TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU GIỚI THIỆU
Tầm quan trọng của công nghệ làm khuôn mẫu trong các sản phẩm nhựa
Ngành công nghiệp khuôn mẫu tại Việt Nam bắt đầu phát triển từ những năm 1990, khi hội thảo đầu tiên về khuôn ép nhựa được tổ chức tại thành phố Hồ Chí Minh Thời điểm đó, hầu hết các nhà máy nhựa đều thuộc sở hữu của Liên Xô.
Trong dự án quốc gia VIE85/012, các kỹ sư gặp khó khăn do thiếu tài liệu tham khảo về khuôn ép nhựa Sự hỗ trợ từ tài liệu của các chuyên gia Nhật Bản và châu Âu đã cung cấp những con số, bảng biểu và thông tin kỹ thuật cần thiết, giúp cải thiện hiệu quả của dự án.
Việc sản xuất sản phẩm từ nhựa tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, với sự gia tăng số lượng cơ sở ứng dụng khoa học kỹ thuật và công nghệ vào sản xuất Đặc biệt trong lĩnh vực gia công khuôn mẫu, những tiến bộ này đã giúp giải quyết nhiều khó khăn trước đây và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Sản phẩm nhựa hiện diện rộng rãi trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuật và đời sống hàng ngày Trong ngành công nghiệp nhẹ, vật liệu Polyme đã được sử dụng nhiều trong chế tạo thiết bị Ngược lại, ngành công nghiệp nặng chủ yếu sử dụng thép cho các chi tiết máy Tuy nhiên, hiện nay, các chi tiết ít chịu lực đang dần được sản xuất từ nhựa, đặc biệt là những loại nhựa có khả năng chịu lực cao, chịu nhiệt, mài mòn và môi trường, thay thế thép trong những điều kiện khắc nghiệt Rõ ràng, trong cuộc sống hàng ngày, nhiều vật dụng thiết yếu đều là sản phẩm nhựa.
Hiện nay, công việc làm khuôn tại Việt Nam vẫn còn nhiều nguyên công thô sơ, điển hình là công đoạn mài bóng Người làm khuôn thường sử dụng các loại bột cứng như bột kim cương, điều này không chỉ tốn nhiều thời gian mà còn làm giảm năng suất và tăng giá thành của bộ khuôn.
Trong những năm gần đây, phần mềm mới đã thu hút sự quan tâm của nhiều công ty và doanh nghiệp tại Việt Nam, đặc biệt trong lĩnh vực chế tạo khuôn mẫu Việc trang bị máy công cụ gia công điều khiển số CNC để sản xuất khuôn mẫu ngày càng trở nên phổ biến, nhất là ở các doanh nghiệp miền Bắc như Viện IMI, Công ty HAMECO và VINASHIOKI Tuy nhiên, sản phẩm của họ vẫn còn đơn giản, chất lượng thấp và có tuổi thọ ngắn.
Kỹ thuật CAD/CAM đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và chế tạo bộ khuôn mẫu phức tạp với độ chính xác cao Nhiều công ty như Kim khí Thăng Long, Nhựa Hà Nội, Hòa Phát, và HAMECO đã đầu tư vào các phần mềm CAD/CAM như CATIA, Cimatron, Pro/E, và MasterCam Sự phát triển sản xuất của các công ty này có sự đóng góp lớn từ hệ thống phần mềm tích hợp CAD/CAM.
Cơ sở thiết kế khuôn
Hiện nay, sản phẩm từ nhựa (Polyme) đang được sử dụng phổ biến trong sản xuất và tiêu dùng Do đó, nghiên cứu và thiết kế các sản phẩm này là một lĩnh vực có tiềm năng lớn, nhận được sự đầu tư và phát triển từ nhà nước.
Khuôn là dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa Khuôn được thiết kế sao cho có thể sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu.
Kích thước và kết cấu của khuôn được xác định bởi hình dáng và cấu trúc của sản phẩm Số lượng sản phẩm cũng là yếu tố quan trọng, vì nếu số lượng không lớn, không cần thiết phải sử dụng khuôn với nhiều lòng hoặc cấu trúc phức tạp Những yếu tố này ảnh hưởng đáng kể đến thiết kế, chế tạo khuôn và chi phí sản phẩm.
Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa
Khuôn là dụng cụ quan trọng dùng để định hình sản phẩm nhựa, được lắp ráp từ nhiều chi tiết cơ khí khác nhau Khi kết hợp với các bộ phận cung cấp chuyển động như máy ép nhựa, khuôn có khả năng đóng mở theo chu kỳ xác định, tạo ra không gian hợp lý để hình thành sản phẩm và giúp sản phẩm thoát ra dễ dàng mà không cần ngừng máy Điều này góp phần nâng cao năng suất trong quá trình ép sản phẩm nhựa.
* Quy trình ép ra một sản phẩm nhựa trên máy ép nhựa như sau:
Hệ thống thuỷ lực của máy ép nhựa thực hiện chuyển động đóng khuôn để tạo ra không gian kín, cho phép dòng nhựa đã được hóa dẻo được bơm vào với nhiệt độ và áp suất cao Nhựa lỏng chảy qua cuống phun vào khuôn, thực hiện việc điền đầy lòng khuôn Để đảm bảo không có chất dẻo nào chảy ra ngoài bề mặt phân khuôn, cụm đóng khuôn của máy ép cần tác dụng một lực lớn (lực kẹp khuôn), nhằm tránh tổn thất nhựa và tạo ra phế phẩm.
Khi phân cách nhiệt độ giữa lòng khuôn và cụm hoá dẻo, nhiệt độ của chúng rất khác nhau Liên kết này chỉ duy trì cho đến khi chất dẻo lỏng ngừng chảy Sau khi nhựa được bơm vào lòng khuôn, hệ thống làm mát (không khí, nước, dung dịch làm mát) sẽ hoạt động để làm nguội nhựa, giúp quá trình chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn diễn ra nhanh hơn, từ đó nâng cao năng suất Khi khuôn đã được điền đầy, nhựa bắt đầu đông cứng lại và thể tích sản phẩm sẽ co lại Để bù đắp cho sự co ngót này, cần phải duy trì áp lực lên chất dẻo cho đến khi nó đông cứng hoàn toàn.
Quá trình hoá dẻo nhựa từ trạng thái rắn sang lỏng yêu cầu thời gian, trong đó trục xoắn vít ép chất dẻo vào khuôn thông qua chuyển động quay Để tạo ra từng liều lượng chất dẻo, trục xoắn tạo khoảng không gian trống bằng cách trượt lùi trong lòng Xylanh phun Khi sản phẩm đông lại, cụm hoá dẻo di chuyển ra khỏi khuôn, giúp chất dẻo ở đầu vòi phun không bị đông đặc Cụm đóng khuôn duy trì lực ép cho đến khi sản phẩm đông đặc đủ để tống ra ngoài, kết hợp với hệ thống chốt đẩy Quá trình này tiếp tục để chế tạo sản phẩm tiếp theo.
*) Tóm lại chu kỳ hoạt động của máy ép tạo ra một sản phẩm như sau:
- Khung kẹp thực hiện đóng chặt khuôn.
- Vật liệu dẻo đã được hoá dẻo từ trước được bơm vào lòng khuôn.
- áp lực tiếp tục duy trì (áp lực giữ).
- Tại thời điểm này trục vít tiếp tục chuyển động quay để hoá dẻo vật liệu chuẩn bị cho lần bơm tiếp theo.
- Khi đó chất dẻo bắt đầu nguội nhờ hệ thống làm mát của khuôn.
- Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài.
Khuôn là dụng cụ quan trọng trong việc định hình sản phẩm nhựa, được thiết kế để phục vụ nhiều chu trình gia công Mục tiêu chính của khuôn là tạo ra sản phẩm đáp ứng các yêu cầu cụ thể đã được đặt ra.
Kích thước và cấu trúc của khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản phẩm, cùng với số lượng sản phẩm cần chế tạo từ một bộ khuôn Số lần ép và số sản phẩm trong mỗi lần ép là yếu tố quan trọng cần xem xét trong thiết kế khuôn Đối với sản xuất nhỏ, không cần khuôn có nhiều lòng hoặc cấu trúc đặc biệt, vì điều này ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành của khuôn và sản phẩm chế tạo.
Các loại khuôn phổ biến
Nhu cầu sử dụng các sản phẩm nhựa trong thiết bị điện
Hiện nay, nhiều thiết bị điện gia đình chủ yếu được sản xuất từ nhựa, cho thấy nhu cầu sử dụng vật liệu này rất cao Độ an toàn của sản phẩm nhựa trong thiết bị điện được người tiêu dùng tin tưởng, như ổ cắm điện và quạt điện, đều sử dụng nhựa làm nguyên liệu chính.
Tính cấp thiết của đề tài
Ngành công nghiệp chế tạo đang phát triển nhanh chóng, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất và chế tạo sản phẩm từ nhựa Ngành công nghiệp chế tạo khuôn đúc phun cho sản phẩm nhựa đã ra đời, với sự hỗ trợ của các phần mềm thiết kế khuôn nhựa trong CAD/CAM/CNC, trở thành công cụ quan trọng trong quá trình chế tạo Nhờ vào sự phát triển của các kỹ thuật này, việc chế tạo lòng khuôn trở nên đơn giản hơn, rút ngắn thời gian sản xuất và đảm bảo độ chính xác về hình dáng, kích thước và tương quan.
Từ những điều kể trên em đã tiến hành thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp “ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC THIẾT KẾ VÀ
LẬP TRÌNH GIA CÔNG KHUÔN ÉP NHỰA Ổ ĐIỆN HAI CHẤU”.
Mục tiêu, Nội dung, Phương pháp nghiên cứu
Mục tiêu của bài viết là ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC để tính toán, thiết kế và lập trình gia công bộ khuôn ép nhựa cho sản phẩm ổ điện 2 chấu, đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kỹ thuật và an toàn cho người sử dụng.
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu giới thiệu
Chương 2: Tổng quan về vật liệu chất dẻo polymer
Chương 3: Thiết kế chi tiết và khuôn ép nhựa chi tiết ổ điện hai chấu Chương 4: Lập quy trình gia công khuôn
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết sẽ được áp dụng để khảo sát sản phẩm nhựa trên thị trường và nhu cầu sử dụng Đồng thời, tài liệu về thiết kế chi tiết và khuôn ép nhựa sẽ được tham khảo trên phần mềm Cuối cùng, tính toán thiết kế và lập trình gia công khuôn ép nhựa cho chi tiết thiết kế sẽ được thực hiện.
Tổng quan về chất dẻo polymer
Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa (Plastic) hay Polymer, là các hợp chất cao phân tử được hình thành từ sự lặp lại nhiều lần của một hoặc nhiều loại nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử (Monome) Những đơn vị cấu tạo này liên kết với nhau với số lượng lớn, tạo ra một loạt các tính chất đặc trưng mà không thay đổi đáng kể khi có sự thay đổi trong số lượng đơn vị cấu tạo.
Vật liệu dẻo có thể được phun vào khuôn và nghiền vụn để tái sử dụng nhiều lần, nhưng quá trình lặp lại này sẽ dẫn đến việc giảm chất lượng, bao gồm độ bền và các đặc tính cơ học của nó.
Có nhiều cách phân loại Polymer dưới đây ta chỉ ra các cách thường dùng
+ Polymer tự nhiên: Cao su, xenlulo, protein
- Theo cấu trúc hình học:
+ Polymer mạch nhánh: Polymer mạch nhánh dạng lưới, Polymer mạch nhánh dạng không gian.
+ Polymer thông dụng: Dùng để sản xuất các chi tiết khối kỹ thuật đòi hỏi tính chất cơ lý hóa cao hơn
Ví dụ như: PP, PE, PMMA…
+ Polymer kỹ thuật: Dùng để sản xuất các chi tiết kỹ thuật đòi hỏi tính chất cơ lý hóa cao hơn.
Ví dụ như: PA, PC, PF (teflo)…
- Theo tính chất chịu nhiệt:
Polymer nhiệt dẻo là loại polymer có cấu trúc mạch thẳng, khi chịu tác động của nhiệt độ sẽ trở nên dẻo và chảy, sau đó rắn lại khi được làm nguội Quá trình này có thể lặp lại nhiều lần, giúp cho polymer này có khả năng tái sinh Chính vì vậy, nó thường được sử dụng để sản xuất đồ gia dụng.
Polymer nhiệt rắn, hay còn gọi là Polymer đặc nhiệt, là loại Polymer có cấu trúc mạng không gian Khi chịu tác động của nhiệt độ hoặc chất đóng rắn, nó sẽ trở nên cứng và quá trình này không thể lặp lại Loại Polymer này có ưu điểm về cơ tính tốt, nên thường được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật.
1.5.3 Tính chất cơ bản của Polymer
Vật liệu nhựa sở hữu nhiều tính chất cơ học quan trọng như độ bền kéo, độ dãn dài, độ cứng, độ dai va đập, khả năng chống mài mòn và module đàn hồi, góp phần quyết định đến ứng dụng và hiệu suất của chúng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Độ bền cơ học là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hủy khi chịu tác động của các lực cơ học Đối với sản phẩm làm bằng vật liệu Polymer, độ bền này phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.
- Chế độ trùng hợp, loại xúc tác, phụ gia…
- Kết cấu hình dạng sản phẩm…
Thông số cơ bản phản ánh độ bền Polymer
Giới hạn bền (𝜎b) là giá trị ứng suất mà mẫu vật liệu bị phá hủy trong các điều kiện nhất định Nó có thể được xác định qua các loại biến dạng khác nhau như kéo đứt, nén và uốn, tương ứng với độ bền kéo đứt, độ bền nén và độ bền uốn Độ bền kéo đứt phản ánh khả năng chịu lực của vật liệu khi bị kéo dãn với một lực và tốc độ kéo dãn xác định cho đến khi vật liệu đứt Độ bền uốn thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu khi bị uốn, trong khi độ bền nén cho biết khả năng chịu lực khi vật liệu bị nén.
Giới hạn bền của Polymer phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian tác dụng của lực, do đó, việc so sánh độ bền của các Polymer cần thực hiện trong cùng điều kiện thử nghiệm Độ biến dạng tương đối € là giá trị biến dạng đạt cực đại tại thời điểm đứt, và độ biến dạng cực đại này còn phụ thuộc vào loại biến dạng, tốc độ biến dạng và nhiệt độ Khi vật thể bị đứt, điều này cho thấy trạng thái của vật liệu; ví dụ, vật thể giòn thường có độ biến dạng cực đại không vượt quá vài %, trong khi trạng thái mềm có độ biến dạng cao hơn.
Trong trường hợp kéo đơn trục, độ biến dạng tương đối cực đại có thể là độ dãn dài khi đứt.
Hiện trạng chống lại tải trọng động của chất dẻo có thể được đánh giá thông qua kiểm tra độ dai va đập Phương pháp này sử dụng thiết bị Charpy, trong đó con lắc dao động (búa) được sử dụng để phá vỡ mẫu thử được kẹp chặt ở hai đầu, từ đó xác định công va đập riêng trên mỗi đơn vị diện tích mẫu thử (kJ/m²).
Module đàn hồi là chỉ số thể hiện độ cứng và tính chất của vật liệu, cho biết mức độ biến dạng của mẫu thử dưới tác dụng của một lực nhất định Đối với vật liệu đàn hồi lý tưởng, trong quá trình chịu tải đến giới hạn chảy, độ dãn dài sẽ tỷ lệ thuận với ứng suất Hệ số tỷ lệ chính được gọi là module đàn hồi, ký hiệu là E (N/mm²).
Một số tính chất vật lý của nhựa: tỷ trọng, chỉ số nóng chảy, độ nhớt, co rút, tính cách điện, truyền nhiệt…
Tỷ trọng của nhựa
Tỷ trọng thể hiện một phần tính chất của nguyên liệu nhựa, đơn vị: (g/cm 3 ).
Vật liệu nhựa tương đối nhẹ, tỷ trọng dao động từ 0.9 – 2 (g/cm 3 ).
Tỷ trọng của vật liệu liên quan đến các yếu tố như lực kéo đứt, nhiệt độ biến mềm và độ kháng hóa chất, trong khi lực va đập và độ nhớt có xu hướng giảm Đặc biệt, tỷ trọng cũng phụ thuộc vào độ kết tinh, với độ kết tinh cao dẫn đến tỷ trọng cao hơn.
Bảng 1.1: Tỷ trọng một số nguyên liệu nhựa thông dụng
Loại nhựa Tỷ trọng (g/cm 3 ) Loại nhựa Tỷ trọng (g/cm 3 )
Chỉ số chảy của vật liệu là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn nguyên vật liệu và công nghệ gia công Chỉ số nóng chảy cao cho thấy tính lưu động của nhựa tốt, giúp quá trình gia công trở nên dễ dàng hơn.
- Trọng lượng phân tử thấp, dễ chảy.
- Dùng nhiệt độ, áp suất gia công thấp.
- Dễ gia công và sản phẩm đạt chất lượng hơn.
- Vật liệu khó chảy, sản phẩm dễ bị khuyết tật
Độ co rút của nhựa
Tỷ lệ % chênh lệch kích thước của sản phẩm được xác định sau khi sản phẩm được lấy khỏi khuôn và đã ổn định kích thước so với kích thước của khuôn.
Bảng 1.2: Độ co rút của một số loại nhựa
STT Nhựa Mật độ (g/cm 3 ) Hệ số co rút
Nhựa cách điện có tính năng vượt trội, thường được sử dụng trong các thiết bị điện gia dụng, thiết bị viễn thông và vô tuyến truyền hình, nhờ vào khả năng cách điện hiệu quả của nó.
Bảng 1.3: Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa
Nhựa Nhiệt độ phá hủy
Độ cứng của chất dẻo có thể được đo bằng các phương pháp thông thường giống như kim loại Phương pháp Brinell (HB) thường được ưa chuộng vì khả năng đo độ cứng của vật liệu mềm mà không gây biến dạng hay hư hại đến mẫu đo.
Các phương pháp gia công chất dẻo
Qui trình công nghệ chế tạo chất dẻo có thể được mô tả theo sơ đồ
Hình 1.3: Công nghệ chế tạo chất dẻo
(1) Trộn, Cán, Đùn, Cắt hạt, ép nóng → Nhựa hạt, Nhựa tấm, Thanh định hình, Nhựa bột…
(2) Đùn, Đúc phun, Đúc thổi, Cán tráng, Hút dẻo, Dập dẻo, Đúc rót→ sản phẩm sơ cấp.
(3) Ghép nối, Lắp ráp, Hàn, Phun phủ, Gia công cơ khí → Thành phần.
(4) Đập vỡ, Nghiền, Xay nhỏ → Nguyên liệu tái sinh.
Quá trình cán là một phương pháp sản xuất quan trọng trong ngành công nghiệp chất dẻo, nơi mà vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo được chế tạo thành các tấm hoặc màng.
Các máy cán thường dùng đó là cá máy có 4 hoặc 5 trục xếp theo các dạng chữ I, L, F, Z.
Hình 1.4: Các loại thiết bị cán chữ I, L, F, Z
Hầu hết các chất dẻo đều có thể cán được, nhưng thường sử dụng các chất nhiệt dẻo vì chúng phù hợp cho việc tạo ra màng mỏng và tấm.
- PVC cứng và PVC mềm.
Phương pháp cán được sử dụng rộng rãi và có ý nghĩa nhất là để gia công PVC cứng và PVC mềm và các CoPolymer từ PVC.
1.6.2 Công nghệ phủ chất dẻo
Công nghệ tráng phân lớp là quá trình phủ lớp chất dẻo lên các vật liệu cốt dạng tấm mềm dễ uốn như vải, giấy sợi tự nhiên và sợi tổng hợp Có nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện việc tráng phủ lớp vật liệu cốt.
- Phương pháp phết bằng dao phết: nhờ dao phết chất dẻo (bột nhão) được phết lên vật liệu làm cốt đang dịch chuyển phía dưới của dao phết.
Phương pháp tráng phân lớp bằng trục trụ tròn sử dụng hệ thống nhiều trục trụ tròn để kéo dài bột chất dẻo đến một độ dài nhất định, sau đó lớp chất dẻo này được phủ lên vật liệu cốt.
- Phương pháp tấm nhúng: vật liệu cốt được đi chìm qua lớp bột PVC có độ nhớt nhỏ, lượng dư được các thanh gạt gạt xuống.
Tráng phủ bằng máy đùn là quá trình cho chất dẻo nóng chảy từ máy đùn đi qua đầu đùn với khe rộng, phủ lên các vật liệu cốt Sau đó, chất dẻo kết hợp với vật liệu cốt sẽ được ép qua khe của các trục cán đang quay, tạo ra lớp tráng phủ chắc chắn.
Tráng phủ bằng máy cán là quá trình mà vật liệu cốt được kết hợp với chất dẻo thông qua các khe hở của máy cán Khi đó, các trục cán sẽ ép chất dẻo lên bề mặt của vật liệu cốt, tạo ra lớp tráng phủ đồng nhất và chắc chắn.
- Tráng phủ bằng phương pháp tiếp xúc: sử dụng để phân lớp cho chất dẻo PVC hoặc Polyurethan.
Máy đùn là một phần quan trọng trong dây chuyền sản xuất, bao gồm các thiết bị tạo hình, bộ phận chỉnh hình, bộ phận kéo sản phẩm và bộ phận thu hoặc cắt sản phẩm thành từng đoạn cụ thể.
Tất cả các loại chất dẻo nhiệt đều cần được gia công đùn để duy trì hình dáng đã tạo ra trong quá trình định hình ngắn hạn.
Gia công đùn được sử dụng để gia công đối với sản lượng lớn thì chủ yếu là các chất dẻo như PVC cứng, PVC mềm, PE và PP.
1.6.4 Gia công vật thể rỗng
Vật liệu: nhựa nhiệt dẻo.
Công nghệ: gia công liên tục ở nhiệt độ cao.
- Thổi tự do: thổi màng.
- Thổi trong khuôn: thổi vật rỗng.
Sản phẩm này có thiết kế đơn giản với màng mỏng hoặc hình dạng rỗng bất kỳ, có độ dày thành dưới 10mm Ứng dụng của nó rất đa dạng, bao gồm sản xuất màng che kích thước lớn, túi nhựa đựng hàng hóa, chai lọ, và dụng cụ trang trí cho búp bê.
Phương pháp nói đến ở đây chủ yếu là để sản xuất các vật thể rỗng định hình như chai lọ, búp bê…
Có nhiều phương pháp để sản xuất vật thể rỗng như đùn thổi, phun thổi, đúc li tâm, và ghép hai nửa vỏ Công nghệ tạo hình rỗng bao gồm việc tạo ra hình đoạn ống chất dẻo nhiệt dẻo thông qua quá trình đùn bằng khí nén áp lực cao Quy trình này diễn ra trong khuôn rỗng hai nửa, trong đó đoạn ống chất dẻo được đùn ra ở trạng thái nóng, tiếp nhận hình dạng của khoảng rỗng trong khoang mẫu và sau đó được làm nguội.
Với phương pháp này quá trình sản xuất được chia làm hai bước: Đùn ống tạo phôi và bước tạo hình sản phẩm.
Vật liệu cho sản phẩm loại này chủ yếu là Polyetylen (85%) tạo ra các mặt hàng để đóng gói thực phẩm.
Quá trình thổi sản phẩm diễn ra bằng cách dẫn khí vào thông qua nút hoặc kim chọc vào ống, giúp tạo ra khoang rỗng Nút được sử dụng để hình thành cổ vật thể trước hoặc sau khi đóng khuôn, tùy thuộc vào kích thước sản phẩm Để đảm bảo cơ tính và độ chính xác kích thước, một số vị trí sản phẩm được tạo ra bằng phương pháp đúc áp lực, sau đó gia nhiệt và áp dụng công nghệ đùn thổi để hoàn thiện sản phẩm.
1.6.5 Công nghệ hàn chất dẻo
Quá trình hàn chất dẻo thực hiện liên kết giữa các mối liên kết chất nhiệt dẻo thông qua áp lực, có thể sử dụng hoặc không sử dụng vật liệu hàn Hầu hết các chất dẻo đều có khả năng hàn, và để thực hiện hàn, bề mặt cần được làm nóng chảy Việc hàn các chất dẻo cần được thực hiện một cách phù hợp với loại vật liệu hàn, đồng thời đảm bảo rằng mối hàn thu nhận có ứng suất nhỏ để đạt hiệu quả tối ưu.
1.6.6 Công nghệ dán chất dẻo
Quá trình dán là một phương pháp nối ghép hiện đại, cho phép tạo ra những mối ghép chắc chắn và khó tháo rời Phương pháp này đặc biệt hữu ích cho các chất dẻo không thể hàn, như thủy tinh acril Với nhu cầu ngày càng tăng về việc phối hợp nguyên vật liệu, dán trở thành giải pháp kỹ thuật hiệu quả và kinh tế.
Các chất keo dán cần có độ bền cao và ái lực bám dính lớn với bề mặt vật liệu Để đảm bảo quá trình dán hiệu quả, các phần tử dán và mối dán phải được hình thành đúng cách theo công nghệ dán Trước khi thực hiện việc dán, cần chuẩn bị kỹ lưỡng các bề mặt cần ghép nối.
Khâu chuẩn bị bề mặt phải được hiểu là các phương pháp sau:
- Làm sạch bề mặt, không làm thay đổi thành phần hóa học và cấu trúc bề mặt.
- Bằng phương pháp cơ học xử lí bề mặt như tạo nhám bề mặt.
- Xử lí sơ bộ bề mặt bằng phương pháp điện hóa và hóa học.
Sau khi hoàn tất quá trình dán, cần chờ một khoảng thời gian nhất định trước khi sử dụng Phương pháp dán cho phép tạo ra mối ghép có khả năng chịu tải trọng lớn, đặc biệt là trong những trường hợp không thể áp dụng các phương pháp khác.
1.6.7 Công nghệ ép và ép phun
Tổng quan về phần mềm INENTOR
Thị trường nội địa hiện có nhiều sản phẩm nhựa đa dạng, được sản xuất bởi nhiều doanh nghiệp khác nhau Những sản phẩm này không chỉ phong phú về mẫu mã mà còn được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày cũng như trong nhiều lĩnh vực công việc khác.
Nhu cầu sử dụng đồ gia dụng ngày càng tăng đã thúc đẩy thị trường sản phẩm nhựa tại Việt Nam phát triển mạnh mẽ Mẫu mã, thẩm mỹ và chất lượng sản phẩm nhựa được cải thiện đáng kể, mang lại lợi ích cho người tiêu dùng về cả giá cả và chất lượng Sự phát triển này không chỉ đáp ứng nhu cầu hàng ngày mà còn tạo ra nhiều cơ hội việc làm Từ đó, chúng ta nhận thấy sự cần thiết của sản phẩm nhựa trong cuộc sống và sự ra đời của các phương pháp sản xuất, chế tạo sản phẩm nhựa phục vụ cho nhu cầu xã hội.
Tính công nghệ trong kết cấu là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng sản phẩm cơ khí, giúp giảm thiểu lượng kim loại tiêu hao và tối ưu hóa khối lượng gia công cùng lắp ráp Điều này không chỉ đảm bảo hiệu quả sản xuất mà còn giảm giá thành chế tạo trong các điều kiện và quy mô sản xuất nhất định.
Chi tiết ổ cắm điện có kích thước cụ thể như sau:
2.3 Thiết kế chi tiết trên phần mềm INVENTOR
Để thiết kế khay kìm, bước đầu tiên là tạo môi trường thiết kế Part Design bằng cách chọn New, sau đó chọn Standard.ipt và nhấn Create để bắt đầu môi trường làm việc mới.
THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ KHUÔN ÉP NHỰA CHI TIẾT Ổ ĐIỆN 2 CHẤU 33 2.1 Phân tích ý tưởng
Phân tích tính kết cấu của chi tiết
Tính công nghệ trong kết cấu là yếu tố quan trọng của sản phẩm cơ khí, giúp đảm bảo chất lượng và giảm thiểu lượng kim loại tiêu hao Mục tiêu là tối ưu hóa khối lượng gia công và lắp ráp, đồng thời hạ thấp giá thành chế tạo trong các điều kiện và quy mô sản xuất nhất định.
Chi tiết ổ cắm điện có kích thước cụ thể như sau:
Thiết kế chi tiết trên phần mềm INVENTOR
Để bắt đầu thiết kế khay kìm, trước tiên bạn cần tạo một môi trường thiết kế Part Design bằng cách chọn New, sau đó chọn Standard.ipt và nhấn Create để tạo môi trường làm việc mới.
Hình 2.1: Chọn môi trường thiết kế
Môi trường làm việc Part design đã được kích hoạt
Hình 2.2: Chọn môi trường làm việc
Chọn mặt phẳng làm việc, ta chọn Start Sketch 2D XY plane để chọn mặt phẳng làm việc là mặt XY.
Hình 2.3: Chọn mặt phẳng làm việc
Trong mặt phẳng, vẽ một hình chữ nhật theo kích thước đã đo từ sản phẩm mẫu, sau đó sử dụng lệnh Extrude để đùn khối lên cao 30mm.
Hình 2.4: Tạo chiều dày cho tiết
Sau khi đã định hình mặt trên của chi tiết, bước tiếp theo là xử lý mặt đáy Sử dụng lệnh Shell để khoét mặt đáy theo biên dạng của mặt trên, với kích thước được thiết lập là 2mm.
Hình 2.5: Khoét mặt đáy chi tiết
Trong thiết kế chi tiết, chúng ta sử dụng các câu lệnh trong Sketch để tạo ra các biên dạng lỗ cắm cùng với các hình vuông và hình tròn tương tự như sản phẩm Sau đó, lệnh Extrude cut được áp dụng để cắt sâu theo chiều sâu thực tế.
Hình 2.6: Sản phẩm sau khi hoàn thành
Thiết kế khuôn ép nhựa chi tiết ổ cắm điện 2 chấu
Các bước thiết kế khuôn
B1: Vào môi trường thiết kế khuôn
B2: Gọi chi tiết sản phẩm
B4: Chọn vật liệu chế tạo phôi
B5: Tạo khuôn cho chi tiết
B7: Tách lõi khuôn và lòng khuôn
B9: Tạo khuôn từ thư viện
B10: Tạo hệ thống ống đỡ, hệ thống rót
B12: Chèn các bulong, khoá để hoàn thiện khuôn
Vào môi trường thiết kế khuôn
Chọn New Metric Mold design (mm) iam Create để mở môi trường thiết kế khuôn
Hình 2.7: Môi trường thiết kế huôn
Gọi chi tiết sản phẩm
Chọn Plastic Part, sau đó tìm đến nơi lưu chi tiết để mở
Chọn "Adjust Orientation" để thiết lập hướng thoát phôi, điều chỉnh sao cho phôi dễ dàng tách ra nhất Trong trường hợp này, chúng ta chọn hướng thoát phôi từ dưới lên trên.
Hình 2.8: Chọn hướng thoát phôi
Chọn vật liệu chế tạo phôi
Trong Select Material Manufacturer, chọn vật liệu Polyplastics.
Tạo khuôn cho chi tiết
To create the desired thickness for a workpiece, select Core/Cavity and define the Workpiece Setting Choose the appropriate parameters or allow the machine to calculate them automatically, then click OK.
Kích chọn Create Runoff Surface, sau đó chọn theo đường viền biên dạng của chi tiết để chọn mặt phân khuôn
Hình 2.11: Tạo mặt phân khuôn
Tách lõi khuôn và lòng khuôn
Chọn Generate Core and Cavity, sau đó nhấn Preview/Diagnose để xem mô phỏng quá trình tháo khuôn Khi xác nhận rằng quá trình tách khuôn diễn ra dễ dàng và đúng hướng thoát khuôn đã thiết kế, bạn hãy nhấn OK.
Khi ta ấn OK, phần mềm sẽ hiện ra giao diện để chỉnh sửa Nếu không chỉnh sửa gì thì ấn Finish Core/Cavity
2.12: Tách lòng khuôn và lõi khuôn
Bước tiếp theo làm khuôn và chọn điểm dẫn nhựa vào khuôn ta dùng lệnh Gate Location
Tạo ống dẫn nhựa Runners
Các kênh dẫn nhựa đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối giữa các miệng phun và cuống phun, giúp đưa nhựa vào lòng khuôn Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, việc thiết kế các kênh này cần tuân thủ một số nguyên tắc kỹ thuật nhất định Dưới đây là những nguyên tắc cần lưu ý khi thiết kế kênh dẫn nhựa.
Giảm đến mức tối thiểu sự thay đổi tiết diện kênh dẩn.
Nhựa kênh dẫn phải thoát khuôn dễ dàng.
Toàn bộ chiều dài kénh dẩn nên càng ngắn nếu có thể để tránh Mất áp và mất nhiệt trong quá trình điền đầy.
Mặt cắt kênh dẫn cần có kích thước đủ lớn để đảm bảo điền đầy toàn bộ sản phẩm, đồng thời tránh làm tăng thời gian chu kỳ và tiêu tốn nhiều vật liệu cũng như lực kẹp.
Sau khi tạo kênh dẫn nhựa, bước tiếp theo là thiết lập đường ống dẫn nhựa theo kênh đã tạo Đầu tiên, chọn Runner và nhấn vào kênh dẫn nhựa để tạo ống dẫn Đảm bảo rằng các đường ống dẫn nhựa được để thông để nhựa có thể chảy vào khuôn đúc Trong phần Cold Slug Position, chọn None và nhấn OK để hoàn tất việc tạo ống dẫn nhựa.
Hình 2.14: Tạo ống dẫn nhựa
Tạo cổng dẫn nhựa Create Gate
Hình 2.15: Tạo cổng dẫn nhựa
Tạo khuôn (base) từ thư viện
Để chọn khuôn mẫu từ thư viện Inventor, bạn cần vào Mold Assembly và chọn Mold Base Tại đây, có nhiều khuôn với kích thước khác nhau Hãy chọn kích thước base phù hợp với khuôn chi tiết, sau đó nhấn OK để tạo khuôn.
Tạo hệ thống ống đỡ, hệ thống rót
Chọn Ejector, sau đó chọn vị trí ống đỡ, sau đó ấn OK
Hình 2.17: Tạo vị trí ống đỡ
Khi chọn Spue Brushing để tạo ống rót nhựa, hệ thống sẽ tự động xác định vị trí đặt ống Bạn cần điều chỉnh độ dài và kích thước của ống cho phù hợp với khuôn, sau đó nhấn OK để hoàn tất quá trình tạo ống rót nhựa.
Để tăng cường độ chắc chắn cho ống rót nhựa, cần thiết kế thêm bạc định vị nhằm tăng cường độ cứng vững Khi chọn Locating Ring, hệ thống sẽ tự động nhận diện vị trí của ống rót nhựa để lắp đặt bạc Bạc này không chỉ có chức năng định vị mà còn giúp ngăn chặn việc nhựa tràn ra ngoài trong quá trình rót.
Hình 2.19: Tạo bạc định vị
Kênh làm mát có nhiệm vụ duy trì nhiệt độ trong khuôn ở mức lý tưởng, nhằm tránh các lỗi như co ngót và cong vênh cho sản phẩm Do đó, việc bố trí kênh làm mát hợp lý là yếu tố quan trọng trong thiết kế khuôn.
Khi rót nhựa nóng vào khuôn kín, nhiệt độ cao có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và giảm tuổi thọ của khuôn Do đó, việc trang bị hệ thống tản nhiệt để làm mát khuôn trong quá trình rót nhựa là rất cần thiết.
Chọn kênh làm mát và mặt phẳng để đặt ống tản nhiệt, sau đó ghi kích thước vị trí ống tản nhiệt và nhấn Apply Tạo thêm các ống tương tự ở các mặt còn lại để đảm bảo hệ thống tản nhiệt hoạt động hiệu quả, giúp nhựa nguội nhanh khi rót vào.
Hình 2.20: Tạo kênh làm mát
Để tránh hỏng hóc do tản nhiệt trực tiếp ra thành khuôn, cần dẫn nhiệt qua một ống làm mát Trong quá trình lắp ráp khuôn, hãy chọn thành phần làm mát và vào thư viện để chọn ống phù hợp cho đường ống tản nhiệt Ở đây, chúng ta sẽ lựa chọn ống DME để lắp đặt.
Hình 2.21: Tạo ống tản nhiệt
Chèn các bulong, khoá để hoàn thiện khuôn
Chọn Lockset DMW FW 45 để tăng cường độ cứng vững cho khuôn Tích chọn Symmetrical Placement nhằm tạo khóa đối xứng Điều chỉnh khoảng cách của khóa bên trái cho hợp lý, sau đó nhấn OK.
Hình 2.22: Tạo khóa đối xứng
Sau khi hoàn tất việc đặt khoá, tiến hành lắp bulong vào các vị trí đã định Để lấy bulong, truy cập vào Assemble và chọn Place from Content Center để vào thư viện bulong trong Inventor, sau đó chọn bulong tiêu chuẩn ISO.
4762 để lắp đặt Ta kích vào bulong 4762, sau đó lắp đặt trực tiếp lên các vị trí cần lắp đặt.
Sau khi làm tất cả các bước trên ta đã có ssarn phẩm cuối cùng.
Tính toán và thiết kế hệ thống kênh dẫn theo lý thuyết
- Dựa vào công thức tính kênh dẫn chính theo khối lượng sản phẩm và chiều dài kênh dẫn
D: đường kính kênh dẫn (mm) W: khối lượng sản phẩm (g) L: chiều dài kênh dẫn (mm)
