THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA CHO CHI TIẾT VỎ MỎ HÀN

đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA CHO CHI TIẾT VỎ MỎ HÀN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS Phạm Thế Minh.

SINH VIÊN THỰC HIỆN : Nguyễn Thị Hoa.

KHÓA : 46.

HÀ NỘI - 2010

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHUÔN 5

1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới và Việt Nam 5

1.1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới 5

1.1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam 6

1.2 Khái niệm chung về khuôn 8

1.2.1 Vật liệu chất dẻo 8

1.2.1.1 Chất dẻo 8

1.2.1.2 Polymer 9

1.2.1.3 Tính chất, đặc điểm, ứng dụng của chất dẻo 11

1.2.2 Cơ sở thiết kế khuôn 14

1.2.2.1 Khái niệm về khuôn 14

1.2.2.2 Các bộ phận cơ bản của khuôn 17

1.2.2.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa 19

1.2.2.4 Hệ thống đẩy 20

1.2.2.5 Hệ thống chốt hồi về 24

1.2.2.6 Hệ thống cấp nhựa 25

1.2.2.7 Lõi mặt bên của khuôn 33

1.2.2.8 Hệ thống làm nguội khuôn 34

1.2.2.9 Vật liệu làm khuôn: 37

1.2.2.10 Phương pháp thiết kế khuôn: 40

1.2.3 Máy ép phun 40

1.2.3.1 Cấu tạo máy ép phun 40

1.2.3.2 Các công đoạn của máy đúc áp lực: 49

1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài 50

1.3.2 Nhiệm vụ và nội dung thực hiện đề tài 50

Chương II: THIẾT KẾ KHUÔN CHO CHI TIẾT VỎ MỎ HÀN 52

2.1 Phân tích ý tưởng: 52

2.2 Thiết kế khuôn tổng thể 52

2.2.1 Phân tích lòng và lõi: (core and cavity) 52

2.3 Thiết kế kết cấu khuôn cho sản phẩm 55

2.3.1 Tạo bộ khuôn: 55

2.3.2 Tạo mặt phân khuôn cho chi tiết: 56

2.4 Lắp ráp các chi tiết vào khuôn: 58

2.4.1 Lắp trục dẫn hướng: 58

2.4.2 Lắp bạc dẫn hướng : 58

2.4.3 Ta lắp ráp bu lông cho các tấm phần khuôn cố định 59

2.4.4 Lắp các chốt hồi 60

2.4.5 Lắp bạc cuống phun: 61

2.4.6 Lắp bu lông cố định bạc cuống phun 61

2.4.7 Lắp cuống phun: 63

2.4.8 Lắp chốt đấy sản phẩm 63

2.4.9 Lắp bu lông cố định tấm lòng khuôn và miếng ghép 64

Chương III:QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KHUÔN 67

3.1 Tấm ghép lòng khuôn: 68

3.1.1 Tấm ghép lòng khuôn của vỏ trên 68

3.1.2 Miếng ghép lòng khuôn vỏ dưới 72

3.2 Tấm ghép lõi khuôn 72

3.2.1 Miếng ghép lõi khuôn của vỏ trên 72

3.2.2 Miếng ghép lõi khuôn vỏ dưới: 76

3.3 Gia công tấm khuôn trên 77

3.4 Tấm khuôn dưới 82

KẾT LUẬN 89

PHỤ LỤC 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, nhờ vào những bước phát triển nhảy vọt của khoa học kĩ thuật,

đã mang lại cho con người nhiều tiện ích lớn, đặc biệt là sự phát triển của khoahọc máy tính, công nghệ thông tin và những chương trình ứng dụng trong thiết

kế gia công cơ khí Ngành đó được gọi chung là công nghệ CAD/CAM Nhờcông nghệ này mà việc thiết kế đến gia công ra sản phẩm được trở lên chínhxác và giảm thiểu nhiều công việc không cần thiết, nhờ đó giảm được thời gianthiêt kế, chế tạo, nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm

Các sản phẩm nhựa ngày nay đang chiếm một tỷ trọng ngày càng lớn trong

kĩ thuật và đời sống như trong các máy móc thiết bị công nghiệp, thiết bị điện,

đồ dùng gia dụng Vì vậy việc sản suất các sản phẩm theo khuôn mẫu côngnghệ đúc phun là rất cần thiết Nhưng vấn đề chính là làm thế nào để nâng caođược chất lượng, độ chính xác, tính thẩm mỹ của sản phẩm nhựa Theo côngnghệ cũ thì việc thiết kế, gia công, lắp ghép là vô cùng khó khăn, nhà sản xuấtmất nhiều thời gian và tiền của cho việc sản xuất thử và sửa lại khuôn Nhữngvấn đề đó ngày nay được khắc phục bằng những phần mềm thiết kế chuyêndụng như Solid eges, Catia…

Đồ án tốt nghiệp sau đây là đồ án tổng quát về quy trình thiết kế khuôn dậpsản phẩm nhựa.Trong quá trình làm thiết kế có sử dụng một số phần mềm thiết

kế : CATIA, Mastercam

Trong quá trình làm đồ án này, mặc dù gặp rất nhiều khó khăn, nhưngđược sự giúp đỡ tận tình của thầy ThS.Phạm Thế Minh Em xin chân thànhcảm ơn!

Trong quá trình thiết kế, mặc dù em rất cố gắng nhưng không tránh được những thiếu sót, em mong các thầy và các bạn góp ý

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHUÔN

1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới và Việt Nam.

1.1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới

Trên thế giới, cuộc cách mạng về máy tính điện tử đã có tác động lớn vàonền sản xuất công nghiệp Đặc biệt trong ngành chế tạo khuôn mẫu hiện đại,công nghệ thông tin (CNTT) đã được ứng dụng rộng rãi, để nhanh chóng chuyểnđổi các quá trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang kiểu sản xuất công nghệcao (CNC); Nhờ đó các giai đoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bước được

tự động hoá (CAD/CAM – trong đó: CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máytính điện tử; CAM là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử, còn gọi làgia công điều khiển số)

Các nước có nền công nghiệp tiên tiến như: Nhật Bản, Hàn Quốc, ĐàiLoan đã hình thành mô hình liên kết tổ hợp, để sản xuất khuôn mẫu chất lượngcao, cho từng lĩnh vực công nghệ khác nhau:

+ Chuyên thiết kế chế tạo khuôn nhựa, khuôn dập nguội, khuôn dập nóng,khuôn đúc áp lực, khuôn ép chảy, khuôn dập tự động

+ Chuyên thiết kế chế tạo các cụm chi tiết tiêu, chuẩn phục vụ chế tạo khuônmẫu như: Các bộ đế khuôn tiêu chuẩn, các khối khuôn tiêu chuẩn, trục dẫnhướng, lò xo, cao su ép nhăn, các cơ cấu cấp phôi tự động

+ Chuyên thực hiện cac dịch vụ nhiệt luyện cho các công ty chế tạo khuôn.+ Chuyên cung cấp các dụng cụ cắt gọt để gia công khuôn mẫu

+ Chuyên cung cấp các phần mềm chuyên dụng CAD/CAM/CIMATRON,CAE

+ Chuyên thực hiện các dịch vụ đo lường, kiểm tra chất lượng khuôn

Những mô hình trên là những mô hình liên kết mở giúp các doanh nghiệp cóđiều kiện đầu tư chuyên sâu vào từng lĩnh vực với việc ứng dụng CNC, theohướng tự động hoá quá trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm vàphất huy tối đa năng lực các thiết bị của mình Điển hình là mô hình côngnghiệp sản xuất khuôn mẫu (CNSXKM) của Đài Loan Năm 2002 Đài Loan đãxuất khẩu khuôn mẫu đi các nước: Trung Quốc, Mỹ, Inđônêxia, Thái Lan, Việt

Nam với tổng trị giá 18.311.271.000 đài tệ, tương đương 48.726 tấn khuônmẫu Khuôn mẫu của Đài Loan được đánh giá đạt tiêu chuẩn quốc tế nhưng giáthành chỉ bằng 50% giá nhập ngoại, do đã luôn ứng dụng cập nhật những CNmới (CN vật liệu mới, CN tự động hoá, CNTT) vào quá trình sản xuất.

1.1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam

Tại Việt Nam, do hạn chế về năng lực thiết kế và chế tạo, các doanh nghiệphiện mới chỉ đáp ứng được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ cho chế tạocác sản phẩm cơ khí tiêu dùng và một phần cho các công ty liên doanh nướcngoài Với những sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật cao (máy giặt, tủ lạnh, điều hoà,

ô tô, xe máy…) hầu hết phải nhập bán thành phẩm hoặc nhập khuôn.Một trong những nguyên nhân cần được đề cập đến là các doanh nghiệp SXKMtrong nước hiện đa phần hoạt động ở tình trạng tự khép kín, chưa có sự phốihợp, liên kết với nhau để đi vào thiết kế và sản xuất chuyên sâu vào một hoặcmột số mặt hàng cùng chủng loại; trang thiết bị ở hầu hết các cơ sở thuộc trình

độ công nghệ thấp; hoặc có nơi đã đầu tư thiết bị công nghệ cao nhưng sự đầu tưlại trùng lặp do chưa có sự hợp tác giữa các doanh nghiệp trong sản xuất Bêncạnh đó nguồn nhân lực thiết kế, chế tạo và chuyển giao công nghệ cũng bị phântán Cũng do sản xuất nhỏ lẻ nên ngay cả việc nhập thép hợp kim làm khuônmẫu cũng phải nhập khẩu với giá thành cao Những điều này giải thích vì saochi phí SXKM của các doanh nghiệp Việt Nam luôn lớn, dẫn đến hiệu quả sảnxuất bị hạn chế

Quy hoạch phát triển ngành cơ kim khí Hà Nội giai đoạn 2006-2010 đã xácđịnh: Tập trung phát triển các nhóm sản phẩm: Thiết bị đồng bộ; sản phẩm máycông nghiệp; sản phẩm thiết bị kỹ thuật điện; công nghiệp ô tô - xe máy; sảnphẩm cơ kim khí tiêu dùng Trong số đó, nhóm sản phẩm cơ bản có liên quanđến sử dụng khuôn mẫu là: sản phẩm máy công nghiệp, sản phẩm ô tô - xe máy

và một số ngành sản xuất khác như: sản xuất sản phẩm từ cao su, plastic Kết quả khảo sát thực tế về nhu cầu khuôn mẫu đến 2010, đơn cử riêng vềkhuôn dập, của một số Cty như sau: Cty Cơ khí Thăng Long: K.dập là 1.500 bộ;Cty Điện cơ Thống Nhất: K dập là 75 bộ; Cty chế tạo máy điện VN -HGR: K.dập là 150 bộ; Cty Xích líp Đông Anh: K dập là 500 bộ; … Cùng với đó là nhucầu rất lớn về các loại khuôn nhựa, khuôn đúc áp lực… Như vậy, ngay trên sân

nhà, nhu cầu của thị trường về các loại khuôn mẫu là rất cao Vấn đề đặt ra chocác cơ quan quản lý Nhà nước là: cần phải tiến hành công tác quy hoạch để địnhhướng phát triển CN SXKM; thực hiện công tác tổ chức, điều phối, hợp tác, liênkết sản xuất giữa các cơ sở ra sao, nhằm đầu tư và phát triển CNSXKM đạt hiệutối đa.

Kinh nghiệm của Đài Loan - một quốc gia có ngành CNSXKM phát triển chothấy, họ luôn cập nhật và ứng dụng những CN vật liệu mới và CN tự động hoávào quá trình sản xuất Một điểm quan trọng nữa là: sự liên kết chặt chẽ trongsản xuất giữa các doanh nghiệp thuộc ngành CNKM Hiệp hội Khuôn mẫu ĐàiLoan (TMDIA) đã tập hợp, liên kết hơn 600 Cty; đã hình thành các trung tâmthiết kế, các tổ hợp chế tạo khuôn mẫu cho từng lĩnh vực công nghiệp, như đãnói ở trên Đây chính là sự phân công và hợp tác lao động ở mức độ cao; giúpcác doanh nghiệp có điều kiện đầu tư chuyên sâu vào từng lĩnh vực với việc ứngdụng CNC, theo hướng tự động hoá quá trình sản xuất Nhờ đó, họ có điều kiệnphát huy tối đa năng lực thiết bị của mình, nâng cao năng suất và chất lượng sảnphẩm; tập trung đầu tư đổi mới thiết bị công nghệ Cũng chính nhờ sự tập hợp,liên kết này mà các doanh nghiệp tránh được sự đầu tư trùng lặp, giảm tối đa chiphí khấu hao thiết bị trong giá thành sản xuất khuôn mẫu

Vậy nên, trong xu thế hội nhập và hợp tác kinh tế quốc tế, muốn tồn tại vàphát triển bền vững, ngành CNSXKM của Việt Nam cũng như Hà Nội cần phải

có các giải pháp đúng, phù hợp Nếu cứ để SXKM trong tình trạng hoạt độngkhép kín, một đơn vị khó có thể đảm bảo có những sản phẩm khuôn mẫu chấtlượng cao, giá thành hạ Thời gian tới, cần phải thành lập Hiệp hội của ngànhSXKM Đây sẽ là nơi các doanh nghiệp gặp gỡ, trao đổi thông tin trong và ngoàinước, quảng bá hình ảnh của doanh nghiệp mình cũng như tìm kiếm đối tác vàliên kết làm ăn Hiệp hội còn là nơi có quan hệ chặt chẽ với Chính phủ, Bộngành; với các viện và trường đại học; với các cơ quan quản lý Nhà nước, từ đócung cấp thông tin về chủ trương, chính sách, về cơ chế quản lý, về các côngnghệ và thiết bị tiên tiến, về xây dựng thống nhất bộ tiêu chuẩn công nghiệp vàtiêu chuẩn an toàn cho ngành khuôn mẫu… giúp các doanh nghiệp nhanh chóngnắm bắt được mọi vấn đề liên quan đến sự tồn tại và phát triển của mình Theokiến nghị của Đề tài “Khảo sát thực trạng công nghệ và sự biến đổi năng lực chếtạo máy trong vùng kinh tế trọng điểm để xây dựng những luận cứ khoa học và

đề xuất giải pháp về liên kết sản xuất các sản phẩm cơ khí chủ lực ”.

1.2 Khái niệm chung về khuôn

Chất dẻo còn có tên gọi khác rất phổ biến ở nước ta: Nhựa

 Vật liệu polime (vật liệu cao phân tử): chiếm tỷ lệ lớn

 Vật liệu gia cường (Chất độn gia cường): Dùng để làm tăng một sốtính chất cơ tính và để tiết kiệm vật liệu Polymer, chiếm từ 20% 30% đối vớivật liệu nhiệt dẻo và từ 30%60% đối với vật liệu nhiệt rắn

 Các chất phụ gia cần thiết: Chiếm từ 5%6% bao gồm

o Chất ổn định: ổn định nhiệt, ánh sáng, thời tiết

o Chất bôi trơn, dẻo hoá: để gia công được dễ dàng và góp phần vàotính hoàn thiện của vật liệu

o Chất chống tĩnh điện

o Chất tạo màu: Để tạo mầu cho chi tiết đúc

Định nghĩa chất dẻo (nhựa) có thể minh hoạ bằng sự phân loại ở biểu đồ sauđây:

Hình 1.1:Các loại vật liệu

1.2.1.2 Polymer

Định nghĩa:

Polyme Là hợp chất hữu cơ mà được hình thành do sự liên kết hoá học bềnvững giữa các đơn vị polyme với công thức phân tử hoàn toàn giống nhau Cácđơn vị này nối với nhau thành chuỗi dài( còn gọi là mạch) chứa hàng ngàn đơn

vị nên phân tử polyme còn được gọi là cao phân tử

Ví dụ: Các monomer Etylen qua phản ứng trùng hợp để tạo thànhpolyetylen CH2=CH2 -(CH2-CH2)-

các chất dẻo được diều chế từ một nhóm đơn phân tử như nhau chủ yếu do độdài của mạch phân tử quyết định Độ lớn của mạch phân tủ được xác định bằngphân tử lượng trung bình (M) hoặc độ trùng hợp trung bình (P)

Bằng phương pháp hoá học từ các đơn phân cùng loại hoặc được lấy từthiên nhiên và qua biến đổi hoá học để tạo thành Polyme Bản chất của nó làcùng một loại Polyme mà phân tử lượng có tăng thì các chỉ số cơ, lý, hóa chỉthay đổi chút ít còn không thay đổi về tính chất

Cấu trúc phân tử của các hợp chất có phân tử thấp và các Polymer được môphỏng trên các hình vẽ sau:

Etylen

Fomandehit

OC

Hình 1.2:Cấu trúc phân tử của một số loại hợp chất.

1.2.1.3 Tính chất, đặc điểm, ứng dụng của chất dẻo.

Vật liệu ở thể khí: năng lượng chuyển động nhiệt lớn hơn năng lượng tácdụng tương hỗ khi tác dụng ngoại lực, chất khí sẽ không giữ được hình dạng vàthể tích của chúng

Vật liệu ở thể rắn: Năng lượng tác dụng tương hỗ lớn hơn rất nhiều so vớinăng lượng chuyển động nhiệt Vì vậy vị trí tương quan giữa các phần tử tạo nênvật rắn trở nên cố định, tạo ra độ dầy và được sắp xếp chặt chẽ với nhau Trongtrạng thái rắn, các phần tử chỉ giao động quanh vị trí cân bằng được hình thành.Nhờ vậy mà chúng chống lại được lực làm thay đổi thể tích và hình dạng của vậtliệu

Vật liệu ở thể lỏng: Chiếm vị trí chung gian giữa các vật liệu ở thể rắn vàthể khí Năng lượng chuyển động nhiệt và năng lượng tác dụng tương hỗ hầu

+ Pha vô định hình: Có sự sắp xếp gần như ổn định về kích cỡ của các phần

tử, song tổ chức của chúng thiếu chặt chẽ, không phát triển dài (có nhiều khoảngtrống)

 Mô đun đàn hồi E[N/mm 2 ]

Mô đun đàn hồi đặc trưng cho độ cứng của vật liệu hay tính chất của vậtliệu mà dưới tác dụng của lực thì sự biến dạng của mẫu xảy ra ở mức độ nào.Đối với vật liệu đàn hồi nếu theo định luật Huc thì ứng suất tỷ lệ thuận với

độ giãn dài  = .E , với chất dẻo sự tỷ lệ thuận như trên chỉ xảy ra khi tải trọng

khá nhỏ Mô đun đàn hồi của chất dẻo thường nhỏ.

 Các tính chất phụ thuộc vào thời gian

Đối với chất dẻo, có tính chất khác vật liệu khác đó là sự chảy lạnh (sự bò,

sự trườn) Sau một thời gian chịu tải trọng không đổi biến dạng xảy ra và tănglên theo thời gian

 Các tính chất nhiệt học

Đối với chất dẻo thì nhiệt độ đóng một vai trò rất quan trọng, quyết địnhđến tính chất cơ học và một loạt các tính chất khác nhau

- Độ bền nhiệt: Nhiệt độ của mẫu thử khi mẫu chịu một sự biến dạng nhất

đinh dưới tác dụng của tải trọng cơ học

- Độ bền lạnh: Độ bền lạnh rất quan trọng , độ bền lạnh của các loại chất

dẻo khác nhau đều có sự khác nhau rất lớn Để đặc trưng cho độ bền lạnhthường xác định nhiệt độ rạn vỡ

- Độ dãn nở nhiệt: Hế số dãn nở nhiệt tuyến tính của chất dẻo so với thép

lớn hơn 7 - 15 lần vì vậy với chất dẻo khi thiết kế các sản phẩm khuôn mẫu luônluôn phải để ý đến điều này

- Khả năng dẫn nhiệt: Trong một đơn vị thời gian, trên một mặt cắt ngang

trên vật liệu có một đơn vị chiều dày, dưới tác dụng của một đơn vị nhiệt độ cókhối lượng nhiệt được truyền đi W/mk

dẻo j(kg.K) Nhiệt dung của chất dẻo phụ thuộc vào nhiệt độ

 Độ bền hoá học

Là khả năng chống lại sự tác động của các chất hoạt hoá của các chất dẻo

Độ bền hoá học của chất dẻo có thể được xác định bởi các vị trí có thể bịtấn công một cách dễ dàng nhất của các mạch phân tử Xác định độ bền hoá họcbằng cách dùng mẫu thử có kích thước chuẩn cho vào chất hoá học hay ngâmvào dung dịch có độ đậm đặc nhất định với nhiệt độ đã cho Sau một thời giannhất định do sự thay đổi về kích thước, khối lượng, sự thay đổi bề ngoài nhưmàu sắc, sự rạn nứt

 Các tính chất lão hoá

Nếu khi sử dụng ngoài trời thì cần chú ý đến sự lão hoá vì dưới tác dụngđồng thời của độ ẩm không khí, ánh sáng, nhiệt độ, ô xy và các tia năng lượnglàm giảm tuổi thọ của sản phẩm chất dẻo Để giảm lão hoá, thường cho thêm cácchất phụ gia ổn định ánh sáng, ngăn cản lão hoá

1.2.2 Cơ sở thiết kế khuôn

1.2.2.1 Khái niệm về khuôn

Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa được phunvào, được làm nguội, rồi đẩy sản phẩm ra

Khuôn là một dụng cụ để định hình một loại sản phẩm nhựa, nó được thiết kếsao cho có thể sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu Kích thước và kếtcấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng sản phẩm Số lượng yêucầu là yếu tố quan trọng để xem xét, bởi vì yêu cầu sản xuất hàng loạt nhỏkhông cần đến khuôn nhiều lòng khuôn hoặc loại khuôn có kết cấu cao cấp

 Thân khuôn: Nơi có bố trí lòng khuôn, thân khuôn được phân ra làm hainửa, một nửa tĩnh tại và một nửa di động

 Đế khuôn: Kẹp chặt khuôn vào trong các bàn máy

 Hệ thống cấp nhựa: bao gồm cuống phun, kênh nhựa, cổng nhựa Mụcđích của cuống phun, kênh nhựa, và hệ thống cổng nhựa là dẫn vật liệuchảy đều và với áp suất và nhiệt độ tối thiểu giảm dần tới mỗi lòngkhuôn, hoặc tới điểm xa hơn tại một lòng khuôn lớn

 Hệ thống đẩy sản phẩm: Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm rasau khi khuôn mở

 Hệ thống làm nguội khuôn

*Các dạng khuôn chính:

- Khuôn hai tấm: là dạng thông thường nhất, dạng này cuống phun được

kéo ra khỏi lỗ phun trong khi khuôn đang mở và cuống phun có thể rơi xuốngcùng chi tiết

Hình 1.3:Cấu tạo khuôn hai tấm [1]

1 - Bạc cuống phun 6 - Tấm khuôn sau

2 - Vòng định vị 7 - Tấm đỡ

3 - Tấm kẹp phía trước 8 - Tấm đẩy

4 - Tấm khuôn trước 9 - Khối đỡ

Tam co dinh

Tam giua Tam di dong

Hình 1.5:khuôn ba tấm [1]

Khuôn ba tấm với cổng nhựa ở giữa các lòng khuôn Mục đích chính của thiết kế này là tự động phân ra kênh dẫn nhựa và cổng nhựa theo các chi tiết trong lúc khuôn đang mở Trong bản thiết kế được minh hoạ, nhựa được phun từbạc cuống phun vào trong các kênh dẫn nhựa hình thang được cắt trong tấm khuôn

Khuôn ba tấm cũng được sử dụng khi cần thiết khi bố trí cổng nhựa ở trungtâm hoặc nhiều cổng nhựa cho các đường chảy riêng vào trong lòng khuôn Đốivới những chi tiết vách mỏng có dòng chảy nhựa rộng và dài Hai hoặc nhiềucổng nhựa có hướng vào trong chi tiết có thể tạo nên lưu lượng dòng chảy bằngnhau và tránh được hiện tượng phân luồng dòng chảy Khuôn ba tấm rất phù hợpvới nhiều trường hợp

Hệ thống này gồm khuôn sau, khuôn trước và hệ thống thanh đỡ Nó đượctạo ra hai khoảng sáng khi khuôn mở Một khoảng sáng để lấy sản phẩm ra vàkhoảng sáng kia để lấy kênh nhựa ra Nhược điểm của hệ thống khuôn ba tấm làkhoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn rất dài, nó làm giảm áp lựckhi phun khuôn và tạo ra nhiều phễu liệu của hệ thống kênh nhựa

- Khuôn nhiều tầng: Khi yêu cầu một số lượng sản phẩm lớn và để giữ giá

thành sản phẩm thấp, hệ thống khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹpcủa máy Với loại hệ thống khuôn này chúng ta có một hệ thống đẩy ở mỗi mặtcủa khuôn

Lßng khu«n Lßng khu«n

Hình 1.6: Khuôn nhiều tầng [1]

1.2.2.2 Các bộ phận cơ bản của khuôn

Khuôn gồm hai phần chính: Một phần là lõm và sẽ xác định hình dạng ngoàicủa sản phẩm được gọi là lòng khuôn, phần xác định hình dạng bên trong củasản phẩm được gọi là lõi

Phần tiếp xúc giữa lõi và lòng khuôn được gọi là mặt phân khuôn

Ngoài lõi và lòng khuôn còn có các bộ phận khác, chức năng của chúng đượcchỉ ra trong hình sau

7 8

9 10

11 12 13 14 15 16

17 18 19

Hình 1.8:Các bộ phận cơ bản của khuôn

9 Tấm kẹp phía sau 18 Bạc dẫn hướng

19 Chốt dẫn hướng

 Chức năng của các bộ phận của khuôn nhựa

- Tấm kẹp phía trước: Kẹp phần cố định của khuôn vào máy

- Tấm khuôn trước: Là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và phầnngoài của sản phẩm

- Vòng định vị: Đảm bảo vị trí thích hợp của khuôn với vòi phun

- Bạc cuống phun: Nối vòi phun với kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phíatrước và tấm khuôn trước

- Sản phẩm

- Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố định và phần chuyển động

của khuôn.

- Tấm đỡ: Giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài

- Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấmđẩy hoạt động được

- Tấm kẹp phía sau: Kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy

- Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn bị mở

- Tấm giữ: Giữ chốt đẩy vào tấm đẩy

- Tấm đẩy: Đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy

- Bạc dẫn hướng chốt: Để tránh hao mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tấm giữ

do sự chuyển động giữa chúng

- Chốt hồi về: Làm cho chốt đẩy có thể quay trở về khi khuôn đóng lại

- Bạc mở rộng: Dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn, hỏng tấm kẹp phía saukhối đỡ và tấm đỡ

- Chốt đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đẩy, tránh cho tấm khuônkhỏi bị cong do áp lực đẩy cao

- Tấm khuôn sau: Là phần chuyển động của khuôn, tạo nên phần trong vàphần ngoài của sản phẩm

- Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn nhiều làm hỏng tấm khuôn sau

- Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn

1.2.2.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa

+ Đảm bảo độ chính xác về kích thước, hình dáng, biên dạng của sản phẩm+ Đảm bảo độ bóng cần thiết cho cả bề mặt của lòng khuôn và lõi để đảm bảo

độ bóng của sản phẩm

+ Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa hai nửa khuôn

+ Đảm bảo lấy được sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễ dàng

+ Vật liệu chế tạo khuôn phải có tính chống mòn cao và dễ gia công

+ Khuôn phải đảm bảo độ cứng vững khi làm việc, tất cả các bộ phận củakhuôn không được biến dạng hay lệch khỏi vị trí cần thiết khi chịu lực ép lớn.+ Khuôn phải có hệ thống làm lạnh bao quanh lòng khuôn sao cho lòngkhuôn phải có một nhiệt độ ổn định để vật liệu dễ điền đầy vào lòng khuôn và

định hình nhanh chóng trong lòng khuôn , rút ngắn chu kỳ ép và tăng năng suất.+ Khuôn phải có kết cấu hợp lý không quá phức tạp sao cho phù hợp với khảnăng công nghệ hiện có.

- Sau khi sản phẩm được đẩy ra, hệ thống đẩy phải trở về vị trí ban đầu

để các chốt đẩy không làm hỏng các lòng khuôn của khuôn trước khi đóngkhuôn Vì thế cần một chốt hồi về Chốt đẩy và chốt hồi về được đặt cùng nhautrên một tấm gọi là tấm đẩy Tấm đẩy là tấm phải chuyển tất cả áp lực đẩy vànếu tấm đẩy quá mỏng thì nó sẽ bị uốn cong và lực đẩy sẽ không đều trên toàn

bộ bề mặt của sản phẩm vì vậy độ dày của tấm đẩy cũng rất quan trọng, ta có thểlấy độ dày của tấm đẩy dựa vào bề mặt sản phẩm theo kinh nghiệm sau:

Bề mặt sản phẩm(cm2)

Độ dày tấm đẩy(mm)

- Kích thước của chốt đẩy phụ thuộc vào kích thước sản phẩm, nhưngđường kính phải lớn hơn 3mm, trừ khi điều đó cần thiết cho hình dạng sảnphẩm.

- Thiết kế hệ thống đẩy phải đảm bảo không làm yếu khuôn sau, nhờ có

vị trí của sản phẩm và vị trí của chốt hồi có khoảng trống cần thiết dưới tấm đỡthường rộng và có thể làm cho tấm đỡ bị uốn cong nếu áp lực phun quá lớn Vìvậy để làm chắc tấm khuôn sau có thể thêm vào khối đệm

- Khi những sản phẩm có hành trình đẩy dài hoặc có những chốt đẩynhỏ, thì nên có những chốt dẫn hướng trong hệ thống đẩy

Đối với những lỗ nhiệt luyện trước khi gia công: L = 4D

Đối với những lỗ đó nhiệt luyện: L = 3D

b) Lưỡi đẩy

Lưỡi đẩy tạo ra nhiều bề mặt hơn là chốt đẩy hình tròn như đối với nhữngchi tiết mỏng Có điều bất lợi là những lỗ đẩy hình chữ nhật rất khó làm và cầnđặt chúng từ các miếng ghép lên đường phân khuôn

Chú ý: Việc mài các lỗ đẩy là tạo nên một bề mặt rất phẳng cho các lưỡiđẩy đi qua Các lưỡi đẩy cũng yếu hơn các chốt đẩy tròn, nhưng có thể tăng

cứng vững.

c) Các ống đẩy

Các ống đẩy rất thuận lợi cho quá trình đẩy quanh các chót lõi Khi dùng

hệ thống đẩy này, góc thoát có thể giảm xuống đến 50 để tránh các vết chìm đểlại trên bề mặt phía trên

d) Thanh đẩy

Thanh đẩy dùng cho các sản phẩm lớn Để tránh làm hỏng lõi trong khi đẩy

và lùi về thanh đẩy phải cách bề mặt thẳng đứng của khuôn ít nhất 0.5 mm.Cũng ví lí do đó thanh đẩy phải được hướng dọc theo khoảng đẩy

Các ứng dụng khác của thanh đẩy: Đối với kiểu này cần có quá trình đẩy kép

để đẩy sản phẩm ra hoàn chỉnh, thanh đẩy thường được gắn vào thanh nối bằngvít chìm, nhưng nếu phủ lên mặt đỉnh của thanh đẩy thì sẽ sử dụng lắp gộp Hệthống này khụng tạo ra sự dẫn hướng tốt để đẩy khoảng đẩy nhưng vẫn có thểdùng được khi thanh đẩy nằm xa bề mặt thẳng đứng của lòng khuôn

g) Sự đẩy cuống phun – kênh nhựa

- Sự đẩy cuống phun

Hệ thống này phải thực hiện hai hành động, vừa kéo cuống phun ra ngoài khuônkhi mở vừa đẩy kênh nhựa, cuống phun và miệng phun ra khỏi khuôn sau Đốivới hành động đầu tiên thì bộ phận kéo cuống phun kiểu chữ Z là kiểu đơn giản

và được sử dụng thông dụng

- Sự đẩy kênh nhựa

Đối với khuôn có nhiều sản phẩm, và hệ thống kênh nhựa lớn thì ta làm hệthống đẩy kênh nhựa gồm nhiều chốt đẩy, điều đó làm cho quá trình đẩy từ

khuôn sau được êm.

- Sự đẩy ép

Đôi khi cần phải đẩy sản phẩm ra bằng 2 chuyển động khác nhau và riêng rẽ.Khi cần đẩy nặng thì dựng tấm tháo (tấm đẩy) Nhưng nếu dùng một phần nhỏcủa sản phẩm trong tấm đẩy làm cản trở việc rơi tự do của sản phẩm, thì cần cómột quá trình đẩy nốt để đẩy nốt sản phẩm ra khi sản phẩm bị mắc kẹt hoặc dínhtrên các chốt đẩy

h) Hệ thống đẩy trong quá trình phun khuôn tự động

Quá trình phun khuôn tự động cần có một hệ thống hoàn hảo mà trong đó cácsản phẩm cần được rơi ra dễ dàng trước khi đóng khuôn để tránh làm hỏngkhuôn

Hệ thống đẩy có thể được cải tiến bằng cách thêm vào lò xo xung quanh chốthồi để hệ thống có thể tự chuyển động qua lại không để sản phẩm bị dính vàochốt đẩy Điều này cho phép đẩy được hai hoặc nhiều lần

Trong một số trường hợp quá trình đẩy, các chốt về có thể ngăn cản rơi tự docủa sản phẩm, Một phương pháp tin cậy hơn để thu về hệ thống đẩy là nối hệthống với máy gia công Tuy nhiên việc này có thể có một số trục trặc Vì thếnên dựng những khuôn không quá 500mm Cách tốt nhất là nối hệ thống đẩycủa khuôn vào hệ thống của hệ thống gia công khuôn nhựa bằng các bulông

Sự đẩy từ nửa cố định:

Nói chung khuôn luôn luôn có thể đặt hệ thống đẩy vào phần chuyển động củakhuôn, nhất là trong trường hợp sản phẩm hình hộp vì lí do hình dạng mà phảiđặt từ phía trong, ta phải nối lòng khuôn và hệ thống đẩy vào phần cố định Kiểunày không thông dụng do:

- Vì hệ thống đẩy: Việc nối giữa 2 vòi phun của máy gia công khuôn đốivới sản phẩm là xa Tuy nhiên với một bạc sâu, vòi phun này có thể đi rất sâuvào khuôn, cách khác là dùng bạc cuống phun ở đầu

- Việc kéo hệ thống đẩy: Có thể dùng đến thiết bị kéo từ xa hoặc dùngxích Hệ thống đẩy này có thể điều khiển như một hệ thống bình thường với cácchốt đẩy về sau, các trụ định hướng và các trụ đỡ

i) Hệ thống đẩy đặc biệt

Đối với những sản phẩm được thiết kế có hệ thống giữ ta có thể lợi dụng

tính đàn hồi của nhựa để đẩy sản phẩm Quá trình đẩy gồm 3 giai đoạn.

+ Phần một: Khi thanh đẩy của hệ thống đẩy, chốt giữa chuyển động cùngvới hệ thống đẩy do sức nén của lò xo

+ Phần hai: Khi đầu chốt giữa chạm vào tấm đỡ thì nó dừng lại

+ Phần ba: Các chốt đẩy chuyển động tiếp và đẩy sản phẩm ra khỏi chốtgiữa

+ Hồi khuôn cưỡng bức: Sau khi đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn, thớtkhuôn động sẽ chuyển động dần về phía chốt tĩnh Hệ thống chốt hồi tỳ vào mặtchốt tĩnh đưa toàn bộ hệ thống chày đẩy về vị trí ban đầu, chuẩn bị cho chu kỳ

ép tiếp theo

Hệ thống chốt hồi khuôn cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Số lượng và vị trí của chốt hồi khuôn phải bố trí sao cho cân xứng, đảmbảo hệ thống bàn đẩy di chuyển dẽ dàng không bị kẹt

-Các lỗ và chốt được doa tinh và mài nhằm đảm bảo hệ thống di chuyểnnhẹ nhàng khi làm việc và không cho nhựa chui vào khe hở giữa lỗ và chốt 1.2.2.6 Hệ thống cấp nhựa

Hệ thống cấp nhựa bao gồm cuống phun, kênh nhựa, cổng nhựa

Mục đích của cuống phun, kênh nhựa, và hệ thống cuống nhựa là dẫn vật liệu

chảy đều và với áp suất và nhiệt độ tối thiểu giảm dần tới mỗi lòng khuôn, hoặctới điểm xa hơn tại một lòng khuôn lớn Chảy đều về bản chất có nghĩa là bằng

tỷ lệ chảy qua mỗi cổng nhựa Điều này có nghĩa là bằng áp suất tại điểm cuốicủa mỗi cổng nhựa, nó đúng cho tất cả các lòng khuôn Trong trường hợp củamột họ khuôn, tổng lượng chảy có thể khác ở mỗi lòng khuôn, nhưng trong mộtnhánh được thiết kế chính xác, thì sự điền đầy vào lòng khuôn sẽ hoàn toàn khácnhau trong cùng một thời gian Khi sử dụng một hệ thống đo áp suất trong lòngkhuôn, chuyển từ lúc bơm tới việc duy trì hoặc thành sản phẩm được điều khiểnbởi bộ chuyển đổi trong lòng khuôn Hệ thống này hoạt động tốt khi tất cả lòngkhuôn được điền đầy cùng một lúc

Do đó bước đầu tiên khi thiết kế nhiều lòng khuôn là bố trí xắp đặt dòng chảybằng nhau, mỗi dòng chảy tỉ lệ với mỗi lòng khuôn sao cho tất cả các lòngkhuôn được điền đầy như nhau trong cùng một thời gian Nếu tất cả các lòngkhuôn là như nhau thì sẽ giảm giá trị bằng lượng giảm áp suất từ cuống phun tớimỗi đầu ra của cổng nhựa Trong trường hợp đơn giản này, một cách trình bày

“cân bằng tự nhiên” có chiều dài và kích cỡ bằng nhau đối với tất cả các mángdẫn Số lòng khuôn đối với cân bằng tự nhiên là: 2, 4, 6, 8, 16, 18, 24, 32, 48,

64, 72, 96,…và vòng tròn miệng phun được đặt ở giữa Không gian đủ cần phải

ở giữa lòng khuôn để cho phép làm mát đều trên khuôn Trong nhiều trường hợpphức tạp, khuôn cũng “cân bằng từng phần” hoặc “cân bằng giả tạo”

Nguyên liệu chảy vào lòng khuôn qua hệ thống cấp nhựa là một quá trìnhhoạt động như sau:

Trước tiên nguyên liệu nhựa ở trạng thái nóng chảy được đổ vào cuống phun

và hệ thống kênh nhựa dẫn đến lòng khuôn Khi nhựa nóng chảy điền vào lòngkhuôn thì chúng nhanh chóng được đông đặc lại tạo thành một lớp vỏ mỏng (dolòng khuôn có nhiệt độ thấp) Lúc đầu lớp nhựa đông đặc lại rất mỏng vì thếnhiệt mất đi rất nhanh, sau một thời gian lớp nhựa đông đặc đạt được một độ dàynhất định thì nhiệt thu được từ nhựa và ma sát do dòng chảy cân bằng với lượngnhiệt mất đi, như vậy đó đạt được trạng thái cân bằng nhiệt

Vì nhựa là một chất dẫn nhiệt kém nên lớp vỏ đông đặc sẽ đóng vai trò làlớp cách nhiệt cho lõi trong của nhựa nóng chảy và giữ nhiệt cho lõi trong Do

đó mà nguyên liệu nhựa vẫn có thể chảy qua lõi giữa trong quá trình phun Nếu

tốc độ phun tăng (áp lực phun lớn) thì lớp nhựa đông lại sẽ bị mỏng đi do nhiệt

Đối với khuôn hai tấm thì hệ thống cuống phun được sử dụng thông thườngnhất là loại có bạc cuống phun Bạc cuống phun được tôi cứng để không bị vòiphun của máy làm hỏng (Bạc cuống phun này được các nhà sản xuất tiêu chuẩnhoá) Kích thước của cuống phun được tiêu chuẩn hoá

+ Khối lượng và độ dày của thành sản phẩm cũng như loại vật liệu nhựađược sử dụng Khi biết được khối lượng của sản phẩm thì đường kính của bạccuống phun có thể xác định được

+ Kích thước lỗ vòi phun của máy cũng ảnh hưởng đến kích thước củacuống phun ( cuống phun >  vòi phun)

Bán kính trên bạc cuống phun và vòi phun phải tạo nên sự liên kết phù hợpgiữa chúng Bán kính trên bạc cuống phun phải lớn hơn 2 – 5 mm so với bánkính của vòi phun để đảm bảo không có khe hở giữa vũi phun và cuống phun

khi chúng tiếp xúc với nhau Nếu khe hở lớn không những làm rò rỉ vật liệu màcòn làm giảm áp lực phun.

Góc côn của cuống phun là rất quan trọng vì nếu góc phun to thì ảnh hưởngtới thời gian làm nguội và tốn vật liệu, nếu góc phun nhỏ quá thì sẽ làm khó choquá trình tháo cuống phun ra khỏi bạc cuống phun (góc côn tối thiểu là 10).Tuy nhiên các nhà chế tạo khuôn thường phải thay đổi kích thước của vòimáy gia công nhựa để phù hợp với kích thước của cuống phun sao cho tiết kiệmnhất theo yêu cầu của khuôn

b) Kênh nhựa

Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun Kênh nhựa phảiđược thiết kế ngắn nhất sao cho nó có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn màkhông bị mất nhiều áp lực Kích thước của kênh nhựa phải đủ nhỏ để làm giảmphế liệu nhưng phải đủ lớn để vận chuyển nhựa điền đầy vào lòng khuôn

Vị trí dẫn nhựa vào lòng khuôn phải hợp lý nhằm:

+ Đảm bảo vật liệu điền đầy khuôn dễ dàng

+ Dấu được vết cắt rãnh nhằm đảm bảo mỹ quan cho sản phẩm

+ Tránh dẫn trực tiếp vào các bề mặt làm việc của chi tiết gây ảnh hưởngxấu đến khả năng làm việc sau này

Tổng chiều dài rãnh dẫn càng nhỏ càng tốt để giảm lực cản trên đường đi vàtăng khả năng điền đầy cho khuôn cũng như tiết kiệm nguyên liệu

Lòng khuôn phải có độ nhẵn bóng cao nhằm giảm ma sát, tăng khả năngđiền đầy cho khuôn

m: Khối lượng sản phẩm.

Q: Lưu lượng phun

s: Diện tích tiết diện

v: Tốc độ phun

v t

m S

.



Tốc độ phun phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Áp lực phun, độ bóng bề mặt kênhnhựa, nhiệt độ khuôn Như vậy việc tính toán chính xác diện tích tiét diện kênhnhựa là rất khó khăn và phức tạp Mặt khác việc tính toán phải dựa trên các giảthiết Do đó kết quả tính chỉ là gần đúng

Hình1.13:Hệ thống cấp nhựa

Một số kích thước kênh nhựa:

Chiều dài kênh nhựa chính L

Chiều dài kênh nhựa phụ l

có hình dáng đẹp Nhưng như thế dòng nhựa chảy vào khuôn sẽ khó khăn hơn,tiết diện thường được chọn ở mức nhỏ nhất có thể, sau đó dựa vào sản phẩm ởnguyên công ép thử để quyết định sửa lại vị trí hoặc mở rộng miệng phun nếusản phẩm ép thử có khuyết tật như: Hụt vật liệu, cong vênh, để lại đường hàn, congót do thiếu vật liệu, có lõm co do không khí thoát ra khỏi lòng khuôn

Có rất nhiều kênh nhựa được sử dụng trong thiết kế khuôn, trên các hình vẽdưới đây trình bày các kiểu kênh nhựa thông dụng nhất:

Hình 1.14:Các kiểu kênh nhựa thông dụng

Kênh nhựa hình tròn là loại ưa chuộng nhất vì tiết diện ngang hình tròn sẽcho phép một lượng vật liệu tối đa chảy qua mà không bị mất nhiều nhiệt Tuynhiên vì mục đích chế tạo khuôn, loại này đắt hơn vì kênh nhựa phải nằm ở haibên của mặt phân khuôn

Kênh nhựa hình thang cũng có lợi nhưng sẽ phải sử dụng nhiều vật liệu hơn,

so với kênh nhựa hình tròn thì kênh nhựa hình thang dễ gia công hơn vì nó chỉ

có ở một bên của mặt phân khuôn Loại này đặc biệt có lợi khi kênh phải đi quamột mặt trượt

Loại kênh nhựa hình thang có góc nhọn không tốt bằng vì nó tốn nhiều vật

liệu hơn.

Loại kênh nhựa hình chữ nhật không nên dùng vì có thể có nhiều sự cố.Kênh nhựa hình bán nguyệt và hình cung là loại tồi nhất và không được sử dụngnữa

Tóm lại: tiết diện ngang của loại kênh tốt phải là hình tròn hoặc hình thang.Kích thước tiết diện ngang của kênh phụ thuộc vào độ dày thành, khối lượng củasản phẩm cũng như loại nhựa sử dụng

Trong thực tế, sau khi thử nghiệm khuôn, số miệng phun của những lòngkhuôn chưa được điền đầy phải tăng kích thước lên, sau đó việc phun tiếp theođược thực hiện nhiều hơn, miệng phun cần mở rộng nếu cần thiết, cho tới khisản phẩm được điền đầy ở tất cả các lòng khuôn Biện pháp tốt nhất là độ dàicủa các kênh nhựa của tất cả sản phẩm bằng nhau

c) Miệng phun (cổng nhựa)

Hệ thống miệng phun là một điều còn đang được tranh cãi và khi có đượcmột thiết kế chính xác Miệng phun là miệng mở giữa kênh nhựa và lòng khuôn,các miệng phun thường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếucần thiết Những miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa Tuynhiên, trở ngại là phải có thêm nguyên công cắt và nó để lại vết cắt lớn trên sảnphẩm

Vị trí của miệng phun là rất quan trọng Giả sử như điều kiện phun khuôn vàthiết kế sản phẩm là hoàn toàn đúng, nhưng vị trí sai của miệng có thể tạo ra một

số khuyết tật khi phun khuôn như minh hoạ sau:

a Vật được phun bị ngắn

Hình 1.15:Vật phun bị ngắn

Vật được phun bị ngắn ở chỗ mà lòng khuôn để điền đầy quá dài, vật liệu bịđông cứng hết trước khi sản phẩm được điền đầy Hoặc trường hợp vật liệu

được phun bị ngắn ở nơi mà sản phẩm nhựa chảy qua một tiết diện mỏng để vàotiết diện dày hơn Tất cả áp lực bị mất đi và nhựa bị đông lại hết trước khi có thểvào tiết diện mỏng tiếp theo.

Cách khắc phục vấn đề này bằng cách đặt miệng phun ở giữa sản phẩm dài

b Sản phẩm bị cong vênh

Hình1.16:Sản phẩm bị cong vênh.

Đối với loại sản phẩm dài, thẳng có 1 miệng phun trung tâm, xu hướng củacấu trúc phân tử nhựa sau khi phun khuôn là sẽ gây ra sự uốn cong Độ cong cóthể giảm đi nhờ có miệng phun rất rộng, tạo ra dòng nhựa tốt hơn và như thế sẽgiảm bớt những sản phẩm méo

c Đường hàn

Hình 1.17:Đường hàn

Hình vẽ chỉ ra trường hợp khi nhựa chảy qua sản phẩm, nhựa bị đông lạinhiều đến nỗi mà nó khi chảy quanh vật cản hình chữ nhật, nó sẽ không có sựpha trộn tốt với nhau và do đó để lại phía sau một đường phân biệt gọi là đườnghàn Giải pháp khắc phục là mở một miệng phun ở mặt kia của sản phẩm.Nhưng trong nhiều trường hợp vẫn có đường hàn nhỏ

d Sự tạo đuôi

Hình1.18:Sự tạo đuôi.

Khi nhựa chảy qua một cửa hẹp vào trong một lòng khuôn lớn có thể tạo

thành đuôi Điều này có thể xảy ra ngay cả khi lòng khuôn đó hoàn toàn đầy.

e Hõm co

Hình 1.19:Hõm co

Hình vẽ chỉ ra hõm co của sản phẩm Tất nhiên là có thể cải thiện được khithiết kế khuôn, nhưng do nhựa phải chảy qua một tiết diện mỏng nên khó giữđược áp lực khuôn cao để làm đầy các khoảng trống Điều này xảy ra bởi vìnhựa co lại ở tiết diện này

Thay đổi vị trí của miệng có thể có tác dụng Còn có cách khác là thay đổithiết kế sản phẩm Có thể tốt nhất là tiến hành theo cả hai cách

Các kiểu miệng phun

- Miệng phun cuống phun

- Miệng phun cạnh

- Miệng phun kiểu băng

- Miệng phun kiểu đường ngầm

- Miệng phun kiểu điểm chốt

- Miệng phun kiểu cái quạt

- Miệng phun hình đĩa

- Miệng phun vòng tròn

- Miệng phun điểm tiền phòng

- Phun không có cuống phun

1.2.2.7 Lõi mặt bên của khuôn

Khi khuôn có lõi mặt bên (khuôn không tháo ra được theo hướng mở củakhuôn) phải thiết kế lõi mặt bên Các trường hợp cần đến lõi mặt bên là:

- Sản phẩm có lõi mặt bên

- Sản phẩm có rãnh trang trí.

- Sản phẩm có gấp khúc

Lõi mặt bên cần phải có lõi dẫn hướng phù hợp với chuyển động của nó Đểtác động lên mặt bên ta dựng nhiều phương pháp: Hệ thống chốt xiên, cam chânchó, bằng đường cam, bằng lò xo, tác động thuỷ lực, tác động góc

+ Hệ thống chốt cam xiên: Là một hệ thống phổ biến nhất để tác động lênlõi mặt bờn Đó là hệ thống để kéo lõi mặt bên khoảng 0 – 20 mm phụ thuộc vào

độ cao của lõi mặt bên Chốt cam xiên có tác dụng đẩy lõi mặt bên vào khikhuôn đóng và khi khuôn mở thì chốt cam xiên được kéo ra và lõi mặt bên được

1.2.2.8 Hệ thống làm nguội khuôn

Để đạt được thời gian đúc ngắn nhất và dạt được chất lượng trên toàn bộ sảnphẩm, người thiết kế khuôn phải thiết kế hệ thống làm nguội khuôn đồng bộ vàđầy đủ ở lòng khuôn và lõi Đối với một vài loại nhựa thì chỉ cần thay đổi nhiệt

độ đến 50 ở trong lòng khuôn cũng gây ra những ảnh hưởng lớn đến chất lượngcủa sản phẩm Tuy nhiên cũng không dễ để khuôn hoạt động ở nhiệt độ bìnhthường Việc tính toán lưu lượng làm lạnh, kích cỡ và chất làm mát ở trong lòngkhuôn và lõi phụ thuộc vào nhà thiết kế khuôn Nó có các bước chính là:

- Tính toán khối lượng đưa vào bao gồm cả kênh nhựa và cổng nhựa

- Tính toán lượng nhiệt toả ra để làm mát vật liệu từ lúc đưa vật liệunóng chảy vào khuôn cho đến khi sản phẩm được tháo ra

- Tính toán vận tốc tổng hợp của dòng chảy và chất làm nguội để triệttiêu lượng nhiệt này trong giới hạn thời gian làm lạnh

- Lựa chọn đường kính, kiểu đi của dung chất làm lạnh trong khuôn vàlừi.

- Kiểm tra để đảm bảo rằng dùng các đường làm mát giữa các thànhkhuôn sẽ không làm yếu khuôn

Để điều khiển nhiệt độ khuôn và thời gian làm nguội ngắn, cần phải biết đặt

hệ thống làm nguội chỗ nào và hệ thống làm nguội nào Điều này rất quan trọng

vì thực tế là thời gian làm nguội chiếm 50 – 60% toàn bộ thời gian của chu kỳphun khuôn Do đó quá trình làm nguội có hiệu quả rất quan trọng để giảm thờigian của cả chu kỳ

Phải điều khiển nhiệt độ khuôn để có dòng nhựa êm chảy vào khuôn Đểtránh làm nguội quá nhanh, về lý thuyết tốt nhất là giữ nhiệt độ khuôn cao ởcuối dòng chảy

Để điều khiển tốt nhiệt độ trong khuôn cần chú ý những điểm sau:

- Những kênh làm nguội phải đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt,nhưng chú ý đến độ bền cơ học của vật liệu khuôn

- Các kênh làm nguội phải đặt gần nhau, cũng cần phải chú ý đến độ bền

cơ học của khuôn

- Đường kính của kênh làm nguội phải lớn hơn 8 mm và giữ nguyênnhư vậy để tránh tốc độ chảy của chất lỏng đang làm nguội khác nhau do đườngkính của kênh làm nguội khác nhau

- Nên chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vùng làm nguội để tránhkênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn, ở ngoài cùng nhiệt

độ sẽ là quá cao để làm lạnh có hiệu quả

- Đặc biệt chú ý đến việc làm nguội những phần dày của sản phẩm

- Tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn cũng rất quan trọng

a) Vị trí của bộ phận làm nguội

Vị trí này phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm và sự khác nhau về độ dàythành Bộ phận làm nguội nên đặt ở chỗ mà nhiệt khó truyền từ nhựa nóng quathân khuôn Việc làm nguội phải như nhau trên toàn bộ sản phẩm Đối vớikhuôn trước việc làm nguội đủ và đồng đều dễ dàng hơn, tuy nhiên khuôn sau

có hạn chế do hệ thống đẩy

Để làm nguội tốt cần chú ý đến lõi Bị nhựa bao phủ, nhiệt độ lõi tăng nhanh

và cản trở thời gian chu kỳ

b) Làm nguội tấm khuôn

Làm nguội tấm khuôn là một trong những hệ thống thông thường nhất chủyếu được dùng cho các sản phẩm nhỏ Trong nhiều trường hợp các kênh làmnguội được khoan trên máy khoan thông thường, nhưng với kênh làm nguội quádài thường không thẳng Các kênh làm nguội được thiết kế cách nhau ít nhất 3

mm Với những kênh dài hơn 150 mm thì khoảng cách giữa các kênh là 5 mm

c) Làm nguội lõi

Lõi thường bị bao phủ bởi lớp nhựa nóng và việc truyền nhiệt tới phần kháccủa khuôn là cả một vấn đề Để làm được điều này, cách đơn giản nhất là làm lõibằng vật liệu có độ dẫn nhiệt cao như đồng hoặc berilium, nhược điểm là độ bềnthấp Một phương pháp tốt hơn là đặt các kênh làm nguội trong lõi Ưu điểm củaphương pháp này là nhiệt độ có thể điều khiển bằng sự tăng giảm nhiệt độ củadòng chất lỏng đang làm nguội chảy qua các kênh

e) Làm nguội lòng khuôn

Lòng khuôn có thể được làm nguội tốt vì có sự dẫn nhiệt tốt đến các phầnkhác của khuôn Hệ thống làm nguội có thể được khoan xung quanh lòng khuôn

f) Kiểm tra sự làm nguội

Để kiểm tra nhiệt độ khuôn ta cần kiểm tra lượng chất lỏng làm nguội qua hệthống làm nguội Có những hệ thống làm nguội mà ta có thể tăng hoặc giảmchất lượng chất lỏng, nhưng hệ thống này phải được nối với những khuôn có bộphận kiểm tra

g) Nối bộ phận làm nguội vào khuôn

Nếu các ống làm nguội nối không tốt thì có thể làm cản trở đến công việclấy sản phẩm ra khỏi khuôn Vì vậy nhà thiết kế cần chú ý đến những vấn đềsau:

- Các điểm nối không được nằm trên các thanh nối đối diện của máy giacông nhựa

- Các điểm nối bộ phận làm nguội vào phần trước của máy gia côngnhựa có thể cản trở việc điều khiển

- Các điểm nối bộ phận làm nguội vào đỉnh của khuôn có thể gây ra khókhăn cho tay robot trong khi sản phẩm chuyển động khi lấy ra Hơn nữa nó dò rỉ

từ các ống vào khuôn

1.2.2.9 Vật liệu làm khuôn:

 Để chọn vật liệu làm khuôn ta phải chú ý đến một số chỉ tiêu:

+Số lượng sản phẩm yêu cầu

+Loại nhựa phun khuôn, vì có một số loại nhựa có ảnh hưởng đến thép làmkhuôn

 Đối với sản xuất loạt nhỏ, khuôn nhựa có thể làm bằng đồng, nhôm nhưngnói chung các chi tiết làm khuôn như miếng ghép, tấm khuôn để định hìnhchi tiết, các chốt đẩy đều làm bằng các loại thép khác nhau.Lựa chọn vật liệukhông phải là do giá vật liệu chi phối mà do tính gia công của nó từ đó giảmđược giá thành sản phẩm, bớt công sức và thời gian gia công

 Thân khuôn:Vật liệu làm thân khuôn có một tiêu chuẩn cho sự lựa chọn

Miếng ghép tấm khuôn cho lòng và lõi: Dùng thép hoá tốt nếu không cần phảitôi Loại vật liệu thông dụng nhất là 35CrMo2 Vật liệu này cho gia công tốtnhưng không tốt cho quá trình đánh bóng bề mặt.

1.2.2.10 Phương pháp thiết kế khuôn:

Quá trình thiết kế về cơ bản được tiến hành như sau:

 Bước 1: Vẽ mô hình sản phẩm

 Bước 2: Định vị trí đường phân khuôn, mặt phân khuôn

 Bước 3: Vị trí của miệng phun và chốt đẩy cho kênh nhựa

 Bước 4: Từ vị trí lòng khuôn đã cố định từ bước 1 thiết kế khuôn trước, định vị trí của bạc cuống phun, và thiết kế vị trí khác của lòng khuôn liênquan đến bạc cuống phun

 Bước 5: Xác định hình dạng ngoài của miếng ghép lòng khuôn

 Bước 6: Thiết kế hệ thống làm nguội xung quanh miếng ghép

 Bước 7: Bổ xung các chốt dẫn hướng, bộ phận kẹp khuôn, hoàn tất quá trình thiết kế khuôn trước

 Bước 8: Thiết kế độ dầy của các miếng ghép, độ dầy của các tấm cũng được xác định

 Bước 9: Xác định miếng ghép lõi

 Bước 10: Xác định quá trình đẩy và cố định độ dầy các tấm

 Bước 11: Thiết kế lõi khuôn có liên quan đến vị trí của lòng khuôn, hoàn chỉnh dạng ngoài của tấm khuôn, hệ thống làm nguội xung

-Kích cỡ của máy ép phun

-Thời gian giao hàng

-Yêu cầu về chất lượng sản phẩm

-Kết cấu và kích thước khuôn

-Giá thành khuôn

Số lượng lòng khuôn thường được thiếy kế theo dãy:2, 4, 6, 8, 12, 16, 24,

32, 48 Vì các lòng khuôn sẽ dễ dàng được xếp theo hình tròn hoặc hìnhchữ nhật

Thông thường ta có thể tính số lượng lòng khuôn bằng cách dựa vào: Sốlượng sản phẩm, năng suất phun, năng suất làm dẻo của máy ép phun,lực kẹp khuôn của máy

 Số lòng khuôn tính theo số lượng sản phẩm đặt hàng:

N = L.K.tc/(24.3600.tm) Trong đó:

N: số lòng khuôn tối thiểu

L: số sản phẩm trong lô sản xuất

K: hệ số do phế phẩm K = I - k với k là tỉ lệ phế phẩm

tc : thời gian của một chu kì ép phun (s)

tm: thời gian hoàn tất lô sản phẩm (ngày)

 Số lòng khuôn tính theo năng suất phun của máy ép phun:

N = 0,8.S/W Trong đó:

N: số lòng khuôn tối thiểu

S: năng suất phun của máy (gam/một lần phun) W: trọng lượng của sản phẩm (gam)

 Số lòng khuôn tính theo năng suất làm dẻo của máy:

N = P/(X.W) Trong đó:

N : số lòng khuôn tối thiểu

P: Năng suất làm dẻo của máy (g/ph)

N: số lòng khuôn tối thiểu.

Fp: lực kẹp khuôn tối đa của máy (N)

S: diện tích bề mặt trung bình của sản phẩm kể cả các rãnh dẫntheo hướng đóng khuôn (mm2)

P: Áp suất trong khuôn (Mpa)

+Bố trí lòng khuôn:

Trên thực tế, người ta thường bố trí các lòng khuôn theo kinh nghiệm màkhông có bất kì một sự tính toán hay mô phỏng nào Nhưng nếu làm như vậy đôikhi ta gặp phải một số lỗi trên sản phẩm Đặc biệt với những khuôn có các lòngkhuôn khác nhau, làm ta phải sửa lại khuôn do đó rất tốn kém về thời gian và chiphí

Do đó để tránh lỗi này ta mô phỏng quá trình điền đầy của từng lòng khuôn

mà không có hệ thống kênh dẫn để biết chúng được điền đầy như thế nào Khi

ấy ta sẽ thiết kế hệ thông dẫn nhựa để tạo sự cân bằng động cho từng lòngkhuôn

Khi bố trí số lòng khuôn, ta nên bố trí theo sơ đồ sau:

Hình 1.21 Các kiểu bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật [8]