Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm nắp đậy

Trang 7 TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA CHO SẢN PHẨM NẮP ĐẬY Ngày nay trên thị trường, sản phẩm nhựa chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vật liệu nhựa n

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết đề tài

Trong cuộc sống hiện đại, nhựa trở thành vật liệu phổ biến trong nhiều sản phẩm xung quanh chúng ta Từ những đồ dùng hàng ngày như ca, ly, ghế cho đến các linh kiện chi tiết trong điện tử, xe máy và ô tô, nhựa đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực.

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành nhựa đã dẫn đến sự hình thành của ngành công nghiệp khuôn mẫu, điều này là cần thiết để hỗ trợ cho sự phát triển này Khi ngành khuôn mẫu được cải tiến, nó sẽ không chỉ tăng cường tính đa dạng của sản phẩm nhựa trên thị trường mà còn giúp giảm giá thành sản phẩm, từ đó nâng cao tính cạnh tranh cho doanh nghiệp Đồng thời, người tiêu dùng sẽ có nhiều lựa chọn hơn khi mua sắm sản phẩm.

Nhu cầu sử dụng sản phẩm nhựa ngày càng cao cùng với ứng dụng rộng rãi đã tạo ra nhiều vấn đề phức tạp trong ngành Để đáp ứng thị trường, các đặc tính

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Hiểu rõ quy trình sản xuất sản phẩm nhựa giúp doanh nghiệp chế tạo máy móc phù hợp, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Việc làm chủ công nghệ không chỉ tăng cường tính cạnh tranh mà còn giúp doanh nghiệp linh hoạt trong bảo trì và nâng cấp thiết bị.

Thiết kế và chế tạo khuôn phun ép nhựa cho sản phẩm nắp đậy là bước quan trọng để thử nghiệm máy ép mới lắp ráp, nhằm hoàn thiện và củng cố các thông số kỹ thuật của máy ép trước khi đưa vào sử dụng thực tế.

Mục tiêu đề tài

- Tính toán thiết kế sản phẩm phù hợp với nhu cầu thực tế

- Nghiên cứu, chọn lọc và ghi chép lại các tài liệu tham khảo, website, phần mềm…

- Đưa ra một số phương án và lựa chọn phương án phù hợp nhất với đề tài

- Tính toán, thiết kế và chế tạo bộ khuôn hoàn chỉnh

- Thí nghiệm quá trình ép phun

- Kiểm tra khả năng của khuôn ép phun

- Đánh giá những điều đã làm được và không làm được sau quá trình chế tạo từ đó nêu ra hướng phát triển đề tài.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Khuôn phun ép sản phẩm nắp đậy đầu nối điện

Thiết kế và chế tạo khuôn phun ép nhựa cho sản phẩm nắp đậy đầu nối điện là một quá trình nghiên cứu sâu về cấu tạo của khuôn ép nhựa Mục tiêu là tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn theo thiết kế đã đề ra Qua quá trình này, chúng tôi cũng tìm hiểu thêm về các loại khuôn khác nhau, các thành phần cấu tạo của khuôn, cũng như cách khắc phục lỗi sản phẩm và bảo dưỡng khuôn hiệu quả.

Thiết bị phục vụ nghiên cứu:

Bảng 1.1: Nội dung thực hiện

Các nội dung thực hiện Kết quả cần đạt

Tìm nguồn tài liệu tham khảo, nghiên cứu về các loại khuôn và cấu tạo của khuôn

- Hiểu rõ nguyên lý ép phun, cơ cấu khuôn được sử dụng trong đề tài

- Hiểu rõ nguyên lý làm việc của các bộ phận trong cơ cấu hoạt động của khuôn

Gia công các chi tiết khuôn - Gia công các chi tiết khuôn đạt đúng yêu cầu kỹ thuật

Lắp ráp và hiệu chỉnh bộ khuôn - Mô hình được lắp thành công, đúng với bản vẽ thiết kế

Quá trình ép phun được tiến hành thành công, sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật yêu cầu Việc đánh giá chất lượng sản phẩm và bảo dưỡng khuôn là rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất và độ bền trong sản xuất.

- Đánh giá sản phẩm phù hợp với đạt tiêu chí với sản phẩm đã thiết kế

- Cách khắc phục bảo dưỡng khuôn khi cần thiết với các vật liệu làm khuôn như đã thiết kế

Nghiên cứu, tính toán thiết kế bộ khuôn dựa trên lý thuyết thiết kế khuôn ép nhựa và phạm vi ứng dụng trong các doanh nghiệp.

Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận

Sử dụng kiến thức thiết kế cơ bản để tính toán kích thước và xây dựng bản vẽ chế tạo cho các chi tiết của bộ khuôn phun ép nhựa.

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

Nghiên cứu các mẫu sản phẩm nhựa hiện có trên thị trường và nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng sẽ giúp tạo ra những ý tưởng thiết kế hình dáng sản phẩm phù hợp với mục đích sử dụng.

- Tham khảo tài liệu về khuôn mẫu và áp dụng các kiến thức đã được tích lũy trong quá trình học

- Sử dụng phần mềm Creo 7.0 để thiết kế sản phẩm, từ đó tiến hành các bước tiếp theo như tách khuôn, mô phỏng

- Lựa chọn vật liệu cho sản phẩm và vật liệu khuôn cho phù hợp

- Sử dụng phần mềm Moldex 3D Studio 2022 để mô phỏng quá trình ép phun

- Lập trình và gia công các chi tiết khuôn.

Kết cấu của ĐATN

- Chương 1: Giới thiệu về tính cấp thiết, ý nghĩa, mục tiêu, phương pháp của đề tài

- Chương 2: Trình bày cơ sở lý thuyết về công nghệ ép phun, đặc điểm của vật liệu nhựa và kết cấu một bộ khuôn

Chương 3 tập trung vào thiết kế sản phẩm và ứng dụng của CAE, nhằm hỗ trợ các nhà thiết kế trong việc phát triển tư duy phân tích và tối ưu hóa thiết kế Việc áp dụng CAE giúp cải thiện quá trình thiết kế, nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm.

- Chương 4: Nêu rõ quá trình tính toán và thiết kế khuôn ép nhựa 3 tấm

Chương 5 trình bày tiến trình công nghệ gia công khuôn và ứng dụng phần mềm trong lập trình gia công khuôn Kết quả đạt được là bộ khuôn đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật của bản thiết kế, cùng với quá trình ép thử khuôn để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

- Chương 6: Nêu ra kết luận và kiến nghị đề tài

THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH CAE SẢN PHẨM

Giới thiệu sản phẩm nắp đậy

Nắp đậy đầu nối điện Caplugs EC Series Caps, sản xuất tại Mỹ từ chất liệu Polyetylen (LDPE), là một giải pháp lý tưởng cho việc bảo vệ các đầu nối điện hình tròn Với đặc tính nhẹ, chống va đập tốt và linh hoạt, sản phẩm này thích hợp cho các môi trường yêu cầu khả năng chống hóa chất và ăn mòn Thiết kế nhỏ gọn giúp nắp đậy dễ dàng thi công và tháo gỡ, kể cả ở những khu vực khó tiếp cận, đồng thời có thể lắp đặt trên các ren và bề mặt trụ.

Sản phẩm dòng EC này có sẵn 27 kích cỡ khác nhau với đường kính từ một phần tư inch đến 5 inch:

Trong nghiên cứu này, nhóm em đã lựa chọn hai dòng sản phẩm EC-44 và EC-48 dựa trên các thông số kích thước của sản phẩm.

Phân tích và thiết kế sản phẩm

3.2.1 Quy trình thiết kế sản phẩm

Sơ đồ 3.1: Quy trình thiết kế sản phẩm

Sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao, đảm bảo tính thẩm mỹ và công nghệ, cũng như độ bền Cần giảm thiểu các lỗi cơ bản như bavia và rổ khí trong quá trình ép nhựa Nghiên cứu khả năng điền đầy của sản phẩm khi sử dụng khuôn 3 tấm thay vì khuôn 2 tấm nhằm tối đa hóa tính thẩm mỹ của chi tiết sản phẩm.

3.2.3 Vật liệu cho sản phẩm

Bảng 3.1: Bảng thống kê một số loại nhựa

TT Nhựa Tên đầy đủ Nhiệt độ sấy

4 PA6 30% PolyAmit (Nylon6) 30% Glass fiber reinforced

Hiện nay, nhu cầu sử dụng thiết bị nhựa đang gia tăng mạnh mẽ, yêu cầu người tiêu dùng phải lựa chọn loại nhựa phù hợp với tính chất và công dụng của từng sản phẩm.

Trong ngành khuôn mẫu, các loại nhựa phổ biến như ABS, PVC, PP và LDPE thường được sử dụng nhờ vào những đặc tính riêng biệt của chúng Những loại nhựa này được chọn lựa phù hợp với tiêu chí của người thiết kế, đảm bảo đáp ứng tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ.

Nghiên cứu về sản phẩm nắp đậy đầu nối điện yêu cầu sử dụng loại nhựa có khả năng chịu lực va đập và chống ăn mòn tốt Để đáp ứng nhu cầu này, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn nhựa LDPE cho sản phẩm nắp đậy đầu nối điện.

LDPE, hay Polyetylen mật độ thấp, là một loại nhựa nhiệt dẻo được sản xuất từ ethylene monomer Với mật độ thấp, LDPE là một biến thể của Polyetylen, mang lại nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp nhựa.

Nhựa LDPE mang nhiều ưu điểm nổi bật tương tự như nhựa PE, bao gồm khả năng chịu axit kiềm và dung môi hữu cơ Ngoài ra, nhựa LDPE còn có khả năng cách điện tốt và giữ được tính dẻo ở nhiệt độ thấp Bên cạnh những đặc tính chung này, nhựa LDPE còn sở hữu một số ưu điểm riêng biệt.

- Các hạt LDPE thường có trọng lượng nhẹ, chịu được lực va đập tốt

- Không có mùi, không có chất độc hại, hay bị ăn mòn do hóa học

- Không bị ảnh hưởng bởi các môi trường dung môi, axit kiềm

- Khả năng xử lý trong ứng dụng thực phẩm tốt

- Khả năng chống ẩm mốc, cách nhiệt, điện cực tốt [6]

3.2.4 Tiến hành thiết kế sản phẩm

 Sản phẩm được thiết trên phần mềm Creo Parametric 7.0

Hình 3.4: Phần mềm Creo Parametric 7.0

PTC Creo 7.0 cung cấp nhiều tính năng mạnh mẽ cho người dùng, bao gồm thiết kế chi tiết, mô phỏng, lắp ráp và thiết kế khuôn Với những khả năng này, phần mềm trở thành một lựa chọn đáng tin cậy cho các dự án thiết kế kỹ thuật.

- Bao gồm nhiều công cụ thiết kế

- Là công cụ phát triển sản phẩm tốt với độ tin cậy cao

- Là một giải pháp thiết kế hữu hiệu cho hiệu suất tối ưu

- Khả năng tự động lưu trữ tệp

- Thư viện CAD đa dạng

- Hỗ trợ các loại tệp CAD khác như CATIA, NX, Solidwork, …

- Thiết kế 2D và 3D mạnh mẽ

 Quy trình thiết kế sản phẩm

- Chọn New bắt đầu khởi tạo chương trình làm việc

Hình 3.5: Lệnh New để bắt đầu làm việc

- Sử dụng module Part thực hiện quá trình thiết kế sản phẩm

Hình 3.6: Chọn modul Part thiết kế sản phẩm

- Sử dụng hệ đơn vị mmns_part_solid_abs

Hình 3.7: Chọn hệ đơn vị trong thiết kế

 Sản phẩm nắp đậy EC-48:

- Tạo sketch vẽ các đường biên dạng của sản phẩm

Hình 3.8: Tạo sketch cho sản phẩm

- Chọn trục xoay cho lệnh Revolve

Hình 3.9: Chọn trục xoay cho biên dạng

- Biên dạng sản phẩm được tạo ra sau lệnh Revolve

Hình 3.10: Biên dạng sản phẩm

- Dùng lệnh draft tạo góc thoát khuôn cho sản phẩm

Để dễ dàng lấy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn mà không làm ảnh hưởng đến ngoại quan, cần thiết kế lòng khuôn không sâu, cho phép các mặt sản phẩm tiếp xúc với lòng khuôn một cách thuận lợi.

Hình 3.11: Các bề mặt sản phẩm được Draft

- Lên màu cho chi tiết

Hình 3.12: Sản phẩm EC-48 được thiết kế

 Sản phẩm nắp đậy EC-44:

- Tạo sketch vẽ các đường biên dạng của sản phẩm

Hình 3.13: Tạo sketch cho sản phẩm

 Các bước còn lại thực hiện giống các bước tạo sản phẩm EC-48

Khối lượng và thể tích sản phẩm

Như ta đã phân tích ở trên, vật liệu của sản phẩm là LDPE

Gán vật liệu cho sản phẩm trên phần mềm PTC 7.0:

Mở đối tượng  chọn FILE  Chọn Prepare  Model Properties  Material  Change

 Chọn Standard-Materials_Granta-Design  Chọn Plastics  Chọn vật liệu  Bấm OK

Hình 3.14: Nhập vật liệu cho sản phẩm

 Tính toán khối lượng và thể tích cho sản phẩm trong phần mềm Creo 7.0

Mở đối tượng  chọn FILE  Chọn Prepare  Model Properties  Mass Properties  Change  Bấm calculate

Hình 3.15: Khối lượng và thể tích của sản phẩm Sau khi sử dụng phần mềm tính toán ta được kết quả như sau:

 Tính toán khối lượng và thể tích cho sản phẩm trong phần mềm Creo 7.0

Mở đối tượng  chọn FILE  Chọn Prepare  Model Properties  Mass Properties  Change  Bấm calculate

Hình 3.16: Khối lượng và thể tích của sản phẩm Sau khi sử dụng phần mềm tính toán ta được kết quả như sau:

Phân tích CAE

3.4.1 Giới thiệu về công dụng của CAE trong việc thiết kế khuôn

CAE giúp người dùng nhanh chóng làm quen với vật liệu, quy trình, thiết kế mới và phương pháp ép phun, đồng thời hiệu quả trong việc tích lũy kinh nghiệm thiết kế chuẩn và hiểu biết về ép phun.

CAE giúp rút ngắn thời gian và chi phí thiết kế cũng như sản xuất khuôn Dưới đây là quy trình so sánh các bước thực hiện.

Sơ đồ 3.2: Quy trình các bước thiết kế khuôn

Trong quy trình thiết kế và chế tạo khuôn truyền thống, việc thử khuôn chỉ được thực hiện sau khi khuôn đã hoàn thành Điều này có nghĩa là khi phát hiện lỗi, cần phải sửa chữa khuôn hoặc chế tạo một khuôn mới để khắc phục vấn đề.

3.4.2 Ứng dụng phần mềm Moldex3D vào khuôn ép phun

 Phân tích vị trí miệng phun:

Miệng phun đóng vai trò quan trọng trong hệ thống kênh dẫn, giúp đưa dòng nhựa vào khuôn Kích thước và vị trí của miệng phun ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình điền đầy sản phẩm Phần mềm sẽ xác định vị trí miệng phun tối ưu dựa trên hình dạng và kích thước của sản phẩm.

 Yêu cầu của cổng vào nhựa:

- Cân bằng dòng chảy nhựa

- Áp suất phun, thời gian phun, thời gian làm nguội, lực kẹp khuôn là tối ưu nhất

- Tối thiểu các khuyết tật như: rỗ khí, đường hàn, cháy Đặc biệt là điền thiếu nhựa

- Đảm bảo điều kiện gia công, khả năng gia công là được dễ dàng, chiếm ít thời gian

Hình 3.17: Vị trí cổng vào nhựa

 Các kết quả chính của quá trình điền đầy (filling):

- Thời gian điền đầy khuôn (Melt Front time)

Qua kết quả mô phỏng chúng ta có các kết quả:

- Quá trình điền đầy khuôn có tổng thời gian là 1.475 (s)

- Sản phẩm được điền đầy hoàn toàn

Hình 3.18: Phân tích thời gian điền đầy sản phẩm

 Kiểm tra độ điền đầy của kênh dẫn:

Hình 3.19: Độ điền đầy của kênh dẫn

Kênh dẫn nhựa đóng vai trò quan trọng trong quá trình phun ép nhựa, do đó, việc thiết kế kênh dẫn một cách hợp lý là rất cần thiết Điều này giúp tránh hiện tượng khuyết tật do quá trình điền đầy không đồng đều gây ra.

Dựa trên các phân tích và đánh giá của phần mềm, việc thiết kế kênh dẫn trở nên hợp lý khi cả hai kênh dẫn đều được điền đầy một cách đồng đều cho từng chi tiết.

 Các kết quả chỉnh của quá trình làm nguội (Cooling):

- Đánh giá kết quả làm nguội:

Dựa trên kết quả phân tích hình ảnh, có thể đánh giá hiệu suất làm nguội từ các vị trí đặt đường nước Điều này giúp đưa ra quyết định cải thiện hệ thống làm nguội một cách phù hợp và tối ưu hơn, từ đó giảm chi phí gia công cho các đường nước không cần thiết.

Hình 3.20: Nhiệt độ các vị trí làm nguội

Thông tin phân tích cung cấp cho người thiết kế cơ sở để dự đoán các khuyết tật có thể xảy ra trong quá trình ép phun Điều này giúp họ kịp thời điều chỉnh và khắc phục trước khi tiến hành gia công và chế tạo thực tế.

- Dựa vào hình ảnh trên có thể đánh giá các đường nước đã làm việc tốt chưa và cần thiết kế thêm những đường nước vào khu vực nào

 Những vị trí có thể xảy ra rỗ khí

Hình 3.21: Vị Trí có thể xảy ra rỗ khí – bọt khí

- Từ những vị trí đã được mô phỏng ở trên có thể căn cứ vào đó để thực hiện thiết kế những biến pháp thoát khí cho khuôn

Để giải quyết vấn đề thoát khí hiệu quả cho khuôn, cần đề xuất những giải pháp phù hợp nhằm giảm thiểu khả năng xảy ra rỗ khí và bọt khí ở vị trí đã được phần mềm chỉ ra.

 Nhiệt độ của sản phẩm trong quá trình điền đầy

Hình 3.22: Nhiệt độ bề mặt ngoài của sản phẩm

Hình 3.23: Nhiệt độ ở các vị trí sản phẩm khi cắt

Phân tích hình ảnh từ phần mềm cho thấy nhiệt độ cao nhất của chi tiết đạt 235℃, cho thấy một số vị trí có nhiệt độ tăng cao hơn so với mức nhiệt độ phun ban đầu là 230℃.

Dựa trên phân tích hình ảnh nhiệt độ, chúng ta có thể đánh giá các vấn đề liên quan đến nhiệt độ, chẳng hạn như nhiệt độ tối đa vượt quá nhiệt độ nóng chảy Điều này cho thấy một lượng nhiệt đáng kể đã được tạo ra trong quá trình ép phun, từ đó cho phép chúng ta thiết kế lại hệ thống đường nước cho phù hợp với thực tế.

Hình 3.24: Áp suất trong khuôn

- Áp suất trong khuôn được thể hiện bằng các màu khác nhau như hình trên

- Theo tính toán của phần mềm thì áp suất lớn nhất là 99 MPA với áp suất phun tối đa của máy là 120 MPA thì điều này thỏa điều kiện

Áp suất chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như vật liệu và kích thước sản phẩm, vì vậy đây chỉ là áp suất tham khảo Trong quá trình thực nghiệm, chúng ta có thể điều chỉnh áp suất để phù hợp hơn, từ đó tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh.

Áp suất của sản phẩm không đồng đều tại các vị trí và giữa các sản phẩm có kích thước khác nhau, điều này cho thấy cần có các giải pháp để khắc phục vấn đề này.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA

Độ co rút và bố trí các lòng khuôn

 Nhập hệ số co rút cho sản phẩm

Bảng 4.1: Độ co rút của một số loại nhựa

(g/cm 3 ) Hệ số co rút

Với vật liệu nhựa LDPE, ta có thể chọn hệ số co rút cho sản phẩm là 0.023 (2.3%)

Mở đối tượng  chọn FILE  Chọn Prepare  Model Properties  Shrinkage  By scaling

 Chọn tọa độ tham chiếu  Nhập hệ số co rút  OK

Hình 4.1: Hệ số co rút của sản phẩm

4.1.2 Xác định số lòng khuôn

Thông thường, có thể tính số lòng khuôn cần thiết trên khuôn theo các cách sau:

- Tính theo số lượng lô sản phẩm

- Tính theo năng suất phun của máy

- Tính theo năng suất làm dẻo của máy

- Tính theo lực kẹp khuôn của máy

- Tính theo kích thước bàn kẹp của máy ép

Bảng 4.2: Thông số máy ép nhựa Haitian MA 1200III [3]

 Số lòng khuôn tính theo số lượng lô sản phẩm

Trong đó: n: Số lòng khuôn tối thiểu trên khuôn

L: số sản phẩm trong một lô sản phẩm, L = 60000

K: hệ số do phế phẩm (%)

K: tỷ lệ phế phẩm (tùy từng công ty) (%), k = 0.01 (%)

Tc: thời gian chu kỳ ép phun của một sản phẩm (s), tc = 30 (s) tm: thời gian yêu cầu phải hoàn thành 1 lô sản phẩm (ngày), t m = 10 (ngày)

 Số lòng khuôn tính theo năng suất phun của máy

Năng suất phun của máy cũng là nhân tố ảnh hưởng đến số lòng khuôn n ≤ 0.8 x S w = 0.8 x 157

6.8 = 18,5 Trong đó: n: số lòng khuôn tối đa trên khuôn

S: năng suất phun của máy (g/1lần phun), tra bảng 4.2 ta có S = 157 (g/1 lần phun) W: trọng lượng của sản phẩm (g), W = 6.8 (g)

 Số lòng khuôn tính theo năng suất làm dẻo của máy n ≤ P

5x 6.8 = 32,5 Trong đó: n: số lòng khuôn tối đa trên khuôn

P: năng suất làm dẻo của máy (g/phút), tra bảng 4.2 ta có P = 18,4 (g/s) = 1104 (g/phút) X: tần số phun (ước lượng) trong mỗi phút(lần/phút), X = 5 (l/phút)

W: trọng lượng của sản phẩm (g), W=6.8 (g)

 Số lòng khuôn tính theo lực kẹp khuôn của máy

Lực kẹp cần thiết cho 1 lòng khuôn là S x P Lực kẹp cần thiết cho n lòng khuôn là n (S x P) Để khuôn ép được sản phẩm thì n (S x P) ≤ Fp n ≤ F p

Trong đó: n: số lòng khuôn tối đa trên khuôn

Fp: lực kẹp khuôn tối đa của máy (N), tra bảng 4.2 ta có F p = 1200000 (N)

S: diện tích bề mặt trung bình của sản phẩm theo hướng đóng khuôn (mm 2 ), S = 5128 (mm 2 )

P: áp suất trong khuôn (Mpa), tra bảng 4.2 ta có P = 100 (Mpa)

 Số lòng khuôn theo kích thước tấm gá đặt trên máy ép

Sau khi xác định số lòng khuôn phù hợp, cần tiến hành thiết kế sơ bộ kích thước bao của tấm khuôn để đảm bảo khả năng gá lên máy ép Nếu không thể gá được, cần điều chỉnh bố trí lòng khuôn, giảm số lòng khuôn và xem xét thời gian giao hàng, hoặc tìm kiếm máy ép khác và tính toán lại số lòng khuôn tương ứng.

 Để tiết kiệm chi phí và mang tính chất nghiên cứu nên chỉ chọn 4 lòng khuôn với 2 chi tiết khác nhau.

Thiết kế mặt phân khuôn

4.2.1 Phân tích và lựa chọn phương án

Có 2 phương án được đưa ra sau khi nhóm thảo luận:

Hình 4.2: Phương pháp 1 tách khuôn Hình 4.3: Phương pháp 2 tách khuôn

Bảng 4.3: Đánh giá phương án

Tiêu chí đánh giá Phương án 1 Phương án 2

Tính thẩm mỹ Thấp Cao Độ sai lệch hình học Cao Thấp

Thời gian gia công Dài Ngắn

Chi phí gia công Cao Thấp

Mức độ lói sản phẩm Dễ Khó

Thời gian điền đầy Nhanh Chậm

 Không thiết thực trong quá trình nghiên cứu và học tập

 Sản phẩm có bề mặt không thẩm mĩ sau khi ép

 Yêu cầu rất cao về độ chính xác (độ đồng tâm giữa khuôn âm và khuôn dương)

 Lấy sản phẩm ra khó

 Phù hợp với mục đích nghiên cứu cấu tạo, cách thức hoạt động của khuôn

 Sản phẩm có bề mặt thẫm mĩ hơn sau khi ép

 Tiết kiệm được chi phí và thời gian gia công

 Giảm sai số hình học sản phẩm

 Sau khi so sánh thì nhóm thống nhất lựa chọn phương án 2 để tiến hành thực hiện đồ án

4.2.2 Kiểm tra sản phẩm trước khi tách khuôn

 Kiểm tra góc thoát khuôn của sản phẩm so với phương rút khuôn:

Mục đích của việc tách khuôn là để đảm bảo góc thoát không bao giờ bằng 0, mà nên dao động từ 1-3 độ so với mặt phân khuôn Điều này giúp quá trình rút khuôn diễn ra dễ dàng hơn, tránh tình trạng sản phẩm bị dính vào khuôn hoặc bị gãy.

 Kiểm tra độ dày của chi tiết

Mục đích của việc xác định kết cấu và độ dày của chi tiết là để thiết kế các kênh dẫn nhựa và kênh làm mát một cách tối ưu Thông thường, độ dày của sản

Bước 1: Khởi dộng môi trường tách khuôn

 Chọn New => Manufacturing => Mold Cavity => File Name => OK

Hình 4.4: Giao diện môi trường khuôn

- Lưu ý: Bỏ dấu tick Use default template để chọn đơn vị mmns_mfg_mold

Bước 2: Tạo layout cho vị trí sản phẩm

- Vào sketch tạo góc tọa độ cho các sản phẩm

Hình 4.5: Layout vị trí sản phẩm trong môi trường tách khuôn

- Theo lý thuyết thì khoảng cách giữa các sản phẩm từ 20 – 50mm để bố trí gate cho sản phẩm

Bước 3: Đưa các chi tiết vào

- Reference Model => Chọn chi tiết => Chọn tham chiếu cho sản phẩm đã lên layout trước

34 đó => Gắn sản phẩm vào => OK

Hình 4.6: Đưa các chi tiết vào môi trường tách khuôn

- Với vị trí này phù hợp với kích thước kênh dẫn để điền đầy cho chi tiết

Bước 4: Tạo phôi cho khuôn với kích thước 250x300 mm

- Chọn Workpiece => Create Workpiece => Part => Create Features để tạo phôi thủ công

- Chọn Sketch => Chọn mặt phẳng cần tạo => OK => Lên sketch cho phôi

- Khoảng cách từ mép sản phẩm đến mép BASE từ 40-80 mm (sau đó tra tiêu chuẩn FUTABA để lên kích thước chuẩn)

Nhóm đã chọn kích thước khuôn 250x300 với 4 lòng khuôn nhằm tiết kiệm chi phí phôi, đồng thời đảm bảo độ cứng vững của khuôn và tối ưu hóa việc bố trí phụ kiện khi sản xuất.

- Dùng lệnh extrude tạo khối cho tấm khuôn âm và khuôn dương

Hình 4.8: Tạo khối cho tấm khuôn âm và khuôn dương

Chiều cao sơ bộ của bộ khuôn được xác định sau khi tính toán kích thước đường nước và khoảng cách từ đường làm mát đến mép khuôn, thường dao động từ 20-30mm, cùng với các bộ phận khác ở hai bên lòng khuôn.

Bước 5: Tạo mặt phân khuôn trong môi trường Parting Surface

- Chọn Parting Surface => Dùng lệnh Fill => Sketch => Chọn mặt để vẽ mặt phân khuôn

- Fill là tạo ra tiết diện kín dưới dạng 1 mặt

Hình 4.9: Tạo mặt phân khuôn

- Tạo mặt phân khuôn chính cho chi tiết với phần khuôn âm và khuôn dương với lệnh Fill để chọn luôn theo cả bề mặt phôi

- Sử dụng Project để lấy biên dạng của mặt phân khuôn bằng với kích thước phôi là 250x300mm

Hình 4.10: Biên dạng mặt phân khuôn

Bước 6: Dùng lệnh Extrude trong môi trường Parting Surface để tách các Insert

- Chọn Extrude => Sketch => dùng lệnh Project để copy lại biên dạng của sản phẩm => Tạo surface tới mặt đáy của tấm khuôn dương => OK

Hình 4.11: Tạo Surface cho Insert

Nhóm đã phát triển phương pháp tạo Insert để tối ưu hóa việc lói sản phẩm, đồng thời tách các Insert trong môi trường Parting Surface, giúp việc tách khuôn trở nên thuận tiện hơn.

Hình 4.12: Tách Insert trong môi trường Parting Surface

Bước 7: Dùng lệnh Refpart Cutout để tạo lòng khuôn cho chi tiết

- Vào Refpart Cutout => Chọn items cần tách (phần mềm tự hiểu để tạo lòng khuôn cho chi tiết)

Bước 8: Dùng lệnh Volume Split để tách khuôn

- Vào Volume Split => chọn những mặt cần tách => Tạo ra các Volume

Hình 4.14: Chọn các mặt cần tách

Hình 4.15: Volume tấm khuôn âm

Hình 4.16: Volume tấm khuôn dương

Bước 9: Dùng lệnh Mold Component để hóa rắn các Volume

- Vào Mold Component => chọn tất cả rồi nhấn OK

Hình 4.18: Các Component được tạo ra

Bước 11: Dùng lệnh Mold Opening để mở khuôn

- Vào Mold Opening => Define step => Define move => chọn khối di chuyển để tách khuôn và hướng tách

Xác định tiêu chuẩn khuôn

Để tiêu chuẩn hóa các loại khuôn, tính toán và đưa chúng vào những tiêu chuẩn nhất định

Tùy thuộc vào loại và kích thước khuôn, việc bố trí các chi tiết như chốt, bạc, bulong sẽ có sự khác biệt Tiêu chuẩn FUTABA sẽ được áp dụng để xác định các kiểu khuôn thông dụng.

T: tấm kẹp trên (Top Plate) F: tấm đẩy (Ejector Plate)

A: tấm âm (Cavity Plate) L: tấm kẹp dưới (Bottom Plate)

B: tấm dương (Core Plate) U: Tấm đỡ (Back Plate)

C: gối đỡ (Spacer Block) R: Tấm runner (Runner Stripper Plate)

E: tấm giữ (Ejector Retainer) S: Tấm lói (Stripper Plate)

Sản phẩm sẽ được thiết kế theo cách ban đầu, áp dụng khuôn bơm keo gián tiếp thông qua kênh dẫn và lói bằng ty lói, nhằm tạo ra sản phẩm có tính thẩm mỹ cao Kiểu khuôn được sử dụng trong quy trình này là FUTABA DA.

Sau khi xác định kiểu khuôn, cần dựa vào kích thước sản phẩm, cách bố trí và độ dày của các tấm để tiến hành đặt MOLD BASE Việc này giúp tiết kiệm chi phí và giảm khối lượng cho bộ khuôn, đồng thời chỉ chọn các kích thước phù hợp.

Kích thước bao của khuôn: 300x300x235mm

● Độ dày tấm kẹp trên: 40 mm

● Độ dày tấm runner: 20 mm

● Độ dày tấm âm: 25 mm

● Độ dày tấm dương: 40 mm

● Độ dày tấm đỡ: 20 mm

● Độ dày gối đỡ: 65 mm

● Độ dày tấm đẩy: 15 mm

● Độ dày tấm giữ: 15 mm

● Độ dày tấm kẹp dưới: 25 mm

● Các kích thước khác: lấy theo tiêu chuẩn

Hình 4.20: Một số mẫu khuôn tiêu chuẩn của FUTABA

Thiết kế hệ thống phun nhựa

- Tính kích thước cuống phun:

Hình 4.21: Kích thước cuống phun

→ Để phù hợp với quá trình điền phun ta chọn lại các kích thước để quá trình điền đầy diễn ra hợp lý

4.4.2 Thiết kế kênh dẫn nhựa

Chọn kênh dẫn có tiết diện hình thang hiệu chỉnh mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm diện tích bề mặt cắt nhỏ, giảm thiểu mất nhiệt và ma sát Thiết kế này còn có lõi nguội chậm, giúp duy trì nhiệt và áp suất hiệu quả, đồng thời cho phép gia công trên một nửa khuôn.

+ Bề rộng kênh dẫn: W = 1.25 x D = 1.25 x 4 = 5 (mm) [5]

4.4.3 Thiết kế cổng vào nhựa

- Công thức tính miệng phun:

- Kích thước cho thiết kế miệng phun kiểu điểm:

+ Đường kính miệng phun: W = 0.6 x s = 0.6 x 1.5 = 0.9 (mm) [5]

+ chiều dài miệng phun: L = 0.8 x d = 0.8 x 0.9 = 0.72 ( mm) [5]

Hình 4.23: Kết quả tính toán hệ thống phun 4.4.4 Đuôi Nguội chậm

Chức năng của đuôi nguội chậm là ngăn chặn hiện tượng đông đặc sớm của vật liệu tại các điểm rẽ nhánh, từ đó giảm thiểu nguy cơ gây nghẽn dòng Việc thiết kế thêm đuôi nguội chậm sẽ cải thiện hiệu quả của quá trình điền đầy, giúp nó diễn ra nhanh chóng và tốt hơn Đuôi nguội chậm thường được đặt ở những vị trí giao nhau của kênh dẫn.

Hình 4.24: Kích thước đuôi nguội chậm

Thiết kế các chi tiết tiêu chuẩn, dẫn hướng và định vị

4.5.1 Thiết kế bạc cuống phun

Chức năng của hệ thống là chuyển liệu từ máy ép đến kênh dẫn phân phối nhựa, đóng vai trò quan trọng trong quá trình tự động hóa việc đóng mở khi giật đuôi keo Điều này giúp phần côn xuất hiện trong khuôn ba tấm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đóng mở dễ dàng hơn.

Hình 4.25: Thông số của đầu phun máy ép nhựa SW- B series

Hình 4.26: Kích thước bạc cuống phun → chọn bạc cuống phun góc côn 1.5°

4.5.2 Thiết kế vòng định vị

Vòng định vị đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì vị trí chính xác giữa vòi phun của máy ép và bạc cuống phun Do đó, thiết kế vòng định vị cần phải được thực hiện dựa trên việc lựa chọn máy ép và bạc cuống phun phù hợp.

Hình 4.27: Thông số vòng định vị

→ Tương ứng với đường kính ngoài D = 100 (mm) thì chọn vòng định vị sử dụng bu lông M6, đường kính vòng trong d = 70 (mm), T = 20 (mm)

4.5.3 Thiết kế chốt dẫn hướng 3 tấm và bạc dẫn hướng

- Chức năng chính của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là dẫn hướng khi đóng mở khuôn khi hoạt động theo hướng xác định

+ Chốt dẫn hướng theo tiêu chuẩn misumi mold

+ Tính toán theo hành trình mở khuôn tới khi tách tấm A (cavity – plate – runner) và tấm B (cavity move) Chôn vào tấm B khoảng 1D để dẫn hướng khi vào

Hình 4.28: Thông số chốt dẫn hướng

→ Chọn chốt dẫn hướng với thông số D = 25 (mm), T = 8 (mm), H = 30 (mm), L = 200 (mm)

+ Bạc dẫn hướng theo tiêu chuẩn misumi mold

Hình 4.29: Thông số bạc dẫn hướng → Chọn loại bạc với d = 25 (mm), D = 35 (mm), t = 8 (mm), L = 20 (mm)

- Chức năng: Hồi tấm lói về vị trí ban đầu khi đóng khuôn, và làm dẫn hướng lò xo tránh dao động ngang trong quá trình làm việc

Hình 4.30: Thông số chốt hồi

Tính toán hệ thống đẩy

Chiều cao sản phẩm T = 15.2 (mm)

Chọn khoảng đẩy là 35 (mm)

Sau khi sản phẩm được lấy ra, hệ thống đẩy cần trở về vị trí ban đầu để tránh làm hỏng lòng khuôn Do đó, việc sử dụng chốt hồi (ty hồi) là cần thiết Chốt hồi và chốt đẩy đều nằm trên tấm đẩy, tấm này phải có độ dày phù hợp để chịu được áp lực lớn.

Bảng 4.4: Kích thước bề dày sản phẩm theo bề dày sản phẩm

Bề mặt sản phẩm (cm 2 ) Độ dày tấm đẩy (mm)

- Kích thước của chốt đẩy phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm, đường kính phải lớn hơn 3 mm, trừ khi điều đó cần thiết cho sản phẩm

- Thiết kế hệ thống đẩy sao cho không làm yếu khuôn

- Những sản phẩm có hành trình đẩy dài hoặc có những chốt đẩy nhỏ, thì nên có những chốt dẫn hướng trong hệ thống đẩy.[5]

- Tính toán chiều dài chốt đẩy:

Lchốt đẩy = 35 (khoảng đẩy) + H + K = 35 + 20 + 39 = 94 (mm)

Lchốt đẩy là chiều dài của chốt đẩy

H là bề dày của support plate

K là chiều cao của cục insert

Hình 4.31: Vị trí và hình dạng chốt đẩy

Chức năng của thiết bị là đưa hai tấm lói về vị trí ban đầu trong quá trình lắp khuôn, hỗ trợ hồi hai tấm lói khi kết thúc quá trình lói sản phẩm, đồng thời giúp giảm chấn khi lói dưới tác dụng của ngoại lực.

Nguyên lý hoạt động của lò xo là khi trạng thái ban đầu chưa hoạt động, cần có lực nén ban đầu đủ để giữ hai tấm lò xo ở vị trí cố định Khi lò xo bắt đầu làm việc, chiều dài cần thiết của lò xo sẽ được tính toán dựa trên lượng hành trình (F).

- Tính toán chiều dài lò xo cần thiết :

F là khoảng hành trình lói của sản phẩm l0 là chiều dài tạo lực nén ban đầu (l0 = Fnén 50% - F = 35 – 30 = 5 (mm)) [4]

- Dữ liệu đầu vào dreturn pins ta chọn được dlò xo dlò xo > dreturn pins ta có: dreturn pins = 15 mm [4]

 n là số lướng lò xo trong hệ thống đẩy

(l0 x k) ≥ mlò xo → k ≥ (mlò xo ÷l0) = 2.95 ÷ 5 = 0.59 (kgf/mm) [4]

Trong đó: k là khối lượng lò xo đẩy được khi 1mm lò xo biến dạng

 Chọn lò xo SWF 16 - 70 với D = 16 (mm), d = 8 (mm), L = 70 (mm), Khoảng đẩy là 30 (mm) nên chiều dài ban đầu là 7.5 (mm) ( chọn F = Lx50%, Fmm = 35)

Hình 4.32: Thông số tra lò xo SWF

Hình 4.33: Thông số tính toán lò xo SWF

- Chức năng: Khóa mặt khuôn giữ cho mặt khuôn trạng thái đóng dưới tác dụng của lục ma sát Thường trong khuôn 3 tấm sẽ được khóa mặt PL

Hình 4.35: Thông số Parting lock Bảng 4.5: Tính toán theo khối lượng của khuôn

Part Number Quantity Mold weight

→ Chọn Parting lock ( Part Number PL16 )

- Chức năng: Tạo khoảng mở giật xương keo tự động trong khuôn 3 tấm, thông qua việc kết hợp Stop bolts tham gia quá trình tách xương keo [4]

Hình 4.36: Thông số Puller bolts

- Chiều dài puller bolts chính là khoảng mở runner thế nên ta tính toán cho khoảng mở runner được hợp lý

+ Tính toán chiều dài Puller bolts

L = Lrunner + Lcavity plate + 20 ( khoảng an toàn ) = 86.5 + 25 + 20 = 131.5 (mm) [4]

 Lrunner: khoảng cách từ đáy tiếp xúc SR của bạc cuống phun tới vị trí gate (tiếp xúc sản phẩm)

 Lcavity plate : chiều cái tấm cavity

→ Chọn Puller bolts có chiều dài L = 140 (mm)

- Tính toán chiều dài Stop bolts :

- Chọn Stop bolts D = 10 (mm) (chọn theo Puller bolts)

Hình 4.38: Thông số Stop bolts

- Giá trị E thường được tính toán thông qua quy ước ren bulong, ren chuẩn thông qua quy ước ren bulong, ren chuẩn Lren = (1.5 đến 2) M khi đó:

 Với H: chiều cao runner stripper plate

- Chức năng: khóa kênh dẫn nhựa trước khi thực hiện quá trình rớt tự động

Hình 4.39: Thông số Runner lock pin

- Chọn Runner lock pin có kích thước D = 6 (mm)

- Tính toán giá trị chiều dài L của runner lock pin:

 T là chiều cao vít cấy MSW10 ( MxP = 10x1.5) (T = 10)

 n là khoảng an toàn không vướng khi lặp cấn máy ép

Để cải thiện khả năng chống võng khuôn, ta cần bổ sung gối đỡ phụ Hai mặt tiếp xúc với khuôn dương và tấm kẹp khuôn dương yêu cầu độ song song cao và độ bóng tốt Chiều cao của gối đỡ phụ phải bằng gối đỡ chính để đảm bảo không bị hở.

 Chọn gối đỡ phụ cú kớch thước chiều dài l = 65 (mm) đường kớnh ỉ = 30 (mm).

Thiết kế hệ thống làm nguội

Với sản phẩm có bề dày 1.5 (mm) thì các kích thước thiết kế là:

→ Đường kính của kênh làm nguội chọn D = 6 (mm)

Khoảng cách từ tâm kênh làm nguội đến thành sản phẩm là a

Khoảng cách giữa tâm của 2 kênh làm nguội là b

Hình 4.41: Kích thước kênh làm nguội cho thiết kế

Bảng 4.6: Kích thước làm nguội cho thiết kế

Bề dày thành sản phẩm (mm) Đường kính kênh dẫn nguội (mm)

Khoảng cách từ tâm kênh làm nguội đến thành sản phẩm

Khoảng cách giữa 2 tâm kênh dẫn nguội

Hình 4.42: Vị trí hệ thống làm mát trên tấm dương

Hình 4.43: Vị trí hệ thống làm mát trên tấm âm

54 Hình 4.44: Bộ khuôn hoàn thiện khi thiết kế xong

GIA CÔNG, LẮP RÁP KHUÔN VÀ ÉP THỬ SẢN PHẨM

Chọn vật liệu làm khuôn

Quá trình lựa chọn vật liệu cho khuôn là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến độ bền, chất lượng bề mặt và công nghệ chế tạo khuôn Việc chọn lựa cần dựa trên nhiều yếu tố khác nhau để đảm bảo hiệu quả tối ưu.

+ Loại nhựa sẽ phun vào khuôn, vì có những loại nhựa có hại cho thép làm khuôn

+ Độ bóng của bề mặt, độ phức tạp, chức năng của sản phẩm ép ra

+ Số lượng sản phẩm yêu cầu

+ Công nghệ dùng để gia công sản phẩm nhựa (phun, ép thổi, …)

+ Khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn hóa học

+ Biến dạng kích thước và hình dạng khi nhiệt luyện

+ Các tính chất công nghệ như: cắt gọt, đánh bóng

+ Tính hàn và khả năng phục hồi chi tiết

Khuôn mẫu thí nghiệm có kích thước nhỏ gọn với 4 lòng khuôn, sử dụng vật liệu nhựa không có tính chất ăn mòn hóa học đối với thép Sản phẩm không yêu cầu độ bóng và độ chính xác cao, do đó không cần sử dụng vật liệu đắt tiền.

Nhóm đã quyết định sử dụng thép C50 để gia công tấm khuôn, vì loại thép này hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật Thép C50 được chọn cho lòng khuôn và các bộ phận chịu ma sát cao, đảm bảo độ bền và hiệu suất trong quá trình sản xuất.

+ Thành phần hóa học: Cacbon 0.47 ÷ 0.53; Si 0.15 ÷ 0.35; Mangan 0.6 ÷ 0.9; Photpho

Bảng 5.1: Tính chất cơ lý của vật liệu C50 Độ bền kéo đứt (N/mm 2 ) Giới hạn chảy (N/mm 2 ) Độ dãn tương đối(%)

+ Thép C50 là loại thép dễ gia công, dễ tạo hình.

Trình tự gia công khuôn

Bảng 5.2: Phôi chuẩn bị gia công khuôn

STT Tên phôi Kích thước (mm) Số lượng Vật liệu

5.2.2 Tính toán chế độ cắt và xuất phiếu quy trình công nghệ

Các bề mặt gia công được đánh số như sau:

Hình 5.1: Đánh số các bề mặt gia công tấm khuôn âm tiếp xúc với tấm runner

Bảng 5.3: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc với tấm runner

STT Quy trình gia công Bước gia công Dao

Tốc độ cắt (mm/ph)

Tốc độ trục chính (vòng/ph)

1 Phay thô mặt 1 Face Milling Face Mill 600 1000 20 1

2 Phay bán tinh mặt 1 Face Milling Face Mill 750 1500 20 0.8

3 Phay tinh mặt 1 Face Milling Face Mill 750 1500 20 0.2

Phay thô kênh dẫn nhựa

Phay tinh kênh dẫn nhựa

Hình 5.2: Đánh số các bề mặt gia công tấm khuôn âm tiếp xúc với tấm dương

Bảng 5.4: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc với tấm dương

Hình 5.3: Hình ảnh khi gia công tấm khuôn âm

Hình 5.4: Hình ảnh khi thiết kế và thực tế sau gia công tấm âm

Hình 5.5: Đánh số các bề mặt gia công tấm khuôn dương (mặt trên)

Bảng 5.5: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc khuôn dương với khuôn âm

Phay bán tinh lỗ ghép 8

Hình 5.6: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế tấm dương (mặt tiếp xúc với tấm âm) Các bề mặt gia công được đánh số như sau:

Hình 5.7: Đánh số các bề mặt gia công tấm khuôn dương (mặt dưới)

Bảng 5.6: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc khuôn dương với tấm support

Hình 5.8: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế tấm dương

5.2.2.3 Gia công tấm đỡ (support plate)

Hình 5.9: Đánh số các bề mặt gia công tấm support (mặt trên) Bảng 5.7: Phiếu công nghệ gia công tấm support (mặt trên)

- Các bề mặt gia công được đánh số như sau:

Hình 5.10: Đánh số các bề mặt gia công tấm support (mặt dưới) Bảng 5.8: Phiếu công nghệ gia công tấm support (mặt dưới)

Hình 5.11: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế tấm support 5.2.2.4 Gia công cục ghép

Hình 5.12: Đánh số các bề mặt gia công cục ghép EC-44 Bảng 5.9: Phiếu công nghệ gia công cục ghép EC-44

STT Ghi chú Bước gia công Dao

Tiện bán tinh mặt đầu 1

7 Khoan tâm lỗ 5 Drilling Center

Tiện bán tinh lỗ côn

Phiếu công nghệ gia công cục ghép EC-48 tương tự như cục ghép EC-44

Hình 5.13: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế cục ghép EC-48

Hình 5.14: Đánh số các bề mặt gia công ty lói Bảng 5.10: Phiếu công nghệ gia công ty lói

Hình 5.15: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế ty lói

5.2.2.6 Gia công tấm kẹp khuôn âm

Hình 5.16: Đánh số các bề mặt gia công tấm kẹp âm (mặt trên) Bảng 5.11: Phiếu công nghệ gia công mặt trên của khuôn âm

Hình 5.17: Đánh số các bề mặt gia công tấm kẹp âm (mặt dưới) Bảng 5.12: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc với khuôn âm

Hình 5.18: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế tấm kẹp âm

5.2.2.7 Gia công tấm kẹp khuôn dương

Hình 5.19: Đánh số các bề mặt gia công tấm kẹp dương

Bảng 5.13: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc với gối đỡ

Hình 5.20: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế tấm kẹp dương

Bảng 5.14: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp dưới của tấm kẹp dương

Phay bán tinh mặt dưới

5.2.2.8 Gia công gối đỡ chính

Hình 5.21: Đánh số các bề mặt gia công gối đỡ chính Bảng 5.15: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc với tấm support

4 Khoan tâm các lỗ 2,3,4 Drilling Center

Bảng 5.16: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc với tấm kẹp khuôn dương

Hình 5.22: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế gối đỡ chính

5.2.2.9 Gia công gối đỡ phụ

Hình 5.23: Đánh số các bề mặt gia công gói đỡ phụ

Bảng 5.17: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc với tấm support

Bảng 5.18: Phiếu công nghệ gia công mặt tiếp xúc với tấm kẹp khuôn dương

Hình 5.25: Đánh số các bề mặt gia công tấm đẩy (mặt trên) Bảng 5.19: Phiếu công nghệ gia công tấm đẩy (mặt trên)

4 Khoan tâm các lỗ 2,3,4 Drilling Center

Hình 5.26: Đánh số các bề mặt gia công tấm đẩy (mặt dưới) Bảng 5.20: Phiếu công nghệ gia công tấm đẩy (mặt dưới)

Hình 5.27: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế tấm đẩy

Hình 5.28: Đánh số các bề mặt gia công tấm giữ (mặt trên) Bảng 5.21: Phiếu công nghệ gia công tấm giữ (mặt trên)

Hình 5.29: Đánh số các bề mặt gia công tấm giữ (mặt dưới) Bảng 5.22: Phiếu công nghệ gia công tấm giữ (mặt dưới)

Hình 5.30: Hình ảnh khi thiết kế và gia công thực tế tấm giữ

Hình 5.31: Đánh số các bề mặt gia công tấm runner

Bảng 5.23: Phiếu công nghệ gia công tấm runner

Hình 5.32: Hình ảnh khi thiết kế và thực tế sau gia công tấm runner

Sau khi gia công được kết quả như sau:

- Lòng khuôn và các bộ phận quan trọng của bộ khuôn (khuôn đực, khuôn cái) được gia công đúng theo thiết kế về kích thước, hình dạng khuôn

- Các tấm đẩy, đỡ, tấm kẹp, kích thước đạt như yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ

5.2.3 Đánh bóng Đây là công đoạn rất quan trọng trong quá trình thiết kế bộ khuôn Đánh bóng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt sản phẩm, cũng như cơ tính của sản phẩm Ngoài ra, đánh bóng còn có các ưu điểm sau:

● Giúp dễ dàng đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn

● Giảm thiểu tác hại do mài mòn khuôn gây ra

● Giảm thiểu khả năng gây rạn nứt

● Đạt được tính thẩm mỹ, sản phẩm bóng đẹp

Hình 5.33: Các mặt của khuôn sau khi đánh bóng

Lắp ráp khuôn

 Quy trình lắp một bộ khuôn 3 tấm

Bước 1: Lắp bạc dẫn hướng vào tấm khuôn trên và tấm runner

Bước 2: Lắp tấm khuôn trên vào tấm runner

Bước 3: Lắp puller bolts vào tấm khuôn trên và tấm runner

Bước 4: Lắp tấm kẹp trên vào tấm runner

Bước 5: Lắp chốt dẫn hướng vào tấm kẹp, tấm runner và tấm khuôn trên

Bước 6: Lắp runner lock pins vào tấm kẹp và tấm runner

Để hoàn thiện quy trình lắp ráp, bạn cần lắp bạc cuống phun vào tấm kẹp trên và sử dụng 4 bu lông để giữ 3 tấm khuôn lại với nhau Tiếp theo, lắp vòng định vị với tấm kẹp và cố định vòng định vị bằng 2 bu lông Như vậy, phần khuôn cố định đã được lắp xong.

Bước 9: Lắp bạc dẫn hướng vào tấm khuôn dưới

Bước 10: Lắp các cục insert vào tấm khuôn dưới

Bước 11: Lắp tấm support vào tấm khuôn dưới và lắp 4 bulong để giữ cục insert lại

Bước 12: Lắp chốt hồi và lò xo vào tấm giữ

Bước 13: Lắp ty lói vào tấm giữ và lắp 4 bulong vào để giữ ty lói

Bước 14: Lắp tấm đẩy vào tấm giữ và lắp 4 bulong để giữ 2 tấm lại

Bước 15: Lắp phần tấm đẩy, tấm giữ, chốt hồi, lò xo và ty lói vào tấm support

Bước 16: Lắp 2 gối đỡ chính vào tấm support

Bước 17: Lắp 4 gối đỡ phụ vào tấm kẹp dưới

Bước 18: Lắp tấm kẹp dưới và 4 bu lông liên kết phần khuôn di động

Bước 19: Lắp phần cố định và phần di động lại Kết quả bộ khuôn hoàn chỉnh

Hình 5.34: Lắp ráp 1 bộ khuôn hoàn chỉnh

Ép sản phẩm

5.4.1 Trình tự các bước thử khuôn Ép thử sản phẩm là công đoạn có vai trò quan trọng trong việc thiết kế khuôn Đây là công đoạn quyết định kết quả của quá trình thiết kế khuôn trước đó Việc ép thử có thể đánh giá được những vấn đề của khuôn, từ những vấn đề đó làm tiền đề để có thể hoàn thiện bộ khuôn hoàn chỉnh đáp ứng được những dự đoán tính toán ban đầu.[5]

Trình tự thử khuôn gồm:

+ Các bước chuẩn bị (nhựa, khuôn và máy ép)

+ Làm sạch đầu phun máy ép

+ Gá khuôn lên máy ép

+ Thiết lập thông số ép

+ Ép thử và kiểm tra sản phẩm

+ Hiệu chỉnh thông số ép

5.4.2 Trình tự các bước gá đặt khuôn

Bước 1: Làm sạch bề mặt lắp đặt khuôn

Bước 2: Điều chỉnh khoảng cách 2 tấm gá máy ép lớn hơn bề dày khuôn

Bước 3: Di chuyển khuôn bằng cẩu trục hoặc pa-lăng và đặt nó vào giữa tấm cố định và tấm di động

Bước 4: Điều chỉnh thiết bị kẹp và lắp đặt bản nối lõm vào tấm cố định, bản nối lõi vào tấm di động theo thứ tự định sẵn

Bước 5: Di chuyển vòi phun về phía trước, xác định vị trí lắp đặt của khuôn và điều chỉnh hành trình vòi phun

Bước 6: Điều chỉnh thiết bị kẹp bằng tay Kiểm tra dầu bôi trơn và vị trí di động của khuôn Bước 7: Điều chỉnh hành trình của vòi phun

Bước 8: Lắp đặt bulông cho khuôn [5]

5.4.3 Thiết lập thông số ép

Sơ đồ 5.1: Quy trình thiết lập thông số ép

 Cài đặt nhiệt độ phun

- Vì sản phẩm sử dụng nhựa LDPE, nhiệt độ xy lanh và nhiệt độ khuôn ta có bảng như sau:

Bảng 5.24: Nhiệt độ xy lanh và nhiệt độ khuôn

Nhiệt độ xylanh (℃) Nhiệt độ khuôn (℃) Đầu phun Đầu vít Giữa vít Cuối vít

- Nhiệt độ khuôn: được làm nguội bằng đường nước, nhiệt độ khuôn phải đồng nhất Nhiệt độ bề mặt khuôn có ảnh hưởng đến áp suất trong khuôn

Hình 5.35: Nhiệt độ sản phẩm khi nhựa được điền đầy

 Cài đặt áp suất phun Áp suất phun

- Là áp suất làm nhựa chảy vào khuôn

- Tương đương và áp suất đo tại vòi phun

Áp suất phun cần thiết được mô phỏng trên phần mềm Moldex 3D là 99 Mpa, tuy nhiên, áp suất thực tế cần được điều chỉnh để phù hợp với kết quả sản phẩm Việc duy trì áp suất đúng là rất quan trọng trong quá trình sản xuất.

Trong quá trình điền đầy khuôn, cần áp lực lớn để đảm bảo việc điền khuôn diễn ra nhanh chóng Tuy nhiên, sau khi khuôn đã được điền đầy, cần duy trì áp suất lớn hơn hoặc bằng áp suất phun để bù đắp lượng nhựa hao hụt do hiện tượng co rút của vật liệu.

Trong quá trình mô phỏng bằng phần mềm Moldex 3D, áp suất duy trì lớn nhất được ghi nhận là 48 Mpa, tuy nhiên theo lý thuyết, áp suất duy trì cần phải được chọn lớn hơn hoặc bằng áp suất phun Do đó, áp suất duy trì hợp lý có thể tham khảo ở mức 99 Mpa.

Hình 5.36: Áp suất duy trì của sản phẩm

- Dùng để giữ hai phần khuôn không bị hở khi ép

- Sử dụng áp suất kẹp lớn sẽ làm mau hỏng khuôn, nhưng áp suất kẹp quá nhỏ sẽ làm cho sản phẩm bị bavia

- Lực kẹp khuôn được tính: F = P * S/0.8

- P: Áp suất do vật liệu gây nên (g/cm 2 ), tra bảng 6.3 tài liệu [5] ta có P = 350000

- S: Diện tích hình chiếu của sản phẩm (cm 2 ), sản phẩm có S = 50 cm 2

- Là áp suất trục vít cần phải vượt qua khi di chuyển lùi lại

- Được gây nên do trục vít quay lại , cản trở áp lực của vật liệu nòng xylanh

Áp suất ngược cao giúp sản phẩm đạt độ đồng đều về hóa dẻo và màu sắc, nhưng lại kéo dài thời gian hóa dẻo, có thể làm gãy sợi gia cường và đòi hỏi công suất máy lớn.

- Cần giữ áp suất này càng thấp càng tốt, không vượt qua 20% áp suất phun [5]

 Cài đặt thời gian điền đây

Hình ảnh mô phỏng cho thấy các kênh dẫn đã được điền đầy sản phẩm trong khoảng thời gian tương đương nhau (1.475 giây), điều này chứng tỏ rằng thiết kế kênh dẫn là hợp lý và hiệu quả.

- Qua đó có thể áp dụng thời gian này cho quá trình ép thử và điều chỉnh hợp lí hơn tạo sản phẩm hoàn thiện

Hình 5.37: Thời gian điền đầy sản phẩm

- Giai đoạn làm nguội bặt đầu khi chu trình giữ kết thúc Nhựa nóng trong khuôn được làm nguội cho đến khi sản phẩm đủ độ cứng

- Đây là thời gian lâu nhất của chu kì ép

- Thời gian làm nguội nhóm thiết lập trong môi trường mô phỏng Moldex 3D là 15 (s)

- Dưới đây là thông số nhiệt độ của chi tiết sau khi được mô phỏng

Hình 5.38: Nhiệt độ ở bề mặt của chi tiết sau khi làm nguội Bảng 5.25: Tổng hợp các thông số qua quá trình tính toán mô phỏng

Tên thông số Giá trị Đơn vị Áp suất phun 99 Mpa Áp suất duy trì 99 Mpa

Thời gian làm nguội 1.475 Giây

Khoảng lùi lấy nhựa của trục vít 40 mm

 Kết quả sau khi ép ra thành phẩm :

Hình 5.39: Sản phẩm sau khi ép

Tiêu đề	Thiết Kế, Chế Tạo Khuôn Ép Nhựa Cho Sản Phẩm Nắp Đậy
Tác giả	Trương Văn Khoa, Trần Anh Phát, Nguyễn Đức Khải
Người hướng dẫn	ThS. Phạm Quân Anh
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	131
Dung lượng	14,82 MB