NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CATIA THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN CHI TIẾT THÂN TRÊN CHUỘT MISUMI

LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại công nghiệp hiện nay chất dẻo đóng vai trò rất quan trọng với cuộc sống con người, và mỗi chúng ta ai cũng thấy sản phẩm nhựa dùng trong cuộc sống hàng ngày là

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại công nghiệp hiện nay chất dẻo đóng vai trò rất quan trọng với cuộc sống con người, và mỗi chúng ta ai cũng thấy sản phẩm nhựa dùng trong cuộc sống hàng ngày là vô cùng phong phú và đa dạng, từ các sản phẩm đơn giản như dụng

cụ học tập: bút, thước,… hay đồ chơi trẻ em, tới những sản phẩm phức tạp như: bàn, ghế, vỏ tivi, vi tính, máy in hay các chi tiết dùng trong ô tô và xe máy… Với những tác dụng to lớn của nhựa mạng lại chứng tỏ sự thân thiện và cần thiết của nó

Với các tính chất như: độ dẻo, nhẹ, có thể tái chế… vật liệu nhựa đã thay thế các loại vật liệu khác như: sắt, đồng, nhôm, gang… đang ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên Vì vậy trong tương lai, khả năng thay thế của nhựa đối với các vật dụng kim loại là rất lớn và ngành nhựa có tiểm năng phát triển rất cao Công nghệ sản xuất các mặt hàng từ nhựa rất phong phú và một trong số đó là công nghệ ép phun

Là một sinh viên đại học với những kiến thức được giảng dạy trên giảng đường

và một phần tiếp thu từ thực tế, em cũng hiểu được phần nào về công nghệ ép phun và những công cụ hỗ trợ cho việc thiết kế sản phẩm cũng như thiết kế khuôn ép phun Với những kiến thức mà chúng em đã được trang bị trong quá trình học chuyên nghành

“Tự động hóa thiết kế công nghệ Cơ khí” trong 4 năm qua em đã hoàn thành đề tài

tốt nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng CATIA thiết kế, chế tạo khuôn chi tiết thân trên chuột Misumi”

Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Thân Văn Thế và các thầy, cô trong bộ môn “Tự động hóa thiết kế công nghệ Cơ khí” trường ĐHSPKT Hưng Yên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành Đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, ngày 12 tháng 06 năm 2012

Sinh viên

Nguyễn Văn Quang

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giáo viên hướng dẫn

Thân Văn Thế

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẦN MỘT LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 6

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO 6

1.1 Khái niệm và phân loại chất dẻo 6

1.1.1 Khái niệm chất dẻo 6

1.1.2 Phân loại chất dẻo 6

1.2 Tính chất chung của chất dẻo 7

1.3 Các đặc trưng gia công của chất dẻo 8

1.4 Một số loại chất dẻo thông dụng 9

1.4.1 Chất dẻo nhiệt dẻo 9

1.4.2 Chất dẻo nhiệt rắn 10

CHƯƠNG II MÁY ĐÚC ÁP LỰC 12

2.1 Cấu tạo chung 12

2.2 Phân loại máy đúc áp lực 17

2.3 Các thông số kỹ thuật của máy đúc áp lực 17

2.4 Các thông số cơ bản của một số máy đúc phun 19

2.5 Chu trình ép phun 21

CHƯƠNG III KHUÔN ÉP NHỰA 23

3.1 Khái niệm về khuôn ép nhựa 23

3.2 Cấu tạo chung của khuôn 23

3.3 Cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn 25

3.4 Các kiểu khuôn phổ biến 25

3.4.1 Khuôn hai tấm 25

3.4.2 Khuôn ba tấm 26

3.4.3 Khuôn nhiều tầng 27

3.5 Kết cấu các hệ thống trong khuôn 27

3.6 Các chi tiết khuôn cơ bản 44

3.7 Trình tự thiết kế khuôn 46

3.8 Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn 46

3.9 Bảo dưỡng khuôn 47

PHẦN HAI THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA 49

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM CATIA 49

1.1 Giới thiệu phần mềm CATIA 49

1.2 Lịch sử phát triển phần mềm 50

1.3 Một số modul chính trong phần mềm CATIA 50

CHƯƠNG II THIẾT KẾ KHUÔN NẮP TRÊN CHUỘT MISUMI 54

2.1 Thiết kế chi tiết 54

2.2 Phân tích tìm điểm phun 55

2.3 Thiết kế khuôn cho chi tiết nắp trên chuột Misumi 57

2.3.1 Tách lòng lõi khuôn 57

2.3.2 Thiết kế khuôn cơ sở 58

2.3.3 Thiết kế tấm ghép lòng khuôn, lõi khuôn 61

2.3.4 Thiết kế hệ thống dẫn hướng trong khuôn 64

2.3.5 Thiết kế hệ thống đẩy 66

2.3.6 Thiết kế hệ thống chốt đẩy xiên Loose Core 71

2.3.7 Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa 72

2.3.8 Thiết kế miệng phun 73

2.3.9 Thiết kế hệ thống làm mát 74

2.3.10 Thiết kế các chi tiết tiêu chuẩn khác trong khuôn 77

CHƯƠNG III LẬP TRÌNH GIA CÔNG 85

3.1 Gia công lòng khuôn 85

3.1.1 Chọn phôi 85

3.1.2 Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn 85

3.2 Gia công tấm lõi khuôn 89

3.2.1 Chọn phôi 89

3.2.2 Quy trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn 89

3.3 Xuất file NC 96

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN 98

Tài liệu tham khảo 99

Phụ lục 100

PHẦN MỘT

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO 1.1 Khái niệm và phân loại chất dẻo

1.1.1 Khái niệm chất dẻo

Chất dẻo là một loại hỗn hợp vật liệu dựa trên cơ sở vật liệu polymer và các chất phụ gia khác Trong đó:

Polymer chiếm tỷ lệ lớn, nó là loại vật liệu có phân tử lượng cao, là loại hợp chất hữu cơ được cấu thành từ các đại phân tử, các đại phân tử này được cấu thành bởi các đơn phân cùng loại (monomer) hoặc một vài đơn phân các loại và mối liên kết giữa các đơn phân này là mối liên kết điện hoá

Các chất phụ gia: chất gia cường, chất ổn định: ánh sáng, nhiệt độ, thời tiết…, chất bôi trơn, hoá dẻo, chống tĩnh điện, chất tạo màu Chất phụ gia chiếm tỷ lệ từ 20-30% với vật liệu nhiệt dẻo và 5-6% với vật liệu nhiệt rắn

Chất dẻo (Plastic) còn có tên gọi phổ biến ở nước ta là: nhựa

1.1.2 Phân loại chất dẻo

Chất dẻo được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau:

- Phân loại theo hiệu ứng của polyme với nhiệt độ:

Nhựa nhiệt dẻo: Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm Tm thì nó chảy mềm ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đóng rắn lại Thường tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp Các mạch đại phân tử của nhựa nhiệt dẻo liên kết bằng các liên kết yếu (liên kết hydro, vanderwall) Tính chất cơ học không cao khi so sánh với nhựa nhiệt rắn Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh được nhiều lần, ví dụ như : polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), polymetylmetacrylat (PMMA), poly butadien (PB), polyetylenterephtalat (PET),

Hình 1.1 Cấu trúc của nhựa nhiệt dẻo tinh thể và vô định hình

Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng

thái không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau

đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa, không có khả năng tái sinh Một

số loại nhựa nhiệt rắn: ure focmadehyt [UF], nhựa epoxy, phenol focmadehyt [PF], nhựa melamin, poly este không no

Vật liệu đàn hồi (elastome): Là loại nhựa có tính đàn hồi như cao su

- Phân loại theo ứng dụng:

Nhựa thông dụng: là loại nhựa được sử dụng số lượng lớn, giá rẻ, dùng nhiều

trong những vật dụng thường ngày, như : PP, PE, PS, PVC, PET, ABS,

Nhựa kỹ thuật: Là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn so với các loại nhựa

thông dụng, thường dùng trong các mặt hàng công nghiệp, như : PC, PA,

Nhựa chuyên dụng: Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt cho từng

trường hợp

- Phân loại theo thành phần hóa học mạch chính:

Polyme mạch cacbon: polymer có mạch chính là các phân tử cacbon liên kết

với nhau: PE, PP, PS, PVC

Polyme dị mạch: polymer trong mạch chính ngoài nguyên tố cacbon còn có

các nguyên tố khác như O, N, S Ví dụ như PET, POE, poly sunfua

Polyme vô cơ: như poly dimetyl siloxan, sợi thủy tinh, poly photphat,

Ngoài ra có thể chia thành 2 nhóm:

Nhựa gia dụng dùng để chế tạo các chi tiết hay các sản phẩm có độ chính xác và

cơ tính không yêu cầu cao như vỏ bọc dây điện, dép nhựa, thau giặt đồ, ống nước… Nhựa kỹ thuật dùng để chế tạo các chi tiết máy, các chi tiết lắp hay các sản phẩm có yêu cầu về độ chính xác và cơ tính cao như bánh răng, bu lông, đai ốc,

vỏ máy…

1.2 Tính chất chung của chất dẻo

Polymer có các đặc tính cơ bản sau:

- Tỷ trọng nhỏ ρ = 0,8 ÷ 2,3 g/cm3

- Mềm dẻo, mô đuyn đàn hồi E nhỏ

- Khả năng thấu quang tốt (ánh sáng dễ dàng truyền qua)

- Nhiệt độ gia công thấp: 250÷4000C

- Dễ dàng gia công bằng các phương pháp có khả năng tự động hóa đem lại năng suất và chất lượng cao như: đùn, đúc áp lực, dập nóng, hút chân không…

1.3 Các đặc trưng gia công của chất dẻo

- Phân tử lượng và mức độ trùng hợp:

Với cùng loại vật liệu cơ sở nếu phân tử lượng tăng thì tính chất cơ lý hoá của

nó càng hoàn thiện nhưng đồng thời gia công ra sản phẩm càng khó vì độ nhớt, khi nóng chảy sẽ tăng theo mức độ tăng của phân tử lượng

Trong thực tế, để xác định khoang nạp liệu, chúng ta cần phải biết hệ số lèn chặt Đó là tỷ lệ gữa thể tích một đơn vị khối lượng vật liệu hạt hoặc bột tơi xốp với thể tích của nó sau khi được ép tạo lưới (hoặc lèn chặt)

Hệ số lèn chặt: n = (Vvật liệu / Vsản phẩm) = 2,2 ÷2,5

- Đặc trưng chảy của chất dẻo:

Như chúng ta đã biết, hiện tượng chảy của các chất dẻo phụ thuộc vào cấu trúc riêng của đại phân tử (độ trùng hợp, hình dạng phân tử) Ngoài ra, các đặc trưng chảy còn phụ thuộc vào tốc độ chảy và nhiệt độ dòng vật liệu chảy

+ Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt dẻo:

a Chỉ số chảy MFI (Melt Flow Index)

Chỉ số MFI đánh giá mức độ linh động của vật liệu khi nóng chảy Với nhiệt

độ, áp suất đã cho, trong khoảng thời gian xác định, người ta ép khối chất dẻo nóng chảy chảy qua khe hở hình trụ có kích thước chuẩn và đo khối lượng vật liệu chảy qua nó MFI dùng để so sánh độ linh động giữa các vật liệu cơ sở

b Thử nghiệm xoắn ốc

Thử nghiệm này dùng cho việc kiểm tra đối chiếu vật liệu cơ sở Nguyên lý của phép thử nghiệm này là bên cạnh các thông số cố định (nhiệt độ, áp suất) người

ta đo khối lượng vật liệu chảy vào khuôn qua rãnh dài hình xoắn ốc và trên cơ sở số

đo này người ta so sánh các chất dẻo Vật liệu chảy càng nhiều vào khuôn thì đặc trưng chảy càng hoàn thiện hơn

c Giá trị K

Giá trị K thay đổi giống như độ nhớt của vật liệu khi nóng chảy và giá trị K càng lớn thì phân tử lượng càng lớn

+ Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt rắn:

a.Độ dài thanh mẫu:

Ở đây, khối chất dẻo nhiệt rắn dạng trụ tròn được nung nóng tới nhiệt độ xác định, người ta ép khối chất dẻo nhiệt rắn này đi qua một khe hẹp dần Khi thành hình thanh mẫu, người ta đo chiều dài để phân tích đặc trưng chảy.Thanh nào có độ dài lớn hơn chứng tỏ đặc trưng chảy lớn hơn Như vậy có thể so sánh các mẻ vật liệu khác nhau

b Đo thời gian điền đầy khuôn:

Với mẫu thử hình bát hoặc hình chén tròn, bộ khuôn tạo ra mẫu thử đó, đo thời gian nhựa điền đầy khuôn khi bị ép.Ở nhiệt độ, áp suất xác định vật liệu nào có thời gian điền đầy càng nhanh thì độ chảy càng tốt

c Kiểm tra nhào trộn:

Với thử nghiệm này, người ta đo sự thay đổi tạng thai vật lý của vật liệu phụ thuộc vào thời gian

Nguyên lý của phương pháp này là vật liệu được đặt vào khoang và nung nóng đến nhiệt độ nhất định, trong khoảng thời gian đó người ta cho quay cánh trộn với vận tốc quay 10÷300 vòng/phút và đo mômen cần thiết để quay cánh trộn đó

Sự thay đổi mômen đo được trong quá trình quay cho ta thông tin sự tạo lưới không gian, “sự mềm” xảy ra giữa các điều kiện xác định Trên cơ sở các giá trị mômen có thể so sánh hoàn chỉnh các chất dẻo có đặc trưng chảy khác nhau

1.4 Một số loại chất dẻo thông dụng

1.4.1 Chất dẻo nhiệt dẻo

- PP ( Poly Propylen)

Trong suốt, không màu, dạng tinh thể, độ dai va đập kém, có độ bền kéo và độ

ổn định nhiệt cao, khó dán Nhựa PP dùng làm nắp chai, vỏ bút, chai lọ trong y tế, bao bì, dùng trong ngành dệt, giả da, bọc dây điện …

- PC (Poly Cacbonat)

Có cấu trúc phân tử, độ cứng cao nên khó gia công, ổn định kích thước khá cao, lão hoá chậm, độ dãn dài cao và chịu va đập tốt nhưng chịu tải có chu kỳ yếu, tính cách điện ở nhiệt độ cao tốt

Nhựa PC dùng để chế tạo các chi tiết giống như nhựa PA

1.4.2 Chất dẻo nhiệt rắn

- ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)

Được tạo từ ba đơn phân tử: acrylonitrile, butadiene, và styrene Mỗi đơn phân

tử có tính chất khác nhau như: tính cứng, bền với nhiệt độ và hoá chất là của acrylonnitrile, dễ gia công, độ bền của styrene và độ dẻo độ dai va đập của butadiene ABS là chất hỗn hợp có ưu điểm hơn HIPSvà AS cũng như HDT, độ chống va đập cường độ chống co dãn, độ cứng, độ dai bề mặt và tính chịu nhiệt…đều tốt hơn HIPS và có độ bóng tốt

ABS là chất hỗn hợp có lý tính có thể thay đổi tuỷ theo sự điều chỉnh của tổ hợp Như hàm lượng tỷ lệ của Acrylonitrile càng cao thì độ cứng và tính chống chảy càng tốt, nhưng tính lưu động càng kém và màu nhựa sẽ hơi vàng

ABS có tính hút ẩm khá mạnh nên trước khi gia công phải sấy ở trong khoảng nhiệt độ 75-80oC trong thời gian 2-3 giờ

Nhiệt độ ép phun đình hình 200-300oC nếu cho quá cao có thể thay đổi màu Mát cắt quá nhanh cũng có thể tạo nên việc thay đổi màu

Nhiệt độ khuôn khi gia công được giữ trong khoảng 45-55oC, khi đó sẽ đạt được độ bóng của sản phẩm rất tốt

Độ co rút khi định hình khoảng 0.4-0.8 %

Nhựa ABS dùng để chế tạo các chi tiết trong xe hơi (nắp của các ngăn chứa,

vỏ bánh xe…), tủ lạnh, các thiết bị trong gia đình (máy sấy tóc, các thiết bị chế biến thực phẩm, bàn phím máy tính, điện thoại bàn, ván trượt tuyết…)

- PA6 (Polyamide 6, hay Nylon 6, hay Polycaprolactam)

Phân tử gồm các nhóm amide (CONH) Có độ bền, độ cứng cao, chịu nhiệt tốt Được sử dụng làm khung, dầm, các giá đỡ cần độ bền và độ cứng vững cao

- PA 66 (Polyamide hay Nylon 6,6)

Có độ bền và độ cứng cao, là một trong các loại nhựa có nhiệt độ nóng chảy cao nhất, hấp thụ độ ẩm trong quá trình ép phun Thuỷ tinh là chất thêm vào thông dụng nhất để tăng cơ tính vật liệu, ngoài ra còn thêm các chất đàn hồi như: EPDM, SBR để tăng độ bền Có độ nhớt thấp, dễ dàng chảy vào lòng khuôn, do đó cho phép tạo các vật có thành mỏng Độ co rút từ 1% đến 2%

Nhựa PA66 dùng để chế tạo các chi tiết trong xe hơi, dùng làm vỏ các thiết bị máy móc

- POM (Poly Acetatic)

Nhựa Acetals có hai loại Homopolymers và Copolymers Homopolymer có độ bền kéo tốt, độ bền mỏi cao, cứng nên khó gia công Copolymers ổn định nhiệt tốt, ít

bị ảnh hưởng bởi hoá chất, dễ gia công Cả hai nhựa Homopolymers và Polymers là nhựa tinh thể, hút ẩm kém Nhựa Acetals có hệ số ma sát thấp và ổn định kích thước tốt, nên thích hợp cho việc chế tạo bánh răng và trục Nhựa Acetals chịu nhiệt tốt, nên được sử dụng chế tạo các chi tiết trong máy bơm, van…

- PBT (Polybutylene Terephthalates)

Là một trong những nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật có cơ tính rất cao PBT là một loại nhựa bán tinh thể, có tính kháng hoá chất rất tốt, hút ẩm rất ít, có tính trở nhiệt và trở điện cao, ổn định dưới các điều kiện môi trường

Nhựa PBT dùng để chế tạo các thiết bị, dụng cụ trong gia đình và công nghiệp (lưỡi trong các thiết bị chế biến thực phẩm, các chi tiết trong máy hút bụi, quạt, máy sấy tóc, cửa, vỏ máy, các chi tiết trong xe hơi …), các thiết bị trong ngành điện (công tắc, vỏ cầu chì, bàn phím máy tính, những đầu nối …)

CHƯƠNG II MÁY ĐÚC ÁP LỰC 2.1 Cấu tạo chung

Cụm kìm (Clamp cylinders): có hai loại chính là loại dung cơ cấu khuỷu và loại dùng xylanh thủy lực Chức năng chính là cung cấp lực để đóng mở khuôn và lực để giữ khuôn đóng trong suốt quá trình phun

Cụm kìm dùng cơ cấu khuỷu:

Hình 2.2 Cụm kìm dùng cơ cấu khủy

Hình 2.5 Tấm cố định và vị trí của nó trên máy

Thanh nối ( Tie bars )

Hình 2.6 Thanh nối

Cấu tạo chung của hệ thống kẹp

Hình 2.7 Cấu tạo chung của hệ thống kẹp

- Hệ thống khuôn

Cụm khuôn gồm hai nửa được kẹp lên bàn kẹp, một phần nửa cố định đứng yên, phần nửa còn lại di động Dịch chuyển của bàn kẹp di động cùng nửa khuôn được thực hiện có thể bằng cơ học hoặc bằng xilanh thủy lực Nhiệm vụ của các cơ cấu truyền động này là tạo ra lực đóng khuôn và giữ khuôn khít trong quá trình đúc sản phẩm Chi tiết về cụm thiết bị này sẽ được trình bày ở chương III

Phễu cấp liệu ( Hopper )

Khoang chứa liệu ( Barrel )

Các băng gia nhiệt ( Heater band ): Gia nhiệt và duy trì nhiệt độ cho nhựa dẻo

Hình 2.9 Băng gia nhiệt

Trục vít ( Screw ): Có chức năng nén, làm chảy nhựa dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa dẻo vào khuôn

Hình 2.10 Cấu tạo trục vít

Bộ hồi tự hở ( Non-return Assembly )

Vòi phun ( Nozzle )

- Hệ thống tạo chuyển động và điều khiển chuyển động

Các máy đúc áp lực được truyền động và dẫn động nhờ hệ thống điện từ hoặc

hệ thống thủy lực Ngày nay người ta thường sử dụng hệ thống thủy lực với đặc điểm đơn giản dễ sử dụng

Truyền động bằng thủy lực:

Phục vụ cho chuyển động quay: Dùng động cơ thủy lực

Phục vụ cho chuyển động qua lại: Dùng xilanh thủy lực

Truyền động nhờ hệ thống điện từ:

Đối với chuyển động quay: Dùng động cơ điện

Đối với chuyển động tính tiến: Dùng động cơ bước

Khi sử dụng các động cơ điện người ta sử dụng các bộ phận tạo áp lực cũng như truyền lực và năng lượng bằng máy nén khí, thủy lực hoặc cơ khí Sự chuyển động bằng cơ khí chủ yếu là cơ cấu bánh răng hoặc bản lề Trường hợp truyền động bằng thủy lực thì năng lượng được truyền đi bằng dầu thủy lực chịu áp lực cao do bơm cao tạo lên Khi dùng khí nén thì bằng không khí có áp lực cao do máy nén khí tạo ra Phổ biến nhất là truyền động bằng thủy lực

Máy đúc áp lực được điều khiển bằng các thiết bị điện và điện tử Để vận hành chúng cần có các cụm công tác và điều khiển được lắp trong một tủ riêng Chuyển động của trục vít thường được thực hiện bằng động cơ điện hoặc động cơ thủy lực có điều chính vô cấp thông qua hộp truyền bánh răng Các trục vít

có kích thước lớn thường được truyền động bằng động cơ điện thông qua hộp giảm tốc vô cấp hoặc phân cấp Khi truyền động bằng động cơ thủy lực phải dùng van điều chỉnh lưu lượng chất lỏng

Các máy đúc áp lực hiện đại được trang bị dẫn động điện tử, trong đó các mạch điện được lắp trên các tấm có thể thay thế đươc Ngày nay các hoạt động quan trọng của máy đúc áp lực được máy tính điều khiển

- Hệ thống hỗ trợ ép phun

Hình 2.11 Hệ thống hỗ trợ ép phun

Đây là hệ thống giúp vận hành máy ép phun Hệ thống này bao gồm :

Thân máy : làm giá đỡ liên kết các chi tiết trên máy với nhau

Hệ thống thủy lực : cung cấp lực đóng mở khuôn, duy trì lực kẹp…

Hình 2.12 Hệ thống thủy lực

Hệ thống điện : cung cấp nguồn điện cho hệ thống

Hình 2.13 Hệ thống điện

Hệ thống làm nguội: cung cấp nước hay dung dịch lảm nguội để làm mát khuôn hay làm nguội chi tiết…

Hình 2.14 Hệ thống làm nguội

2.2 Phân loại máy đúc áp lực

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại máy ép phun được sản xuất, người ta phân chia loại máy ép phun theo các cách sau:

Phân loại theo lực kẹp khuôn, có các loại: 50; 100; 200 (tấn)

Phân loại theo trọng lượng sản phẩm một lần phun tối đa: 2; 3; 8; 10; 50; 120 Phân loại theo vật liệu gia công: máy ép phun nhựa nhiệt dẻo; máy ép phun nhựa nhiệt rắn

Phân loại theo hệ thống kẹp: hệ thống kẹp thủy lực; hệ thống kẹp cơ khí; hệ thống kẹp cơ khí - thủy lực

Phân loại theo hệ thống phun: Piston phun; có bộ phận dẻo hóa sơ bộ; trục vít phun

Phân loại theo cách bố trí máy: máy ép phun kiểu đứng; máy ép phun kiểu nằm

2.3 Các thông số kỹ thuật của máy đúc áp lực

Thể tích đúc

Thông số này được coi là thông số dữ liệu.Hiện tồn tại các máy đúc phun có thể tích đúc từ 2÷30.000cm3

Máy đúc phun thường sử dụng nhất là loại máy có thể tích 63,125,250,500cm3

Các hãng và các nhà máy thường ra đời những loại máy của một vài dạng kích thước khác nhau bởi thể tích đúc.Điều đó cũng có thể dùng hệ số φ (tỷ số giữa thể tích đúc của loại máy đứng sau so với thể tích đúc của loại máy kế trước) để phân biệt.Hệ số này không nhất thiết phải ổn định.Phần lớn các hang cho ra các loại máy

có hệ số φ =1,5÷2,5.Ví dụ ở Liên Xô(cũ) tồn tại các loại máy mà φ = 2, 16, 32, 63,

120, 250, 500, 1000 cm3

Tốc độ phun

Thông số này cần được đảm bảo là tối ưu, sao cho trong quá trình điền đầy khuôn nó không bị đông cứng ( vận tốc không được quá nhỏ) và đồng thời cũng không lớn quá để xảy ra hiện tượng phân hủy vật liệu do ma sát Lưu lượng phun( tốc độ tính= cm3/s) được đặc trưng bởi thời gian phun

Từ kinh nghiệm vận hành máy cho thấy rằng máy với thời gian phun 1-3 giây ( giới hạn trên máy đối với có thể tích đúc >500 cm3) thì đạt được các chỉ số công nghệ phù hợp

Để sản xuất các sản phẩm có thành mỏng (δ=0,2÷1mm) đòi hỏi tốc độ phun phải rất cao (thời gian phun<1 giây)

Việc điều chỉnh tốc độ phun từ giá trị cực đại đến giá trị tối ưu cần thiết được thực hiện bằng cách thay đổi lưu lượng chất lỏng trong hệ thống thủy lực

Kết cấu dẫn động của pistong phun có ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số kinh tế

kỹ thuật và đặc biệt là khả năng công nghệ của máy Trong khi đó kết cấu dẫn động của pistong phun phụ thuộc vào tốc độ đã cho

Tốc độ phun là yếu tố cơ bản quyết định dung lượng nhiệt của máy

Áp lực phun

Áp lực đúc được ấn định khi máy hoạt động Nó được xác định trong từng trường hợp cụ thể có tính đến kết cấu của khuôn,tính chất của vật liệu và chế độ gia công

Áp lực đúc ảnh hưởng đến chất lượng và tính chất của chi tiết Áp lực cần thiết để điền đầy khuôn, phụ thuộc vào thời gian phun Áp lực đúc cao được sử dụng khi sản xuất chi tiết có thành mỏng và vật liệu có độ nhớt cao Xong cũng cần lưu ý rằng áp lực tạo hình (áp lực đúc) mà nhờ nó ta nhận được sản phẩm có chất lượng tốt thì thường lại không cao Đối với phần lớn các trường hợp áp lực đó ở khoảng 2500÷5000 N/cm2

Để định hình phần lớn các vật liệu trên các máy có dẻo hóa sơ bộ thường áp lực đúc ở khoảng 6000÷10000 cm2 Còn đối với vật liệu độ nhớt cao, chi tiết thành mỏng và vật liệu nhiệt cứng thì áp lực 12000÷18000 N/cm2

Diện tích đúc

Là hình chiếu bề mặt chi tiết lên bề mặt khuôn Diện tich đúc của các sản phẩm khác nhau được đúc trên máy có thể tích đúc danh nghĩa xác định thì khác nhau

Diện tích đúc được xác định cho loại chi tiết riêng biệt và nó là một trong những thông số cơ bản của máy đúc phun Thông số này có ảnh hưởng tới lực kẹp khuôn tới kích thước khổ bàn kẹp và tiếp theo là chỉ số kinh tế kỹ thuật của máy

Khi xác định thông số này cần tính đến ảnh hưởng của nó tới khả năng sử dụng rộng rãi của máy để sản xuất các chi tiết khác nhau có cùng trọng lượng và ảnh hường tới chỉ số công nghệ kỹ thuật của máy

Lực kẹp khuôn

Được xác định bởi diện tích đúc và sự phân bố áp lực trong khuôn Với sự tăng diện tích đúc làm xuất hiện khả năng tăng lực kẹp khuôn Lực kẹp khuôn quyết định đến kết cấu của bộ phận ép của máy

Giá trị lực kẹp khuôn phụ thuộc vào công nghệ đúc, tính chất của vật liệu và nhiều yếu tố khác của quá trình đúc.Làm việc trên máy có lực kẹp khuôn nhỏ có thể thu nhận chi tiết có chất lượng tốt với điều kiện chế độ công nghệ đặc biệt và trình

độ sản xuất cao Thông thường lực kẹp khuôn tính toán cho áp lực trung bình

Ptb = 2500÷3500 N/cm2

P = Ptb.S

2.4 Các thông số cơ bản của một số máy đúc phun

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất máy ép phun áp lực như: Haitian Meiki, Kawaguchi, Toshiba, Jsw, Fu Chun Shin, Nissei, Fanuc, Engel, GoldStar… với lực ép khác nhau từ 50 tấn đến 8000 tấn Dưới đây sẽ trình bày các thông số kỹ thuật của một số máy ép phun của một số hãng trên thế giới

Máy 350MM-240 của hãng Toshiba sản xuất:

Khối lượng nhựa 1 lần phun (gam) Shot weight 63

Máy DISK-A-MII của hãng Sumitomo sản xuất:

Khối lƣợng nhựa 1 lần phun (gam) Shot weight 53

Máy HTF 58X5 của hãng Haitian sản xuất:

Khối lƣợng nhựa 1 lần phun (gam) Shot weight 60

Hành trình di động (mm) Toggle stroke 270

Áp suất bơm lớn nhất (MPa) Max.Mold pressure 16

Công suất động cơ bơm (KW) Pump Motor Power 13

2.5 Chu trình ép phun

Chu trình ép phun gồm 4 giai đoạn :

1 Giai đọan kẹp ( Clamping phase): Khuôn được đóng lại

2 Giai đoạn phun ( Injection phase) : Nhựa được điền đầy vào khuôn

3 Giai đoạn làm nguội ( Cooling phase ) : Nhựa được làm đặc lại trong khuôn

4 Giai đoạn đẩy ( Injection phase ) : Đẩy sản phẩm nhựa ra khỏi khuôn

bị hư hại và sản phẩm có ép phun được nữa thì cũng gặp nhiều khuyết tật

Hình 2.16 Diễn biến giai đoạn kẹp

Giai đoạn phun :

Trong suốt giai đoạn này xảy 3 quá trình Đầu tiên, nhựa nóng chảy được phun vào khuôn rất nhanh do trục vít tiến về phía trước Một khi các lòng khuôn gần như được điền đầy (điền đầy khoảng 95 %lòng khuôn) thì quá trình định hình sản phẩm diễn ra do lòn khuôn có nhiệt độ thấp hơn, nhựa nóng sẽ nguội dần và xảy ra hiện trượng co rút Do đó, một lượng nhựa nữa(khoảng 5% sẽ được ohun vào đẻ bù trừ vào

sự co rút cho đến khi miệng phun bị đặc cứng lại Ta gọi đây là quá trình giữ hay quá trình kìm Quá trình này giúp ngăn dòng chảy ngược của nhựa qua miệng phun

a) b)

Hình 2.17 a) Quá trình phun nhanh

b) Quá trình định hình và quá trình giữ

Giai đoạn làm nguội:

Giai đoạn này bắt đầu ngay sau khi giai doạn giữ kết thúc Khuôn vẫn được đóng

và nhựa trong lòng khuôn được làm nguội cho đến khi đủ độ cứng để có thể được đầy rời khỏi khuôn Trong suốt giai đoạn này trục vít vẫn qua và lùi dần lại để chuẩn bị cho lần phu kế tiếp Thời gian tiêu tốn trong giai đoạn này phụ thuộc vào loại vật liệu

mà ta ép

Hình 2.18 Giai đoạn làm nguội khuôn

Giai đoạn đẩy:

Đây là giai đoạn cuối cùng của 1 chu kỳ ép phun Trong giai đoạn này cụm kìm làm chức năng mở khuôn ra một cách nhanh chóng và an toàn Lúc đầu cụm kìm mở khuôn 1 cách chậm chạp và sau đó nhanh dần cho đến gần cuối hành trình thì nó chuyển động chậm lại tránh va đập mạnh Khi khuôn mở ra thì tấm đẩy của khuôn bị cần đẩy của máy đẩy về phía trước để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn Một khi sản phẩm

đã rời khỏi khuôn thì cần đẩy sẽ hồi về để sẵn sàng cho 1 chu kỳ ép kế tiếp

Hình 2.19 Giai đoạn đẩy

CHƯƠNG III KHUÔN ÉP NHỰA 3.1 Khái niệm về khuôn ép nhựa

Khuôn là dụng cụ để định hình cho sản phẩm nhựa, nó được thiết kế chế tạo sao cho có thể được sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu sản xuất Kích thước

và kết cấu khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng sản phẩm Tùy theo số lượng sản phẩm, yêu cầu chất lượng sản phẩm cần sản xuất mà người ta thiết kế khuôn, độ chính xác khuôn cao, khuôn làm việc thủ công, bán tự động hoặc tự động Khuôn gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra ngoài

Sản phẩm được tạo hình giữa 2 phần của khuôn (nửa khuôn di động và nửa khuôn cố định), khoảng trống giữa 2 phần đó được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dáng và kích thước của sản phẩm

Nửa khuôn cố định:

Thông thường nó là phần lõm của khuôn hình thành ra hình dáng 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

3.2 Cấu tạo chung của khuôn

Hình 3.1 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn

Cấu tạo chung của một bộ khuôn gồm các thành phần sau đây: Chức năng

chính của các chi tiết:

Tấm kẹp khuôn phía trước: có nhiệm vụ kẹp phần cố định của khuôn vào bàn

máy ép phun

Tấm khuôn phía trước: là phần cố định trên khuôn, nơi hình thành hình dáng

ngoài (phần lõm) của sản phẩm

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

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, rãnh dẫn nhựa tới điền đầy vào các khoảng trống của khuôn hình thành sản phẩm

Chốt dẫn hướng: dẫn phần khuôn di động tới phần khuôn cố định dể liên kết

chính xác giữa hai phần cố định và di động của khuôn

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

của sản phẩm

Bạc dẫn hướng: bảo đảm cho sự phù hợp chính xác giữa phần khuôn cố định

và phần khuôn di động của khuôn

Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào bàn chuyển động

của máy ép phun

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

cố định, cứng vững trong quá trình hoạt động của khuôn

Khối ngăn (chân khuôn): Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía

sau để cho tấm đẩy sản phẩm hoạt động của khuôn họat động dễ dàng, ổn định

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

Bạc ghép nối: Dùng để nối, kẹp chặt chính xác, tránh mài mòn giữa các tấm

kẹp phía sau, khối ngăn, tấm đỡ của khuôn

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

khi khuôn đóng lại

Chốt đẩy sản phẩm: Dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở

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

Chốt dẫn hướng bàn đội sản phẩm: Dùng để dẫn hướng chính xác cho bàn đội

sản phẩm và chốt đội sản phẩm

3.3 Cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn

- Bản vẽ chi tiết với đầy đủ kích thước

- Vật liệu chế tạo chi tiết (loại nhựa)

- Vật liệu của lòng khuôn (do khách hàng yêu cầu)

- Độ chính xác của chi tiết bao gồm độ chính xác về kích thước độ chính xác

về hình dáng hình học và vị trí tương quan giữa các bề mặt

- Số lượng các chi tiết yêu cầu

- Các bề mặt làm việc và không làm việc của chi tiết

- Các thông số kĩ thuật của máy ép:

Lực kẹp khuôn lớn nhất của máy

Khối lượng vật liệu lớn nhất của máy có thể gia công được

Kích thước bàn máy để lắp khuôn

Áp lực phun lớn nhất của máy

Khoảng mở tối thiểu và tối đa của máy

Kích thước lỗ định vị khuôn trên bàn máy

3.4 Các kiểu khuôn phổ biến

3.4.1 Khuôn hai tấm

Loại khuôn này chỉ gồm có hai tấm và được coi là đơn giản nhất gồm khuôn

cố định, khuôn di động Loại này dùng kênh dẫn nóng hoặc kênh dẫn nguội

Khuôn 2 tấm dùng kênh dẫn nguội:

Đối với khuôn hai tấm có một lòng khuôn thì không cần đến kênh dẫn nhựa mà nhựa sẽ điền đầy trực tiếp vào lòng khuôn thông qua bạc cuống phun

Đối với khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn thì ta cần thiết kế kênh dẫn và miệng phun sao cho nhựa có thể điền đầy các lòng khuôn cùng lúc

Vì vấn đề cân bằng dòng và đòi hỏi các miệng phun phải được bố trí thẳng hàng với các lòng khuôn mà việc thiết kế khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn gặp nhiều hạn chế với một số sản phẩm nhựa nhất định, do đó để khắc phục tình trạng này, người ta dùng khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng hoặc khuôn ba tấm

Hình 3.2 Khuôn hai tấm

Khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng:

Loại khuôn này giữ cho nhựa nóng chảy trong bạc cuống phun, kênh dẫn

và miệng phun, nhựa chỉ đông dặc khi nó chảy vào lòng khuôn Khi khuôn mở ra thì chỉ có sản phẩm được láy ra ngoài (đôi khi có thêm kênh dẫn nguội) Khi khuôn đóng lại thì nhựa trong các kênh dẫn vẫn nóng và tiếp tục điền đầy vào lòng khuôn một cách trực tiếp Kênh dẫn trong khuôn có thể gồm cả kênh dẫn nóng và kênh dẫn nguội

Đối với loại khuôn này, các miệng phun được đặt ở vị trí trung tâm của các lòng khuôn, điều này có nghĩa là các kênh dẫn phải được đạt xa mặt phân khuôn

Ưu điểm: tiết kiệm vật liệu, không có vết của miệng phun trên sản phẩm, giảm

thời gian chu kì, điều khiển được dòng chảy và sựđiền đầy của nhựa

Nhược điểm: giá thành cao hơn khuôn hai tấm có kênh dẫn nguội, khó đổi màu

vật liệu, hệ thống điều khiển nhiệt độ dễ bị hỏng, không thích hợp với những vật liệu chịu nhiệt kém

Hình 3.3 Hệ thống kênh dẫn nóng

3.4.2 Khuôn ba tấm

Nếu khuôn hai tấm có nhiều sản phẩm trên cùng một khuôn người ta có thể thay bằng kết cấu khuôn ba tấm Hệ thống kênh dẫn của khuôn ba tấm được đặt trên tấm thứ hai song song với mặt phân khuôn chính Nhờ tấm thứ hai này mà kênh dẫn và cuống phun được tách rời sản phẩm khi khuôn mở (tự cắt đuôi keo)

Hình 3.4 Khuôn ba tấm

Hệ thống khuôn này gồm có khuôn trước, khuôn sau và hệ thống thanh kéo, tấm khuôn giữa, nó tạo ra chỗ mở khi khuôn mở Một chỗ mở để lấy sản phẩm ra chỗ kia lấy cuống phun nhựa ra Nhược điểm của hệ thống khuôn 3 tấm là khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn rất dài Nó làm giảm áp lực khi phun nhựa vào khuôn và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thống kênh nhựa (cuống phun) Kết cấu khuôn phức tạp, nhiều chi tiết được ghép vào khuôn và khoảng mở khuôn phải lớn

Để khắc phục nhược điểm trên, ta dùng một kết cấu hệ thống có kênh dẫn nhựa nóng (hot runner) Ưu điểm của hệ thống khuôn này là không có phế liệu ở hệ thống kênh nhựa, và độ dày của khuôn giảm

Ưu điểm: Giá thành thấp hơn, ít bị hỏng hóc hơn so với khuôn hai tấm có kênh

dẫn nóng, có thể phù hợp với vật liệu chịu nhiệt kém

Nhược điểm: Chu kỳ ép phun tăng, lãng phí nhiều vật liệu, cần áp suất phun lớn

để điền đầy do hành trình dài của dòng nhựa đi đến lòng khuôn

3.4.3 Khuôn nhiều tầng

Khuôn nhiều tầng được dùng khi yêu cầu một số lượng sản phẩm lớn, hệ thống khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy, nghĩa là sử dụng cho loại máy có kích thước nhỏ Với loại khuôn này, ta có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn

Hình 3.6 Các phần tử trong hệ thống đẩy

Yêu cầu khi thiết kế hệ thống đẩy phải đảm bảo không đƣợc làm yếu khuôn sau Tấm đây là tấm chịu tất cả áp lực đẩy vì vậy độ dày của tấm đẩy cũng rất quan trọng ta có thể lấy dộ dài của tấm đẩy dựa vào bề mặt sản phẩm theo kinh nghiệm sau:

Bề mặt sảm phẩm ( )

Hình 3.9 Tấm đẩy

- Hệ thống chốt hồi

Hồi khuôn tự động: Sau khi đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn dưới tác dụng đàn hồi của lò xo lắp trên các chốt hồi khuôn toàn bộ hệ thống đẩy sẽ chuyển động về vị trí ban đầu chuẩn bị cho chu kỳ ép tiếp theo

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

Hình 3.10 Chốt hồi trên khuôn

Yêu cầu kỹ thuật :

Số lượng và vị trí của chốt hồi khuôn phải bố trí sao cho cân xứng, đảm bảo hệ thống bàn đẩy di chuyển dễ dàng không bị kẹp

Các lỗ và chốt được doa tinh và mài nhằm đảm bảo hệ thống di chuyển nhẹ nhàng khi làm việc và không cho nhựa chui vào khe hở giữa lỗ và chốt

Hệ thống cấp nhựa

Mục đích của cuống phun, kênh nhựa, và các hệ thống cổng phun nhựa là dẫn vật liệu chảy đều với nhiết độ và áp suất tối thiểu giàm dần tới mỗi lòng khuôn Điều này có nghĩa là áp suất lại điểm cuối của mỗi cổng nhựa la bằng nhau, nó đúng cho tất cả các lòng khuôn, tổng lượng chảy có thể khác ở mỗi long khuôn, nhưng trong một nhánh được thiết kế chinh xác, thì sự điền đầy vào lòng khuôn sẽ hoàn toàn khác nhau trong cung một thời gian do đó bước đầu tiên trong thiết kế lòng khuôn là bố trí sắp đặt dòng chảy bằng nhau, mỗi dòng chảy tỉ lệ với mỗi long

khuôn sao cho tất cả các lòng khuôn được điền đẩy như nhau trong cùng một thời gian Nếu tất cả các lòng khuôn là như nhau thì sẽ làm giảm áp suất từ cuống phun

tới mỗi đầu ra của cổng nhựa

Hình 3.11 Hệ thống cấp nhựa

Yêu cầu kỹ thuật:

Bố trí sắp đặt dòng chảy bằng nhau mỗi dòng chảy tỷ lệ với lòng khuôn sao cho tất cả các lòng được điền đầy như nhau thì sẽ làm giảm giá trị bằng lượng giảm

áp suất từ cuống phun tới mỗi đầu ra của cổng nhựa

Hệ thống cấp nhựa bao gồm: Cuống phun, kênh nhựa, cổng nhựa (miệng phun)

Việc sử dụng cuống phun có dạng lõi hình chóp có ưu điểm là có thể đạt được

áp lực cuối, như vậy nó có thể tránh được hiện tượng lõm sản phẩm Nhược điểm của nó là khi tách nó ra khỏi sản phẩm cần phải có nguyên công riêng

Trên thực tế, người ta ít gia công lỗ cuống phun liền trên khuôn (trừ những khuôn đơn giản) mà sử dụng bạc cuống phun để thuận tiện cho việc gia công và thay thế

Tùy thuộc vào khối lượng sản phẩm, kích thước kênh dẫn và đường kính của vòi phun trên máy phun mà ta chọn loại bạc cuống phun cho phù hợp

Hình 3.12 Vị trí cuống phun

Bạc cuống phun được dùng chung khi sử dụng và được tiêu chuẩn hóa nhưng

nó cần được nghiên cứu với các loại sản phẩm khác Bạc cuống phun được tôi cứng

để không bị vòi phun của máy làm hỏng, kích thước của bạc cuống phun được tiêu chuẩn hóa

Hình 3.13 Bạc cuống phun trên khuôn

Cuống phun sẽ được đẩy rời cùng lúc với sản phẩm, do đó trên tấm di động cần có bộ phận kéo cuống phun ở lại để cuống phun có thể rời khỏi bạc cuống phun Thêm vào đó, người thiết kế có thể lợi dụng phần nhựa để giữ cuống phun làm đuôi nguội chậm, nhờ đó quá trình điền đầy lòng khuôn tốt hơn

- Kênh nhựa

Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun Kênh nhựa phải được thiết kế ngắn nhất sao cho có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà không bị mất nhiều áp lực Kích thước của kênh nhựa phải đủ lớn để vận chuyển nhựa điền đầy và lòng khuôn

Hình 3.15 Tiết diện ngang một số loại kênh dẫn

Yêu cầu kỹ thuật:

Đảm bảo vật liệu điền đầy khuôn dễ dàng

Giấu 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 hưởng xấu đến khả năng làm việc sau này

Tùy vào từng loại khuôn mà ta thiết kế tiết diện kênh dẫn cho phù hợp Mặc

dù loại kênh dẫn có tiết diện ngang hình tròn là tốt nhất, nhưng giá thành chế tạo rất cao nên trong thực tế người ta thường dùng loại tiết diện hình thang hiệu chỉnh hoặc hình thang vì dễ gia công và giá thành thấp

Khuôn ba tấm thường dùng kênh dẫn có tiết diện hình thang vì ở loại khuôn này, mặt phân khuôn dễ bị lệch nếu dùng kênh dẫn có tiết diện hình tròn

Kích thước của kênh dẫn:

Việc tính toán để có được đường kính và chiều dài kênh dẫn hợp lý là rất quan trọng, vì khi 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 kỳ Do đó ta nên thiết kế kênh dẫn với kích thước ở mức nhỏ nhất có thể, để lợi dụng nhiệt ma sát trên nó gia nhiệt cho nhựa lỏng giúp quá trình điền đầy lòng khuôn thuận lợi hơn và sản phẩm ít bị quá nhiệt

Hình 3.16 Kích thước cho thiết kế kênh dẫn

Ngoài ra có thể tính kích thước kênh dẫn theo công thức:

Ta có thể dùng đồ thị sau để xác định hai hệ số này:

Hình 3.17 Quan hệ giữa khối lượng và bề dày danh nghĩa của sản phẩm

với đường kính kênh dẫn tham khảo

Đuôi nguội chậm trên kênh dẫn và cuống phun:

Để phần vật liệu ở chỗ rẽ nhánh không bị đông đặc sớm gây nghẽn dòng, ta nên thiết kế thêm đuôi nguội chậm Đuôi nguội chậm sẽ giúp quá trình điền đầy nhanh và tốt hơn

Hình 3.18 Kích thước thiết kế đuôi nguội chậm

- Miệng phun

Miệng phun là cửa nối giữa kênh dẫn và lòng khuôn, miệng phun trực tiếp đưa nhựa lỏng điền đầy lòng khuôn vì thế việc tính toán kích thước và bố trí miệng phun

có ý nghĩa quyết định đến chất lượng sản phẩm

Hình 3.19 Miệng phun trên khuôn

Miệng phun cắt bằng tay:

Là loại miệng phun dính theo sản phẩm sau khi ép phun Ta dễ dàng nhận ra các sản phẩm nhựa có miệng phun cắt bằng tay qua vết cắt còn lại trên bề mặt của chúng Do đó, với loại miệng phun này nên thiết kế kích thước nhỏ nhất có thể để đảm bảo tính thẩm mỹ cho sản phẩm

Sử dụng miệng phun cắt bằng tay trong trường hợp: sản phẩm cần miệng phun lớn, giúp điền đầy tốt, sản phẩm làm bằng vật liệu ít bị biến dạng, cần tiết diện rộng

để phân phối lưu lượng đồng thời, nhờ đó phân tử sợi đạt được sự định hướng đặc trưng Miệng phun cắt bằng tay bao gồm các loại sau:

+ Miệng phun trực tiếp:

Thường dùng cho các khuôn có một lòng khuôn, vật liệu được điền đầy vào khuôn một cách trực tiếp mà không qua hệ thống kênh dẫn Chính vì điều này mà

áp mất đi rất nhỏ trong quá trình điền đầy Tuy nhiên, nhược điểm của miệng phun loại này là vết cắt để lại rất lớn Sự co rút được quyết định bởi bề dày sản phảm và đường kính miệng phun Điển hình là sự co rút của phần nhựa gần miệng phun sẽ nhỏ và tại miệng phun sẽ lớn, gây nên ứng suất căng gần miệng phun lớn

Hình 3.20 Miệng phun trực tiếp và vết cắt của nó trên sản phẩm

Kích thước khuyên dùng khi thiết kế miệng phun trực tiếp:

Hình 3.21 Kích thước thiết kế miệng phun trực tiếp

+ Miệng phun kiểu băng:

Thường dùng để làm giảm ứng suất trong lòng khuôn và ngăn ngừa lỗi tạo đuôi cho các chi tiết phẳng và mỏng Ứng suất sinh ra tập trung ở băng và được cắt

bỏ sau khi ép phun

Miệng phun kiểu băng thích hợp dùng cho các loại nhựa: PC, ABS, SAN …

Hình 3.22 Miệng phun kiểu băng và vết cắt của nó để lại trên sản phẩm

Kích thước khuyên dùng cho thiết kế:

Hình 3.23 Kích thước cho miệng phun kiểu băng

+ Miệng phun cạnh:

Là loại miệng phun thông dụng, có thể dùng cho nhiều loại sản phẩm bởi kết cấu rất đơn giản và không cần độ chính xác cao Miệng phun kiểu cạnh được đặt lên mặt phân khuôn và điền đầy lòng khuôn từ bên hông hay bên dưới

Hình 3.24 Miệng phun kiểu cạnh và vết cắt của nó trên sản phẩm

+ Miệng phun kiểu gối:

Lợi miệng phun này tương tự với miệng phun kiểu cạnh, chỉ khác nhau ở chỗ

là miệng phun nằm lấp trên bề mặt sản phẩm

Hình 3.25 Miệng phun kiểu gối

+ Miệng phun kiểu quạt:

Miệng phun kiểu quạt thực chất là miệng phun cạnh có bề rộng bị biến đổi Miệng phun này tạo dòng chảy êm và cho phép điền đầy lòng khuôn một cách nhanh chóng nên rất phù hợp cho những sản phẩm lớn và dày Thêm vào đó, miệng phun kiểu quạt tạo ra dòng chảy lan tỏa nên giúp tránh được đường hàn ở nơi có bề dày mỏng trên sản phẩm

Hình 3.26 Miệng phun kiểu quạt vết cắt của nó trên sản phẩm

+ Miệng phun kiểu đĩa:

Loại này thường dùng cho các chi tiết dạng trụ rỗng mà có yêu cầu cao về độ đồng tâm và không có đường hàn Miệng phun kiểu này thực chất là miệng phun kiểu màng bao vòng quanh sản phẩm Khi nhựa qua cuống phun, nhờ màng phun vòng quanh thành sản phẩm mà lòng khuôn được điền đầy một cách đồng đều

Hình 3.27 Miệng phun kiểu đĩa

+ Miệng phun kiểu vòng:

Miệng phun kiểu vòng thích hợp với những sản phẩm có dạng trụ rỗng và giúp hạn chế vết hàn, kẹt khí trong quá trình điền đầy và giảm ứng suất tập trung quanh miệng phun Có 2 loại miệng phun kiểu vòng: kiểu vòng ngoài và kiểu vòng trong

a) Kiểu vòng ngoài b) Kiểu vòng trong

Hình 3.28 Miệng phun kiểu vòng

+ Miệng phun kiểu nan hoa:

Thường dùng cho sản phẩm có hình ống, dễ cắt bỏ và tiết kiệm vật liệu Nhược điểm khi dùng kiểu miệng phun này là sản phẩm có nhiều đường hàn và không tròn hoàn toàn

Hình 3.29 Miệng phun kiểu nan hoa

+ Miệng phun kiểu màng:

Miệng phun kiểu màng phù hợp với sản phẩm lớn và phẳng (đặc biệt sản phẩm làm bằng vật liệu nhựa Acrylic)

Hình 3.30 Miệng phun kiểu màng

+ Miệng phun điểm:

Miệng phun điểm thường được dùng trong khuôn ba tấm có nhiều lòng khuôn hay có kích thước lòng khuôn lớn Khi thiết kế miệng phun điểm, người ta sử dụng kênh dẫn hình thang hay hình thang biến đổi để tiện việc gia công và lắp chốt kéo

hệ thống kênh dẫn làm cho miệng phun rời sản phẩm dễ dàng hơn

Ưu điểm chính của miệng phun điểm là giúp bố trí nhiều miệng phun vào cùng một lòng khuôn khi khuôn có kích thước lớn Điều này giúp quá trình điền đầy đồng thời giữa các vùng khác nhau trên sản phẩm diễn ra nhanh chóng và tốt hơn Tuy nhiên cần lưu ý khuôn có thể bị tăng nhiệt gây quá nhiệt đối với những vật liệu

có cấu trúc sợi dài và độ nhớt thấp do miệng phun có kích thước nhỏ

Hình 3.31 Miệng phun điểm và vết cắt để lại trên sản phẩm

Kích thước khuyên dùng cho thiết kế:

Hình 3.32 Kích thước cho thiết kế miệng phun điểm

Hình 3.33 Các kiểu lỗ chốt kéo kênh dẫn

+ Miệng phun ngầm:

Miệng phun ngầm thường được dùng trong khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn, khi thiết kế sản phẩm nhỏ và cần cắt keo mặt bên thì ta nên nghĩ đến kiểu miệng phun này

Hình 3.34 Miệng phun ngầm và vết cắt mà nó để lại trên sản phẩm

Kích thước cho thiế miệng phun ngầm:

Hình 3.35 Kích thước cho thiết kế miệng phun ngầm tiêu chuẩn

Hình 3.36 Kích thước cho thiết kế miệng phun ngầm hiệu chỉnh

Miệng phun của kênh dẫn nóng:

Miệng phun loại này đã được tiêu chuẩn hóa cùng với hệ thống kênh dẫn và cuống phun Do đó khi cần dùng, ta chỉ cần liên hệ với nhà sản xuất và tiếp thu lời khuyên từ họ để có được thiết kế thích hợp

Miệng phun của kênh dẫn nóng bao gồm: miệng phun có van và miệng phun kiểu không van

+ Miệng phun kiểu không van: miệng phun kiểu này sẽ bị ngắt khi khuôn mở

ra vì nhựa ở miệng phun rất nóng Sự định hình của sản phẩm được điều khiển bởi phần nhựa đông cứng gần miệng phun