Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa giá để quần áo đa năng

Hiện nay nhờ sự phát triển của các kỹ thuật thiết kế có sự trợ giúp của máy tínhCAD, chế tạo có sự trợ giúp của máy tính CAM và các máy gia công CNC, tia lửađiện EDM … việc thiết kế và c

Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU 7

1 TÊN ĐỀ TÀI 9

2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 9

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 9

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9

5 PHẠM VI, GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 10

1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới 10

1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam 11

1.3 Tổng quan về khuôn ép nhựa 12

1.3.1 Khái niệm chung về khuôn 12

1.3.2 Phân loại khuôn ép nhựa 12

1.3.3 Kết cấu chung của 1 bộ khuôn 13

1.4 Tìm hiểu vật liệu nhựa 15

1.4.1 Phân loại vật liệu nhựa 15

1.4.2 Một số loại nhựa thông dụng 17

a) Các loại nhựa gia dụng 17

b) Các loại nhựa kỹ thuật 18

1.4.3 Các thông số quan trọng của vật liệu nhựa 20

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ GIÁ ĐỂ QUẦN ÁO ĐA NĂNG 24

2.1 Giới thiệu sản phẩm 24

2.2 Phân tích sản phẩm 24

2.3 Vật liệu và màu sắc để chế tạo giá để quần áo đa năng 25

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SẢN PHẨM 27

Ý tưởng thiết kế: 27

3.1 Thiết kế sản phẩm 27

3.1.1 Sản phẩm 27

3.1.2 Tính thẩm mĩ cho sản phẩm 28

3.1.3 Yêu cầu kỹ thuật 28

3.2 Vật liệu, khối lượng, thể tích sản phẩm 28

3.2.1 Vật liệu 28

3.2.2 Đặc điểm 28

3.2.2 Kiểm tra khối lượng cho sản phẩm 28

3.3 Bề dày của sản phẩm` 29

3.3.1 Kiểm tra bề dày 29

3.3.2 Ý nghĩa của việc kiểm tra bề dày của sản phẩm 31

3.3.3 Kết luận 31

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY NHỰA (CAE) CHO SẢN PHẨM 32

4.1 Tổng quan về CAE 32

4.1.1 Các bước thao tác CAE của 1 người kỹ sư 32

4.1.2 Các lĩnh vực ứng dụng nhiều đến CAE 33

4.1.3 Những lợi ích của ứng dụng CAE trong công nghệ ép phun nhựa 33

4.2 Sử dụng CAE để phân tích cho chi tiết 34

4.2.1 Tìm vị trí cổng phun 34

4.2.2 Phân tích dòng chảy nhựa cho sản phẩm 35

4.2.3 Kết luận 45

4.3 Tính toán bền cho khuôn 45

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ BỘ KHUÔN TRÊN PHẦN MỀM CREO3.0 47

5.1 Thiết kế tách khuôn cho sản phẩm 47

5.1.1 Tính toán lực kẹp của khuôn 47

5.1.2 Thiết kế hệ thống dẫn nhựa 47

5.1.3 Thiết kế lòng khuôn 51

5.1.4 Hệ thống làm nguội 52

5.1.5 Tách khuôn sản phẩm 54

5.2 Thiết kế các tấm khuôn 57

5.2.1 Tấm khuôn trên 57

5.2.2 Tấm khuôn dưới 58

5.2.3 Tấm kẹp trên 58

5.2.4 Tấm kẹp dưới 59

5.2.5 Gói đỡ phụ 59

5.2.6 Gối đỡ 60

5.2.7 Tấm giữ 60

5.2.8 Tấm đẩy 61

5.2.9 Vòng định vị 62

5.2.10 Bu lông bắt chặt 62

5.2.11 Bạc dẫn hướng 63

5.2.12 Chốt dẫn hướng 63

5.2.13 Ty đẩy 64

5.2.14 Bu lông vòng 65

5.2.15 Cò nước 65

5.2.16 Bạc cuống phun 66

5.3 Lắp ráp khuôn 67

CHƯƠNG 6: GIA CÔNG CÁC TẤM KHUÔN 70

6.1 Gia công tấm khuôn trên 70

6.1.1 Bản vẽ gia công 70

6.1.2 Quy trình công nghệ 71

6.1.3 Mô hình gia công 72

6.2 Gia công tấm khuôn dưới 72

6.2.1 Bản vẽ gia công 73

6.1.2 Quy trình công nghệ 73

6.2.3 Mô hình gia công 75

6.3 Gia công gối đỡ 75

6.3.1 Bản vẽ gia công 75

6.3.2 Quy trình công nghệ 76

6.3.3Mô hình gia công gói đỡ 77

6.4 Gia công Tấm kẹp trên 77

6.4.1 Bản vẽ gia công 77

6.4.2 Quy trình công nghệ 78

6.4.3 Mô hình gia công 79

6.5 Gia công Tấm kẹp dưới 79

6.5.1 Bản vẽ gia công 80

6.5.2 Quy trình công nghệ 80

6.5.3 Mô hình gia công 81

6.6 Gia công Tấm Đẩy 81

6.6.1 Bản vẽ gia công 82

6.6.2 Quy trình công nghệ 82

6.3.3 Chi tiết sau khi gia công 83

6.7 Gia công Tấm Giữ 83

6.7.1 Bản vẽ gia công 84

6.7.2 Quy trình công nghệ 84

6.7.3 Mô hình gia công 85

CHƯƠNG 7: ĐÁNH BÓNG , LẮP RÁP KHUÔN VÀ ÉP THỬSẢN PHẨM .86 7.1 Đánh bóng khuôn 86

7.1.1 Máy mài tay 86

7.1.2 Các kiểu đầu đá mài 86

7.1.3 Giấy nhám và các loại dũa 86

7.1.4 Bánh đánh bóng và đá mài tay 87

7.1.5 Đánh bóng khuôn 87

7.2 Lắp ráp khuôn 87

7.2.1 Các điều cần chú ý trước khi lắp ráp 87

7.2.2 Lắp ráp khuôn 87

7.3 Ép thử 89

7.3.1 Tổng quan về máy ép phun 90

7.3.2 Ép thử 91

CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦAĐỀ TÀI 93

8.1 Kết quả đạt được: 93

8.2 Hướng phát triển của đề tài: 93

Phụ Lục 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

LỜI CÁM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu tài liệutham khảo, khảo sát thực tế và dưới sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn, đến nay đềtài đã được hoàn thành

Nhưng do thời gian, năng lực và sự hiểu biết còn hạn chế, tuy đã có nhiều cốgắng xong nội dung của đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót nhất định

Chúng em rất mong được sự góp ý và chỉ bảo chân thành của quý thầy cô giáo

và các bạn sinh viên để cho đề tài càng hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn Bộ môn công nghệ chế tạo máy, khoa côngnghệ Cơ khí, Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Thành Phố Hồ Chí Minh đãcho chúng em được làm đề tài mang tính thực tiễn này

Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy ThS PHAN HOÀNG

PHỤNG đã bỏ nhiều thời gian quý giá của thầy để tận tình giúp đỡ và hướng dẫn

chúng em thực hiện thành công đề tài này

Chúc sức khỏe quý thầy cô!

Sinh viên thực hiện

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sản phẩm nhựa xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuậtcũng như trong đời sống hàng ngày Trong các ngành công nghiệp nhẹ, từ trước đếnnay nhiều chi tiết thiết bị đã được chế tạo từ sản phẩm nhựa Trong các ngành côngnghiệp nặng, vật liệu nhựa đang dần thay thế cho các chi tiết ít chịu lực; cá biệt có một

số loại nhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu mài mòn và chịu được môi trường

mà các loại thép có thể bị phá hủy đã được dùng Và dễ thấy nhất là trong đời sốnghàng ngày, hầu hết các vật dụng cần thiết phục vụ cho cuộc sống đều là các sản phẩmnhựa

Có nhiều phương pháp chế tạo các sản phẩm nhựa trong đó đáng chú ý là côngnghệ đúc phun (Injection Molding) Đây là phương pháp tạo hình quan trọng nhất vàđược sử dụng ngày càng rộng rãi nhờ tính điều hòa giữa chất lượng và chi phí khi giacông các sản phẩm có bề mặt phức tạp

Trước đây việc thiết kế, chế tạo lòng khuôn và lõi khuôn đúc phun có bề mặtphức tạp gặp rất nhiều khó khăn do dùng các phương pháp truyền thống Chúng phụthuộc nhiều vào trình độ người thiết kế, người thợ; thời gian sản xuất lòng khuôn dài

và kém chính xác

Hiện nay nhờ sự phát triển của các kỹ thuật thiết kế có sự trợ giúp của máy tính(CAD), chế tạo có sự trợ giúp của máy tính (CAM) và các máy gia công CNC, tia lửađiện EDM … việc thiết kế và chế tạo lòng khuôn đã đơn giản hơn nhiều, rút ngắnđược thời gian sản xuất, đảm bảo độ chính xác gia công về hình dáng, kích thước, độtương quan

Bên cạnh đó, nhiều phần mềm chuyên dụng dùng để tính toán mô phỏng cácthông số đúc phun đã ra đời nhằm hỗ trợ cơ sở dữ liệu giúp người dùng kiểm tra trướctính hợp lệ của sản phẩm và khuôn, đưa ra chiến lược thiết kế phù hợp dùng để dựđoán và giải các bài toán sản xuất trước khi chúng được đưa vào thực tế

Ở nước ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống cũng nhưtrong kỹ thuật đang được phát triển rất mạnh mẽ, số lượng các cơ sở sản xuất ứngdụng phương pháp gia công mới ngày càng nhiều

Xuất phát từ thực tế đó, em đã chọn đề tài: “Thiết kế công nghệ chế tạo lòngkhuôn ép nhựa cho chi tiết nắp đậy ống bao từ nhựa PolyPropylen có ứng dụng cácphần mềm CAD/CAM như creo 3.0 và công cụ tính toán mô phỏng quá trình đúc phunMoldflow Plastics Insights 5.0” làm đồ án – khóa luận tốt nghiệp

Mặc dù đã có cố gắng, nhưng do thời gian và khả năng của nhóm sinh viên thực

hiện còn hạn chế, đồ án – khóa luận tốt nghiệp không tránh khỏi có những thiếu sót.

Một lần nữa nhóm sinh viên thực hiện xin cảm ơn và rất mong được sự quan tâm

đóng góp ý kiến của những người quan tâm đến đề tài của bản đồ án – khóa luận tốtnghiệp này

Cùng với các vấn đề như trên mà đồ án của nhóm sinh viên thực hiện bao gồm:

1 TÊN ĐỀ TÀI

- Thiết kế – chế tạo khuôn ép nhựa cho chi tiết giá để quần áo đa năng đanăng

- Vật liệu nhựa chế tạo cho sản phẩm là PP(polypropylene)

- Ứng dụng: sử dụng để chứa quần áo một cách ngăn nắp, khi lấy ra thuậntiện dễ dàng, không làm xáo trộn quần áo

2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI.

- Biết thiết kế và chế tạo, lắp ráp bộ khuôn ép nhựa hoàn chỉnh

- Nắm được quy trình công nghệ để tạo ra bộ khuôn

- Hiểu biết được tất cả các chi tiết về kết cấu đồng thời chức năng của từngchi tiết cấu tạo nên bộ khuôn

- Nắm được quy trình công nghệ gia công các chi tiết trong khuôn

- Biết lắp ráp các chi tiết để cấu thành bộ khuôn ép nhựa hoàn chỉnh

- Biết cách phân tích mô phỏng dòng chảy nhựa và những vấn đề liên quankhác

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.

- Khuôn ép nhựa cho các sản phẩm nhựa gia dụng, ứng dụng trong các đồgia dụng

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp nghiên cứu đi từ nghiên cứu lý thuyết đến nghiên cứu thưc tiễn nhưsau:

4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu quy trình thiết kế khuôn ép nhựa trên phần mềm

- Nghiên cứu tổng quan từ sách báo, tìm hiểu và khảo sát sản phẩm mẫu cósẳn trên thị trường

- Nghiên cứu tìm hiểu về các thành phần cấu tạo nên bộ khuôn ép

4.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn.

- Thực hiện quy trình gia công chế tạo các chi tiết cấu thành trong bộkhuôn

- Thực hiện đo kiểm chất lượng gia công chi tiết, cũng như là kiểm tra kíchthước của từng chi tiết

- Tham gia lắp ráp khuôn và tham gia vào quy trình ép sản phẩm

5 PHẠM VI, GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.

Do những điều kiện khách quan cũng như là những điều kiện chủ quan mà phạm vi

và giới hạn đề tài bao gồm những nội dung chính sau:

- Cơ sở lý thuyết về khuôn ép nhựavà chất dẻo

- Thiết kế sản phẩm và tính toán tách khuôn

- Phân tích CAE cho sản phẩm

- Thiết kế bộ khuôn trên phần mềm creo 3.0

- Lập quy trình gia công các tấm khuôn

- Lắp ráp khuôn và ép thử sản phẩm

Chương 1 TỔNG QUAN

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 vào nền sản xuấtcông 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 chuyển đổi các quá trình sản xuấttheo kiểu truyền thống sang kiểu sản xuất công nghệ cao (CNC); Nhờ đó các giai đoạnthiết 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 máy tính điện tử; CAM là sản xuất với sự trợ giúpcủa máy tính điện tử, còn gọi là gia công điều khiển số)

Các nước có nền công nghiệp tiên tiến như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan đã hìnhthành mô hình liên kết tổ hợp, để sản xuất khuôn mẫu chất lượng cao, cho từng lĩnhvực 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 khuôn mẫu như:Các bộ đế khuôn tiêu chuẩn, các khối khuôn tiêu chuẩn, trục dẫn hướng, 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 có điều kiệnđầu tư chuyên sâu vào từng lĩnh vực với việc ứng dụng CNC, theo hướng tự động hoá

quá trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và phất huy tối đa năng lực cácthiết bị của mình

1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam

Trong vòng mười năm trở lại đây, ngành nhựa trở thành ngành có tốc độ tăng trưởngnhanh nhất trong cả nước Sản phẩm nhựa Việt Nam đã có mặt trên 40 quốc gia và vẫnkhông ngừng tăng trưởng Ngành nhựa phát triển lớn mạnh kéo theo sự ra đời của nềncông nghiệp khuôn mẫu để hỗ trợ là điều tất yếu Chính điều này đã tạo nên một cơ hộicũng như những thách thức cho đội ngũ các kỹ sư trong lĩnh vực khuôn mẫu Sảnphẩm nhựa có thể được chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó, phổ biếnnhất là công nghệ ép phun Công nghệ này mang lại hiệu quả kinh tế rất cao, tốn ít thờigian tạo ra sản sản phẩm, thích hợp cho sản xuất hàng loạt Hiện nay, ngành công nghệ

ép phun có nhiều phát triển vượt bậc, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của việc ứngdụng CAD/CAM/CNC-CAE vào thiết kế và lập quy trình sản xuất, ngành công nghiệpnhựa đang dần khẳng định được vị trí của mình trong nền công nghiệp nước nhà

1.3 Tổng quan về khuôn ép nhựa

1.3.1 Khái niệm chung về khuôn

Khuôn là dụng cụ (thiết bị) dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình,khuôn được thiết kế và chế tạo để sử dụng cho một số lượng chu trình nào đó, có thể làmột lần và cũng có thể là nhiều lần

Kết cấu và kích thước của khuôn được thiết kế và chế tạo phụ thuộc vào hình dáng,kích thước, chất lượng và số lượng của sản phẩm cần tạo ra Ngoài ra, còn có rất nhiềuvấn đề khác cần phải quan tấm đến như các thông số công nghệ của sản phẩm (gócnghiêng, nhiệt độ khuôn, áp xuất gia công,…), tính chất vật liệu gia công (độ co rút,tính đàn hồi, độ cứng,…), các chỉ tiêu về tính kinh tế của bộ khuôn Khuôn sản xuấtsản phẩm nhựa là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau, được chia ra làm haiphần khuôn chính là:

- Phần cavity (phần khuôn cái, phần khuôn cố định): được gá trên tấm cố định của máy

ép nhựa

- Phần core (phần khuôn đực, phần khuôn di động): được gá trên tấm di động của máy

1.3.2 Phân loại khuôn ép nhựa

- Theo số màu nhựa tạo ra sản phẩm:

+ Khuôn cho sản phẩm một màu

+ Khuôn cho sản phẩm nhiều màu

Tóm lại, có các loại khuôn ép phun sau: khuôn hai tấm (two plate mold), khuôn ba tấm(three plate mold), khuôn có kênh dẫn nóng (hot runner system), khuôn nhiều tầng(stack mold- tích hợp nhiều lòng khuôn giống nhau lên một bộ khuôn) và khuôn chosản phẩm nhiều màu (tích hợp nhiều lòng khuôn khác nhau lên một bộ khuôn), loạikhuôn này đòi hỏi máy ép có nhiều đầu phun

Ngoài ra còn có các cách phân loại như sau:

- Theo lực đóng khuôn chia ra loại: 7, 50,… 100, … 8000 tấn

- Theo lượng nguyên liệu cho một lần phun tối đa: 1, 2, 3, 5, 8,…, 56, 120oz (ounce-1ounce = 28,349 gram)

- Theo lực kẹp khuôn

- Theo loại pitton hay trục vít

- Phân loại theo phương đặt đầu phun nhựa: nằm ngang hay thẳng đứng

- Phân loại theo tên gọi của hãng sản xuất

1.3.3 Kết cấu chung của 1 bộ khuôn

Ngoài core và cavity ra thì trong bộ khuôn còn có nhiều bộ phận khác Các bộ phậnnày lắp ghép với nhau tạo thành những hệ thống cơ bản của bộ khuôn, bao gồm:

- Hệ thống dẫn hướng và định vị: gồm tất cả các chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, vòngđịnh vị, bộ định vị, chốt hồi, có nhiệm vụ giữ đúng vị trí làm việc của hai phầnkhuôn khi ghép với nhau để tạo lòng khuôn chính xác

- Hệ thống dẫn nhựa vào lòng khuôn: gồm bạc cuống phun, kênh dẫn nhựa và miệngphun làm nhiệm vụ cung cấp nhựa từ đầu phun máy ép vào trong lòng khuôn

- Hệ thống đẩy sản phẩm: gồm các chốt đẩy, chốt hồi, chốt đỡ, bạc chốt đỡ, tấm đẩy,tấm giữ, khối đỡ, có nhiệm vụ đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi ép xong

- Hệ thống lõi mặt bên: gồm lõi mặt bên, má lõi, thanh dẫn hướng, cam chốt xiên, xylanh thủy lực, làm nhiệm vụ tháo những phần không thể tháo (undercut) ra đượcngay theo hướng mở của khuôn

- Hệ thống thoát khí: gồm có những rãnh thoát khí, có nhiệm vụ đưa không khí tồnđọng trong lòng khuôn ra ngoài, tạo điều kiện cho nhựa điền đầy lòng khuôn dễ dàng

và giúp cho sản phẩm không bị bọt khí hoặc bị cháy

- Hệ thống làm nguội: gồm các đường nước, các rãnh, ống dẫn nhiệt, đầu nối,… cónhiệm vụ ổn định nhiệt độ khuôn và làm nguội sản phẩm một cách nhanh chóng

Hình 1.1 Cấu tạo khuôn épCấu tạo cơ bản của một bộ khuôn ép phun gồm có các phần:

1.Tấm kẹp khuôn trên 2.Tấm lòng khuôn 3.Tấm lõi khuôn 4.Tấm đỡ 5.Khối đỡ 6.Tấmkẹp khuôn dưới 7.Bạc chốt dẫn hướng 8.Chốt phản hồi 9.Tấm đẩy 10.Tấm giữ chốtđẩy 11.Chốt đẩy 12.Hốc khuôn 13.Kênh dẫn nhựa 14.Bạc cuống phun 15.Vòng định vị16.Chốt dẫn hướng 17.Đường làm nguội 18.Đường phân khuôn

1.4 Tìm hiểu vật liệu nhựa

1.4.1 Phân loại vật liệu nhựa

Trong sản xuất, vật liệu nhựa được chia thành 2 loại: nhựa nhiệt dẻo và nhựa phản

ứng nhiệt (nhựa nhiệt rắn).

Hình 1.2 Phân loại vật liệu nhựa

Nhựa nhiệt dẻo được sử dụng rất phổ biến, có thể tái sử dụng nhiều lần tuy

nhiên sẽ mất dần chất lượng

Hình 1.3 Cấu trúc nhựa nhiệt dẻo

Nhựa phản ứng nhiệt ít sử dụng trong sản xuất Khi nung nóng, lúc đầu nhựa phản

ứng nhiệt chảy dẻo ra nhưng sau đó thì đông cứng lại và không có khả năng tái sinhnhư nhựa nhiệt dẻo

Theo trạng thái pha chúng ta có thể chia nhựa nhiệt dẻo thành 2 loại: nhựa có cấu trúc

vô định hình và nhựa có cấu trúc tinh thể Ngoài ra, theo phạm vi sử dụng chúng tacũng có thể chia nhựa nhiệt dẻo thành 2 loại: nhựa gia dụng và nhựa kỹ thuật

Nhựa có cấu trúc vô định hình (PS, PC…) dễ dàng nhận thấy bởi tính chất cứng

và trong suốt Màu sắc tự nhiên của loại này là trong như nước hoặc gần như cát vànghoặc màu mờ đục Loại nhựa này có độ co rút rất nhỏ, chỉ bằng 0,5 - 0,8%

Nhựa có cấu trúc tinh thể (PP, PE, PA…) loại nhựa này thường cứng và bền dai,nhưng không trong suốt, thường được dùng trong làm đồ gia dụng

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…

1.4.2 Một số loại nhựa thông dụng

a) Các loại nhựa gia dụng

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

‐ PE (Poly Etylen)

Không màu, độ cứng không cao, dạng tinh thể, oxy hoá chậm ở nhiệt độ thấp nhưngtương đối nhanh ở nhiệt độ cao PE bền trong nước, chống thấm khí tốt

Do độ bền không cao nên dùng để chế tạo các sản phẩm dạng màng, các sợi, dâybọc dây điện, các ống dẫn nước chịu áp lực không cao, chế tạo các chai lọ bằngphương pháp thổi …

‐ PET (Poly Etylen Terephatale)

Có cấu trúc tinh thể, trong suốt, khá bền Thường dùng để tạo màng mỏng, kéo dàithành các sợi có tính co giãn như len, tơ…

b) Các loại nhựa kỹ thuật

‐ 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 cóthành 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 máymóc

‐ POM (Poly Acetatic)

Nhựa Acetals có hai loại Homopolymers và Copolymers Homopolymer có độ bềnkéo tốt, độ bền mỏi cao, cứng nên khó gia công Copolymers ổn định nhiệt tốt, ít bịảnh hưởng bởi hoá chất, dễ gia công Cả hai nhựa Homopolymers và Polymers là nhựatinh thể, hút ẩm kém Nhựa Acetals có hệ số ma sát thấp và ổn định kích thước tốt, nênthích 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…

‐ ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)

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

Nhựa ABS dùng để chế tạo các chi tiết trong xe hơi (nắp của các ngăn chứa, vỏ bánhxe…), tủ lạnh, các thiết bị trong gia đình (máy sấy tóc, các thiết bị chế biến thựcphẩm, bàn phím máy tính, điện thoại bàn, ván trượt tuyết…)

‐ PMMA (Polymethyl Methacrylate)

Có tính chất quang học rất đặc biệt, có thể truyền ánh sáng trắng cao đến 92%, các chitiết đúc có thể có tính lưỡng chiết rất thấp, do đó rất lý tưởng để chế tạo các đĩa hát

Nhựa PMMA dùng trong xe hơi (các thiết bị báo hiệu, các bảng dụng cụ…), côngnghiệp (đĩa hát, các kệ trưng bày …), y tế…

‐ PBT (Polybutylene Terephthalates)

Là một trong những nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật có cơ tính rất cao PBT là một loại nhựabán tinh thể, có tính kháng hoá chất rất tốt, hút ẩm rất ít, có tính trở nhiệt và trở điệncao, 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 (lưỡitrong 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, vỏcầu chì, bàn phím máy tính, những đầu nối …)

Hình 1.4 Tổng quan về sự tiêu thụ các loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật trên thế giới (năm1999)

1.4.3 Các thông số quan trọng của vật liệu nhựa

Bảng 1: Nhiệt độ gia công

10 POM Poly acetatic Resins 60 - 90 190 - 210

11 LDPE Low density polyethylens 50 - 70 160 - 260

12 HDPE High density polyethylens 30 - 70 75 - 110

Ghi chú: Nhựa ABS dễ bị oxi hoá trong khuôn nếu gián đoạn sản xuất quá 15 phút.

Bảng 2: Nhiệt độ phá huỷ của một số loại nhựa

TT Vật liệu Chiều dày min

(mm)

trung bình(mm)

Chiều dày max(mm)

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ GIÁ ĐỂ QUẦN ÁO ĐA NĂNG

2.1 Giới thiệu sản phẩm

 Việc có nhiều quần áo sẽ làm cho chúng ta mất thời gian để sắp xếp lại chúng mộtcách ngăn nắp đặc biệt là những cửa hang thơi trang Thế nhưng chỉ vài ngày sau,chúng lại trở thành một chồng quần áo nhăn nhúm như cũ Cho dù bạn chỉ cố lấymột cái áo hay kéo thứ gì đó ở dưới kệ quần áo thì điều này cũng không thể tránhkhỏi Vậy bạn nên làm gì đây?

 Đa số chúng ta là cảm thấy xếp quần áo thật mệt mỏi và vất vả khi mà chồng quần

áo của bạn sẽ rối loạn và lộn xộn như cũ ngay khi rút một cái áo hay cái quần ra

Và thế là chúng ta lại phải xếp đi xếp lại cả chồng quần áo mỗi khi lấy đồ ra mặc

Từ vấn đề thực tế đó nên em quyết định thiết kế ra giá để quần áo đa năng

Hình 2.1 Vấn đề của việc gấp quần áo sau một thời gian

2.2 Phân tích sản phẩm

 Giá để quần áo đa năng là một giải pháp sắp xếp quần áo có thể giúp giữ đồ đạccủa chúng ta gọn gàng, ngăn nắp và không bi lộn xộn mỗi khi lấy đồ

 Đây là cách nó hoạt động Trước thời đại kỹ thuật số, chúng ta đã xem ảnh bằngcách lật album, giá để quần áo đa năng cũng tương tự như thế, chỉ có điều một đầu

nó được giữ chắc bằng kim loại và được chất quần áo lên chứ không phải ảnh nữa

Hệ thống giá để quần áo đa năng sử dung đủ lực từ tính để giữ chắc giá quần áocủa bạn nhưng vẫn giúp bạn lật dễ dàng giữa các giá để quần áo để lấy đồ màkhông làm rối tinh cả chồng quần áo Tuyệt vời hơn nữa là giá để quần áo đa năng

có chứa các lỗ thông hơi và đệm thoáng khí Nhờ vậy mà thậm chí chiếc áo bạnmặc mỗi năm 1 lần vẫn giữ được hương thơm tươi mát như nó được treo trên móc

Hình 2.2 Giải pháp để quần áo ngăn nắp

2.3 Vật liệu và màu sắc để chế tạo giá để quần áo đa năng

 Bên cạnh việc tối ưu hóa việc sắp xếp quần áo và để có đươc không gian rộngthoáng Giá để quần áo đa năng còn được sử dụng vật liệu chống vi khuẩn để cóthể sử dụng lâu dài chứ không phải các sản phẩm rẻ tiền chỉ dùng được một Do đó

em quyết định chon nhựa PP ( Poly Propylen)

 Đặc điểm nhựa PP ( Poly Propylen)

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

Chương 3 THIẾT KẾ SẢN PHẨM

Ý tưởng thiết kế:

Dựa vào nhu cầu sử dụng:

– Dùng để đựng quần áo gấp sẵn sao cho khi chồng chất lên nhau không bị xê dịch.

Dễ dàng lấy quần, áo ra mà không làm xê dịch các quần áo chất phía trên và phía dưới

– Sử dụng nam châm để định vị khi chất hoặc lấy đồ ra.

Sản phẩm cần phải nhỏ gọn để tiết kiệm diện tích khi sử dụng

– Có độ bền tốt, màu sắc bắt mắt, thời trang.

 Ý tưởng 1:

Kích thước sản phẩm: 250x320x15 (mm)

Sử dụng mặt phẳng tiếp xúc giữa hai sản phẩm liên tiếp nhau Sản phẩm xếpchồng lên nhau

Khi rút sản phẩm sẽ không định vị đúng vị trí như ta mong muốn

Bề mặt quá dày ảnh hưởng tới quá trình ép sản phẩm, thiếu thẩm mỹ

 Kết Luận: Nhóm quyết định chọn ý tưởng 3 để thiết kế sản phẩm.

 Màu sắc phải phân bố đều

 Bề mặt nhẵn bóng, không bị lõm do điền đầy không tốt

 Không bị rỗ khí trên bề mặt sản phẩm

 Không xuất hiện lỗ trống, vết nứt hay nếp gấp bề mặt

3.1.3 Yêu cầu kỹ thuật

 Không bị xoắn, khe hở.

3.2 Vật liệu, khối lượng, thể tích sản phẩm

3.2.1 Vật liệu

Dựa vào yêu cầu về độ bền, tính thẩm mỹ và nhiệt độ làm việc đã nêu trên ta chọn nhựa

PP ( PolyPropylene) là vật liệu để chế tạo sản phẩm

3.2.2 Kiểm tra khối lượng cho sản phẩm

Vào Anlysis/Model/Mass Properties/ trong ô density nhập tỷ trọng vật liệu1,15g/cm3 / chọn compute current analylis for preview để kiểm tra kết quả

Hình 3.2:Khối lượng của sản phẩm Vậy khối lượng của sản phẩm = 160 gam

3.3 Bề dày của sản phẩm`

3.3.1 Kiểm tra bề dày

Với phần mềm Creo 3.0 việc tìm bề dày sản phẩm được thực hiện như sau:

Chọn Analylis / Model / Thickness / Chọn mặt phẳng đi qua tâm sản phẩm/ Thiết lậpcác thông số mặc định : Max: 15 , Min :1.8

Max : 4 , Min : 0.5

Hình 3.3 Bề mặt cắt ngangHình 3.4 Bề dày sản phẩm ở các kích thước khác nhau Như vậy chiều dày lớn nhất của sản phẩm là không quá 15mm, nhỏ nhất là không quá1.8mm, giá trị mặt cắt ngang là 0.888777mm

3.3.2 Ý nghĩa của việc kiểm tra bề dày của sản phẩm

 Trong kỹ thuật làm khuôn ép nhựa, chiều dày đồng đều của chi tiết rất quan trọng,đảm bảo cho sản phẩm không bị cong vênh do sự co rút không đồng đều

 Việc phân tích như vậy còn giúp ích cho việc phân tích CAE sau này, thường chỗdày nhất là chỗ đặt cổng phun nhựa cho chi tiết

 Ảnh hưởng đến độ cứng vững cũng như tính thẩm mĩ của chi tiết

3.3.3 Kết luận

Chỗ dày nhất của sản phẩm nhựa sẽ điền đầy trước tiên so với chỗ mỏng nhất vì vậycần bố trí chỗ thoát khí tại chỗ mỏng để tránh các khuyết tật không mong muốn như thiếunhựa, cháy sản phẩm…

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY NHỰA (CAE)

CHO SẢN PHẨM

Chương này sẽ hỗ trợ phân tích dòng chảy nhựa vào khuôn cũng như các khuyết tật cóthể xảy ra trong quá trình ép phun, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế hoặc điều chỉnh cácthông số ép phun thích hợp nhằm giảm bớt thời gian, công sức cho quá trình tạo sảnphẩm, với công cụ hỗ trợ sử dụng là Autodesk moldflow 2015

4.1 Tổng quan về CAE

CAE là thuật ngữ viết tắt từ cụm từ “Computer Aided Engineering” tạm dịch sangtiếng việt là “ kỹ thuật phân tích dưới sự hỗ trợ của máy tính” CAE là phương pháp thựcnghiệm, tính toán , mô phỏng để tìm giải pháp thiết kế tối ưu nhất, giá rẻ nhất, thời giannhanh nhất trên máy tính dựa trên các thuật toán mà các nhà thiết kế phần mềm lấy làm

cơ sở

Những năm trước đây khi mà CAE chưa phát triển mạnh như bây giờ thì để ép ra 1sản phẩm nhựa hay dập ra 1 sản phẩm thì các nhà kỹ sư cũng như các nhà sản xuất bỏ rarất nhiều thời gian, công sức tính toán ra thực nghiệm để kiểm chứng và lấy kinh nghiệm ,nhưng với sự phát triển mạnh mẽ của CAE trong những năm gần đây thì việc tính toánđơn gản hơn rất nhiều cho người thiết kế

4.1.1 Các bước thao tác CAE của 1 người kỹ sư

4.1.3 Những lợi ích của ứng dụng CAE trong công nghệ ép phun nhựa

– Do tính tin cậy của kết quả CAE, có thể chỉ ra vấn đề tìm ẩn trong ép phun và thiết

kế, đề ra phương pháp sửa đổi thiết kế, hướng giải quyết trở ngại và phương pháp khả thi

– CAE có thể chỉ ra các nhân tố chủ yếu ảnh hưởng chất lượng ép phun, từ đó cung

cấp tham số sửa đổi thiết kế, tham số ép phun và chỉ tiêu định lượng

– CAE có thể giúp người sử dụng nhanh chóng nắm bắt vật liệu mới, quy trình mới,

thiết kế mới và phương pháp ép phun, có hiệu quả và nhanh chóng tích lũy kinh nghiệmthiết kế chuẩn và hiểu biết về ép phun

– CAE có thể ở giai đoạn thiết kế có thể thực hện trên máy vi tính đối với các

phương án sửa đổi thiết kế tiến hành đánh giá, nhận định và tối ưu hóa, giảm thời gian,giá thành thử khuôn, rút ngắn chu trình thử khuôn, rút ngắn thời gian sản xuất sản phẩm

và thời gian đưa ra thị trường , hao phí tiền bạc trong các công đoạn CAE có thể trợ giúpngười ép phun dự đoán và nắm bắt thông số ép phun ảnh hưởng chất lượng sản phẩm vàtối ưu hóa điều kiện gia công

4.2 Sử dụng CAE để phân tích cho chi tiết

4.2.1 Tìm vị trí cổng phun

Việc xác định cổng phun tốt nhất cho sản phẩm nhựa là rất quan trọng Nó là 1 nhân

tố ảnh hưởng tới việc có cân bằng được dòng chảy hay không, giảm thiểu hay tăng cáckhuyết tật cho sản phẩm…

Các thông số ban đầu để tiến hành phân tích:

– Vật liệu: Nhựa PP(Polypropylene) của nhà sản xuất Mitsubishi Chemical( Tên thương mại Polypro BC1)

– Nhiệt độ khuôn 400C, Nhiệt độ chảy của nhựa : 2400C

– Áp suất phun: 180MPa

Kết quả phân tích từ phần mềm:

Hình 4.1: Tìm vị trí cuống phun cho sản phẩm

Từ kết quả trên, vị trí cổng phun tốt nhất nằm ở giữa chi tiết thể hiện bằng màu xanhnước biển(Best) Tuy nhiên nếu đặt vị trí cổng phun theo kết quả phần mềm đưa ra thì rấtkhó khăn cho quá trình gia công

Quá trình phân tích tìm miệng phun tốt nhất này thì phần mềm chỉ dựa trên 1 nguyên

lý cơ bản nhất đó là tìm những vị trí nào khi chúng ta đặt vị trí miệng phun ở đó thì dòngchảy nhựa sẽ chảy đều đến các chi tiết và thời gian chảy là ngắn nhất

Tuy nhiên đối với người thiết kế khuôn thì vị trí miệng phun tốt nhất không chỉ dựatrên quá trình phần mềm phân tích mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Ví dụ

như đối với từng sản phẩm khác nhau thì chúng ta có những vị trí đặt miệng phun tốt nhấtlàm cho sản phẩm của chúng ta bền nhất, dễ chảy nhất

Vị trí miệng phun cũng phụ thuộc vào kết cấu của từng loại khuôn Ví dụ như ứng vớimột sản phẩm chúng ta có nhiều loại khuôn: khuôn 2 tấm , khuôn 3 tấm , khuôn slide cónhững vị trí miệng phun khác nhau

Vị trí miệng phun còn phụ thuộc vào hình dáng sản phẩm và tính yêu cầu thẩm mĩ Ví

du như những sản phẩm phần mền khuyên chúng ta đặt vị trí miệng phun tốt nhất nhưngkhi bẻ sản phẩm ra khỏi đuôi keo sẽ làm sản phẩm có những vết xước sẽ làm mất đi tínhthẩm mĩ của sản phẩm

Kết Luận : Do đó chúng ta cần đặt vị trí miệng phun ở những chỗ khuất làm cho sản

phẩm không bị xấu Cho nên ta sẽ đặt vị trí cuống phun ở trọng tâm của sản phẩm

4.2.2 Phân tích dòng chảy nhựa cho sản phẩm

Các thông số ban đầu để tiến hành phân tích:

– Vật liệu: Nhựa PP(Polypropylene) của nhà sản xuất Mitsubishi Chemical( Tên thương mại Polypro BC1)

– Nhiệt độ khuôn 500C, Nhiệt độ chảy của nhựa : 2300C

– Áp suất phun: 180Mpa

– Bố trí đường nước làm nguội: mỗi tấm khuôn được bố trí 4 đường nước đểlàm nguội khuôn khi ép sản phẩm

Hình 4.2: Bố trí đường nước

‐ Bố trí dường nước theo chiều ngang của sản phẩm kích thước của đường nước là D= 10mm, L =360mm Khoản cách giữa hai đường nước là l=80mm

a) Plastic Flow : Thể hiện dòng chảy chất nhựa Có thể kích Play để xem quá trình

điền đầy

Hình 4.3 Sản phẩm trước khi điền đầy Hình 4.4 Sản phẩm sau khi điền đầy

Kết luận: Nhựa được điền đầy hoàn toàn vào cavity (sản phẩm ) trên khuôn.

b) Fill Time: Thời gian điền đầy Có thể kích play để xem qua trình nói lên thời gian

điền đầy

Hình 4.5 Theo người thiết kế Hình 4.6 Theo phần mềm khuyên dùng

Kết Luận: Thời gian điền đầy ở vị trí cổng phun theo phần mềm khuyên dùng ít hơn thời

gian điền đầy theo cách bố trí của người thiết kế(1.86 so với 2.314) Tuy nhiên thời giandài hơn đồng nghĩa với việc sản phẩm sẽ được đồng đều hơn và có cơ tính tốt hơn

c) Injection Pressure: Phân tích áp suất Những vùng gần vị trí miệng phun sẽ có áp

suất cao nhất, vùng ở xa vị trí miệng phun sẽ có áp suất thấp

d) Hình 4.7 Theo người thiết kế Hình 4.8 Theo phần mềm khuyên dùng

Kết Luận: Theo hình mô phỏng thì áp suất của sản phẩm có vị trí miệng phun theo thiết

kế và vị trí miệng phun phần mềm khuyên dùng thì áp suất cao nhất sắp xỉ gần bằng nhau:25,74 Mpa và 25,90 Mpa Tuy nhiên vùng áp suất thấp ở vị trí phun của người thiết kếnhiều hơn vùng áp suất thấp của vị trí phun phần mềm khuyên dùng nên để khác phục vấn

đề này ta phải tăng áp suất ép hoặc thời gian ép để sản phẩm được đồng đều hơn

e) Temperature at flow front: Sự chênh lệch nhiệt độ bề mặt so với nhiệt độ nhựa

ban đầu Chúng ta cài đặt trên máy ép phun là 2400C Vùng màu đỏ là vùng cónhiệt độ cao nhất 2300C Những vùng có màu xanh là những vùng nằm xa miệngphun có nhiệt độ thấp nhất cũng 2280C Do đó sự chênh lệch nhiệt độ không lớn230-2280C Trong quá trình điền đầy thì nhựa sẽ nguội đi 1 ít nên có sự chênh lệchnhư vậy Còn theo phần mềm mặc định, thì nhiệt độ trên máy ép phun là 2400C.Vùng màu đỏ là vùng có nhiệt độ cao nhất 2400C Những vùng có màu xanh lànhững vùng nằm xa miệng phun có nhiệt độ thấp nhất cũng 2280C Do đó sự chênhlệch nhiệt độ không lớn 240-2370C Trong quá trình điền đầy thì nhựa sẽ nguội đi 1

ít nên có sự chênh lệch như vậy

Hình 4.9 Theo người thiết kế

Hình 4.10 Theo phần mềm khuyên dùng

Kết Luận: Sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 cách mô phỏng là như nhau.

f) Pressure Drop: Phân tích quá trình tụt áp Vùng áp suất tụt áp nhanh nhất là

những vùng có màu đỏ tại những vùng cuối của sản phẩm do đó quá trình tụt áp ở đây xảy

ra là điều tất nhiên Vùng màu xanh là vùng xảy ra quá trình tụt áp chậm

Hình 4.11 Theo người thiết kế Hình 4.12 Theo phần mềm khuyên dùng

Kết Luận: Quá trình tụt áp ở cách mô phỏng theo phần mêm khuyên dùng và theo

người thiết kế nhiều gần sắp xỉ như nhau Mà quá trình tụt áp nhiều sẽ không tốt

g) Orientation at skin: Xem dòng chảy nhựa Chiều mũi tên là chiều dòng chảy

nhựa

Hình 4.13 Theo người thiết kế Hình 4.14 Theo phần mềm khuyên dùng

h) Confidence Of Fill: Đánh giá độ tin cậy của quá trình điền đầy nhựa Tất cả chi

tiết đều thể hiện màu xanh nghĩa là sản phẩm đều được điền đầy đầy đủ

Hình 4.15 Người thiết kế Hình 4.16 Phần mềm khuyên dùng

Kết Luận: Ở cả 2 cách bố trí hệ thống dẫn nhựa, nhựa đều được điền đầy vào sản phẩm.

i) Quality Prediction: Dự đoán chất lượng sản phẩm Vùng màu xanh là vùng có

chất lượng sản phẩm tốt Vùng màu vàng là vùng có chất lượng sản phẩm trung bình.Vùng mà đỏ là chất lượng sản phẩm kém Trên sản phẩm của chúng ta vùng màu xanhchiếm trên 98.5% vùng màu đỏ và vàng chiếm chưa đến 1.5%, sản phẩm rất tốt