QUAN
Lý do chọn đề tài
Nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, với sự phong phú và đa dạng trong các mẫu mã sản phẩm Trong số đó, sản phẩm nhựa nổi bật nhờ tính nhẹ, bền, giá thành rẻ và khả năng tái chế Sản phẩm nhựa hiện diện rộng rãi trong đời sống hàng ngày, từ dụng cụ gia đình đến linh kiện điện tử và thiết bị máy móc, thể hiện sự sáng tạo và đột phá phục vụ nhu cầu của con người.
Nhóm đã thảo luận và chọn đề tài thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa, phù hợp với xu thế và tiềm năng của ngành công nghiệp nhựa hiện nay Chúng tôi sẽ áp dụng tất cả kiến thức đã học để phát triển một bộ khuôn ép nhựa hoàn chỉnh, mang tính thực tiễn và phù hợp với chuyên ngành mà nhóm đang theo đuổi.
Sau một thời gian nghiên cứu, nhóm đã khám phá phương pháp trồng cây độc đáo - tạo hình trái cây bằng khuôn nhựa Khuôn nhựa cứng được sử dụng để ép các loại trái cây như bưởi, dưa hấu, dưa lưới thành những hình dạng độc đáo như giọt nước, thỏi vàng, hồ lô Trên các sản phẩm này còn được khắc chữ thư pháp như tài, lộc, tạo nên vẻ đẹp bắt mắt và ấn tượng cho trái cây.
Nhóm đã quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa tạo hình trái cây giọt nước chữ thư pháp” với mục tiêu áp dụng kiến thức và kỹ năng đã tích lũy vào một sản phẩm thực tế Đề tài nghiên cứu này không chỉ mang tính thực tiễn trong đời sống và sản xuất mà còn giúp nhóm rèn luyện kỹ năng, bổ sung kiến thức còn thiếu, từ đó tạo sự tự tin khi bước vào môi trường làm việc sau này.
Tính thực tiễn của đề tài
Phương pháp trồng trái cây mới lạ đang ngày càng phổ biến trong và ngoài nước, cho phép tạo ra những sản phẩm độc đáo và bắt mắt Sau khi trái cây phát triển khỏe mạnh và đạt kích thước yêu cầu, chúng sẽ được đưa vào khuôn tạo hình và chăm sóc cho đến ngày thu hoạch Đặc biệt, những trái cây ép mọc thành cặp cùng cuống có giá trị kinh tế cao, mang lại thu nhập lớn cho các nhà vườn Thay vì chỉ bán với giá vài ngàn đến vài chục ngàn trên một ký, những trái cây tạo hình độc đáo này có thể có giá lên đến vài trăm, thậm chí vài triệu đồng cho mỗi trái hoặc cặp trái, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng, đặc biệt trong dịp Tết.
Mục tiêu và giới hạn của đề tài
- Nghiên cứu về nhu cầu sử dụng của sản phẩm hiện nay.
- Thiết kế hình dáng 3D của sản phẩm và kết cấu bộ khuôn ép nhựa từ các phần mềm hỗ trợ.
- Phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn và tính toán sức bền khuôn.
- Gia công chế tạo bộ khuôn ép nhựa đã thiết kế.
- Ép thử bộ khuôn và thử nghiệm sản phẩm (ép thử trái cây).
Đề tài này tập trung vào thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép nhựa cho sản phẩm khuôn tạo hình trái cây, với số lòng khuôn là 1 và loại khuôn 2 tấm Việc sử dụng vật liệu nhựa PP không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm chi phí sản xuất.
- Việc thử nghiệm sản phẩm khuôn ép trái cây của bộ khuôn sẽ được thực hiện trên trái dưa lưới.
Phương pháp nghiên cứu
- Khảo sát, tìm hiểu nhu cầu sử dụng của đề tài.
- Hình thành ý tưởng hình dáng của sản phẩm theo đúng yêu cầu và mục đích sử dụng.
- Vận dụng tất cả các kiến thức đã học, các nguồn tài liệu từ sách vở, giáo trình, internet và từ những người xung quanh.
- Nghiên cứu về vật liệu nhựa, vật liệu chế tạo bộ khuôn với giá cả hợp lí để tiết kiệm được chi phí làm bộ khuôn.
- Sử dụng phần mềm PTC Creo Parametric là phần mềm hỗ trợ chính trong quá trình thiết kế sản phẩm, bộ khuôn ép nhựa và tính toán bền khuôn.
- Sử dụng phần mềm Moldex 3D để phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn
- Gia công bộ khuôn bằng máy CNC.
- Sử dụng máy SHINE WELL W - 120B để ép sản phẩm.
- Lấy sản phẩm để ép thử trên trái dưa lưới để đánh giá độ bền và khả năng ứng dụng của sản phẩm.
Ý nghĩa của đề tài
- Vận dụng những kiến thức đã học về khuôn ép nhựa, áp dụng vào việc thiết kế và chế tạo một bộ khuôn ép nhựa thực tế.
Nhóm thiết kế và chế tạo đã phát triển bộ khuôn ép nhựa trái cây hình giọt nước với chữ thư pháp "Thọ", mang đến mẫu mã sản phẩm mới và độc đáo Sản phẩm này có giá thành hợp lý, giúp doanh nghiệp nâng cao sức cạnh tranh và đa dạng hóa sự lựa chọn cho người tiêu dùng.
- Tạo ra sản phẩm áp dụng vào nông nghiệp, mang tính thực tế cao.
Nội dung của đồ án tốt nghiệp
- Nghiên cứu về nhu cầu sử dụng và tính thực tế của đề tài.
- Nghiên cứu hình dáng chi tiết phù hợp với mục đích sử dụng đã đề ra.
- Thiết kế hình dáng 3D của sản phẩm.
- Mô phỏng dòng chảy nhựa trong khuôn bằng phần mềm Moldex 3D.
- Thiết kế vỏ khuôn và tính toán bền khuôn.
- Nghiên cứu vật liệu nhựa và vật liệu làm khuôn để chọn ra vật liệu tốt nhất với giá thành rẻ.
- Ép thử sản phẩm và lấy sản phẩm ép thử trái cây.
- Đánh giá và viết báo cáo.
CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Nghệ thuật tạo hình trái cây
Phương pháp tạo hình trái cây đang được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới và tại Việt Nam, mang lại nhiều hình dáng độc đáo và bắt mắt Điều này không chỉ thu hút sự quan tâm của người tiêu dùng mà còn làm tăng sự ưa chuộng đối với các sản phẩm trái cây.
Phương pháp này đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng và tạo ra được nhiều hình dáng trái cây khác nhau.
Ít ai biết đến những loại trái cây độc đáo như dưa hấu bạch tuyết, dưa hấu hình vuông và cam hình 5 cạnh Đây là những sản phẩm trái cây được tạo hình tinh xảo nhờ sự khéo léo và tỉ mỉ của người Nhật Bản, quốc gia nổi tiếng với những phát minh độc đáo.
Hình 2.1: Các loại trái dưa tạo hình của Nhật Bản
Hình 2.3 giới thiệu một cặp trái lê hình Phật độc đáo, được sản xuất tại khu vườn của công ty khuôn nhựa ép rau củ quả Fruit Mould ở Trung Quốc.
Hình 2.3: Cặp trái lê hình phật
Nông dân tại Chungju, miền nam Hàn Quốc, đã thành công trong việc trồng những quả táo hình vuông độc đáo, mang ý nghĩa chúc may mắn cho các sĩ tử trong mùa thi.
Một số quốc gia trên thế giới đã đạt được thành công khi áp dụng phương pháp tạo hình trái cây, như táo hình vuông, và hứa hẹn rằng trong tương lai, phương pháp này sẽ phát triển hơn nữa để tạo ra nhiều loại trái cây hình dáng độc đáo, đáp ứng nhu cầu của con người.
Hiện nay, nhiều nhà vườn đã áp dụng phương pháp tạo hình trái cây, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với trồng cây truyền thống Các sản phẩm như bưởi hồ lô, bưởi hình giọt nước, dưa hấu thỏi vàng và dừa hình bánh tết không chỉ thu hút người tiêu dùng mà còn được khắc thêm chữ thư pháp đẹp mắt như chữ tài, lộc Dưới đây là một số hình ảnh về các loại trái cây được tạo hình độc đáo mà người dân Việt Nam đã sáng tạo.
Bưởi hồ lô, với hình dáng độc đáo và chữ "tài", "lộc" in trên bề mặt, đã nhanh chóng thu hút sự chú ý và yêu thích của nhiều khách hàng Sản phẩm này không chỉ là một món ăn ngon mà còn là món quà biếu ý nghĩa, mang lại may mắn và tài lộc cho người nhận.
Dưa hấu thỏi vàng khắc chữ tài, lộc: với ý nghĩa cầu mong năm mới được nhiều may mắn, phát tài có giá từ 1,3 - 2 triệu đồng/cặp (Hình 2.6).
Hình 2.6: Dưa hấu thỏi vàng
Dừa hình bánh tét là sản phẩm độc đáo được người dân nghiên cứu trong suốt 2 năm Sản phẩm này không chỉ mang tính sáng tạo mà còn thu hút sự chú ý của khách hàng nhờ hình dáng hấp dẫn, góp phần làm phong phú thêm sự đa dạng của các loại hoa quả.
Hình 2.7: Dừa hình bánh tét là một trong những sản phẩm tạo hình trái cây độc đáo và bắt mắt, thể hiện sự khéo léo của người dân Việt Nam Việc thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa tạo hình trái cây không chỉ mang ý nghĩa thực tiễn cao mà còn góp phần phát triển sản phẩm khuôn ép mới, với hình dáng trái cây và họa tiết in độc đáo trên thị trường.
Giới thiệu sơ lược về trái dưa lưới
Dưa lưới, thuộc họ bầu bí, là loại rau ăn quả có thời gian sinh trưởng ngắn và có thể trồng nhiều vụ trong năm với năng suất cao Quả dưa lưới có hình oval, da quả màu xanh, khi chín chuyển sang màu xanh vàng và có các đường gân trắng đan xen, tạo nên hình dáng giống như lưới Thịt quả thường có màu vàng da cam nghiêng vàng đỏ.
Quả dưa lưới có trọng lượng trung bình từ 1.5 kg đến 3.5 kg, có nguồn gốc từ châu Phi và Ấn Độ Người Ai Cập là những người đầu tiên trồng giống cây này, ban đầu dưa lưới có kích thước nhỏ và ít ngọt, nhưng qua thời gian đã phát triển thành loại trái cây lớn và ngọt hơn Dưa lưới sinh trưởng khỏe mạnh, có khả năng phân nhánh nhiều và thích nghi tốt với điều kiện nhiệt đới như ở Việt Nam Thời gian từ khi gieo hạt đến khi thu hoạch phụ thuộc vào từng giống dưa.
Dưa lưới đang trở thành loại trái cây phổ biến trên toàn cầu, đặc biệt là ở Nhật Bản và Hàn Quốc Tại Việt Nam, dưa lưới chỉ mới được trồng trong vài năm gần đây, chủ yếu ở các khu vực áp dụng công nghệ cao như TP.HCM và Bình Dương Tuy nhiên, chất lượng của dưa lưới Việt Nam, đặc biệt là độ ngọt, vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng.
Dưa trồng thường được trồng trong nhà kính Dưa được tưới nước, bón phân bằng hệ thống tưới hiện đại nên cây phát triển rất đồng đều.
Mỗi cây dưa chỉ giữ lại một quả, và khi cây đạt chiều cao khoảng 2m, người trồng sẽ ngắt ngọn để tập trung dinh dưỡng cho trái Sau khoảng 2 tháng, dưa bắt đầu chín Trước khi thu hoạch khoảng 10 ngày, việc ngừng cung cấp nước và chất dinh dưỡng sẽ giúp trái giảm nước, tăng độ giòn và ngọt, đồng thời loại bỏ hoàn toàn dư lượng dinh dưỡng thủy canh trong trái dưa.
Dưa lưới giàu chất chống oxy hóa, hỗ trợ ngăn ngừa bệnh ung thư và tăng cường hệ miễn dịch Những chất này cũng giúp điều tiết sự sản xuất nitric oxit, rất quan trọng cho sức khỏe của nội mạc và hệ tim mạch.
Giới thiệu về vật liệu nhựa (Polymer)
Vật liệu dẻo hiện diện trong cuộc sống hàng ngày và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất, từ các vật dụng gia đình đến sản phẩm công nghiệp Chúng có khả năng biến dạng dưới tác động của nhiệt và áp suất, nhưng vẫn giữ được hình dạng khi không còn tác động Vật liệu dẻo là lựa chọn phổ biến thay thế cho vải, gỗ, da, kim loại, và thủy tinh nhờ vào tính bền, nhẹ, khó vỡ, dễ tạo hình và đa dạng màu sắc.
Nhựa là một loại vật liệu dẻo tổng hợp hoặc bán tổng hợp phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Vật liệu nhựa hiện diện khắp nơi trong cuộc sống, góp phần làm cho sinh hoạt hàng ngày trở nên dễ dàng, an toàn và thú vị hơn.
Vật liệu nhựa là hợp chất hữu cơ, tương tự như gỗ, giấy và len Nguyên liệu sản xuất nhựa chủ yếu bao gồm các sản phẩm tự nhiên như xenlulozơ, than đá, khí thiên nhiên, muối và đặc biệt quan trọng là dầu mỏ.
Phân loại theo hiệu ứng của nhựa với nhiệt độ: gồm 2 loại (Hình 2.10).
Nhựa nhiệt dẻo là loại nhựa có khả năng chảy mềm khi nung nóng và đóng rắn khi nguội, mặc dù tính cơ học không cao hơn nhựa nhiệt rắn, nhưng chúng có thể tái sinh nhiều lần Các loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến bao gồm PolyEthylen (PE) và các dẫn xuất như HDPE, LDPE, LLDPE, cùng với PolyPropylen (PP), PolyStyren (PS) và PolyVinyl Clorua (PVC) Sản phẩm chính từ nhựa nhiệt dẻo thường được sử dụng trong bao bì nhựa, vật liệu xây dựng, sản phẩm tiêu dùng, thiết bị điện/điện tử và đồ nội thất gia dụng.
Nhựa nhiệt rắn là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển đổi thành trạng thái không gian 3 chiều khi chịu tác động của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học, và sau đó không thể nóng chảy hay hòa tan trở lại, đồng thời không có khả năng tái sinh Các loại nhựa nhiệt rắn phổ biến bao gồm nhựa epoxy, melamine, phenolic, polyurethane và nhựa urea Chúng chủ yếu được ứng dụng trong xây dựng, đồ nội thất, vận tải, chất kết dính, thiết bị điện tử, mực in và các loại chất phủ.
Hình 2.10: Phân loại theo hiệu ứng của nhựa (Polymer) với nhiệt độ
Phân loại theo ứng dụng: gồm 3 loại
Nhựa thông dụng là loại vật liệu phổ biến, giá cả phải chăng và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm hàng ngày như PP, PE, PS, PVC, PET Trong số đó, hai loại nhựa thông dụng nhất là PP và PE.
- Nhựa kỹ thuật: có tính chất cơ học vượt trội so với nhựa thông thường, được dùng trong sản xuất các mặt hàng công nghiệp (PA, PC…).
- Nhựa chuyên dụng: là loại nhựa được tổng hợp để sử dụng riêng biệt cho từng trường hợp [2].
2.3.3 Một số tính chất cơ bản của vật liệu nhựa.
Các tính chất cơ bản chung nhất của Polymer.
- Trọng lượng nhẹ, độ cứng bề mặt không cao.
- Vật liệu cách điện, cách nhiệt và cách âm.
- Chảy tốt, có thể dùng nhiều phương pháp gia công.
- Kháng nước và hóa chất.
- Nhiều ứng dụng tùy thuộc vào công nghệ sản xuất.
- Có những tính chất đặc biệt tùy thuộc vào cấu trúc hóa học.
- Độ kháng dung môi thấp
- Tính chất dẫn điện thấp.
Độ bền nén là chỉ số quan trọng thể hiện khả năng của vật liệu chống lại biến dạng khi chịu lực tác dụng Đây là lực nén tối thiểu cần thiết để phá vỡ một mẫu thử, giúp đánh giá độ bền và khả năng chịu tải của vật liệu trong các ứng dụng thực tế.
Độ bền uốn là chỉ số quan trọng thể hiện khả năng chống lại biến dạng vuông góc với hướng tác động của lực Nó được định nghĩa là lực cần thiết để tác động lên một đơn vị diện tích nhằm làm gãy mẫu thử.
- Độ dai là khả năng của vật liệu chống lại biến dạng và phá hủy dọc theo phương của lực tác dụng
Độ dai có thể được hiểu là độ dãn dài của mẫu thử khi bị đứt, so với độ dài ban đầu của mẫu trước khi thực hiện thử nghiệm kéo Thuật ngữ này được gọi là độ dai tương đương.
Độ dai của Polymer phụ thuộc vào loại Polymer đó, với Polymer giòn như PS chỉ đạt độ dai tương đương khoảng vài phần trăm Trong khi đó, Polymer dai như PA có thể đạt độ dai tương đương từ 50 đến 150%.
Độ dai va đập là chỉ số phản ánh khả năng của vật liệu trong việc chống lại sự phá hủy do tải trọng động, được đo bằng đơn vị KJ/m².
Modun đàn hồi E là chỉ số đo lường khả năng biến dạng của vật liệu, được tính bằng N/mm² Khi ứng suất tác động đến một giá trị nhất định, biến dạng sẽ tỷ lệ thuận với ứng suất.
- Modun đàn hồi của Polymer nói chung là nhỏ Ví dụ EPE0 ÷ 1000 N/mm 2 ; các chất khác nhau khoảng 1500 ÷ 4000 N/mm 2 (so với thép khoảng 2.10 4 N/mm 2 ).
Nhiều loại Polymer không chỉ có khả năng biến dạng dưới tác động của nhiệt độ cao và áp lực kéo nén, mà còn có tính chất chảy lạnh Hiện tượng chảy lạnh xảy ra khi Polymer chịu tải trọng không đổi trong một thời gian dài, dẫn đến sự biến dạng dần dần của mẫu thử Đặc biệt, hiện tượng này sẽ gia tăng theo thời gian chịu tải trọng.
Độ cứng của chất dẻo có thể được đo bằng các phương pháp thông thường như đối với kim loại Phương pháp đo độ cứng Brinell (HB) thường được ưa chuộng vì nó cho phép xác định độ cứng của các vật liệu mềm mà không gây biến dạng hay hư hại cho mẫu thử.
Polymer có cấu trúc vững bền, giúp chúng chống lại các tác nhân hóa học như kiềm và acid Để đánh giá độ bền hóa học của Polymer, người ta thường xem xét khả năng liên kết yếu nhất của chúng và mức độ mà các liên kết này bị phá vỡ dưới tác động của các yếu tố hóa học.
Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Một số loại khuôn ép nhựa
Khuôn 2 tấm là khuôn ép phun dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn nằm ngang mặt phân khuôn, cổng vào nhựa bên hông sản phẩm và khi mở khuôn thì chỉ có một khoảng mở để lấy sản phẩm và kênh dẫn nhựa Đối với khuôn 2 tấm thì có thể thiết kế cổng vào nhựa sao cho sản phẩm và kênh dẫn nhựa tự động tách rời hoặc không tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa (xương keo) được lấy ra khỏi khuôn
Phương pháp khuôn hai tấm là một kỹ thuật phổ biến trong hệ thống khuôn ép phun, bao gồm khuôn trước (khuôn âm) và khuôn sau (khuôn dương) Kết cấu của khuôn này đơn giản và dễ chế tạo, tuy nhiên, nó thường chỉ được sử dụng để sản xuất những sản phẩm có cổng vào nhựa dễ bố trí.
Một số loại khuôn 2 tấm được thể hiện từ hình 2.11 – 2.14.
Hình 2.11: Khuôn 2 tấm có 1 lòng khuôn
Hình 2.12: Khuôn 2 có lõi lắp ghép
Hình 2.13: Khuôn 2 tấm có nhiều lòng khuôn
Hình 2.14: Khuôn 2 tấm có lõi ghép bên trong lõi ghép
Khuôn 3 tấm là khuôn ép phun dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn được bố trí trên 2 mặt phẳng và khi mở khuôn thì có một khoảng mở để lấy sản phẩm ra và khoảng mở kia để lấy kênh nhựa Do đó, nếu lấy sản phẩm và kênh dẫn ra khỏi khuôn dùng hệ thống đẩy thì phải bố trí 2 hệ thống nên kết cấu khuôn sẽ phức tạp và lớn hơn khuôn 2 tấm Điều khiển nhiệt: thiết kế đường nước, số lớp. Đối với khuôn 3 tấm thì sản phẩm và kênh dẫn nhựa luôn tự động tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa được lấy ra khỏi khuôn Đối với khuôn 3 tấm thì sản phẩm và kênh dẫn nhựa luôn tự động tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa được lấy ra khỏi khuôn Đối với sản phẩm loại lớn cần nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn cần nhiều miệng phun thì có thể dùng khuôn ba tấm
Hệ thống khuôn 3 tấm có nhược điểm là khoảng cách giữa vòi phun và lòng khuôn dài, dẫn đến áp lực phun nhựa giảm Để khắc phục vấn đề này, có thể sử dụng hệ thống kênh dẫn nhựa nóng.
Kết cấu khuôn 3 tấm được thể hiện ở hình 2.15.
Hình 2.15: Kết cấu khuôn 3 tấm 2.4.3 Khuôn nhiều tầng.
Khuôn nhiều tầng là loại khuôn ép phun được tạo thành từ hai hoặc nhiều bộ khuôn kết hợp, nhằm mục đích tăng năng suất sản xuất bằng cách gia tăng số lượng sản phẩm trong mỗi chu kỳ.
Khuôn nhiều tầng là loại khuôn ép phun có thể sử dụng hệ thống kênh dẫn nguội hoặc nóng Hiện nay, khuôn nhiều tầng với kênh dẫn nóng đang được ưa chuộng hơn, vì kênh dẫn nguội có chiều dài quá lớn, gây khó khăn trong việc kiểm soát nhiệt độ và áp suất.
Kết cấu khuôn nhiều tầng được thể hiện ở hình 2.16.
Hình 2.16: Kết cấu khuôn nhiều tầng
Khi yêu cầu số lượng sản phẩm lớn thì dùng khuôn nhiều tầng Hệ thống khuôn này có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn.
Khuôn 2 tầng này sử dụng hệ thống Hot runner để dẫn nhựa, nhựa được bơm vào tấm khuôn trung tâm, rồi từ đó, nhựa chảy theo các đường dẫn đi đến các lòng khuôn.
Trong khuôn nhiều tầng, việc cách nhiệt giữa các tấm khuôn là rất quan trọng Các tấm dẫn nhựa nóng và tấm khuôn âm (hoặc dương) không nên tiếp xúc trực tiếp để tránh làm nguội nhựa và giữ cho tấm sản phẩm không bị nóng lên Hệ thống Hot Runner trong khuôn nhiều tầng yêu cầu tấm sản phẩm duy trì nhiệt độ thấp, giúp quá trình làm nguội nhựa diễn ra nhanh chóng, từ đó tăng chu kỳ sản xuất và nâng cao năng suất.
Kết cấu chung của một bộ khuôn ép nhựa
Kết cấu chung của khuôn ép nhựa được thể hiện ở hình 2.17.
Hình 2.17: Kết cấu chung của một bộ khuôn ép nhựa
Tấm kẹp trên có chức năng kẹp chặt tấm khuôn trên và tấm kẹp trên thành một khối, đồng thời giữ cho toàn bộ khối này được cố định trên bàn tĩnh của máy ép nhựa.
Tấm khuôn trên (Khuôn âm) là bộ phận quan trọng nhất trong quá trình sản xuất, quyết định hình dáng và độ chính xác của sản phẩm Chất lượng bề mặt ngoài của sản phẩm, bao gồm vẻ đẹp và độ chính xác, hoàn toàn phụ thuộc vào việc gia công tấm khuôn này.
- Bạc định vị: đảm bảo vị trí thích hợp của khuôn với vòi phun.
- Bộ định vị: đảm bảo sự phù hợp giữu phần cố định và phần chuyển động của khuôn Nó bao gồm chốt định vị và bạc định vị.
- Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài.
- Thanh kê (Gối đỡ): dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía dưới để cho giàn đẩy hoạt động được.
- Tấm kẹp dưới: tấm này kẹp toàn bộ cụm khuôn dưới thành một khối và kẹp khối này vào bàn máy động của máy ép nhựa.
- Chốt đẩy: dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở.
- Tấm kẹp đẩy (Tấm giữ): giữ chốt đẩy, chốt hồi, chốt giật cuống.
Tấm đẩy là bộ phận quan trọng dùng để ngăn chặn các chốt lắp trên tấm kẹp đẩy trong quá trình đẩy sản phẩm ra ngoài, đảm bảo rằng các chốt không bị rơi ra Tấm đẩy và tấm kẹp đẩy được kết hợp chặt chẽ thành một khối, gọi là giàn đẩy, nằm phía dưới khuôn dưới và trên tấm kẹp dưới.
- Chốt hồi: làm cho giàn đẩy có thể quay trở về khi khuôn đóng lại.
- Trụ kê: dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đẩy, tránh cho tấm khuôn khỏi bị cong do áp lực đẩy cao, tăng tuổi thọ cho khuôn.
Tấm khuôn dưới (khuôn đực) là một bộ phận quan trọng, quyết định hình dáng bên trong của sản phẩm Sự kết hợp giữa khuôn dưới và khuôn trên tạo ra hình dáng hoàn chỉnh của chi tiết Trong quá trình hoạt động, khuôn trên giữ vị trí cố định, trong khi khuôn dưới di chuyển.
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ SẢN PHẨM, PHÂN TÍCH DÒNG
CHẢY NHỰA VÀ TÍNH TOÁN BỀN KHUÔN
Thiết kế hình dáng 3D của sản phẩm (CAD)
Sản phẩm khuôn tạo hình trái cây giọt nước chữ thư pháp đáp ứng nhu cầu trưng bày và trang trí trái cây đẹp mắt trong dịp Tết Khuôn hình giọt nước có thiết kế đơn giản, dễ sử dụng và được nhiều người tiêu dùng ưa chuộng Trái cây được ép từ khuôn này có phần đế bằng, thuận tiện cho việc trưng bày Kiểu chữ “Thọ” thư pháp, dựa trên phong cách hiện đại, được thiết kế độc đáo cho sản phẩm, tạo điểm nhấn thu hút Sản phẩm này chưa có đối thủ trên thị trường, dự đoán sẽ được khách hàng quan tâm và ưa chuộng, từ đó nâng cao sức cạnh tranh cho doanh nghiệp.
Hình 3.18: Kiểu dáng giọt nước của khuôn ép trái cây
Hình 3.19: Kiểu dáng giọt nước của trái cây
Hình 3.21: Chữ Thọ thư pháp trên bề mặt của sản phẩm
Việc thiết kế sản phẩm khuôn tạo hình trái cây này sẽ được thiết kế dựa trên các tiêu chí sau:
Sản phẩm có hình dáng giọt nước, với chữ “Thọ” được viết bằng thư pháp trên bề mặt Sau khi ép, trái dưa lưới đạt khối lượng khoảng 1,5 kg.
- Sản phẩm nhẹ, đủ bộ bền để có thể ép được trái cây.
- Các kích thước gần chính xác so với thiết kế.
- Sản phẩm có độ bóng và thẩm mỹ.
- Sản phẩm được thiết kế trên phần mềm PTC Creo Parametric.
- Sản phẩm được mô phỏng dòng chảy nhựa trên phần mềm Moldex 3D.
3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau khí ép.
- Có hình dáng và các kích thước gần giống với thiết kế 3D.
- Không có bavia và các lỗi xuất hiện trên sản phẩm nhựa.
- Đạt độ bóng và tính thẩm mỹ theo yêu cầu.
- Sản phẩm đủ độ bền để ép được trái cây.
- Sản phẩm dùng lại được nhiều lần.
3.1.3 Thiết kế hình dáng 3D sản phẩm bằng phần mềm PTC Creo Parametric.
Khảo sát thực tế tại vườn trái cây.
Nhóm đã quyết định thử nghiệm ép sản phẩm từ trái dưa lưới, tiến hành khảo sát tại vườn dưa lưới và đo kích thước của trái Dựa vào kích thước này, nhóm sẽ thiết kế sản phẩm phù hợp Địa điểm thực hiện ép dưa dự kiến là Trung tâm công nghệ sinh học TP.
Hồ Chí Minh tại địa chỉ số 2347, QL1A, Khu phố 2, Quận 12, TP Hồ Chí Minh.
Hình 3.22: Vườn dưa tại trung tâm
Sau khi đo đạt tại vườn (Hình 3.6), ta thu được các kích thước trái dưa như sau:
- Hình dạng trái dưa: giống dưa dạng tròn.
Hình 3.23: Đo đạt kích thước trái dưa
Nhóm sẽ dựa vào các kích thước thực tế này để thiết kế sản phẩm với các kích thước phù hợp để có thể ép được trái dưa.
Các bước thiết kế sản phẩm.
- Vẽ sketch hình dáng, kích thước phần thân của sản phẩm (phần dáng hình giọt nước) (Hình 3.7).
Hình 3.24: Sketch phần thân sản phẩm (dáng giọt nước)
- Dùng lệnh Revolve quay biên dạng sketch dưới dạng mặt (Surface) (Hình 3.8).
Hình 3.25: Kết quả revolve biên dạng sketch
- Dùng lệnh Trim để cắt một nửa khối biên dạng tròn xoay của lệnh revolve (Hình3.9).
- Tạo mặt phẳng và vẽ sketch biên dạng của chữ Thọ thư pháp trên mặt phẳng vừa tạo (Hình 3.10).
Hình 3.27: Biên dạng sketch của chữ Thọ thư pháp
- Dùng lệnh Offset để in và phóng biên dạng sketch của chữ Thọ lên bề mặt của
Hình 3.28: Kết quả Offset biên dạng sketch của chữ Thọ
- Dùng lệnh Thicken để phóng độ dày cho bề mặt Surface (Hình 3.12).
Hình 3.29: Kết quả của lệnh Thicken
- Vẽ sketch và dùng lệnh Extrude để vẽ phần vành ngoài cho sản phẩm (Hình 3.13).
Hình 3.30: Vẽ phần vành ngoài của sản phẩm
- Vẽ sketch và dùng lệnh Extrude để vẽ 2 nửa lỗ thoát nước và hơi nước cho sản phẩm (Hình 3.14).
Hình 3.31: Vẽ 2 nửa lỗ thoát nước và hơi nước
- Vẽ sketch và dùng lệnh Extrude để vẽ nửa lỗ phần cuống trái cho cho sản phẩm (Hình 3.15).
Hình 3.32: Vẽ nửa lỗ phần cuống trái
- Vẽ sketch và dùng lệnh Extrude để vẽ các lỗ bắt vít trên vành sản phẩm (Hình3.16).
Bước cuối cùng trong quy trình gia công là sử dụng lệnh Round để làm tròn các vị trí cần thiết, nhằm nâng cao tính thẩm mỹ và thuận tiện cho quá trình gia công.
Kết quả thiết kế sản phẩm.
Sản phẩm có dáng hình giọt nước với chữ “Thọ” thư pháp trên bề mặt được thể hiện như hình 3.17.
Hình 3.34: Hình dáng 3D của sản phẩm khi thiết kế
Sản phẩm có bề dày đồng nhất là 3 (mm), chữ Thọ có bề cao 2,5 (mm) so với bề mặt cong của thân sản phẩm.
Sản phẩm được thiết kế với một nửa lỗ vuông ở phần đầu để cuống trái có thể thoát ra ngoài, cùng với hai lỗ nhỏ ở phần đuôi giúp thoát nước và hơi nước, đảm bảo khuôn không bị ứ đọng khi gặp mưa hoặc độ ẩm cao.
Phần vành ngoài của sản phẩm có bề rộng 15 mm, được thiết kế để kết nối hai nửa sản phẩm nhằm ép trái cây Trên vành này có 11 lỗ để bắt vít, giúp lắp ghép chắc chắn (Hình 3.19).
Hình 3.36: Lỗ bắt vít và lỗ vuông thoát nước và hơi nước 3.1.4 Vật liệu, thể tích và khối lượng của sản phẩm.
- Vật liệu là nhựa PP trong (Polypropylene) với các thông số kỹ thuật sau:
+ Công thức hóa học: (C3H6)n. + Khối lượng riêng: 0,915 (g/cm 2 ).
+ Nhựa dung riêng trung bình: 0,84 – 2,5 (kJ/kg.k).
+ Nhiệt độ nhựa ép phun: 250 – 270 ( o C).
+ Độ ẩm (phương pháp ASTM):