đồ án khuôn vỏ điện thoại ( có 2d 3D )

o ra hai khoảng sáng khi nó mở ra, một khoảng sáng để lấy sản phẩm ra và khoảng sáng kia để lấy kênh 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 khuôn và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thống kênh nhựa.Đối với những khuôn phức tạp, độ cứng vững của các phần khuôn là rất quan trọng và khi lắp rắp phải cẩn thận và bảo đảm từng bước lắp ráp diễn ra suôn sẻ. Ứng suất được gây ra bởi lực kẹp khuôn có thể đủ lớn và có thể là nguyên nhân gây ra các biến dạng. Chúng cần được kiểm tra sử dụng phân tích sức bền vật liệu để duy trì bảo đảm những biến dạng của khuôn không vượt quá lượng biến dạng cho phép của khuôn. Trong trường hợp đặc biệt, khi lực kẹp vượt quá mức cho phép thì có thể làm biến dạng những chi tiết của khuôn, biến dạng đó đủ để co giãn đàn hồi trở lại, lúc đó sự đẩy ra lớn hơn độ co của nhựa và kết quả là bị kẹt. Đối với họ khuôn bố trí nhiều lòng khuôn, các lòng khuôn được bố trí ở nhiều nơi khác nhau, cố gắng đảm bảo vị trí các khoảng cách giữa các lòng khuôn bằng nhau càng tốt để tạo lực lực ép đều trên khuôn. Sự cân bằng tốt nhất khi tổng momen của lực ở các sản phẩm về trục của khuôn bằng không.Hình 1.13: Kết cấu của khuôn 3 tấm5.5.3. 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 kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng cho loại máy có kích thước nhỏ). Với loại hệ thống khuôn này chúng ta có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn. Hình 1.14: Kết cấu của khuôn nhiều tầng5.6. Các hệ thống cơ bản của khuôn5.6.1. Hệ thống cấp nhựa:Nguyên liệu nhựa chảy vào lòng khuôn qua hệ thống cấp nhựa. Hệ thống cấp nhựa gồm: Cuống phun, kênh nhựa, cổng nhựa.Mục đích của hệ thống cổng nhựa là dẫn vật liệu chảy đều và với áp suất và nhiệt độ tối thiểu giảm dần tới mỗi lòng khuôn, hoặc tới 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 cuối của mỗi cổng nhựa, nó đúng cho tất cả các lòng khuôn. Trong trường hợp của một họ khuôn, tổng lượng chảy có thể khác ở mỗi lòng khuôn, nhưng trong một nhánh được thiết kế chính xác, thì sự điền đầy vào lòng khuôn sẽ hoàn toàn khác nhau trong cùng một thời gian. Khi sử dụng một hệ thống đo áp suất trong lòng khuôn, chuyển từ lúc bơm tới việc duy trì hoặc thành sản phẩm được điều khiển bởi bộ chuyển đổi trong lòng khuôn. Hệ thống này hoạt động tốt khi tất cả lòng khuôn được điền đầy cùng lúc. Tuy nhiên một lòng khuôn được điền đầy trước và cổng nhựa của nó đông lại trước khi pha đông được bắt đầu bởi phần tử cảm biến áp suất trong lòng khuôn khác, nó có thể do thiếu hụt kết hợp với việc điền đầy không đủ và tỷ trọng thấp. Qua lúc đông đặc cũng có thể vẫn xảy ra nếu dòng chảy không cân bằng nhau.Do đó bước đầu tiên trong thiết kế nhiều lòng khuôn là bố trí xắp đặt dòng chảy bằng nhau, mỗi dòng chảy tỷ lệ với mỗi lòng khuôn sao cho tất cả các lòng được điền đầy như nhau trong cùng một thời gian. Nếu tất cả lòng khuôn là như nhau thì sẻ làm giảm giá trị bằng lượng giảm áp suất từ cuống phun tới mỗi 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 máng dẫn. Số lòng khuôn đối với khuôn cân bằng tự nhiên là 2, 4, 6, 8, 16, 18, 24, 32, 48, 64, 72, 96 v.v 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 hợp phức 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 trình hoạt 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 lòng khuôn thì chúng nhanh chóng được đông đặc lại tạo thành một lớp vỏ mỏng (do lòng khuôn có nhiệt độ thấp). Lúc đầu lớp nhựa đông đặc lại rất mỏng vì thế nhiệt mất đi rất nhanh, sau một thời gian lớp nhựa đông đặc đạt được một độ dày nhất định thì nhiệt thu được từ nhựa và ma sát do dòng chảy cân bằng với lượng nhiệt mất đi, như vậy đã đạt được trạng thái cân bằng nhiệt.Vì nhựa là một chất dẫn nhiệt kém nên lớp vỏ đông đặc sẽ đóng một vai trò là lớp 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 sẻ bị mỏng đi do nhiệt ma sát sinh ra lớnĐể có được một lớp cách nhiệt bằng phẳng thì không nên để có góc nhọn làm cản trở dòng chảy. Hơn nữa vùng làm nguội chậm khó qua được ở cuối cuống phun và kênh nhựa tốt nhất là làm giống như dùng vật liệu cứng, điều này cho phép nhựa nóng chảy chảy qua được.Cuống phun: Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy phun và kênh nhựa. Với khuôn hai tấm cuống phun nên có một nấc nhỏ để phù hợp với chỗ không ăn khớp, như hình bên: Với hệ thống cuống phun thông thường, thường có bạc cuống phun. Bạc cuống phun được tôi cứng để không bị vòi phun của máy làm hỏng. Kích thước của cuống phun phụ thuộc vào Hình 1.15: Cuống phunhai yếu tố: khối lượng và độ dầy thành của sản phẩm cũng như loại vật liệu nhựa được sử dụng. Ta có quan hệ: W: Khối lượng (g)D: Đường kính mặt cắt ngang cuống phun (mm).S: Chiều dầy thành (mm).Hình 1.16 : Bạc cuống phunHình 1.17Bán kính trên bạc cuống phụ và vòi phun phải tạo nên được sự liên kết phù hợp giữa chúng. Bán kính trên bạc cuống phun phải lớn hơn 25 mm so với bán kính của vòi phun để đảm bảo không có khe hở giữa cuống phun và vòi phun khi chúng tiếp xúc với nhau.Góc côn của cuống phun là yếu tố rất quan trọng, góc côn này ảnh hưởng đến việc thầo cuống phun ra khỏi bạc cuống phun và thời gian làm nguội. Do vậy góc côn này không được quá nhỏ hay quá to, tối thiểu nên là 10.Kênh nhựa: Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun. Kênh nhựa phải được thiết kế ngắn nhất có thể để có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà không bị mất nhiều áp lực. Kích thước của kênh nhựa phải đảm bảo đủ nhỏ để làm giảm phế liệu và lượng nhựa trong lòng khuôn, nhưng phải đủ lớn để chuyển một lượng vật liệu đáng kể để điền đầy lòng khuôn nhanh và giảm sự mất áp lực ở kênh nhựa và các miệng phun. Kênh nhựa có các loại tiết diện ngang như hình tròn, hình thang, kênh hình chữ nhật, kênh hình bán nguyệt và hình cong. Nhưng trong các loại kênh nhựa trên thì kênh nhựa có tiết diện hình tròn hoặc hình thang là tốt nhất. Kênh nhựa hình tròn cho phép một lượng vật liệu tối đa chảy qua mà không bị mất nhiều nhiệt, tuy nhiên việc chế tạo khuôn loại này đắt hơn vì kênh nhựa phải nằm ở hai bên của mặt khuôn. Khi dùng kênh nhựa hình thang thì phải sử dụng một lượng vật liệu nhiều hơn so với hình tròn, nhưng kênh hình thang dễ gia công hơn vì nó chỉ nằm ở một bên của mặt phân khuôn. Để xác định diện tích tiết diện kênh nhựa ta phải dựa vào thời gian điền đầy:t =  s = Trong đó :m : Khối lượng sản phẩm. (g)Q : Lưu lượng phun.(m3s)s : Diện tích tiết diện.(m m2)v : Tốc độ phun.(ms) Cách tính dòng chảy: Mỗi loại chất dẻo sẽ chảy trong một khoảng cách chi tiết có liên quan đến độ dày của thành kênh mà nó chảy qua. Quan hệ này được thể hiện trong tỷ lệ 200:2 nghĩa là với thành dày 2mm thì độ dài tối đa của dòng chảy là 200mm. Xuất phát từ công thức: Trong đó: L là độ dài dòng chảy; H là bán kính thuỷ lực. H được tính theo công thức: H = Trong đó: B là chiều rộng (cm) và D là chiều dày (cm); P là lực ép tối đa (ví dụ 1200 bar); VF là chu vi của dòng chảy trước (30cms); NS là độ nhớt có giá trị 2600gs đối với loại vật liệu không định hình và 1700gs đối với loại vật liệu tinh thể.Từ những số liệu trên ta có: L = C.H2 với C = 320 cho vật liệu không định hình và C = 500 cho vật liệu tinh thể. Tốc độ phun phụ thuộc vào nhiều yếu tố : Áp lực phun, độ bóng bề mặt kênh nhựa, nhiệt độ khuôn. Như vậy việc tính toán chính xác diện tích tiết diện kênh nhựa là rất khó khăn và phức tạp. Mặt khác việc tính toán phải dược trên các giả thuyết. Do đó kết quả tính được chỉ là gần đúng. Đối với loại khuôn nhiều lòng khuôn, việc đảm bảo cho các lòng khuôn được điền đầy là rất quan trọng. Để đảm bảo điều này ta có các giải pháp:+ Loại khuôn nhiều lòng khuôn có một đoạn ngắn ở cuối đường kênh nhựa ở lòng khuôn cuối cùng (kênh cân bằng nhân tạo).+ Nhưng biện pháp tốt nhất là cho độ dài của các kênh nhựa của tất cẩ các sản phẩm như nhau (kênh nhựa được cân bằng từng phần). Để đơn giản ta cân bằng các kênh nhựa bằng mô hình hoá đơn giản: Hỡnh 1.18 Các dạng mặt cắt kênh nhựa: Tròn, chữ nhật, đa giác, Elip… Khuôn 6 lòng khuôn Khuông 2 lòng khuôn Khuôn 8 lòng khuôn Khuôn 12 lòng khuônKhuôn 8 lòng khuôn Khuôn 8 lòng khuôn Khuôn 16 lòng khuônSơ đồ1.4. Bố trí cân bằng thời gian chảy tới các lòng khuôn của các kênh nhựaCác miệng phun và khuyết tật khi phun nhựa: 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 nếu cần thiết. Miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa nhưng lại phải có thêm nguyên công cắt và để lại vết cắt lớn trên sản phẩm. Vị trí của miệng phun là rất quan trọng, vị trí sai của miệng phun có thể tạo ra một số khuyết tật sau: Vật được phun bị ngắn: Tức là vật lìệu bị đông cứng kết trước khi sản phẩm được điền đầy. Sản phẩm bị cong vênh: Đối với loại sản phẩm dài, thẳng có một miệng phun trung tâm, xu hướng cấu trúc phân tử nhựa sau khi phun luôn là sẽ gây ra sự uốn cong. Điều này có thể được giảm nhờ có miệng phun rất rộng. Sản phẩm có đường hàn: Khi nhựa chảy quanh vật cản mà bị đông lại nhiều thì nó sẽ không có sự pha trộn tốt với nhau và khi đông cứng nó để lại phía sau một đường phân biệt gọi là đường hàn. Sự tạo đuôi: Khi nhựa chảy qua một cửa hẹp vào trong một lòng khuôn lớn có thể bị tạo thành đuôi. Điều này có thể xẩy ra cả khi lòng khuôn đã hoàn toàn đầy. Hõm co: Khi nhựa phải chảy qua một tiết diện mỏng, nên khó giữ được áp lực khuôn cao để làm đầy các khoảng trống, nên sản phẩm có thể bị hõm co bởi nhựa co lại ở tiết diện dầy.Để tránh điều này ta có thể:+ Thay đổi vị trí miệng phun.+ Thay đổi thiết kế sản phẩm.+ Kết hợp cả hai cách trên. Cản khí: Khi nhựa chảy vào lòng khuôn mà khí trong lòng khuôn không thoát ra được thì sản phẩm sẽ bị hỏng do bọt khí. Do vậy ta phải thiết kế khuôn có lỗ thoát khí (nếu cần) hoặc thay đổi vị trí miệng phun.Các kiểu miệng phun: Miệng phun cuống phun: Miệng phun cuống phun được dùng khi bạc cuống phun có thể dẫn nhựa trực tiếp vào lòng khuôn. Kiểu này rất tốt cho các loại sản phẩm lớn.Nhược điểm là phải chi phí thêm để tách miệng phun sau khi phun khuôn. Miệng phun cạnh: Đây là kiểu miệng phun rất thông dụng, có thể sử dụng cho tất cả các loại sản phẩm. Nhưng phải tính đến phí tổn cắt bỏ nó. Miệng phun kiểu băng: Loại này không thông dụng, chỉ dùng để khắc phục những trục trặc khi bị tạo đuôi, kiểu này để lại dấu vết miệng phun lớn. Miệng phun kiểu đường ngầm: Đây là loại rất thông dụng, bởi nó có thể tự cắt khi sản phẩm nhựa bị đẩy ra khỏi khuôn. Miệng phun đường hầm cũng có thể dùng với khuôn trước. Sản phẩm qua miệng phun được cắt đi nhờ bộ phận mở của khuôn, nhưng có nhược điểm lớn là sản phẩm bị dính vào khuôn trước. Miệng phun điểm chốt: Đây là kiểu thông dụng với cấu trúc khuôn ba tấm có những lòng khuôn lớn mà cần nhiều miệng phun hơn, hoặc cho loại khuôn nhiều lòng khuôn. Kích thước của miệng phun điểm chốt rất quan trọng, nếu điểm chốt quá to hoặc phần côn quá nhỏ thì dấu vết của nó thấy rất rõ.Hệ thống kênh nhựa của nó thường là hình thang ở tiết diện ngang. Miệng phun kiểu cái quạt: Tốt cho sản phẩm khó điền đầy như sản phẩm nhựa Acrylic. Ưu điểm của nó là chảy lên hết bề rộng của sản phẩm nhưng phải chi phí cao khi cắt miệng phun. Miệng phun kiểu đĩa: Kiểu này dùng để điền đầy một lòng khuôn từ một hốc trong sản phẩm. Vật liệu từ cuống phun chảy ra ngoài và tất cả các tiết diện lòng khuôn được điền đầy cùng một lúc. Miệng phun vòng tròn: Loại này dùng để dẫn vật liệu vào sản phẩm hình trụ dài có những tiết diện mỏng, vật liệu làm đầy sản phẩm ngay.5.6.2. Hệ thống đẩy: Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở.Khi thết kế hệ thống đẩy phải đảm bảo: Khoảng đẩy: khoảng đẩy phải lớn hơn từ 510 mm so với chiều cao của sản phẩm được lấy ra từ khuôn sau. Sau khi sản phẩm đựơc lấy 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 đóng khuôn. Phần đỉnh của chốt đẩy về lý thuyết chỉ nằm ngang mức so với lòng khuôn, nhưng có thể trên hoặc dưới 0,050,1 mm. Kích thước của chốt đẩy rất quan trọng nó phải đảm bảo đủ cứng vững để đẩy được sản phẩm ra khỏi lòng khuôn, kích thước của chốt đẩy phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm, nhưng không nên nhỏ hơn 3mm. Thiết kế hệ thống đẩy phải đảm bảo không làm yếu khuôn sau. Khi khuôn dùng để sản xuất từ 50000 sản phẩm trở lên hoặc những sản phẩm cần có hành trình đẩy dài hoặc cần những chốt đẩy rất nhỏ thì nên có những chốt dẫn hướng trong hệ thống đẩy.Hệ thống đẩy bao gồm: Các chốt đẩy tròn: Đây là kiểu chốt đẩy thông thường nhất, nó rất đơn giản để đưa vào trong khuôn. Những lỗ tròn và chốt tròn rất dễ gia công, nhưng để gia công được những lỗ vừa dài và chính xác thì rất tốn kém.Ta có thể doa rộng các lỗ chốt đẩy, chiều dài của lỗ doa có đường kính D nên lấy như sau:Với lỗ nhiệt luyện trước khi gia công: L = 4xDVới lỗ đã nhiệt luyện: L = 3xDChú ý : Đối với những loại khuôn đã tôi mà vật liệu phun vào khuôn là polyacetat, polyamit, polycacbonat thì các lỗ phải để lượng dư trước khi nhiệt luyện để sau này còn mài. Lưỡi đẩy: Lưỡi đẩy tạo ra được nhiều bề mặt đẩy hơn là chốt đẩy tròn nhỏ, đối với những tiết diện mỏng. Nhưng là bất lợi là những lỗ đẩy hình chữ nhật rất khó làm. Các lưỡi đẩy cũng yếu hơn các chốt đẩy tròn nhưng cũng có thể được tăng cứng vững. Việc mài những lỗ đẩy là để tạo nên một bề mặt rất phẳng cho các lưỡi đẩy đi qua. Các ống đẩy: Các ống đẩy rất thuận lợi cho quá trình đẩy quanh các chốt lõi. Khi dùng hệ thống đẩy này, góc thoát có thể giảm xuống đến 50 để tránh các vết chìm để lại trên bề mặt phía trên. Thanh đẩy: Thanh đẩy thường được dùng cho các sản phẩm lớn. Để thanh đẩy không làm hỏng lõi trong khi đẩy và lùi về, thanh đẩy phải đặt cách bề mặt thẳng đứng của khuôn ít nhất 0,5 mm. Chính vì lý do này mà thanh đẩy phải được hướng dọc theo khoảng đẩy. Tấm tháo: Tấm tháo là một trong các hệ thống đẩy tốt nhất. Trong trường hợp này việc dẫn hướng để tránh làm hỏng lõi khuôn cũng rất quan trọng. Các van đẩy: Hệ thống van đẩy không thông dụng trong chế tạo khuôn nhựa. Nó thường được dùng bằng các hình cóc và trợ giúp không khí trong quá trình đẩy có hiệu quả. Một van đẩy cũng rẻ hơn so với dùng tấm tháo. Tuy nhiên phải có một góc lớn hơn 20. Sự đẩy cuống phunkênh nhựamiệng phun:Sự đẩy cuống phun:Hệ thống này phải thực hiện hai hành động:+ Kéo cuống phun ra ngoài khuôn khi khuôn mở.+Đẩy kênh nhựa, cuống phun, và miệng phun ra khỏi khuôn sau. Đối với hành động thứ nhất ta cần một bộ phận kéo cuống phun, có ba kiểu hệ thống kéo cuống phun:Kiểu chỗ cắt sau dạng côn ngược: Đây là kiểu thông dụng mà trong đó dùng như một vùng thân nguội.Bộ phận kéo cuống phun có rãnh vòng: Theo thiết kế này, có một hoặc nhiều rãnh vòng được cắt trong thân nguội để sau đó tạo khả năng kéo cuống phun.Bộ phận kéo cuống phun kiểu chữ Z: Đây là kiểu đơn giản nhất, nhược điểm của kiểu này là cuống phun thường không luôn luôn rời ra khỏi chốt đẩy kiểu này. Để phun khuôn tự động thì vị trí của bộ phận hình chữ Z phải đựơc định vị chính xác.Sự đẩy kênh nhựa:Đối với khuôn có nhiều lòng khuôn và hệ thống kênh nhựa lớn thì nên có nhiều chốt đẩy, điều này làm cho quá trình đẩy từ khuôn sau được êm.+ Quá trình đẩy miệng phun: Với miệng phun bị che khuất hoặc đặt ngầm thì vị trí của bộ phận đẩy cũng rất quan trọng. Nếu các chốt đẩy quá gần miệng phun, miệng phun sẽ không đủ mềm dẻo để thoát ra êm nhẹ. Điều này có thể gây nên đứt miệng phun, chặn tắc dòng chảy trong quá trình phun khuôn tiếp theo. Nếu các chốt đẩy nằm quá xa miệng phun thì cần một khoảng đẩy lớn để miệng phun thoát ra ngoài khuôn. Khi miệng phun bị che khuất hoặc đặt ngầm bị đẩy bằng một chốt đẩy, miệng phun có thể chỉ bị kéo từ một phía, giải pháp là nên có hai chốt đẩy.+ Sự đẩy kép: Đôi khi cần phải đẩy sản phẩm ra bằng hai chuyển động khác nhau và riêng rẽ. Sản phẩm nặng thì dùng tấm tháo (tấm đẩy). Nhưng nếu một phần nhỏ của sản phẩm trong tấm đẩy làm cản trở việc rơi tự do của sản phẩm thì cần phải có một quá trình đẩy kép để đẩy nốt sản phẩm ra.+ Hệ thống đẩy cho quá trình phun khuôn tự động: Quá trình phun khuôn tự động cần có một hệ thống hoàn hảo mà trong đó các sản phẩm cần được rơi ra dễ dàng trước khi đóng khuôn để tránh làm hỏng khuôn hoặc nếu dùng robot thì sản phẩm có thể lấy đi dễ dàng. Hệ thống đẩy có thể được cải tiến bằng cách thêm vào lò xo xung quanh chốt hồi để hệ thống có thể tự chuyển động qua lại không để sản phẩm bị dính vào chốt 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 do của sản phẩm. Một phương pháp tin cậy hơn để thu về hệ thống đẩy là nối hệ thống với máy gia công. Tuy nhiên, việc này có thể có một số trục trặc. Cách tốt nhất là nối hệ thống đẩy của 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 của khuôn, nhất là trong trường hợp sản phẩm hình hộp vì lý do hình dạng mà phải đặt từ phía trong, ta phải nối lòng khuôn và hệ thống đẩy vào phần khuôn cố định. Kiểu này không thông dụng do:+ Vì hệ thống đẩy : Việc nối giữa 2 vòi phun của máy gia công khuôn đối với sản phẩm là xa. Tuy nhiên với một bạc sâu, vòi phun này có thể đi rất sâu vào khuôn, cách khác là dùng bạc cuống phun nóng ở đầu.+ Việc kéo hệ thống đẩy : Có thể dùng đến thiết bị kéo nhìn từ xa hoặc dùng xích. Hệ thống đẩy này có thể điều khiển như một hệ thống bình thường với các chốt đẩy về sau, các trụ định hướng và các trụ đỡ.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:+ Pha một : khi thanh đẩy của hệ thống đẩy, chốt giữa chuyển động cùng với hệ thống đẩy do sức nén của lò xo.+ Pha hai : Khi đầu chốt giữa chạm vào tấm đỡ, thì nó dừng lại.+ Pha ba : Các chốt đẩy chuyển động tiếp và đẩy sản phẩm ra khỏi chốt giữa.Hệ thống chốt hồi về: Có hai kiểu chốt hồi về:+ 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 sẻ chuyển động về vị trí ban đầu chuẩn bị cho chu kỳ ép tiếp theo .+ Hồi khuôn cưỡng bức : Sau khi đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn, thớt khuôn động sẻ 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 dầu, chuẩn bị cho chu kỳ ép tiếp theo.Hệ thống chốt hồi về cần đảm bảo các yêu cầu sau:+ 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 kẹt.+ 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.5.6.3. Hệ thống làm nguội khuôn:Để đạt được thời gian đúc ngắn nhất và đạt được chất lượng trên toàn bộ sản phẩm, người thiết kế khuôn phải thiết kế hệ thống làm nguội khuôn đồng bộ và đầy 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 lượng của sản phẩm. Tuy nhiên cũng không dễ để khuôn hoạt động ở nhiệt độ bình thường. Việc tính toán lưu lượng làm lạnh, kích cỡ và lựa chọn chất làm mát, đặt hệ thống làm mát ở trong lòng khuôn 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 liệu nóng 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 triệt tiêu lượng nhiệt này trong giới han thời gian làm lạnh. Lựa chọn đường kính, kiểu đi của dòng chất làm lạnh trong khuôn và trong lõi . Kiểm tra để đảm bảo rằng dùng các đường làm mát giữa các thành khuôn sẻ không làm yếu khuôn.Để điều khiển nhiệt độ khuôn và để thời gian làm nguội ngắn thì cần phải đặt hệ thống làm nguội khuôn đúng vị trí. Điều này rất quan trọng vì thực tế thời gian làm nguội có hiệu quả rất quan trọng vì thực tế thời gian làm nguội chiếm 50 60% toàn bộ thời gian của chu kỳ phun khuôn. Do đó quá trình làm nguội có hiệu quả rất quan trọng để giảm thời gian của cả chu kỳ, đồng thời làm giảm giá thành sản phẩm.Phải điều khiển nhiệt độ khuôn để có dòng nhựa êm chảy vào khuôn. Để tránh làm nguội quá nhanh, phải giữ nhiệt độ khuôn cao ở cuối 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, chú ý đến độ bền cơ học của vật liệu khuôn. Các kênh làm nguội phải đặt gần nhau, cũng phải chú ý đến độ bền cơ học của khuôn. Đường kính kênh làm nguội phải lớn hơn 8 mm và giữ nguyên như vậy để tránh tốc độ chảy của chất lỏng đang làm nguội khác nhau do đường kính của các kênh làm nguội khác nhau. Chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vòng làm nguội để tránh các kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn, ở ngoài cùng nhiệt độ sẻ quá cao để làm lạnh có hiệu quả. Đặc biệt chú ý đến việc làm nguội những phần dày của sản phẩm., những nơi tập trung nhiều nhựa. Tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn cũng rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến việc làm mát.Cơ sở để xác định hệ thống làm nguội :Dựa vào sự toả nhiệt từ nhựa nóng vào khuôn và sự lấy nhiệt của nước làm mát để giảm nhiệt độ trong khuôn. Để làm nguội khuôn cần chế tạo khuôn có các lỗ để dẫn nước lạnh vào và ra liên tục.Nhiệt lượng cần trao đổi trong khuôn là :Q1 = C1G1(T0 Ttb)(kcal)Trong đó :C1 : Nhiệt dung riêng của vật đúc, kcalKg.0CG1 : Trọng lượng vật đúc, KgQ1 : Nhiệt lượng cần lấy ra khỏi vật đúc, kcalT0 : Nhiệt độ ra khỏi đầu phun của vật liệu, 0CTtb : Nhiệt độ trung bình của vật đúc sau khi làm lạnh.Lượng nhiệt nước làm lạnh lấy ra qua bề mặt của ống dẫn trong khuôn là Q2 = Q1 :Q2 = S(tk tn)(kcal)Trong đó: : Hệ số cấp nhiệt của nước, kcalm2h.độS : Bề mặt trao đổi nhiệt của các ống dẫn, m2tk : Nhiệt độ khuôn, 0CCó thể lấy tk = tntn : Nhiệt độ trung bình của nước.tn = (tv + tr)2tv , tr : Nhiệt độ vào ra của nước, 0C : Thời gian làm nguội, giờLưu lượng nước làm lạnh cần thiết phải dẫn vào khuôn là:G2 = (Kgh)C2 : Nhiệt dung riêng của nước, kcalKg.độThời gian làm lạng cần thiết là: = (s)4. Lõi mặt bên: Khi khuôn có lõi mặt bên tức là không tháo được sản phẩm theo chiều mở của khuôn thì phải thiết kế lõi mặt bên, các trường hợp cần lõi mặt bên là:+ Sản phẩm có lỗ ở mặt bên.+ Sản phẩm có rãnh trang trí.+ Sản phẩm có chỗ gấp khúc. Khi sử dụng lõi mặt bên cần có hệ thống dẫn hướng phù hợp với các chuyển động của nó để tác động lên mặt bên: Ví dụ như lò xo, chốt xiên, cam chân chó, thuỷ lực.5.7. Các chi tiết cơ bản của khuôn5.7.1. Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng: Chức năng chính của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là đưa khuôn sau vào khuôn trước và làm hai phần thẳng hàng. Chốt dẫn hướng nằm ở khuôn trước và bạc dẫn hướng nằm ở khuôn sau để dễ điều khiển và dễ lấy sản phẩm ra. Vị trí của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng : Việc đặt chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là rất quan trọng. Trong một khuôn thường đặt 4 chốt dẫn hướng. Tuy nhiên với loại khuôn đơn giản có thể đặt 2 đến 3 chốt cũng có thể đủ. Thông thường dùng các chốt dẫn hướng có đường kính khác nhau, với khuôn có 3 chốt dẫn hướng thì một chốt phải có đường kính khác, hoặc có thể lựa chọn vị trí đặt của một trong các chốt dẫn hướng đó xê dịch đi một chút. Độ dài của chốt dẫn hướng cũng rất quan trọng, chốt dẫn hướng phải dài hơn miếng ghép cao nhất để tránh hỏng hóc khi đóng khuôn đặc biệt là khi lắp ráp. Nếu không có gì cản trở chuyển động của sản phẩm thì tốt nhất nên đặt chốt dẫn hướng ở khuôn sau. Bạc dẫn hướng đơn giản nhất là khoan lỗ chính xác vào tấm khuô, tuy nhiên sẽ khó sửa chữa khi chi tiết bị mòn. Tốt hơn là ta dùng bạc dẫn hướng dưới dạng một miếng ghép.5.7.2. Các bộ định vị: Thông thường các chốt dẫn hướng có thể giữ được một độ thẳng sơ bộ, nhưng với khuôn chính xác thì dung sai của các chốt dẫn hướng và các bạc dẫn hướng là quá lớn vì vậy ta cần có bộ định vị. Với các loại sản phẩm lớn ta nhất định phải dùng bộ định vị. Trong trường hợp này khuôn phải chịu lực ép mặt bên, nhất là khi khuôn chưa được điền đầy và các chốt dẫn hướng không thể chịu được các lực ép mặt bên này.Vòng định vị: Chức năng của vòng định vị là đặt khuôn đúng tâm vào máy gia công nhựa. Vòng định vị có thể đặt ở khuôn trước hoặc là phần bổ xung ở khuôn sau. Kích thước của vòng định vị phải nhỏ hơn lõ mở của máy gia công nhựa là 0,1 mm với dung sai nhỏ nhất là 0,05mm.5.7.3. Miếng ghép: Các miếng ghép dùng để đơn giản hoá quá trình gia công hoặc tạo nên các mảnh cứng trong thân khuôn trở nên tương đối mềm hơn. Khi cần các lòng khuôn cứng, không nên dùng tấm tôi cứng liền trong tất cả các lòng khuôn vì: Nó có thể bị méo sau khi nhiệt luyện. Nếu một trong hai lòng khuôn hỏng thì phải sửa toàn bộ tấm hoặc một trong hai lòng khuôn phải được che chắn để khuôn tiếp tục hoạt động. Nếu ta dùng một miếng ghép rời, một lòng khuôn có thể sửa khi khuôn vẫn dùng được hoặc thay lòng khuôn dự trữ.5.7.4. Sự thoát khí: Khi nhựa phun vào khuôn và làm đầy hệ thống dẫn cũng như lòng khuôn, nó đẩy không khí ra ngoài lòng khuôn qua bề mặt phân khuôn. Nhưng khi tốc độ phun cao, không khí không thể thoát ra nhanh và bị tắc lại trong lòng khuôn và gây ra phế phẩm. Để tránh điều này phải có rãnh thoát khí, rãnh thoát khí phải đặt đúng nơi mà không khí (luồng khí) bị tắc lại. Thường rãnh thoát khí được xẻ trên đường phân khuôn.5.7.5. Lắp ráp và lỗ để lắp bulông vòng:

Nội dung

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Mục tiêu nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 4

TỔNG QUAN VỀ NHỰA VÀ THIẾT KẾ KHUÔN 4

I.Tổng quan về khuôn 5

1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới 5

1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam 6

II Tìm hiểu vật liệu polymer 7

2.1 Khái niệm chất dẻo 7

2.2 Phân loại và tính chất 8

III Công nghệ gia công chất dẻo 11

3.1 Sử dụng chất dẻo trong khoa học kỹ thuật 11

3.2 Các phương pháp gia công chất dẻo 14

IV Máy ép phun nhựa 18

4.1 Cấu tạo máy ép phun: 18

4.2 Phân loại các loại máy phun nhựa 19

4.3 Chu kỳ phun nhựa của máy ép phun nhựa dùng vít chuyển động qua lại 21

4.4 Các thông số của máy phun nhựa 23

V Đường lối thiết kế khuôn sản phẩm chất dẻo 23

5.1 Định nghĩa: 23

5.2 Các bộ phận chính của khuôn và chức năng của chúng 23

5.4 Cơ sở dữ liệu cần thiết trước khi thiết kế khuôn 25

5.5 Các kiểu khuôn phổ biến 26

5.6 Các hệ thống cơ bản của khuôn 28

5.7 Các chi tiết cơ bản của khuôn 39

5.8 Phương pháp thiết kế khuôn 40

5.9 Sử dụng và bảo quản khuôn 42

CHƯƠNG 2 44

XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẢN PHẨM , ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA ĐỂ THIẾT KẾ KHUÔN 44

I Sử dụng phần mềm Catia để xây dựng mô hình sản phẩm 44

1.1 Cấu trúc phần mềm CATIA 44

1.2 Xây dựng mô hình sản phẩm trên CATIA V5R21 45

II Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế khuôn 46

2.1 Chuẩn bị mẫu khuôn 46

2.2 Thiết kế kết cấu khuôn cho sản phẩm 51

III Ứng dụng phần mềm CATIA để mô phỏng lắp ráp khuôn 61

3.1 Cho mẫu khuôn vào môi trường lắp ráp 61

3.2 Lắp ráp khuôn 63

3.3 Mô phỏng lắp ráp khuôn 65

KẾT LUẬN 66

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, tialửa điện EDM … thì việc thiết kế và chế tạo lòng khuôn đó đơn giản hơn nhiều, rútngắn được thời gian sản xuất, đảm bảo độ chính xác gia công về hình dáng, kíchthước, độ chính xác tương quan.

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 đó chọn đề tài: “ Nghiên cứu tính toán thiết kế khuôncho sản phẩm vỏ điện thoại di động ” làm đồ án tốt nghiệp

Nói đến đề tài nghiên cứ này trước tiên ta phải nhắctới lịch sử ra đời của côngnghệ ép phun này Cùng với người anh trai Isaiah của mình, Hyatt đã chế tạo ra

máy ép phun đầu tiên và được cấp bằng sáng chế năm 1872 Chiếc máy này tươngđối đơn giản so với các máy ép phun đang sử dụng ngày nay Máy làm việc tựanhư một ống kiêm tiêm, bằng cách sử dụng một piston để ép nhựa xuyên qua xilanh được làm nóng và đi vào lòng khuôn Ngành công nghiệp nhựa phát triểnchậm chạm trong những năm này vì sự hạn chế công nghệ.

Ngành công nghiệp nhanh chóng phát triển và mở rộng trong những năm 1940

vì chiến tranh thế giới thứ II đã tạo ra một nhu cầu rất lớn cần sản phẩm tốn ít chiphí, sản xuất hàng loạt Năm 1946, nhà phát minh Mỹ James Watson Hendry pháttriển máy ép trục vít đầu tiên, cho phép kiểm soát chính xác hơn nhiều tốc độ ép vàchất lượng sản phẩm Máy này cho phép trộn vật liệu trước khi phun để pha màunhựa hoặc trộn đều nhựa tái chế với nguyên liệu nhựa chưa dùng trước khi phun.Máy ép trục vít vẫn được giữ và phát triển cho đến ngày này

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ , công nghệ ép phunđang ngày càng phát triển hơn và là xu thế của tương lai Đi cùng với sự phát triển

đó phải kể đến vô số các công trình nghiên cứu ở nhiều quy mô và hình thức khácnhau Từ cơ bản cho đến chuyên sâu , việc nghiên cứu chính là bước đầu tiên choviệc sản xuất ra vô số sản phẩm từ công nghệ ép phun Trên thế giới , việc nghiêncứu khuôn ép phun đã được nghiên cứu từ rất lâu , phải nói là có từ trước khingành công nghiệp của chúng ta ra đời Các công trình nghiên cứu trong lĩnh vựcnày trên phải nói là rất nhiều và vô cùng phong phú ,từ việc nghiên cứu lý thuyếtcông nghệ ép phun , cho đến nghiên cứu quy trình thiết kế , quy trình gia côngkhuôn… Điều này được thể hiện ở mức độ đa dạng và phức tạp của các sản phẩmđược sản xuất ra hiện nay Một trong số đó là sản phẩm vỏ điện thoại Chúng ta

có thể thấy các dòng sản phẩm về điện thoại là vô cùng phong phú , đi cùng với nó

là nhiều loại vỏ điện thoại khác nhau về mẫu mã và vật liệu Nhưng những sảnphẩm vỏ điện thoại làm bằng nhựa theo công nghệ ép phun là chiếm đa số hơn cả

Lý do đơn giản là vì công nghệ chế tạo không quá phức tạp , giá thành rẻ , dễ chế

tạo , và điều quan trọng nhất là đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu thiết kếsản phẩm vỏ điện thoại đã được ứng dụng trong sản xuất Việc nghiên cứu ở nước

ta trong lĩnh vực này hiện nay cũng vô cùng đa đạng Nhiều công trình nghiên cứ

đã được áp dụng trong sản xuất , để cho ra vô số các sản phẩm mang thương hiệuViệt nam Không phải đề tài nghiên cứu nào cũng sẽ được áp dụng vào thực tiễn ,cho dù phạm vi nghiên cứu đề tài có lớn , mức đầu chuyên sâu và độ đầu tư vào đềtài cao Nhưng việc nghiên cứu là không thể thiếu cho dù đã có quá nhiều đề tàinghiên cứu trong lĩnh vực này , bởi đây là tiền đề cho quá trình sản xuất sau này

* Đối tượng nghiên cứu :

- Nghiên cứu lý thuyết công nghệ ép phun

- Nghiên cứu modun Mechanican Design của phần mềm Catia v5r21 để thiết kế rakhuôn vỏ điện thoại

* Phạm vi nghiên cứu :

Trong khuôn khổ của một khóa luận tốt nghiệp kéo dài trong khoảng một tháng( từ ngày 15/5 – 22/6/2017 ), việc nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu chỉ ởmức độ khái quát , mà ở đây là nghiên cứu nhiều về lý thuyết công nghệ ép phuncho sản phẩm khuôn vỏ điện thoại

Đề tài được nghiên cứu dựa trên phương phân tích và tổng hợp lý thuyết và môhình hóa sản phẩm để thiết kế một bộ khuôn vỏ điện thoại

5 Mục tiêu nghiên cứu

Thiết kế hoàn chỉnh một bộ khuôn ép phun cho chi tiết vỏ điện thoại

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NHỰA VÀ THIẾT KẾ KHUÔN

Ngày nay sản phẩm nhựa đó chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tếquốc dân, vật liệu nhựa ngày càng có những tính chất ưu việt như về chất lượng và

độ bền Trong khi đó các vật liệu tự nhiên hay vật liệu kim loại tổng hợp khôngthể đáp ứng được một số yêu cầu với những tính năng đặc biệt, vượt trội về độ bền,nhẹ, dẻo dai và giá thành Vì vậy, ngành công nghiệp nhựa đó phát triển rất nhanhchúng trong thời gian qua, kéo theo đó là các lĩnh vực tạo hình sản xuất và chế tạocác sản phẩm từ nhựa cũng phát triển, đặc biệt trong đó phải kể đến ngành côngnghiệp chế tạo khuôn ép phun cho sản phẩm nhựa ra đời và cho ra vô số sản phẩmvới đủ kiểu dáng, chủng loại phục vụ cho đời sống của con người

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

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 đó chọn đề tài: “Nghiên cứu tính toán thiết kếkhuôn cho sản phẩm vỏ điện thoại di động ” làm đồ án tốt nghiệp Sau một thờigian tìm hiểu thực tế và nghiên cứu tài liệu, được sự hướng dẫn tận tình của ThầyNgô Văn Điệu và sự lỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án

I.Tổng quan về khuôn

1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới

Trên thế giới, cuộc cách mạng về máy tính điện tử có tác động lớn và nền sảnxuất công nghiệp Đặc biệt trong ngành khuôn mẫu hiện đại, công nghệ thông tin(CNTT) đó được ứng dụng rộng rãi, để nhanh chóng chuyển đổi các quy trình sảnxuất theo kiểu truyền thống sang kiểu sản xuất công nghệ cao Nhờ đó, các giaiđoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bước được tự động hóa (CAD/CAM-trong đó CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử, CAM là sản xuất có

sự trợ giúp của máy tính điện tử còn gọi là gia công điều khiển số)

Các nước có nền sản xuất công nghiệp tiên tiến như: Nhật Bản, Đài Loan,Hàn Quốc…đó hình thành mô hình liên kết tổ hợp để sản xuất khuôn mẫu chấtlượng cao, cho từng lĩnh vực khác nhau :

 Chuyên thiết kế chế tạo khuôn nhựa, khuôn dập nguội, khuôn dập nóng, khuônđúc 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 mẫunhư: 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 các dịch vụ nhiệt luyện cho các cơ sở sản xuất khuôn

 Chuyên cung cấp các dụng cụ cắt để gia công khuôn

 Chuyên cung cấp các phần mềm chuyên dụng về CAD/CAM/CAE/CNC

 Chuyên thực hiện các dịch vụ đo lường và kiểm tra chất lượng khuôn

Những mô hình trên là những mô hình liên kết mở giúp các doanh nghiệp có điềukiện đầu tư chuyên sâu vào nhiều lĩnh vực với việc ứng dụng CNC, theo hướng tự động hóa quá trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và phát huy tối đa năng lực các thiết bị của mình.

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 chỉ đáp ứng được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ cho chế tạo các sảnphẩm cơ khí tiêu dùng và một phần cho các công ty liên doanh nước ngoài Vớinhững sản phẩn có yêu cầu kỹ thuật cao (máy giặt, tủ lạnh, ô tô, xe máy…) hầu hếtphải nhập bán thành phẩm hoặc nhập khuôn Một trong những nguyên nhân cầnđược đề cập đến là các doanh nghiệp sản xuất khuôn mẫu trong nước hiện đang đaphần hoạt động trong tình trạng tự khép kín, chưa có sự phối hợp, liên kết với nhau

để đi vào thiết kế và sản xuất chuyên sâu một hoặc một số mặt hàng tương tự;trang thiết bị ở hầu hết các cơ sở thuộc trình độ công nghệ thấp; hoặc có nơi đó đầu

tư thiết bị công nghệ cao nhưng sự đầu tư lại trùng lặp do chưa có sự hợp tác giữacác doanh nghiệp trong sản xuất Bên cạnh đó nguồn nhân lực thiết kế chế tạo vàchuyển giao công nghệ cũng bị phân tán Cũng do sản xuất nhỏ lẻ cho nên ngay cảviệc nhập thép hợp kim làm khuôn mẫu cũng phải nhập khẩu với giá thành cao.Những điều này đó giải thích tại sao chi phí sản xuất khuôn mẫu của các doanhnghiệp Việt Nam luôn lớn dẫn đến hiệu quả sản xuất hạn chế

Quy hoạch phát triển nghành 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, và một sốngành sản xuất khác như: sản xuất sản phẩm từ cao su, plastic Cùng với đó là nhucầu rất lớn về khuôn nhựa, khuôn đúc áp lực…Như vậy, ngay trong nước ta nhucầu của thị trường về các loại khuôn mẫu là rất cao Vấn đề đặt ra cho các cơ quanquản lý Nhà nước là: cần phải tiến hành công tác quy hoạch để định hướng pháttriển công nghệ sản xuất khuôn mẫu; thực hiện các công tác tổ chức, điều phối,hợp tác, liên kết sản xuất giữa các cơ sở ra sao nhằn đầu tư và phát triển công nghệsản xuất khuôn mẫu đạt hiệu quả tối đa

Vật liệu các loại

Vật liệu gốm sứVật liệu kim loại Vật liệu cao phân tửVật liệu thấp phân tử

Nhựa nhiệt dẻoTái sinh được

Nhựa nhiệt rắnKhông tái sinh

Vậy nên, xu thế hội nhập và hợp tác kinh tế quốc tế muốn tồn tại và phát triểnbền vững thì ngành công nghệ sản xuất khuôn mẫu ở nước ta cần phải có các giảipháp đúng, phù hợp

II Tìm hiểu vật liệu polymer

2.1 Khái niệm chất dẻo

Chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu được tạo thành bởi nhiều phần tử (các caophân tử Polyme) Nó có thể được tổng hợp hoặc thay đổi từ thành phần nhỏ (gọi làMonome) Chất dẻo là vật rắn (có thể là trạng thái lỏng trong quá trình gia công).Định nghĩa chất dẻo (nhựa) có thể phân loại bằng sự phân loại theo biểu đồ dướiđây:

Sơ đồ 1.1: Phân loại chất dẻoCác cao phân tử Polyme thường được cấu tạo từ những thành phần có cấu trúcgiống nhau gọi là đoạn mạch thành phần ( monome)

Cao phân tử có nguồn gốc từ thiên nhiên: Cenllulo, len, cao su thiên nhiên…Cao phân tử có nguồn gốc nhân tạo được tổng hợp từ các monome

Bảng 1.1: Trọng lượng phân tử Người ta phân loại các chất cao phân tử căn cứ vào trọng lượng phân tử:

Các tính chất của chất dẻo được điều chế từ một nhóm đơn phân tử chủ yếu do

độ dài của mạch phân tử quyết định Độ lớn của mạch phân tử được xác định bằngphân tử lượng trung bình (M) hoặc độ trùng hợp trung bình (P)

Độ trùng hợp trung bình được biểu diễn qua trọng lượng phân tử và phân tửlượng của monomer

Các Polyme được tạo thành từ các monomer nhờ các phản ứng trùng hợp, trùngphối, trùng ngưng, đồng trùng hợp

2.2 Phân loại và tính chất

2.2.1.Phân loại

Dựa trên tính chất vật lí, tính chất hoá học, cấu trúc phân tử, khả năng gia công

và các yếu tố tác động lên vật liệu mà người ta phân loại chất dẻo theo nhiềuphương pháp khác nhau như: phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học (Polyme kếttinh, polyme định hình), phân loại chất dẻo theo công nghệ (nhựa nhiệt dẻo, nhựanhiệt rắn), phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch đại phân tử, phân loại chất dẻotheo công dụng (nhựa thông dụng, nhựa kĩ thuật, nhựa kĩ thuật chuyên dùng)

a Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học

Trong các vật liệu Polyme,tuỳ theo trạng thái sắp sếp chuỗi mạch của nó mà ta

có thể phân ra loại nhựa có dạng kết tinh hay không kết tinh (vô định hình)

Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme được xếp khít nhau theo mọt trật tựnhất định thì ta có vật liệu Polyme kết tinh

Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme được sắp xếp không theo một trật tựnhất định nào thì ta có Polyme định hình Polyme kết tinh không có nghĩa là toàn

Thấp phân tử Trọng lượng phân tử dưới 1000Cao phân tử thường Trọng lượng phân tử 1000-10.000

Cao phân tử có trọng lượng lớn Trọng lượng phân tử 10.000-80.000

Siêu cao phân tử Trọng lượng phân tử trên 1000.000

bộ khối Polyme đều ở trạng thái kết tinh mà trong đó vẫn có thể có những pha vôđịnh hình.

Các Polyme ở trạng thái kết tinh thường ở trạng thi đục mờ Các Polyme ởtrạng thái không kết tinh có độ trong suốt

b Phân loại chất dẻo theo công nghệ

Chất dẻo được chia thành 2 loại: Chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn

- Chất dẻo nhiệt dẻo:

Là loại vật liệu Polyme có khả năng lập lại nhiều lần quá trình chảy mềm dướitác dụng của nhiệt vầ trở nên cứng rắn (định hình ) khi được làm nguội.Trong quátrình tác dụng của nhiệt nó chỉ thay đổi tính chất vật lí chứ không có phản ứng hoáhọc xảy ra

- Chất dẻo nhiệt rắn:

Là loại vật liệu Polyme khi bị tác dụng của nhiệt hoặc các giải pháp xử lí hoáhọc sẽ trở nên cứng rắn (định hình sản phẩm) Nhựa nhiệt rắn sau khi nóng chảy vàđóng rắn nó không còn khả năng chảy sang trạng thái chảy mềm dưới tác động củanhiệt nữa Do vậy nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các loại phế phẩm,phế liệu hoặc các sản phẩm đã qua sử dụng

c Phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch phân tử

Theo cách này có thể phân biệt các loại Polyme có hình dạng sợi tuyến tính,hình dạng sợi phân nhánh, cấu trúc lưới không gian, cấu trúc hình dây thang,cấutrúc lưới phẳng, cấu trúc hình sao, cấu trúc răng lược

d Phân loại chất dẻo theo công dụng:

Trong thực tế sản xuất và sử dụng nhựa thường được phân thành 3 loại: Nhựathông dụng,nhựa kĩ thuật và nhựa hỗn hợp

- Nhựa thông dụng: Là loại nhựa được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới với

khối lượng lớn có ưu điểm là giá thành thấp và dễ gia công thành sản phẩm

- Nhựa kĩ thuật: Là loại nhựa có nhiều đặc tính ưu việt hơn nhựa thông dụng

như độ bền ké, bền va đập, độ kháng nhiệt

- Nhựa kĩ thuật chuyên dùng: Là loại nhựa có trọng lượng phân tử rất cao

(1.000.000 hoặc lớn hơn) Mỗi loại chỉ được sử dụng ở một số lĩnh vực riêng biệt

2.2.2.Tính chất hoá học

a Tính chịu hoá chất

Khác với kim loại, đa số các loại nhiệt thường bền khi chịu tác động của môitrường khí quyển Hơn nữa chúng còn bền với các loại hoá chất như axit, kiềm,muối và nhiều hoá chất khác

b Tính chịu thời tiết khí hậu

Tính chịu thời tiết khí hậu là tính thay đổi về chất lượng độ bền của sản phẩmdưới ảnh hưởng của ánh sáng (tia cực tím), nhiệt độ không khí (oxy, Ozon) quátrình giảm độ bền dưới tác động của khí hậu gọi là sự lão hoá của nhựa

Để giảm lão hoá người ta thường dùng thêm một số chất phụ gia Các chất phụgia này có tác dụng hạn chế sự lão hoá của nhựa

2.3 Chất phụ gia trong chất dẻo

2.3.1 Chất bôi trơn

Chất bôi trơn trong nhằm giảm ma sát giữa các mạch hay đoạn mạch cao phân

tử của chất dẻo và cải thiện tính chất chảy dưới tác dụng của nhiệt

Chất bôi trơn ngoài nhằm làm tránh dự bám dính giữa nhựa với bề mặt tronglòng xylanh, bề mặt trục vít và lòng khuôn

Các loại bôi trơn gồm có:Rượu béo, axit béo, xà phòng kim loại

2.3.4 Chất chống tĩnh điện

Sự tích điện trên bề mặt vật liệu không dẫn điện có thể được khử bằng cách sửdụng chất chống tĩnh điện để tạo nên một lớp bề mặt háo nước

Các chất chống tĩnh điện gồm các chất hoạt động bề mặt, muối vô cơ.

2.3.5 Chất làm chậm cháy

Chất làm chậm cháy tạo nên sự kháng cháy cho chất dẻo.Cơ chế của chất chậmcháy là không cho phát triển phản ứng oxy trên bề mặt chất dẻo tiếp xúc với lửahoặc sức nóng bằng cách tạo ra trên lớp bề mặt một lớp bảo vệ

Các chất chậm cháy thường có chứa Aluminium, Autimon,Brom,Chất chem.Cháy thường dưới dạng oxit vô cơ hay phân tử hữu cơ có chứa yếu tố halogen.2.3.6 Chất tạo xốp

Chất tạo xốp làm cho sản phẩm chất dẻo có những lỗ xốp bên trong

Có hai loại chất tạo xốp:

Chất tạo xốp vật lí: Các lỗ xốp tạo thành do thay đổi trạng thái vật lí của chất

xốp như sự giãn nở khí nén, bốc hơi chất lỏng, hoà tan của chất rắn

Chất tạo xốp hoá học: Các chất xốp tạo thành do sự phóng thích khí khi chất

tạo xốp bị phân huỷ dưới tác dụng của nhiệt

2.3.7 Chất tạo màu

Màu được chia làm hai loại là: thuốc nhuộm và chất màu

Thuốc nhuộm là chất hữu cơ tan trong nhựa,nhưng không bền nhiệt

Chất màu là loại chất vô cơ không tan trong nhựa, kháng nhiệt hơn thuốcnhuộm màu

2.3.8 Chất độn

Chất độn là chất trơ thêm vào trong chất dẻo để cải thiện độ bền và các yêu cầukhác trong khi sử dụng Chất độn cũng làm cho giá thành của sản phẩm giảm Cóchất độn vô cơ và hữu cơ Chất độn cacbonat canxi và cao lanh, bột tan được sửdụng nhiều hơn cả

III Công nghệ gia công chất dẻo

3.1 Sử dụng chất dẻo trong khoa học kỹ thuật

3.1.1 Đặc trưng của chất dẻo

Do thành phần cấu tạo và tính chất đặc biệt của chất dẻo nên một số loại chấtdẻo thường được dùng trong kỹ thuật làm các chi tiết máy thay cho vật liệu kimloại Đối với những loại chất dẻo ứng dụng trong kỹ thuật và sản xuất để làm chitiết máy thì chúng có ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm : nhẹ( tỷ trọng 0,9-2,5) , tính chống ẩm , tính chống ăn mòn , khótruyền nhiệt và truyền điện ,dễ gia công dẻo , nhiều vật liệu trong suốt do vậy cóthể nhuộm màu để tạo màu cho sản phẩm , có độ bền riêng( độ bền trọng lượng) Nhược điểm : Tính chịu nhiệt thấp , tính đàn hồi thấp , dễ cắt xén , độ cứng bềmặt thấp , dễ bị xước , dễ cháy , bị lão hoá theo thời gian ,giá thành cao

3.1.2 ứng dụng của các loại chất dẻo

Chất dẻo trong kỹ thuật thường được phân loại theo phương pháp công nghệgồm có nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn

Nhựa nhiệt dẻo:

Là loại chất dẻo có khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tácdụng của nhiệt độ và trở nên cứng rắn khi được làm nguội Trong quá trình tácđộng, nó chỉ thay đổi tính chất vật lý chứ không có phản ứng hoá học xảy ra

Các loại nhựa nhiệt dẻo như : Polyvinyl ,Polyetylen , Polypropylen , Polystyren, nhựa AS , nhựa ABS , nhựa Acrylic , Polyamit , Polycacbonat ,Polyacetat

Nhựa nhiệt rắn :

Là loại chất dẻo khi có tác dụng nhiệt hay hoá học sẽ trở nên đóng rắn và không

có khả năng chảy dẻo nữa Nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các sảnphẩm đã sử dụng

Các loại nhựa nhiệt rắn như :Nhựa Phenol, Ure , nhựa Melamine ,Polyeste ,nhựa Epoxy , nhựa Epoxy , nhựa Silicon

Sau đây là một số bảng thống kê số liệu các loại nhựa

(<C)

Nhiệt độ cuốiPiston (C)

6 PA6 PolyAmit (Nylon6) 50-80 250-280

11 Elastomer Nhựa đàn hồi cao su Nhiệt độ lưu

hóa

75-110

Bảng 1.2- Nhiệt độ gia công các loại nhựa:

Chú ý: Nhựa ABS dễ bị ô xy hóa trong khuôn nếu gián đoạn quá 15 phút

Bảng 1.3- Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa:

Về độ co ngót của nhựa ta xem bảng sau:

11 PC 0,8 1,2

Bảng 1.4: Độ co của một số loại nhựa

3.2 Các phương pháp gia công chất dẻo

3.2.1 Công nghệ cán

Quá trình cán là một trong những phương pháp sản xuất của công nghiệp giacông chất dẻo mà trong đó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo được chế tạo thành tấm hoặcmàng

Các máy cán thường sử dụng đoá là các máy có 4 hoặc 5 trục cán xếp theo cácdạng chữ I, L, F, Z

Hình 1.1.Các loại thiết bị cán I,L,F,Z

Về mặt nguyên lí thì hầu hết các chất dẻo đều cán được tuy nhiên người tathường dùng các chất nhiệt dẻo sau đây để cán vì những loại vật liệu này thích hợpcho việc tạo ra màng mỏng, tấm

Công nghệ tráng phân lớp được hiểu là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vậtliệu cốt dạng tấm mềm dễ uốn (như vải, giấy, sợi tự nhiên, sợi tổng hợp…).

Để tráng phủ lớp vật liệu cốt thì có nhiều phương pháp:

- Phương pháp phét bằng dao phết: Nhờ dao phết chất dẻo (bột nhão)được

phết lên vật liệu làm cốt đang dịch chuyển phía dưới dao phết

- Phương pháp tráng phân lớp bằng trục trụ tròn: Sử dụng hệ thống nhiều

trục trụ tròn làm cho bột chất dẻo dãn ra một độ dài nhất định sau đó mang lớp chấtdẻo này phủ lên vật liệu cốt

- Phương pháp tẩm nhúng: Vật liệu cốt được di chìm qua lớp bột PVC có độ

nhớt nhỏ, lượng dư được các thanh gạt gạt xuống

- Tráng phủ bằng máy đùn: Cho chất dẻo nóng chảy từ máy đùn qua đầu đùn

có khe rộng và phủ lên các vật liệu cốt Sau đó chất dẻo cùng vật liệu cốt đi quakhe của các trục cán đang quay, chất dẻo được ép lên vật liệu cốt

- Tráng phủ bằng máy cán: Vật liệu cốt cùng với chất dẻo được dẫn vào một

khe hở thứ hai hoặc thứ ba của máy cán, khi đó các trục cán sẽ ép chất dẻo lên vậtliệu cốt

- Tráng phủ bằng phương pháp tiếp xúc: Sử dụng để tráng phân lớp cho chất

dẻo PVC hoặc Polyurethan

3.2.3 Công nghệ đùn

Từ chất dạng hột hoặc bột ta thu được sản phẩm sản xuất liên tục ví dụ như sảnxuất ống nhờ một thiết bị gọi là máy đùn

Máy đùn thực chất là một thành viên trong dây truyền sản xuất, nó gồm có thiết

bị tạo hình, bộ phận chỉnh hình, bộ phận kéo sản phẩm, bộ phận thu sản phẩm hoặccắt sản phẩm thành từng đoạn nhất định

Máy đùnĐầu đùn Tạo cỡLàm nguội

Tạo cỡThiết bị kéo sản phẩm

Sơ đồ 1.2 : Công nghệ đùn chất dẻo

Gia công đùn được sử dụng để gia công đối vớ sản lượng lớn chủ yếu là cácchất dẻo như PVC cứng, PVC mềm, PE và PP

3.2.4 Gia công vật thể rỗng

Để tạo hình cho vật thể rỗng chúng ta có nhiều cách như đùn thổi,phun thổi đúc

ki tâm, ghép 2 nửa vỏ mà ta có thể chế tạo bằng phương pháp đúc, phun ép tạohình nóng

Với phương pháp này quá trình sản xuất được chia làm hai bước:Đùn ống tạophôi và bước tạo hình sản phẩm

Vật liệu cho sản phẩm loại này chủ yếu là Polyetylen (85%) tạo ra các mặt hàng

Cụng nghệ ộp phun khỏc cụng nghệ thường ở chỗ vật liệu ộp khụng đổ thẳngvào khoang khuụn mà được đổ vào khoang nung riờng, sau khi đến một nhiệt độnhất định dưới tỏc dụng của Piston vất liệu được phun vào khoang khuụn kớn.

Ta cú sơ đồ quỏ trỡnh ộp phun như sau:

Hỡnh 1.2: Sơ đồ ộp phun trục vớt 1.Nửa khuụn di động 6.Phần tử nung

Chất dẻo nóng Máy đúc

Vật Liệu

Sơ đồ 1.3 Dõy truyền cụng nghệ ộp phun

IV Máy ép phun nhựa

Một công đoạn không thể thiếu trong quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm nhựaPlastic là công đoạn ép phun nhựa vào lòng khuôn nhựa để điền đầy lòng khuôntạo ra sản phẩm trên máy ép phun (Injection Machine) Như vậy máy ép phun cóvai trò rất quan trọng trong việc chế tạo sản phẩm nhựa Plastic Máy ép phun cónhiệm vụ đỡ và kẹp chặt khuôn nhựa, nung chảy nhựa nhiệt dẻo và ép phun với ápsuất cao vào trong lòng khuôn nhựa Sau đó giữ khuôn để nhựa nóng chảy trongkhuôn nguội và định hình sản phẩm thì mở khuôn và hệ thống đẩy sẽ đẩy sản phẩmnhựa ra ngoài Chu kỳ như vậy liên tục lặp đi lặp lại để sản suất hàng loạt các sảnphẩm nhựa Nếu muốn sản xuất một san phẩm khác thì người ta sẽ chế tạo cáckhuôn khác và gá khuôn đó lên máy ép phun và tiếp tục sản xuất Trong phần này,

em xin trình bày một số nét chính trong việc tìm hiểu, nghiên cứu tính năng, tácdụng, nguyên lý hoạt động của máy ép phun nhựa nhiệt dẻo

4.1 Cấu tạo máy ép phun:

Các phần nguyên lý của máy phun nhựa:

Hình 1.3 : Cấu tạo méy ép phun

- Bộ phận kẹp gồm có: Đầu xy lanh thuỷ lực chính; Cơ cấu khuỷu (đòn); Xà

- Các phụ tùng khác: Công tắc giới hạn (N.C/N.O); Báo sự cố; Chỉ thị nhiệt

độ dầu thuỷ lực; RPM gauge (máy đo) đồng hồ đo vòng quay; Van kiểm tra nước

Hình 1.4 : Máy ép phun nhựa thực tế

4.2 Phân loại các loại máy phun nhựa

- Máy phun nhựa nhiệt dẻo

- Máy phun nhựa đặt nhiệt

Các loại máy phun nhựa:

- Máy phun nhựa thẳng đứng

- Máy phun nhựa nằm ngang

Các kiểu máy phun nhựa:

- Đường phun: Phun chiều trục (đường từng đoạn); Phun theo đường

- Hệ thống kẹp: Chuyển động thuỷ lực; Chuyển động cơ - thuỷ lực.4.2.1 Máy ép phun với vít chuyển động qua lại theo đường:

Hình 1.5 : Sơ đồ đầu phun của máy ép phun dùng xoắn vít

Sự phun nhựa được thực hiện bởi một vít quay mà nó chuyển động lùi vàtiến trong xylanh nung nóng, là một vít quay, nó tạo ra sự chuyển động của vật liệuhạt từ phễu nguyên liệu và buộc vật liệu đi dọc theo thùng xilanh nóng Khi vậtliệu đến cuối của vít thì vít chuyển động ngược lại để tích vật liệu lại Vào lúc đóvít lại tiến lên mạnh mẽ và hoạt động giống như một Piston, ép nhựa phun vàokhuôn qua vòi phun với áp lực phun cao

4.2.2 Máy ép phun dùng Piston - Vít 2 giàn:

Hoạt động của vít chuyển động qua lại sẽ hạn chế lượng vật liệu có thể đượcdẻo hoá do thể tích chứa vật liệu nhựa nóng chảy cuối vít có giới hạn Tuy nhiên,

sự hạn chế này có thể khắc phục được bằng việc sử dụng Piston - Vít 2 giàn Ở đâyvật liệu di động trên toàn bộ chiều dài của vít qua 1 van nạp vào trong khoangphun Cũng ở đây, Piston phun bắt buộc phải lùi lại Van bắng đạn sẽ được mở rakhi Piston phun tiến lên phía trước và vật liệu được phun vào khuôn

Hình 1.6 : Máy ép phun dựng Piston-Vít 2 giàn4.2.3 Piston phun một giàn: Là loại cũ nhất được biết đến, nó hoạt động như sau:

Từ phễu hạt được đưa đến xilanh phun Ở đây chuyển dộng lên phía trước củaPiston buộc các hạt đi tới bộ phận mở rộng (màng phun) Xung quanh súng phun(Spreader) sẽ là băng nhiệt, nó sẽ làm chảy hạt Chúng đi qua giữa xilanh và màngphun vào mỏ vịt

4.2.4 Piston 2 giàn: Nó gồm 2 cụm Piston, cái này đặt phía trên cái kia, một cái để

dẻo hoá vật liệu và dẫn vật liệu đến cho xilanh kia mà ở đó Piston thứ 2 sẽ hoạtđộng như một Piston bắn đạn và đẩy vật liệu dẻo vào khuôn

4.3 Chu kỳ phun nhựa của máy ép phun nhựa dùng vít chuyển động qua lại

Đơn giản nhất và cũng thường gặp nhất là khuôn 2 nửa mà chúng được bắttrực tiếp vào các tấm kẹp khuôn của máy ép phun Hai chi tiết cơ bản có ở mọikhuôn ép phun là: Nửa khuôn ở phía trước vòi phun và nửa khuôn ở phía đóngkhuôn Người ta có thể gọi chúng là chày và cối Quá trình chế tạo 1 sản phẩm -một chu kỳ cho ở hình sau:

Pha 1: Kẹp chặt khuôn và phun vào

Hình 1.7 : Kẹp chặt khuôn

Chất dẻo lỏng đươc ép vào khuôn kín Cụm đóng khuôn cần phải tác dụng vàokhuôn một lực lớn (lực kẹp khuôn) để không có 1 tí chất dẻo lỏng nào chảy ra từcác khe của khuôn Chất chảy lỏng đi từ cụm hoá dẻo vào 1 máy xoắn vít với 1trục xoắn có thể xê dịch hướng trục mà nó hoạt động như 1 cái Piston, được ép vàolòng khuôn Cụm hoá dẻo phải liên kết chặt chẽ vơi khuôn, nhờ đó chất dẻo lỏngkhông bị mất mát.

Pha 2: Thời gian dừng với áp lực đuổi theo

Hình 1.8 : Thời gian dừngTrên cơ sở sự phân cách về nhiệt giữa khuôn và cụm dẻo hoá, cả 2 đều có mứcnhiệt rất khác nhau, liên kết này chỉ được duy trì 1 lúc cho đến khi chất dẻo lỏngkhông còn khả năng chảy nữa Sau khi điền đầy khuôn chất dẻo bắt đầu đông cứnglại và khi đó thể tích của nó sẽ co lại đôi chút Bằng cách ép tiếp và điền đầy tiếp,thể tích được bổ xung cho đủ, do đó phải duy trì áp lực lên chất dẻo lỏng cho đếnlúc nó đông cứng song

Pha 3: Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài

Hình 1.9 : Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài

Vì quá trình hoá dẻo cần một thời gian nhất định, trục xoắn bát đầu ép vật liệu qua

sự quay của nó, để tạo ra từng liều lượng nhằm làm chảy nó ra và xếp đặt nó trướckhi phun Trục xoắn tạo ra không gian trống bằng cách nó trượt lùi lại dọc trụctrong xylanh phun, chống lại áp lực đó Khi vật được phun đông đặc lại, cụm hoádẻo rời khỏi khuôn, nhờ đó chất dẻo lỏng ở vòi phun không bị đông đặc lại Cụm

đóng khuôn sẽ tiếp tục đóng cho đến khi sản phẩm đông đặc đến mức có thể đượctống ra ngoài.

4.4 Các thông số của máy phun nhựa

4.4.1 Lực kẹp (tấn): Được tính bởi số tấn của lực khoá khuôn

Lực kẹp khuôn Fc được tính bằng công thức: Fc = 1,15.Pi.A vớiPi(Kg/cm2) là áp lực phun; A(cm2) là diên tích bề mặt

4.4.2 Dung tích phun: Được quy định cho dung tích mỗi lần bắn

4.4.3 Tỷ lệ hoá dẻo: Thể tích của vật liệu được hoá dẻo trong thời gian cho trước.4.4.4 Mức độ phun: Đó là tốc độ lớn nhất Max mà toàn bộ chất dẻo dự kiến có thểđược phun qua ống mỏ vịt ở áp suất cho trước

4.4.5 Áp lực phun: Đối với máy Piston thì đây là áp lực ở Piston phun Đối với vít

chuyển động qua lại áp lực này là ở vật liệu phía trước của vít

4.4.6 Khoảng mở của máy: Khoảng mở cho phép của máy khi mở khuôn

V Đường lối thiết kế khuôn sản phẩm chất dẻo

5.2 Các bộ phận chính của khuôn và chức năng của chúng

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

Sản phẩm được tạo hình giữa hai phần của khuôn Khoảng trống ở giữa haiphần khuôn được điền đầy nhựa và nó sẽ mang hình dáng sản phẩm Phần lõm vào

sẽ xác định hình dạng ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn, phần xác địnhhình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi

Hình 1.10: Các bộ phận chính của khuônLâi khu«n

Lßng khu«n

Kho¶ng trèng gi÷a lßng khu«n vµ lâi khu«n

Phần tiếp xúc lõi và lòng khuôn gọi là đường phân khuôn Ngoài ra khuôn còn cócác bộ phận khác:

9 Tấm kẹp phía sau 18 Bạc dẫn hướng

19.Chốt dẫn hướng

Kết cấu cơ bản của một bộ khuôn phun nhựa:

Hình 1.11: Kết cấu cơ bản của một bộ khuôn

1 Tấm kẹp phía trước: kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun

2 Tấm khuôn phía trước: là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong vàphần ngoài của sản phẩm

3 Vòng định vị: đảm bảo vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn

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

13

3 1

15 14 16

5 Sản phẩm.

6 Bộ định vị: đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố định và phần chuyểnđộng của khuôn

7 Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài

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

9 Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun

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

11 Tấm giữ: giữ chốt đẩy vào tấm đẩy

12 Tấm đẩy: đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy

13 Bạc dẫn hướng chốt: để tránh hao mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tấmgiữ do chuyển động mạnh giữa chúng

14 Chốt hồi về: làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khi khuôn đóng lại

15 Bạc mở rộng: dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn, hỏng tấm kẹp phía saukhối ngăn và tấm đỡ

16 Chốt đỡ: dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ 5 tránh cho tấm đỡkhỏi bị cong do áp lực đẩy cao

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

18 Bạc dẫn hướng: để tránh mài mòn nhiều hoặc làm hỏng tấm khuôn sau vìbạc dẫn hướng có thể thay được

19 Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn đểliên kết chính xác hai phần của khuôn

5.3 Yêu cầu kĩ thuật đối với khuôn ép sản phẩm 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 đảmbảo 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 (vàitrăm tấn)

- 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 địnhhình nhanh chóng trong lòng khuôn từ đó 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

5.4 Cơ sở dữ liệu cần thiết trước khi thiết kế khuôn

Bản vẽ chi tiết với đầy đủ kích thước và các yêu cầu kỹ thuật như:

- 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, độchính xác về hình dáng hình học và vị trí tương quan giữa các bề mặt

- Số lượng chi tiết yêu cầu

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

Các thông số kỹ thuật của máy ép như :

- Lực ép lớn nhất của máy ép có thể ép được

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

- Kích thước bàn máy để lắp khuôn

- Áp lực phun lớn nhất của máy

- Khoảng mở tối đa và tối thiểu của máy

- Kích thước lỗ định vị khuôn trên bàn máy

Số lượng lòng khuôn của bộ khuôn cần thiết kế: Theo yêu cầu của kháchhàng hoặc theo yêu cầu của sản lượng cũng như giá thành khuôn, giá thành sảnphẩm

5.5 Các kiểu khuôn phổ biến

5.5.1 Khuôn hai tấm:

Phương pháp dùng hai tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn, vì nó đơn giản.Tuy nhiên, đối với sản phẩm loại lớn không bố trí được miệng khuôn ở tâm, hoặcsản phẩm có nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn, cần nhiều miệngphun ở tâm thì kết cấu khuôn có thể thay bằng hệ thống khuôn ba tấm

Hình 1.12: Kết cấu của khuôn 2 tấm5.5.2 Khuôn ba tấm:

Khuôn 3 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 Đối

Tấm kẹp

sau

Hệ thống đẩy Tấm khuôn di động

Lõi Sản

phẩm

Tấm cố định

Bạc cuống phunLòng khuôn

với những chi tiết vách mỏng có dòng chảy nhựa rộng và dài Hai hoặc nhiều cổngnhựa có hướng vào trong chi tiết có thể tạo nên lưu lượng dòng chảy bằng nhau vàtránh được hiện tượng phân luồng dòng chảy Khuôn 3 tấm rất phù hợp với nhiềutrường hợp.

Đối với những khuôn phức tạp, độ cứng vững của các phần khuôn là rấtquan trọng và khi lắp rắp phải cẩn thận và bảo đảm từng bước lắp ráp diễn ra suôn

sẻ Ứng suất được gây ra bởi lực kẹp khuôn có thể đủ lớn và có thể là nguyên nhângây ra các biến dạng Chúng cần được kiểm tra sử dụng phân tích sức bền vật liệu

để duy trì bảo đảm những biến dạng của khuôn không vượt quá lượng biến dạngcho phép của khuôn Trong trường hợp đặc biệt, khi lực kẹp vượt quá mức chophép thì có thể làm biến dạng những chi tiết của khuôn, biến dạng đó đủ để co giãnđàn hồi trở lại, lúc đó sự đẩy ra lớn hơn độ co của nhựa và kết quả là bị kẹt Đốivới họ khuôn bố trí nhiều lòng khuôn, các lòng khuôn được bố trí ở nhiều nơi khácnhau, cố gắng đảm bảo vị trí các khoảng cách giữa các lòng khuôn bằng nhau càngtốt để tạo lực lực ép đều trên khuôn Sự cân bằng tốt nhất khi tổng momen của lực

ở các sản phẩm về trục của khuôn bằng không

Hình 1.13: Kết cấu của khuôn 3 tấm

Tấm di động

Tấm giữa

Tấm cố định

5.5.3 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 kẹp của máy thấp (nghĩa là sửdụng cho loại máy có kích thước nhỏ) Với loại hệ thống khuôn này chúng ta cómột hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn

Hình 1.14: Kết cấu của khuôn nhiều tầng

5.6 Các hệ thống cơ bản của khuôn

do thiếu hụt kết hợp với việc điền đầy không đủ và tỷ trọng thấp Qua lúc đông đặccũng có thể vẫn xảy ra nếu dòng chảy không cân bằng nhau

Do đó bước đầu tiên trong thiết kế nhiều lòng khuôn là bố trí xắp đặt dòngchảy bằng nhau, mỗi dòng chảy tỷ lệ với mỗi lòng khuôn sao cho tất cả các lòngđược điền đầy như nhau trong cùng một thời gian Nếu tất cả lòng khuôn là nhưnhau thì sẻ làm giảm giá trị bằng lượng giảm áp suất từ cuống phun tới mỗi đầu racủa cổng nhựa Trong trường hợp đơn giản này, một cách trình bày “cân bằng tựnhiên” có chiều dài và kích cỡ bằng nhau đối với tất cả các máng dẫn Số lòng

Lòng khuôn Lòng khuôn LõiLõi

khuôn đối với khuôn cân bằng tự nhiên là 2, 4, 6, 8, 16, 18, 24, 32, 48, 64, 72, 96v.v và vòng tròn miệng phun được đặt ở giữa Không gian đủ cần phải ở giữa lòngkhuôn để cho phép làm mát đều trên khuôn Trong nhiều trường hợp phức 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 thế nhiệtmất đi rất nhanh, sau một thời gian lớp nhựa đông đặc đạt được một độ dày nhấtđịnh thì nhiệt thu được từ nhựa và ma sát do dòng chảy cân bằng với lượng nhiệtmất đi, như vậy đã đạt được trạng thái cân bằng nhiệt

Vì nhựa là một chất dẫn nhiệt kém nên lớp vỏ đông đặc sẽ đóng một vai trò

là lớp 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 sẻ bị mỏng đi do nhiệt ma sátsinh ra lớn

Để có được một lớp cách nhiệt bằng phẳng thì không nên để có góc nhọnlàm cản trở dòng chảy Hơn nữa vùng làm nguội chậm khó qua được ở cuối cuốngphun và kênh nhựa tốt nhất là làm giống như dùng vật liệu cứng, điều này chophép nhựa nóng chảy chảy qua được

Cuống phun:

- Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy

phun và kênh nhựa

- Với khuôn hai tấm cuống phun nên có một nấc

nhỏ để phù hợp với chỗ không ăn khớp, như hình bên:

- Với hệ thống cuống phun thông thường,

thường có bạc cuống phun Bạc cuống phun được tôi

cứng để không bị vòi phun của máy làm hỏng

- Kích thước của cuống phun phụ thuộc vào Hình 1.15: Cuống phunhai yếu tố: khối lượng và độ dầy thành của sản phẩm cũng như loại vật liệu nhựađược sử dụng

Ta có quan hệ: W: Khối lượng (g)

D: Đường kính mặt cắt ngang cuống phun (mm)

Hình 1.17Bán kính trên bạc cuống phụ và vòi phun phải tạo nên được sự liên kết phù hợpgiữa chúng Bán kính trên bạc cuống phun phải lớn hơn 25 mm so với bán kínhcủa vòi phun để đảm bảo không có khe hở giữa cuống phun và vòi phun khi chúngtiếp xúc với nhau.

Góc côn của cuống phun là yếu tố rất quan trọng, góc côn này ảnh hưởngđến việc thầo cuống phun ra khỏi bạc cuống phun và thời gian làm nguội Do vậygóc côn này không được quá nhỏ hay quá to, tối thiểu nên là 10

Kênh nhựa:

- Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun Kênh nhựa phảiđược thiết kế ngắn nhất có thể để có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn màkhông bị mất nhiều áp lực

- Kích thước của kênh nhựa phải đảm bảo đủ nhỏ để làm giảm phế liệu vàlượng nhựa trong lòng khuôn, nhưng phải đủ lớn để chuyển một lượng vật liệuđáng kể để điền đầy lòng khuôn nhanh và giảm sự mất áp lực ở kênh nhựa và cácmiệng phun

- Kênh nhựa có các loại tiết diện ngang như hình tròn, hình thang, kênh hìnhchữ nhật, kênh hình bán nguyệt và hình cong Nhưng trong các loại kênh nhựa trênthì kênh nhựa có tiết diện hình tròn hoặc hình thang là tốt nhất

- Kênh nhựa hình tròn cho phép một lượng vật liệu tối đa chảy qua màkhông bị mất nhiều nhiệt, tuy nhiên việc chế tạo khuôn loại này đắt hơn vì kênhnhựa phải nằm ở hai bên của mặt khuôn

- Khi dùng kênh nhựa hình thang thì phải sử dụng một lượng vật liệu nhiềuhơn so với hình tròn, nhưng kênh hình thang dễ gia công hơn vì nó chỉ nằm ở mộtbên của mặt phân khuôn

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5.5 6 D(mm)

W(g)

100 200 300 400 500 600 700

- Để xác định diện tích tiết diện kênh nhựa ta phải dựa vào thời gian điềnđầy:

Q : Lưu lượng phun.(m3/s)

s : Diện tích tiết diện.(m m2)

v : Tốc độ phun.(m/s)

- Cách tính dòng chảy: Mỗi loại chất dẻo sẽ chảy trong một khoảng cách chitiết có liên quan đến độ dày của thành kênh mà nó chảy qua Quan hệ này được thểhiện trong tỷ lệ 200:2 nghĩa là với thành dày 2mm thì độ dài tối đa của dòng chảy

là 200mm Xuất phát từ công thức:

PH=

Trong đó: B là chiều rộng (cm) và D là chiều dày (cm); P là lực ép tối

đa (ví dụ 1200 bar); VF là chu vi của dòng chảy trước (30cm/s); NS là độ nhớt cógiá trị 2600g/s đối với loại vật liệu không định hình và 1700g/s đối với loại vật liệutinh thể

Từ những số liệu trên ta có: L = C.H2 với C = 320 cho vật liệu khôngđịnh hình và C = 500 cho vật liệu tinh thể

- Tốc độ phun phụ thuộc vào nhiều yếu tố : Áp lực phun, độ bóng bề mặtkênh nhựa, nhiệt độ khuôn Như vậy việc tính toán chính xác diện tích tiết diệnkênh nhựa là rất khó khăn và phức tạp Mặt khác việc tính toán phải dược trên cácgiả thuyết Do đó kết quả tính được chỉ là gần đúng

- Đối với loại khuôn nhiều lòng khuôn, việc đảm bảo cho các lòng khuônđược điền đầy là rất quan trọng Để đảm bảo điều này ta có các giải pháp:

+ Loại khuôn nhiều lòng khuôn có một đoạn ngắn ở cuối đường kênhnhựa ở lòng khuôn cuối cùng (kênh cân bằng nhân tạo)

+ Nhưng biện pháp tốt nhất là cho độ dài của các kênh nhựa của tất cẩcác sản phẩm như nhau (kênh nhựa được cân bằng từng phần)

- Để đơn giản ta cân bằng các kênh nhựa bằng mô hình hoá đơn giản:

Hỡnh 1.18 Các dạng mặt cắt kênh nhựa: Tròn, chữ nhật, đa giác, Elip…

Khuôn 6 lòng khuôn Khuông 2 lòng khuôn Khuôn 8 lòng khuôn

Khuôn 12 lòng khuôn Khuôn 8 lòng khuôn

Khuôn 8 lòng khuôn Khuôn 16 lòng khuôn

Sơ đồ1.4 Bố trí cân bằng thời gian chảy tới các lòng khuôn của các kênh nhựa

H:W = 2:4H

W

150

Vật liệu thừaVật liệu thừaVật liệu thừa

Các miệng phun và khuyết tật khi phun nhựa:

- Miệng phun là miệng mở giữa kênh nhựa và lòng khuôn Các miệng phunthường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếu cần thiết

- Miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa nhưng lại phải cóthêm nguyên công cắt và để lại vết cắt lớn trên sản phẩm

- Vị trí của miệng phun là rất quan trọng, vị trí sai của miệng phun có thể tạo

- Sản phẩm có đường hàn: Khi nhựa chảy quanh vật cản mà bị đông lạinhiều thì nó sẽ không có sự pha trộn tốt với nhau và khi đông cứng nó để lại phíasau một đường phân biệt gọi là đường hàn

- Sự tạo đuôi: Khi nhựa chảy qua một cửa hẹp vào trong một lòng khuôn lớn

có thể bị tạo thành đuôi Điều này có thể xẩy ra cả khi lòng khuôn đã hoàn toànđầy

- Hõm co: Khi nhựa phải chảy qua một tiết diện mỏng, nên khó giữ được áplực khuôn cao để làm đầy các khoảng trống, nên sản phẩm có thể bị hõm co bởinhựa co lại ở tiết diện dầy

Để tránh điều này ta có thể:

+ Thay đổi vị trí miệng phun

+ Thay đổi thiết kế sản phẩm

+ Kết hợp cả hai cách trên

- Cản khí: Khi nhựa chảy vào lòng khuôn mà khí trong lòng khuôn khôngthoát ra được thì sản phẩm sẽ bị hỏng do bọt khí Do vậy ta phải thiết kế khuôn có

lỗ thoát khí (nếu cần) hoặc thay đổi vị trí miệng phun

Các kiểu miệng phun:

- Miệng phun cuống phun: Miệng phun cuống phun được dùng khi bạccuống phun có thể dẫn nhựa trực tiếp vào lòng khuôn Kiểu này rất tốt cho các loạisản phẩm lớn.Nhược điểm là phải chi phí thêm để tách miệng phun sau khi phunkhuôn

- Miệng phun cạnh: Đây là kiểu miệng phun rất thông dụng, có thể sử dụngcho tất cả các loại sản phẩm Nhưng phải tính đến phí tổn cắt bỏ nó

- Miệng phun kiểu băng: Loại này không thông dụng, chỉ dùng để khắc phụcnhững trục trặc khi bị tạo đuôi, kiểu này để lại dấu vết miệng phun lớn

- Miệng phun kiểu đường ngầm: Đây là loại rất thông dụng, bởi nó có thể tựcắt khi sản phẩm nhựa bị đẩy ra khỏi khuôn Miệng phun đường hầm cũng có thể

dùng với khuôn trước Sản phẩm qua miệng phun được cắt đi nhờ bộ phận mở củakhuôn, nhưng có nhược điểm lớn là sản phẩm bị dính vào khuôn trước.

- Miệng phun điểm chốt: Đây là kiểu thông dụng với cấu trúc khuôn ba tấm

có những lòng khuôn lớn mà cần nhiều miệng phun hơn, hoặc cho loại khuônnhiều lòng khuôn Kích thước của miệng phun điểm chốt rất quan trọng, nếu điểmchốt quá to hoặc phần côn quá nhỏ thì dấu vết của nó thấy rất rõ

Hệ thống kênh nhựa của nó thường là hình thang ở tiết diện ngang

- Miệng phun kiểu cái quạt: Tốt cho sản phẩm khó điền đầy như sản phẩmnhựa Acrylic Ưu điểm của nó là chảy lên hết bề rộng của sản phẩm nhưng phải chiphí cao khi cắt miệng phun

- Miệng phun kiểu đĩa: Kiểu này dùng để điền đầy một lòng khuôn từ mộthốc trong sản phẩm Vật liệu từ cuống phun chảy ra ngoài và tất cả các tiết diệnlòng khuôn được điền đầy cùng một lúc

- Miệng phun vòng tròn: Loại này dùng để dẫn vật liệu vào sản phẩm hìnhtrụ dài có những tiết diện mỏng, vật liệu làm đầy sản phẩm ngay

5.6.2 Hệ thống đẩy: Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi

khuôn mở

Khi thết kế hệ thống đẩy phải đảm bảo:

- Khoảng đẩy: khoảng đẩy phải lớn hơn từ 510 mm so với chiều cao củasản phẩm được lấy ra từ khuôn sau

- Sau khi sản phẩm đựơc lấy ra, hệ thống đẩy phải trở về vị trí ban đầu đểcác chốt đẩy không làm hỏng các lòng khuôn của khuôn trước khi đóng khuôn

- Phần đỉnh của chốt đẩy về lý thuyết chỉ nằm ngang mức so với lòng khuôn,nhưng có thể trên hoặc dưới 0,050,1 mm

- Kích thước của chốt đẩy rất quan trọng nó phải đảm bảo đủ cứng vững đểđẩy được sản phẩm ra khỏi lòng khuôn, kích thước của chốt đẩy phụ thuộc vàokích thước của sản phẩm, nhưng không nên nhỏ hơn 3mm

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

- Khi khuôn dùng để sản xuất từ 50000 sản phẩm trở lên hoặc những sảnphẩm cần có hành trình đẩy dài hoặc cần những chốt đẩy rất nhỏ thì nên có nhữngchốt dẫn hướng trong hệ thống đẩy

Hệ thống đẩy bao gồm:

- Các chốt đẩy tròn: Đây là kiểu chốt đẩy thông thường nhất, nó rất đơn giản

để đưa vào trong khuôn Những lỗ tròn và chốt tròn rất dễ gia công, nhưng để giacông được những lỗ vừa dài và chính xác thì rất tốn kém

Ta có thể doa rộng các lỗ chốt đẩy, chiều dài của lỗ doa có đường kính Dnên lấy như sau:

Với lỗ nhiệt luyện trước khi gia công: L = 4xD

Với lỗ đã nhiệt luyện: L = 3xD

Chú ý : Đối với những loại khuôn đã tôi mà vật liệu phun vào khuôn làpolyacetat, polyamit, polycacbonat thì các lỗ phải để lượng dư trước khi nhiệtluyện để sau này còn mài.

- Lưỡi đẩy: Lưỡi đẩy tạo ra được nhiều bề mặt đẩy hơn là chốt đẩy tròn nhỏ,đối với những tiết diện mỏng Nhưng là bất lợi là những lỗ đẩy hình chữ nhật rấtkhó làm Các lưỡi đẩy cũng yếu hơn các chốt đẩy tròn nhưng cũng có thể đượctăng cứng vững Việc mài những lỗ đẩy là để tạo nên một bề mặt rất phẳng cho cáclưỡi đẩy đi qua

- Các ống đẩy: Các ống đẩy rất thuận lợi cho quá trình đẩy quanh các chốtlõi Khi dùng hệ thống đẩy này, góc thoát có thể giảm xuống đến 50 để tránh cácvết chìm để lại trên bề mặt phía trên

- Thanh đẩy: Thanh đẩy thường được dùng cho các sản phẩm lớn Để thanhđẩy không làm hỏng lõi trong khi đẩy và lùi về, thanh đẩy phải đặt cách bề mặtthẳng đứng của khuôn ít nhất 0,5 mm Chính vì lý do này mà thanh đẩy phải đượchướng dọc theo khoảng đẩy

- Tấm tháo: Tấm tháo là một trong các hệ thống đẩy tốt nhất Trong trườnghợp này việc dẫn hướng để tránh làm hỏng lõi khuôn cũng rất quan trọng

- Các van đẩy: Hệ thống van đẩy không thông dụng trong chế tạo khuônnhựa Nó thường được dùng bằng các hình cóc và trợ giúp không khí trong quátrình đẩy có hiệu quả Một van đẩy cũng rẻ hơn so với dùng tấm tháo Tuy nhiênphải có một góc lớn hơn 20

- Sự đẩy cuống phun-kênh nhựa-miệng phun:

Sự đẩy cuống phun:

Hệ thống này phải thực hiện hai hành động:

+ Kéo cuống phun ra ngoài khuôn khi khuôn mở

+Đẩy kênh nhựa, cuống phun, và miệng phun ra khỏi khuôn sau Đốivới hành động thứ nhất ta cần một bộ phận kéo cuống phun, có ba kiểu hệ thốngkéo cuống phun:

Kiểu chỗ cắt sau dạng côn ngược: Đây là kiểu thông dụng mà trong đó dùngnhư một vùng thân nguội

Bộ phận kéo cuống phun có rãnh vòng: Theo thiết kế này, có một hoặc nhiềurãnh vòng được cắt trong thân nguội để sau đó tạo khả năng kéo cuống phun

Bộ phận kéo cuống phun kiểu chữ Z: Đây là kiểu đơn giản nhất, nhược điểmcủa kiểu này là cuống phun thường không luôn luôn rời ra khỏi chốt đẩy kiểu này

Để phun khuôn tự động thì vị trí của bộ phận hình chữ Z phải đựơc định vị chínhxác

Sự đẩy kênh nhựa:

Đối với khuôn có nhiều lòng khuôn và hệ thống kênh nhựa lớn thì nên cónhiều chốt đẩy, điều này làm cho quá trình đẩy từ khuôn sau được êm

+ Quá trình đẩy miệng phun: Với miệng phun bị che khuất hoặc đặtngầm thì vị trí của bộ phận đẩy cũng rất quan trọng Nếu các chốt đẩy quá gầnmiệng phun, miệng phun sẽ không đủ mềm dẻo để thoát ra êm nhẹ Điều này cóthể gây nên đứt miệng phun, chặn tắc dòng chảy trong quá trình phun khuôn tiếptheo Nếu các chốt đẩy nằm quá xa miệng phun thì cần một khoảng đẩy lớn đểmiệng phun thoát ra ngoài khuôn Khi miệng phun bị che khuất hoặc đặt ngầm bịđẩy bằng một chốt đẩy, miệng phun có thể chỉ bị kéo từ một phía, giải pháp là nên

có hai chốt đẩy

+ Sự đẩy kép: Đôi khi cần phải đẩy sản phẩm ra bằng hai chuyểnđộng khác nhau và riêng rẽ Sản phẩm nặng thì dùng tấm tháo (tấm đẩy) Nhưngnếu một phần nhỏ của sản phẩm trong tấm đẩy làm cản trở việc rơi tự do của sảnphẩm thì cần phải có một quá trình đẩy kép để đẩy nốt sản phẩm ra

+ Hệ thống đẩy cho quá trình phun khuôn tự động: Quá trìnhphun khuôn tự động cần có một hệ thống hoàn hảo mà trong đó các sản phẩm cầnđược rơi ra dễ dàng trước khi đóng khuôn để tránh làm hỏng khuôn hoặc nếu dùngrobot thì sản phẩm có thể lấy đi dễ dàng Hệ thống đẩy có thể được cải tiến bằngcách thêm vào lò xo xung quanh chốt hồi để hệ thống có thể tự chuyển động qualại không để sản phẩm bị dính vào chốt đẩy Điều này cho phép đẩy được hai hoặcnhiều lần Trong một số trường hợp quá trình đẩy, các chốt về có thể ngăn cản rơi

tự do của 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 Cách tốtnhất là nối hệ thống đẩy của khuôn vào hệ thống của hệ thống gia công khuônnhựa bằng các bulông

Sự đẩy từ nửa cố định: Nói chung khuôn luôn luôn có thể đặt hệ thống đẩyvào phần chuyển động của khuôn, nhất là trong trường hợp sản phẩm hình hộp vì

lý do hình dạng mà phải đặt từ phía trong, ta phải nối lòng khuôn và hệ thống đẩyvào phần khuôn cố định

Kiểu này không thông dụng do:

+ Vì hệ thống đẩy : Việc nối giữa 2 vòi phun của máy gia công khuônđối với 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 nóng ở đầu

+ Việc kéo hệ thống đẩy : Có thể dùng đến thiết bị kéo nhìn từ xahoặc dùng xích Hệ thống đẩy này có thể điều khiển như một hệ thống bình thườngvới các chốt đẩy về sau, các trụ định hướng và các trụ đỡ

Hệ thống đẩy đặc biệt: Đối với những sản phẩm được thiết kế có hệ thốnggiữ ta có thể lợi dụng tính đàn hồi của nhựa để đẩy sản phẩm Quá trình đẩy gồm 3giai đoạn:

+ Pha một : khi thanh đẩy của hệ thống đẩy, chốt giữa chuyển độngcùng với hệ thống đẩy do sức nén của lò xo

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

+ Pha ba : Các chốt đẩy chuyển động tiếp và đẩy sản phẩm ra khỏichốt giữa.

Hệ thống chốt hồi về: Có hai kiểu chốt hồi về:

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

+ Hồi khuôn cưỡng bức : Sau khi đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn,thớt khuôn động sẻ chuyển động dần về phía chốt tĩnh để lòng khuôn Hệ thốngchốt hồi tỳ vào mặt thớt tĩnh đưa toàn bộ hệ thống chày đẩy về vị trí dầu, chuẩn bịcho chu kỳ ép tiếp theo

Hệ thống chốt hồi về cần đảm bảo các yêu cầu sau:

+ 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 kẹt

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

5.6.3 Hệ thống làm nguội khuôn: Để đạt được thời gian đúc ngắn nhất và đạtđược chất lượng trên toàn bộ sản phẩm, người thiết kế khuôn phải thiết kế hệ thốnglàm nguội khuôn đồng bộ và đầy đủ ở lòng khuôn và lõi Đối với một vài loại nhựathì chỉ cần thay đổi nhiệt độ đến 50 ở trong lòng khuôn cũng gây ra những ảnhhưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm Tuy nhiên cũng không dễ để khuôn hoạtđộng ở nhiệt độ bình thường Việc tính toán lưu lượng làm lạnh, kích cỡ và lựachọn chất làm mát, đặt hệ thống làm mát ở trong lòng khuôn và lõi phụ thuộc vàonhà 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 liệu nóngchảy vào khuôn cho đến khi sản phẩm được tháo ra

- Tính toán vận tốc tổng hợp của dòng chảy và chất làm nguội để triệt tiêulượng nhiệt này trong giới han thời gian làm lạnh

- Lựa chọn đường kính, kiểu đi của dòng chất làm lạnh trong khuôn và tronglõi

- Kiểm tra để đảm bảo rằng dùng các đường làm mát giữa các thành khuôn

sẻ không làm yếu khuôn

Để điều khiển nhiệt độ khuôn và để thời gian làm nguội ngắn thì cần phảiđặt hệ thống làm nguội khuôn đúng vị trí Điều này rất quan trọng vì thực tế thờigian làm nguội có hiệu quả rất quan trọng vì thực tế thời gian làm nguội chiếm 50

60% toàn bộ thời gian của chu kỳ phun khuôn Do đó quá trình làm nguội cóhiệu quả rất quan trọng để giảm thời gian của cả chu kỳ, đồng thời làm giảm giáthành sản phẩm

Phải điều khiển nhiệt độ khuôn để có dòng nhựa êm chảy vào khuôn Đểtránh làm nguội quá nhanh, phải giữ nhiệt độ khuôn cao ở cuối dòng chảy Để điềukhiển tốt nhiệt độ trong khuôn cần chú ý những điểm sau:

- Những kênh làm nguội phải đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt, chú ý đến

độ bền cơ học của vật liệu khuôn

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

- Đường kính kênh làm nguội phải lớn hơn 8 mm và giữ nguyên như vậy đểtránh tốc độ chảy của chất lỏng đang làm nguội khác nhau do đường kính của cáckênh làm nguội khác nhau

- Chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vòng làm nguội để tránh các kênhlàm nguội quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn, ở ngoài cùng nhiệt độ sẻ quácao để làm lạnh có hiệu quả

- Đặc biệt chú ý đến việc làm nguội những phần dày của sản phẩm., nhữngnơi tập trung nhiều nhựa

- Tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn cũng rất quan trọng, nó ảnh hưởngđến việc làm mát

Cơ sở để xác định hệ thống làm nguội :

Dựa vào sự toả nhiệt từ nhựa nóng vào khuôn và sự lấy nhiệt của nước làmmát để giảm nhiệt độ trong khuôn Để làm nguội khuôn cần chế tạo khuôn có các

lỗ để dẫn nước lạnh vào và ra liên tục

Nhiệt lượng cần trao đổi trong khuôn là :

Q1 = C1G1(T0 - Ttb) (kcal)Trong đó :

C1 : Nhiệt dung riêng của vật đúc, kcal/Kg.0CG1 : Trọng lượng vật đúc, Kg

Q1 : Nhiệt lượng cần lấy ra khỏi vật đúc, kcalT0 : Nhiệt độ ra khỏi đầu phun của vật liệu, 0CTtb : Nhiệt độ trung bình của vật đúc sau khi làm lạnh

Lượng nhiệt nước làm lạnh lấy ra qua bề mặt của ống dẫn trong khuôn là

Q2 = Q1 :Q2 = S(tk - tn) (kcal)Trong đó:

 : Hệ số cấp nhiệt của nước, kcal/m2h.độ

S : Bề mặt trao đổi nhiệt của các ống dẫn, m2