Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa sản phẩm khuôn rau câu 200MM

HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA SẢN PHẨM KHUÔN RAU CÂU 200MM GVHD: ThS... TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA SẢN PHẨM KHUÔN

RAU CÂU 200MM

GVHD: ThS PHAN THANH VŨ SVTH: NGUYỄN VĂN DŨNG MSSV: 12144016 NGUYỄN THANH PHONG MSSV: 12144080 PHẠM CHÍ TRUNG MSSV: 12144126

S KL 0 0 4 7 2 9

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA SẢN

PHẨM KHUÔN RAU CÂU 200MM

T.p Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA SẢN

PHẨM KHUÔN RAU CÂU 200MM

T.p Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2016

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CN CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên đề tài:

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

3 Nội dung thực hiện đề tài:

4 Sản phẩm:

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ

NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên Sinh viên: MSSV:

Ngành:

Tên đề tài:

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn:

NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện

2 Ưu điểm

3 Khuyết điểm

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không

5 Đánh giá loại:

6 Điểm: (Bằng chữ :……….)

T.p Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm…

Giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên)

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CN CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên Sinh viên: MSSV:

Ngành:

Tên đề tài:

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn:

NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện

2 Ưu điểm

3 Khuyết điểm

4 Câu hỏi phản biện (nếu có)

5 Đề nghị cho bảo vệ hay không:

6 Đánh giá loại:

7 Điểm: (Bằng chữ :……….)

T.p Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm…

Giáo viên phản biện (Ký và ghi rõ họ tên)

đã tạo cho nhóm chúng em có được sự tự tin và hăng hái trong công việc, học hỏi được

rất nhiều và hoàn thành tốt đồ án này

Nhóm đồ án chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

 Ban chủ nhiệm Bộ môn công nghệ tự động, Trung tâm công nghệ cao và Khoa cơ khí chế tạo máy – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em thực hiện đề tài

 Thầy Phan Thanh Vũ – giáo viên hướng dẫn thực hiện đồ án tốt nghiệp

đã tận tình giảng dạy, tạo điều kiện và động viên nhóm chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án

 Cô Dương Thị Vân Anh, Thầy Trần Minh Thế Uyên, Thầy Nguyễn Văn Sơn đã cung cấp tài liệu, hướng dẫn và giúp đỡ nhóm hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp

 Quí thầy cô ở xưởng khoa Cơ khí đã tạo điều kiện giúp đỡ nhóm chúng

em trong quá trình thực hiện đồ án

 Cuối cùng xin cảm ơn các bạn bè đã giúp nhóm đồ án chúng tôi rất

nhiều

NHÓM ĐỒ ÁN ĐỒNG CẢM ƠN

MỤC LỤC

Trang

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH ix

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

Tính cấp thiết của đề tài 1

Yêu cầu của đề tài 1

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

Giới hạn đề tài 2

Phương pháp nghiên cứu 2

1.6.1 Phương pháp luận: tìm hiểu lý thuyết sau đó thiết kế, chế tạo sản phẩm 2

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể 2

Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Tổng quan về khuôn và công nghệ ép phun 4

Khái niệm về khuôn 4

Giới thiệu về công nghệ ép phun 4

Khả năng công nghệ 4

Yêu cầu kỹ thuật đối với bộ khuôn 4

Chu kỳ ép phun 5

2.2.1 Polypropylen ( PP ) 6

2.2.2 Nhựa PE (polyethylene) 7

2.2.3 Nhựa ABS (Poly acrylonitrile butadiene styrene) 7

2.2.4 Nhựa PVC 8

2.2.5 Nhựa PS (plystyrene) 8

2.3 Quy trình thiết kế khuôn ép nhựa 11

2.4 Các thành phần cơ bản của bộ khuôn 2 tấm 12

CHƯƠNG 3 QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 14

3.1 Thiết kế sản phẩm khuôn rau câu 14

3.1.1 Cơ sở thiết kế 14

3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ của sản phẩm 14

3.1.3 Thiết kế sản phẩm 14

3.2 Ứng dụng phần mềm Moldflow Insight 2016 phân tích sản phẩm khuôn rau câu 28

Tổng quan 28

Ứng dụng phần mềm Moldflow phân tích sản phẩm khuôn rau câu 29

Bảng tổng hợp phân tích 43

Thiết kế bộ khuôn cho sản phẩm khuôn rau câu 44

3.3.1 Xác định kiểu khuôn 44

3.3.2 Tính toán, xác định hệ số co rút 45

3.3.3 Tính toán số lòng khuôn 45

3.3.4 Hệ thống kênh dẫn nhựa 46

3.3.5 Hệ thống dẫn hướng và định vị 48

3.3.5.1 Vòng định vị 49

3.3.5.2 Chốt dẫn hướng 50

3.3.5.3 Bạc dẫn hướng 52

3.3.6 Hệ thống đẩy 53

3.3.7 Gối đỡ 56

3.3.8 Hệ thống làm nguội 57

3.3.9 Tách khuôn 57

3.3.10 Các tấm khuôn của bộ khuôn 62

3.3.10.1 Tấm khuôn cái (cavity) 62

3.3.10.2 Tấm khuôn đực (core) 62

3.3.10.3 Tấm kẹp trên 63

3.3.10.4 Tấm kẹp dưới 63

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 65

4.1 Gia công bộ khuôn 65

4.1.1 Lập trình gia công 65

4.1.2 Gia công bộ khuôn 65

4.2 Đánh bóng, lắp ráp khuôn và ép thử 85

Đánh bóng khuôn 85

Máy mài tay 85

Các kiểu đầu đá mài 85

Các loại dũa 86

Giấy nhám 86

Ni đánh bóng và hạt mài 87

4.3 Lắp ghép khuôn 87

4.4 Ép thử sản phẩm 88

4.5 Các lỗi phát sinh trong quá trình ép 88

4.6.1 Bavia 88

4.6.2 Sản phẩm bị thủng 89

4.6.3 Sản phẩm không điền đầy 90

4.6.4 Sản phẩm có đường hàn nối 91

4.6 Sửa khuôn 92

4.7 Thông số cài đặt ép thực tế 94

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

5.1 Kết luận 95

5.2 Kiến nghị và hướng phát triển đề tài 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng thống kê độ co ngót của một số loại nhựa 9

Bảng 2.2 Bảng thống kê nhiệt độ nóng chảy của một số loại nhựa 10

Bảng 2.3 Bảng thống kê nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa 10

Bảng 3.1 Thông số ép phun 44

Bảng 4.1 Quy trình công nghệ của tấm đẩy 70

Bảng 4.2 Quy trình công nghệ của tấm giữ 72

Bảng 4.3 Quy trình công nghệ của tấm kẹp cố định 75

Bảng 4.4 Quy trình công nghệ của tấm di động 77

Bảng 4.5 Quy trình công nghệ của tấm khuôn cố định 80

Bảng 4.6 Quy trình công nghệ của tấm khuôn di động 82

Bảng 4.6 Quy trình công nghệ của tấm khuôn di động (tt) 83

Bảng 4.7 Quy trình công nghệ của gối đỡ 85

Bảng 4.8 Bảng thông số ép 88

Bảng 4.9 Thông số cài đặt thực tế 94

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Chu kỳ ép phun 5

Hình 2.2 Quy trình thiết kế khuôn 11

Hình 2.3 Quy trình thiết kế khuôn trên thực tế 11

Hình 2.4 Các thành phần cơ bản của bộ khuôn 2 tấm 12

Hình 3.1 Tạo hình hoa mai 15

Hình 3.2 Tạo đối xứng thêm hai khối hoa mai 15

Hình 3.3 Tạo độ nghiêng cho ba khối hoa mai 16

Hình 3.4 Tạo bề mặt cong cho ba khối hoa mai 16

Hình 3.5 Bo các cạnh giao giữa hai cánh hoa 17

Hình 3.6 Tạo các đường vân cho ba khối hoa mai 17

Hình 3.7 Tạo bề dày cho ba khối hoa mai 17

Hình 3.8 Bo cạnh của ba khối hoa mai 18

Hình 3.9 Vẽ đầu chóp cho hoa mai 18

Hình 3.10 Bo cạnh nằm bên trong 19

Hình 3.11 Bo cạnh nằm bên gần chóp mũ 19

Hình 3.12 Tạo nhị hoa 20

Hình 3.13 Tạo phần thân khuôn rau câu 21

Hình 3.14 Tạo góc thoát khuôn với lệnh Draft 21

Hình 3.15 Tạo bề dày cho khuôn 22

Hình 3.16 Tạo lỗ cắt cho hoa mai và nhị 22

Hình 3.17 Tạo hình quyển sách 23

Hình 3.18 Tạo hình cây đuốc 23

Hình 3.19 Tạo góc thoát khuôn cho quyển sách và cây đuốc 24

Hình 3.20 Tạo lá hoa mai 24

Hình 3.21 Tạo cành hoa mai 25

Hình 3.22 Tạo nụ hoa 25

Hình 3.23 Tạo chiều sâu cho hoa văn 26

Hình 3.25 Bo các cạnh của chữ cái 27

Hình 3.26 Vẽ vành khuôn 27

Hình 3.27 Sản phẩm thiết kế hoàn chỉnh 28

Hình 3.28 Kết quả phân tích vị trí miệng phun tốt nhất 31

Hình 3.29 Kết quả phân tích thời gian điền đầy 32

Hình 3.30 Kết quả phân tích nhiệt độ ở đầu dòng chảy 33

Hình 3.31 Kết quả phân tích nhiệt độ phun ép 34

Hình 3.32 Kết quả phân tích áp suất 35

Hình 3.33 Biểu đồ phát triển áp suất ở miệng phun 35

Hình 3.34 Kết quả phân tích áp suất phun lớn nhất 36

Hình 3.35 Kết quả phân tích rỗ khí bề mặt ngoài 37

Hình 3.36 Kết quả phân tích rỗ khí bề mặt trong 38

Hình 3.37 Kết quả phân tích lực kẹp khuôn 39

Hình 3.38 Kết quả phân tích đường hàn 41

Hình 3.39 Kết quả phân tích thể tích co rút 42

Hình 3.40 Bảng phân tích các thông số ép phun của Moldflow 43

Hình 3.41 Cuống phun 47

Hình 3.42 Kích thước cuống phun cho thiết kế 48

Hình 3.43 Thiết kế bạc cuống phun 48

Hình 3.44 Vòng định vị trong khuôn ép nhựa 49

Hình 3.45 Hình ảnh một số loại vòng định vị 50

Hình 3.46: Thiết kế vòng định vị 50

Hình 3.47 Chốt dẫn hướng 51

Hình 3.48 Bạc dẫn hướng và chốt dẫn hướng 51

Hình 3.49 Một số loại bạc dẫn hướng 52

Hình 3.50 Hệ thống đẩy 53

Hình 3.51 Hệ thống đẩy 54

Hình 3.52 Một số loại ty đẩy thông dụng 55

Hình 3.53 Ty đẩy 55

Hình 3.54 Chốt hồi 55

Hình 3.55 Tấm đẩy 56

Hình 3.56 Vị trí tấm giữ trong bộ khuôn 56

Hình 3.57 Gối đỡ 57

Hình 3.58 Mô hình tách khuôn 58

Hình 3.59 Tạo môi trường tách khuôn 58

Hình 3.60 Sản phẩm trong môi trường tách khuôn 59

Hình 3.61 Tạo phôi cho khuôn 59

Hình 3.62 Nhập hệ số co rút 60

Hình 3.63 Tạo mặt phân khuôn 60

Hình 3.64 Hóa rắn 2 tấm khuôn 61

Hình 3.65 Tách khuôn 61

Hình 3.66 Ép thử 62

Hình 3.67 Tấm khuôn cái 62

Hình 3.68 Tấm khuôn đực 63

Hình 3.69 Tấm kẹp trên 63

Hình 3.70 Tấm kẹp dưới 64

Hình 3.71 Bộ khuôn lắp ghép bằng EMX 64

Hình 4.1 Máy phay CNC 66

Hình 4.2 Máy mài 67

Hình 4.3 Dụng cụ cắt 67

Hình 4.4 Collet kẹp dao 67

Hình 4.5 Ổ chứa dao 68

Hình 4.6 Eto gá phôi 68

Hình 4.7 Tấm đẩy 68

Hình 4.8 Tấm giữ 70

Hình 4.9 Tấm kẹp cố định 73

Hình 4.10 Tấm kẹp di động 75

Hình 4.11 Tấm khuôn cố định 77

Hình 4.12 Tấm khuôn di động 80

Hình 4.14 Máy mài tay 85

Hình 4.15 Các kiểu đầu đá mài 86

Hình 4.16 Các loại dũa 86

Hình 4.17 Giấy nhám và chổi quét 87

Hình 4.18 Hợp chất chứa hạt mài 87

Hình 4.19 Bộ khuôn lắp ghép hoàn chỉnh 88

Bảng 4.8 Bảng thông số ép 88

Hình 4.20 Sản phẩm bị bavia 89

Hình 4.21 Sản phẩm bị thủng 90

Hình 4.22 Sản phẩm không điền đầy 91

Hình 4.23 Sản phẩm có đường hàn nối 92

Hình 4.24 Tấm giữ sau khi sửa 93

Hình 4.25 Tấm khuôn di động sau khi sửa 93

Hình 4.26 Sản phẩm ép đạt 94

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Tính cấp thiết của đề tài

Trong thời đại Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước hiện nay, thì sản phẩm nhựa ngày càng phổ biến rộng rãi và đa dạng, dần dần chiếm hữu thị trường Hầu như trong mọi thời khắc, mọi thời điểm hằng ngày đều bắt gặp sản phẩm từ nhựa Và trong thời gian sắp tới, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, sản phẩm nhựa sẽ phát triển hơn nữa, dần dần cải tiến phương pháp sản xuất, máy móc và dây

chuyền hoạt động để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Một số vật dụng được làm

từ nhựa như: thau, nồi, vỏ điện thoại, xe máy, ống…đến các thiết bị y tế, nghiên cứu

khoa học

Với sự phát triển không ngừng của ngành nhựa thì song song với đó là ngành

công nghệ ép phun cũng không ngừng phát triển Vì vậy, việc ứng dụng nghiên cứu

kiến thức khuôn ép nhựa giúp cải thiện sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế là điều cần thiết

Ngành Công nghệ kỹ thuật Cơ khí của Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

đã tập trung vào việc đào tạo về CAD/CAM/CNC và lĩnh vực khuôn mẫu Vậy nên

trong những năm gần đây chất lượng đào tạo của ngành đã tiến bộ rõ rệt, những sinh

viên không ngừng tiến hành thiết kế và chế tạo ra các bộ khuôn bằng mica, hay cả

những bộ khuôn hoàn chỉnh bằng thép và đã ép ra những sản phẩm thực tế

Để nâng cao hiệu quả dạy – học và đồng thời trang bị kiến thức đẩy đủ hơn về

chuyên ngành khuôn mẫu nên nhóm đã cùng nhau đi đến chọn đề tài đồ án là về lĩnh

vực khuôn mẫu (thiết kế - chế tạo – ép phun) Thông qua việc tìm hiểu nhu cầu của thị trường và việc phát triển cảu đồ dân dụng bằng nhựa nên nhóm đã quyết định chọn đề

tài “ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA SẢN PHẨM KHUÔN RAU

CÂU ”

Với đề tài này nhóm sẽ học hỏi được nhiều hơn về kiến thức và kinh nghiệm thực

tế về thiết kế - chế tạo – gia công bộ khuôn hoàn chỉnh và công đoạn ép phun ra sản

phẩm

Yêu cầu của đề tài

 Thiết kế hợp lý, tiết kiệm vật liệu nhưng vẫn đảm bảo chức năng

 Các chi tiết của bộ khuôn sau khi gia công xong phải đảm bảo những tính yêu cầu như: độ chính xác về kích thước, độ bền, độ bóng, tính chịu lực

 Lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn, và bộ khuôn hoạt động tốt trong quá trình

ép phun

 Vị trí tương quan các tấm khuôn và các chi tiết tiêu chuẩn chính xác

 Dung sai kích thước đạt yêu cầu tùy thuộc vào kích thước cụ thể (trong

bảng dung sai kích thước)

 Đối với sản phẩm: (Yêu cầu về kỹ thuật – thẩm mỹ)

 Bề mặt trong lòng và đáy của sản phẩm: yêu cầu độ bóng cao

 Chiều sâu của khuôn đủ để tạo hình khi đổ rau câu

 Vật liệu nhựa dùng thích hợp và có tính thẩm mỹ tốt, đảm bảo an toàn vệ sinh

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: có thể vận dụng các kiến thức về ép nhựa để đưa vào thực tiễn, giúp nghiên cứu và thiết kế bộ khuôn hoàn chỉnh

Ý nghĩa thực tiễn: tạo ra sản phẩm có tính kinh tế, cạnh tranh phù hợp với người lao động

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

 Thiết kế sản phẩm và hoàn thành bộ khuôn dựa trên phần mềm

 Dùng phần mêm Moldflow Insight 2016 để phân tích dòng chảy nhựa

 Tiến hành gia công các tấm khuôn

 Ép thử ra sản phẩm và kiểm tra hoạt động của bộ khuôn trên máy ép 120B

SW-Giới hạn đề tài

Do chỉ dừng lại ở mức độ Đồ án tốt nghiệp nên chúng em quyết định chọn thiết

kế sản phẩm “ Khuôn rau câu” và chỉ phân tích dựa trên phần mềm, sau đó tiến hành

gia công và ép thử

Phương pháp nghiên cứu

1.6.1 Phương pháp luận: tìm hiểu lý thuyết sau đó thiết kế, chế tạo sản phẩm

Để thực hiện đề tài này nhóm sinh viên đã tiến hành bằng các phương pháp:

 Phương pháp quan sát: quan sát thực tế từ những mô hình có sẵn, những đoạn video và những bộ khuôn thực tế đã được học để đưa ra bộ khuôn cho đề tài Đồng thời quan sát quá trình gia công thực tế và lắp ráp bộ khuôn

 Phương pháp tham khảo tài liệu: các tài liệu liên quan đến đồ án, nguồn

từ thư viện sách, internet, thầy cô và bạn bè

 Dự đoán: luôn đưa ra những giả thiết về mặt hư hại, gặp khó khăn có thể xảy ra trong quá trình thiết kế cũng như gia công, từ đó có thể rút kinh nghiệm để hoàn thiện bộ khuôn

Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp

 Giới thiệu tổng quan về đề tài

 Cơ sở lý thuyết

 Thiết kế sản phẩm trên phần mềm Creo Parametric 3.0

 Phân tích sản phẩm trên phần mềm Moldflow Insight 2016

 Thiết kế các tấm khuôn

 Gia công các tấm khuôn

 Lắp ráp và ép thử

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Khái niệm về khuôn [2]

Khuôn là cụm gồm nhiều chi tiết lắp ráp với nhau để tạo thành một khối hoàn

chỉnh và có khả năng hình thành nên sản phẩm Giữa 2 tấm khuôn sẽ có 1 khoảng trống

và có hình dạng nhất định, và đó chính là phần giúp hình thành nên sản phẩm của quá trình ép phun

Bao gồm 2 phần khuôn chính:

 Phần cavity (khuôn cái, khuôn cố định): được gá lên tấm cố định của máy ép

nhựa

 Phần core (khuôn đực, khuôn di động): được gá lên tấm di động của máy ép

nhựa

Giới thiệu về công nghệ ép phun

Hiểu một cách đơn giản nhất, thì công nghệ ép phun là quá trình dòng nhựa nóng chảy điển đầy vào lòng khuôn Sản phẩm sẽ được lấy ra ngoài nhờ hệ thống tháo khuôn

và hệ thống đẩy sẽ giúp đẩy sản phẩm ra ngoài sau quá trình làm nguội sản phẩm của máy

Khả năng công nghệ

 Tạo ra những sản phẩm có hình dạng phức tạp

 Có sự khác nhau giữa hình dạng bên trong và bên ngoài của sản phẩm

 Có khả năng tự động hóa cao

 Sau ép phun sản phẩm có độ bóng cao và không cần gia công lại

 Có thể tạo ra nhiều sản phẩm với màu sắc khác nhau

Yêu cầu kỹ thuật đối với bộ khuôn

Khuôn ép nhựa đòi hỏi rất nhiều yêu cầu và tập trung chủ yếu vào các yêu cầu

sau: độ chính xác về hình dạng - kích thước, độ cứng, độ nhẵn bóng của các bề mặt chi tiết trong khuôn

Độ chính xác về hình dạng - kích thước là điều quan trọng nhất của bộ khuôn Nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành sản phẩm của quá trình ép phun Khi gia công

các tấm khuôn, các tấm khuôn phải đảm bảo độ chính xác tuyệt đối, bất kỳ 1 sai lệch

nào cũng có thể dẫn đến hư hỏng trong quá trình phun ép sản phẩm Vì thế cần phải có

1 chu trình công nghệ và có chế độ cắt hợp lý khi gia công

Độ cứng của các chi tiết trong bộ khuôn cũng ảnh hưởng đến độ bền của khuôn Việc các tấm khuôn quá mỏng cũng ảnh hưởng tới quá trình ép Khuôn ép làm việc

liên tục với tần suất cao, áp suất lớn trong suốt quá trình làm việc nên có thể dẫn đến

mài mòn hoặc cong vênh các tấm khuôn làm cho các tấm khuôn bị hư hỏng Vì thế,

cần chọn đúng loại vật liệu và chọn độ dày thích hợp cho từng tấm khuôn để có thể

nâng cao độ bền cho bộ khuôn

Chu kỳ ép phun [2]

Gồm 4 giai đoạn:

 Giai đoàn kẹp ( Clamping phase ): khuôn được đóng lại

 Giai đoạn phun ( Injection phase ): nhựa được điền đầy lòng khuôn

 Giai đoạn làm nguội ( Cooling phase ): nhựa được đông lại trong lòng khuôn

 Giai đoạn đẩy ( Ejector phase ): đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn

Hình 2.1 Chu kỳ ép phun

Mỗi một sản phẩm hay một chu trình ép phun đều có những tính chất đặc trưng

và yêu cầu kỹ thuật khác nhau, ví dụ: độ dẻo, độ bóng bề mặt, màu sắc, độ cứng,…

 Nhựa nhiệt dẻo: là loa ̣i nhựa chảy mềm thành chất lỏng dưới tác dụng của nhiệt độ cao và đóng rắn la ̣i khi làm nguội Nhựa nhiệt dẻo gồm nhiều chuỗi phân tử liên kết với nhau bằng các liên kết Van der Waals yếu, liên kết hydro, tương tác giữa các nhóm phân cực và cả sự xếp chồng của các vòng thơm

 Một số loại nhựa nhiệt dẻo hay sử dụng: nhựa PP, nhựa PVC, nhựa ABS, nhựa PE…

 Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không

mềm dẻo như nhựa PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi

Đặc biệt khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng

nhỏ

 Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ

 Nhựa PP không màu không mùi, không vị, không độc PP cháy sáng với ngọn lửa màu xanh nhạt, có dòng chảy dẻo, có mùi cháy gần giống mùi cao su

 Chịu được nhiệt độ cao hơn 1000C Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao bì PP (1400C), cao so với PE - có thể gây chảy hư hỏng màng ghép cấu

trúc bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng

 Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác

 Ứng dụng:

 Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu chống oxy hóa một cách nghiêm nhặt

 Sản xuất thùng nhựa đặc

 Tạo thành sợi, dệt bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn

 PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ xé rách để

mở bao bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì

2.2.2 Nhựa PE (polyethylene)

 Tính chất:

 Trong suốt, hơi có ánh mờ, có bề mặt bóng láng, mềm dẻo

 Chóng thắm nước và hơi nước tốt

 Chống thấm khí O2, CO2, N2 và dầu mỡ đều kém

 Chịu được nhiệt độ cao (dưới 230o C) trong thời gian ngắn

 Bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy như Alcool, Acêton, H2O2…

 Có thể cho khí, hương thẩm thấu xuyên qua, do đó PE cũng có thể hấp

thu giữ mùi trong bản thân bao bì, và cũng chính mùi này có thể đưộc hấp thu bởi thực phẩm được chứa đựng, gây mất giá trị cảm quan của sản phẩm

 Các ứng dung của nhựa PE

 Những sản phẩm cần có độ bền kéo cơ học: Búa nhựa, vật liệu cách điện

 Các sản phẩm ép phun như các vỏ bọc, bàn phím, sử dụng trong các máy văn phòng, máy ảnh…

2.2.4 Nhựa PVC

 Tính chất

 Độ bền nhiệt thấp, mềm dẻo khi dùng thêm chất hóa dẻo

 Kháng thời tiết tôt

 Ổn định kích thước tốt

 Độ bền sử dụng cao, sự chống lão hóa cao

 Độ bền va đập kém, độc với chất độn, chất monomer còn lại trong PVC

 Sản phẩm rẻ tiền, sản phẩm nhựa tái sinh như ly, hộp

 Cách điện tần số cao dùng làm vỏ hộp điện, ống, vật liệu cách điện

Đặc tính của một số loại nhựa

 Polyetylen (PE)

Trong ép phun loại nhựa này dễ chảy, dùng để gia công các sản phẩm khối Đô co ngót (liên quan tỷ trọng sản phẩm) chịu tác động của nhiệt độ khi hóa dẻo khối vật liệu khi làm nguội

Với PE tỷ trọng cao với chỉ số chảy thấp yêu cầu nhiệt độ khuôn từ 40 – 700C để sản phẩm có độ bóng cao Để khắc phục hiện tượng giòn do tính định hướng phân tử

mạnh, tăng nhiệt độ phun và chọn loại nhưa có nhiệt độ chảy cao phù hợp hơn

 Polystyrene (PS)

Đa số các sản phẩm làm bằng nhưa PS đều được gia công bằng phương pháp ép phun Nhựa PS có độ co rút nhỏ, độ chính xác kích thước cao, và nó còn có biến tính

cao su là ưu điểm tạo sản phẩm lớn do dòng chảy tốt

 Polyvinyl clorit (PVC)

PVC không thể gia công một mình trộn các phụ gia khác: chất ổn định nhiệt -

quang, chất bôi trơn, chất hóa dẻo, chất trợ gia công Tính co rút của PVC trong ép

phun phụ thuộc cấu hình khuôn và điều kiện phun Giá trị thông thường là từ 2-4 %

theo hướng phun và 1-2 % theo hướng ngang, có thể lớn hơn tùy trường hợp có thể

lớn hơn tuỳ trường hợp PVC cũng thường ép khớp nối ống và các chi tiết kỹ thuật,

PVC dẻo thường ép thảm, mũ trùm bảo vệ, nút bấm, khung bảo vệ và gắn kính xe, đồ chơi dẻo, xe đạp, thanh hãm vô lăng xe hơi, phích cắm điện, đế giày, ủng, sandal

Một số bảng thống kê các thông số của một số loại nhựa

TT Nhựa Tên đầy đủ Nhiệt độ

5 PMMA PolyMetyl Metacrylat 30 – 70 190 – 240

7 PA6.6 PolyAmit (Nylon6.6) 50 – 80 250 – 280

Bảng 2.2 Bảng thống kê nhiệt độ nóng chảy của một số loại nhựa

2.3 Quy trình thiết kế khuôn ép nhựa [5]

Hình 2.2 Quy trình thiết kế khuôn

Trong quá trình thiết kế khuôn, các bước trên không nhất thiết tiến hành độc lập

mà phải phối hợp linh hoạt với nhau để được kết quả tốt nhất

Trên thực tế sản xuất, quy trình thiết kế khuôn được tiến hành như sau:

2.4 Các thành phần cơ bản của bộ khuôn 2 tấm [6]

Hình 2.4 Các thành phần cơ bản của bộ khuôn 2 tấm

Chức năng của các yếu tố cấu thành khuôn:

 1: Vít lục giác: liên kết các tấm khuôn và tạo tính thẩm mỹ

 2: Vòng định vị: định tâm giữa bạc cuống phun và vòi phun

 3: Bạc cuống phun: dẫn nhựa từ máy ép phun vào các kênh dẫn nhựa

 4: Khuôn cái: tạo hình cho sản phẩm

 5: Bạc định vị: đảm bảo vị trí tương quan giữa khuôn đực và khuôn cái

 6: Tấm kẹp trước: giữ chặt phần cố định của khuôn vào máy ép

 7:Vỏ khuôn cái

 8: Chốt hồi: hồi hệ thống đẩy về vị trí ban đầu khi khuôn đóng

 9: Khuôn đực: tạo hình cho sản phẩm

 10: Chốt định vị: dẫn hướng và định vị khi khuôn đóng

 11: Vỏ khuôn đực

 12: Tấm đỡ: tang độ bền cho khuôn trong quá trình làm việc

 13: Gối đỡ: tạo khoảng trống để tấm đẩy hoạt động

 14: Tấm giữ: giữ các chốt đẩy

 15: Tấm đẩy: đẩy các chốt đẩy để lói sản phẳm ra khỏi khuôn

 16: Tấm kẹp sau: giữ chặt phần di động của khuôn trên máy ép nhựa

 17: Gối đỡ phụ: tang bền cho khuôn trong quá trình ép phun

CHƯƠNG 3 QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN

3.1.1 Cơ sở thiết kế

Theo xu hướng phát triển của xã hội, ngày càng nhiều các sản phẩm nhựa ra đời

thay thế cho các vật liệu khác Đặc biệt là các sản phẩm nhựa phục vụ cho nhu cầu chế biến đồ ăn, thứ uống Khuôn rau câu được thiết kế dựa trên sự tiện lợi về công dụng sử dụng trong các gia đình, nhà hàng hay cơ sở sản xuất bánh kẹo

Theo các nhu cầu thực tiễn, khuôn rau câu được thiết kế dựa trên các cơ sở sau

Sản phẩm được thiết kế dựa trên cơ sở ứng dụng phần mềm Creo Prametric 3.0

3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ của sản phẩm

 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm:

 Sản phẩm đạt hình dáng và kích thước đúng theo thiết kế

 Sản phẩm không có bavia

 Bề mặt trong của sản phẩm đạt độ bóng cao

 Sản phẩm nhẹ và thuận tiện sử dụng, chịu được va đập

Hình 3.1 Tạo hình hoa mai

 Bước 2: Tạo thêm hai khối hoa mai

 Bước 3: Sử dụng lệnh Draft để tạo góc nghiêng cho ba khối hoa mai với độ

nghiêng là 5o

Hình 3.3 Tạo độ nghiêng cho ba khối hoa mai

 Bước 4: Tạo bề mặt cong cho khối hoa mai với lệnh Revolve Hai khối còn lại

chỉ cần đối xứng qua mặt phẳng DTM1, DTM3

Hình 3.4 Tạo bề mặt cong cho ba khối hoa mai

 Bước 5: Bo tất cả các cạnh giao của hai cánh hoa bằng lệnh Round với bán

kính bo là 1mm cho cả ba khối hoa mai

Hình 3.5 Bo các cạnh giao giữa hai cánh hoa

 Bước 6: Tạo các đường vân cho ba khối hoa mai

 Tạo một đường cong tại mặt trên, ngay chỗ giao của hai cánh hoa, độ cong

trùng với bề mặt hoa mai, chạy từ tâm ra ngoài cánh hoa mai bằng lệnh

Sketch

 Dùng lệnh Sweep vẽ một đường ống bán kính là 0.5mm, có đường tâm là

đường cong vừa tạo

 Lấy đối xứng Mirror cho tất cả các vị trí giao giữa hai cánh hoa của cả ba

khối hoa mai

Hình 3.6 Tạo các đường vân cho ba khối hoa mai

 Bước 7: Tiếp theo là tạo bề dày cho ba khối hoa mai với lệnh Shell, với bề dày chọn là 1.5mm

 Bước 8: Bo cạnh bằng lệnh Round

 Các đường vân ở Bước 6 với bán kính bo là 0.5mm

 Các cạnh giao giữa mặt trên và mặt đứng, bán kính bo là 3mm

 Sau đó cắt ngắn bớt 0.5mm khối trụ bên trong của cả ba hoa mai bằng lệnh

Extrude

Hình 3.8 Bo cạnh của ba khối hoa mai

 Bước 9: Dùng lệnh Revolve vẽ đầu chóp cho hoa mai, với bề dày là 1.65mm

Hình 3.9 Vẽ đầu chóp cho hoa mai

 Bước 10: Bo các cạnh phần bên trong bằng lệnh Round, với phần bo màu đỏ

có bán kính bo là 1mm, phần bo màu xanh là 0.5mm

Hình 3.10 Bo cạnh nằm bên trong Sau đó bo cạnh nằm bên phần chóp mũ với bán kính bo là 1mm

Hình 3.11 Bo cạnh nằm bên gần chóp mũ

 Bước 11: Tạo nhị hoa

 Tại tâm hoa mai, tạo thêm 4 mặt phẳng vuông góc với mặt TOP, cách mặt

RIGHT một góc 72o

 Tạo một đường cong, đối xứng qua mặt FRONT với đường cong ở Bước 6,

 Trên đường cong đó tạo 2 điểm bằng lệnh Point, điểm thứ nhất Offset vào

0.31, điểm thứ 2 Offset vào 0.83 Dùng lệnh Axis tạo một trục qua 2 điểm

này

 Chọn mặt phẳng RIGHT, dùng lệnh Revolve vẽ nhị hoa Sau đó lấy đối

xứng cho các cánh hoa còn lại của cả ba hoa mai

 Sau khi đã tạo nhị thì dùng lệnh Round bo các cạnh của nhị với bán kính bo

ở mặt trên là 2mm, mặt dưới là 1mm

Hình 3.12 Tạo nhị hoa

 Bước 12: Tạo phần thân của khuôn rau câu bằng lệnh Extrude với bề dày là

25mm

Hình 3.13 Tạo phần thân khuôn rau câu

 Bước 13: Tạo góc thoát khuôn cho khuôn rau câu với lệnh Draft, góc nghiêng

15o

Hình 3.14 Tạo góc thoát khuôn với lệnh Draft

 Bước 14: Tạo bề dày cho khuôn với lệnh Blend, với Section 1 và Section 2 là

hai đường tròn có đường kính nhỏ hơn thành khuôn tại mỗi section là 3mm

Hai section cách nhau là 23.5mm

Hình 3.15 Tạo bề dày cho khuôn

 Bước 15 Dùng lệnh Extrude để tạo lỗ cắt cho hoa mai và nhị ở trên bề mặt

khuôn

Hình 3.16 Tạo lỗ cắt cho hoa mai và nhị

 Bước 16: Tạo hình quyển sách bè dày 5mm cho khuôn với lệnh Extrude

Hình 3.17 Tạo hình quyển sách

 Bước 17: Tạo hình cây đuốc và ngọn lửa cho khuôn với lệnh Extrude có bề

dày là 3mm

 Bước 18: Tiến hành tạo góc thoát khuôn cho quyển sách và cây đuốc bằng

lệnh Draft với góc nghiêng ở 2 mặt bên và mặt dưới đáy quyển sách là 20o,

mặt trên gần ngọn lửa là 7o, các mặt bên của thân đuốc là 15o, mặt bên của

ngọn lửa là 10o

Hình 3.19 Tạo góc thoát khuôn cho quyển sách và cây đuốc

 Bước 19: Dùng lệnh Extrude vẽ lá hoa mai với bề dày là 3mm, sau đó dùng

lệnh Draft tạo góc thoát khuôn là 15o

Hình 3.20 Tạo lá hoa mai

 Bước 20: Tạo một đường cong làm cành hoa mai bằng lệnh Sketch, sau đó

dùng lệnh Sweep tạo thân ngoài và ruột với đường kính thân ngoài là 7mm,

bán kính của ruột trong là 2mm Dùng lệnh Extrude để cắt bỏ các phần dư

Hình 3.21 Tạo cành hoa mai

 Bước 21: Tạo nụ hoa mai bằng các lệnh Revolve sao cho bề dày của nụ hoa là 1.5mm