Thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép nhựa cho sản phẩm nhựa thành mỏng có lõi thép để làm mẫu thí nghiệm kéo

Với sự phát triển không ngừng của các ngành nhựa thì ngành công nghệ khuôn mẫu cụ thể là ngành công nghệ nhựa ép phun cũng phát triển ngày càng mạnh mẽ và kéo theo đó là sự đa dạng hóa c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN SVTH: VŨ THÀNH AN

MSSV: 11144002 SVTH: BÙI DUY CÔNG MSSV: 11144012

- Loại nhựa: Polypropylen (PP)

- Nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa được xác định theo từng loại vật liệu nhựa

- Phần mềm Creo Parameter 3.0

- Tài liệu về khuôn ép nhựa

2 Nội dung đồ án

- Tìm hiểu thông số và giá cả các loại thép ngoài thị trường

- Nghiên cứu cơ tính, hãng sản xuất và giá cả các loại nhựa bán trên thị trường

- Tìm hiểu qui trình gia công và cách vận hành máy gia công CNC

- Tra cứu và học hỏi kinh nghiệm về các thông số cắt gia công trên máy CNC

- Tìm hiểu vật liệu làm dao và giá cả trên thị trường

- Tìm hiểu kích thước và vật liệu của lõi tôn cho sản phẩm ép

- Tổng quan công nghệ ép phun

- Tìm hiểu các thông số phun ép nhựa

- Thiết kế sản phẩm nhựa thành mỏng, thiết kế khuôn

- Mô phỏng quá trình phun ép nhựa trên Mold Flow

- Chỉnh sửa đưa ra thông số thiết kế bộ khuôn

- Quy trình gia công khuôn và đánh bóng bộ khuôn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ (CQ) Niên khóa:2011-2015

ii

- Quy trình ép thử sản phẩm

- Quy trình sửa chữa khuôn

- Nhận xét và đánh giá

3 Các sản phẩm và kết quả dự kiến của đồ án

- Bộ khuôn dùng cho quá trình thí nghiệm

- Chọn ra kích thước và vật liệu của lõi

- Chọn thông số ép điền đầy cho sản phẩm

- Sản phẩm ép thử có lõi tôn

- Nhận xét kết quả của sản phẩm

4 Ngày giao nhiệm vụ: Tháng 4 Năm 2015

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Ngày 14 Tháng 07 Năm 2015

6 Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Minh Thế Uyên

Chủ nhiệm bộ môn Giáo viên hướng dẫn

ThS Trần Minh Thế Uyên

iii

LỜI CAM KẾT

Tên đề tài:

“THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ KHUÔN ÉP NHỰACHO SẢN PHẨM NHỰA

THÀNH MỎNGCÓ LÕI TÔN ĐỂ LÀM MẪU THÍ NGHIỆM KÉO – NÉN”

Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Minh Thế Uyên

Bùi Duy Công 11144012

Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp này là công trình do chính nhóm

của tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, nhóm của tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Tp Hồ Chí Minh, Ngày 14 Tháng 07 Năm 2015

Nhóm sinh viên thực hiện

Vũ Thành An Bùi Duy Công

iv

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:“THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ KHUÔN ÉP NHỰACHO SẢN PHẨM NHỰA THÀNH MỎNGCÓ LÕI TÔN ĐỂ LÀM MẪU THÍ NGHIỆM KÉO – NÉN”

Giáo viên hướng dẫn:ThS Trần Minh Thế Uyên

Bùi Duy Công 11144012

1 Tinh thần và thái độ làm việc

v

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:“THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ KHUÔN ÉP NHỰACHO SẢN PHẨM NHỰA THÀNH MỎNGCÓ LÕI TÔN ĐỂ LÀM MẪU THÍ NGHIỆM KÉO – NÉN”

Giáo viên phản biện:ThS Trần Chí Thiên

Bùi Duy Công 11144012

1 Tinh thần và thái độ làm việc

vi

LỜI NÓI ĐẦU

Hòa nhập với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật và công nghệ trên thế giới, nền khoa học kỹ thuật và công nghệ nước ta có những bước phát triển khá nổi bật và vững chắc trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong đó ngành công nghiệp nước ta hiện đang phát triển rất mạnh mẽ, nhờ vào sự ứng dụng những tiến bộ, thành tựu khoa học kỹ thuật hiện đại, đặc biệt là trong các lĩnh vực như: công nghệ sinh học, công nghệ hóa học, công nghệ tự động, điện tử, tin học, cơ khí chính xác.v.v…

Trải qua 4 năm học tập tại trường chúng em đã được đào tạo, học hỏi rất nhiều thứ, không chỉ nắm chắc kiến thức chuyên môn mà còn có kỹ năng thực hành, kỹ năng mềm… sẵn sàng đáp ứng mọi nhu cầu về nhân lực cho xã hội Bên cạnh đó, chúng em cũng luôn nỗ lực học tập, rèn luyện trau dồi kiến thức để trở thành những kỹ sư có đạo đức, tác phong nghề nghiệp, có tay nghề cao phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

và góp phần xây dựng hình ảnh, thương hiệu của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

Tuy nhiên, việc áp dụng những kiến thức học được ở nhà trường vào công việc thực tế còn nhiều khó khăn và khiếm khuyết nhất định Vì vậy, quá trình nghiên cứu và thực hiện đồán tốt nghiệp đã giúp chúng em tích lũy được nhiều kiến thức và những kinh nghiệm quý báu, bổ ích giúp chúng em có thêm tự tin, động lực để đảm nhiệm và chinh phục những khó khăn thách thức sau khi ra trường

vii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí

Minhvà trong suốt quá trình tìm hiểu, đánh giá đề tài, mô phỏng, kiểm tra và thực hiện đồ

án tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng, nỗ lực của các thành viên, nhóm chúng em đã nhận được sự giúp đỡ, động viên vô cùng quý báu từ phía gia đình, quý thầy cô và bạn bè Nhờ đó nhóm

đã thực hiện được một số kết quả nhất định Nhóm chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến tất cả mọi người, những người đã qua tâm, động viên, giúp đỡ cho nhóm rất nhiều trong thời gian qua Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến:

Thầy ThS Trần Minh Thế Uyên,ThS Huỳnh Đỗ Song Toàn, TS Phạm Sơn Minh,

Th.S Trần Chí Thiên, Th.S Nguyễn Văn Sơn, Th.S Trần Văn Trọn và tất cả các thầy

của bộ môn Công Nghệ Tự Độngvà Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máyđã tận tình hướng dẫn, tạo

mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đồ án Sự giúp đỡ và động viên về tinh thần của thầy là động lực rất lớn để chúng em hoàn thành tốt đồ án

Toàn thể quý thầy, cô đã hết mình truyền đạt kiến thức cho chúng em trong quá trình học tập tại trường và các thầy trong bộ môn công nghệ tự động đã góp ý, truyền thụ kiến thức cơ bản cần thiết cho chúng em hoàn thành đồ án

Các bạn lớp 111442 đã giúp đỡ và động viên nhóm trong quá trình thực hiện đồ án Một lần nữa chúng em xin cảm ơn tất cả và xin chúc các thầy, cô dồi dào sức khỏe, thành công trong sự nghiệp, đạt nhiều thành tích trên con đường giáo dục thế hệ trẻ Chúc các bạn cùng lớp đạt thành tích cao nhất trong học tập và thành công trong cuộc sống

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 7Năm 2015 Nhóm sinh viên thực hiện

Vũ Thành An Bùi Duy Công

viii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

ĐỀ TÀI:

“THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ KHUÔN ÉP NHỰA CHO SẢN PHẨM NHỰA

THÀNH MỎNG CÓ LÕI TÔN ĐỂ LÀM MẪUTHÍ NGHIỆM KÉO – NÉN”

Bài báo cáo đồ án bao gồm các phần sau:

 Nghiên cứu tổng quan về phần mềm Creo Parametric 3.0 gồm:

Project report includes the following sections:

 Research overview of Creo Parametric 3.0 software include:

- Complete product design

- Separation of mold products

- Create the mold products

 Study and simulation test using Moldflow Autodesk Simulation 2013

 Development of technical drawings

 Outsourcing mold

 Injection mold test and repair

ix

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

LỜI CAM KẾT iii

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v

LỜI NÓI ĐẦU vi

LỜI CẢM ƠN vii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN viii

MỤC LỤC ix

DANH SÁCH HÌNH VẼ xii

DANH MỤC BẢNG BIỂU xii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ ÉP PHUN xviii

1.1 Giới thiệu đề tài 1

1.1.1 Đặt vấn đề 1

1.1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.1.3 Yêu cầu đề tài 2

1.1.4 Giới hạn của đề tài 2

1.1.5 Phương pháp nghiên cứu 2

1.1.6 Đối tượng nghiên cứu 2

1.2 Giới thiệu máy ép phun – Sản phẩm ép phun 3

1.2.1 Giới thiê ̣u về máy ép phun 5

1.2.2 Phân loa ̣i máy ép phun 6

1.2.3 Các công nghệ ép phun đặc biệt 9

1.2.4 Giới thiệu một số thiết bị phụ trợ 10

1.3 Cấu tạo máy ép phun trục vít 12

1.3.1 Nhiệm vụ bô ̣ phận ép phun 13

1.3.2 Hệ thống kẹp 19

1.4 Các khái niệm cơ bản về khuôn mẫu – Bảo dưỡng và bảo quản khuôn 25

1.4.1 Giới thiệu 25

1.4.2 Các thuật ngữ chuyên môn cơ bản về khuôn 26

1.4.3 Bảo dưỡng và bảo quản khuôn 28

1.4.4 Tổng quan về vật liệu nhựa sử dụng trong công nghệ ép phun 30

1.5 Các biến số trong gia công 33

x

1.5.1 Nhiệt độ 33

1.5.2 Vận tốc 34

1.5.3 Áp suất 37

1.6 Khuyết tật sản phẩm và cách khắc phục 40

1.6.1 Co ngót 40

1.6.2 Cong vênh 41

1.6.3 Tập trung bọt khí 42

1.6.4 Sản phẩm có các vết lõm 43

1.6.5 Hiện tượng phun thiếu 44

1.6.6 Hiện tượng ba via 45

CHƯƠNG 2: THÔNG SỐ ÉP 46

2.1 Vận tốc phun 46

2.2 Vận tốc quay trục vít 48

2.3 Vận tốc đóng – mở khuôn 48

2.4 Áp suất trên đường ống 48

2.5 Áp suất ép phun 48

2.6 Áp lực phun 49

2.7 Áp suất duy trì 49

2.8 Áp suất kẹp khuôn 50

2.9 Áp suất ngược 50

2.10 Nhiệt độ thành khuôn 51

2.11 Nhiệt độ nhựa nóng chảy 51

2.12 Nhiệt độ nhựa nóng chảy tăng sẽ gây ra 51

2.13 Nhiệt độ nòng xy lanh 52

2.14 Thời gian làm nguội 52

2.15 Lực kẹp khuôn 53

2.16 Thời gian áp suất giữ 53

2.17 Thước nhập liệu 54

2.18 Chuyển đổi 54

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SẢN PHẨM VÀ BỘ KHUÔN 55

3.1 Thiết kế sản phẩm 55

3.1.1 Giới thiê ̣u chi tiết 55

3.1.2 Các bước thiết kế sản phẩm 55

xi

3.1.3 Vâ ̣t liê ̣u, khối lượng và thể tích sản phẩm 57

3.2 Phân tích CAE 64

3.2.1 Môi trường phân tích của phần mềm Autodesk Moldflow Insight 2013 64

3.2.2 Tìm cổng phun tốt nhất 67

3.2.3 Phân tích các kết quả thu được 68

3.3 Thiết kế bộ khuôn 80

3.3.1 Tính số lòng khuôn 80

3.3.2 Thiết kế hai lòng khuôn 81

3.3.3 Các bước cơ bản tách khuôn 82

3.3.4 Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế 91

3.3.5 Tính toán 92

CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BỘ KHUÔN VÀ ÉP THỬ SẢN PHẨM 113

4.1 QUÁ TRÌNH GIA CÔNG 113

4.1.1 Module lập trình gia công trên CreO 3.0 113

4.1.2 Lập trình gia công 129

4.2 QUÁ TRÌNH ÉP THỬ 145

4.2.1 Giới thiệu về máy ép được sử dụng 145

4.2.2 Thao tác của quá trình ép 147

4.2.3 Ép sản phẩm 147

KẾT LUẬN 154

TÀI LIỆU THAM KHẢO 155

xii

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1: Máy ép phun và bộ khuôn 4

Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của máy ép phun 4

Hình 1.3: Máy ép ngang 6

Hình 1.4: Máy ép đứng 7

Hình 1.5: Máy ép phun nghiêng 7

Hình 1.6: Máy ép phun nhiều chế độ quay 8

Hình1.7: Ép phun nhiều màu thiết kế kẹp khuôn đứng 10

Hình 1.8: Hệ thống thủy lực 11

Hình1.9: Hệ thống sấy 11

Hình 1.10: Hệ thống thay khuôn 12

Hình 1.11: Cánh tay robot 12

Hình1.12: Máy ép phun 13

Hình 1.13: Băng gia nhiê ̣t 14

Hình 1.14: Các chi tiết cho một bộ phận ép 14

Hình 1.15: Cấu ta ̣o của mô ̣t đầu lò 15

Hình 1.16: Béc phun mở 15

Hình 1.17: Béc phun tự ngắt 15

Hình 1.18: Béc phun tự ngắt kiểu kim 15

Hình 1.19: Ảnh cấu tạo trục vít 16

Hình 1.20: Cấu tạo 1 trục vít chuẩn 16

Hình 1.21: Một số kiểu trục vít 17

Hình 1.22: Mũi vít 18

Hình 1.23: Van 1 chiều 18

Hình 1.24: Hệ thống vòi phun 19

Hình 1.25: Vòi phun 19

Hình 1.26: Hệ thống kẹp 20

Hình 1.27: Hệ thống kẹp bằng trục khuỷu 20

Hình 1.28: Bộ điều chỉnh bề dày 21

Hình 1.29: Cụm đẩy của máy 21

Hình 1.30: Cụm kìm 22

Hình 1.31: Những thanh nối 22

Hình 1.32: Tấm di động 23

xiii

Hình 1.33: Cấu tạo một bộ khuôn 24

Hình 1.34: Vị trí hệ thống điều khiển 24

Hình 1.35: Màn hình điều khiển 25

Hình 1.36: Các sensor hành trình 25

Hình 1.37: Cấu tạo bộ khuôn 26

Hình 1.38: Hệ thống kênh dẫn 27

Hình 1.39: Rãnh dẫn 28

Hình 1.40: Lòng khuôn giống nhau 28

Hình 1.41: Quá trình phun 35

Hình 1.42: Sản phẩm thành mỏng 36

Hình 1.43: Tốc độ phun theo từng vùng 36

Hình 1.44: Giản đồ khối lƣợng theo áp suất duy trì 38

Hình 1.45: Một số công vênh 42

Hình 1.46: Dòng chảy theo lối mòn 42

Hình 1.47: Dòng chảy không cân bằng 43

Hình 1.48: Cấu tạo vị trí vết lõm 44

Hình 1.49: Hiện tƣợng phun thiếu 44

Hình 2.1: Hiện tƣợng bọt khí 46

Hình 2.2: Bị biến màu 46

Hình 2.3: Quá tình phun 47

Hình 2.4: Tốc độ phun khác nhau 47

Hình 2.5: Giản đồ khối lƣợng theo áp suất duy trì 50

Hình 3.1: Sản phẩm 55

Hình 3.2: Bản vẽ chi tiết 55

Hình 3.3: Sản phẩm thiết kế trên CreO 3.0 56

Hình 3.4: Lắp ráp tấm Insert vào sản phẩm 56

Hình 3.5: Lắp ráp Insert ở mép ngoài 57

Hình 3.6: Lắp ráp Insert ở trong lòng sản phẩm 57

Hình 3.7: Hộp thoại Mass properties 58

Hình 3.8: Sản phẩm bị kẹt lại trong khuôn 59

Hình 3.9: Sản phẩm thoát khuôn dễ dàng 59

Hình 3.10: Góc vát và chiều cao vát 60

Hình 3.11: Kiểm tra góc thoát khuôn 61

xiv

Hình 3.12: Surface: chọn mặt cần kiểm tra 61

Hình 3.13: Chọn mặt phẳng làm chuẩn 62

Hình 3.14: Kết quả góc thoát khuôn 62

Hình 3.15: Sản phẩm thiết kế 64

Hình 3.16: Lưu dưới dạng đuôi stl 64

Hình 3.17: Import chi tiết vào Autodesk Moldflow Insight 2013 65

Hình 3.18: Nhập giá trị cần Mesh 65

Hình 3.19: Kết quả sau khi Mesh 66

Hình 3.20: Lựa chọn chu trình để thực hiện mô phỏng 66

Hình 3.21: Chọn nhựa PP 67

Hình 3.22: Vị trí cổng phun tốt nhất cho lòng khuôn 2 tấm 67

Hình 3.23: Kết quả quá trình Filling 68

Hình 3.24: Kết quả quá trình Filling 69

Hình 3.25: Áp suất trong quá trình ép phun 70

Hình 3.26: Biểu đồ áp suất phun ép 71

Hình 3.27: Biểu đồ thể hiện lực kẹp trong quá trình ép phun 72

Hình 3.28: Mặt cắt thể hiện phần trăm co rút của vật liệu 73

Hình 3.29: Các rỗ khí xuất hiện trên sản phẩm 74

Hình 3.30: Các đường hàn xuất hiện trên sản phẩm sau khi phun ép 75

Hình 3.31: Nhiệt độ sản phẩm tại thời điểm bắt đầu quá trình làm mát 76

Hình 3.32: Nhiệt độ sản phẩm tại thời điểm kết thúc quá trình làm mát 77

Hình 3.33: Nhiệt độ kênh làm nguội 78

Hình 3.34: Lưu lượng nước trong quá trình làm mát 79

Hình 3.35: Nhiệt độ khuôn sau quá trình làm mát 79

Hình 3.36: Cong vênh của sản phẩm 80

Hình 3.37: Lệnh Fill 81

Hình 3.38: Mặt phẳng phân khuôn 81

Hình 3.39: Hộp thoại New 82

Hình 3.40: Hộp thoại New File Options 82

Hình 3.41: Lắp chi tiết vào môi trường tách khuôn 83

Hình 3.42: Đưa chi tiết vào môi trường tách khuôn 83

Hình 3.43: Hộp thoại Create Reference Model 84

Hình 3.44: Hộp thoại Layout 84

xv

Hình 3.45: Tạo phôi bằng lệnh Extrude 85

Hình 3.46: Hộp thoại Creare Component 85

Hình 3.47: Hộp thoại Create Options 86

Hình 3.48: Kích thước phôi 86

Hình 3.49: Nhập hệ số co rút 87

Hình 3.50: Chọn hướng tách khuôn 87

Hình 3.51: Mặt phẳng phân khuôn 88

Hình 3.52: Tách 2 nửa khuôn 88

Hình 3.53: Hộp thoại Split 89

Hình 3.54: Hộp thoại Create Mold Componet 89

Hình 3.55: Lấy 2 nửa khuôn 90

Hình 3.56: Mở 2 nửa khuôn 90

Hình 3.57: Lòng khuôn dưới đã được tách 91

Hình 3.58: Kích thước cuống phun 94

Hình 3.59:Các loại tiết diện kênh dẫn 95

Hình 3.60: Công thức tính miệng phun 96

Hình 3.61: Kích thước kênh làm nguội 99

Hình 3.62: Ứng suất nén của một số loại vật liệu 101

Hình 3.63: Kết cấu khuôn 2 tấm .102

Hình 3.64: Hình dạng và chức năng của còng định vị 102

Hình 3.65: Kích thước cho bạc cuống phun 103

Hình 3.66: Thông số lục giác chìm 103

Hình 3.67: Kích thước tấm kẹp trên 104

Hình 3.68: Kích thước khuôn trên 105

Hình 3.69: Kích thước tấm khuôn dưới 106

Hình 3.70: Kích thước gối đỡ 106

Hình 3.71:Kích thước tấm giữ 107

Hình 3.72: Kích thước tấm đẩy 108

Hình 3.73:Kích thước tấm kẹp dưới 108

Hình 3.74: Kích thước bạc dẫn hướng bạc 18 109

Hình 3.75: Kích thước trục dẫn hướng 109

Hình 3.76: Kích thước ty giựt keo 110

Hình 3.77: Kích thước chốt hồi 111

xvi

Hình 3.78: Các phôi thép dạng tấm 112

Hình 4.1: Vào môi trường gia công 113

Hình 4.2: Hộp thoại New File Options 114

Hình 4.3: Đưa chi tiết vào môi trường gia công 114

Hình 4.4: Tạo phôi cho chi tiết 115

Hình 4.5: Tạo chuẩn lập trình 115

Hình 4.6: Thiết lập Operation 116

Hình 4.7: Thiết lập máy gia công 117

Hình 4.8: Thiết lập mặt phẳng lùi dao 118

Hình 4.9: Thiết lập phương pháp gia công 120

Hình 4.10: Bảng thiết lập thông số dao 121

Hình 4.11: Mô phỏng 2D 127

Hình 4.12: Mô phỏng 3D 127

Hình 4.13: Xuất Gcode gia công 128

Hình 4.14: Một đoạn Gcode được CreO 3.0 xuất ra 128

Hình 4.15: Máy phay 3 trục EMCO Concept MILL 155 129

Hình 4.16: Máy phay 5 trục MIKRON UCP 600 129

Hình 4.17: Êtô và dao phay 130

Hình 4.18: Thiết kế chi tiết trên CreO 3.0 130

Hình 4.19: Tấm kẹp trên thiết kế trên CreO 3.0 131

Hình 4.20: Tấm kẹp trên sau khi gia công 132

Hình 4.21: Tấm khuôn cố định thiết kế trên CreO 3.0 133

Hình 4.22: Tấm khuôn cố định sau khi gia công 135

Hình 4.23: Thiết kế tấm khuôn di động trên phần mềm CreO 3.0 135

Hình 4.24: Tấm khuôn di động sau khi gia công 138

Hình 4.25: Thiết kế gối đỡ trên phần mềm CreO 3.0 138

Hình 4.26: Gối đỡ sau khi gia công 139

Hình 4.27: Thiết kế tấm đẩy trên phần mềm CreO 3.0 140

Hình 4.28: Tấm đẩy sau khi gia công 140

Hình 4.29: Thiết kế tấm giữ trên phần mềm CreO 3.0 141

Hình 4.30: Tấm đẩy sau khi gia công 142

Hình 4.31: Tấm kẹp dưới thiết kế trên CreO 3.0 143

Hình 4.32: Tấm kẹp dưới sau khi gia công 144

xvii

Hình 4.33: Máy ép nhựa 145

Hình 4.34: Thông số đầu phun của máy ép 147

Hình 4.35: Làm sạch bề mặt khuôn 148

Hình 4.36: Lắp 2 nửa khuôn lại với nhau 148

Hình 4.37: Lắp đòn kẹp và vặn chặt đai ốc 149

Hình 4.38: Đƣa vòi phun vào 149

Hình 4.39: Màn hình điều khiển và bộ điều khiển 150

Hình 4.40: Gắn lõi sát đáy lòng khuôn 150

Hình 4.41: Gắn lõi trên ty đẩy cách đáy 0.2 mm 151

Hình 4.42: Vận hành máy ép sản phẩm 151

Hình 4.43: Ép thử và lấy sản phẩm 152

Hình 4.44: Sản phẩm ép thử 152

Hình 4.45: Sản phẩm hoàn tất 153

xviii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Thông số thiết kế trục vít chuẩn 17

Bảng 1.2: Thông số thiết kế trục vít gia công PVC cứng 17

Bảng 1.3: Nhiệt độ gia công các loại nhựa thông dụng 34

Bảng 1.4: Áp suất trung bình của nhựa thông dụng 39

Bảng 2.1: Bảng Nhiệt độ và áp lực phun 49

Bảng 2.2: Bảng lực kẹp khuôn chuẩn của một số loại nhựa 53

Bảng 3.1: Quan hệ của góc thoát khuôn với chiều cao và chiều dày thành 60

Bảng 3.2: Các chất làm lạnh thường được sử dụng nhất 97

Bảng 3.3: Giá trị độ dẫn nhiệt của 1 số kim loại làm khuôn thông dụng 98

Bảng 3.4: Hệ số ma sát một số loại nhựa 100

Bảng 3.5: Các thông số khác của vật liệu 100

Bảng 3.6: Bảng thống kê vật liệu 112

Bảng 4.1: Thông số gia công 131

Bảng 4.2: Trình tự gia công tấm kẹp trên 132

Bảng 4.3: Chế độ cắt khi gia công tấm kẹp trên 132

Bảng 4.4: Trình tự gia công tấm khuôn cố định 134

Bảng 4.5: Chế độ cắt khi gia công khuôn cố định 134

Bảng 4.6: Trình tự gia công tấm khuôn di động 136

Bảng 4.7: Chế độ cắt khi gia công khuôn di động 137

Bảng 4.8: Trình tự gia công gối đỡ 139

Bảng 4.9: Chế độ cắt khi gia công gối đỡ 139

Bảng 4.10: Trình tự gia công tấm đẩy 140

Bảng 4.11: Chế độ cắt khi gia công tấm đẩy 140

Bảng 4.12: Trình tự gia công tấm giữ 141

Bảng 4.13: Chế độ cắt khi gia công tấm giữ 141

Bảng 4.14: Trình tự gia công tấm kẹp dưới 143

Bảng 4.15: Chế độ cắt khi gia công 143

Bảng 4.16: Thông số kỹ thuật của máy 146

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

1.1 Giới thiệu đề tài

1.1.1.Đặt vấn đề

Trong cuộc sống hiện nay, sản phẩm nhựa ngày càng được phổ biến rộng rãi và đang dần chiếm ưu thế trên thị trường Với tình hình đó, sự phát triển của sản phẩm nhựa diễn ra với một tốc độ nhanh và không ngừng cải tiến Do đó chúng ta có thể thấy được nhựa đã chiếm một phần cực kì quan trọng trong cuộc sốngxã hội hiện nay

Với sự phát triển không ngừng của các ngành nhựa thì ngành công nghệ khuôn mẫu (cụ thể là ngành công nghệ nhựa ép phun) cũng phát triển ngày càng mạnh mẽ và kéo theo

đó là sự đa dạng hóa các mẫu mã trên thị trường, chất lượng sản phẩm tốt hơn và hạ giá thành sản phẩm nhựa làm tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp; đồng thời giúp cho người tiêu dùng có nhiều phương án lựa chọn sản phẩm thích hợp nhất cho mình

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

và đã tập trung về việc đào tạo về CAD/CAM/CNC và lĩnh vực khuôn mẫu để đáp ứng nhu cầu xã hội và yêu cầu tuyển dụng của các doanh nghiệp Vậy nên trong những năm gần đây chất lượng đào tạo của ngành đã tiến bộ rõ rệt, một số sinh viên khoa trước đã nghiên cứu tiến hành và chế tạo ra bộ khuôn ép nhựa bằng mica, bộ khuôn hoàn chỉnh bằng thép và đã

ép ra những sản phẩm thực tế

Để nâng cao hiệu quả dạy – học và trang bị kiến thức đầy đủ hơn về chuyên ngành khuôn mẫu nên nhóm đã cùng nhau thảo luận và quyết định chọn đề tài đồ án về lĩnh vự khuôn mẫu (thiết kế - chế tạo - ép phun) Đề tài nhóm chọn đợt này là “ thiết kế - chế tạo khuôn cho mẫu thí nghiệm thành mỏng’’, mục đích của đề tài là nghiên cứu cấu tạo bộ khuôn, cơ tính của nhựa và tìm ra những thông số tối ưu khi phun ép nhựa để cho ra sản phẩm nhựa có tính chất tốt nhất

Bên cạnh những điều nêu trên, 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

1.1.2 Mục tiêu của đề tài

Thiết kế và gia công bộ khuôn hoàn chỉnh cho sản phẩm “mẫu thí nghiệm thành mỏng”

2

Ép thử và kiểm tra hoạt động của bộ khuôn trên máy ép

1.1.3 Yêu cầu đề tài

Thiết kế hợp lí, 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 tiêu chí tiêu chuẩn chính xác

Dung sai kích thước đạt yêu cầu tùy thuộc và kích thước cụ thể (trong bảng dung sai kích thước)

Đối với sản phẩm: đảm bảo yêu cầu kĩ thuật

1.1.4 Giới hạn của đề tài

Do còn nhiều hạn chế về thời gian cũng như kiến thức chuyên môn nên đồ án chỉ tập trung thực hiện các vấn đề sau:

- Thiết kế, gia công bộ khuôn 2 tấm cho sản phẩm “mẫu thí nghiệm thành mỏng”

- Dùng phương pháp ép phun trực tiếp để phun ra sản phẩm “mẫu thí nghiệm thành mỏng”

- Vật liệu sử dụng để ép phun là Polypropylen

1.1.5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp quan sát: Quan sát thực tế từ những mô hình có sẵn, những đoạn video, những bộ khuôn thực tế để đưa ra bộ khuôn cho đề tài Đồng thời quan sát quá trình gia công thực tế, 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

Phương pháp dự đoán: Luôn đưa ra những giả thiết như hư hại, tổn thất có thể xảy ra trong suốt quá trình thiết kế và gia công, nhằm loại bỏ những yếu tố nguy hiểm có thể xảy

ra

Luôn đặt câu hỏi “Vì sao thế?” và “Như thế nào?” để giải quyết các vấn đề xảy ra trong suốt quá trình thực hiện đồ án

1.1.6 Đối tượng nghiên cứu

Thiết kế sản phẩm “mẫu thí nghiệm thành mỏng” và bộ khuôn hoàn chỉnh cho sản phẩm trên phần mền Creo Parametric 3.0

Vật liệu làm khuôn ép phun

Ứng dụng phần mền MoldFlow để phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn và các lỗi sản phẩm khi ép

Sử dụng máy phay CNC để gia công bộ khuôn và máy W-120B để ép phun

3

1.2.Giới thiệu máy ép phun – Sản phẩm ép phun

Công nghệ ép phun (Injection molding - British English: moulding) là công nghệ phun nhựa dẻo vào lòng khuôn và chờ khi nhựa nguội đông cứng sẽ được hình dạng sản phẩm Đây là một trong những phương pháp để tạo ra các sản phẩm, đồ vật làm bằng nhựa: các sản phẩm tiêu dùng, sản phẩm kĩ thuật, đồ dùng trong y tế

Sản phẩm nhựa đa dạng từ đơn giản đến phức tạp, kích thước lớn nhỏ khác nhau.Sản xuất bằng công nghệ ép phun cần có: máy ép phun và khuôn

4

Hình 1.1: Máy ép phun và bộ khuôn

 Nguyên lý hoạt động của máy ép phun

Hạt nhựa được chứa trong phễu cấp nhựa, khi trục vít quay sẽ làm nhựa tiến về phía trước, đồng thời gia nhiệt cho hạt nhựa chảy dẻo Khi trục vít chuyển động tịnh tiến về phía trước, sẽ hình thành áp suất và phun nhựa dẻo vào lòng khuôn

Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của máy ép phun

đô ̣ng đòi hỏi thấp và quá trình được tự đô ̣ng hóa Sản phẩm ép phun có tính cơ học dẻo hoặc các bề mă ̣t mang tính thẩm mỹ Sản phẩm có bề mặt khác nhau và có màu sắc để có thể sử dụng phương pháp này Các sản phẩm giống nhau có thể ép bởi các nguyên liệu khác nhau trên cùng mô ̣t thiết bi ̣ Phương pháp này có sai số rấ t nhỏ Các quy trình cho phép sản xuất

5

ra sản phẩm có chi tiết rất nhỏ , mà hầu hết không thể chế tạo bằng các phương ph áp khác Lươ ̣ng phế phẩm rấ t nhỏ ta ̣i các đường rãnh , cổng phun và sản phẩm bi ̣ loa ̣i bỏ có thể sử dụng la ̣i Công nghê ̣ mang tính tiết kiê ̣m chi phí nguyên liê ̣u , bởi vì nó có thể đưa các loa ̣i nguyên liê ̣u nhựa rẻ tiền hơn như nguyên liê ̣u tái chế , các phế phẩm có thể sử dụng lại ngay

lâ ̣p tức bằng máy nghiến và máy đúc la ̣ i Vì năng lượng tiêu tốn thấp nên quá trình này là

quá trình kinh tế nhất để chế tạo ra nhiều dạng sản phẩm

 Nhươ ̣c điểm của công nghệ ép phun

Tuy nhiên, lơ ̣i nhuâ ̣n của công nghiê ̣p nhựa thì không cao Máy ép, thiết bị và các thiết

bị phụ trơ ̣ đắt (chi phí cho máy cao ) Viê ̣c điều khiển quá trình khó khăn má y móc không phải luôn hoạt động tốt trong suốt quá trình Chất lượng nhựa thay đổi theo từng đợt nguyên liê ̣u Thêm vào đó , đô ̣ nhớt, nhiê ̣t đô ̣ áp suất trong quá trình đúc thay đổi liên tu ̣c và khó kiểm soát Chất lượng hàng hóa thường khó xác đi ̣nh mô ̣t cách chính xác và đă ̣c tính lâu dài của nguyên liệu thì khó xác định, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và tay n ghề khéo

Máy ép phun đạt hiệu quả cao, hoạt động một cách tự động dưới sự điều khiển nhiệt

đô ̣, áp suất Cấu trúc phần tử , trọng lượng phân tử và sự phân phối trọng lượng phân tử (tất

cả đều chỉnh độ chảy lỏng ) sự đi ̣nh hướng phân tử polyme và kết tinh đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất và phải xem xét ảnh hưởng của chúng lên tính chất sản phẩm

1.2.1 Giới thiê ̣u về máy ép phun

Hiện nay, các sản phẩm nhựa được sử dụng rộng rãi trong quốc phòng, điện tử, ô tô, giao thông vận tải, vật liệu xây dựng, bao bì nông nghiệp, văn hóa, vệ sinh hàng ngày, và tất

cả các lĩnh vực của đời sống Công nghệ ép phun đang được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm nhựa Ép phun thích ứng tốt với đa dạng sản phẩm, năng lực sản xuất cao, và dễ dàng tự động hóa Trong ngày hôm nay với sự phát triển nhanh của ngành công nghiệp nhựa, số lượng máy ép phun và công nghệ sản xuất đóng vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng của ngành nhựa.Để có sản phẩm tốt, phải có thiết bị tốt Thiết bị mài mòn và bị ăn mòn là quy luật tự nhiên, người sử dụng thiết bị có thể ngăn ngừa hoặc làm giảm hao mòn và ăn mòn thiết bị, kéo dài vòng đời và đảm bảo khả năng hoạt động của thiết

bị Để tăng cường việc sử dụng máy móc thiết bị thì quản lý bảo trì thiết bị là một phần quan trọng Sử dụng thiết bị phù hợp, bôi trơn hợp lý, bảo trì cẩn thận, bảo dưỡng thường xuyên, theo dõi lịch trình sản xuất, cải thiện tính sẵn sàng của thiết bị đảm bảo thiết bị luôn trong tình trạng tốt

 Nguyên tắc làm việc của máy ép phun

Nguyên tắc làm việc của máy ép phun là phun nhựa nóng chảy dưới một áp lực lớn vào bộ phận định hình (khuôn) đảm bảo nhựa nóng được điền đầy và được làm mát để tạo hình sản phẩm

6

Ép phun là một quá trình tuần hoàn, với mỗi chu kỳ bao gồm: định lượng - nhựa nóng chảy - phun áp lực điền đầy - làm mát - chế độ lấy Loại bỏ các nhựa thừa và sau đó lại chế

độ khép kín, chu kỳ tiếp theo

1.2.2 Phân loa ̣i máy ép phun

a.Phân loa ̣i theo cấu trúc của máy ép phun

Máy ép phun được phun theo 2 cách của piston và trục vít máy ép phun Theo phương thức truyền dẫn máy có thể được chia làm nhiều loại: điện, thủy lực, cơ khí-thủy lực (kết hợp) Theo cơ chế vận hành được chia làm tự động và bán tự động

 Máy ép ngang

Đây là loại máy phổ biến nhất Một phần của máy, bộ phận khuôn và các bộ phận vòi

Đặc điểm: Kích thước máy ngắn gọn, dễ vận hành và bảo trì, trọng tâm máy thấp, cài đặt máy ổn định, sản phẩm sau khi hoàn thành dễ dàng được lấy ra nhờ trọng lượng của sản phẩm do đó dễ dàng thực hiện hoạt động tự động hoàn toàn Hiện nay đa số máy ép phun sử dụng loại máy này

7

Hình1.4: Máy ép đứng

 Máy ép phun nghiêng

Bộ phận khuôn và các bộ phận vòi phun không nằm trên trục trung tâm mà tạo thành một góc lệch tâm Hướng phun và giao diện nằm trên cùng bề mặt khuôn

Đặc điểm: Phù hợp cho các trung tâm gia công các sản phẩm có bề mặt phẳng không được để lại dấu vết trên bề mặt phẳng của sản phẩm Máy ép phun nghiêng có diện tích nhỏ hơn máy ép phun ngang, nhưng nhựa được điền vào khuôn dễ dàng do góc nghiêng xuống Đây là loại máy ép phun được sử dụng nhiều cho các máy nhỏ

Hình1.5: Máy ép phun nghiêng

 Máy ép phun nhiều chế độ quay

Máy đặc biệt nhiều khuôn được đặc trưng bởi cấu trúc thiết bị quay kẹp, khuôn bố trí xung quanh trục quay

Đặc điểm: Đây là loại máy ép phun phát huy khả năng hóa dẻo để rút ngắn chu kỳ sản xuất và nâng cao năng lực sản xuất của máy, đặc biệt máy thích hợp cho làm mát và khối

8

lượng nhựa lớn trong một thời gian dài, nó hỗ trợ thời gian làm mát và tăng lượng nhựa trong sản xuất sản phẩm Tuy nhiên hệ thống khuôn kẹp lớn, phức tạp, lực khóa nhỏ do đó máy được sử dụng trong sản xuất đế, bệ và một số các sản phẩm khác

Hình1.6: Máy ép phun nhiều chế độ quay

b.Phân loa ̣i máy ép phuntheo quá trình phát triển

 Máy ép phun piston

Tính thương mại của máy ép phun trong cuối quá trình là ép piston , gồm có ống thép rất nă ̣ng với vòi lắp ở phía cuối Nguyên liê ̣u nhựa nóng chảy được đẩy vào trong 1 lỗ nhỏ (3-9.5mm) (1/8-3/8 in) bởi piston Bên trong ống làm bằng thép dùng để phân phối nguyên liê ̣u xung quanh bên trong vách Ống có dạng hình trụ , được gia công bằng nhiê ̣t điê ̣n (dải băng nhiê ̣t) và điều khiển bằng cặp nhiệt điện được gắn trên prometers

Trong máy ép phun đi ̣nh hình loa ̣i piston , hoạt động xoay tròn trong máy được thiết kế thành 2 xylanh Xylanh đầu tiên, dùng để nóng chảy nguyên liệu còn gọi là xylanh đốt nóng

nhựa lỏng tiếp xúc với thành gia nhiệt giúp cho hiệu suất gia nhiệt tăng và nhiệt độ vật liệu đồng đều hơn Hai xylanh nối la ̣i với nhau bằng van Khi mở van , xylanh đẩy nguyên liê ̣u nhựa nóng chảy xuống cuối vòi và đẩy piston trở la ̣i Khi piston quay la ̣i , trong khoảng thời

thời gian thích hợp trong chu kỳ,nguyên liê ̣u được phun vào trong khuôn từ xylanh thứ 2 Thao tác này cải thiê ̣n sự pha trô ̣n của nhựa , làm cân bằng nhiệt độ , tốc đô ̣, áp suất và nguyên liê ̣u được đưa đến điều kiê ̣n tốt nhất

Máy ép phun định hình bằng piston gia nhiê ̣t nguyên liê ̣u bằng nhiê ̣t điê ̣n Nguyên liê ̣u gần tường thì nóng hơn nguyên liê ̣u gần trung tâm Khó làm giảm nhiệt độ khi nguyên liệu nhựa nóng chảy Các sản phẩm còn dư lại ép trong các bộ phận của khuôn , có thể gây rất khó khăn cho quá trình sản xuất có chu kỳ kế tiếp

Ngày nay máy ép phun định hình bằng piston thường chỉ dùng sản xuất cho những sản phẩm có hiê ̣u quảđă ̣c biê ̣t nhựa có van: piston 2 giai đoa ̣n thì la ̣c hâ ̣u

9

 Máy đúc có cụm nhựa hóa sơ bộ

Nhằmmục đích tăng hiệu suất gia nhiệt, một bộ phận nhựa hóa sơ bộ được gắn kề với xylanh nguyên liệu Vật liệu sau khi được nhựa hóa sơ bộ được gắn kề với xylanh nguyên liệu và sau đó được đẩy vào khuôn Do pistonép tác dụng lên kh ối nhựa lỏng nên không có

sự tổn hao áp suất bởi nén các hạt vật liệu và do đó khi ép giảm được áp suất đúc bộ phận nhựa hóa sơ bộ có thể là dạng xylanh đốt nóng với piston đẩy hoặc dạng vít

 Máy ép phun có loại vít xoắn tiến lùi

Đây là một loại vít đệm với trục vít chuyển động quay vòng, chuyển động tịnh tiến, ở

đó nguyên liệu nóng chảy bởi nhiệt sinh ra do ma sát của những phân tử nhựa cọ sát với nhau trong quá trình vận hành Máy đúc trục vít thì trộn tốt hơn và nhanh hơn và thay thế máy đúc piston

Nguyên liệu được đốt nhanh và đều vì trong xylanh, nguyên liệu vừa tạo thành các lớp mỏng, vừa được trộn liên tục

Thời gian lưu của nguyên liệu trong xylanh nguyên liệu ngắn hơn

Cấu tạo máy gọn nhẹ là bộ phận nạp liệu

Tuy không đòi hỏi đong lường nhưng vật liệu đi vào máy khá đồng đều giúp cho việc bảo đảm áp suất đúc ổn định, chất lượng sản phẩm đồng đều

Lượng chất bốc hơi và không khí theo khuôn ít, do trong quá trình nhựa hóa các chất này thoát qua lớp vật liệu chưa nhựa hóa đến lỗ thoát khí thường được bố trí ở phiễu nạp liệu

Tổn thất áp suất trong vùng nguyên liệu trước trục vít ít, do chúng đã được đốt nóng đến trạng thái chảy nhớt

Máy đúc trục vít không tạo được áp suất lớn do có khe hở giữa răng vít và xylanh.Cuối cùng, sự thay đổi lớn trong thiết kế máy điều khiển trực tiếp bằng máy tính, dễ dàng điều khiển tốc độ của hệ thống, áp lực và các thông tin khác Đó là quá trình cải tiến xa, hiệu suất và sản phẩm đạt chất lượng

Ngoài các phân loại trên, người ta còn phân loại máy đúc theo nhiều cách khác nhau như:

- Theo cách điều khiển: loại tự động, bán tự động và điều khiển bằng tay

- Theo loại truyền động: gồm truyền động cơ học, điện cơ, thủy lực học và khí nén thủy lực

- Theo xylanh đúc: gồm loại 1 xylanh và nhiều xylanh

1.2.3 Các công nghệ ép phun đặc biệt

 Ép phun lệch tâm

 Ép phun nhiều màu

10

 Ép phun nhiều nguyên liệu

 Ép phun thổi khí

 Ép phun nhựa nhiệt rắn

 Ép phun cao su

Hình1.7: Ép phun nhiều màu thiết kế kẹp khuôn đứng

1.2.4 Giới thiệu một số thiết bị phụ trợ

Các thết bị phụ trơ ̣ là hệ thống giúp vận hành máy ép phun Bao gồm các hệ thống nhỏ:

- Thân máy (Frame)

- Hệ thống thủy lực ( Hydraulic system)

- Hệ thống điện (Electrical)

- Hệ thống làm nguội ( Cooling system )

- Hê ̣ thống sấy (Drying system)

- Thiết bi ̣ thay khuôn (Equipmentto replacethe mold)

- Máy trộn trục vít kiểu hành tinh (Vít-style shaftmixersplanet)

- Cánh tay robot lấy sản phẩm (Product-Robo Arm)

a.Thân máy (Frame)

Thân máy ép có chƣ́c năng nâng đỡ các chi tiết và kết nối các chi tiết , các hệ thống của máy ép lại với nhau Tùy theo kết cấu của máy mà có các dạng th ân máy khác nhau cho từng loại máy

b.Hệ thống thủy lực (Hydraulic system)

Hệ thống thủy lực: Cung cấp lực để đóng và mở khuôn, tạo ra và duy trì lực kẹp, làm cho trục vít quay và chuyển động tới lui, tạo lực cho chốt đẩy và sự trƣợt của lõi mặt bên

Hệ thống này bao gồm bơm, motor, hệ thống ống, thùng chứa dầu

d.Hệ thống làm nguội

Cung cấp nước hay dung dịch ethyleneglycol Để làm nguội khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phễu (feed throat) bị nóng chảy Vì khi nhựa ở cuống phễu bị nóng chảy thì phần nhựa thô phía trên khỏ chảy vào khoang chứa liệu Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào khoảng 90–120°F Bộ điều khiển nhiệt nước cung cấp một lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khuôn

e.Hê ̣ thống sấy

Làm nóng nhựa,làm khô nhựa để đưa xuống hệ thống gia nhiệt

Hình1.9: Hệ thống sấy

f Thiết bi ̣ thay khuôn

Vì các khuôn được thiết kế từ các tấm thép , có c ác bộ khuôn có kích thước v à trọng lươ ̣ng rất lớn, nên không thể thay khuôn bằng tay người được Vì vậy nên có các bộ phận hỗ trơ ̣ để nâng, di chuyển khuôn, hỗ trợ lắp khuôn lên máy

12

Hình1.10: Hệ thống thay khuôn

g Cánh tay robot lấy sản phẩm

Hỗ trơ ̣ lấy sản phẩm ra sau khi ép , các sản phẩm lớn có thể tự động hóa cao Nâng cao năng suất sản xuất

Hình 1.11: Cánh tay robot

1.3.Cấu tạo máy ép phun trục vít

 Ưu điểm của máy ép phun trục vít:

 Nguyên liệu được gia nhiệt nhanh và đều, vì trong nòng trục vít, nguyên liệu vừa được tạo thành các lớp mỏng, vừa được trộn đều liên tục

 Thời gian lưu của nguyên liệu trong nòng trục vít ngắn hơn

 Cấu tạo của máy gọn nhẹ, nhất là bộ phận nạp liệu

 Tuy không đòi hỏi định lượng, nhưng lượng vật liệu đi vào máy khá đồng đều giúp cho việc đảm bảo áp suất ép ổn định, chất lượng sản phẩm đồng đều

 Lượng không khí theo vào khuôn ít, do trong quá trình dẻo hóa chúng được thoát qua lớp vật liệu chưa dẻo hóa đến lỗ thoát khí thường được bố trí ở phễu nạp liệu

 Tổn thất áp suất trong vùng nguyên liệu trước trục vít ít, do chúng đã được gia nhiệt đến trạng thái chảy nhớt

 Tuy nhiên bên cạnh ưu điểm này, máy ép phun trục vít có nhược điểm là không tạo

áp suất ép lớn do có khe hở giữa răng vít và xylanh

 Gia nhiệt làm chảy các hạt nhựa trong xylanh

 Tạo áp lực ép dòng nhựa nóng chảy vào trong khuôn

 Di chuyển được, có đủ lực áp chặt vào khuôn để không xì đầu lò

 Đưa nhựa vào khuôn thông qua các trình cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy, phun nhựa lỏng và các định hình sản phẩm

a.Các bộ phận của hệ thống ép phun

Hình1.12: Máy ép phun

 Phễu cấp liệu (hopper)

Chứa vật liệu nhựa dạng viên để cấp vào khoang trộn

Chứa nhựa và để vít trộn di chuyển qua lại bên trong nó Khoang trộn được gia nhiệt nhờ các băng cấp nhiệt Nhiệt độ xung quanh khoang chứa liệu cung cấp từ 20 đến 30 %

 Các băng gia nhiệt (heater band)

Băng gia nhiệt: Giúp duy trì nhiệt độ khoang chứa để nhựa bên trong khoang luôn ở trạng thái chảy dẻo Thông thường, trên một máy ép nhựa có thể có nhiều băng gia nhiệt (>3 băng) được cài đặt với các nhiệt độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ thích hợp cho quá trình ép phun

14

Hình 1.13: Băng gia nhiê ̣t

b.Bô ̣ phâ ̣n ép

Hình 1.14: Các chi tiết cho một bộ phận ép

 Nòng – xylanh (barrel – cylinder):

15

Hình 1.15: Cấu tạo của một đầu lò

 Các loại đầu lò – béc phun:

- Béc phun mở (open nozzel): là loại sử dụng phổ biến nhất, có chiều dài ngắn nhất

Hình 1.16: Béc phun mở

- Béc phun tự ngắt (shut-off nozzel)

Hình 1.17: Béc phun tự ngắt

- Béc phun tự ngắt kiểu kim (needle-type shut-off nozzle)

Hình 1.18: Béc phun tự ngắt kiểu kim

16

 Trục vít (screw)

- Nằm trong nòng

- Là bộ phận nạp liệu, hóa dẻo và đẩy nguyên vật liệu trong nòng vào khuôn

- Có khả năng trộn nóng chảy tốt, tự làm sạch nhanh

- Có nhiều loại thiết kế khác nhau tuỳ vào loại nguyên liệu

- Có chức năng nén, làm chảy dẻo và tạo áp lực để nhựa chảy dẻo vào lòng khuôn

Hình 1.19: Ảnh cấu tạo trục vít

 Cấu tạo 1 trục vít chuẩn (standard screw) gia công nhựa nhiệt dẻo

Hình 1.20: Cấu tạo 1 trục vít chuẩn

- Có đường kính và bước ren không đổi suốt chiều dài

- Tỷ số nén từ hF / hM = 2,2/2,5 (tỷsố nén ép càng cao thì gia công dễ)

- Trên trục vít được chia làm 3 vùng phân biệt:

o Vùng nạp liệu (feedzone) có bề sâu rãnh vít (flight defth) không đổi và lớn nhất, có chiều dài chiếm 60% tổng chiều dài Có nhiệm vụ nạp và làm mềm hạt nhựa

o Vùng nén ép (compresion zone, plasticating zone) có bề sâu ren vítgiảm dần, chiếm 20% tổng chiều dài Có nhiệm vụ ép chặt làm tăng mật độ để đẩy khí ra ngoài

o Vùng định lượng (mettering zone, pumping zone) có bề sâu rãnh vít nhỏ nhất

17

- Thông số thiết kế trục vít chuẩn:

Đường kính vít (mm)

Chiều sâu ren nạp liệu (mm)

Chiều sâu ren định lượng (mm)

với xylanh (mm)

12 Max, 14

2.1 2.6 3.4 3.8 4.3 4.8 Max, 5.6

2:1 2.1:1 2.2:1 2.4:1 2.5:1 2.5:1 Max, 3:1

0.15 0.15 0.15 0.2 0.2 0.25 0.25

Bảng 1.1:Thông số thiết kế trục vít chuẩn

- Thông số thiết kế trục vít gia công PVC cứng:

Đường

kính vít

(mm)

Chiều sâu ren nạp liệu (mm)

Chiều sâu ren định lượng (mm)

xy lanh (mm)

2.5

3

4

5 5.5

1.8:1 1.8:1 1.8:1 1.8:1 1.9:1

0.15 0.15 0.20 0.20 0.20

Bảng 1.2:Thông số thiết kế trục vít gia công PVC cứng

c.Một số kiểu trục vít:

Hình 1.21: Một số kiểu trục vít

18

 Mũi vít (screw tip)

Gắn trên phía đầu trục vít

Có thiết kế phù hợp để tác động chống dòng chảy ngược (back flow) trong giai đoạn phun và giữ áp

Trong đa số các trường hợp phải dùng thêm van một chiều mới đạt được hiệu quả cao

Hình 1.22: Mũi vít

 Van 1 chiều (non-return valve):

Là bộ phận nằm trong vùng đầu tiên của trục vít để chống lại dòng chảy ngược của nhựa nóng chảy trong quá trình phun và giữ áp

Các khe của van được thiết kế sao cho không nhỏ hơn 80% vùng chứa nguyên liệu đoạn cuối trục vít

Hình 1.23:Van 1 chiều

 Bộ hồi tự hở (non-return assembly):

Bộ phận này gồm vòng chắn hình nem, đầu trục vít Chức năng của nó là tạo ra dòng nhựabắn vào khuôn

Khi trục vít lùi về thì hình chắn hình nêm di chuyển về hướng vòi phun và cho phép nhựa chảy về trước đầu trục vít Còn khi trục vít di chuyển về phía trước thì vòng chắn hình nêm sẽ di chuyển về hướng phễu và đóng kín với seat không cho nhựa chảy ngược về sau

19

 Vòi phun

Có chức nằng nối khoang trộn với cuống phun và phải có hình dạng bảo đảm bịt kín khoảng trộn và khuôn Nhiệt độ ở vòi phun nên được cài đặt lớn hơn hoặc băng nhiệt độ chảy của vật liệu Trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn, vòi phun phải thẳng hàng với bạc cuống phun và đầu vòi phun nén được lắp kín với phần lõm của bạc cuống phun thông qua vòng định vị để đảm bảo nhựa không bị phun ra ngoài và tránh mất áp

Hình 1.24: Hệ thống vòi phun

Có nhiều loại vòi phun khác nhau, tùy thuộc vào từng trường hợp ứng dụng cụ thể mà

ta dung loại vòi phun nào cho thích hợp Thông thường người ta quan tâm đến một số thông

số như:

- Đường kính lỗ phun của đầu vòi phun phải nhỏ hơn đường kính lỗ của bạc cuống phun một chút (khoảng 0,125 - 0,75 mm) để cuống phun dễ thoát ra ngoài và tránh cản dòng

- Chiều dài của vòi phun nên dài hơn chiều sâu của bạc cuống phun

- Đô côn tùy thuộc vào vật liệu phun

Hình 1.25: Vòi phun

1.3.2 Hệ thống kẹp

a.Các đặc điểm của bộ phận kẹp khuôn

 Các thớt khuôn phải đảm bảo an toàn trong quá trình kẹp

 Các thớt khuôn cần phải luôn song song trong quá trình dịch chuyển

 Lực kẹp phải đủ lớn

21

Hình 1.28: Bộ điều chỉnh bề dày

b Chức năng và cấu tạo hệ thống kẹp

Có chức năng đóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn giữ khuôn trong quá trình làm nguội và đẩy sản phẩm thoát ra khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép phun hệ thống này gồm các bộ phận:

 Cụm đẩy của máy (Machine ejector)

 Cụm kìm (Clamp cylinder)

 Tấm di động (Moverable platen)

 Tấmcố định (Stationary platen)

 Những thanh nối (Tie bars)

Hình 1.29: Cụm đẩy của máy

Cụm đẩy của máy (Machine ejector): gồm xylanh thủy lực, tấm đẩy và cân đẩy, chúng có chức năng tạo ra lực đẩy tác động vào tấm đẩy trên khuôn để đẩy sản phẩm rời khỏi khuôn

Cụm kìm (Clamp cylindero): thường có 2 loại chính, đó là loại dùng cơ cấu khuỷu và loại dùng các xilanh thủy lực Hệ thống này có chức năng cung cấp lực để đóng mở khuôn và giữ để khuôn đóng trong suốt quá trình phun