Nghiên cứu xây dựng bài giảng điện tử cho môn học “

- Độ dãn nở nhiệt: Hế số dãn nở nhiệt tuyến tính của chất dẻo so với thép lớn hơn 7 - 15 lần vì vậy với chất dẻo khi thiết kế các sản phẩm khuôn mẫu luôn luôn phải để ý đến điều này.. K

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những gì mà tôi viết trong luận văn này, hoàn toàn là do sự tìm hiểu và nghiên cứu của bản thân Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả khác nếu có đều được trích dẫn nguồn gốc cụ thể

Luận văn này cho đến nay chưa được bảo vệ tại bất kỳ Hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ nào và chưa được công bố trên bất kỳ một phương tiện thông tin nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cao đoan ở trên

Luận văn của tôi sẽ không thể hoàn thành nếu không có sự cộng tác hỗ trợ từ các thầy cô giáo – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt tới những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp – vì sự quan tâm, động viên và ủng hộ nhiệt tình của

họ đối với tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC BẢNG 5

DANH MỤC HÌNH 6

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ VỀ KHUÔN 9

1.1.Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới và Việt Nam 9

1.1.1.Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới 9

1.1.2.Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam 10

1.2 Khái niệm chung về khuôn 10

1.2.1.Vật liệu chất dẻo 10

1.2.1.1 Chất dẻo 10

1.2.1.2 Polymer 11

1.2.1.3 Tính chất, đặc điểm, ứng dụng của chất dẻo 13

1.2.2 Cơ sở thiết kế khuôn 17

1.2.2.1 Khái niệm về khuôn 17

1.2.2.2 Các bộ phận cơ bản của khuôn 20

1.2.2.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa 22

1.2.2.4 Hệ thống đẩy 22

1.2.2.5 Hệ thống chốt hồi về 24

1.2.2.6 Hệ thống cấp nhựa 24

1.2.2.7 Lõi mặt bên của khuôn 26

1.2.2.8 Hệ thống làm nguội khuôn 27

1.2.2.9 Vật liệu làm khuôn 29

1.2.2.10 Phương pháp thiết kế khuôn 29

1.2.3 Máy ép phun 32

1.2.3.1 Cấu tạo máy ép phun 32

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BGĐT VÀ GIẢNG DẠY 33

2.1 Tổng quan nghiện cứu bài giảng điện tử 33

2.2 Phương tiện dạy học và vai trò của phương tiện dạy học 34

2.2.1 Phương tiện 34

2.2.2 Đa phương tiện 34

2.2.3 Phương tiện dạy học 35

2.2.3.1 Một số khái niệm liên quan 35

2.2.3.2 Nguyên tắc sử dụng phương tiện dạy học 38

2.2.3.3 Vai trò của phương tiện dạy học 39

2.2.3.4 Các yêu cầu đối với các phương tiện dạy học 39

2.3 Cở sở lý luận và thực tiễn của việc nghiên cứu thiết kế bài giảng điển tử 40

2.3.1 Tổng quan về thiết kế bài giảng điện tử 40

2.3.2 Công nghệ dạy học hiện đại và bài giảng điện tử 41

2.3.2.1 Công nghệ 41

2.3.2.2 Công nghệ dạy học hiện đại 41

2.3.2.3 Bản chất của công nghệ dạy học hiện đại 42

2.3.2.4 Đặc điểm của công nghệ dạy học hiện đại 42

2.3.2.5 Tác dụng của công nghệ dạy học 42

2.3.2.6 Điểm lưu ý về công nghệ dạy học hiện đại 43

2.3.3 Tiếp cận công nghệ dạy học hiện đại qua bài giảng điện tử 43

2.3.3.1 Khái niệm bài điện tử 43

2.3.3.2 Một số đặc trưng của bài giảng điện tử 44

2.3.3.3 So sánh sự giống và khác nhau giữa giáo án điện tử và giáo án truyền thống 45

2.3.3.4 Quy trình thiết kế BGĐT 45

2.3.3.5 Hiệu quả của sử dụng bài giảng điện tử 50

2.3.3.6 Các tiêu chí đánh giá bài giảng điện tử 51

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ GIẢNG DẠY THIẾT KẾ 52 GIA CÔNG KHUÔN 52

3.1 Đối tượng giảng dạy 52

3.2 Mục tiêu bài giảng 52

3.2.1 Kiến thức và kỹ năng đạt được 52

3.2.2 Thời lượng bài giảng 52

3.3 Nội dung của bài giảng 52

3.3.1 Bài giảng lý thuyết 52

3.3.2.Dựng mô hình bằng Ulead GIF Animato/Photoshop/ Easy GIF Animator trong thiết kế 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Mô hình giáo dục 33 Bảng 2.2 Sự khác nhau giữa giáo án điện tử và giáo án truyền thống 46

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1:Các loại vật liệu 11

Hình 1.2: Cấu trúc phân tử của một số loại hợp chất 13

Hình 1.3:Cấu tạo khuôn hai tấm 17

Hình 1.4:Khuôn ba tấm 18

Hình 1.5:Khuôn ba tấm 18

Hình 1.6: Khuôn nhiều tầng 19

Hình 1.7:Cấu tạo sơ bộ 20

Hình 1.8: Các bộ phận cơ bản của khuôn 20

Hình 1.9: Hệ thống đẩy 23

Hình 1.10:Hệ thống chốt hồi về 24

Hình 1.11:Chốt xiên 26

Hình 1.12:Cam chân chó 27

Hình 1.13 Các kiểu bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật 32

Hình 1.14 Kiểu bố trí lòng khuôn dạng tròn và thẳng 32

Hình 1.15:Cấu tạo máy ép phun 32

Hình 2.1 Sơ đò quy trình thiết kế bài giảng điện tử 47

MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, nền kinh tế nước ta đã đạt được tốc độ tăng trưởng cao,

cơ cấu kinh tế có bước chuyển dịch mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa Quá trình Côn nghiệp hóa- hiện đại hóa và hội nhập kinh tế quốc tế ở nước ta yêu cầu phải đáp ứng đủ số lượng lao động lỹ thuật chất lượng cao cho các ngành kinh tế, nhất là các ngành công nghiệp mũi nhọn, công nghệ cao: tin học, tự động hóa, điện, điện tử, cơ điện tử, chế biến xuất khẩu…và đòi hỏi lao động phải được qua đào tạo các ngành trên có như vậy các doanh nghiệp mới đủ sức cạnh tranh trên thị trường trong nước cà quốc tế

Để đáp ứng yêu cầu đó, hệ thống đào tạo kỹ thuật thực hành phảo thường xuyên được bổ sung, cập nhật hoàn thiện các chương trình dạy nghề hoặc xây dựng các chương trình dạy nghề mới, đổi mới sâu sắc và toàn diện, nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên, cán bộ kỹ thuật Đầu tư, đổi mới trang thiết bị giảng dạy, đặc biệt chú trọng đổi mới phương pháp đào tạo, khai thác các thiết bị kỹ thuật các phương tiện kỹ thuật đào tạo

Ngày nay với sự phát triển của công nghệ thông tin cùng với những tiện ích

mà các ứng dụng của nó mang lại đã làm thay đổi hẳn diện mạo xã hội nước ta Đặc biệt việc áp dụng công nghệ ttrên thông tin và truyền thông giáo dục và đào tạo đã làm cho hệ thống giáo dục VIỆT NAM có những phát triển nhảy vọt so với các nước trong khu vực Tuy vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin của nước ta so với các nước trên thế giới còn nhiều hạn chế Vì vậy, việc đổi mới phương pháp dạy học là việc làm cần thiết và quan trọng của ngành giáo dục trong giai đoạn hiện nay

Trong quá trình đổi mới phương pháp giảng dạy đòi hỏi người giáo viên lựa chọn phương tiện, phương pháp giảng dạy sao cho phù hợp với từng đối tượng học sinh khác nhau…Thì việc mô phỏng các hình không gian rất cần thiết trong giờ học Giúp học sinh nhận biết các đối tượng, tạo hứng thú trong quá trình học, nâng cao hiệu quả trong giờ học

Vậy nên, luận văn “ Thiết kế bài giảng điện tử cho môn học thiết kế và gia

công khuôn” Với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy môn học

tại các trường kỹ thuật

Hà nội, ngày 16 tháng 03 năm 2015

Phạm Hữu Đát

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ VỀ KHUÔN 1.1.Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới và Việt Nam

1.1.1.Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới

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

là sản xuất với sự trợ giúp của 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 hình thành mô hình liên kết tổ hợp, để sản xuất khuôn mẫu chất lượng cao, cho từng lĩnh vực công nghệ khác nhau:

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

+ Chuyên thiết kế chế tạo các cụm chi tiết tiêu, chuẩn phục vụ chế tạo 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 kiện đầu 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

1.1.2.Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam

Tại Việt Nam, do hạn chế về năng lực thiết kế và chế tạo, các doanh nghiệp hiện mới chỉ đáp ứng được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ cho chế tạo các sản phẩm cơ khí tiêu dùng và một phần cho các công ty liên doanh nước ngoài Với những sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật cao (máy giặt, tủ lạnh, điều hoà, ô tô, xe máy…) hầu hết phải nhập bán thành phẩm hoặc nhập khuôn

Vậy nên, trong xu thế hội nhập và hợp tác kinh tế quốc tế, muốn tồn tại và phát triển bền vững, ngành CNSXKM của Việt Nam Nếu cứ để SXKM trong tình trạng hoạt động khép kín, một đơn vị khó có thể đảm bảo có những sản phẩm khuôn mẫu chất lượng cao, giá thành hạ

1.2 Khái niệm chung về khuôn

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

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

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

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

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

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

o Chất chống tĩnh điện

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

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

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

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

Mô phỏng cấu trúc phân tử PVC (Polyvinylclorid)

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

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

a) Tính chất vật lý của chất dẻo

Đối với các loại vật liệu có phân tử thấp người ta chia ra các loại vật liệu ở trạng thái rắn, trạng thái lỏng, trạng thái khí Sự phân chia đó dựa trên cơ sơ ứng xử của các loại vật liệu này khi có tác dụng của lực hoặc môi trường xung quanh

Mối quan hệ giữa năng lượng chuyển động nhiệt và năng lượng tác dụng tương

hỗ giữa các phần tử tạo thành vật liệu (nguyên tử, ion, phân tử…) sẽ quyết định trạng thái của chúng

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

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

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

Dựa vào sự phân tích ở trên, người ta đưa ra kháiniệm về các pha tinh thể, pha

vô định hình, pha khí:

+ Pha tinh thể: Các phần tử được sắp xếp theo một trình tự chặt chẽ, có quy luật

và phát triển theo ba chiều

+ Pha vô định hình: Có sự sắp xếp gần như ổn định về kích cỡ của các phần tử, song tổ chức của chúng thiếu chặt chẽ, không phát triển dài (có nhiều khoảng trống)

+ Pha khí: các phần tử có trật tự hỗn độn, sự sắp xếp không ổn định

b) Các tính chất của chất dẻo

 Độ bền đứt k

Được xác định khi kéo vật liệu chất dẻo trên máy thử có tốc độ kéo xác định

10500mm/phút tại thời điểm đứt xác đinh được lực, độ giãn

Độ bền đứt là tỷ số giữa lực kéo và tiết diện ngang nhỏ nhất của mẫu thử lúc chưa kéo, đo bằng N/mm2, còn độ dãn dài được tính theo phần trăm

Mô đun đàn hồi đặc trưng cho độ cứng của vật liệu hay tính chất của vật liệu

mà dưới tác dụng của lực thì sự biến dạng của mẫu xảy ra ở mức độ nào

Đối với vật liệu đàn hồi nếu theo định luật Huc thì ứng suất tỷ lệ thuận với độ giãn dài  = .E , với chất dẻo sự tỷ lệ thuận như trên chỉ xảy ra khi tải trọng khá nhỏ Mô đun đàn hồi của chất dẻo thường nhỏ

 Độ cứng

Là tỷ lệ giữa lực gây ra độ sâu bị lún với mặt phẳng bị ấn lún, có thứ nguyên N/mm2

Đo độ cứng đối với chất dẻo phải thực hiện khi lực đang tác dụng vì chất dẻo

là vật dễ bị biến dạng trở lại do đàn hồi khi không có lực tác dụng

 Các tính chất phụ thuộc vào thời gian

Đối với chất dẻo, có tính chất khác vật liệu khác đó là sự chảy lạnh (sự bò, sự trườn) Sau một thời gian chịu tải trọng không đổi biến dạng xảy ra và tăng lên theo thời gian

 Các tính chất nhiệt học

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

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

dưới tác dụng của tải trọng cơ học

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

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

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

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

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

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

- Nhiệt dung: Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ lên 10K cho 1 kg chất dẻo j(kg.K) Nhiệt dung của chất dẻo phụ thuộc vào nhiệt độ

 Độ bền hoá học

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

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

 Các tính chất lão hoá

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

ổn định ánh sáng, ngăn cản lão hoá

1.2.2 Cơ sở thiết kế khuôn

1.2.2.1 Khái niệm về khuôn

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

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

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

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

 Hệ thống cấp nhựa: bao gồm cuống phun, kênh nhựa, cổng nhựa Mục đích của cuống phun, kênh nhựa, và 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

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

*Các dạng khuôn chính:

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

khỏi lỗ phun trong khi khuôn đang mở và cuống phun có thể rơi xuống cùng chi tiết

1 - Bạc cuống phun 6 - Tấm khuôn sau

2 - Vòng định vị 7 - Tấm đỡ

3 - Tấm kẹp phía trước 8 - Tấm đẩy

4 - Tấm khuôn trước 9 - Khối đỡ

5 - Chốt dẫn hướng 10 - Bạc dẫn hướng

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

- Khuôn ba tấm:

Hình 1.4:Khuôn ba tấm [1]

Tam co dinh

Tam giua Tam di dong

Hình 1.5:Khuôn ba tấm [1]

Khuôn ba tấm với cổng nhựa ở giữa các lòng khuôn Mục đích chính của thiết

kế này là tự động phân ra kênh dẫn nhựa và cổng nhựa theo các chi tiết trong lúc khuôn đang mở Trong bản thiết kế được minh hoạ, nhựa được phun từ bạc cuống

phun vào trong các kênh dẫn nhựa hình thang được cắt trong tấm khuôn

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

Hệ thống này gồm khuôn sau, khuôn trước và hệ thống thanh đỡ Nó được tạo ra hai khoảng sáng khi khuôn mở Một khoảng sáng để lấy sản phẩm ra và khoảng sáng kia để lấy kênh nhựa ra Nhược điểm của hệ thống khuôn ba 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 phễu liệu của hệ thống kênh nhựa

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

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

Hình 1.6: Khuôn nhiều tầng [1]

1.2.2.2 Các bộ phận cơ bản của khuôn

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

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

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

910

111213141516

171819

Hình 1.8: Các bộ phận cơ bản của khuôn

9 Tấm kẹp phía sau 18 Bạc dẫn hướng

19 Chốt dẫn hướng

 Chức năng của các bộ phận của khuôn nhựa

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

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

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

- Bạc cuống phun: Nối vòi phun với kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía trước

và tấm khuôn trước

- Sản phẩm

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

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

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

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

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

- Tấm giữ: Giữ chốt đẩy vào tấm đẩy

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

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

sự chuyển động giữa chúng

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

- Bạc mở rộng: Dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn, hỏng tấm kẹp phía sau khối

đỡ và tấm đỡ

- Chốt đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đẩy, tránh cho tấm khuôn khỏi

bị cong do áp lực đẩy cao

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

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

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

1.2.2.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa

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

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

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

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

+ Khuôn phải đảm bảo độ cứng vững khi làm việc, tất cả các bộ phận của khuôn không được biến dạng hay lệch khỏi vị trí cần thiết khi chịu lực ép lớn

+ Khuôn phải có hệ thống làm lạnh bao quanh lòng khuôn sao cho lòng khuôn phải có một nhiệt độ ổn định để vật liệu dễ điền đầy vào lòng khuôn và định hình nhanh chóng trong lòng khuôn , rút ngắn chu kỳ ép và tăng năng suất

+ Khuôn phải có kết cấu hợp lý không quá phức tạp sao cho phù hợp với khả năng công nghệ hiện có

1.2.2.4 Hệ thống đẩy

Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở

Hình 1.9: Hệ thống đẩy [1]

- Khoảng đẩy A phải lớn hơn 5 – 10 mm so với chiều cao của sản phẩm được lấy ra từ khuôn sau Không nên làm khoảng đẩy quá dài, chốt đẩy đôi khi rất nhỏ và nếu khoảng đẩy quá dài thì chúng sẽ làm yếu hệ thống đẩy

- Sau khi sản phẩm được đẩy ra, hệ thống đẩy phải trở về vị trí ban đầu để các chốt đẩy không làm hỏng các lòng khuôn của khuôn trước khi đóng khuôn Vì thế cần một chốt hồi về Chốt đẩy và chốt hồi về được đặt cùng nhau trên một tấm gọi là tấm đẩy Tấm đẩy là tấm phải chuyển tất cả áp lực đẩy và nếu tấm đẩy quá mỏng thì nó sẽ bị uốn cong và lực đẩy sẽ không đều trên toàn bộ bề mặt của sản phẩm vì vậy độ dày của tấm đẩy cũng rất quan trọng, ta có thể lấy độ dày của tấm đẩy dựa vào bề mặt sản phẩm theo kinh nghiệm sau:

Bề mặt sản phẩm (cm2)

Độ dày tấm đẩy (mm)

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

về vị trí ban đầu chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo

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

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

- Số lượng và vị trí của chốt hồi khuôn phải bố trí sao cho cân xứng, đảm bảo

hệ thống bàn đẩy di chuyển dẽ dàng không bị kẹt

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

1.2.2.6 Hệ thống cấp nhựa

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

Mục đích của cuống phun, kênh nhựa, và hệ thống cuống nhựa là dẫn vật liệu chảy đều và với áp suất và nhiệt độ tối thiểu giảm dần tới mỗi lòng khuôn, 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 một lúc

Do đó bước đầu tiên khi thiết kế nhiều lòng khuôn là bố trí xắp đặt dòng chảy bằng nhau, mỗi dòng chảy tỉ lệ với mỗi lòng khuôn sao cho tất cả các lòng khuôn được điền đầy như nhau trong cùng một thời gian Nếu tất cả các lòng khuôn

là như nhau thì sẽ 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 cân bằng tự nhiên là: 2, 4, 6, 8, 16, 18, 24, 32, 48, 64, 72, 96,…và vòng tròn miệng phun được đặt ở giữa Không gian đủ cần phải ở giữa lòng khuôn

để cho phép làm mát đều trên khuôn Trong nhiều trường 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 đó đạt được trạng thái cân bằng nhiệt

Vì nhựa là một chất dẫn nhiệt kém nên lớp vỏ đông đặc sẽ đóng vai trò 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 sẽ bị mỏng đi do nhiệt ma sát sinh

ra lớn

Để có 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

1.2.2.7 Lõi mặt bên của khuôn

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

Hình 1.11:Chốt xiên

Hình 1.12:Cam chân chó

+ Hệ thống chốt cam xiên: Là một hệ thống phổ biến nhất để tác động lên lõi mặt bờn Đó là hệ thống để kéo lõi mặt bên khoảng 0 – 20 mm phụ thuộc vào độ cao của lõi mặt bên Chốt cam xiên có tác dụng đẩy lõi mặt bên vào khi khuôn đóng

và khi khuôn mở thì chốt cam xiên được kéo ra và lõi mặt bên được mở ra

+ Cam chân chó: Hệ thống này như hệ thống chốt xiên, ưu điểm của nó là thiết kế các rãnh theo bất kì hình dạng nào, làm nguội dễ hơn chốt xiên

+ Tác động lò xo: Đây là hệ thống thông dụng, nó được dùng trong trường hợp vết cắt sau trên sản phẩm nhỏ

+ Tác động thuỷ lực: Thông dụng với khoảng vận hành dài Hệ thống này đặt

và tăng thời gian chu kỳ Tuy nhiên lực mở cùng chiều làm giảm lực căng cho bộ dẫn hướng

1.2.2.8 Hệ thống làm nguội khuôn

Để đạt được thời gian đúc ngắn nhất và dạt được chất lượng trên toàn bộ 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 chất 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 hạn thời gian làm lạnh

- Lựa chọn đường kính, kiểu đi của dung chất làm lạnh trong khuôn và lừi

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

sẽ không làm yếu khuôn

Để điều khiển nhiệt độ khuôn và thời gian làm nguội ngắn, cần phải biết đặt hệ thống làm nguội chỗ nào và hệ thống làm nguội nào Điều này rất quan trọng vì thực tế là thời gian làm nguội chiếm 50 – 60% toàn bộ thời gian của chu kỳ phun khuôn Do đó quá trình làm nguội có hiệu quả rất quan trọng để giảm thời gian của

cả chu kỳ

Phải điều khiển nhiệt độ khuôn để có dòng nhựa êm chảy vào khuôn Để tránh làm nguội quá nhanh, về lý thuyết tốt nhất là 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, nhưng chú ý đến độ bền cơ học của vật liệu khuôn

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

cơ học của khuôn

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

- Nên chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vùng làm nguội để tránh kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn, ở ngoài cùng nhiệt độ sẽ là quá cao để làm lạnh có hiệu quả

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

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

1.2.2.9 Vật liệu làm khuôn:

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

+Số lượng sản phẩm yêu cầu

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

 Đối với sản xuất loạt nhỏ, khuôn nhựa có thể làm bằng đồng, nhôm nhưng

nói chung các chi tiết làm khuôn như miếng ghép, tấm khuôn để định hình chi tiết, các chốt đẩy đều làm bằng các loại thép khác nhau.Lựa chọn vật liệu không phải là do giá vật liệu chi phối mà do tính gia công của nó từ đó giảm được giá thành sản phẩm, bớt công sức và thời gian gia công

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

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

1.2.2.10 Phương pháp thiết kế khuôn:

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

 Bước 1: Vẽ mô hình sản phẩm

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

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

 Bước 4: Từ vị trí lòng khuôn đã cố định từ bước 1 thiết kế khuôn

trước, định vị trí của bạc cuống phun, và thiết kế vị trí khác của lòng khuôn liên quan đến bạc cuống phun

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

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

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

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

 Bước 9: Xác định miếng ghép lõi

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

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

 Bước 12: Xác định các chốt hồi về, hình dạng của hệ thống đẩy, đưa ra bản vẽ lắp hoàn chỉnh có tất cả các chi tiết cơ bản trong khuôn

Trong quá trình thiết kế khuôn thì việc tính toán, thiết kế số lòng khuôn là rất quan trọng

Quá trình thiết kế lòng khuôn tiến hành như sau:

+ Xác định số lượng lòng khuôn:

Ta có thể cân nhắc để chọn số lòng khuôn phù hợp với nhờ các thông tin sau:

-Kích cỡ của máy ép phun

-Thời gian giao hàng

-Yêu cầu về chất lượng sản phẩm

-Kết cấu và kích thước khuôn

-Giá thành khuôn

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

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

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

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

N = L.K.tc/(24.3600.tm)

Trong đó:

N: số lòng khuôn tối thiểu

L: số sản phẩm trong lô sản xuất

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

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

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

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

N = 0,8.S/W

Trong đó:

N: số lòng khuôn tối thiểu

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

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

N = P/(X.W) Trong đó:

N : số lòng khuôn tối thiểu

P: Năng suất làm dẻo của máy (g/ph)

X: tần số phun trong một phút

W: trọng lượng của sản phẩm (g)

 Số lòng khuôn tính theo lực kẹp khuôn của máy:

N = S.P/Fp Trong đó:

N: số lòng khuôn tối thiểu

Fp: lực kẹp khuôn tối đa của máy (N)

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

)

P: Áp suất trong khuôn (Mpa)

+Bố trí lòng khuôn:

Trên thực tế, người ta thường bố trí các lòng khuôn theo kinh nghiệm mà không

có bất kì một sự tính toán hay mô phỏng nào Nhưng nếu làm như vậy đôi khi ta gặp phải một số lỗi trên sản phẩm Đặc biệt với những khuôn có các lòng khuôn khác nhau, làm ta phải sửa lại khuôn do đó rất tốn kém về thời gian và chi phí

Do đó để tránh lỗi này ta mô phỏng quá trình điền đầy của từng lòng khuôn mà không có hệ thống kênh dẫn để biết chúng được điền đầy như thế nào Khi ấy ta sẽ thiết kế hệ thông dẫn nhựa để tạo sự cân bằng động cho từng lòng khuôn

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

Hình 1.13 Các kiểu bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật [8]

Hình 1.14 Kiểu bố trí lòng khuôn dạng tròn và thẳng [8]

1.2.3 Máy ép phun

1.2.3.1 Cấu tạo máy ép phun

Máy ép phun dùng để sản xuất các sản phẩm tạo hình, việc sản xuất chỉ có tính kinh tế khi hoạt động của máy được tự động hoá Có rất nhiều loại đa dạng và phong phú Tuy nhiên chúng đều có chung nguyên lý cấu tạo và hoạt động

Hình 1.15:Cấu tạo máy ép phun [7]