Camera nhiệt Fluke TIS20 13

Hình 3.1 : Quá trình đóng khuôn và nhựa hóa 17

Hình 3.2 : Quá trình bơm nhựa vào khuôn 18

Hình 3.3 : Quá trình làm nguội sản phẩm 18

Hình 3.4 : Công đoạn lấy sản phẩm 19

Hình 3.5 : Cấu tạo máy ép nhựa 20

Hình 3.6 : Cấu tạo của bộ khuôn ép nhựa cơ bản 22

Hình 3.7 : Hạt nhựa ABS 23

Hình 3.8 : Hạt nhựa PP 23

Hình 3.9 : Hạt nhựa PE 24

Trang 15

Hình 3.10 : Gá khuôn lên máy 24

Hình 3.11 : Sản phẩm được ép với áp suất điền đầy là 50 Bar 25

Hình 4.1 : Nhựa ABS Polylac PA-709S 28

Hình 4.2 : Thông số của nhựa ABS Polylac PA-709S 28

Hình 4.3 : Máy ép nhựa MA 1200III 29

Hình 4.4 : Khởi động phần mềm 31

Hình 4.5 : Tạo Create Taguchi Design 31

Hình 4.6 : Chọn yếu tố và mức độ 31

Hình 4.7 : Chọn Factors để nhập yếu tố đầu vào 32

Hình 4.8 : Nhập 5 yếu tố đầu vào và 5 giá trị của chúng 32

Hình 4.9 : Máy gia nhiệt nước 34

Hình 4.10 : Thông số gia nhiệt đầu phun nhựa 34

Hình 4.11 : Điều chỉnh thông số ép 35

Hình 4.12 : Mẫu sau khi ép thử 35

Hình 4.13 : Thông số ép và mẫu ép trường hợp 2 36

Hình 4.14 : Máy kiểm nghiệm độ bền kéo uốn 37

Hình 4.15 : Giao diện làm việc của phần mềm 37

Hình 4.16 : Kẹp mẫu để tiến hành kéo thử 38

Hình 4.17 : Mẫu sau khi bị kéo đứt 38

Hình 4.18 : Mẫu nháp sau khi bị kéo đứt 39

Hình 4.19 : Thông số lực và chuyển vị sau khi kéo 39

Hình 4.20 : Đo kích thước chiều rộng ngay tại vị trí kéo đứt 40

Hình 4.21 : Đo kích thước bề dày ngay tại vị trí kéo đứt 40

Hình 4.22 : Công thức tính Stress-Strain 44

Hình 4.23 : Biểu đồ Stress-Strain của mẫu trường hợp 1 45

Trang 16

Hình 4.48 : Đem dữ liệu bảng 4.9 vào Minitab 52

Hình 4.49 : Tạo Analyze Taguchi Design 53

Hình 4.50 : Chọn yếu tố đầu ra và hàm mục tiêu để tính toán 53

Hình 4.51 : Kết quả thông số tối ưu 54

Hình 4.52 : Mẫu ép thông số tối ưu 55

Hình 4.53 : Mẫu thông số tối ưu trước khi kéo 55

Hình 4.54 : Mẫu thông số tối ưu sau khi kéo 56

Hình 4.55 : Biểu đồ Stress – Strain mẫu 1 57

Trang 17

Hình 5.1 : Chuyển thông số từ dạng cột thành dạng hàng 62

Hình 5.2 : Gán giá trị đầu vào 63

Hình 5.3 : Gán giá trị đầu ra 63

Hình 5.4 : Công cụ Neural Network 64

Hình 5.5 : Gán giá trị “Input” 64

Hình 5.6 : Gán giá trị “Target” 64

Hình 5.7 : Tạo cấu trúc mạng 65

Hình 5.8 : Đào tạo mảng 65

Hình 5.9 : Kết quả sau khi đào tạo mạng 66

Hình 5.10 : Export mạng vừa tạo vào bảng Workspace 66

Hình 5.11 : Bảng Workspace 67

Hình 5.12 : Mục chứa dữ liệu cần dự đoán độ bền 67

Hình 5.13 : Trường hợp 1 thực nghiệm Taguchi 67

Hình 5.14 : Chuyển dữ liệu cột thành hàng 68

Hình 5.15 : Nhập lệnh “network1 (test)” 68

Hình 5.16 : Dữ liệu đầu ra 69

Hình 5.17 : Biểu đồ Stress – Strain của ANN ở trường hợp 1 70

Trang 18

Hình 5.42 : Biểu đồ Stress – Strain của ANN so với Taguchi ở trường hợp 1 75

Trang 19

Hình 5.67 : Biểu đồ Stress – Strain đối với sự thay đổi của nhiệt độ nóng chảy 80

Hình 5.68 : Biểu đồ Stress – Strain đối với sự thay đổi của áp suất điền đầy 81

Hình 5.69 : Biểu đồ Stress – Strain đối với sự thay đổi của áp suất định hình 82

Hình 5.70 : Biểu đồ Stress – Strain đối với sự thay đổi của nhiệt độ nước 83

Hình 5.71 : Biểu đồ Stress – Strain đối với sự thay đổi của thời gian định hình 84

Hình 5.72 : Giải thích cấu trúc hàm cần tạo 85

Hình 5.73 : Biến cận dưới và biến cận trên của các biến đầu vào 85

Hình 5.74 : Optimization 85

Hình 5.75 : Thông số tối ưu của từng biến đầu vào khi chạy xong GA 86

Hình 5.76 : Biểu đồ so sánh thông số tối ưu của Taguchi so với ANN 89

Trang 20

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ABS Acrylnitril Butadien Styrene

ANN Artificial Neural Network

CNC Computerised Numerical Control

Trang 21

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của công nghệ và sản xuất, ngành côngnghiệp khuôn ép nhựa không chỉ đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuấtnhựa mà còn là một phần quan trọng không thể thiếu của nền công nghiệp sản xuất toàn cầu.Sản phẩm từ ngành công nghiệp này đa dạng và có tính ứng dụng rộng rãi trong cuộc sốnghàng ngày lẫn các ngành công nghiệp khác nhau, từ đồ gia dụng, phương tiện di chuyển chođến các thiết bị y tế

Hệ thống làm mát trong khuôn ép nhựa là một phần không thể thiếu trong quá trìnhthiết kế khuôn ép vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định chất lượng của sảnphẩm sau quá trình gia công Một hệ thống làm mát tốt sẽ giúp doanh nghiệp rút ngắn thờigian đúc nhựa, nhờ đó năng suất lao động sẽ được cải thiện

Hiện nay các phương pháp giải nhiệt cho khuôn phun ép chủ yếu có hình trụ thẳng,được gia công bằng phương pháp khoan sâu Do đó các kênh giải nhiệt này chỉ có thể đápứng nhu cầu sản xuất các sản phẩm có chất lượng thông thường Ngoài ra phương pháp giảinhiệt này còn thường xuất hiện một số lỗi như: cong vênh, không điền đầy, chất lượng bềmặt thấp…

Để giải quyết những vấn đề trên, nhóm đã ứng dụng phương pháp làm mát “Coolinglayer” để giúp cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm nhựa, ngoài ra phươngpháp này còn giúp tăng hiệu suất và giảm chi phí sản xuất “Cooling layer” là một hệ thốnglàm mát được thiết kế để dẫn nước thẳng vào lòng khuôn Nước làm mát được tuần hoànqua lòng khuôn giúp hạ nhiệt trực tiếp dưới tấm insert ép sản phẩm Quá trình này giúp duytrì nhiệt độ khuôn ở mức độ ổn định, giảm thiểu thời gian cần để sản phẩm đông đặc và tăngtốc độ sản xuất

Nhằm bảo đảm chất lượng cũng như hiệu suất của sản phẩm cuối cùng, trong quátrình thực nghiệm đồ án tốt nghiệp lần này, nhóm em đã thực hiện “Nghiên cứu ảnh hưởngcủa Cooling layer đến độ bền kéo của mẫu thử được chế tạo bằng phương pháp phun épnhựa” nhằm đưa ra những đánh giá cũng như xác định điều kiện ép lý tưởng nhất để đảmbảo sản phẩm đáp ứng được những yêu cầu về độ bền và chất lượng

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu này giúp hiểu rõ hơn về quá trình đông đặc của nhựatrong khuôn khi làm mát Việc kiểm soát nhiệt độ và tốc độ làm mát ảnh hưởng lớn đến cấutrúc vi mô và cơ tính của sản phẩm cuối cùng Qua đó phát triển các mô hình dự đoán độbền kéo của sản phẩm nhựa, hỗ trợ cho việc tối ưu hóa quá trình sản xuất

Trang 22

- Ý nghĩa thực tiễn:

+ Kiểm soát tốt quá trình làm mát có thể dẫn đến việc sản xuất ra các sản phẩm nhựa

có độ bền kéo cao hơn, đảm bảo chất lượng và độ bền lâu dài Giảm khuyết tật như co ngót,nứt gãy hoặc biến dạng, nâng cao tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn

+ Một quy trình làm mát hiệu quả có thể giảm thời gian chu kỳ sản xuất và tiêu thụnăng lượng, từ đó giảm chi phí sản xuất Với một quy trình làm mát được tối ưu hóa, nhàsản xuất có thể tăng năng suất mà không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền kéo của mẫu thử nhựa như: nhiệt độnóng chảy của nhựa, áp suất điền đầy, áp suất định hình, thời gian định hình và nhiệt độnước gia nhiệt

- Thông qua kết quả nghiên cứu, đề xuất các điều kiện làm mát tối ưu cho quá trìnhphun ép nhựa

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Dùng phương pháp “Taguchi” để tạo bảng số liệu các trường hợp thực nghiệm épsản phẩm

- Dùng phương pháp “ANN” để dự đoán độ bền kéo của sản phẩm mà không cầnphải thực hiện quy trình ép nhựa

- Máy ép nhựa “Haitian MA1200 III” để tạo ra các mẫu thử nhựa được chế tạo bằngphương pháp phun ép với các các trường hợp thực nghiệm đã tạo bằng phương phápTaguchi, sản phẩm ép được sử dụng để kiểm tra và đánh giá độ bền kéo

- Vật liệu nhựa sử dụng trong quá trình phun ép: Nhựa ABS

- Thông số ép: Áp suất điền đầy, áp suất định hình, thời gian định hình, nhiệt độ nước,nhiệt độ nóng chảy

- Máy kiểm nghiệm độ bền kéo uốn

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

- Các thông số ép ảnh hưởng đến độ bền kéo của mẫu thử

- Sử dụng các kỹ thuật phun ép nhựa tiêu chuẩn và thiết bị đo độ bền kéo để thu thập

dữ liệu

- Sử dụng phương pháp “Taguchi” và “ANN” để tìm ra những thông số tối ưu nhất

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Trang 23

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận

- Nghiên cứu quá trình làm mát để xác định ảnh hưởng của quá trình làm mát đến độbền kéo của nhựa

- Nghiên cứu tính chất cơ học của các loại nhựa trong những điều kiện làm mát khácnhau

- Sử dụng các phần mềm mô phỏng để xác định các thông số tối ưu

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

- Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng các thiết bị đo lường chuyên dụng để kiểm trakích thước mẫu ép, từ đó tính toán độ bền kéo của mẫu thử

- Phương pháp tham khảo tài liệu: Đọc các tài liệu kỹ thuật liên quan đến đề tài, thamkhảo ý kiến từ giáo viên hướng dẫn

- Phương pháp phân tích và xử lý dữ liệu: Sử dụng phương pháp “Tagachi” và “ANN”

để xác định những thông số tối ưu nhất

- Phương pháp so sánh: Chế tạo mẫu theo thông số tối ưu và so sánh chúng với cácmẫu theo thông số trước đó

1.6 Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp

ĐATN bao gồm 6 chương, trong đó:

- CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

- CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

- CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

- CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM TAGUCHI VÀ KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN MẪUKÉO

- CHƯƠNG 5: DỰ ĐOÁN ĐỘ BỀN KÉO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANN

- CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN

Trang 24

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Kết cấu của bộ khuôn

Hình 2.1: Mô hình khuôn sau khi thiết kế

Hình 2.2: Mô hình phân rã của khuôn

Trang 25

Chú thích: (1) Vòng định vị, (2) Bạc cuống phun, (3) Tấm kẹp trên, (4) Khuôn âm,

(5) Tấm Insert, (6) Ron cao su, (7) Khuôn dương, (8) Tấm đẩy trên, (9) Gối đỡ, (10) Tấmđẩy dưới, (11) Tấm kẹp trên, (12) Bulong M12x90 mm, (13) Bulong M6x10mm, (14)Bulong M12x35mm, (15) Bạc dẫn hướng, (16) Ống nối khí nén, (17) Bulong vòng M10,(18) Bulong M5x10mm, (19) Chốt dẫn hướng, (20) Lò xo, (21) Chốt dẫn hướng lò xo, (22)Bulong M8x16mm, (23) Chốt dựt đuôi keo, (24) Chốt đẩy

2.2 Đánh giá chung về hệ thống làm mát thông thường

a) Giới thiệu

Kênh làm mát thường được thiết kế theo các đường thẳng hoặc hình xoắn ốc được bốtrí một cách đơn giản để làm mát toàn bộ khuôn

b) Phương pháp gia công

Phương pháp gia công hệ thống làm mát thường dễ dàng thực hiện và có chi phí thấpnhư khoan, phay và tiện

c) Hiệu quả làm mát

Vì thiết kế đơn giản nên nhiệt độ có thể không được phân bố đồng đều trong toàn bộkhuôn, dẫn đến các vùng nóng và lạnh khác nhau Điều này có thể gây ra các vấn đề như corút, biến dạng hoặc chất lượng sản phẩm không đồng đều

d) Tuổi thọ

Do sự phân bố nhiệt độ không đồng đều nên có thể gây ra hao mòn không đều, giảmtuổi thọ khuôn

2.3 Đánh giá chung về hệ thống làm mát “Cooling layer”

2.3.1 Giới thiệu về “Cooling layer”

- Cooling layer là hệ thống làm mát được thiết kế để dẫn nước thẳng vào lòng khuôn,

từ đó nước làm mát được tuần hoàn qua lòng khuôn giúp giải nhiệt trực tiếp dưới tấm insertcủa các sản phẩm ép

- Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống làm mát cooling layer:

+ Nhiệt độ và áp suất của chất làm mát

+ Thiết kế và kích thước của hệ thống làm mát

+ Vật liệu của lớp làm mát

+ Tốc độ lưu lượng chất làm mát

- Dưới đây là hình ảnh một số bộ phận chính của bộ khuôn:

Trang 26

Hình 2.3: Tấm kẹp trên

Hình 2.4: Tấm kẹp dưới

Hình 2.5: Khuôn âm

Trang 27

Hình 2.6: Khuôn dương

Hình 2.7: Bi sắt dùng để chặn dòng chảy

Hình 2.8: Tấm insert

Trang 28

2.3.2 Ưu điểm của hệ thống làm mát “Cooling layer”

- Hiệu quả làm mát cao: Các viên bi sắt giúp tăng cường khả năng trao đổi nhiệt, làmmát khuôn nhanh chóng và hiệu quả

- Phân bố nhiệt đều: Giảm hiện tượng quá nhiệt, giúp cho khuôn có nhiệt độ đồngđều hơn, cải thiện chất lượng sản phẩm và tăng tuổi thọ của bộ khuôn

- Tối ưu hóa thiết kế: Hệ thống làm mát “Cooling layer” có thể được thiết kế để phùhợp với hình dạng và kích thước cụ thể của khuôn, giúp tối ưu hóa quá trình làm mát

2.3.3 Hình ảnh thực tế của bộ khuôn sau khi gia công

Hình 2.9: Tấm kẹp trên

Hình 2.10: Tấm kẹp dưới

Trang 29

Hình 2.11: Khuôn âm

Hình 2.12: Khuôn dương

Hình 2.13: Tấm insert

Trang 30

Hình 2.14: Một số chi tiết khác của bộ khuôn

Hình 2.15: Sản phẩm nhựa sau khi ép

Hình 2.16: Bộ khuôn hoàn chỉnh

Trang 31

2.3.4 Tiêu chuẩn của mẫu thử kiểm nghiệm độ bền kéo

Kích thước của mẫu thử kiểm nghiệm độ bền kéo được lấy theo tiêu chuẩn ASTMD638 Type V với những kích thước sau:

Hình 2.17: Kích thước mẫu thử độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 Type V

2.4 Ảnh hưởng của độ bền kéo đến chất lượng của sản phẩm nhựa

a) Khả năng chịu tải

Độ bền kéo cho biết mức độ mà sản phẩm có thể chịu được lực kéo trước khi bị đứt.Điều này đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩm phải chịu lực căng trong quá trình sửdụng, như ống dẫn nước hay một số bộ phận của ô tô

b) Mức độ an toàn

Sản phẩm có độ bền kéo cao thường có độ tin cậy và độ ổn định cao hơn trong quátrình sử dụng Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng yêu cầu sự ổn định vàđáng tin cậy, như các dụng cụ và thiết bị trong ngành y tế

c) Độ bền và tính thẩm mỹ

Độ bền kéo cũng ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của sản phẩm Sản phẩm với độ bềnkéo cao thường có độ bền và hình dáng được duy trì tốt hơn sau một thời gian sử dụng, giữcho sản phẩm luôn trông mới và hấp dẫn

2.5 Quá trình gia nhiệt khuôn ép nhựa

- Quá trình gia nhiệt khuôn ép nhựa là quá trình nâng nhiệt độ của khuôn ép nhựa lênmột mức độ nhất định trước khi tiến hành đổ chất liệu nhựa vào khuôn để tạo ra sản phẩmcuối cùng Quá trình gia nhiệt khuôn rất quan trọng vì nó giúp đảm bảo chất lượng, độ chínhxác của sản phẩm cuối cùng

- Quá trình thực nghiệm gia nhiệt khuôn ép nhựa được thực hiện qua phần mềmSmartview 4.4 Phần mềm này cho phép chúng ta giám sát nhiệt độ thời gian thực, phân tích

Trang 32

và điều chỉnh nhiệt độ nhằm mục đích tối ưu hóa quá trình sản xuất, cải thiện chất lượng sảnphẩm và tăng hiệu suất hoạt động.

Hình 2.18: Phần mềm Smartview 4.4

- Việc gia nhiệt sẽ được nhóm thực hiện bằng bộ máy gia nhiệt nước của Haitian Bộmáy gia nhiệt nước của Haitian hoạt động bằng cách sử dụng nguồn điện để làm nóng nướctrong bể chứa, sau đó bơm nước qua các đường ống để duy trì nhiệt độ ổn định cho máy épphun Sau khi khởi động máy và cài đặt nhiệt độ mong muốn trên màn hình điều khiển máy

sẽ tự động điều chỉnh để giữ cho nhiệt độ nước ổn định Quá trình này giúp đảm bảo nhiệt

độ chính xác và ổn định trong quá trình ép nhựa

Hình 2.19: Máy gia nhiệt nước của Haitian

- Trong quá trình gia nhiệt việc sử dụng thiết bị “Camera nhiệt Fluke TIS20” giúpchúng ta có thể quan sát và đo nhiệt độ của bộ khuôn Thông qua việc kết nối với phần mềm

Trang 33

“Smartview 4.4”, chúng ta có thể trích xuất dữ liệu và đánh giá nhiệt độ một cách chính xácnhất.

Hình 2.20: Camera nhiệt Fluke TIS20

- Dưới đây là bảng kết quả thực nghiệm quá trình gia nhiệt khuôn tại mức nhiệt độ30°C

Bảng 2.1: Kết quả thực nghiệm quá trình gia nhiệt khuôn

Trang 34

2.6 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài

Eva Vojnová đã thực hiện nghiên cứu đề cập đến các lợi ích của việc thiết kế kênhmát phù hợp với hình dáng của sản phẩm nhựa Bằng cách đánh giá tác động của các thông

số kỹ thuật và công nghệ đến chất lượng của sản phẩm nhựa, tác giả đã so sánh độ dài củachu trình sản xuất dựa trên thời gian làm mát của từng loại hệ thống làm mát khác nhau Cáckết quả được trình bày xác định rằng việc sử dụng làm mát phù hợp trong các hình thức épphun nhựa có tác động tích cực đến việc rút ngắn chu kỳ sản xuất và cải thiện độ ổn địnhkích thước của sản phẩm [6]

Tobias Hohlweck và các cộng sự đã nghiên cứu và cải tiến thiết kế nhiệt của khuôn

ép bằng phương pháp nghịch đảo Mục tiêu là đạt được phân bố nhiệt đồng đều và hình tháiđồng nhất trong sản phẩm nhựa Phương pháp này được áp dụng cho bộ khuôn có hình dạngphức tạp, cho thấy tính khả dụng cao Sử dụng phương pháp này có thể giảm sự phụ thuộcvào kinh nghiệm của người thiết kế khuôn và tạo ra sản phẩm ít biến dạng [7]

Trang 35

Mandana Kariminejad và các cộng sự đã nghiên cứu về hệ thống làm mát Conformalcooling, hệ thống này hứa hẹn giúp giảm thời gian chu kỳ và cải thiện hiệu quả làm máttrong quá trình ép phun Nghiên cứu này thay thế các kênh làm mát khoan thẳng và sử dụngcác bộ chèn khuôn được sản xuất bằng công nghệ SLS, tích hợp cảm biến nhiệt, giúp giảmthời gian chu kỳ sản xuất khoảng 50% và cải thiện chất lượng sản phẩm [8].

Chil-Chyuan Kuo và các cộng sự đã thực hiện nghiên cứu về nhựa Epoxy pha nhômđược dùng để tạo khuôn nhanh cho việc phát triển nguyên mẫu mới Nghiên cứu này giớithiệu kênh làm mát thác nước (WCC) và so sánh với kênh làm mát tuân thủ (CCC) Kết quảcho thấy WCC giảm chiều dài dòng chảy làm mát từ 29-50%, giảm áp suất 58-61%, và tăngtốc độ làm mát khoảng 16.4% so với CCC Sử dụng phần mềm Moldex3D để tối ưu hóa và

so sánh thời gian làm mát trong khuôn [9]

Le Jing và các cộng sự đã nghiên cứu chất N-methyl-morpholine-N-oxide (NMMO)một chất hóa dẻo được sử dụng làm chất tăng cường cơ học cho nhựa sinh học Phân tíchbằng FTIR, XRD và SEM cho thấy NMMO hydrat hóa có hiệu ứng hóa dẻo cao, tạo racomposite có độ bền kéo cao nhất là 9.4 MPa [10]

Go Yamamoto và các cộng sự đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền kéocủa nhựa được gia cố bằng sợi carbon đơn hướng (CFRP) Phân tích cho thấy đặc tính matrận Epoxy ảnh hưởng đến sự tập trung ứng suất bề mặt của mẫu thử nghiệm tại vị trí gãy

Hệ số tập trung ứng suất (SCF) được đánh giá bằng thực nghiệm độ kéo và mô phỏng môhình Kết quả cho thấy hệ số tập trung ứng suất tăng theo độ biến dạng (CTOD) của ma trậnEpoxy, qua đó gợi ý rằng độ biến dạng là yếu tố quan trọng cần xem xét để phát triển CFRP

có độ bền kéo cao hơn [11]

Jikang Li và các cộng sự đã gia cố sợi carbon (CFRP) dựa trên nhựa Phenolic được

sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ Nghiên cứu này chế tạo CFRP bằng phương pháp

ép khuôn, khảo sát phân bố sợi và ảnh hưởng đến cơ chế gãy kéo và tính chất trượt Kết quảcho thấy mẫu có sợi carbon nằm ngang ngang có nhiều sợi song song với hướng kéo, chotính chất kéo tốt hơn, trong khi mẫu dọc bị ảnh hưởng bởi nhựa và giao diện yếu hơn [12]

Go Yamamoto và các cộng sự đã nghiên cứu việc cải thiện đặc tính cơ học của sợicarbon để mở ra nhiều khả năng ứng dụng mới cho nhựa gia cố sợi carbon (CFRP) Nghiêncứu này phân tích phân bố ứng suất quanh điểm gãy của sợi để dự đoán độ bền kéo củaCFRP đơn hướng, sử dụng mô hình micromechanics và mô phỏng số Kết quả mô phỏngphù hợp với thực nghiệm, dù các sợi carbon có đặc tính cơ học khác nhau, giúp hướng dẫnthiết kế CFRP hiệu suất cao hơn [13]

Ng Chin Fei và các cộng sự đã làm nghiên cứu xác định các thông số ép tối ưu trongngành ép phun nhựa ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm Nghiên cứu này đánh giá

Trang 36

việc sử dụng phương pháp Taguchi trong tối ưu hóa tham số xử lý Phương pháp Taguchithành công trong thiết kế thực nghiệm với nhiều tham số nhờ tính thực tiễn và độ bền Tuynhiên, không có kỹ thuật nào vượt trội hoàn toàn, cần kết hợp Taguchi với các phương pháptối ưu hóa khác như mô phỏng số, phân tích quan hệ xám (GRA), phân tích thành phầnchính (PCA), mạng nơ-ron nhân tạo (ANN), và thuật toán di truyền (GA) [14].

Junhan Lee và các cộng sự đã Nghiên cứu thiết lập mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) để

dự đoán các đặc tính sản phẩm (khối lượng, đường kính, chiều cao) từ sáu điều kiện quátrình ép phun (nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ khuôn, tốc độ phun, áp suất ép, thời gian ép,thời gian làm mát) Sử dụng kỹ thuật học đa nhiệm dựa trên quá trình, hai cấu trúc mạng đãđược xây dựng và so sánh với cấu trúc mạng thông thường Kết quả cho thấy kiến trúc học

đa nhiệm có đặc trưng theo giai đoạn quá trình cho giá trị RMSE tốt hơn cấu trúc mạngthông thường tới hai bậc độ lớn Nghiên cứu cung cấp hướng dẫn xây dựng ANN cho quátrình ép phun có tích hợp đặc trưng giai đoạn quá trình [15]

Trang 37

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Tổng quan về công nghệ ép phun

3.1.1 Giới thiệu chung

Công nghệ ép phun là phương pháp tạo hình cho các sản phẩm, bộ phận, chi tiết, linhkiện bằng nhựa Để thực hiện quy trình ép phun cần có khuôn ép nhựa, máy ép nhựa và vậtliệu nhựa Vật liệu nhựa khác nhau có nhiệt độ nóng chảy khác nhau Nhựa sau khi đượcnung chảy được bơm vào và lấp đầy các khoảng trống trong lòng khuôn để tạo hình sảnphẩm, sau đó nhựa được làm nguội và đẩy ra khỏi lòng khuôn

3.1.2 Các bước chính của quy trình ép phun

Quy trình ép phun bao gồm 4 bước chính, cụ thể như sau:

Bước 1: Đóng khuôn (kẹp khuôn) trước khi bơm vật liệu nhựa vào lòng khuôn.

Để tiến hành ép vật liệu nhựa được nung chảy vào khuôn, trước tiên phải đóng chặthai nửa khuôn bằng hệ thống kẹp Lực cực lớn của hệ thống kẹp giúp đẩy hai nửa khuôn lạivới nhau để khuôn không bị hở khi vật liệu nhựa được bơm vào

Hình 3.1: Quá trình đóng khuôn và nhựa hóa

Bước 2: Nhựa sau khi được nung chảy sang trạng thái lỏng sẽ được hệ thống trục vít bơm vào khuôn ở trạng thái đóng với một áp suất lớn.

Hệ thống trục vít của máy ép nhựa sẽ đóng vai trò như một pít tông đẩy phần nhựa đãđược nung nóng chảy về phía trước bằng một áp lực rất lớn Hệ thống kênh dẫn nhựa sẽchứa phần nhựa lỏng Lúc này, lòng khuôn đang ở trạng thái đóng để làm nhiệm vụ tạo hìnhsản phẩm

Trang 38

Hình 3.2: Quá trình bơm nhựa vào khuôn

Bước 3: Làm mát khuôn để phần nhựa nung chảy bên trong lòng khuôn chuyển sang trạng thái rắn.

Để lấy sản phẩm nhựa ra ngoài thì phần nhựa được nung chảy phải được làm đôngcứng Lúc này, hệ thống làm mát của máy thực hiện chức năng làm nguội để giải nhiệt cho

bộ khuôn cũng như hóa rắn phần nhựa trong lòng khuôn

Hình 3.3: Quá trình làm nguội sản phẩm

Bước 4: Mở khuôn và đẩy sản phẩm.

Sau khi làm mát phần nhựa bên trong khuôn, hệ thống kẹp sẽ kéo nửa khuôn di động

ra khỏi nửa khuôn cố định với một khoảng cách nhất định Tiếp đến, sản phẩm được đẩy ra

Trang 39

ngoài thông qua các hệ thống đẩy Khi sản phẩm đã được lấy ra, khuôn có thể đóng và thựchiện một chu kỳ mới.

Hình 3.4: Công đoạn lấy sản phẩm

3.1.3 Ứng dụng của công nghệ ép phun

Công nghệ ép phun đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất hiện nay,trong bất kỳ lĩnh vực nào cũng xuất hiện các sản phẩm nhựa do công nghệ ép phun hìnhthành Các sản phẩm nhựa này có thể là một bộ phận giúp kết nối một hệ thống máy mócvận hành linh hoạt trơn tru, hay đơn giản chúng là những vật dụng tiện lợi được sử dụngthường xuyên trong đời sống gia đình Công nghệ ép phun được ứng dụng để tạo ra các sảnphẩm nhựa trong rất nhiều lĩnh vực như:

- Bao bì: nắp chai, hộp đựng, …

- Điện tử: vỏ của các linh kiện điện tử, vỏ dây điện, các loại ổ và phích cắm điện, …

- Gia dụng: giỏ đồ, xô, rổ, ghế, thùng rác, ốp lưng điện thoại, ly nước, đồ chơi, …

- Y tế: các thiết bị y tế, ống tiêm và linh kiện thiết bị, …

3.2 Tổng quan về máy ép nhựa

3.2.1 Máy ép nhựa là gì

Máy ép nhựa (injection molding machine) hay còn được gọi là máy ép keo hay máy

ép phun Đây là loại máy được sử dụng phổ biến trong các dây chuyền sản xuất kết hợp vớicông nghệ ép phun Máy có tác dụng cố định khuôn đóng trong suốt quá trình đẩy nhựanóng chảy bằng áp lực phun vào lõi khuôn Lúc này, nhựa sẽ lấp đầy lòng khuôn và sau khiđược làm nguội, sản phẩm sẽ được đẩy ra ngoài thông qua hệ thống lõi

3.2.2 Cấu tạo máy phun ép nhựa

Trang 40

Máy ép nhựa gồm 2 bộ phận chính là: phần kẹp khuôn và phần phun nhựa Phần cấpnăng lượng có thể là động cơ điện hoặc hệ thống thủy lực.

- Phần kẹp khuôn gồm có phần kẹp khuôn cố định và phần kẹp khuôn di động cốđịnh Trong đó:

+ Phần kẹp khuôn cố định có chức năng kẹp và giữ phần khuôn cố định Cùng vớivòng định vị trên khuôn và lỗ định vị mà khuôn sẽ luôn ở vị trí chính xác

+ Phần kẹp khuôn di động có nhiệm vụ kẹp và giữ nửa khuôn phía di động Hướng dichuyển của phần này theo phương song song với hướng đóng mở khuôn trong mỗi chu kỳ

ép phun Ngoài ra, nó được trang bị thêm phần lói đẩy nhằm tác động lên tấm đẩy pin khitiến hành đẩy sản phẩm ra ngoài

- Phần phun nhựa có nhiệm vụ chuyển hóa vật liệu nhựa từ dạng rắn sang dạng lỏngbằng hệ thống gia nhiệt Sau đó, phần nhựa lỏng sẽ được bơm vào khuôn nhờ lực đẩy củatrục vít và hệ thống áp lực vòi phun

- Ngoài hai phần chính trên, máy ép nhựa còn có thêm một số các hệ thống khác như:

hệ thống điện, hệ thống điều khiển, robot, hệ thống làm nguội, hệ thống thủy lực, …

Hình 3.5: Cấu tạo máy ép nhựa

3.3 Tổng quan về khuôn ép nhựa

3.3.1 Giới thiệu về khuôn ép nhựa

Khuôn ép nhựa thường được làm bằng kim loại có độ bền cao được gia công bằngnhiều phương pháp gia công khác nhau như gia công thô, gia công CNC,… Một bộ khuôn

có nhiều thành phần, nhưng có thể chia thành hai nửa để hoạt động Khi hai nửa khuôn tiếp

Tiêu đề	Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Cooling Layer Đến Độ Bền Kéo Của Mẫu Thử Được Chế Tạo Bằng Phương Pháp Phun Ép Nhựa
Tác giả	Hà Anh Kiệt, Nguyễn Văn Lộc, Hà Nguyễn Quốc Vỹ
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Trọng Hiếu
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Chế Tạo Máy
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	114
Dung lượng	30,69 MB