Xây dựng quy trình công nghệ ép phun chế tạo mặt ga lăng xe buýt Thaco City B60

Nhằm xây dựng các cơ sở khoa học và áp dụng thực tiễn cho việc nghiên cứu sản xuất các linh kiện nhựa, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô và ngành công nghiệp phụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NGỌC HÒA

XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ÉP PHUN CHẾ TẠO

MẶT GA LĂNG XE BUÝT THACO CITY B60

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Mã số: 85.20.11.6

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VIỆT HẢI

Phản biện 1: TS Trần Văn Luận

Phản biện 2: TS Nguyễn Xuân Thiện

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa

Đà Nẵng vào ngày 18 tháng 9 năm 2019

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa

- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa -

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay của đất nước ta đang phát triển nhanh chóng, đi kèm với thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa là sự sự phát triển của nghành chế tạo máy, nghành kỹ thuật điện tử là sự phát triển của kỹ thuật điều khiển và tự động hóa và nhu cầu về vật liệu mới Trong đó, phương pháp phun ép nhựa được được ứng dụng nhằm nâng cao hiệu suất làm nguội trong quá trình đúc phun, cũng như rút ngắn thời gian gia công sản phẩm Nhằm xây dựng các

cơ sở khoa học và áp dụng thực tiễn cho việc nghiên cứu sản xuất các linh kiện nhựa, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp

ô tô và ngành công nghiệp phụ trợ, tôi quyết định thực hiện nghiên

cứu “Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo mặt Ga lăng xe Buýt thaco City B60”

2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

- Mục đích: Phân tích đặc tính sản phẩm linh kiện nhựa dùng cho

ô tô, nghiên cứu nguyên liệu, thiết bị, quá trình gia công Tổng hợp xây dựng quy trình sản xuất qua từng công đoạn một cách tối ưu nhất

để tạo ra sản phẩm nhựa ép phun đạt chất lượng ứng dụng vào sản xuất lắp ráp ô tô

- Nhiệm vụ: Hoàn thiện quy trình sản xuất sản phẩm ép phun, ứng

dụng chế tạo sản phẩm điển hình xe buýt Thaco CITY B60 lắp ráp lên

xe hoàn thiện

3 Đối tượng và phạm vi nghiêm cứu

- Đối tượng: Đề tài chọn đối tượng nghiên cứu là máy ép phun

850T để nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất

- Phạm vi: Do công nghệ mới, thời gian tiếp cận ngắn nên đề tài

chỉ giới hạn tập trung nghiên cứu và đưa vào sản xuất thử nghiệm sản phẩm mặt ga lăng xe buýt CITY B60

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu cách thức vận hành máy ép

phun, ý nghĩa các thông số kỹ thuật cài đặt máy, đặc tính các loại nhựa, kết cấu sản phẩm, khuôn ép phun

- Nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm pha trộn nguyên liệu,

vận hành, hiệu chỉnh thông số cài đặt máy, tổng hợp số liệu thực tế

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu cơ bản chuỗi quá trình từ khâu

thiết kế sản phẩm nhựa đến thiết kế chế tạo khuôn và gia công ép phun tạo ra sản phẩm thực tế sử dụng lắp ráp cho ô tô

- Ý nghĩa thực tiễn: Tổng hợp tài liệu quy trình ứng dụng vào thực

tế sản xuất sản phẩm ép phun nhựa góp phần làm tăng tỷ lệ nội địa hóa, giảm giá thành ô tô sản xuất trong nước

CẤU TRÚC NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN

Bố cục của luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận và hướng phát

triển của đề tài, nội dung chính được trình bày trong 4 chương với cấu trúc như sau:

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Xây dựng mô hình tính toán khung xe buýt trên phần

mềm HyperWorks

Chương 4: Phát triển mới và áp dụng thực tế sản xuất sản phẩm

mặt Ga lăng xe Buýt Thaco City B60

CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Yêu cầu hội nhập AFTA vào năm 2018, đòi hỏi các doanh nghiệp phải gia tăng tỷ lệ nội địa hóa, nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm và chủ động nâng cao sản xuất là yêu cầu cấp bách mà ngành sản xuất ô tô đang phải đối mặt

Trong những năm gần đây, quá trình phát triển của nền công nghiệp phụ trợ nói chung và công nghiệp phụ trợ cho ngành ô tô nói riêng đang phát triển nhanh chóng

Linh kiện nhựa, trong đó linh kiện nhựa được sản xuất bằng công nghệ ép phun còn gọi là linh kiện nhựa ép phun đóng vai trò quan trọng trong cấu thành và giá trị của ô tô với nhiều ưu điểm vượt trội (màu sắc đa dạng, thẩm mỹ, độ chính xác, lắp lẫn cao, trọng lượng nhẹ, dễ dàng chế tạo sản phẩm với biên dạng phức tạp, thời gian gia công ngắn, nhiều linh kiện nhựa có thể thay thế được kim loại với cùng tính năng và độ bền )

Trong các công nghệ thì công nghệ ép phun nhựa là công nghệ số chiếm ưu thế về năng suất gia công (trong thời gian chưa tới 1 phút,

có thể cho ra được từ 4 đến 32 sản phẩm)

Qua quá trình thực hiện nghiên cứu “Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo mặt Ga lăng xe Buýt thaco City B60”, đề tài đã cung cấp những nội dung, yêu cầu kỹ thuật, quy trình sản xuất và kiểm tra chất lượng chi tiết trong việc chế tạo mặt Ga lăng xe buýt B60, đây là những kết

hợp đầy đủ giữa các nguyên tắc lý thuyết và thực nghiệm sản xuất tại nhà máy sản xuất linh kiện nhựa Thaco

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Giới thiệu công nghệ ép phun

1.1 Tóm tắt khái niệm

- Công nghệ ép phun nhựa là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn Hỗn hợp nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn, sau thời gian cài đặt trước khuôn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy

- Kích thước và hình dáng sản phẩm được định hình theo lòng khuôn

- Tùy thuộc vào yêu cầu của từng loại sản phẩm có thể trộn thêm vào hạt nhựa các phụ gia như chất tăng dai, chất tăng cứng, hoặc sợi thủy tinh …

- Năng suất cao, chu kỳ sản xuất ngắn, tiết kiệm được nguyên liệu

- Phù hợp cho cả sản xuất đơn chiếc và hàng khối với số lượng lớn

2 Nguyên liệu cho ép phun

2.1 Nguyên liệu hạt nhựa [8]

Hạt nhựa là các hợp chất cao phân tử, được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày như là: áo mưa, ống dẫn điện

Chất dẻo thường các chất tổng hợp có nguồn gốc từ các sản phẩm hóa dầu

Mỗi loại nhựa khác nhau sẽ mang các đặc tính đặc thù riêng biệt, nhờ và những đặc tính này mà ta lựa chọn được loại nhựa phù hợp để thiết kế và sản xuất các chi tiết ép phun

2.2 Nguyên liệu hạt màu

Thông thường các hạt nhựa ban đầu sẽ mang màu sắc đặc thù riêng (không màu, màu đen, màu trắng) Có nhiều trường hợp để tạo ra các

sản phẩm có màu sắc phù hợp với yêu cầu sản xuất Thông thường ta

sẽ mua luôn hạt nhựa màu đã pha sẵn để sản xuất thì khi đó sản phẩm

sẽ ít lỗi và dễ dàng sản xuất

3 Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với sản phẩm nhựa dùng cho ô tô

Ô tô là phương tiên di chuyển nhiều, chịu tác động của nhiều yếu

tố từ môi trường đến vật liệu, độ mài mòn, độ bền Vì vậy các sản phẩm nhựa được thiết kế trên xe ô tô cần đạt các yêu cầu

Thông thường đối với các chi tiết nằm bên ngoài xe, chịu tác động

về môi trường như nắng, gió … thì cần sử dụng các vật liệu có độ bền cao, chống lão hóa tốt như PA66, POM…

Đối với các chi tiết nằm trong xe ở nơi chịu nhiệt độ cao thì nhiệt

độ làm biến dạng của sản phẩm cao (từ 250°C - 310°C) nhựa PA6, PA6 30% GF…

4 Khuôn ép phun

4.1 Cấu tạo và chức năng chung khuôn ép phun

a Một số bộ phận cơ bản trong cấu tạo khuôn ép nhựa (16 bộ phận chính):

vị trên khuôn và lỗ định vị trên máy

Phần phun nhựa là phần chuyển hóa nguyên liệu nhựa từ thể rắn sang thể lỏng bằng nhiệt độ và đẩy nhựa nóng chảy vào khuôn nhờ áp lực đẩy thông qua hệ thống vít xoắn và vòi phun

Ngoài 2 phần chính này thì máy ép nhựa còn có thể được bổ sung thêm phần hệ thống làm nguội, robot hoặc các hệ thống hỗ trợ khác

4.2 Chức năng các thành phần chính của máy ép phun

Xi lanh nhiệt: Xi lanh nhiệt gia nhiệt cho vật liệu làm cho vật liệu chảy lỏng ra Nó được nung nóng bởi các may xo nhiệt

Trục vít: Trục vít bao gồm 3 đoạn

Đoạn nhập liệu: Ở gần phễu nhập liệu dùng để chuyển nguyên vật liệu về phía trước, ở cuối vùng này, nguyên liệu mềm và bắt đầu chảy (50%L)

Vùng nén ép: Ở giữa vít, dùng để nén ép nguyên liệu lỏng (25%L) Vùng định lượng:Trộn và tạo đồng nhất vật liệu trước khi phun vào khuôn

Đầu phun: Là bộ phận gắn giữa đầu xi lanh và cuống phun của khuôn Đầu phun phải có hình dạng thích hợp với sự chảy nguyên liệu

và gắn chặt với cuống phun trong quá trình ép phun Lỗ đầu phun nên nhỏ hơn lỗ cuống phun ở khuôn Đầu phun có thể thay đổi và có vòng nhiệt riêng

b Hệ thống hỗ trợ ép phun

Thân máy liên kết các hệ thống trên máy lại với nhau

Hệ thống thủy lực : cung cấp lực để đóng và mở khuôn, tạo ra và duy tứ lực kẹp, làm cho trục vít quay và chuyển động tới lui, tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi mặt bên Hệ thống này bao gồm bơm, van, motor, hệ thống ống, thùng chứa dầu v„.v.„

Hệ thống điện : cấp nguồn cho môtơ điện (electric motor) và hệ thống điều khiển nhiệt cho khoang chứa vật liệu nhờ các băng nhiệt (heater band) và đảm bảo sự an toàn điện cho người vận hành máy bằng các công tắc

Hệ thống làm nguội: cung cấp nước hay dung dịch ethyleneglycol v…v để làm nguội khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phễu (feed throat) bị nóng chảy Vì khi nhựa ở cuống phễu bị nóng chảỵ thì phần nhựa thô phía trên khó chạy vào khoang chứa liệu

c Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển giúp người vận hành máy theo dối và điều chỉnh các thông số gia công như : nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, vận tốc và vị trí của trục vít, vị trí của các bộ phận trong hệ thống thủy lực Quá trình điều khiển có ảnh hưỏng trực tiếp đến chất lượng sau cùng của sản phẩm và hiệu quả kinh tế của quá trình

- Màn hình máy tính : cho phép nhập các thông số gia công, trình bày các dữ liệu của quá trình ép phun, cũng như các tín hiệu báo động

và các thông điệp

- Bảng điều khiển : gồm các cồng tắc và nứt nhấn dùng để vận hành máy Một bản điều khiển điển hình gồm cố : nứt nhấn điều khiển bơm thủy lực, nút nhấn tắt nguồn điện hay dừng khẩn cấp và các công tẩc điều khiển bằng tay

4.3 Các thông số kỹ thuật chính của máy ép phun

Thông số máy là các chỉ số đi kèm với một loại máy ép nhựa cụ

thể mà nhà sản xuất đưa ra dựa trên các dữ liệu về kích thước, áp lực, khả năng và tính năng của loại máy đó nhằm giúp người sử dụng thuận tiện trong việc vận hành, sửa chửa và lắp đặt

Một số thông số máy quan trọng:

1 Lực ép khuôn lớn nhất (Max Clamping Force): Đây chính là lực

ép khuôn, lực này chính là áp lực mà phần kẹp khuôn di động tác động lên phần kẹp khuôn cố định trong giai đoạn đóng khuôn

2 Khoảng mở khuôn lớn nhất (Daylight Opening): Đây là khoảng cách tối đa khả dụng tính từ mặt kẹp khuôn phần cố định sang mặt kẹp khuôn phần di động của khuôn khi khuôn ở trạng thái mở hoàn toàn

3 Độ dày khuôn nhỏ nhất ( Min Mold Thickness): Chiều dày tối thiểu tính từ mặt trên tấm kẹp khuôn phía cố định đến mặt dưới tấm kẹp khuôn phía di động

4 Kích thước khuôn nhỏ nhất ( Mold size Min ): Kích thước chiều rộng (X) Chiều cao tối thiểu cho phép của khuôn

5 Kích thước khuôn lớn nhất ( Mold Size Max.): Kích thước chiều rộng (X) Chiều cao tối đa cho phép của khuôn

6 Áp lực phun ( Ejection Pressure): MPa

10 Vị trí của các lỗ để gắn đồ gá kẹp khuôn…

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 Quy trình sản xuất sản phẩm ép phun nhựa

Hình 3.2 Sơ đồ tổng quát quy trình sản xuất sản phẩm ép phun nhựa

2 Quy trình kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm sau khi sản xuất

2.2 Các bước thực hiện quy trình

- Bước 1: Tiếp nhận kế hoạch

Bộ phận quản lý chất lượng tiếp nhận kế hoạch từ Bộ phận Kế hoạch và kinh doanh

- Bước 2: Triển khai kế hoạch

Trưởng Bộ phận quản lý chất lượng triển khai kế hoạch sản xuất đến nhân viên quản lý chất lượng chịu trách nhiệm tại vị trí đã được

phân công

- Bước 3: Ép phun nhựa

Công nhân xưởng thực hiện quá trình sản xuất theo đúng Quy trình

ép phun nhựa

Trong mỗi đơn hàng sản xuất, nhân viên quản lý chất lượng tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm đầu lô theo phiếu đánh giá sản phẩm đầu lô

Công nhân vận hành máy kiểm tra 100 % chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất, kết quả kiểm tra được ghi vào bảng tổng hợp lỗi hàng ngày

Nhân viên quản lý chất lượng kiểm tra xác suất (5 lần/ ngày) chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất theo phiếu kiểm tra xác Nhân viên quản lý chất lượng kiểm tra thông số điều kiện ép sản phẩm hàng ngày của máy theo biểu mẫu

Các sản phẩm lỗi trong quá trình kiểm tra phải được cách ly để vào khu vực đựng sản phẩm lỗi để xử lý

- Bước 4: Trạm kiểm tra chất lượng sản phẩm

Nhân viên quản lý chất lượng kiểm tra chất lượng sản phẩm theo hướng dẫn công việc và tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng sản phẩm Khi kiểm tra nếu phát hiện lỗi trên sản phẩm, nhân viên quản lý chất lượng tiến hành cách ly sản phẩm lỗi để xử lý (xay lại và tái sử dụng)

Khi kiểm tra đạt chất lượng nhân viên quản lý chất lượng thực hiện dán tem QC Pass hoặc đóng dấu lên sản phẩm, bao bì

- Bước 5: Hủy bỏ

Đối với sản phẩm sửa chữa lại nhưng không đạt chất lượng hoặc loại bỏ thì thực hiện việc xay nhựa và tái sử dụng

- Bước 6: Nhập kho

Bộ phận vận chuyển nội bộ căn cứ vào tem QC Pass hoặc đóng dấu của bộ phận quản lý chất lượng tiến hành nhập kho sản phẩm

3 Máy móc thiết bị

3.1 Danh mục máy móc thiết bị công cụ dụng cụ

Đối với các chi tiết nhựa ép phun thì máy ép phun là công cụ thứ yếu cần để sản xuất

Dưới đây là danh mục cơ bản của máy móc thiết bị, công cụ dụng

cụ

+ Máy ép phun

+ Dao gọt ba via, đuôi keo

+ Kiềm cắt đuôi keo

+ Máy khoan hơi (tạo lỗ trên sản phẩm)

CHƯƠNG 4: PHÁT TRIỂN MỚI VÀ ÁP DỤNG THỰC TẾ SẢN XUẤT SẢN PHẨM MẶT GA LĂNG XE BUÝT THACO

CITY B60

1 Điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của mặt ga lăng

Mặt ga lăng hay còn gọi là lưới tản nhiệt là bộ phận nằm ở phía trước xe

Cho nên khi thiết kế mặt ga lăng cần phải đảm bảo 2 tiêu chí về điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật

- Điều kiện làm việc: Mặt ga lăng có nhiệm vụ che chắn và tản nhiệt, vì vậy vật liệu cần sử dụng có thể chịu đựng được nhiệt độ cao trong quá trình sử dụng xe

- Yêu cầu kỹ thuật: Thiết kế phục vụ tốt cho việc tản nhiệt của động

cơ, vật liệu sử dụng đạt yêu cầu về độ nóng chảy và chống lão hóa vật liệu Bề mặt sản phẩm cần mang điểm nhấn của xe

- Thiết lập các điểm giới hạn viền của sản phẩm

- Nối các điểm thành các đường curve

- Tiếp tục dựng điểm và tạo các đường curve theo chiều cao và biên

đạng sản phẩm

- Tạo các đường curve cao đế lắp logo trên sản phẩm

- Tạo các đường curve đế lắp ốp trang trí

- Trên cơ sở các đường curve, dựng các mặt cơ sở

- Tiếp tục dựng các mặt cơ sở

- Sử dụng các phương pháp giao giữa các mặt, kéo dài mặt, ta dựng

các điểm cơ sở tiếp theo để tạo tiếp các dường cure và dựng tiếp các mặt khác

- Cắt mặt

- Dựng các đường tạo lưới cho sản phẩm

- Kéo dài mặt tạo hốc lưới cho sản phẩm

- Tiếp tục các phương pháp dựng mặt, offset mặt, cắt mặt ta tạo

được các hốc, gân viền tạo hình tổng quan cho sản phẩm

- Tiến hành xóa các điểm, đường curve đã dựng, nối tất cả các mặt lại và chuyển qua dạng solid ta được mô hình 3D tổng quát của sản phẩm

3 Thiết kế kết cấu sản phẩm

3.1 Thiết kế góc thoát khuôn

Đối với sản phẩm ép phun, góc thoát khuôn trên toàn sản phẩm ép phun theo hướng chính rút khuôn Góc rút tốt nhất nằm trong khoảng 2⁰ ≤α ≤ 5⁰các trường hợp đặc biệt có thể dùng góc rút nhỏ hơn nhưng không khuyến khích [7]

Đối với sản phẩm ga lăng xe Buýt Thaco City B60, chiều cao sản phẩm chỉ 30mm, khá thấp so với các sản phẩm trung bình là:

70~100mm, ta chọn góc thoát khuôn α = 3o là phù hợp với điều kiện

trên và để ngoại quan sản phẩm có hốc đẹp [1]