(Luận văn thạc sĩ) thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa chi tiết mặt ga lăng xe tải

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM ĐÌNH LÀNH C C R L T DU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA CHI TIẾT MẶT GA LĂNG XE TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM ĐÌNH LÀNH C C THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA R L T CHI TIẾT MẶT GA LĂNG XE TẢI DU Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số: 85.20.103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ CUNG Đà Nẵng – Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn C C DU R L T Phạm Đình Lành ii THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA CHI TIẾT MẶT GA LĂNG XE TẢI Học viên: PHẠM ĐÌNH LÀNH Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 85.20.103 Khóa: 35 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắc: Khn ép phun nhựa ứng dụng để sản xuất linh kiện sản xuất phương pháp gia công ép phun nhựa cho ô tô giới việt nam chưa nhà sản xuất ứng dụng chế tạo linh kiện nội địa hóa gặp khó khăn sản lượng công nghệ Bài báo ứng dụng công nghệ thiết kế ngược công nghệ CAE để thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa cho chi tiết mặt ga lăng xe tải, linh kiện dịng xe tải Kia (K200/K250), góp phần nâng cao tỷ lệ nội địa hóa C C xe, giảm giá thành sản phẩm chủ động sản xuất Trên sở này, tiếp tục ứng dụng để sản xuất gia công tất khuôn ép phun nhựa sau cho loại R L T linh kiện tương tự xe tải, xe khách xe du lịch tương lai DU Từ khóa - khn ép phun; thiết kế ngược; nội địa hóa; xe tải DESIGN AND MANUFACTURE OF PLASTIC SPRAY MOLD DETAIL FRONT TRUCK GAUGE TRUCK Abstract: The plastic injection mould is increasingly being used in plastic injection processing for automobiles today In Vietnam, the automakers have not yet used this technology for making components because of the difficulties of production and technology This article applies reserve engineering and CAE technology to design and manufacture plastic injection mould for calandre, one of the Kia truck’s components (k200,k250), contributing to increase the localization rate of the car, reduce product price and take the initiative in production On this basic, i am conducting applications to manufacture all of plastic injection mould later for the same types of trucks, bus and passenger cars in the future Key words - plastic injection mould; reserve engineering; localization; truck iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮC .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH ẢNH viii MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU C C V Ý NGHĨA THỰC TIỄN R L T VI DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VII.DÀN Ý NỘI DUNG CHÍNH: DU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các sản phẩm nhựa điển hình ngành cơng nghiệp tô: 1.1.1 Mặt ga lăng: 1.1.2 Bảng điều khiển cửa (Door Panel): 1.1.3 Bảng tín hiệu (Instrument Panel): 1.1.4 Nội thất xe (Car Interior Parts): 1.1.5 Cản trước sau (Front and Rear Bumper): 1.2 Tổng quan công nghệ thiết kế ngược: 1.2.1 Định nghĩa thiết kế ngược: 1.2.2 Ưu điểm thiết kế ngược sản xuất: 1.2.3 Quy trình thiết kế ngược: 1.2.4 Ứng dụng: 1.3 Tổng quan khuôn ép phun nhựa: 1.3.1 Khái niệm khuôn: iv 1.3.2 Phân loại khuôn ép phun nhựa: 10 1.3.3 Kết cấu chung khuôn: 11 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu: 12 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nay: 12 1.4.2 Các cơng trình nghiên cứu liên quan: 13 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHI TIẾT BẰNG CÔNG NGHỆ 15 THIẾT KẾ NGƯỢC 15 2.1 Phân tích xây dựng quy trình thiết kế sản phẩm: 15 2.1.1 Đặc điểm, thông số kỹ thuật mặt ga lăng xe tải Kia (K200/K250): 15 2.1.1.1 Đặc điểm chi tiết: 15 2.1.1.2 Thông số kỹ thuật: 15 C C R L T 2.1.2 Lập phương án thiết kế: 16 DU 2.1.2.1 Các phương án thiết kế chi tiết: 16 2.1.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu: 17 2.1.3 Quy trình thiết kế sản phẩm: 18 2.2 Tái tạo chi tiết công nghệ thiết kế ngược: 18 2.2.1 Chuẩn bị sản phẩm thiết bị đo: 18 2.2.2 Giai đoạn lấy mẫu số hóa bề mặt: 19 2.2.3 Giai đoạn xử lý liệu số hóa: 20 2.3 Thiết lập vẽ chi tiết: 22 2.3.1 Mặt ga lăng xe tải chi tiết 1: 22 2.3.2 Mặt ga lăng xe tải chi tiết 2: 23 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHN 25 3.1 Tính tốn thiết kế khn mặt ga lăng xe tải Kia (K200/K250): 25 3.1.1 Tính tốn thiết kế khn dựa số liệu ban đầu: 25 3.1.1.1 Tính tốn khối lượng sản phẩm: 25 3.1.1.2 Tính tốn hệ thống làm mát: 26 v 3.1.1.3 Tính tốn lực kẹp khuôn: 26 3.1.2 Thiết kế kết cấu khuôn: 27 3.1.2.1 Bố trí lịng khn: 27 3.1.2.2 Nhập hệ số co rút cho sản phẩm: 27 3.1.2.3 Thiết kế mặt phân khuôn: 28 3.1.2.4 Xây dựng kết cấu khuôn (moldbase): 29 3.1.2.5 Thiết kế hệ thống vấu chặn (slide): 30 3.1.2.6 Xác định kích thước khuôn: 33 3.1.2.7 Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm: 35 3.1.2.8 Thiết kế hệ thống kênh dẫn: 36 3.1.2.9 Thiết kế hệ thống làm mát: 38 C C R L T 3.1.3 Kiểm nghiệm sức bền khuôn: 39 3.1.3.1 Bài tốn kiểm tra sức bền khn: 39 3.1.3.2 Thiết lập toán phần tử hữu hạn: 40 3.1.3.3 Sơ đồ tính tốn sức bền khuôn: 42 3.1.3.4 Giải toán xử lý kết quả: 43 DU 3.2 Mơ q trình ép phun sản phẩm phần mềm moldflow: 45 3.2.1 Giới thiệu chung phần mềm Moldflow: 45 3.2.2 Một số chức Moldflow: 46 3.2.3 Mơ q trình ép phun sản phẩm phần mềm Moldflow: 47 3.2.3.1 Thiết lập điều kiện ban đầu: 47 3.2.3.2 Chia lưới sản phẩm: 48 3.2.3.3 Kết phân tích mơ phỏng: 49 3.2.3.4 Phân tích khuyết tật: 52 3.3 Xác định thơng số kỹ thuật hợp lý cho q trình phun ép sản phẩm: 54 3.3.1 Nhận xét, chỉnh sửa hiệu chỉnh khuôn: 54 3.3.2 Xác định thông số ép phun cho sản phẩm: 55 vi CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHUÔN 56 4.1 Quy trình gia cơng chi tiết khn: 56 4.1.1 Quy trình gia công khuôn cố định: 56 4.1.2 Quy trình gia cơng khuôn di động: 58 4.2 Quy trình lắp ráp khn: 63 4.2.1 Quy trình lắp ráp khn cố định: 63 4.2.2 Quy trình lắp ráp khn di động: 65 4.3 Thử nghiệm - đánh giá sản phẩm khuôn: 66 4.3.1 Thử nghiệm sản phẩm: 66 4.3.2 Đánh giá sản phẩm: 70 C C 4.3.3 Đánh giá khuôn: 72 R L T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 DU DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC ĐI KÈM 76 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Kết cấu chung khuôn ép phun nhựa 12 2.1 Thông số kỹ thuật mặt ga lăng xe tải Kia (K200/K250) 15 2.2 Phân tích ưu, nhược điểm loại cơng nghệ 17 3.1 Kết cấu khn mặt ga lăng xe tải Kia (K200/K250) 34 3.2 Thiết lập thơng số ban đầu cho q trình mơ 47 4.1 Quy trình gia cơng khn cố định 56 4.2 Quy trình gia cơng khn di động 59 4.3 Quy trình lắp ráp cố định 63 4.4 Quy trình lắp ráp di động 65 4.5 Thông số kỹ thuật máy ép phun 67 4.6 Thông số vật liệu thử khuôn 67 4.7 Bảng kết sau thử nghiệm khuôn 72 C C R L T DU viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu hình ảnh Tên hình ảnh Trang 1.1 Mặt ga lăng xe tải 1.1 Mặt ga lăng xe tải 1.2 Mặt ga lăng xe Bus Thaco 1.3 Bảng điều khiển cửa 1.4 Bảng điều khiển xe 1.5 Một số chi tiết nội thất xe ô tô 1.6 Chi tiết cản sau cản trước xe ô tô 1.7 Thiết kế ngược cho chi tiết cản xe 1.8 So sánh quy trình thiết kế thuận thiết kế ngược 1.9 Vị trí phần cavity (khuôn cố định) phần core (khuôn di động) 10 1.10 Kết cấu chung khuôn 11 2.1 Quy trình thiết kế chi tiết mặt ga lăng xe tải 18 2.2 Chi tiết mặt ga lăng xe thực 19 2.3 Máy Pro CMM 3500 19 2.4 Dữ liệu Scan sản phẩm phần mềm Geomagic Design X 20 2.5 3D mặt ga lăng xe tải chi tiết 21 2.6 3D mặt ga lăng xe tải chi tiết 21 2.7 2D mặt ga lăng xe tải chi tiết 22 2.8 2D mặt ga lăng xe tải chi tiết 23 3.1 Bố trí lịng khuôn 27 3.2 Nửa khuôn di động (core) 28 3.3 Nửa khuôn cố định (cavity) R L T U D C C 28 72 4.3.3 Đánh giá khuôn: - Các bước kiểm tra khuôn: + Bước 1: Kiểm tra tồn kết cấu kích thước khn để phát sai sót q trình lắp ráp như: vị trí vấu chặn (Slide), vị trí ty đẩy ty hồi, khe hở mặt phân khuôn Ở bước ta chủ yếu kiểm tra khái quát để phát sai sót trình lắp ráp + Bước 2: Ép thử vài sản phẩm để thơng qua để đánh giá chất lượng lắp ráp, hình dáng, kích thước, độ bóng yêu cầu khác sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật chất lượng lắp ráp khn tốt - Các vấn đề kiểm tra đánh giá khuôn: đánh giá sơ lỗi xảy C C khn dựa theo tiêu chí sau: R L T + Chất lượng bề mặt sản phẩm xấu có bavia Ngun nhân chính: Do đánh bóng khuôn chưa đạt DU + Sản phẩm bị thiếu liệu, bavia không + Sản phẩm bị mắc kẹt, không đẩy rớt Ngun nhân chính: Khn đánh bóng không - Kết luận: sau thử khuôn lần khn cịn số lỗi sau: Bảng 4.7: Bảng kết sau thử nghiệm khuôn STT Tình trạng lỗi Ngun nhân Khn cịn số vị Rà mặt phân khn trí ba via chưa tốt Q trình lấy sản phẩm cịn khó khăn Chưa làm nguội rãnh gân sau bắn điện Biện pháp khắc phục Rà lại mặt phân khuôn Làm nguội lại rãnh gân 73 Hình 4.10: Khn sau hồn thiện  Kết luận: - Xây dựng quy trình gia công chi tiết khuôn mặt ga lăng xe tải - Xây dựng quy trình lắp ráp khn mặt ga lăng xe tải - Ép thử nghiệm khuôn, đánh giá sản phẩm sau thử khuôn C C - Xác định thông số ép phun tối ưu cho chi tiết mặt ga lăng xe tải để đưa vào sản xuất hàng loạt R L T  Ý nghĩa: - Nắm quy trình gia cơng quy trình lắp ráp khn ép phun nhựa, từ áp DU dụng để gia cơng lắp ráp khn ép phun nhưa có kết cấu phức tạp - Nắm quy trình ép thử khuôn ép phun nhựa, cách đánh giá sản phẩm điều chỉnh thông số ép phun để sản phẩm có chất lượng tốt 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt được: - Xây dựng vẽ chế tạo cho chi tiết mặt ga lăng xe tải (K200/K250) công nghệ thiết kế ngược - Tính tốn thiết kế, kiểm tra độ bền khuôn cho chi tiết mặt ga lăng xe tải (K200/K250) - Ứng dụng phần mềm Moldflow mô trình ép phun nhựa Xác định thơng số kỹ thuật hợp lý trình ép phun nhựa: + Áp suất phun: P = 44.5 MPa + Áp suất giữ: Pg = 35.5 MPa + Thời gian phun: tF=5.5s + Thời gian giữ áp: tP=8.5s + Thời gian làm nguội: tC=20s + Nhiệt độ nhựa: tMelt =2300C + Nhiệt độ khuôn: tmold =300C C C R L T DU - Chế tạo khn hồn thiện cho chi tiết mặt ga lăng xe tải (K200/K250) - Thực nghiệm ép phun nhựa để tạo sản phẩm chi tiết mặt ga lăng xe tải (K200/K250) - Đánh giá sản phẩm khuôn để đưa vào sản xuất hàng loạt nâng cao tỷ lệ nội địa hóa, giảm giá thành sản phẩm Triển vọng phát triển đề tài: - Tiếp tục mô thông số ép phun ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm: áp suất phun, nhiệt độ vật liệu, thời gian giữ áp - Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược để sản xuất tất khuôn ép phun nhựa sau cho loại linh kiện tương tự xe tải, xe khách xe du lịch tương lai 75 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Dương Thị Vân Anh (2014), “Ảnh hưởng nhiệt độ đến chiều dài dịng chảy nhựa lỏng khn phun ép nhựa”, Tạp chí Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh [2] Phạm Xuân Hiển (2014), “Nghiên cứu mơ dịng chảy kênh dẫn nóng”, Viện Cơ Học Và Tin Học Ứng Dụng TP Hồ Chí Minh [3] TS Phạm Minh Sơn, ThS Trần Minh Thế Uyên (2014), Thiết kế chế tạo khuôn phun ép nhựa, Nhà xuất Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [4] Cơng nghệ ép phun, Trung tâm kỹ thuật chất dẻo TPHCM C C Tiếng Anh [5] Jerry M Fischer (2003), “Handbook of Molded Part Shrinkage and R L T Warpage”, William Andrew, Inc [6] M Joseph Gordon (2006), “Total Quality Process Control for Injection DU Molding”, John Wiley & Sons, Inc [7] N.R Subramanian, Lin Tingyu, Yak Aik Seng (2005), “Optimizing warpage analysis for an optical housing”, ScienceDirect, Mechatronics, pp 111–127 [8] YANG Jun-kai, XU Yun-jie (2012), “Optimization design of injection molded parts based on mold flow”, Trans Tech Publications, Applied Mechanics and Materials Vol 224, pp 97-100 [9] D.E Dimla , M Camilotto, F Miani (2005), “Design and optimisation of conformal cooling channels in”, Journal of Materials Processing Technology, Elsevier, Mechatronics 15, pp 111-127 76 PHỤ LỤC ĐI KÈM Bộ vẽ thiết kế khuôn mặt ga lăng xe tải (K200/K250) C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... cấp thiết em chọn đề tài ? ?Thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa chi tiết mặt ga lăng xe tải? ?? II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược để tái tạo chi tiết mặt ga- lăng xe tải - Thiết. .. đề tài ? ?Thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa chi tiết mặt ga lăng xe tải? ?? Với mục tiêu ứng dụng công nghệ thiết kế ngược để tái tạo chi tiết, sau thiết C C kế khuôn ép phun nhựa cho chi tiết mơ... kế khuôn ép phun nhựa cho chi tết mặt ga- lăng xe tải Kia (K200/K250); mơ q trình ép phun nhựa sử dụng phần mềm Moldflow - Gia công khuôn ép phun, thử nghiệm ép phun chi tiết mặt ga- lăng xe tải