Research mold structure for air heating mold method

Kết quả nhiệt độ đo mô phỏng tại tấm nhôm ứng với các mức nhiệt độ khác nhau của dòng khí tkhí.. Kết quả nhiệt độ đo mô phỏng tại tấm nhôm ứng với các mức nhiệt độ khác nhau của dòng k

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN SVTH : NGUYỄN ĐĂNG PHÚC LỢI MSSV : 13144071

SVTH : HUỲNH PHƯỚC AN MSSV : 13144001

SVTH : NGUYỄN HỒNG PHÚC MSSV : 13144093

Khoá : 2013-2017

S K L 0 0 4 9 0 9

RESEARCH MOLD STRUCTURE FOR AIR

HEATING MOLD METHOD

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Trang 3

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn: Công nghệ chế tạo máy

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thông tin GVHD và đề tài

Họ tên GVHD: Trần Minh Thế Uyên MS CBGV: 3980

Đơn vị: Trung tâm công nghệ cao Học hàm, học vị: Giảng viên, thạc sỹ

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KẾT CẤU LÒNG KHUÔN CHO PHƯƠNG PHÁP

GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG

Thông tin sinh viên thực hiện

Họ tên SV: Nguyễn Đăng Phúc Lợi MSSV: 13144071

Nguyễn Hồng Phúc MSSV: 13144093

Huỳnh Phước An MSSV: 13144001

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí Niên khóa: 2013-2017

1 Số liệu ban đầu:

Các bộ khuôn của các nhóm trước:

 Khuôn tấm cover 1

 Khuôn tấm cover 2

 Khuôn chiều dài dòng chảy

 Khuôn micro rib

Trang 4

2 Nhiệm vụ đề tài:

2.1 Thiết kế và gia công khối insert

2.2 Dùng phần mềm Ansys mô phỏng quá trình gia nhiệt

2.3 Thí nghiệm trên thực tế

2.4 So sánh sự chênh lệch giữa mô phỏng và thực tế

2.5.Rút ra kết luận và hướng phát triển

3 Dự kiến kết quả đạt được:

3.1 Bản vẽ thiết kế khối insert

3.2 Kết quả mô phỏng Ansys

3.3 Kết quả thí nghiệm gia nhiệt

4 Ngày nhận đồ án: 6/03/2017

5 Ngày nộp: 15/7/2017

6 Ngôn ngữ: Báo cáo: Tiếng anh Tiếng việt

Thuyết trình: Tiếng anh Tiếng việt

Trưởng khoa Trưởng bộ phận Giáo viên hướng dẫn…

Trang 5

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

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Công nghệ chế tạo máy

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đăng Phúc Lợi MSSV: 13144071 Hội đồng: 10

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Phước An MSSV: 13144001 Hội đồng: 10

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hồng Phúc MSSV: 13144093 Hội đồng: 10

Tên đề tài: Nghiên cứu kết cấu lòng khuôn phun cho phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật cơ khí

Họ và tên GV hướng dẫn: Trần Minh Thế Uyên

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.3.Kết quả đạt được:

Trang 6

2.4 Những tồn tại (nếu có):

3 Đánh giá:

4 Kết luận:

 Được phép bảo vệ

 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày tháng năm 20…

Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên)

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa

ho ̣c xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình

đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

Trang 7

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

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Công nghệ chế tạo máy

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đăng Phúc Lợi MSSV: 13144071 Hội đồng 10

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Phước An MSSV: 13144001 Hội đồng 10

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hồng Phúc MSSV: 13144093 Hội đồng 10

Tên đề tài: Nghiên cứu kết cấu lòng khuôn cho phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật cơ khí

Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) Dương Thị Vân Anh

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

Trang 8

6 Đánh giá:

7 Kết luận:

 Được phép bảo vệ

 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày tháng năm 20

Giảng viên phản biện

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa

ho ̣c xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình

đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

Trang 9

Đến đây, cho phép nhóm chúng em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến:

Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

Các thầy: Th.S Trần Minh Thế Uyên, T.S Phạm Sơn Minh, Th.S Dương Thị Vân Anh - Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

Các bạn sinh viên Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM

Một lần nữa, nhóm em xin được chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ động viên quý báu của tất cả mọi người Xin trân trọng cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Nhóm sinh viên thực hiện

Trang 10

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, các sản phẩm được thiết kế và phát triển theo xu hướng nhẹ hơn, nhỏ hơn, mỏng hơn Do đó, quá trình phun ép các sản phẩm dạng này đang đối mặt với các thử thách lớn Nếu trong suốt quá trình phun ép, nhiệt độ khuôn có thể duy trì ở giá trị cao hơn nhiệt độ chuyển pha của vật liệu nhựa thì khả năng điền đầy khuôn với những chi tiết có kích thước micro sẽ tăng lên

Trong qui trình phun ép nhựa, nhiệt độ khuôn càng cao sẽ có tác dụng tốt với chất lượng sản phẩm Tuy nhiên, nhiệt độ khuôn càng cao sẽ dẫn đến thời gian giải nhiệt cho khuôn càng dài Do đó, quá trình gia nhiệt cho bề mặt khuôn được đề xuất nhằm nâng cao nhiệt độ bề mặt khuôn trong quá trình nhựa điền đầy khuôn và giúp thời gian giải nhiệt cho khuôn không kéo dài quá lâu Trong nghiên cứu này, phương pháp gia nhiệt cho khuôn từ bên ngoài với dòng khí nóng sẽ được thực hiện trên khuôn thực tế Với phương pháp mô phỏng bằng phần mềm ANSYS, quá trình gia nhiệt bằng khí nóng có thể được dự đoán khá chính xác với sai lệch nhiệt độ nhỏ hơn 10ºC Bên cạnh đó, nhiệt độ lòng khuôn tăng ngoài việc giúp cho nhựa dễ điền đầy còn giúp tăng độ bền kéo của sản phẩm nhựa thành mỏng đặc biệt là các sản phẩm có kết cấu dạng lưới

Xuất phát từ những lý do trên, chúng em đã đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu và

thực hiện đề tài: “Nghiên cứu kết cấu lòng khuôn phun ép nhựa cho phương

pháp gia nhiệt bằng khí nóng” làm đồ án tốt nghiệp

Trang 11

MỤC LỤC

Cover PAGE

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN……… i

NHẬN XÉT CỦA GVHD……… ……… iii

NHẬN XÉT CỦA GVPB……… ………v

LỜI CẢM ƠN vii

LỜI NÓI ĐẦU viii

MỤC LỤC ix

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT xvi

DANH SÁCH HÌNH xvii

DANH SÁCH BẢNG xxiv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1 Tổng quan chung 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 2

1.3.1 Nhiệm vụ của đề tài 2

1.3.2 Giới hạn của đề tài 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.4.1 Nghiên cứu lý thuyết 3

1.4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 3

1.5 Giới thiệu sơ lược về phương pháp gia nhiệt cho khuôn bằng khí nóng 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 Giới thiệu về công nghệ ép phun 5

2.1.1 Nhu cầu thực tế 5

Trang 12

2.1.3 Đặc điểm của công nghệ ép phun 5

2.1.4 Cấu tạo của máy ép phun 6

2.1.4.1 Hệ thống kẹp 7

2.1.4.2 Hệ thống khuôn 8

2.1.4.3 Hệ thống phun 9

2.1.4.4 Hệ thống hỗ trợ ép phun 10

2.2 Quá trình truyền nhiệt 11

2.2.1 Dẫn nhiệt 11

2.2.2 Bứa xạ nhiệt 11

2.2.3 Đối lưu nhiệt 11

2.2.3.1 Định nghĩa và phân loại 11

2.2.3.2 Các công thức tính nhiệt cơ bản 12

2.2.3.3 Hệ số tỏa nhiệt α 13

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG 14

3.1 Lưu đồ thực hiện công việc 14

3.2 Sản phẩm mẫu thử và kết cấu các bộ khuôn 15

3.2.1 Gia nhiệt khuôn mẫu thử kéo 15

3.2.1.1 Thiết kế mẫu thử dựa trên tiêu chuẩn ISO 527 – 1993 15

3.2.1.2 Các thành phần chính của bộ khuôn 16

3.2.1.2.1 Tấm kẹp trên, tấm khuôn cố định và bạc dẫn hướng 16

3.2.1.2.2 Tấm kẹp dưới 17

3.2.1.2.3 Tấm khuôn di đông và chốt dẫn hướng 17

3.2.1.2.4 Khối insert 18

3.2.1.2.5 Tấm nhôm tạo hình lưới 19

3.2.1.2.6 Bộ khuôn hoàn chỉnh 20

3.2.2 Gia nhiệt khuôn huôn tấm cover 3 20

3.2.2.1 Bản thiết kế chi tiết 20

3.2.2.2 Các thành phần chính của bộ khuôn 22

3.2.2.2.1 Vòng định vị, bạc dẫn hướng và tấm kẹp trên 22

Trang 13

3.2.2.2.3 Hệ thống đẩy 23

3.2.2.2.4 Bộ khuôn sau khi lắp 24

3.2.3 Gia nhiệt khuôn micro rib 25

3.2.3.1 Bản thiết kế chi tiết 25

3.2.3.2 Các thành phần cơ bản của bộ khuôn 26

3.2.3.2.1 Tấm kẹp trên 26

3.2.3.2.3 Cụm insert 27

3.2.3.2.4 Tấm khuôn di động 27

3.2.3.2.5 Khuôn cố định 28

3.2.4 Khuôn nghiên cứu chiều dài dòng chảy 29

3.2.4.2.3 Khuôn cái 30

3.2.4.2.4 Khuôn đực 30

3.2.4.2.5 Gối đỡ 31

3.2.4.2.6 Tấm giữ và ty đẩy 31

3.2.4.2.7 Tấm đẩy 32

3.2.5 Gia nhiệt khuôn tấm cover 1 và 2 33

3.2.5.1.3 Tấm khuôn cố định 34

3.2.5.1.4 Tấm khuôn di động 1 35

3.2.5.1.5 Tấm khuôn di động 2 35

3.2.5.1.6 Gối đỡ 36

Trang 14

3.3.1 Khái quát về phương pháp gia nhiệt cho khuôn ép 36

3.3.2 Đặc điểm của phương pháp gia nhiệt bằng khí 36

3.3.3 Giới thiệu hệ thống gia nhiệt bằng khí 37

3.3.3.1 Kết cấu phần cơ khí 37

3.3.3.2 Kết cấu phần điện điều khiển 40

3.3.4 Nguyên lý gia nhiệt cho lòng khuôn 44

3.4 Mô phỏng nhiệt sử dụng phần mềm ANSYS 44

3.4.1 Giới thiệu chung 44

3.4.2 Giới thiệu module CFX trong phần mềm ANSYS 45

3.4.3 Ứng dụng ANSYS – CFX v14.5 trong mô phỏng quá trình gia nhiệt cho bề mặt lòng khuôn 46

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 50

4.1 Thí nghiệm gia nhiệt và đo nhiệt độ bề mặt lòng khuôn 50

4.2 Phân tích kết quả 51

4.2.1 Gia nhiệt khuôn mẫu thử kéo 51

4.2.1.1 Đo nhiệt độ bằng mô phỏng phần mềm ANSYS tại vị trí trung tâm của bề mặt tấm nhôm tạo lưới (điểm A Hình 4.1) 51

4.2.1.2 Hình ảnh đo nhiệt độ bằng ANSYS 52

4.2.2 Gia nhiệt khuôn tấm cover 3 57

4.2.2.1 Đo nhiệt độ bằng mô phỏng phần mềm ANSYS tại vị trí trung tâm của bề mặt tấm nhôm 57

4.2.2.2 Hình ảnh đo nhiệt độ bằng Ansys 58

4.2.3 Gia nhiệt khuôn micro rib 63

4.2.3.2 Hình ảnh đo nhiệt độ bằng Ansys 64

4.2.4 Gia nhiệt khuôn tấm cover 1 69 4.2.4.1 Đo nhiệt độ bằng mô phỏng phần mềm ANSYS tại vị trí trung tâm của

Trang 15

4.2.5 Gia nhiệt khuôn tấm cover 2 75

4.2.5.2 Hình ảnh đo nhiệt bằng Ansys 76

4.2.6 Gia nhiệt khuôn mẫu thử chiều dài dòng chảy 5.4mm 81

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC TẾ 99

5.1 Gia nhiệt khuôn mẫu thử kéo 99

5.1.1 Đo nhiệt độ thực tế tại vị trí trung tâm của bề mặt tấm nhôm tạo lưới (điểm A hình 4.1) 99

5.1.2 Hình ảnh đo nhiệt độ thực tế 100

5.2 Gia nhiệt khuôn tấm cover 3 105

5.2.1 Đo nhiệt độ thực tế tại vị trí trung tâm của bề mặt tấm nhôm 105

5.3 Gia nhiệt khuôn micro rib 111

Trang 16

5.5.2 Hình ảnh đo nhiệt thực tế 124

5.6 Gia nhiệt khuôn mẫu thử chiều dài dòng chảy 5.4mm 129

5.6.2 Hình ảnh đo nhiệt thực tế 130

5.7.2 Hình ảnh đo nhiệt bằng Ansys 136

5.8.2 Hình ảnh đo nhiệt bằng Ansys 142

CHƯƠNG 6: SO SÁNH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THỰC TẾ VÀ KẾ QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN ANSYS 147

6.1 Gia nhiệt khuôn mẫu thử kéo 147

6.1.1 Đồ thị so sánh nhiệt độ thực tế và mô phỏng đo được tại điểm A ( Hình 4.1) 147

6.1.2 Đồ thị các đường tiệm cận 151

6.2.1 Đồ thị so sánh nhiệt độ thực tế và mô phỏng đo được tại vị trí trung tâm bề mặt tấm nhôm 154

6.3 Gia nhiệt khuôn micro rib 161

6.4 gia nhiệt khuôn tấm cover 1 168

Trang 17

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 204

7.1 Kết quả đạt được sau khi hoàn thành đồ án 204

7.2 Hướng phát triển trong tương lai 204

7.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 205

TÀI LIỆU THAM KHẢO 206

PHỤ LỤC 208

Trang 18

T: Nhiệt độ tuyệt đối của vật thể

C0: Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối

KR: Gọi là hệ số truyền nhiệt trong tường ống

Trang 19

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1 Phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng 4

Hình 2.1 Cấu tạo máy ép phun 7

Hình 2.2 Hệ thống kẹp 7

Hình 2.3 Thành phần cơ bản của bộ khuôn 8

Hình 2.4 Hệ thống phun 10

Hình 2.5 Hệ thống hỗ trợ ép phun 10

Hình 2.6 Hệ thống điều khiển 11

Hình 2.7 Đối lưu nhiệt tự nhiên 12

Hình 2.8 Đối lưu nhiệt cưỡng bức 12

Hình 3.1 Lưu đồ thực hiện công việc……… …… 14

Hình 3.2 Kết cấu mẫu thử kéo 15

Hình 3.3 Kết cấu 3D dạng khung dây của sản phẩm 15

Hình 3.4 Tấm kẹp trên, tấm khuôn cố định và bạc dẫn hướng sau khi gia công và lắp ghép 16

Hình 3.5 Tấm kẹp dưới 17

Hình 3.6 Khuôn di động và chốt dẫn hướng sau khi gia công và lắp ghép 17

Hình 3.7 Bản thiết kế khối insert 18

Hình 3.8 Khối insert sau gia công 18

Hình 3.9 Bản thiết kế tấm nhôm tạo hình lưới 19

Hình 3.10 Tấm nhôm sau khi gia công 19

Hình 3.11 Bộ khuôn hoàn chỉnh 20

Hình 3.12 Bản thiết kế chi tiết tấm cover 3 20

Hình 3.13 Chi tiết cover 3 ở dạng 3D 21

Hình 3.14 Bản vẽ chi tiết insert 21

Hình 3.15 Khối insert dạng 3D 22

Trang 20

Hình 3.17 Gate và tấm khuôn dưới sau khi lắp 23

Hình 3.18 Hệ thống đẩy 23

Hình 3.19 Phần cố định và di động 24

Hình 3.21 Bản vẽ chi tiết micro crib 25

Hình 3.22 Biên dạng 3D của sản phẩm 25

Hình 3.23 Tấm kẹp trên 26

Hình 3.25 Cụm insert 27

Hình 3.26 Lòng trên tấm khuôn di động 27

Hình 3.27 Tấm khuôn cố định 28

Hình 3.31 Khuôn cái 30

Hình 3.32 Khuôn đực 30

Hình 3.33 Gối đỡ 31

Hình 3.34 Tấm giữ và ty đẩy 31

Hình 3.35 Tấm đẩy 32

Hình 3.37 Khối insert 33

Hình 3.40 Tấm khuôn cố định 34

Hình 3.41 Tấm khuôn di động 1 35

Hình 3.42 Tấm khuôn di động 2 35

Hình 3.43 Gối đỡ 36

Hình 3.44 Mô hình khung đỡ 37

Trang 21

Hình 3.46 Mô hình xy lanh khí nén 38

Hình 3.47 Mô hình khối cách nhiệt 38

Hình 3.48 Mô hình tấm dưới 39

Hình 3.49 Mô hình tấm trên 39

Hình 3.50 Khối gia nhiệt 1 vòi phun sau khi chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh 39

Hình 3.51 CB 41

Hình 3.52 Công tắc tơ 41

Hình 3.53 Điện trở đốt nóng (heater) 41

Hình 3.54 Cảm biến nhiệt PT 100 42

Hình 3.55 Rơ le nhiệt 42

Hình 3.56 Adaptor 24 V/DC 42

Hình 3.57 Rơ le trung gian 43

Hình 3.58 Rơ le thời gian 43

Hình 3.59 Hệ thống gia nhiệt hoàn chỉnh 43

Hình 3.60 Quá trình gia nhiệt cho lòng khuôn 44

Hình 3.61 Tiến trình giải bái toán ANSYS – CFX 45

Hình 3.62 Giao diện của CFX 45

Hình 3.63 Giao diện DesignModeler với các đối tượng khảo sát……… 46

Hình 3.64 Giao diện Meshing với các đối tượng đã được chia lưới 47

Hình 3.65 Giao diện CFX – Pre với các đối tượng đã được thiết lập các thông số liên quan 48

Hình 3.66.Giao diện CFX–Solver Manager với kết quả phân tích đã thực hiện 48

Hình 3.67 Kết quả mô phỏng sự biến thiên nhiệt độ trên bề mặt tấm insert tạo kết cấu lưới khi tiến hành gia nhiệt sử dụng module CFX 49

Hình 4.1 Sơ đồ quá trình gia nhiệt và đo nhiệt tại điểm A 50

Hình 5.1 Tấm lòng khuôn mẫu thử kéo 100

Hình 5.2 Tấm lòng khuôn cover 3 105

Hình 5.3 Tấm lòng khuôn micro rib 111

Trang 22

Hình 5.5 Tấm lòng khuôn cover 2 123 Hình 5.6 Tấm lòng khuôn mẫu thử chiều dài dòng chảy 129 Hình 6.2 Đồ thị so sánh nhiệt độ đo được tại điểm A ứng với t khí = 250 0C 148

Hình 6.3 Đồ thị so sánh nhiệt độ đo được tại điểm A ứng với t khí = 300 0C 148

Hình 6.6 Đồ thị so sánh nhiệt độ thực tế đo được tại điểm A ứng 5 mốc nhiệt độ150 Hình 6.7 Đồ thị so sánh nhiệt độ mô phỏng đo được tại điểm A ứng 5 mốc nhiệt

độ… 150

Hình 6.8 Đồ thị biểu diễn đường tiệm cận ứng với t khí = 200 0C 151

Hình 6.13 Đồ thị so sánh nhiệt độ đo được ứng với t khí = 200 0C 154

Hình 6.18 Đồ thị so sánh nhiệt độ thực tế ứng 5 mốc nhiệt độ 157 Hình 6.19 Đồ thị so sánh nhiệt độ mô phỏng ứng 5 mốc nhiệt độ 157 Hình 6.20 Đồ thị biểu diễn đường tiệm cận ứng với t khí = 200 0C 158

Trang 23

Hình 6.54 Đồ thị so sánh nhiệt độ thực tế ứng 5 mốc nhiệt độ 178 Hình 6.55 Đồ thị so sánh nhiệt độ mô phỏng ứng 5 mốc nhiệt độ 178

Trang 24

Trang 25

Trang 26

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 4.1 Kết quả nhiệt độ đo mô phỏng tại điểm A ứng với các mức nhiệt độ khác

nhau của dòng khí (tkhí) Đơn vị: 0C 51

Bảng 4.2 Kết quả mô phỏng Ansys với Tkhí = 2000C 52

Bảng 4.7 Kết quả nhiệt độ đo mô phỏng tại tấm nhôm ứng với các mức nhiệt độ

khác nhau của dòng khí (tkhí) Đơn vị: 0C 57

Trang 27

Trang 28

Bảng 5.1 Kết quả nhiệt độ đo thực tế tại điểm A ứng với các mức nhiệt độ khác

Bảng 5.2 Kết quả đo nhiệt thực tế với Tkhí = 2000C 100

Bảng 5.7 Kết quả nhiệt độ đo thực tế tại tấm nhôm ứng với các mức nhiệt độ khác

Trang 29

Trang 30

Và cùng với sự phát triển nhanh chóng trong công nghệ khuôn mẫu nói chung và công nghệ ép phun nói riêng đã cho phép tạo ra các sản phẩm nhựa có kết cấu phức tạp và có kích thước ngày càng nhỏ hơn, trong đó không thể không kể đến các chi tiết nhựa dạng lưới, thường được sử dụng trong đời sống hàng ngày, cũng như trong các sản phẩm cao cấp Đối với các chi tiết dạng này để có thể đảm bảo chất lượng đặc biệt là đảm bảo độ bền của sản phẩm sau khi ép, ta phải quan tâm đến các yếu tố: tối ưu mẫu thiết kế hình học của sản phẩm, thuộc tính của vật liệu nhựa sử dụng, kết cấu khuôn, thông số ép, nhiệt độ khuôn trước khi tiến hành ép Trong đó, nhiệt độ khuôn trước khi ép giữ một vai trò hết sức quan trọng, với một khoảng giá trị tăng thích hợp sẽ giúp cho một số vật liệu nhựa chảy dẻo tốt trong khuôn và điền đầy toàn bộ lòng khuôn Hiện nay việc gia nhiệt thêm cho khuôn có thể được tiến hành với một hệ thống cấp nhiệt riêng biệt với các môi chất gia nhiệt: nước, dầu, hơi nước, khí,…

Trang 31

1.2 Mục đích của đề tài

Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn đến khả năng điền đầy của các mẫu sản phẩm có chiều dày khác nhau Với kết quả thu thập được tiến hành so sánh, phân tích và đánh giá, sau đó áp dụng thực tế sản xuất

1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài

1.3.1 Nhiệm vụ của đề tài

- Tìm hiểu về công nghệ ép phun và ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn đến chất

lượng sản phẩm

- Giới thiệu phương pháp gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí nóng

- Thiết kế, chế tạo khối insert cho khuôn phục vụ cho quá trình gia nhiệt và

điều chỉnh chiều dày của sản phẩm tại vị trí khảo sát

- Tiến hành gia nhiệt thử nghiệm

- Sử dụng phần mềm ANSYS để khảo sát nhiệt độ tại vị trí trung tâm của tấm

nhôm, so sánh với kết quả đo thực tế

- Thu thập và nhận xét các kết quả đạt được

1.3.2 Giới hạn của đề tài

Do những điều kiện khách quan cũng như chủ quan mà đề tài chỉ nghiên cứu trong phạm vi giới hạn sau:

- Tổng quan về khuôn ép nhựa và giới thiệu sản phẩm

- Thiết kế hệ thống gia nhiệt cho khuôn

- Thiết kế bộ khuôn trên phần mềm creo 3.0

- Gia công khối insert cho khuôn

- Thí nghiệm gia nhiệt khuôn bằng khí nóng

- Các mức nhiệt độ gia nhiệt lòng khuôn lần lượt là: 2000C, 2500C, 3000C,

3500C, 400 0C

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Trang 32

1.4.1 Nghiên cứu lý thuyết

- Công nghệ ép phun

- Quá trình truyền nhiệt

- Vật liệu nhựa và thuộc tính

- Lý thuyết về độ bền kéo sản phẩm nhựa

- Xử lý số liệu thực nghiệm

1.4.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- So sánh, phân tích giá trị nhiệt độ tại vị trí trung tâm của bề mặt đo được

thực tế và khi mô phỏng bằng phần mềm ANSYS

- Thu thập kết quả và xử lý các số liệu thực nghiệm

1.5 Giới thiệu sơ lược về phương pháp gia nhiệt cho khuôn bằng khí nóng

Phương pháp gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí nóng là phương pháp hoàn toàn mới, được chế tạo thử đầu tiên ở Việt Nam Phương pháp này thực hiện như sau: không khí được nén trong máy nén tạo áp lực, sau khi ra khỏi máy nén khí được đi qua khối thép đã được nung nóng Khí được nung nóng trong khối thép này, khi khí đi ra khỏi khối gia nhiệt được phun trực tiếp lên bề mặt khuôn để gia nhiệt

bề mặt khuôn

❖ Ưu điểm:

- Gia nhiệt nhanh chóng, linh hoạt, nhiều vị trí

- Hệ thống đơn giản và có thể tự động hóa

❖ Nhược điểm:

- Cần áp suất nén ổn định

- Môi trường làm việc ồn ào

Trang 33

Hình 1.1 Phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng

Trang 34

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu về công nghệ ép phun

2.1.1 Nhu cầu thực tế

Công nghệ ép phun cho phép sản xuất ra sản phẩm có chi tiết rất nhỏ, hầu hết không thể chế tạo bằng phương pháp khác Lượng phế phẩm rất nhỏ tại các đường rãnh, cổng phun và sản phẩm có thể sử dụng lại Công nghệ mang tính tiết kiệm chi phí nguyên liệu

2.1.2 Khái niệm về công nghệ ép phun

Công nghệ ép phun là phương pháp gia công tạo sản phẩm bằng phương pháp gia nhiệt vật liệu nhựa đến một nhiệt độ thích hợp, khi đó, nhựa chảy dẻo ra,

và dưới một áp suất lớn được tạo ra bởi máy ép phun, nhựa chảy được phun ép thông qua hệ thống kênh dẫn vào lòng khuôn, và tiếp tục đùn ép cho đến khi nhựa chảy lỏng điền đầy khuôn thì dừng lại Sau đó khuôn được làm nguội và nhựa dẻo đông cứng lại Sau đó mở khuôn, tiếp theo sản phẩm được đẩy ra khỏi lòng khuôn nhờ hệ thống đẩy

2.1.3 Đặc điểm của công nghệ ép phun

Công nghệ ép phun là công nghệ phun nhựa nóng chảy được định lượng chính xác vào trong lòng khuôn đóng kín với áp lực cao, tốc độ nhanh và sau một thời gian ngắn sản phẩm được định hình, sản phẩm được lấy ra ngoài Sau đó tiếp tục chu kỳ tiếp cho sản phẩm thứ hai Thời gian từ lúc đóng khuôn, phun nhựa, thời gian định hình sản phẩm, lấy sản phẩm ra khỏi khuôn, đóng khuôn lại gọi là chu kỳ của một lần ép sản phẩm

Ngoài những đặc điểm trên, công nghệ ép phun còn có những đặc điểm sau:

- Sản phẩm gia công khá chính xác theo ba chiều vì được tạo hình trong khuôn kín

Trang 35

- Quá trình nhựa hóa và tạo hình được thực hiện trong 2 giai đoạn riêng biệt, trong những bộ phận khác nhau của máy: nhựa hóa trong xylanh và tạo hình trong khuôn

- Tùy theo loại nguyên liệu phun ép, mà chế độ nhiệt khác nhau Đối với nhựa nhiệt dẻo thì nhiệt độ khuôn thấp hơn nhiệt độ nhựa lỏng Đối với nhựa nhiệt rắn thì nhiệt độ khuôn cao hơn nhiệt độ nhựa lỏng

- Vùng tạo hình của khuôn được lắp đầy nguyên liệu thì khuôn mới chịu tác dụng lực của pistong đúc gián tiếp qua nhựa lỏng

- Tùy theo hình dáng hay kích thước của sản phẩm mà chu kỳ ép thay đổi từ mấy giây đến mấy chục phút

- Gia công bằng công nghệ ép phun tiết kiệm được nguyên liệu, đồng thời công đoạn hoàn tất cũng tốn ít thời gian

❖ Ưu điểm:

- Tạo ra những sản phẩm có hình dáng phức tạp tùy ý

- Khả năng tự động hóa và chi tiết có tính lặp lại cao

- Sản phẩm sau khi ép phun có màu sắc phong phú và độ nhẵn bóng bề mặt

cao nên không cần gia công lại

- Phù hợp cho sản xuất hàng khối và đơn chiếc

❖ Nhược điểm:

- Máy ép, thiết bị và các thiết bị phụ trợ đắt (chi phí cao)

- Khó kiểm soát nhiệt độ, độ nhớt, áp suất trong quá trình ép phun

- Điều khiển quá trình khó khăn, máy móc không phải luôn hoạt động tốt

2.1.4 Cấu tạo của máy ép phun

Gồm 5 bộ phận: Hệ thống kẹp, hệ thống khuôn, hệ thống phun, hệ thống hỗ trợ ép phun, hệ thống điều khiển

Trang 36

Hình 2.1 Cấu tạo máy ép phun 2.1.4.1 Hệ thống kẹp

Hệ thống kẹp có chức năng đóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá trình làm nguội và đẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép phun Hệ thống này gồm các bộ phận: cụm đẩy của máy (machine ejector), cụm kẹp (clamp cylinder), tấm di động (moveable platen), tấm cố định (stationary platen) và các thanh nối (tie bar)

Hình 2.2 Hệ thống kẹp

Trang 37

2.1.4.2 Hệ thống khuôn

Các thành phần cơ bản của bộ khuôn

Hình 2.3 Thành phần cơ bản của bộ khuôn

Trang 38

Chức năng của các thành phần:

1 Vít lục giác: liên kết các tấm khuôn và tạo tính thẩm mỹ

2 Vòng định vị: định tâm giữa bạc cuống phun và vòi phun

3 Bạc cuống phun: dẫn nhựa từ máy ép phun vào các kênh dẫn nhựa

4 Khuôn cái: tạo hình sản phẩm

5 Bạc định vị: đảm bảo vị trí tương quan giữa khuôn đực và khuôn cái

6 Tấm kẹp trước: giữ chặt phần cố định của khuôn vào máy ép nhựa

7 Vỏ khuôn cái và khuôn đực: thường được làm bằng vật liệu rẻ tiền hơn so với khuôn cái nên giúp giảm giá thành khuôn nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế của khuôn

8 Chốt hồi: hồi hệ thống đẩy về vị trí ban đầu khi khuôn đóng

9 Khuôn đực: tạo hình cho sản phẩm

10 Chốt định vị: giúp khuôn đực và khuôn cái liên kết một cách chính xác

11 Tấm đỡ: tăng bền cho khuôn trong quá trình ép phun

12 Gối đỡ: tạo khoảng trống để tấm đẩy hoạt động

13 Tấm giữ: giữ các chốt đẩy

14 Tấm đẩy: đẩy các chốt đẩy để lói sản phẩm rời khỏi khuôn

15 Tấm kẹp sau: giữ chặt phần di động của khuôn trên máy ép nhựa

16 Gối đỡ phụ: tăng bền cho khuôn trong quá trình ép phun

Trang 39

Hình 2.4 Hệ thống phun

2.1.4.4 Hệ thống hỗ trợ ép phun

Là hệ thống giúp vận hành máy ép phun Hệ thống này gồm 4 hệ thống con: thân máy (frame), hệ thống thủy lực (hydraulic system), hệ thống điện (electrical system), hệ thống làm nguội (cooling system)

Trang 40

người vận hành qua bảng điều khiển (control panel) và màn hình máy tính

2.2.2 Bứa xạ nhiệt

Bức xạ nhiệt là sự trao đổi nhiệt thông qua sóng điện từ Bức xạ nhiệt có thể truyền qua mọi loại vật chất cũng như qua chân không Tất cả các vật thể có nhiệt

độ lớn hơn độ không tuyệt đối (0 Kelvin) đều bức xạ nhiệt Trong bức xạ nhiệt,

dòng nhiệt không chỉ truyền từ nơi nóng sang nơi lạnh mà còn theo chiều ngược lại

2.2.3 Đối lưu nhiệt

2.2.3.1 Định nghĩa và phân loại

Trao đổi nhiệt đối lưu, hay còn gọi là tỏa nhiệt, là hiện tượng dẫn nhiệt từ bề mặt vật rắn vào môi trường chuyển động của chất lỏng hay chất khí

Tùy theo nguyên nhân gây chuyển động chất lỏng, tỏa nhiệt được phân ra 2

Định dạng
Số trang	254
Dung lượng	19,1 MB