thiết kế khuôn ép nhựa cho đuôi xe máy

NGUYỄN VĂN TƯỜNG Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 1.1 Tiềm năng, nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế mà công nghệ ép phun mang lại 1.1.1 Tiềm năng của ngành công nghệ ép phun N

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD TS NGUYỄN VĂN TƯỜNG

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: LÂM DƯƠNG VƯƠNG Lớp: 50CT-1

Ngành: Công nghệ chế tạo máy

Tên đề tài: Thiết kế khuôn ép nhựa cho đuôi xe máy

Số trang: Số chương: Số tài liệu tham khảo:

Hiện vật: - 01 đĩa CD

- 02 cuốn đồ án

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha Trang, ngày 20 tháng 06 năm 2012

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

T.S Nguyễn Văn Tường

Trang 2

Họ và tên sinh viên: LÂM DƯƠNG VƯƠNG Lớp: 50CT-1

Ngành: Công nghệ chế tạo máy

Tên đề tài: Thiết kế khuôn ép nhựa cho đuôi xe máy

Số trang: Số chương: Số tài liệu tham khảo:

Hiện vật: - 01 đĩa CD

- 02 cuốn đồ án

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Điểm phản biện:

Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2012 CÁN BỘ PHẢN BIỆN ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2012 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Qua gần 4 tháng tìm hiểu và làm việc, đề tài tốt nghiệp của em đã được hoàn thành Có được điều này là nhờ sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn cùng Quý thầy,

cô trong bộ môn và các bạn cùng khóa

Em xin chân thành cảm ơn Thầy NGUYỄN VĂN TƯỜNG đã nhiệt tình hướng dẫn và đóng góp những ý kiến quý báu giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này

Đề tài tốt nghiệp này được hoàn thành là nhờ sự truyền đạt kiến thức của Quý thầy, cô trong trường đã tận tình giúp đỡ cho em trong suốt khóa học Em xin chân thành cảm ơn và ghi nhận công ơn to lớn của Quý thầy, cô

Xin cảm ơn các bạn cùng khóa đã giúp đỡ trong thời gian làm đề tài cũng như trong những năm học vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn Kỹ sư Lâm Hoanh, GĐ công ty TNHH & SX Nghĩa Hiệp đã nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo cùng các anh em công nhân của công ty TNHH & SX Nghĩa Hiệp đã cho phép em được tìm hiểu thực tế tại công ty Do kiến thức thực tế còn hạn chế, dù đã rất cố gắng nhưng không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến và thông cảm của Quý thầy, cô

Nha Trang, ngày 20 tháng 06 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Lâm Dương Vương

Trang 4

Trang 5

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 37

Bảng 2 51

Bảng 3 54

Bảng 4 91

Bảng 5 93

Bảng 6 95

Bảng 7 96

Bảng 8 98

Bảng 9 98

Bảng 10 99

Bảng 11 99

Bảng 12 100

Bảng 13 101

Bảng 14 102

Bảng 15 103

Bảng 16 104

Bảng 17 105

Bảng 18 106

Bảng 19 106

Bảng 20 107

Bảng 21 108

Bảng 22 109

Bảng 23 110

Bảng 24 110

Bảng 25 113

Bảng 26 115

Trang 6

Bảng 28 120

Bảng 29 121

Bảng 30 123

Bảng 31 125

Bảng 32 126

Bảng 33 127

Bảng 34 128

Bảng 35 129

Bảng 36 130

Trang 7

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay các sản phẩm được sản xuất ra từ nguyên liệu nhựa được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam và ngành công nghiệp khuôn mẫu trong những năm qua đã đạt được những tốc độ tăng trưởng, sản phẩm nhựa ngày càng phổ biến Tuy vậy, việc đào tạo các cán bộ kỹ thuật, cán bộ quản lý, đội ngũ công nhân còn nhiều bất cập Các công ty, doanh nghiệp trong và ngoài nước thiếu trầm trọng các chuyên gia, kỹ sư, kỹ thuật viên về chất dẻo, kể cả các cán bộ quản lý kinh doanh trong ngành còn hạn chế nhiều về kiến thức chất dẻo

Bên cạnh đó, đi đôi với việc phát triển ngành nhựa là việc phát triển ngành khuôn Để tạo ra một sản phẩm nhựa có chất lượng và kinh tế đòi hỏi người kỹ thuật phải có kiến thức về sản phẩm nhựa cũng như phải nắm vững những phương pháp để gia công Đặc biệt, phải nắm vững những nguyên tắc trong việc thiết kế khuôn và những yêu cầu kỹ thuật trong việc tạo khuôn, vì chất lượng và giá thành sản phẩm phụ thuộc vào đặt tính kỹ thuật của khuôn

Sau khi tìm hiểu những vấn đề trên, trong đồ án tốt nghiệp này em được thực hiện

đề tài mang tên: “Thiết kế khuôn đúc đuôi xe gắn máy SYM đời mới cho công ty khuôn mẫu Nghĩa Hiệp”

Nội dung của đồ án bao gồm các phần:

+ Tổng quan về công nghệ ép nhựa

+ Thiết kế khuôn cho sản phẩm

+ Lập qui trình công nghệ gia công các mảnh khuôn

+ Kết luận và đề xuất ý kiến

Dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến từ các thầy, cô để đề tài được hoàn thiện hơn

Nha Trang, ngày 20 tháng 05 năm 2012

Người thực hiện

Lâm Dương Vương

Trang 8

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

1.1 Tiềm năng, nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế mà công nghệ ép phun

mang lại

1.1.1 Tiềm năng của ngành công nghệ ép phun

Ngành sản xuất sản phẩm nhựa là một trong những ngành công nghiệp đang phát triển nhất tại Việt Nam với tốc độ tăng trưởng trung bình 10 năm trở lại đây là 10-15% Tổng doanh thu của ngành năm 2008 đạt 5 tỷ USD, tăng 26% so với cùng

kỳ năm trước

Tiêu dùng trong và ngoài nước tăng tạo điều kiện cho nghành sản xuất nhựa Việt Nam tăng trưởng nhanh trong nhiều năm tới Theo thống kê của Hiệp hội Nhựa Việt Nam ước tính rằng năm 2009 ngành sản xuất nhựa trong nước sẽ đạt sản lượng 3,2 triệu tấn, tăng từ 2,3 triệu tấn năm 2008; và kim nghạch xuất khẩu năm 2009 sẽ đạt 1 tỷ USD tăng 15,9% so với năm 2008 Theo thống kê trong nhiều năm tới sản lượng này sẽ tiếp tục tăng mạnh do được đầu tư mạnh và nhu cầu ngày càng cao của thị trường [Theo 19]

Cùng với sự đầu tư lớn về công nghệ, khoa học kĩ thuật cũng như đội ngũ cán bộ có trình độ cao, khả năng thâm nhập thị trường tốt, được hưởng nhiều ưu đãi

về thuế quan đồng thời với định hướng trong tương lai các sản phẩm có truyền thống sử dụng nguyên liệu từ thủy tinh, gỗ, giấy như chai, lọ, tủ… sẽ được thay thế bằng các sản phẩm được sản xuất từ nhựa đã và đang tạo cơ hội lớn cho sự phát triển của ngành công nghiệp nhựa Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung

1.1.2 Nhu cầu thực tế và hiệu kinh tế mà ngành công nghệ ép phun mang lại

Trang 9

Với các tính chất như: độ dẻo dai, nhẹ, có thể tái chế, không có những phản ứng hóa học với không khí trong điều kiện bình thường….vật liệu nhựa đã và đang dần thay thế các vật liệu khác như: sắt, nhôm, gang, đồng thau…đang ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên Từ những sản phẩm đơn giản như là: compa, viết, thước kẻ, hay đồ chơi trẻ em, cho đến những sản phẩm phức tạp như: bàn, ghế, vỏ tivi, vi tính hay các thiết bị dùng trong oto, xe máy đều được làm bằng nhựa Hầu hết các sản phẩm này có màu sắc, hình dáng hết sức đa dạng và chúng đã góp phần làm cho cuộc sống của chúng ta trở nên đẹp và tiện nghi hơn Điều này đồng nghĩa với việc

mà phần lớn được tạo ra từ công nghệ ép phun đã trở thành một công nghệ không

thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta

1.1.3 Khả năng công nghệ

Ép phun có khả năng tạo ra những sản phẩm có hình dáng phức tạp tùy ý Trên một sản phẩm hình dáng giữa mặt trong và mặt ngoài có thể khác nhau (đây là thế mạnh so với công nghệ sản xuất nhựa khác) Khả năng tự động hóa và tính lặp

lại cao, phù hợp với sản xuất hàng khối và đơn chiếc (trong trường hợp đặc biệt)

Sản phấm sau khi ép phun có màu sắc rất phong phú và độ nhẵn bóng bề mặt cao, không cần gia công lại

1.2 Sơ lược về vật liệu nhựa

Trang 10

PPO biến tính, Polymer bão hòa, nhựa Fluoride, PI, nhựa Sulfonamid, PPS, v.v…

Nhựa chuyên dùng: Fluoingted Ethlen Propylene (FEP), Silicone (SI), PE trọng lượng phân tử cực kỳ cao, v.v… cũng thuộc trong các loại nhựa thông dụng

và nhựa kỹ thuật Mỗi loại nhựa chỉ sử dụng trong 1 số lĩnh vực riêng biệt

1.2.2 Các tính chất chung của vật liệu nhưa

+ Trọng lượng nhẹ và cứng

+ Vật liệu cách điện và nhiệt và âm tốt

+ Chảy tốt, có thể dùng nhiều phương pháp gia công

+ Kháng nước và hóa chất, không bị ăn mòn và tính ổn định hóa học cao

+ Nhiều ứng dụng tùy thuộc vào công nghệ sản xuất

+ Có những tính chất đặc biệt tùy thuộc vào cấu trúc hóa học

+ Không chịu nhiệt

+ Mạch có nhánh nhiều, độ kết tinh thấp hơn

+ Nhiệt độ mềm thấp hơn và lực kéo thấp hơn

+ Độ giãn dài lớn và giòn ở nhiệt độ thấp

+ Tính kháng hóa chất tốt

+ Dễ cháy, hệ số giãn nở nhiệt cao

Trang 11

+ Độ chịu thời tiết kém, độ bám dính kém

Ứng dụng:

+ PE có mật độ thấp (LDPE) được dùng làm: đồ đựng thực phẩm, đồ uống,

lọ đựng thuốc, màng đóng gói, vỏ dây điện, đồ chơi, đồ gia dụng

+ PE có mật độ cao (LPPE) được dùng làm: túi sách hàng, túi đựng rác, hộp đựng xà phòng bột, ống thoát nước, ống dẫn khí

Ứng dụng: Dùng làm chi tiết nội thất và bên ngoài của ô tô, màng bao gói

thực phẩm, bồn máy giặt, thùng nhựa, can nhựa, các ngăn tủ, ghế, chén tách mỏng,

đồ bếp núc

1.3.3 Nhựa PVC (Polyvinylchoride)

Đặc tính:

+ Có độ bền nhiệt thấp, mềm dẻo khi dùng thêm chất hóa dẻo

+ Kháng thời tiết tốt, độ bền sử dụng cao, sự chống lão hóa cao, dễ tạo màu sắc, trọng lượng nặng hơn so với 1 số chất dẻo khác

+ Cách điện tần số cao kém, độ bền ổn định nhiệt kém, độc, độ bền va đập kém, độc với chất độn

Ứng dụng:

Trang 12

dây điện, lớp vách cho cabin bồn tắm, khung cửa sổ, ống nối, chụp đèn

+ Vật liệu PVC mềm: Vật liệu lát sàn và vật liệu dán tường, gói thực phẩm, ống trong nông nghiệp

1.3.4 Nhựa PA (Polyamide)

Tính chất:

+ Tính chât cơ học: trắng sữa, tỷ trọng 1.13 – 1.17, độ giãn dài cao, độ bền độ

va đập, độ kháng mài mòn thấp, độ hấp thụ nước cao

+ Tính chất nhiệt tốt, cách điện tốt, kháng hóa chất tốt, độ kết tinh cao, không độc, không vị và đắt tiền

Ứng dụng: Sản xuất các chi tiết chuyển động của máy (bạc lót, bánh răng,

cam ) kẹp tài liệu, bulông

1.3.5 Nhựa PET (Polyethylene Terephathalate)

Ứng dụng: Sản xuất các sản phẩm cần va đập và cần quang học tốt như các

chi tiết trong xe hơi, điện và điện tử, các loại chai cho nước giải khát

Trang 13

Ứng dụng: Sản xuất máy tính cá nhân, máy in, máy fax, điện thoại di động,

đĩa cứng như CD và DVD, pha đèn xe ô tô, mặt đồng hồ, vật liệu lợp, nhà để xe, vật liệu cách âm trong xây dựng

1.3.7 Nhựa PS (polystyrene)

Tính chất : Nhựa PS không màu, vô định hình, có độ cứng khá tốt độ dai va đập kém, dể gia công bằng phương pháp ép phun hoặc đúc áp lực, chịu ăn mòn hóa học tốt

Ứng dụng : Hộp nhựa trong suốt đựng thức ăn (HIPS), các bộ phận cho thiết

bị điện gia dụng lớn như tivi, tủ lạnh, máy giặt, máy điều hoà, vật liệu cách nhiệt, bình chứa

1.4 Giới thiệu một số phương pháp gia công vật liệu nhựa

1.4.1 Công nghệ ép phun

Là phương pháp gia công chủ yếu và rộng rãi nhất, dùng cho nhựa nhiệt dẻo Đặc điểm của phương pháp này là nguyên liệu nhựa được làm chảy dẻo và được trộn đều trong máy ép phun và sau đó được đẩy vào trong khuôn Khi chất dẻo trong khuôn được làm nguội và rắn lại theo hình dạng của khuôn, nửa khuôn di động sẽ mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi nửa khuôn này

Các loại nguyên liệu nhựa thông dụng có thể gia công trong máy ép phun như:

PP, PS, ABS, PSHI, PA, PC, PVC, PET, PPO, PF, MF, PELD, PEHD, POM, PBT, ASA, SAN

Thiết bị công nghệ gồm máy ép phun dùng để chế biến nguyên liệu nhựa và khuôn dùng để định hình sản phẩm nhựa

Ưu nhược điểm: áp lực phun lớn nên tạo ra được những chi tiết phức tạp, nhiều chủng loại sản phẩm và hiệu quả kinh tế cao Những chi tiết phức tạp thì việc chế tạo khuôn gặp nhiều khó khăn và không chế tạo được những chi tiết dài liên tục

1.4.2 Công nghệ ép đùn

Là dạng ép cho ra các sản phẩm có tính liên tục, mà ở đó vật liệu được ép thành dòng đi qua lỗ khuôn, ví dụ như: Ống nước, dây điện Hình dạng mặt cắt

Trang 14

này thường được dùng để bọc dây điện, cáp, tạo màng mỏng, tạo ống rỗng có chiều dài vô tận

Ưu, nhược điểm: có thể chế tạo được những chi tiết rỗng dài vô hạn mà các phương pháp khác không làm được Sản phẩm dễ bị khuyết tật như nứt rạn bề mặt, bọt khí, chiều dày không đều theo chiều dọc, …

1.4.3 Công nghệ cán tấm

Bản chất của phương pháp là tạo ra tấm có chiều dài vô tận Bản chất giống như các loại cán khác, khác nhau ở việc bố trí con lăn từ tốc độ thấp đến tốc độ cao hơn, và nhiệt cũng từ thấp đến cao

Ưu, nhược điểm: phương pháp này tạo ra tấm nhựa có bề mặt đẹp, đồng đều

và chiều dày có thể thay đổi được Nhược điểm của phương pháp này là có nhiều khuyết tật xảy ra cho sản phẩm như lỗ thủng, vết rỗ, bề mặt sản phẩm xấu, chiều dày thay đổi…

1.5 Sơ lược về máy ép nhựa

1.5.1 Kết cấu máy ép nhựa

Máy ép phun gồm: Hệ thống kẹp, hệ thống khuôn, hệ thống phun và hệ thống hỗ trợ ép phun

Hình 1.1 Kết cấu máy ép nhựa

Trang 15

- 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: 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 trì 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, ống dẫn, thùng chứa dầu…

+ Hệ thống điện: cung cấp nguồn cho động cơ điện và hệ thống nhiệt cho khoang chứa vật liệu nhờ các băng nhiệt và đảm bảo an toàn cho người vận hành máy bằng các công tắc Hệ thống này gồm: Tủ điện và dây dẫn

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí motor và hệ thống điện

+ Hệ thống làm nguội: cung cáp nước hay dung dịch ethylengycon để làm nguội khuôn, dầu thủy lực và không cho nhựa thô ở cuống phễu bị nóng chảy Vì khi nhựa thô ở cuống phễu bị nóng chảy thì nhựa thô ở trên khó chảy vào khoang chứa liệu Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào khoảng 90-120°F Bộ điều khiển nhiệt nước cung cấp một lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khuôn

- Hệ thống phun: Hệ thống này làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua quá trình cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy dẻo nhựa, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm Hệ thống này gồm các bộ phận:

Trang 16

Hình 1.3 Sơ đồ các bộ phận hệ thống phun

+ Phễu cấp liệu (Hopper)

+ Các băng gia nhiệt ( Heater band)

+ Trục vít (Screw)

+ Bộ hồi tự hở (Non return assembly)

+ Vòi phun (Nozzle)

- Hệ thống phun: có vai trò trong việc phun nhựa ở dạng nóng chảy vào khuôn hình thành nên sản phẩm nhựa Bộ phận quan trọng nhất của thiết bị là vít xoắn phun, nó có độ lớn khác nhau trong từng điều kiện đúc

+ Vít xoắn là thiết bị gồm 3 bộ phận:

Hình 1.4 Vít xoắn

Trang 17

+ Bộ phận di chuyển: Đây là bộ phận di chuyển vật liệu đúc nhận từ phễu nguyên liệu vào trong bộ phận ép trong thời gian làm nóng nguyên liệu Rãnh vít có chiều sâu h

+ Bộ phận nén: Có chức năng nén cưỡng bức vật liệu nhựa, đường rãnh vít trở thành chỗ nông

+ Bộ phận pha chế vật liệu: Đây là bộ phận trộn lẫn vật liệu và sinh ra năng lượng cho nhựa nóng chảy Đường rãnh h2 ở chỗ vít là chỗ nông, di chuyển nhiệt ở

b phận này cao hơn trong bộ phận nén

+ Đường kính vít có liên quan đến áp lực phun để biết mức độ của một máy ép

- Hệ thống kẹp chặt: Hệ thống kẹp khuôn cùng với lực kẹp lớn, ngăn cản sự đóng và mở khuôn theo hướng áp lực khuôn Ngày nay nó thường được chạy bằng lực thủy động Có hai loại hệ thống chính: Hệ thống điều khiển áp lực và hệ thống dịch chuyển

+ Hệ thống điều khiển áp lực: Nó là một hệ thống kẹp chặt khuôn bằng lực thủy động

+ Hệ thống dịch chuyển: Là hệ thống sử dụng thiết bị cơ học gọi là bản lề di chuyển Lực kẹp là lực cơ học, nhưng lực chỉ làm việc khi cần máy di chuyển mở rộng Vì vậy nó cần điều chỉnh thiết bị kẹp theo chiều dày của khuôn

1.5.2 Sơ đồ nguyên lý của máy ép nhựa

Trang 18

15 14

13 12 11

6 5

1.5.4 Chu kỳ ép phun

Trang 19

Hình 1.6 Sơ đồ chu kì ép phun

Giai đoạn kẹp: lúc đầu cụm kìm đóng khuôn lại rất nhanh nhưng sau đó chậm dần cho đến khi khuôn được đóng lại hoàn toàn, lúc này áp lực kìm được tạo

ra rất lớn để chống lại áp lực cao từ dòng nhựa bắn vào khuôn

Giai đoạn phun: trong giai đoạn này xảy ra 3 quá trình Đầu tiên nhựa nóng chảy được phun vào khuôn Sau đó quá trình định hình sản phẩm diễn ra và xảy ra hiện tượng co rút Một lượng nhựa nữa sẽ được tiếp tục phun vào lòng khuôn để bù trừ lượng co rút

Giai đoạn làm nguội: giai đoạn này bắt đầu sau khi quá trình giữ kết thúc, khuôn vẫn được đóng và nhựa nóng được làm nguội cho đến khi đủ cứng để có thể đẩy ra khỏi lòng khuôn Trong suốt giai đoạn này trục vít vẫn quay và lùi lại cho lần phun kế tiếp

Giai đoạn đẩy: cụm kìm làm chức năng mở khuôn một cách chậm chạp ở lúc đầu và sau đó nhanh dần Khi mở khuôn thì tấm đẩy của khuôn bị cần đẩy của máy đẩy đẩy về phía trước để lói sản phẩm ra khỏi khuôn

Trang 20

Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa được phun

vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra

Sản phẩm được tạo hình giữa hai phần của khuôn (khuôn di động, khuôn cố

định), khoảng trống giữa hai phần đó được điền đầy bởi hơi nhựa và nó sẽ mang lại hình dáng và kích thước của sản phẩm

Khuôn cố định : thông thường nó phần lõm của khuôn hình thành ra hình

dạng ngoài của sản phẩm, nó được gắn cố định trên bàn cố định của máy ép phun và

là nơi nhựa được phun vào trong khuôn để hình thành sản phẩm

Khuôn di động : nó là phần lồi của khuôn và hình thành ra hình dáng trong

của sản phẩm Khuôn di động thường được gắn trên bàn di động của máy ép phun Khi thiết kế, người ta thường để cho sản phẩm bám vào khuôn di động ở đó các cơ cấu đẩy sản phẩm sẽ tháo sản phẩm ra khỏi khuôn

Mặt phân khuôn : là mặt phẳng tiếp xúc của khuôn di động và khuôn cố

định Mặt phân khuôn có thể là mặt phẳng hoặc mặt bậc thang, mặt bậc nghiêng,… tuỳ theo hình dạng sản phẩm và sự bố trí lựa chọn của người thiết kế khuôn

1.6.2 Các thành phần cơ bản của một khuôn nhựa

3 Vòng định vị : dùng để xác định vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn

4 Bạc cuống phun : nối vòi phun và kênh dẫn nhựa với nhau thông qua tấm kẹp phía trước và tấm khuôn trước Dòng nhựa nóng chảy từ máy ép phun qua vòi phun, bạc cuống phun, kênh dẫn nhựa tới điền đầy vào các khoảng trống của khuôn

hình thành sản phẩm

Trang 21

5 Chốt dẫn hướng : dẫn phần khuôn di động tới phần khuôn cố định để liên kết chính xác giữa hai phần cố định và di động của khuôn

Hình 1.7 Các thành phần cơ bản của một khuôn nhựa

Phần khuôn di động

6 Tấm khuôn sau: là phần chuyển động của khuôn, là nơi hình thành dáng

trong (phần lồi) của sản phẩm

7 Bạc dẫn hướng: bảo đảm cho sự phù hợp chính xác giữa phần khuôn di động

và phần cố định của khuôn

8 Tấm kẹp phía sau: kẹp chặt phần chuyển động của khuôn và bàn chuyển

động của máy ép phun

9 Tấm đỡ: đỡ cho các phần ghép của chi tiết khuôn ghép trên tấm khuôn sau cố

định, cứng vững trong quá trình hoạt động của khuôn

10 Khối ngăn: dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm

đẩy sản phẩm của khuôn hoạt động dễ dàng, ổn định

11 Tấm giữ bàn đẩy sản phẩm: có nhiệm vụ giữ chốt đẩy vào tấm đẩy Tấm đẩy

bàn đẩy sản phẩm: có nhiệm vụ đẩy chốt đội sản phẩm đồng thời với quá trình đẩy

sản phẩm của khuôn trong chu trình ép phun

Trang 22

kẹp phía sau, khối ngăn, tấm đỡ của khuôn

13 Chốt hồi: có nhiệm vụ làm cho chốt đẩy sản phẩm quay về vị trí ban đầu khi

khuôn đóng lại

14 Chốt đẩy sản phẩm: dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở

15 Bạc dẫn hướng bàn đội sản phẩm: để tránh bào mòn và dẫn hướng chính xác bàn đội sản phẩm và chốt đẩy sản phẩm

1.6.3 Các vấn đề chú ý khi thiết kế khuôn

Trước khi bắt đầu váo việc làm khuôn cho sản phẩm, ngoài những thông tin

cơ bản như: máy gia công khuôn thuộc loại nào, có bao nhiêu lòng khuôn trong một khuôn, loại nhựa dùng cho sản phẩm, còn phải chú ý một số vấn đề khác như:

+ Các tính chất của nhựa dùng làm sản phẩm

+ Số lượng sản phẩm cần sản xuất là bao nhiêu để ta có thể tính sơ bộ tuổi bền của khuôn

+ Chu kỳ ép phun mất bao nhiêu thời gian

+ Nơi sản phẩm được sử dụng, dung sai lắp ghép giữa các sản phẩm, độ co rút của nhựa, góc thoát khuôn là bao nhiêu, loại hệ thống kênh dẫn nào cho phù hợp, vị trí, kích thước miệng phun, hoa văn trên khuôn, tính tự động hóa của máy, thời gian hoàn tất, giá thành …

+ Bên cạnh đó nhà thiết kế còn phải tiếp nhận thêm một số thông tin từ phía khách hàng để có thế thiết kế làm thõa mãn khách hàng

1.6.4 Các loại khuôn cho thiết kế

Trong thực tế người ta phân loại thành:

- Khuôn hai tấm: + Khuôn hai tấm có kênh dẫn nguội

+ Khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng

- Khuôn ba tấm

Mỗi khuôn đều có những ưu, nhược điểm riêng nên tùy vào tùy từng yêu cầu, chất lượng, kết cấu sản phẩm….mà chọn khuôn phù hợp để sản xuất

Trang 23

CHƯƠNG 2 SẢN PHẨM ĐUÔI XE MÁY 2.1 Giới thiệu

Năm 2011 thực hiện mở rộng quy mô sản xuất và thực hiện ý tưởng về mẫu

xe đời mới năm 2013 cho thị trường châu Á nói chung và tại thị trường Việt Nam nói riêng Công ty sản xuất xe máy SYM Đài Loan bắt đầu nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị cho loại xe tay ga mới này Tại Việt Nam, công ty Fataco chịu trách nhiệm chính trong việc đúc các bộ phận nhựa của xe máy Để làm tốt việc này,

tháng 11/2011 công ty Fataco liên hệ đặt hàng với công ty TNHH & SX Nghĩa Hiệp

để thiết kế và chế tạo khuôn đúc phần đuôi xe

2.2 Mô hình CAD sản phẩm đuôi xe máy

Hình 2.1 Mô hình CAD 3D sản phẩm

Mô hình CAD của sản phẩm đuôi xe máy được công ty Fataco trực tiếp giao cho công ty TNHH & SX Nghĩa Hiệp ở dạng file IGES.Mô hình CAD này được tạo thông qua các công đoạn như xây dựng từ mô hình đất sét sau đó quét trên máy quét 3D để tạo mặt lưới và được xử lý bề mặt trên phần mềm Unigraphic Mô hình CAD

đã được chuyển sang định dạng file IGES trước khi chuyển cho công ty TNHH &

SX Nghĩa Hiệp

Trang 24

Sản phẩm có bề dày không đều nơi dày nhất là 3,04 mm, mỏng nhất là 1,52

mm do vậy cần phải bố trí miệng phun hợp lý để đảm bảo độ dày không đồng đều của sản phẩm

Sản phẩm có góc nghiêng theo hướng từ trên xuống, phía bên dưới sản phẩm trống, sản phẩm đối xứng hai bên sẽ thích hợp cho việc xây dựng kết cấu khuôn hai mảnh

Hình 2.2 Bề dày ở một số vị trí sản phẩm

Trang 25

- 25 -

Các thông số của sản phẩm:

+ Vật liệu: nhựa PC (Polycacbonat)

+ Kích thước bao của sản phẩm: 346x306x123 mm

Trang 26

Hình 2.3 Kích thước tổng thể sản phẩm

Trang 27

- 27 -

Chương 3 THIẾT KẾ KHUÔN

3.1 Chọn vật liệu nhựa

Chọn nhựa PC (Polycacbonate)

Đặc tính:

+ Đây là nhựa có nhiệt độ chảy cao và độ nhớt cũng cao

+ Hệ số co ngót đúc khá nhỏ (0,5-0,8%) và không bị ảnh hưởng bởi vị trí cổng phân phối

+ Không bị mềm hóa dưới 150oC Chống va đập cực tốt

+ Là vật liệu dễ đạt được độ chính xác kích thước và giữ được sự ổn định kích thước

+ Nhựa này có tính hút ẩm cao nên cần phải sấy trước khi đúc, nếu không hình dạng và chất lượng sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng

+ Nhiệt độ đúc cao khiến chu trình đúc kéo dài hơn, nhiệt độ khuôn (85-110

o

C), nhiệt độ cao hơn thì nhựa chảy trong đường dẫn sẽ tốt hơn và sẽ tăng độ bóng hình dạng bên ngoài và làm giảm biến dạng của sản phẩm Nhiệt độ đúc có thể nằm trong khoảng (260-300 oC)

Các thông số của vật liệu ảnh hưởng đến quá trình thiết kế khuôn

Trang 28

S: diện tích hình chiếu đứng sản phẩm (hướng kẹp khuôn) (cm2)

400: Áp lực nhựa theo kinh nghiệm, (kg/cm2)

Sản phẩm có kích thước loại vừa, nhựa dùng cho máy ép là loại nhựa PC có

áp lực phun tối đa 800-1500 N/cm2, cho nên máy ép nhựa được chọn để tạo chi tiết

có áp lực phun: >1500 N/cm2, cùng với lực kẹp 459 tấn sẽ được sử dụng

Lực mở khuôn lấy theo kinh nghiệm: lực mở khuôn lấy nhỏ hơn lực gồng khuôn 15%

 Bán kính của vòi phun/lổ: 15/14

Đối chiếu với thông số sản phẩm ta thấy:

+ Thể tích lý thuyết một lần phun là 2135 cm3 > Thể tích của sản phẩm 1629

cm3, đảm bảo được yêu cầu của sản phẩm

Trang 29

- 29 -

+ Trọng lượng phun lớn nhất 2373g > Khối lượng sản phẩm 2075g, đảm bảo được yêu cầu của sản phẩm

Như vậy máy ép được chọn là phù hợp với sản phẩm cần ép

+ Hệ thống kẹp:

 Khoảng cách giữa các thanh kẹp: 760 x 670 mm

 Chiều cao của khuôn: 300 -760 mm

Đối chiếu với các thông số của khuôn ta thấy:

+ Khoảng cách giữa các thanh kẹp là 760x670 mm thõa mãn yêu cầu của khuôn

là 600x400 mm

+ Lực kẹp 500 (tấn) thoãn mãn yêu cầu của khuôn là 459 (tấn)

+ Chiều cao khuôn quy định là 300-760 mm thoãn mãn chiều cao khuôn là 350

mm

Như vậy máy ép phun chọn là phù hợp với khuôn

+ Kích thước của máy: 9,3 x 1,95 x 2,4 (m)

+ Tải trọng của máy: 26 tấn

3.3 Chọn mặt phân khuôn và loại khuôn

Với đặc thù là chi tiết có bề mặt phức tạp uốn lượn chạy suốt theo biên dạng của sản phẩm, bề dày không đều nhau trại các vị trí nên không thể tạo mặt phân khuôn theo cách thông thường Tuy nhiên, sản phẩm có dạng hình tháp rỗng bên trong, bề mặt dưới trống nên thuận lợi cho việc thoát khuôn theo mặt trống này

Trang 30

Hình 3.1.Đặc điểm chi tiết

Mặt phân khuôn được chọn thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Sản phẩm thoát ra dễ dàng sau khi ép phun xong

+ Các vết phân khuôn không ảnh hưởng lớn đến tính thẩm mỹ cũng như chức năng của sản phẩm

+ Kết cấu khuôn đơn giản, nhỏ gọn, tuổi thọ cao

+ Dễ dàng cho việc chế tạo, xử lý các bề mặt, cũng như việc bảo trì thay thế các

bộ phận của khuôn khi gặp trục trặc Do vậy: Hướng tách khuôn tối ưu có hướng như hình 3.2

Hình 3.2 Hướng tách khuôn tối ưu

Trang 31

- 31 -

Dựa trên những đặc điểm kết cấu của sản phẩm và nguyên tắc xác định mặt phân khuôn, yêu cầu chất lượng sản phẩm, ta chọn mặt khuôn cho sản phẩm có biên dạng chạy theo mép sản phẩm như hình sau:

Hình 3.3 Biên dạng mặt phân khuôn

Mặt phân khuôn sản phẩm có biên dạng chạy theo đường biên chi tiết như hình 3.3 và kéo dài theo phương ngang giao với mặt biên ngoài của phôi

3.4 Xác định vị trí miệng phun và thiết kế hệ thống dẫn nhựa

Phần mềm Moldflow dùng để mô phỏng quá trình gia công sản phẩm trước khi đưa sản phẩm vào gia công thực tế Kết quả phân tích này cho ta một bức tranh tổng quát về quá trình gia công sản phẩm: sự phân bố nhiệt độ, áp suất, thời gian điền đầy… cũng như sản phẩm sau khi gia công như: độ cong vênh, rỗ khí, đường hàn…, từ đó giúp ta quyết định thay đổi thiết kế sản phẩm hợp lý hơn cũng như nên đặt vị trí miệng phun tại đâu, cách bố trí đường nước là hợp lý

3.4.1 Duøng phaàn meàm molflow tìm vò trí mieäng phun

Để tối ưu hóa trong việc phun nhựa nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như những yêu cầu kĩ thuật và đảm bảo các thông số kĩ thuật cho máy ép, thì việc bố trí vị trí đặt cuống phun đóng vai trò hết sức quan trọng Ở đây ta xác định vị trí đặt của cuống phun dựa trên phần mềm Autodesk Mold Flow 2012

Trang 32

Tiến hành phân tích tìm vị trí miệng phun tối ưu dưới sự hỗ trợ của phần mềm Autodesk Mold Flow 2012:

+ Tìm vị trí miệng phun theo chế độ tự động: Ứng dụng dựa vào biểu hiện

màu trên mẫu Nếu trên mẫu biểu hiện sự cân đối màu sắc thì tại chỗ đặt miệng

phun đó là tốt nhất

+ Tìm vị trí miệng phun theo phương pháp dò tìm: Lần lượt đặt miệng phun

tại các vị trí khác nhau Sau đó tiến hành phân tích dựa vào bảng kết quả như: thời gian điền đầy, áp suất; nhiệt độ , rỗ khí, đường hàn, biểu đồ lực kẹp…từ đó ta tìm được vị trí đặt miệng phun tốt nhất

Ở phương pháp tìm vị trí miệng phun bằng phương pháp tự động sẽ rút ngắn được thời gian phân tích bởi khơng cần thiết lập các thơng số cho quá trình phân tích, tuy nhiên phương pháp này chỉ phù hợp với những chi tiết cĩ kết cấu đơn giản Tuy nhiên đối với chi tiết đuơi xe máy SYM ta tiến hành phân tích theo cách phương pháp dị tìm nhằm tìm vị trí miệng phun phù hợp nhất và thuận lợi cho việc bố trí kết cấu khuơn

Chia lưới để sản phẩm trên Mold Flow 2012 để phân tích tìm một số vùng đặt miệng phun tối ưu

Trang 33

- 33 -

Hình 3.4 Tiến hành chia lưới bề mặt chi tiết

Hình 3.5 Những vị trí đặt miệng phun tối ưu

Kết quả phân tích trên hình cho thấy phân vùng ưu tiên đặt vị trí miệng phun, vùng có màu xanh đậm sẽ là nơi đặt vị trí miệng phun tốt, thứ tự giảm dần đến màu

đỏ sẽ là vị trí đặt miệng phun kém Như vậy, căn cứ kết quả phân tích trên ta thấy có

Trang 34

3 vùng có cùng kết quả về vị trí đặt miệng phun tốt Ta tiến hành phân tích 3 vị trí này để xác định vị trí nào là tối ưu xét về thời gian phun và áp suất phun cực đại:

Phân tích lần 1:

+ Thời gian điền đầy: 2,22 s (hình 3.6)

+ Áp suất phun cực đại là: 89,74 Mpa (hình 3.7)

Hình 3.6 Mô phỏng thời gian điền đầy

Hình 3.7 Mô phỏng phân bố áp suất phun

Kết quả phân tích lần 2:

+ Thời gian điền đầy: 1,953 s (hình 3.8)

+ Áp suất phun cực đại là: 76,46 Mpa (hình 3.9)

Trang 35

- 35 -

Kết quả phân tích lần 3:

+ Thời gian điền đầy: 1,8 s (Hình 3.10)

+ Áp suất phun cực đại là: 77,02 Mpa (hình 3.11)

Trang 36

Dựa vào kết quả phân tích trên và để thuận lợi cho việc bố trí kết cấu khuôn,

ta chọn vị trí miệng phun như kết quả phân phân tích lần 2: Đảm bảo được yêu cầu điền đầy toàn bộ sản phẩm và cho thời gian điền đầy ngắn nhất và yêu cầu áp suất phun cũng nhỏ hơn những trường hợp còn lại

Trang 37

Hệ thống dẫn nhựa trong khuôn làm nhiệm vụ đưa nhựa từ vòi phun của máy

ép phun vào lòng khuôn Hệ thống này gồm: cuống phun, kênh dẫn và miệng phun

3.4.2.1 Vòng định vị bạc keo

Khi lắp khuôn lên máy ép phun để đầu lò máy ép và bạc keo được đồng tâm, người ta gắn thêm 1 vòng định vị phía trên cùng của khuôn,vòng định vị này sẽ được định tâm vào 1 lỗ định tâm có sẵn trên tấm thớt của máy ép

Tùy lọai máy ép người ta sẽ gắn lên khuôn 1 vòng định vị có kích thước khác nhau Ngoài ra vòng định vị còn có chức năng giữ chặt bạc keo không cho rớt ra ngoài Đường kính ngoài của vòng định vị phải nhỏ hơn đường kính lỗ định tâm trên máy ép Vậy đường kính vòng định vị là 150 mm

3.4.2.2 Cuống phun

Trang 38

Cuống phun là nơi vật liệu được bơm vào khuôn Béc phun (đầu lò) của máy

ép phun tiếp xúc với bề mặt của cuống phun Để sản phẩm và hệ thống rãnh dẫn dễ lói ra khỏi khuôn thì cuốn phun phải được vuốt từ 1,5–3,5 mm theo dọc chiều dài của cuống và phải được làm bóng

Người ta thường thiết kế đường kính lỗ của đầu lò nhỏ hơn đường kính trong của bạc keo từ 0,125–0,75 mm Điều này đảm bảo vật liệu chuyển từ đầu lò vào bạc keo được êm, không tạo điều kiện trượt và giảm áp làm cho sản phẩm có độ nén không thích hợp gây ra các khuyết tật trên bề mặt

Đường kính của cuống phun ở vị trí giao với hệ thống rãnh dẫn chính tới thiểu phải bằng hoặc lớn hơn đường kính hoặc độ sâu của rãnh

Kích thước cuống phun phụ thuộc vào kích thước sản phẩm và đặc biệt là bề dày sản phẩm

+ Khi vận tốc nhựa tại miệng phun là 1m/s thì tiết diện nhỏ nhất tại cuống phun phải là: 16386/1000 = 16 mm2 Do vậy ta chọn cuống phun có các thông số sau:

d1 = 3,5 mm D = 16 mm L = 35 mm SR =16 mm

T = 10 mm Góc nghiêng cuống phun A = 3o [ 14]

Trang 39

sự giảm mất áp lực ở kênh nhựa và các miệng phun

Việc lựa chọn rãnh dẫn sao cho sự cản trở dòng chảy và tổn hao nhiệt độ là nhỏ nhất khi nhựa lỏng chảy vào lòng khuôn

Việc tính toán để có đường kính và chiều dài kênh dẫn hợp lí là rất quan trọng

vì một kênh dẫn quá lớn hay quá dài sẽ làm cản trở dòng chảy và gây ra: mất áp trên chính nó, tốn nhiều vật liệu và làm tăng thời gian chu kì Do đó, ta nên thiết kế kênh dẫn nhỏ ở mức có thể để lợi dụng nhiệt masát trên nó gia nhiệt cho nhựa lỏng để giúp quá trình điền đầy khuôn thuận lợi hơn và sản phẩm ít bị quá nhiệt

Trang 40

Ở khuôn này vì khuôn hai tấm và do đặc thù của sản phẩm, ta không cần bố trí hệ thống kênh dẫn nhựa, mà thay vào đó là bạc cuống nối trực tiếp sản phẩm và đầu phun của máy ép

3.4.3 Thiết kế hệ thống dẫn hướng và hê thống đẩy sản phẩm

3.4.3.1 Hệ thống dẫn hướng

Hệ thống dẫn hướng gồm có chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng

Hình 3.14 Hệ thống dẫn hướng trên khuôn

Chức năng chính của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là đưa khuôn sau vào khuôn trước và làm hai phần thẳng hàng Chốt dẫn hướng nằm ở khuôn trước và bạc dẫn hướng nằm ở khuôn sau để dễ điều khiển và dễ lấy sản phẩm ra

Vị trí của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng: Việc đặt chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là rất quan trọng Trong một khuôn thường đặt 4 chốt dẫn hướng Tuy nhiên với loại khuôn đơn giản có thể đặt 2 đến 3 chốt cũng có thể đủ Thông thường dùng các chốt dẫn hướng có đường kính khác nhau, với khuôn có 3 chốt dẫn hướng thì một chốt phải có đường kính khác, hoặc có thể lựa chọn vị trí đặt của một trong các chốt dẫn hướng đó xê dịch đi một chút

Độ dài của chốt dẫn hướng cũng rất quan trọng, chốt dẫn hướng phải dài hơn miếng ghép cao nhất để tránh hỏng hóc khi đóng khuôn đặc biệt là khi lắp ráp

Định dạng
Số trang	132
Dung lượng	6,09 MB