Đồ án thiết kế và chế tạo khuôn ép phun giá đỡ điện thoại

TÓM TẮT ĐỒ ÁN Hiểu được tầm quan trọng của công nghệ CAD/CAM/CNC cũng như ngành công nghiệp khuôn mẫu hiện nay trên thị trường, đội ngũ giáo viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật T

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

GVHD: ThS TRẦN CHÍ THIÊN SVTH: NGUYỄN TRẦN HOÀNG LONG

LÊ GIA LINH CAO HẢI DƯƠNG

S K L 0 1 1 1 4 9

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN

GIÁ ĐỠ ĐIỆN THOẠI

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

- -

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN

ÉP PHUN GIÁ ĐỠ ĐIỆN THOẠI

Giảng viên hướng dẫn: ThS TRẦN CHÍ THIÊN

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TRẦN HOÀNG LONG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Học kỳ 2/ năm học 2022 - 2023

Giảng viên hướng dẫn: ThS Trần Chí Thiên

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Trần Hoàng Long MSSV: 19144023 Điện thoại: 0784515866

Lê Gia Linh MSSV: 19144146 Điện thoại: 0792390702

Cao Hải Dương MSSV: 19144108 Điện thoại: 0922338093

1 Mã số đề tài: 22223DT290

Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN “GIÁ ĐỠ ĐIỆN THOẠI”

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Sản phẩm giá đỡ điện thoại có trên thị trường

- Vật liệu ép sản phẩm: nhựa ABS

- Tài liệu, giáo trình thiết kế khuôn

3 Nội dung chính của đồ án:

- Nghiên cứu vật liệu và công nghệ ép phun

- Khảo sát, nghiên cứu kích thước và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm

- Thiết kế khuôn phun ép ứng với yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm “giá đỡ điện thoại”

- Phân tích, mô phỏng trên phần mềm moldex3D

- Lập trình gia công và chế tạo các linh kiện phi tiêu chuẩn trong bộ khuôn

- Ép thử và hoàn thiện

4 Các sản phẩm dự kiến

- Sản phẩm ép “giá đỡ điện thoại”

- File thiết kế và bộ khuôn cho sản phẩm “giá đỡ điện thoại”

- Báo cáo và tập bản vẽ

7 Ngôn ngữ trình bày:

Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

Được phép bảo vệ ………

(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

- Địa chỉ sinh viên: Số 24 đường 33B phường Bình Trị Đông B, quận Bình Tân

- Số điện thoại liên lạc: 0784514866

- Email: hoanglong.ngtr@gmail.com

- Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN):

- Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá 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 … tháng 7 năm 2023

Ký tên

LỜI CẢM ƠN

Trải qua 4 năm học tập tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, nhóm chúng em được thầy cô cũng như bạn bè chia sẻ cũng như giúp trao dồi nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho tương lai Đồ án tốt nghiệp này cũng chính là kết quả cho sự nỗ lực và học tập của các thành viên trong nhóm chúng em trong suốt 4 năm qua tại môi trường đại học

Để có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất, nhóm chúng em đã được

sự giúp đỡ, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của các thầy cô, bạn bè, gia đình và sự hỗ trợ của các đơn vị gia công,…Qua đó, nhóm muốn gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến:

Thầy ThS.Trần Chí Thiên đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo cho nhóm chúng em, chia

sẻ cho nhóm những kinh nghiệm quý báu, cảm ơn thầy dành gian thời gian để giải đáp những thắc mắc và khó khăn trong quá trình thực hiện cho nhóm trong suốt thời gian qua

Quý thầy cô Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã tạo những điều kiện thuận lợi cho sinh viên hoàn thành tốt nghiệp, tổ chức các buổi hướng dẫn trình bày bản vẽ, báo cáo,…

Cảm ơn gia đình đã hỗ trợ tài chính, tạo điều kiện thuận lợi để chúng em có thể thực hiện thật tốt Và cảm ơn gia đình đã là chỗ dựa tinh thần để chúng em có nhiều động lực để hoàn thành tốt đồ án

Một lần nữa nhóm thực hiện đồ án xin chân thành cảm ơn !

Thành Phố Hồ Chí Mình, Ngày 18 Tháng 7 Năm 2022

Nhóm sinh viên thực hiện

NGUYỄN TRẦN HOÀNG LONG

LÊ GIA LINH CAO HẢI DƯƠNG

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Hiểu được tầm quan trọng của công nghệ CAD/CAM/CNC cũng như ngành công nghiệp khuôn mẫu hiện nay trên thị trường, đội ngũ giáo viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM đã có trang bị thêm môn học về khuôn mẫu trong chương trình đào tạo nhằm giúp cho sinh viên có được đầy đủ các kiến thức và cái nhìn tổng quan về ngành công nghiệp khuôn

mẫu cũng như về ngành công nghiệp nhựa Đề tài nhóm chọn là “Thiết kế chế tạo khuôn

ép phun giá đỡ điện thoại”

Quá trình thực hiện đồ án nhóm đã tiến hành tìm hiểu lý thuyết vè công nghệ phun ép nhựa, các vật liệu nhựa Sau đó nhóm tiến hành tìm hiểu nghiên cứu các sản phẩm đang có mặt trên thị trường và tiến hành thiết kế sản phẩm bằng phần mềm Creo Parametric 8.0, tiến hành bố trí lòng khuôn và tách khuôn tạo kênh dẫn Tiếp đó lấy sản phẩm cùng kênh dẫn có được vào môi trường Moldex3D tiến hành mô phỏng dòng chảy, vị trí đặt kênh dẫn cũng như

bố trí hệ thống làm mát sao cho hợp lý Tiến hành thiết kế bộ khuôn bằng phần mềm Creo Parametric 8.0 và tra tiêu chuẩn khuôn từ Futaba Sau khi thiết kế xong thực hiện tính toán thông số chế độ cắt và tiến hành gia công sản phẩm

Gia công 2 tấm khuôn âm dương bằng phương pháp phay CNC, sau đó tiến hành mang

đi bắn điện để đạt được biên dạng như thiết kế rồi mang đi ăn mòn axit để được logo HCMUTE, sau đó tiếp tục mang sản phẩm đi thổi cát để tạo được bề mặt nhám cho sản phẩm sau khi ép

Sau khi đã gia công từng thành phần của bộ khuôn gồm: tấm chặn trên, tấm chặn dưới, tấm khuôn âm, tấm khuôn dương, tấm đẩy tấm giữ, gối đỡ, ta tiến hành lắp ráp khuôn Lắp ráp khuôn hoàn chỉnh sẽ mang đi thực hiện ép mẫu sản phẩm và kiểm tra lỗi sau đó mang khuôn đi hiệu chỉnh và thực hiện ép mẫu thử cuối cùng

Kết luận: Nắm được lý thuyết về công nghệ phun ép nhựa, vật liệu nhựa, quy trình thiết kế bộ khuôn ép phun Ứng dụng Creo Parametric và Moldex3D trong quá trình thực hiện Có kinh nghiệm về việc lắp ráp khuôn và ép mẫu thử Tuy nhiên sản phẩm vẫn còn nhiều điểm cần khắc phục như: lỗi bavia, một vài chỗ độ chính xác không cao cần được điều chỉnh lại

Hướng phát triển: Nghiên cứu và điều chỉnh để đạt độ chính xác cao nhất, để có thể tối

ưu hóa quá trình sản xuất đáp ứng được nhu cầu sản xuất hàng loạt trên thị trường

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC HÌNH ẢNH xii

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Tính cấp thiết đề tài 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

1.4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.6 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ PHUN ÉP NHỰA 4

2.1 Giới thiệu về vật liệu nhựa 4

2.1.1 Khái niệm về vật liệu nhựa 4

2.1.2 Một số loại nhựa thông dụng 4

2.2 Tổng quan về công nghệ phun ép nhựa 7

2.2.1 Khái niệm 7

2.2.2 Cấu tạo máy phun ép nhựa 8

2.3 Tổng quan khuôn phun ép nhựa 10

2.3.1 Khái niệm 10

2.3.2 Kết cấu chung của khuôn ép nhựa 11

2.3.3 Khuôn 2 tấm (Two Plate Mold) 12

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SẢN PHẨM “GIÁ ĐỠ ĐIỆN THOẠI” 14

3.1 Giới thiệu sản phẩm 14

3.2 Thiết kế sản phẩm bằng Creo Panmetric 8.0 15

3.3 Kiểm tra góc thoát khuôn cho sản phẩm 20

3.3.1 Các bước kiểm tra 20

3.3.2 Kết quả 20

3.4 Kiểm tra hệ số co rút cho sản phẩm 20

3.5 Phân bố sản phẩm vào lòng khuôn và tách khuôn 21

3.5.1 Phân bố sản phẩm vào lòng khuôn 21

3.5.2 Tách khuôn 22

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH CAE CHO SẢN PHẨM 27

4.1 CAE là gì? 27

4.2 Giới thiệu phần mềm Moldex3D 27

4.3 Ứng dụng Moldex3D để phân tích dòng chảy 28

4.4 Kết quả mô phỏng 38

4.4.1 Quá trình điền đầy (Filling) 38

4.4.2 Quá trình bão áp (Packing) 44

4.4.3 Quá trình làm mát (Cooling) 46

4.4.4 Quá trình Warpage 48

4.5 Kết quả thông số cho máy ép 49

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH BỘ KHUÔN 51

5.1 Thiết kế và chọn chi tiết cho bộ khuôn 51

5.1.1 Hệ thống đẩy sản phẩm 51

5.1.2 Hệ thống dẫn hướng và định vị 53

5.1.3 Hệ thống làm mát 57

5.2 Thiết kế bộ khuôn hoàn chỉnh bằng phần mềm Creo 8.0.4 57

CHƯƠNG 6: GIA CÔNG BỘ KHUÔN 62

6.1 Gia công 62

6.1.1 Phương pháp xác định chế độ cắt 62

6.1.2 Gia công tấm kẹp dương 62

6.1.3 Gia công tấm kẹp âm 63

6.1.4 Gia công tấm đẩy 64

6.1.5 Gia công tấm giữ 65

6.1.6 Gia công gối đỡ 66

6.1.7 Gia công tấm khuôn âm 67

6.1.8 Gia công tấm khuôn dương 69

6.2 Lắp ráp khuôn & ép mẫu thử 70

6.2.1 Lắp ráp khuôn 70

6.2.2 Ép mẫu thử 72

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74

7.1 Kết luận 74

7.2 Hướng phát triển 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ABS: Acrylonitrin Butadien Styren

CAE: Computer – Aided Engineering

CAD: Computer – Aided Design

CAM: Computer – Aided Manufacturing

CNC: Computer Numerical Control

Feed: Feedrate (Ký hiệu: F)

PET: Polyethylene Terephthalate

PVC: Polyvinylchloride

PP: Polypropylene

PS: Polystyrene

RPM: Revolutions Per Minute (Ký hiệu: S)

SFM: Surface Feed Per Minute

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Thông số nhựa ABS 6

Bảng 3.2: Kênh dẫn tiết diện hình thang hiệu chỉnh 25

Bảng 4.1 Kết quả phân tích của phần mềm Moldex 3D về thông số phun ép 49

Bảng 5.1: Các thành phần có trong bộ khuôn 61

Bảng 6.1: Quy trình gia công CNC tấm kẹp dương 62

Bảng 6.2: Quy trình gia công CNC tấm kẹp âm 63

Bảng 6.3: Quy trình gia công CNC tấm đẩy 64

Bảng 6.4: Quy trình gia công CNC tấm giữ 65

Bảng 6.5: Quy trình gia công CNC gối đỡ 66

Bảng 6.6: Quy trình gia công CNC tấm khuôn âm 67

Bảng 6.7: Quy trình gia công CNC tấm khuôn dương 69

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Nhựa PET 4

Hình 2.2: Nhựa PVC 5

Hình 2.3: Nhựa PS 5

Hình 2.4: Nhựa ABS 7

Hình 2.5: Nhựa PP 7

Hình 2.6: Cấu tạo máy phun ép nhựa 8

Hình 2.7: Khuôn đực & khuôn cái 10

Hình 2.8: Kết cấu chung của bộ khuôn 11

Hình 2.9: Cấu tạo cơ bản của khuôn 2 tấm 12

Hình 3.1: Giá đỡ điện thoại hiện nay trên thị trường 14

Hình 3.2: Mặt trước sản phẩm 19

Hình 3.3: Mặt sau sản phẩm 19

Hình 3.4: Kết quả kiểm tra góc thoát khuôn 20

Hình 3.5: Nhập hệ số co rút cho sản phẩm 21

Hình 3.6: Bảng công cụ khi vào môi trường tách khuôn 22

Hình 3.7: Bố trí của sản phẩm 23

Hình 3.9: Công cụ nhập hệ số co rút 23

Hình 3.8: Phôi của sản phẩm 24

Hình 3.10: Mặt phân khuôn 24

Hình 3.11: Thông số miệng phun 26

Hình 3.12: Khuôn âm và khuôn dương sau khi tách khuôn 26

Hình 4.1: Giao diện phần mềm Moldex3D Studio 2021 28

Hình 4.2: Tạo thư mục lưu trữ 28

Hình 4.3: Đưa sản phẩm vào môi trường mô phỏng 29

Hình 4.4: Khai báo sản phẩm 29

Hình 4.5: Khai báo kênh dẫn 30

Hình 4.6: Chọn vị trí cổng vào nhựa 30

Hình 4.7: Hệ thống kênh làm mát 31

Hình 4.8: Khai báo Moldbase 31

Hình 4.9: Kiểm tra hệ thống làm mát 32

Hình 4.10: Thiết lập thông số chia lưới 32

Hình 4.11: Chọn Part để chia lưới 33

Hình 4.12: Chọn Generate để chạy chia lưới 33

Hình 4.13: Hoàn tất quá trình chia lưới 34

Hình 4.14: Khai báo vật liệu mô phỏng 34

Hình 4.15: Áp suất cực đại 35

Hình 4.16: Thông số phun ép 36

Hình 4.17: Tốc độ phun ép nhựa 36

Hình 4.18: Áp suất phun ép nhựa 37

Hình 4.19: Bảng thông số hệ thống làm nguội 37

Hình 4.20: Bảng tổng quan thông số 38

Hình 4.21: Biểu đồ thể hiện thời gian điền đầy 39

Hình 4.22: Rỗ khí trên sản phẩm 40

Hình 4.23: Vị trí đường hàn 40

Hình 4.24 Biểu đồ áp suất phun trong quá trình điền đầy 41

Hình 4.25: Biểu đồ thể hiện lực kẹp trong quá trình điền đầy 42

Hình 4.26: Tốc độ biến dạng trong quá trình điền đầy 42

Hình 4.27: Phần trăm đóng băng trong quá trình điền đầy 43

Hình 4.28: Nhiệt độ của quá trình điền đầy 43

Hình 4.29: Nhiệt độ của quá trình Packing 44

Hình 4.30: Độ đông đặc cuối quá trình Packing 45

Hình 4.31: Độ lõm bề mặt của sản phẩm 45

Hình 4.32: Phần trăm đóng băng cuối quá trình Packing 46

Hình 4.33: Nhiệt độ quá trình Cooling 47

Hình 4.34: Hiệu suất hệ thống làm mát 47

Hình 4.35: Thời gian làm nguội sản phẩm 48

Hình 4.36: Biểu đồ thể hiện thể tích co rút 49

Hình 5.1: Hệ thống đẩy sản phẩm của bộ khuôn 51

Hình 5.2: Chốt đẩy sản phẩm theo quy chuẩn Misumi 52

Hình 5.3: Chốt hồi theo quy chuẩn của Misumi 52

Hình 5.4: Lò xo theo quy chuẩn Misumi 53

Hình 5.5: Bạc dẫn hướng theo quy chuẩn Misumi 53

Hình 5.6: Chốt dẫn hướng theo quy chuẩn Misumi 54

Hình 5.7: Bạc cuống phun trong bộ khuôn 55

Hình 5.8: Bạc cuống phun sau khi lắp vào khuôn 55

Hình 5.9: Vòng định vị theo quy chuẩn Misumi 56

Hình 5.10: Vòng định vị sau khi lắp vào khuôn 56

Hình 5.11: Hệ thống làm mát trong bộ khuôn 57

Hình 5.12: Thông số các tấm khuôn trong Futaba 57

Hình 5.13: Thông số kích thước các tấm khuôn và linh kiện 58

Hình 6.1: Tấm kẹp dương sau khi gia công 63

Hình 6.2: Tấm kẹp âm sau khi gia công 64

Hình 6.3: Tấm đẩy sau khi gia công 65

Hình 6.4: Tấm giữ sau khi gia công 66

Hình 6.5: Gối đỡ sau khi gia công CNC 67

Hình 6.6: Khuôn âm sau khi gia công CNC 68

Hình 6.7: Tấm khuôn dương sau khi gia công CNC 70

Hình 6.8: Phần khuôn âm 71

Hình 6.9: Phần khuôn dương 71

Hình 6.10: Bộ khuôn hoàn chỉnh 72

Hình 6.11: Mẫu thử 72

Hình 6.12: Sản phẩm sử dụng trên điện thoại 4.7 inch 73

Hình 6.13: Sản phẩm sử dụng trên điện thoại 6.5 inch 73

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay ngành công nghiệp nhựa đang là ngành công nghiệp có tốc độ tăng trưởng và phát triển mạnh mẽ, đa dạng hóa sản phẩm để đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của thị trường Dự kiến trong năm 2023 ngành công nghiệp nhựa sẽ mở ra nhiều xu hướng mới và có nhiều đóng góp tích cực trong sự phát triển của ngành công nghiệp tại Việt Nam Sản phẩm nhựa đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống của con người và trong công nghiệp, từ những sản phẩm đơn giản cho đến các sản phẩm phức tạp như: chén, dĩa, nắp chai, hộp đựng bánh kẹo, ghế nhựa, phụ tùng xe máy xe ô tô,…

Để phục vụ cho việc sản xuất sản phẩm nhựa số lượng lớn và tối ưu hóa thời gian sản xuất thì các doanh nghiệp sẽ chọn phương pháp phun ép nhựa, đây là phương pháp phổ biến để sản xuất sản phẩm nhựa Phương pháp hoạt động dựa trên nguyên lý đun nóng chảy vật liệu nhưa sau đó đưa nhựa lỏng vào long khuôn đúc, sau khi nhựa nguội và đông đặc lại ta sẽ thu được sản phẩm nhựa theo yêu cầu bên trong lòng khuôn

Các sản phẩm được tạo ra từ phương pháp phun ép nhựa đảm bảo được độ chính xác cao, có giá trị thẩm mỹ và được khách hàng đón nhận một cách tích cực Không chỉ vậy việc phun ép nhựa còn cho phép ta sản xuất ra những sản phẩm có độ tinh xảo cao, yêu cầu khắt khe về chi tiết, hoa văn cũng như là dung sai Chính vì thế nhiều công ty và nhà máy trong và ngoài nước đều đang phát triển công nghệ ép phun để sản xuất ra thị trường nhiều sản phẩm với đa dạng kích thước và mẫu

mã từ cơ bản đến phức tạp Điều này cũng là một trong những lợi thế lớn dành cho các bạn sinh viên mới ra trường dễ tiếp cận và có nhiều cơ hội tìm kiếm việc làm Tuy nhiên để có thể làm việc tốt trong môi trường về sản xuất sản phẩm nhưa các bạn sinh viên cũng cần được trang bị các kiến thức về công nghệ phun ép nhưa, về quy trình thiết kế và chế tạo bộ khuôn phun ép nhựa

Qua đó nhóm tác giả đã thực hiện nghiên cứu về công nghệ phun ép nhựa,

được sự hướng dẫn của các thầy cô nhóm đã lên ý tưởng thực hiện đề tài “THIẾT

KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN GIÁ ĐỠ ĐIỆN THOẠI”

Bộ khuôn được nhóm thực hiện thiết kế và gia công sẽ được phục vụ vào công tác giảng dạy để giúp các bạn sinh viên có cái nhìn thực tế hơn về công nghệ ép phun Nhóm hy vọng bộ khuôn sẽ giúp ích cho công tác giảng dạy ở trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM mang đến nhiều kiến thức hữu ích cho các bạn sinh viên đang theo học tại trường

1.2 Tính cấp thiết đề tài

Nhà trường đã đầu tư các thiết bị và máy móc hiện đại để phục vụ cho nhu cầu nghiên cứu của giảng viên và sinh viên Nhằm mục đích tạo cho sinh viên một môi trường thuận lợi nhất để học tập và phát triển bản thân để phù hợp với thị trường lao động hiện nay Chính vì thế đề tài đã được lên ý tưởng với mục đích chính là thiết kế, chế tạo ra một bộ khuôn ép phun với một sản phẩm cụ thể có thể sử dụng rộng rãi trên thị trường Không chỉ vậy mà còn thông qua đó có thể giúp giảng viên dễ dàng truyền đạt những kinh nghiệm, kiến thức trong quá trình thực hiện sản phẩm

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

Sản phẩm thu được của đề tài cũng góp phần khẳng định về tầm quan trọng của ngành công nghệ phun ép nhựa trong quy trình chế tạo ra các loại sản phẩm nhựa hiện nay và cả tương lai Thông qua đó có thể giúp thúc đẩy sự cải thiện và phát triển về công nghệ để có thể giúp cho việc sản xuất các sản phẩm nhựa trong tương lai được tối ưu, gia tăng độ chính xác và giảm thời gian cũng như chi phí sản xuất, gia tăng lợi nhuận

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Sản phẩm của đề tài của nhóm sẽ được ứng dụng để giảng dạy tại trường, góp phần giúp cho các bạn có thêm được cái nhìn thực tế hơn về các sản phẩm khuôn trong đời sống Thông qua đó giúp các bạn có thêm được kinh nghiệm và có thể sẽ giúp ích được cho công việc của các bạn sau này

1.4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu vật liệu và công nghệ ép phun

- Khảo sát nghiên cứu kích thước và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm

- Thiết kế khuôn phun ép ứng với yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm “giá đỡ điện

thoại”

- Phân tích mô phỏng trên Moldex 3D

- Lập trình gia công và chế tạo bộ khuôn

- Ép thử và hoàn thiện

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

- Áp dụng công nghệ CAD/CAM/CNC và CAE để thực hiện thiết kế, mô phỏng dòng chảy, gia công và chế tạo khuôn

- Vật liệu nhựa

- Máy gia công CNC và máy bắn điện

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu

- Kích thước sản phẩm giá đỡ điện thoại:

- Vật liệu: Nhựa ABS

- Kích thước bộ khuôn phun ép:

- Vật liệu làm khuôn:

1.6 Phương pháp nghiên cứu

- Ứng dụng phần mềm Creo Panmetric 8.0 vào quá trình thiết kế sản phẩm

- Ứng dụng phần mềm Moldex3D vào mô phỏng dòng chảy

- Ứng dụng phần mềm AutoCad để xuất bản vẽ

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ PHUN ÉP NHỰA

2.1 Giới thiệu về vật liệu nhựa

2.1.1 Khái niệm về vật liệu nhựa

Nhựa có tên tiếng anh là Plastic, một nguyên liệu được sử dụng trên khắp thế giới, đây là một loại vật liệu được dùng để sản xuất nhiều sản phẩm phục vụ cho đời sống hằng ngày: thau, giỏ, hộp,… và các sản phẩm công nghiệp sản xuất hay xuất khẩu

Thành phần cấu tạo có chứa các polyme hữu cơ, cellulose, khí tự nhiên, dầu thô, …nên nhựa có độ bền cao, khó vỡ và màu sắc đẹp Trong quá trình sản xuất thường trộn thêm chất phụ gia nhằm cải thiện hiệu suất và giảm thiểu chi phí Với nhiều đặc điểm hữu ích nhựa đã và đang thay thế cho các nguyên liệu cũ

2.1.2 Một số loại nhựa thông dụng

a Nhựa PET:

- Là loại nhựa nhiệt dẻo có tên đầy đủ là Polyehylene Terephthalate

- Nhựa PET là một trong những loại nhựa thông dụng và thường dung để sản xuất các loại chai nước, bình đựng nước, khay nhựa, hộp nhựa đựng thực phẩm,…

- Cơ quan y tế trên toàn thế đã kiểm chứng và chứng nhận nhựa PET đạt chuẩn

an toàn khi sử dụng làm các sản phẩm đựng thức ăn và đồ uống

- Dù vậy nhựa PET vẫn được khuyến cáo chỉ nên sử dụng 1 lần duy nhất, không nên tái sử dụng lại các sản phẩm từ nhựa PET và hạn chế thực phẩm nóng để tránh gia tang các rủi ro ảnh hưởng đến sức khỏe

Hình 2.1: Nhựa PET

b Nhựa PVC

- Là loại nhựa nhiệt dẻo có tên đầy đủ là Polyvinyl Clorua, PVC là loại nhựa rất quen thuộc và được sử dụng vô cùng phổ biến trong đời sống

- Nhờ đặc tính cách điện, độ bền và độ cứng cao, nên PVC thường được sử dụng

để sản xuất các loại ống nhựa, vỏ bọc dây điện, vỏ cáp quang và còn dung để sản xuất bao bì thực phẩm, các loại thẻ từ, thẻ,…

- Dù vậy trong thành phần PVC có chứa một số chất phụ gia độc hại như chì hay cadmium gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và PVC gần như không có khả năng tái chế nên ta cần hạn chế sử dụng hết mức

Hình 2.2: Nhựa PVC

c Nhựa PS:

- Là loại nhựa nhiệt dẻo hay còn gọi là Polystyren

- Ứng dụng nổi của PS phải kể đến là dung để sản xuất các sản phẩm hộp xốp đựng thức ăn, chai, khay, dao, kéo dung một lần

- Trong thành phần PS có chứa styrene, styrene được coi là một chất gây ung thư và việc tiếp xúc với styrene cũng gây ra tác động nghiêm trọng cho sức khỏe thần kinh, Bên cạnh đó việc sản xuất PS cũng tạo ra ozon, gây ô nhiễm không khí Nhựa PS cũng là một nguyên liệu gần như không thể tái chế do khó thu gom

Hình 2.3: Nhựa PS

d Nhựa ABS:

- Là một loại nhựa nhiệt dẻo, có tên đầy đủ là Acrylonbtrile Butadiene Styrene Nhựa ABS có nhiều đặc tính tốt như cứng, rắn, không giòn, không thấm nước và có tính cách điện tốt

- Nhựa ABS dễ dàng gia công nên được ứng dụng đa dạng trong sản xuất như sản xuất đồ chơi trẻ em, đồ điện tử, đồ gia dụng, công nghiệp ô tô, xe máy, ống gen, ống dẫn nước,…

- Nhựa ABS không phân hủy tự nhiên, và cần được xử lý đúng cách và có thể tái chế nhựa ABS để giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường

Bảng 2.1: Thông số nhựa ABS Tính chất Thông số nhựa

-Nhựa nhiệt dẻo không

- Nhựa có độ bền nhiệt

độ cao, không thấm

- Nhiệt độ nhiên liệu: 200°- 280°

- Nhiệt độ khuôn: 40°- 85°

- Áp suất phun: 60 – 150 MPa

Hình 2.4: Nhựa ABS

e Nhựa PP:

- Là một loại nhựa nhiệt dẻo, có tên đầy đủ là Polypropylene Hạt nhựa PP không màu, không mùi, không vị và không gây độc hại Nhựa PP có độ dẻo và độ đàn hồi cao, có khả năng cách điện và chịu nhiệt tốt, được sử dụng nhiều trong đời sống hằng ngày và trong các ngành công nghiệp

- Ứng dụng phổ biến nhất của nhựa PP là sản xuất các chai nhựa, bình nước, hộp đựng thức ăn thực phẩm,…

- Là loại nhựa có giá thành rẻ và an toàn nên được các khuyến cáo sử dụng và

có thể tái sử dụng nhiều lần Mặc dù có khả năng tái chế tuy nhiên chi phí tái chế cũng khá cao

Dưới một áp suất nhất định nhựa chảy vào sẽ điền đầy lòng khuôn, sau đó quá trình đông đặc và định hình sản phẩm sẽ xảy ra bên trong long khuôn Khi đạt đủ yêu cầu về độ cứng và làm mát, quá trình mở khuôn sẽ được thực hiện giúp lấy sản phẩm ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy

Quá trình ép phun là quá trình sản xuất diễn ra theo chu kỳ, thời gian của một chu kỳ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời gian nhựa điền đầy, thời gian làm mát,

nhiệt độ nước làm mát khuôn Các chi tiết của một khuôn cần phải được thiết kế một cách tỉ mỉ để đảm bảo quá trình ép phun diễn ra thuận lợi để đảm bảo chất lượng sản phẩm

Công nghệ ép phun ngày càng phát triển với đa dạng các loại sản phẩm từ nhỏ cho đến lớn với đầy đủ hình dạng, màu sắc và độ khó của sản phẩm cũng càng ngày càng cao

2.2.2 Cấu tạo máy phun ép nhựa

Máy phun ép nhựa được cầu tạo gồm 3 hệ thống (được đánh dấu đỏ như hình): Hệ thống phun (Injection Unit), hệ thống khuôn (Mold) và hệ thống kẹp (Clamping Unit)

Hình 2.6: Cấu tạo máy phun ép nhựa

a Hệ thống phun (Injection Unit):

Chức năng: Cung cấp nguyên liệu, nung chảy và đưa nguyên liệu vào lòng

+ Van (Valve): Giúp nguyên liệu nhựa được đưa vào khuôn tiến hành quá trình ép phun

+ Cụm đẩy (Machine ejection): Một cụm đẩy bao gồm, tấm đẩy, xy lanh thủy lực,

để tạo lực tác động lên tấm đẩy của khuôn giúp đẩy sản phẩm

+ Cụm kìm (Crosshead): Gồm cơ cấu trục khuỷu và xy lanh thủy lực với tác dụng cung cấp lực để giữ và đóng mở khuôn

2.2.3 Ưu và nhược điểm của công nghệ phun ép nhựa

a Ưu điểm

- Ép phun cho ra sản lượng cao, với số lượng sản xuất mỗi giờ là rất lớn

- Khả năng gia công các chi tiết với dung sai nhỏ mà các kỹ thuật khác khó làm được

- Ít lãng phí nguyên vật liệu

- Chi phí lao động thấp

- Kiểm soát màu sắc sản phẩm tốt

b Nhược điểm

- Chi phí dụng cụ cao và thời gian thiết lập lâu

- Chi phí gia công bộ khuôn ép phun cao

- Thiết kế còn hạn chế đòi hỏi đội ngũ thiết kế có kinh nghiệm

2.3 Tổng quan khuôn phun ép nhựa

2.3.1 Khái niệm

Khuôn được định nghĩa là một thiết bị để tạo hình sản phẩm nhựa bằng phương pháp định hình Khuôn ép nhựa là một cụm bao gồm nhiều chi tiết được gia công chính xác và lắp ráp lại với nhau, kết cấu và kích thước khuôn phụ thuộc vào hình dáng, kích thước và yêu cầu của sản phẩm

Khuôn được chia làm 2 phần chính:

- Phần core (khuôn đực hay phần di động): Được gá trên tấm di động của máy phun ép

- Phần cavity (khuôn cái hay phần cố định): Được gá trên tấm cố định của máy phun ép

Hình 2.7: Khuôn đực & khuôn cái

2.3.2 Kết cấu chung của khuôn ép nhựa

Hình 2.8: Kết cấu chung của bộ khuôn Các bộ phận khác trong khuôn lắp ráp với nhau tạo thành những hệ thống cơ bản gồm:

- Hệ thống dẫn hướng và định vị: gồm các chốt dẫn hướng, bạc dẫn dướng, định

vị lõi, định vị vỏ khuôn,… tác dụng định hướng cho 2 phần khuôn khi ghép lại đảm bảo chính xác

- Hệ thống dẫn nhựa: gồm bạc cuống phun, kênh dẫn nhựa và cổng phun có tác

dụng cung cấp nhựa từ đầu phun máy vào long khuôn

- Hệ thống silde (bệ trượt): gồm có lõi mặt bên, thanh dẫn hướng, chốt xiên, giúp

tháo những bộ phận khó (undercut) ra được ngay theo hướng mở khuôn

- Hệ thống đẩy sản phẩm: gồm các chốt đẩy, chốt hồi, chốt đỡ, bạc chốt đỡ, tấm

đẩy, tấm giữ, gối đỡ, giúp đẩy sản phẩm ra sau khi ép xong

- Hệ thống thoát khí: gồm có những rãnh thoát khí, van thoát khí, giúp đưa khi

tồn đọng trong long khuôn ra ngoài, tạo điều kiện nhựa dễ điền đầy, hạn chế lỗi về bọt khí

- Hệ thống làm mát: gồm các đường nước, các rãnh, ống dẫn nhiệt, đầu nối, giúp

điều hòa nhiệt độ khuôn, làm mát sản phẩm

- Hệ thống Hot-runner (hệ thống kênh dẫn nóng): giúp hạn chế nhựa thừa như

phần cuống phun

- Bu long & đai ốc: Dùng ổn định các tấm khuôn và các linh kiện lại với nhau

2.3.3 Khuôn 2 tấm (Two Plate Mold)

a Khái niệm:

- Khuôn 2 tấm rất phổ biến và được sử dụng nhiều trong sản xuất nhựa bằng công nghệ phun ép Khuôn 2 tấm sử dụng kênh dẫn nguội, có nghĩa là khi nhựa được đưa vào thì trên toàn bộ kênh dẫn sẽ không được gia nhiệt

- Khuôn 2 tấm gồm có tấm khuôn đực, tấm khuôn cái và phần tiếp xúc giữa lõi

và lòng khuôn là mặt phân khuôn Sản phẩm của khuôn 2 tấm sẽ được tạo hình giữa 2 phần khuôn, khoảng trống giữa 2 phần sẽ được điền đầy bởi nhựa và sẽ mang hình dạng sản phẩm Sản phẩm sau khi định hình sẽ được làm nguội và đẩy

ra ngoài

b.Nguyên lý hoạt động

- Khi tiến hành ép, 2 tấm khuôn sẽ đóng lại, vòi phun sẽ tiến đến bạc cuống phun

và được định vị bởi vòng định vị Khi đó nhựa nung chảy sẽ được vòi phun bơm qua bạc cuống phun đưa và hệ thống runner và điền đầy lòng khuôn Sau khi đã được điền đầy sản phẩm sẽ được làm nguội

- Sau khi quá trình làm nguội kết thúc, máy ép sẽ tách 2 nữa khuôn ra tạo một khoảng trống cho hệ thống đẩy hoạt động Xi lanh của máy sẽ tác dụng lên tấm đẩy và đẩy các chốt đẩy trên tấm giữa đẩy sản phẩm ra ngoài

- Sản phẩm sau khi được đẩy ra, toàn bộ hệ thống đẩy sẽ được hồi về một phần nhờ lò xo Thông qua quá trình đóng khuôn tiếp theo, tấm khuôn sẽ tác dụng lực vào chốt hồi, từ đó tác dụng lực lên tấm đẩy, và tấm đẩy sẽ đưa hệ thống đẩy về vị trí ban đầu

c Cấu tạo cơ bản khuôn 2 tấm

Hình 2.9: Cấu tạo cơ bản của khuôn 2 tấm

1 Tấm kẹp âm: Lắp vào phần cố định của máy phun ép

2 Tấm cavity: Khuôn âm, là phần lõm tạo hình sản phẩm

3 Bạc cuống phun: Dẫn nhựa nóng từ đầu phun vào lòng khuôn

4 Vòng định vị: Định vị tâm bạc cuống phun và máy ép

5 Các loại vít lục giác:

6 Đường nước làm mát: Giúp giải nhiệt khuôn

7 Tấm core: Khuôn dương, là phần lồi dung tạo hình sản phẩm

8 Tấm lót: Lắp giữa gối đỡ và tấm core nhằm tang độ cứng cho bộ khuôn (sử

dụng khi bề dày core quá mỏng)

9 Gối đỡ: Tạo khoảng trống để bố trí tấm đẩy, tấm giữ và hệ thống chốt đẩy

và trợ lực cho tấm core

10 Tấm giữ: Giữ hệ thống đẩy không bị trượt

11 Tấm đẩy: Lắp ghép với tấm giữ

12 Tấm kẹp dương: Lắp vào phần trục khuỷu hoặc pittong của máy phun ép

13 Chốt đẩy: Dùng đẩy sản phẩm ra ngoài lòng khuôn

14 Lò xo: Giúp tấm đẩy, tấm giữ và hệ thống đẩy hồi về vị trí ban đầu để thực

hiện chu kỳ tiếp theo

15 Chốt hồi: Giúp hệ thống đẩy hồi về đúng vị trí

16 Bạc dẫn hướng: Lắp với tấm cavity giúp dẫn hướng với chốt dẫn hướng

trong quá trình đóng mở khuôn

17 Chốt dẫn hướng: Lắp với tấm core có chức năng dẫn hướng trong quá

trình đóng mở khuôn

d Ưu điểm và nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Chi phí sản xuất thấp hơn các loại khuôn khác

+ Cấu tạo đơn giản nhất, tuổi thọ dài, ít bảo trì

+ Thời gian thiết kế, gia công, chế tạo và thời gian chu kỳ ngắn

+ Phù hợp với những sản phẩm sản xuất nhanh, hàng loạt

- Nhược điểm:

+ Đuôi keo dính với sản phẩm nên cần thêm bước loại bỏ đuôi keo

+ Khó ép các sản phẩm lớn cần nhiều cổng vào nhựa

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SẢN PHẨM “GIÁ ĐỠ ĐIỆN THOẠI”

3.1 Giới thiệu sản phẩm

- Hiện nay việc sử dụng điện thoại để làm việc hay phục vụ những nhu cầu về giải trí vô cùng phổ biến Chính vì vậy một chiếc giá đỡ điện thoại giúp điện thoại có thể đứng hoặc nằm ngang để giúp người dùng dễ dàng quan sát và sử dụng

là một sản phẩm hết sức cần thiết

- Trên thị trường hiện nay sản phẩm giá đỡ điện thoại vô cùng đa dạng và độc đáo về mẫu mã và thiết kế, tuy nhiên lại khá khó thao tác sử dụng, giá thành cao và khá cồng kềnh trong quá trình vận chuyển vì chiếm diện tích khá nhiều trên không gian bàn làm việc

Hình 3.1: Giá đỡ điện thoại hiện nay trên thị trường

- Do đó nhóm chúng em hướng đến chọn một sản phẩm giá đỡ điện thoại có kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ khi sản xuất nhưng vẫn đảm bảo được những yêu cầu cơ bản về nhu cầu sử dụng và tính thẩm mỹ cho sản phẩm

- Một sản phẩm giá đỡ điện thoại nhỏ gọn, nhẹ và có giá thành rẻ sẽ dễ dàng mang đi đến nơi làm việc hay sử dụng tại nhà mà không lo sợ việc cồng kềnh trong quá trình vận chuyển hay thao tác sử dụng

3.2 Thiết kế sản phẩm bằng Creo Panmetric 8.0

Bảng 3.1: Thao tác thiết kế sản phẩm

1

Vẽ Sketch biên dạng của sản phẩm

2

Dùng lệnh extrude tạo sản phẩm

3

Sử dụng lệnh round bo các góc của sản phẩm

4

Dùng Sketch vẽ vòng ngoài của logo HCMUTE, sau đó dùng lệnh Extrude tạo khối

5

Dùng Sketch vẽ phần hoạ tiết bên tay trái của logo và Extrude

6

Dùng Sketch vẽ phần hoạ tiết bên tay trái của logo và Extrude

7

Dùng lệnh Mirror vẽ đối xứng bên đối

diện

8

Dùng Sketch vẽ họa tiết ngọn đuốc ở trung tâm logo và dùng Extrude tạo khối

9

Dùng Sketch vẽ họa tiết quyển sách và dùng Extrude tạo khối

10

Dùng Sketch vẽ ngon lửa trên đỉnh log và dùng Extrude tạo khối

11

Vào Sketch chọn Text để tạo chữ HCMUTE sau đó dùng lệnh Extrude tạo khối

• Sản phẩm hoàn thiện:

Hình 3.2: Mặt trước sản phẩm

Hình 3.3: Mặt sau sản phẩm

3.3 Kiểm tra góc thoát khuôn cho sản phẩm

3.3.1 Các bước kiểm tra

- Sau khi đưa chi tiết vào tiến hành: Chọn Analysis -> chọn Draft -> tại Surface chọn chi tiết -> tại Direction chọn hướng mở khuôn ban đầu -> mục Draft chọn 3 độ

Hình 3.4: Kết quả kiểm tra góc thoát khuôn

3.4 Kiểm tra hệ số co rút cho sản phẩm

- Ý nghĩa: Trong quá trình thực hiện ép phun sản phẩm khi nhựa điền đầy từ trạng thái lỏng cho đến khi hệ thống làm mát làm nguội và chuyển sang trạng thái rắn thi sẽ có hiện tượng co rút xảy ra và làm thay đổi kích thước sản phẩm sau khi

làm nguội (tức là sau quá trình Cooling) Chính vì vậy việc nhập hệ số co rút cho sản phẩm trước khi tiến hành các bước sau đó sẽ giúp giảm bớt sự co rút vật liệu Tùy theo vật liệu sử dụng tạo ra sản phẩm mà chúng ta sẽ có hệ số co rút khác nhau

- Nhóm sử dụng nhựa ABS để tiến hành ép mẫu và sử dụng cho đề tài này,

hệ số co rút của nhựa ABS nằm trong khoảng từ 0.4 – 0.7%, Như vậy ta chọn hệ

số co rút là 0.005

Hình 3.5: Nhập hệ số co rút cho sản phẩm

3.5 Phân bố sản phẩm vào lòng khuôn và tách khuôn

3.5.1 Phân bố sản phẩm vào lòng khuôn

- Nhằm mục đích tối ưu chi phí sản xuất và gia công ép nhựa, cần phải tính toán phân bố số lượng cavity cần thiết trên khuôn Việc lựa chọn số lượng cavity phụ thuộc vào giá khuôn và giá sản phẩm, đặc biệt là nhu cầu và số lượng sản phẩm của một đơn hàng, từ đó tính toán ra số liệu cụ thể để bố trí số cavity cho phù hợp

- Áp dụng công thức: 𝐶𝑣 = 𝑄𝑥𝑁𝑥𝐶/(ℎ𝑥3600𝑥𝑇)

Trong đó:

𝐶𝑣: Số lượng cavity cần thiết

𝑄: Tổng số lượng sản xuất của lô hàng

𝑁: Hệ số sản phẩm NG(phế phẩm), N = 1/(1-n) với n là tỷ lệ %NG

𝐶: Thời gian 1 chu kỳ ép phun (s)

𝑇: Số ngày hoàn thành đơn hàng (ngày)

ℎ: Thời gian làm việc trong 1 ngày (giờ)

- Giả thuyết: Nhóm nhận đơn hàng 100,000 sản phẩm trong 20 ngày Thời

gian làm việc trong 1 ngày là 13 tiếng, yêu cầu tỉ lệ phế phẩm là 2% Thời gian chu kỳ ép phun là 30s

- Suy ra 𝐶𝑣 = (100,000𝑥(1/(1 − 0.02)𝑥30)/(13𝑥3600𝑥20) = 3.3

-> Từ đó để đáp ứng nhu cầu sản xuất, ta chọn 4 cavity cho khuôn

3.5.2 Tách khuôn

• Dùng môi trường Manuafacturing chọn Mold Cavity

Hình 3.6: Bảng công cụ khi vào môi trường tách khuôn

• Sắp xếp vị trí của sản phẩm, chọn số sản phẩm là 4

Hình 3.7: Bố trí của sản phẩm

• Kiểm tra lại và nhập hệ số co rút

Sử dụng lệnh Shrinkage và nhập hệ số co rút cho loại nhựa của sản phẩm là nhựa ABS

Hình 3.9: Công cụ nhập hệ số co rút

• Tạo phôi

Tạo phôi kích thước 220x200x145

Hình 3.8: Phôi của sản phẩm

• Tạo mặt phân khuôn cho sản phẩm

Sử dụng các lệnh Extrude, Extend, Trim, Merge trong môi trường Parting

Surface để hoàn chỉnh mặt phân khuôn cho sản phẩm

Hình 3.10: Mặt phân khuôn

• Tính toán thiết kế cuống phun

Bảng 3.2: Kênh dẫn tiết diện hình thang hiệu chỉnh

- Tốn vật liệu nhiều

- Mất nhiệt nhanh hơn kênh tròn do diện tích bề mặt lớn