Thiết kế khuôn đúc chi tiết hộp đựng thức ăn

TỔNG QUAN VỀ KHUÔN ÉP NHỰA 1.1 KHÁI NIỆM VỀ KHUÔN [2,trang 10] Khuôn là dụng cụ thiết bị dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình sản phẩm, khuôn được thiết kế và chế tạo để

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

-oOo -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC CHI TIẾT HỘP ĐỰNG THỨC ĂN

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Tường

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Vũ

Mã số sinh viên: 57131248

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

-oOo -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC CHI TIẾT HỘP ĐỰNG THỨC ĂN

GVHD: TS Nguyễn Văn Tường SVTH: Nguyễn Hoàng Vũ MSSV: 57131248

Khánh Hòa - tha ́ng 6/2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Khoa/viện: Khoa cơ khí

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ

ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN/CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP (Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo ĐA/KL/CĐTN của sinh viên)

Tên đề tài: Thiết kế khuôn cho chi tiết hộp đựng thức ăn

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Tường

Sinh viên được hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Vũ MSSV: 57131248

Kiểm tra giữa tiến độ của Trưởng Bộ môn

Ngày kiểm tra:

+ Đối với ĐA/KLTN:

Kết luận sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Khoa/viện: Khoa cơ khí

PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN/CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP

(Dành cho cán bộ chấm phản biện)

1 Họ tên người chấm:

2 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện ĐA/KL/CĐTN (sĩ số trong nhóm: )

(1)……… MSSV:

(2)……… MSSV:

(3)……… MSSV:

(4)……… MSSV:

(5)……… MSSV:

Lớp: ……… Ngành:

3 Tên đề tài:

4 Nhận xét - Hình thức:

- Nội dung:

Điểm hình thức: ……/10 Điểm nội dung: /10 Điểm tổng kết: ………/10

+ Đối với ĐA/KLTN: Kết luận cho sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ: Khánh Hòa, ngày…….tháng…….năm………

Cán bộ chấm phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

- Đề tài tốt nghiệp là thành quả từ sự nghiên cứu hoàn toàn thực tế trên cơ sở các

số liệu thực tế và được thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn

- Đề tài được thực hiện hoàn toàn mới, là thành quả của riêng tôi, không sao chép theo bất cứ đề tài tương tự nào

- Mọi sự tham khảo sử dụng trong đề tài đều được trích dẫn trong danh mục tài liệu tham khảo

- Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của Nhà trường, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Nha Trang, ngày 15 tháng 6 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Vũ

Xin chân thành cảm ơn các bạn cùng khóa đã giúp đỡ trong thời gian làm đề tài cũng như trong những năm học vừa qua

Khánh Hòa , ngày 10 tháng 06 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Vũ

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ix

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương1 TỔNG QUAN VỀ KHUÔN ÉP NHỰA 2

1.1 KHÁI NIỆM VỀ KHUÔN [2,trang 10] 2

1.2 PHÂN LOẠI KHUÔN ÉP NHỰA 2

1.3 KẾT CẤU CHUNG CỦA 1 BỘ KHUÔN 3

1.4 CÁC KIỂU KHUÔN CƠ BẢN [1, trang 4] 4

1.4.1 Khuôn 2 tấm 4

1.4.2 Khuôn 3 tấm 5

1.4.3 Khuôn 2 tầng 5

1.5 CÁC TIÊU CHUẨN KHUÔN [6, trang 32] 5

1.6 YÊU CẦU KĨ THUẬT ĐỐI VỚI KHUÔN[1, trang 7] 8

Chương 2 THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA CHO SẢN PHẨM NẮP HỘP CÓ REN TRONG 9

2.1 GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH MẪU SẢN PHẨM 9

2.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN LÕI KHUÔN 11

2.3 CHỌN MÁY ÉP PHUN 11

2.4 XÁC ĐỊNH SỐ LÒNG KHUÔN 12

2.5 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MIỆNG PHUN 12

2.6 CHỌN HỆ THỐNG CẤP NHỰA 13

2.7 CHỌN KIỂU KHUÔN 14

2.8 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC LÕI KHUÔN 14

2.9 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CÁC TẤM KHUÔN 16

2.11.2 Thiết kế hệ thống rãnh dẫn 21

2.11.3 Đuôi nguội chậm 22

2.11.4 Thiết kế miệng phun 23

2.11.5 Tính toán lưu lượng nhựa cần cung cấp 23

2.12 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÉO RÃNH DẪN 24

2.13 THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẤY SẢN PHẨM 26

2.13.1 Hệ thống tháo ren trên sản phẩm 26

2.13.1.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống tháo sản phẩm 26

2.13.1.2 Nguyên lí hoạt động 27

2.13.1.3 Tính chọn các chi tiết thành phần của hệ thống tháo sản phẩm 27

2.13.2 Hệ thống đẩy tấm dương tháo sản phẩm 40

2.13.3 Kiểm tra công suất chọn động cơ 42

2.13.3.1 Xác định các lực tại sản phẩm và lõi di động 43

2.13.3.2 Xác định vận tốc 44

2.13.3.3 Xác định công suất cần thiết 44

2.14 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MỞ KHUÔN 45

2.14.1 Hệ thống trục truyền động 45

2.14.2 Hệ thống giữ tấm âm dương 46

2.15 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN HƯỚNG 46

2.16 THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI 48

2.16.1 Hệ thống làm nguội bố trí trên tấm âm 48

2.16.2 Hệ thống làm nguội bố trí trên lõi core cố định 50

2.16.3 Hệ thống làm nguội bố trí trên tấm dương 51

2.16.4 Hệ thống làm nguội bố trí trên tấm đỡ 51

2.16.5 Hệ thống làm nguội bố trí trên tấm dựt đuôi keo 52

2.17 LẮP GHÉP LÕI KHUÔN 53

2.18 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT KHÍ 54

Chương 3 THIẾT KẾ KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM CREO PARAMETRIC 55 3.1 TẠO CÁC THÀNH PHẦN LÕI KHUÔN 55

3.1.1 Tách khuôn sản phẩm trên phần mềm Creo Parametric 5.0 55

3.1.2 Sửa lại các lõi khuôn 61

3.1.2.1 Lõi cavity 61

3.1.2.2 Lõi core 1 68

3.1.2.3 Lõi core 2 (lõi di động) 72

3.1.2.4 Lõi core 3 78

3.2 VẼ HỆ THỐNG THÁO REN 80

3.2.1 Vẽ các chi tiết 80

3.2.2 Lắp ráp hệ thống tháo ren 84

3.3 VẼ CÁC TẤM KHUÔN 85

3.3.1 Lấy các tấm khuôn tiêu chuẩn trên CREO EMX 11.0 85

3.3.2 Vẽ thêm các thành phần cho các tấm khuôn 88

3.3.2.1 Tấm trần 88

3.3.2.2 Tấm giựt đuôi keo 89

3.3.2.3 Tấm âm 89

3.3.2.4 Tấm dương 90

3.3.2.5 Tấm đỡ 91

3.3.2.6 Gối đỡ 91

3.4 LẮP KHUÔN 92

3.4.1 Lắp các thành phần cho tấm trần 92

3.4.2 Lắp các thành phần cho tấm dựt keo 92

3.4.3 Lắp các thành phần cho tấm âm 93

3.4.4 Lắp các thành phần cho tấm dương 94

3.4.5 Lắp các thành phần lên tấm đỡ 94

3.4.6 Lắp các thành phần lên gối đỡ 95

3.4.6 Hoàn chỉnh khuôn 95

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 96

4.1 TÓM TẮT ĐỀ TÀI 96

4.2 KẾT LUẬN 96

4.3 ĐỀ XUẤT 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của P20 [5, trang 50] 15 Bảng 2.2 Cơ tính của P20 [5, trang 51] 15

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Khuôn 2 tấm kênh dẫn nguội 4

Hình 1.2 Khuôn 2 tấm kênh dẫn nóng 4

Hình 1.3 Khuôn 3 tấm 5

Hình 1.4 Khuôn 2 tầng 5

Hình 1.5 Kiểu SC 6

Hình 1.6 Kiểu SA 7

Hình 1.7 Kiểu DA 7

Hình 1.8 Kiểu DB 8

Hình 2.1 Một phần trong bản vẽ 2d của sản phẩm 9

Hình 2.2 Hình ảnh 3d của sản phẩm 10

Hình 2.3 Hốc nhỏ tại vị trí 2 10

Hình 2.4 Phát thảo lõi khuôn 11

Hình 2.5 Vị trí bơm keo 13

Hình 2.7 Khoảng cách lòng khuôn 16

Hình 2.8 Khuôn tiêu chuẩn FUTABA 17

Hình 2.9 Khuôn tiêu chuẩn FUTABA 17

Hình 2.10 Lòng khuôn được bố trí 18

Hình 2.11 Cuốn phun 19

Hình 2.12 Bạc cuốn phun 20

Hình 2.13 Vòng định vị 21

Hình 2.14 Các dạng tiết diện mặt cắt ngang kênh dẫn nhựa 22

Hình 2.15 Tiết diện hình thang hiệu chỉnh 22

Hình 2.16 Kích thước thiết kế đuôi nguội chậm 22

Hình 2.17 Miệng phun điểm chốt 23

Hình 2.18 Kênh nhựa vẽ trên creo 23

Hình 2.19 Kết quả tính toán 24

Hình 2.20 Các dạng chốt dựt đuôi keo 25

Hình 2.24 Xích đôi 28

Hình 2.25 Đĩa xích tiêu chuẩn Kana 28

Hình 2.26 Bánh răng được bố trí trên khuôn 30

Hình 2.27 Các kích thước bánh răng 30

Hình 2.28 Các kích thước của ổ 31

Hình 2.29 Trục lắp đĩa xích và bánh răng dẫn 32

Hình 2.30 Then bằng 32

Hình 2.31 Các chi tiết được lắp trên trục 33

Hình 2.32 Các vị trí cần lắp ổ bi 35

Hình 2.33 Các kích thước ổ bi chặn 36

Hình 2.34 Hệ thống tháo ren 37

Hình 2.35 Sơ đồ hệ thống đẩy tấm dương 40

Hình 2.36 Sơ đồ tác dụng lực 40

Hình 2.37 Tấm khuôn dương 41

Hình 2.38 Khối lượng tấm dương được xác định 41

Hình 2.39 Bu lông MSB 16-70 42

Hình 2.40 Chốt PBTN 20-170 45

Hình 2.41 Bulong chặn STBG 20-45-58 45

Hình 2.42 Cụm chi tiết giữ tấm âm và dương PL16 46

Hình 2.43 Chốt dẫn hướng GPHL40-280 không rãnh dầu lắp cho tấm âm

và tấm giật đuôi keo 46

Hình 2.44 Bạc dẫn hướng GBHE40-40 có rãnh dầu lắp cho tấm âm 47

Hình 2.45 Bạc dẫn hướng GBS40-40 có rãnh dầu lắp cho tấm giật đuôi keo 47

Hình 2.47 Bạc dẫn hướng GBAM40-40 không rãnh dầu lắp cho tấm âm 48

Hình 2.48 Bạc dẫn hướng GBSEZ40-50 không rãnh dầu lắp cho tấm dương 48

Hình 2.49 Kích thước kênh làm nguội cho thiết kế [2, trang 96] 49

Hình 2.50 Bố trí đường nước trên tấm âm 50

Hình 2.51 Mặt cắt ngang tấm khuôn âm 50

Hình 2.52 Đường nước có vách ngăn bố trí trong lõi core cố định 51

Hình 2.53 Đường làm mát bố trí trên tấm dương 51

Hình 2.54 Đường làm mát bố trí trên tấm đỡ 52

Hình 2.55 Đường làm mát bố trí trên tấm dựt đuôi keo 52

Hình 2.56 Bố trí lắp ghép lõi trên tấm khuôn 53

Hình 2.57 Thanh kẹp 53

Hình 3.1 Chi tiết tham chiếu 55

Hình 3.2 Kích thước phôi 56

Hình 3.3 Hình ảnh sau khi tạo phôi 56

Hình 3.4 Kích thước và vị trí vẽ mặt phân khuôn 1 56

Hình 3.5 Mặt phân khuôn thứ nhất được vẽ 57

Hình 3.6 Kích thước và hình dạng mặt phân khuôn 2 57

Hình 3.7 Mặt phân khuôn 2 được tạo 58

Hình 3.8 Kích thước và hình dạng mặt phân khuôn 3 58

Hình 3.9 Mặt phân khuôn 3 59

Hình 3.10 Lõi cavity 59

Hình 3.11 lõi core 1 60

Hình 3.12 Lõi core 2 60

Hình 3.13 Lõi core 3 61

Hình 3.14 Mặt DT1 61

Hình 3.15 Tiết diện cắt 62

Hình 3.16 Chiều dài cắt 62

Hình 3.17 Vị trí vẽ miệng phun 62

Hình 3.18 Các kích thước của miệng phun 63

Hình 3.19 Miệng phun được tạo 63

Hình 3.20 Tiết diện được vẽ 64

Hình 3.21 Cắt với chiều cao 30 mm 64

Hình 3.22 Vị trí và kích thước cho rãnh nước và vòng cao su 65

Hình 3.23 Rãnh nước và rãnh đặt vòng cao su 65

Hình 3.24 Bo góc cho rãnh nước 65

Hình 3.25 Bo góc cho rãnh vòng cao su 66

Hình 3.26 Kích thước và vị trí cần vẽ 66

Hình 3.27 Cắt với chiều sâu 6 mm 67

Hình 3.31 Lõi cavity sau khi hoàn chỉnh 68

Hình 3.32 Tạo mặt DTM1 68

Hình 3.33 Tiết diện cần cắt 69

Hình 3.34 Cắt đi phần thừa chiều dài 69

Hình 3.35 Cắt mặt trụ ngoài cho lõi core 1 69

Hình 3.36 Vị trí và các kích thước cần vẽ 70

Hình 3.37 Cắt với chiều sâu 6 mm 70

Hình 3.38 Pattern 4 rãnh 70

Hình 3.39 Bo các góc của rãnh 71

Hình 3.40 Kích thước và vị trí chỗ vát 71

Hình 3.41 Kích thước và vị trí chỗ bo 71

Hình 3.42 Lõi core 1 sau chỉnh sửa 72

Hình 3.43 Tiết diện cắt 72

Hình 3.44 Chiều sâu cắt 72

Hình 3.45 Vị trí và kích thước bo 73

Hình 3.46 Tiết diện cắt 73

Hình 3.47 Chiều sâu cắt 73

Hình 3.48 Tiết diện cắt 74

Hình 3.49 Chiều sâu cắt 74

Hình 3.50 Vị trí và kích thước các chỗ vát 75

Hình 3.51 Vẽ rãnh thoát dao 75

Hình 3.52 Đường dẫn ren 76

Hình 3.53 Tiết diện ren 76

Hình 3.54 kết quả sau khi vẽ ren 76

Hình 3.55 Tiết diện vẽ và chiều sâu cắt 77

Hình 3.56 Cắt sâu 6 mm 78

Hình 3.57 Lõi core di động sau khi hoàn thành 78

Hình 3.58 Kích thước và vị trí bo 79

Hình 3.59 Kích thước và vị trí vát 79

Hình 3.60 Kích thước và vị trí vẽ rãnh lắp móng ngựa 79

Hình 3.61 kích thước và vị trí vẽ đường nước 80

Hình 3.62 Kết quả sau khi sửa 80

Hình 3.64 Bánh răng dẫn 81

Hình 3.65 Bánh bị dẫn 81

Hình 3.66 Đĩa xích 82

Hình 3.67 Ổ bi 82

Hình 3.68 Trục 83

Hình 3.69 Đai ốc 83

Hình 3.70 Then 83

Hình 3.71 Móng ngựa 84

Hình 3.72 Bạc 84

Hình 3.73 Các chi tiết của hệ thống tháo ren được lắp với nhau 85

Hình 3.74 85

Hình 3.75 86

Hình 3.76 86

Hình 3.77 87

Hình 3.78 87

Hình 3.79 88

Hình 3.80 Tấm trần sau khi hoàn thành 88

Hình 3.81 Tấm giựt đuôi keo sau khi hoàn thành 89

Hình 3.82 Tấm âm sau khi hoàn thành 90

Hình 3.83 Tấm dương sau khi hoàn thành 90

Hình 3.84 Tấm đỡ sau khi hoàn thành 91

Hình 3.85 Gối đỡ sau khi hoàn thành 91

Hình 3.86 Các chi tiết lắp lên tấm trần 92

Hình 3.87 Các chi tiết lắp lên tấm giựt keo 93

Hình 3.88 Các chi tiết lắp lên tấm âm 93

Hình 3.89 Các chi tiết lắp lên tấm dương 94

Hình 3.90 Các chi tiết lắp lên tấm đỡ 94

Hình 3.91 Các chi tiết lắp lên gối đỡ 95

Hình 3.92 Khuôn hoàn chỉnh 95

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay nhu cầu sản phẩm nhựa đang tăng cao, các sản phẩm nhựa chiếm một

tỷ trọng ngày càng lớn trong kỹ thuật cũng như đời sống như các máy móc thiết bị công nghiệp, thiết bị điện, đồ dùng gia dụng Việc sản xuất đơn lẻ từng chi tiết dù đáp ứng

về độ linh hoạt và thực tiễn cao nhưng không đạt được năng suất và hầu như đáp ứng không đủ nhu cầu thị trường Ngành khuôn mẫu ra đời giải quyết được vấn đề đó với việc sản xuất theo số lượng, quy mô lớn, năng suất cao Việc tìm hiểu và nghiên cứu chuyên sâu về ngành công nghệ chế tạo khuôn mẫu giúp nắm bắt được quy trình công nghệ, cải tiến và phát triển ngành khuôn mẫu đem đến sự cạnh tranh trong nước cũng như trong khu vực

Để tích lũy kiến thức và kinh nghiệm thiết kế khuôn, em thực hiện đồ án tốt nghiệp

“Thiết kế khuôn ép chi tiết hộp đựng thức ăn” Đồ án gồm những nội dung sau

- Chương 1: Tổng quan về khuôn ép nhựa Chương này giới thiệu tổng quan về khuôn ép sản phẩm nhựa

- Chương 2: Tính toán thuyết kế khuôn cho sản phẩm Chương này trình bày tính toán thuyết kế các bộ phận khuôn

- Chương 3: Thiết kế khuôn bằng phần mềm Creo parametric Chương này trình bày công việc tách các thành phần âm dương tạo nên lòng khuôn và lắp ráp các bộ phận khuôn tạo nên bộ khuôn 3d hoàn chỉnh

- Chương 4: Kết luận và đề xuất

Trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp không tránh được những thiếu sót, hạn chế

em mong quý thầy góp ý để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Vũ

Chương1 TỔNG QUAN VỀ KHUÔN ÉP NHỰA

1.1 KHÁI NIỆM VỀ KHUÔN [2,trang 10]

Khuôn là dụng cụ (thiết bị) dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình sản phẩm, khuôn được thiết kế và chế tạo để sử dụng cho một số lượng chu trình nào đó,có thể là một lần và cũng có thể là nhiều lần.Kết cấu và kích thước của khuôn được thiết kế và chế tạo phụ thuộc vào hình dáng, kích thước, chất lượng và số lượng của sản phẩm cần tạo ra Ngoài ra, còn có rất nhiều vấn đề khác cần phải quan tâm đến như các thông số công nghệ của sản phẩm (góc nghiêng, nhiệt độ khuôn, áp suất gia công…), tính chất vật liệu gia công, độ co rút, tính đàn hồi,độ cứng,…), các chỉ tiêu về tính kinh tế của bộ khuôn

Khuôn sản xuất sản phẩm nhựa là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép lại với nhau, được chia ra làm hai phần khuôn chính:

+ Phần cavity: là phần khuôn cố định được gá trên tấm cố định của máy ép nhựa

Nó có dạng lõm vào và xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm

+ Phần core: là phần khuôn di động được gá trên tấm di động của máy ép nhựa

nó có dạng lồi và xác định hình dạng bên trong của sản phẩm

Khoảng trống được tạo ra giữa core và cavity là nơi tạo ra sản phẩm Nó là nơi nhựa nóng chảy điền đầy để tạo hình sản phẩm Sau đó, nhựa được làm nguội, đông đặc lại rồi được lấy ra khỏi khuôn bởi hệ thống lấy sản phẩm hoặc thao tác bằng tay Trong một bộ khuôn có thể có thể có nhiều lòng khuôn và lõi, bề mặt tiếp xúc giữa chúng được gọi là mặt phân khuôn

1.2 PHÂN LOẠI KHUÔN ÉP NHỰA

Khuôn có thể được phân loại theo:

Theo số tầng lòng khuôn:

+ Khuôn 1 tầng + Khuôn nhiều tầng Theo loại kênh dẫn:

+ Khuôn dùng kênh dẫn nóng

+ Khuôn ba tấm Theo số màu nhựa tạo ra sản phẩm:

+ Khuôn cho sản phẩm một màu + Khuôn cho sản phẩm nhiều màu Theo lực đóng khuôn chia ra loại: 7,…50,…100,…8000 tấn

Theo lượng nguyên liệu cho 1 lần phun tối đa: 1,2,3,5,8,…,56,120oz

(1oz=28,349gram)

Theo lực kẹp khuôn:

+ Nhỏ: 25-100 tấn + Vừa: 100-500 tấn + Lớn: 500-1000 tấn + Rất lớn: trên 1000 tấn Theo loại loại pitong hay trục vít

Phân loại theo phương đặt đầu phun nhựa nằm ngang hoặc thẳng đứng

Phân loại theo tên gọi của hãng sản xuất

1.3 KẾT CẤU CHUNG CỦA 1 BỘ KHUÔN

Ngoài core và cavity ra thì trong một bộ khuôn còn có nhiều bộ phận khác Các

bộ phận này lắp ghép với nhau tạo thành những hệ thống cơ bản của bộ khuôn bao gồm:

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

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

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

- Hệ thống lõi mặt bên: gồm lõi mặt bên, má lõi, thanh dẫn hướng, các chốt xiên, xylanh thủy lực,… làm nhiệm vụ tháo những phần không thể tháo ra được ngay theo hướng mở khuôn

- Hệ thống thoát khí: gồm có những rãnh thoát khí, có nhiệm vụ đưa không khí tồn đọng trong lòng khuôn ra ngoài, tạo điều kiện cho nhựa điền đầy lòng khuôn dêc dàng và giúp cho sản phẩm không bị bọt khí hoặc bị cháy

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

1.4 CÁC KIỂU KHUÔN CƠ BẢN [1, trang 4]

1.4.1 Khuôn 2 tấm

Khuôn 2 tấm có kênh dẫn nguội là loại khuôn phổ biến nhất Bộ phận chủ yếu là khuôn cố định và khuôn di động Ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, có chu kỳ ép phun ngắn Nhược điểm: chỉ áp dụng cho các sản phẩm nhỏ, để lại vết của miệng phun trên sản phẩm, không tự cắt cuống phun sau khi ép

Hình 1.1 Khuôn 2 tấm kênh dẫn nguội

Hình 1.2 Khuôn 2 tấm kênh dẫn nóng

Khuôn 2 tấm có kênh dẫn nóng: Nhựa trong kênh dẫn và cuống phun luôn ở trạng thái chảy dẻo Khi mở khuôn thì chỉ có sản phẩm được đẩy ra ngoài Ưu điểm: tiết kiệm

1.4.3 Khuôn 2 tầng

Hình 1.4 Khuôn 2 tầng

Khuôn 2 tầng sử dụng tấm khuôn giữa làm lòng khuôn, hệ thống đẩy sản phẩm đặt ở mỗi mặt của khuôn Sử dụng hệ thống kênh dẫn nóng là chủ yếu Ưu điểm: tạo ra nhiều sản phẩm Nhược điểm: kết cấu phức tạp, giá thành khuôn cao

1.5 CÁC TIÊU CHUẨN KHUÔN [6, trang 32]

Hiện nay, với sự phát triển mạnh của công nghệ sản xuất khuôn thì việc sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn trở nên phổ biến Sản xuất khuôn không phải đi gia công từng chi tiết, bộ phận của khuôn mà ta chỉ thiết kế lòng (cavity) và lõi (core) khuôn rồi lắp vào bộ khuôn tiêu chuẩn Việc làm này làm giảm thời gian chi phí sản xuất khuôn

tới mức tối đa Có rất nhiều các hãng sản xuất các bộ khuôn tiêu chuẩn và chi tiết khuôn tiêu chuẩn như FUTABA, MISUMI, HASCO…với các chi tiết tiêu chuẩn như: Chốt bạc dẫn hướng, bu lông, chốt đẩy, chốt hồi, cuống phun, vòng định vị, cút nối đường nước…Tất cả đều được chế tạo các kích thước theo tiêu chuẩn và rất đa dạng về chủng loại giúp cho người thiết kế và chế tạo khuôn đều rất nhanh chóng và đơn giản, hạ giá

thành và tăng năng suất

Ở đây sẽ nói đến tiêu chuẩn FUTABA của Nhật

Theo tiêu chuẩn FUTABA thì khuôn gồm các loại sau:

- Kiểu S (bơm keo trực tiếp) trong đó gồm có:

SA: có tấm đỡ phía dưới tấm đực

SB: có thêm tấm bửng để lói sản phẩm

SC: giống SA, nhưng không có tấm đỡ

SD: giống SB, nhưng không có tấm đỡ

SE,SF: kiểu khuôn dùng cho việc lấy đuôi keo bằng robot

- Kiểu D: bơm keo gián tiếp, trong đó gồm có các loại: DA,DB,DC,DD,DE,DF giống kiểu S

Ngoài ra còn có các kiểu E,F… nhưng chúng không thông dụng

Ví dụ một số kiểu khuôn thông dụng:

Hình 1.5 Kiểu SC

Hình 1.8 Kiểu DB

S: tấm lói bửng

1.6 YÊU CẦU KĨ THUẬT ĐỐI VỚI KHUÔN[1, trang 7]

+ Đảm bảo chính xác về kích thước, hình dáng biến dạng của sản phẩm

+ Đảm bảo độ bóng cần thiết cho cả về mặt lòng khuôn và lõi để đảm bảo độ bóng của sản phẩm

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

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

+ Vật liệu chế tạo khuôn phải có tính chống mòn 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 làm việc khi chịu lực ép lớn

+ Khuôn phải có hệ thống làm lạnh bao quanh lòng khuôn sao cho lòng khuôn luôn có nhiệt độ ổn định để vật liệu dễ đẩy vào lòng khuôn và định hình nhanh chóng trong khuôn, rút ngắn thời gian và tăng năng suất

+ Khuôn phải có cơ cấu hợp lý, không quá phức tạp sao cho phù hợp với mục đích sử dụng

Chương 2 THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA CHO SẢN PHẨM NẮP HỘP CÓ REN TRONG

2.1 GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH MẪU SẢN PHẨM

Mẫu sản phẩm là chi tiết nắp đậy hộp thức ăn, có hình dạng và kết cấu khá phức tạp

Hình 2.1 Một phần trong bản vẽ 2d của sản phẩm

Nhựa dùng để chế tạo là nhựa PP (Polypropylene) Có ren trong với tiết diện hình thang, chiều cao ren là 1,2 mm, bước ren là 6 mm, 2 đầu mối, 1 vòng ren Chiều cao sản phẩm 12,5 mm Đường kính lớn nhất của sản phẩm là 111 mm Độ dày lớn nhất thành sản phẩm là 3 mm Góc nghiêng thoát khuôn tại bề mặt trụ ngoài của sản phẩm được thiết kế là 10 Thể tích đo được trên mô hình 3d của sản phẩm là 28024 mm3

Sản phẩm có ren trong nên cần có hệ thống tháo ren Sử dụng chuyển động xoay tròn để tháo ren trên sản phẩm vì vậy cần thiết kế hệ thống chuyền động Lõi cần được chế tạo có dạng tròn xoay và lắp ghép vào các tấm khuôn, 1 lõi di động làm nhiệm vụ tháo ren Tại vị trí được đánh số (1) và (2) có những hốc nhỏ nên sẽ tạo thêm phần lõi

cố định để tạo hình cho những hốc nhỏ này Cần thiết kế thêm hệ thống trợ lực đẩy sản phẩm giúp quá trình tháo được ổn định

Hình 2.2 Hình ảnh 3d của sản phẩm

Hình 2.3 Hốc nhỏ tại vị trí 2

2.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN LÕI KHUÔN

Hình 2.4 Phát thảo lõi khuôn

Hình 2.4 phát thảo sơ bộ các bộ phận của lõi khuôn Đặt mặt đầu sản phẩm cách

vị trí tiếp giáp giữa tấm khuôn âm dương 4,5 mm Các mặt phân khuôn 1,2,3 tạo hình cho các core 1, core 2, core 3 và lõi cavity Định vị mặt côn với góc nghiêng 10 độ Core

1 và core 3 làm nhiệm vụ tạo hình những hốc nhỏ tại vị trí (1) và (2) đã được xác định, core 2 làm nhiệm vụ tháo ren

2.3 CHỌN MÁY ÉP PHUN

Máy ép phun được chọn NISSEI 160 với các thông số kĩ thuật:

 Khoảng cách giữa các thanh Tie Bar: 510x510 mm

2.4 XÁC ĐỊNH SỐ LÒNG KHUÔN

Các yếu tố quyết định số lòng khuôn (số sản phẩm trên 1 khuôn):

 Kích thước đầu phun của máy ép

 Kích thước, hình dáng sản phẩm

 Tốc độ hóa dẻo

 Lực kẹp cần thiết để thắng áp lực phun của nhựa vào lòng khuôn

 Diện tích lớn nhất của thớt máy

 Yêu cầu của khách hàng về thời gian (sản lượng hàng tháng, năm)

N: số lòng khuôn tối đa trong khuôn

Fp: lực kẹp khuôn tối đa của máy Máy ép hiện có là 160 tấn1600000 N S: diện tích trung bình của sản phẩm theo hướng đóng khuôn (mm2)

P: áp suất trong khuôn bằng 400 (MPA)  400 N/mm2

Thay các giá trị vào công thức (2.1) ta được:

N= [(3,14x552) x 400] / 1600000= 2.4 (lòng khuôn) Chọn số lòng khuôn được bố trí trên khuôn là 2

2.5 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MIỆNG PHUN

Đối với sản phẩm này, ta chọn vị trí bơm keo vào chính giữa, phía trên của nắp Đây là vị trí thuận lợi và tối ưu nhất cho việc thiết kế khuôn Nhựa sẽ đi từ vị trí cao nhất đến vị trí thấp nhất

Hình 2.5 Vị trí bơm keo 2.6 CHỌN HỆ THỐNG CẤP NHỰA

Hệ thống cấp nhựa cho khuôn thường có 2 loại:

- Hệ thống kênh dẫn nóng:

Đây là loại khuôn có thêm hệ thống gia nhiệt cho nhựa, để vật liệu nhựa luôn ở trạng thái dẻo trong kênh dẫn Nhiệt độ nhựa phải đồng nhất trên toàn bộ dòng chảy, đảm bảo tối thiểu khả năng mất áp trong quá trình dẫn nhựa

Ưu điểm: loại khuôn này có khả năng tự cắt đuôi keo, giảm lượng nhựa tiêu thụ

trong khuôn, rút ngắn được việc lãng phí nhựa trong tiến trình tuần hoàn (phân loại, nghiền lại, lưu trữ), tiết kiệm lao động và giảm năng lượng tiêu thụ, giảm áp suất phun

Nhược điểm: chế tạo khuôn phức tạp, hệ thống điều khiển nhiệt độ dễ bị hỏng,

không dùng được cho loại nhựa nhạy nhiệt và chi phí bảo trì cao

- Hệ thống kênh dẫn nguội:

Là một loại khuôn có bộ phận giật đuôi keo, ít hỏng hóc và có thể phù hợp với những vật liệu chịu nhiệt kém

Ưu điểm: giá thành chế tạo khuôn thấp và kết cấu đơn giản

Nhược điểm: chu kỳ ép phun tăng do hành trình dòng nhựa điền khuôn dài, lãng

phí vật liệu và cần máy có áp suất phun lớn

Từ các ưu nhược điểm của 2 loại hệ thống kênh dẫn, và đặc điểm, tính chất của sản phẩm, nên ta chọn hệ thống cung cấp nhựa cho khuôn là hệ thống kênh dẫn nguội

2.7 CHỌN KIỂU KHUÔN

Theo thiết kế, thì khuôn có hai lòng khuôn, dùng hệ thống kênh nhựa nguội

và miệng phun đặt tại mặt nắp của sản phẩm vì vậy ta sử dụng kiểu khuôn 3 tấm là hợp lý Đồng thời kiểu khuôn 3 tấm cũng giúp sản phẩm và kênh nhựa luôn tự động tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa được lấy ra khỏi khuôn, giảm được công việc lấy kênh nhựa ra khỏi sản phẩm bằng tay Áp dụng kiểu khuôn tiêu chuẩn

FUTABA kiểu DA

Về phần vật liệu làm khuôn Sử dụng thép C45 cho các tấm khuôn Riêng lõi lắp ghép vào tấm đực và tấm cái cần đạt độ bóng bề mặt cao để đáp ứng được yêu cầu thẩm

mĩ của sản phẩm Vì vậy ta chọn vật liệu là thép P20 Đây là loại thép không rỉ và cho khả năng đánh bóng tốt sau khi gia công

Hình 2.6 Kết cấu khuôn DA [10]

2.8 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC LÕI KHUÔN

Chọn vật liệu cho lõi khuôn là thép P20 Đây là loại thép có độ cứng cao, độ cứng khoảng 30HRC, gia công tốt, có khả năng chịu áp lực lớn, chịu nhiệt, dễ tách sản phẩm Thành phần hóa học của thép P20 cho trong bảng 2.1, cơ tính cho trong bảng 2.2

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của P20 [5, trang 50]

Bảng 2.2 Cơ tính của P20, [5, trang 51]

 Xét điều kiện bền cho lõi cavity:

Để lõi cavity không bị phá hủy thì ứng suất tác dụng lên lõi phải nhỏ hơn ứng suất cho phép của thép P20:

δ < [δ]  Fp

𝜋 ×𝑟2 < 1030 MPA (2.2) Trong đó:

1030 MPA: giá trị ứng suất được chọn cho tính toán theo bảng 2.2

Fp: lực kẹp khuôn tối đa của máy (N) Máy ép được chọn có lực kẹp khuôn tối đa là 160 tấn 1600000 N

r: bán kính lõi khuôn ( lõi khuôn được xác định có dạng trụ) Với lực ép 1600000 N của máy được chọn ta thay vào công thức (2.2) thì bán kính lõi r phải lớn hơn hoặc bằng 22,23 mm

Tuy nhiên, ở đây sản phẩm có đường kính lớn nhất là 111 mm, cao 12,5 mm nên

nó sẽ tạo ra phần lõm trên lõi cavity Vì vậy ta sẽ áp dụng điều kiện bền ở trên cho bề dày thành lõi cavity Đường kính lõi chọn 157 mm, với kích thước này thì bề dày của lõi tính từ thành sản phẩm đến thành lõi là 23 mm nó đáp ứng được điều kiện bền đặt ra

ở trên

2.9 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CÁC TẤM KHUÔN

Với kích thước lõi khuôn đã xác định là 157 mm, ta chọn khoảng cách tính từ tâm 2 lòng khuôn là 165mm Khoảng cách xa nhất tính từ mặt ngoài 2 lõi khuôn là 322

mm, vậy ta chọn kích thước dài và rộng của khuôn phải lớn hơn 322mm

Dựa theo catalogue tiêu chuẩn của hãng FUTABA ta chọn khuôn mã 4545 (10, trang 446-447)

Với chiều cao lớn nhất đo trên sản phẩm là 12.5 mm, chọn chiều dày tấm âm theo tiêu chuẩn: A = 40 mm, các kích thước B,U, và C sẽ được chọn khi tính toán thiết kế hệ thống tháo sản phẩm

Hình 2.7 Khoảng cách lòng khuôn

Hình 2.8 Khuôn tiêu chuẩn FUTABA

Với kích thước được chọn 500 x 450 mm thỏa mãn được 2 yêu cầu:

 Khuôn đủ kích thước, không vượt quá kích thước lọt lòng của máy (510 x 510)

 Không gian thoải mái cho việc bố trí lòng khuôn

Hình 2.9 Khuôn tiêu chuẩn FUTABA

2.10 BỐ TRÍ LÒNG KHUÔN

Sau khi đã xác định được loại khuôn, kích thước tấm khuôn và số lòng khuôn

Ta tiến hành bố trí lòng khuôn trên tấm khuôn

- Khoảng cách tính từ tâm của 2 lòng khuôn là 165mm

- Đường kính lõi khuôn 157 mm

- Tấm khuôn âm và dương có kích thước 450x450 mm

Hình 2.10 Lòng khuôn được bố trí 2.11 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH NHỰA

2.11.1 Thiết kế cuống phun

Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy và kênh nhựa, có nhiệm vụ đưa dòng nhựa từ vòi phun của máy đến kênh dẫn hoặc trực tiếp đến lòng khuôn (đối với khuôn không có kênh dẫn) Hệ thống cuống phun được sử dụng thông thường nhất có bạc cuốn phun để dễ thay thế và gia công

Kích thước cuống phun phụ thuộc các yếu tố:

+ Khối lượng, độ dày sản phẩm, đường kính hoặc chiều sâu rãnh dẫn,loại vật

Cuống phun được thiết kế sao cho có độ dài hợp lí, đảm bảo dòng nhựa ít bị mất

áp lực nhất trên đường đi

Cách xác định các kích thước của cuống phun [2, trang 16]

Hình 2.12 Bạc cuốn phun

Với các kích thước được chọn cho bạc cuốn phun:

D= 16mm A= 20

P= 3,5 mm (Dn=2mm) L= 62 mm (Df= 5,5 mm, phù hợp với chiều sâu rãnh dẫn được xác định tại 2.11.2)

Khi lắp khuôn lên máy ép phun, để đầu lò máy ép và bạc keo được đồng tâm, người ta gắn thêm một vòng định vị phía trên cùng của khuôn, vòng định vị này sẽ được định tâm vào một lỗ định tâm có sẵn trên tấm thớt của máy ép Tùy lọai máy ép người

ta sẽ gắn lên khuôn một vòng định vị có kích thước khác nhau Ngoài ra vòng định vị còn có chức năng giữ chặt bạc keo không cho rớt ra ngoài Đường kính vòng ngoài của vòng định vị được lấy theo tiêu chuẩn từ: 40, 60, 100, 120, 150 và chiều dầy là 10, 15

mm Vòng định vị có thể tự chế tạo hoặc mua sẵn từ nhà cung cấp linh kiện khuôn như

d1= 11mm d2= 6,5mm d= 70mm

Hình 2.13 Vòng định vị 2.11.2 Thiết kế hệ thống rãnh dẫn

Rãnh dẫn là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun Làm nhiệm vụ đưa nhựa vào lòng khuôn Vì thế, khi thiết kế cần phải tuân thủ một số nguyên tắc kĩ thuật để đảm bảo chất lượng cho hầu hết sản phẩm

Một số nguyên tắc khi thiết kế rãnh dẫn:

- Giảm đến mức tối thiểu sự thay đổi tiết diện kênh dẫn

- Nhựa trong kênh dẫn phải thoát khuôn dễ dàng

- Toàn bộ chiều dài kênh dẫn phải càng ngắn càng tốt, để có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà tránh không gây ra hiện tượng mất áp lực và mất nhiệt trong quá trình điền đầy

- Kích thước của kênh dẫn nhựa tùy thuộc vào từng loại vật liệu khác nhau Kênh nhựa phải đủ nhỏ để làm giảm phế liệu,rút ngắn thời gian làm nguội, giảm lực kẹp Kênh dẫn nhựa cũng phải đủ lớn để điền đầy nhanh và tránh mất áp lực Kênh dẫn có nhiều dạng mặt cắt khác nhau nhưng phổ biến là các loại có mặt cắt hình tròn, hình thang hiệu chỉnh, hình thang, hình chữ nhật và hình bán nguyệt

Hình 2.14 Các dạng tiết diện mặt cắt ngang kênh dẫn nhựa

Để dễ dàng cho việc gia công ta chọn tiết diện hình thang hiệu chỉnh làm tiết diện kênh dẫn loại kênh dẫn náy chỉ xếp sau kênh dẫn tiết diện tròn về mặt tính năng

Hình 2.15 Tiết diện hình thang hiệu chỉnh

Các kích thước thiết kế kênh dẫn nguội [2, trang 20, bảng 1.2.2.1]:

2.11.4 Thiết kế miệng phun

Do chúng ta áp dụng kiểu bơm keo gián tiếp,khuôn gồm 2 sản phẩm nên cũng sẽ

có 2 miệng phun Vì sản phẩm có dạng nắp, bơm nhựa tại vị trí đỉnh đầu của nắp và kênh dẫn nhựa có tiết diện thang hiệu chỉnh nên việc sử dụng kiểu miệng phun điểm chốt là hợp lí nhất

Các kích thước dành cho việc thiết kế [2, trang 29]:

Hình 2.19 Kết quả tính toán

Theo hình 2.19 thì thể tích kênh nhựa là 58024 mm3

Khối lượng nhựa cần cung cấp được xác định bằng công thức:

Trong đó:

d: Khối lượng riêng của nhựa Nhựa PP có khối lượng riêng là 0,93 g/cm3

V: Thể tích hệ thống kênh nhựa và sản phẩm với thể tích hệ thống kênh nhựa là 58024 mm3 và sản phẩm là 28024 mm3 cho 1 sản phẩm

Thay các số liệu vào công thức (2.3):

P= d x V= 0.93

1000 x (58024 + 28024 x 2)= 106 g Vậy lượng nhựa cần cung cấp cho 1 lần phun là 106 g Lượng nhựa cần cung cấp này cũng đáp ứng được khả năng của máy là 200 g trên 1 lần phun

2.12 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÉO RÃNH DẪN

Một yêu cầu nữa khi thiết kế hệ thống bơm keo kiểu gián tiếp như trên là khi mở khuôn, ta phải làm sao cho đường keo tách rời với sản phẩm và phần keo thừa ở chỗ rãnh dẫn và cổng phun phải tách ra khỏi khuôn để có thể lấy ra dễ dàng Đó cũng chính

là lý do ta chọn kiểu khuôn D (bơm keo gián tiếp) vì các kiểu khác không làm được điều này

Chi tiết quan trọng nhất trong hệ thống kéo đuôi keo là ti kéo Kích thước đầu ti kéo phải nhỏ hơn bề rộng rãnh dẫn và chiều dài phụ thuộc vào kích thước của tấm trần

và tấm dựt đuôi keo (đã xác định ở phần chọn loại khuôn theo tiêu chuẩn)

Hình 2.20 Các dạng chốt dựt đuôi keo

a)Dạng cuống phun được kéo nhờ côn ngược (tốt nhất)

b) Dạng cuống phun chữ “Z’’ (tốt)

c) Dạng cuống phun được kéo nhờ rãnh vòng (ít dùng)

d) Dạng cuống phun được kéo nhờ rãnh chốt đẩy đầu bi (ít dùng)

Cách tính kích thước đầu giựt đuôi keo [2, trang 18]:

Hình 2.21 Kích thước cho thiết kế đầu chốt giựt đuôi keo

Dựa vào kích thước tấm trần, tấm giựt đuôi keo và bề rộng rãnh dẫn nhựa ta chọn được ti giựt đuôi keo Ti giật được cố định vào tấm trần bằng vít

Ti dựt đuôi keo chọn theo tiêu chuẩn trên catalogue MISUMI [11]