Nội dung chính của đồ án - Thống kê các mẫu móc quần áo có trên thị trường; - Thiết kế móc quần áo phù hợp và ứng dụng cho việc treo quần áo; - Thiết kế, chế tạo khuôn ép phun cho sản p
GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Ngành khuôn mẫu Việt Nam đang ngày càng có nhiều cơ hội phát triển mạnh mẽ Nhu cầu ở rất nhiều lĩnh vực công nghiệp sản xuất hiện nay đều cần đến khuôn mẫu Có thể nói rằng chế tạo khuôn mẫu là ngành công nghiệp phụ trợ mang tính chất nền móng cho sự phát triển công nghiệp hiện đại Ở Việt Nam hiện nay, trong hệ đào tạo cao đẳng và đại học của những trường đào tạo về kỹ thuật nói chung, về cơ khí nói riêng, cụ thể là công nghệ khuôn mẫu thì chỉ đếm được trên đầu ngón tay số trường có tổ chức đào tạo cơ bản về khuôn đối với sinh viên Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM là 1 trong số trường có các môn học chuyên nghành cho sinh viên có cơ hội hiểu và bước đầu đam mê với nghành Khuôn
Hiện nay nhu cầu về việc sử dụng móc treo quần áo đã trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống hằng ngày Tuy nhiên để đáp ứng được nhu cầu đó một cách hiệu quả và tiết kiệm thì việc sử dụng khuôn ép khuôn để sản xuất móc treo quần áo là một giải pháp đáng được xem xét Thông qua việc thiết kế và chế tạo khuôn ép phun chuyên biệt có thể tạo ra các sản phẩm móc treo quần áo với độ chính xác cao, đảm bảo sự đồng đều và chất lượng sản phẩm Đồng thời, sử dụng khuôn ép phun còn giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu lãng phí vật liệu và tăng cường hiệu suất lao động Vì vậy đây cũng là cơ hội cũng là thách thức đối với nhóm khi quyết định chọn đề tài “Thiết kế chế tạo bộ khuôn ép phun cho sản phẩm móc nhựa treo quần áo”
Bên cạnh đó thông qua đề tài này nhóm cũng muốn vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế để thiết kế, chế tạo, lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn ép phun hoàn chỉnh.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Vận dụng những kiến thức đã học về khuôn ép phun, sử dụng phần mềm Inventor, Creo Parametric, Moldex3D Studio trong việc thiết kế khuôn ép phun, sản phẩm, phân tích dòng chảy nhựa, xuất bản vẽ 2D, bản vẽ lắp ráp Vận dụng những kiến thức gia công vào thực tiễn để gia công hoàn thành bộ khuôn ép phun
- Ý nghĩa thực tiễn: Sau khi hoàn thành khuôn có thể ép ra sản phẩm hoàn chỉnh, có đầy đủ các công năng, có thể thương mại hóa với giá thành cạnh tranh.
Mục tiêu của đề tài
- Tìm hiểu về thị trường móc treo quần áo trong nước và ngoài nước sau đó lựa chọn phương án thiết kế phù hợp
- Nghiên cứu chuyên sâu về vật liệu nhựa (cụ thể là nhựa PP, và nhựa ABS), đáp ứng yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm móc treo bao gồm độ bền, độ cứng, khả năng chịu được điều kiện thời tiết và hóa chất tẩy rửa mạnh
- Thiết kế sản phẩm, kết quả đạt được là mẫu sản phẩm móc treo quần áo có kích thước 390x170 mm
- Tính toán, thiết kế chế tạo bộ khuôn ép phun 2 tấm Xác định các yếu tố cần thiết trong quy trình thiết kế khuôn ép như hình dạng chi tiết, tính toán số lòng khuôn, các yêu cầu kĩ thuật khi thiết kế khuôn
- Gia công bộ khuôn ép nhựa,
- Lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn
- Đánh giá và đưa ra những phương hướng cải tiến.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Bộ khuôn ép phun 2 tấm với 2 lòng khuôn và sản phẩm móc nhựa
Thiết kế, chế tạo bộ khuôn ép phun 2 tấm với 2 lòng khuôn, Cho sản phẩm là móc treo quần áo dành cho người lớn
- Thông số hình học của mẫu ép: 390 x 170 mm, tiết diện elip 7x10 mm
- Năng suất 2 sản phẩm/1 lần ép
- Đảm bảo tỉ lệ phế phẩm thấp
- Độ bền sử dụng cao
➢ Phương pháp khảo sát: Khảo sát nhu cầu thị trường móc nhựa, khảo sát mẫu móc nhựa được sử dụng nhiều nhất, khảo sát mong muốn của khách hàng về vật liệu, kiểu dáng móc nhựa
➢ Phương pháp tham khảo: Tham khảo các tài liệu về kỹ thuật ép phun, kết cấu khuôn ép phun, máy ép phun, công nghệ gia công CNC, vật liệu Tham khảo các thông tin thì internet, sách, tài liệu…
kết cấu đề tài
- Chương 1: Giới thiệu đề tài
- Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài và cơ sở lý thuyết
- Chương 3: Phương hướng và các giải pháp thiết kế khuôn
- Chương 4: Tính toán thiết kế khuôn
- Chương 5: Mô phỏng và phân tích CAE
- Chương 6: Chế tạo, thử nghiệm và đánh giá bộ khuôn
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về công nghệ ép phun
2.1.1 Khái niệm về công nghệ ép phun
Công nghệ ép phun nhựa là phương pháp sản xuất sản phẩm nhựa hoàn chỉnh hoặc một phần cơ bản nhất hiện nay Là công nghệ sản xuất sản phẩm bằng cách phun vật liệu nóng chảy vào lòng khuôn Sau khi vật liệu nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì sản phẩm được đẩy ra nhờ hệ thống đẩy Trong quá trình này không có phản ứng hóa học nào xảy ra Được sử dụng phổ biến để chế tạo ra các bộ phận, sản phẩm, linh kiện, chi tiết bằng nhựa với nhiều kích thước, độ phức tạp, độ cứng, dẻo, độ chính xác khác nhau Ưu điểm của công nghệ ép phun:
- Sản xuất ra được nhiều sản phẩm trong thời gian ngắn
- Độ bóng bề mặt cao, đa dạng màu sắc
- Đa dạng về kiểu dáng
2.1.2 Giới thiệu về máy ép phun
Máy ép phun dùng trong trong quá trình sản xuất các sản phẩm nhựa và kim loại Quá trình ép phun bao gồm ép vật liệu nhựa hoặc kim loại vào khuôn để sản xuất ra các sản phẩm đa dạng như bàn phím máy tính, chai nhựa, đồ chơi, linh kiện điện tử, phụ tùng ô tô, vật dụng y tế và nhiều sản phẩm khác
2.1.3 Cấu tạo của máy ép phun
Hình 2.1: Cấu tạo máy ép nhựa
Hệ thống kẹp là một phần quan trọng của máy ép phun, có chức năng giữ và kẹp khuôn ép khi vật liệu được đưa vào khuôn để tạo ra sản phẩm Nó gồm các bộ phận:
- Cụm kìm: Cụm kìm của hệ thống kẹp trong máy ép phun có tác dụng giữ chặt khuôn ép và phần mẫu sản phẩm trong quá trình ép phun Khi hoạt động, hệ thống kẹp sẽ đóng cửa khuôn ép và giữ chặt phần mẫu sản phẩm trong đó Sau đó, chất nhựa được ép phun vào trong khuôn, tạo nên sản phẩm cuối cùng Để bảo đảm chất lượng sản phẩm và an toàn trong quá trình sản xuất, cụm kìm phải được thiết kế chính xác và đáp ứng đủ các yêu cầu về độ bền, độ chính xác, độ cứng và độ ổn định Nếu cụm kìm không hoạt động tốt, nó có thể gây ra các vấn đề như lỗi khuôn, chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu hoặc thậm chí là tai nạn lao động
- Cụm đẩy: Cụm đẩy của hệ thống kẹp trong máy ép phun có tác dụng đẩy phần mẫu sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi quá trình ép phun đã hoàn tất Nó giúp cho sản phẩm dễ dàng được lấy ra và chuẩn bị cho quá trình gia công và hoàn thiện tiếp theo Tùy thuộc vào thiết kế của máy ép phun và loại sản phẩm được sản xuất, cụm đẩy có thể được điều khiển bằng tay hoặc bằng hệ thống tự động
- Tấm di động: Tấm di động trong hệ thống kẹp của máy ép phun có tác dụng di chuyển phần mẫu sản phẩm và khuôn ép đến vị trí phù hợp trước khi quá trình ép phun bắt đầu, và tháo rời khuôn sau khi quá trình hoàn tất Nó được điều khiển bằng tay hoặc tự động để đảm bảo tính an toàn và độ chính xác trong quá trình sản xuất
- Thanh nối: Có tác dụng giữ chặt khuôn ép và phần mẫu sản phẩm Nó được thiết kế có độ chính xác giúp sản phẩm đạt chất lượng tốt và đúng kích thước Nó có thể được điều chỉnh để phù hợp hình dạng của sản phẩm, và được kiểm soát bằng tay hoặc bằng hệ thống tự động
- Tấm cố định Tấm cố định trong hệ thống kẹp của máy ép phun có tác dụng giữ chặt khuôn ép trong quá trình ép Nó được thiết kế để giữ cho khuôn ép ở vị trí cố định và đảm bảo tính ổn định của quá trình ép phun Vật liệu chế tạo nó thường có chất lượng cao và được kiểm soát bằng tay hoặc bằng hệ thống tự động để đảm bảo độ chính xác của quá trình sản xuất
Hệ thống khuôn trong máy ép phun là thành phần không thể thiếu, gồm hai phần chính là khuôn chụp và khuôn đệm Khuôn chụp có chức năng tạo hình cho sản phẩm, còn khuôn đệm giúp tạo độ bám và định hình cho sản phẩm
Bao gồm bộ phận ép nhựa, bộ phận chuyển động và bộ phận điều khiển Nó đưa chất nhựa vào khuôn và điều chỉnh lượng chất nhựa, áp suất ép và tốc độ ép phù hợp để tạo ra sản phẩm Hệ thống phun cũng có thể sử dụng nhiều loại chất nhựa khác nhau
Hệ thống phun gồm các bộ phận:
- Bộ hồi tự lực: Bộ hồi tự lực (hay còn gọi là bộ hồi lực) của hệ thống phun trong máy ép phun là một bộ phận có nhiệm vụ giúp duy trì áp suất và lực ép tại khuôn trong quá trình phun nhựa Khi bộ phận ép nhựa đẩy chất nhựa vào khuôn, bộ hồi tự lực sẽ tích trữ năng lượng và tạo ra lực ngược lại, giúp đẩy bộ phận ép nhựa trở lại vị trí ban đầu
- Phễu cấp liệu: Chịu trách nhiệm đưa chất liệu nhựa từ bình chứa vào trong hệ thống phun để tạo hình sản phẩm Phễu cấp liệu thường được làm bằng vật liệu nhựa chịu được nhiệt độ cao và được thiết kế để đảm bảo dòng chảy liên tục của chất liệu nhựa vào trong hệ thống phun
- Các băng gia nhiệt: Các băng gia nhiệt trong hệ thống phun của máy ép phun là các băng gia nhiệt được gắn trên các khuôn ép nhựa để tăng nhiệt độ và đảm bảo chất lượng sản phẩm Các băng gia nhiệt thường được làm bằng thép không gỉ hoặc đồng thau, có thể được điều khiển bằng một bộ điều khiển nhiệt độ để đảm bảo sự ổn định và đồng nhất trong quá trình ép nhựa Các băng gia nhiệt giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm, tăng năng suất và giảm thiểu thời gian sản xuất
-Trục vít: Trục vít là bộ phận đẩy chất liệu nhựa từ phễu cấp liệu vào hệ thống phun trong máy ép phun Nó được điều khiển bằng động cơ điện và bộ truyền động, và cần được lựa chọn phù hợp với loại chất liệu để đảm bảo chất lượng sản phẩm
- Khoang chứa liệu Khoang chứa liệu của hệ thống phun trong máy ép phun là nơi chứa chất liệu nhựa trước khi được đẩy vào hệ thống phun và phun vào khuôn để tạo hình sản phẩm Khoang chứa liệu có thể được thiết kế với nhiều kích thước và hình dạng khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu sản xuất và loại chất liệu được sử dụng
Tổng quan về khuôn ép nhựa
2.2.1 Khái niệm về khuôn ép nhựa
Khuôn là dụng cụ (thiết bị) dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình, khuôn được thiết kế và chế tạo để sử dụng cho một số lượng chu trình nào đó, có thể là một lần và cũng có thể là nhiều lần
Kết cấu và kích thước của khuôn được thiết kế và chế tạo phụ thuộc vào hình dáng, kích thước, chất lượng và số lượng của sản phẩm cần tạo ra Ngoài ra, còn có rất nhiều vấn đề khác cần phải quan tâm đến như các thông số công nghệ của sản phẩm (góc nghiêng, nhiệt độ khuôn, áp xuất gia công,…), tính chất vật liệu gia công (độ co rút, tính đàn hồi, độ cứng,…), các chỉ tiêu về tính kinh tế của bộ khuôn Khuôn sản xuất sản phẩm nhựa là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau, được chia ra làm hai phần khuôn chính là:
- Phần cavity (phần khuôn cái, phần khuôn cố định): được gá trên tấm cố định của máy ép nhựa
- Phần core (phần khuôn đực, phần khuôn di động): được gá trên tấm di động của máy ép nhựa
Ngoài ra, khoảng trống giữa cavity và core (phần tạo sản phẩm) được điền đầy bởi nhựa nóng chảy Sau đó, nhựa được làm nguội, đông đặc lại rồi lấy ra khỏi khuôn bằng hệ thống lấy sản phẩm hoặc thao tác bằng tay Sản phẩm thu được có hình dạng của lòng khuôn
Trong một bộ khuôn phần lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn (hay còn gọi là khuôn âm, khuôn 11 cái, cối, cavity), còn phần lồi ra sẽ xác định hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi (hay còn gọi là khuôn dương, khuôn
9 đực, chày, core) một bộ khuôn có thể có một hoặc nhiều lòng khuôn và lõi Phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi được gọi là mặt phân khuôn
Hình 2.2: Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng [1]
2.2.2 Kết cấu chung của bộ khuôn
Ngoài core và cavity ra thì trong bộ khuôn còn có nhiều bộ phận khác Các bộ phận này lắp ghép với nhau tạo thành những hệ thống cơ bản của bộ khuôn, bao gồm:
- Hệ thống dẫn hướng và định vị: gồm tất cả các chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, vòng định vị, bộ định vị, chốt hồi, có nhiệm vụ giữ đúng vị trí làm việc của hai phần khuôn khi ghép với nhau để tạo lòng khuôn chính xác
- Hệ thống dẫn nhựa vào lòng khuôn: gồm bạc cuốn phun, kênh dẫn nhựa và miệng phun làm nhiệm vụ cung cấp nhựa từ đầu phun máy ép vào trong lòng khuôn
- Hệ thống đẩy sản phẩm: gồm các chốt đẩy, chốt hồi, chốt đỡ, bạc chốt đỡ, tấm đẩy, tấm giữ, khối đỡ, có nhiệm vụ đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi ép xong
- Hệ thống lõi mặt bên: gồm lõi mặt bên, má lõi, thanh dẫn hướng, cam chốt xiên, xy lanh thủy lực, làm nhiệm vụ tháo những phần không thể tháo (undercut) ra được ngay theo hướng mở của khuôn
- Hệ thống thoát khí: gồm có những rãnh thoát khí, có nhiệm vụ đưa không khí tồn đọng trong lòng khuôn ra ngoài, tạo điều kiện cho nhựa điền đầy lòng khuôn dễ dàng và giúp cho sản phẩm không bị bọt khí hoặc bị cháy
- Hệ thống làm nguội: gồm các đường nước, các rãnh, ống dẫn nhiệt, đầu nối,… có nhiệm vụ ổn định nhiệt độ khuôn và làm nguội sản phẩm một cách nhanh chóng
Hình 2.3: kết cấu chung của một bộ khuôn [1]
5: Tấm khuôn âm 6: Tấm kẹp trước 7: Bạc cuốn phun 8: Vòng định vị 9: Sản phẩm
10: Bộ định vị 11: Tấm đỡ 12: Khối đỡ 13: Tấm giữ
14: Tấm đẩy 15: Chốt đỡ 16: Bạc dẫn hướng 17: Chốt hồi về 18: Bạc mở rộng
2.2.3 Một số loại khuôn ép nhựa
Khuôn hai tấm là một loại khuôn rất phổ biến trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công cơ khí Khuôn hai tấm bao gồm một mặt phân khuôn, bao gồm phần di động và phần cố định Phần cố định thường được gắn cố định trên máy móc sản xuất hoặc máy gia công, còn phần di động có thể di chuyển ra vào để đóng mở khuôn [1]
Hình 2.4: Kết cấu khuôn 2 tấm [1]
Là một loại khuôn ép nhựa có 3 tấm chính: Tấm cố định, tấm di động và tấm giữ đuôi keo, khi khuôn được mở ra, một khe hở sẽ lấy sản phẩm ra, khe hở còn lại lấy kênh nhựa Do đó, nếu muốn lấy sản phẩm và kênh ra khỏi khuôn, thì phải thiết lập 2 hệ thống
Khuôn 3 tấm trong ép nhựa thường được sử dụng để làm ra các sản phẩm như hộp đựng, vỏ điện thoại, nắp bình nước, vỏ đèn và các sản phẩm nhựa khác [1]
Hình 2.5: kết cấu khuôn 3 tấm [1]
Tổng quan về vật liệu polymer
Vật liệu nhựa polymer là một loại vật liệu hữu cơ được tạo thành từ các phân tử polymer hoặc các đơn vị cấu trúc được gọi là monomer Các loại vật liệu này có đặc tính linh hoạt và có thể được tùy chỉnh để có các đặc tính khác nhau như độ cứng, độ bền, độ dẻo dai và độ cách điện Các loại nhựa polymer được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, từ đồ gia dụng cho đến các ứng dụng công nghiệp và y tế Ví dụ bao gồm polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), và nhiều loại khác Những loại vật liệu này có thể được chế tạo thành các sản phẩm như chai nhựa, túi nhựa, ống dẫn nước, đồ chơi, thiết bị y tế, và nhiều sản phẩm khác
2.3.2 Một số loại Polymer thông dụng
Nhựa Polypropylene (PP) là một loại nhựa thuộc nhóm polyolefin, có cấu trúc polymer đơn giản nhưng đa dạng Cấu trúc của nhựa PP bao gồm các đơn vị cơ bản là đơn vị propylene (C3H6), được kết hợp với nhau thông qua liên kết nguyên tử carbon
Cấu trúc polymer của nhựa PP thường là dạng polyme linh hoạt (atactic), mặc dù có thể có các dạng khác như isotactic hoặc syndiotactic tùy thuộc vào quá trình tổng hợp và điều chỉnh trong quá trình sản xuất Cấu trúc atactic của PP làm cho nó trở nên linh hoạt và có độ co giãn cao hơn so với các loại PP khác
Trong quá trình polymer hóa, các đơn vị propylene này được nối với nhau thông qua liên kết carbon-carbon, tạo thành chuỗi dài polymer
Cấu trúc tổng thể của nhựa PP là một mạng polymer ba chiều, trong đó các chuỗi polymer được xếp chồng lên nhau và nối với nhau bằng các liên kết van der Waals Điều này tạo ra tính linh hoạt và độ co giãn cho nhựa PP, làm cho nó trở thành một vật liệu phổ biến trong nhiều ứng dụng khác nhau từ đồ gia dụng hàng ngày đến công nghiệp và y tế
Hình 2.7: Cấu trúc phân tử nhựa PP [5]
Tính chất của nhựa Polypropylene (PP):
- Kháng hóa chất: Polypropylene kháng axit và bazơ pha loãng, làm cho nó được sử dụng phổ biến trong các thùng chứa chất lỏng như chất tẩy rửa, sản phẩm sơ cứu và nhiều ứng dụng khác
- Độ đàn hồi và độ bền: Nhựa PP có độ đàn hồi, tuy nhiên, khi bị biến dạng, nó không trở lại hình dạng ban đầu Điều này làm cho nó được coi là vật liệu có tính "cứng" Độ bền của nhựa PP đảm bảo khả năng chống vỡ khi biến dạng
- Chống biến dạng: Polypropylene giữ được hình dạng sau khi trải qua nhiều lần xoắn, uốn và co giãn Đặc tính này làm cho nó phù hợp để sử dụng trong các bản lề sống và các ứng dụng cần khả năng chống biến dạng
- Tính cách điện: Nhựa PP có khả năng cách điện tốt, đây là một đặc tính quan trọng cho các linh kiện điện tử và các ứng dụng liên quan
- Độ trong và xuyên sáng: Mặc dù PP có thể làm trong suốt, thường được sản xuất với màu đục tự nhiên Tuy nhiên, PP có thể được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi tính xuyên sang và giá trị thẩm mỹ Trong trường hợp cần độ truyền sáng cao hơn, các loại nhựa như Acrylic hoặc Polycarbonate thường được ưu tiên hơn
Nhựa PVC (Polyvinyl chloride) là một loại nhựa polymer được tạo thành từ monomer vinyl chloride (C2H3Cl) Cấu trúc của nhựa PVC dựa trên việc liên kết các đơn vị monomer này lại với nhau để tạo thành chuỗi polymer dài
Trong cấu trúc tổng thể của nhựa PVC, các chuỗi polymer này được xếp chồng lên nhau và tạo ra một mạng polymer ba chiều Liên kết giữa các chuỗi polymer là các liên kết van der Waals và liên kết hydrophobic, tạo ra một cấu trúc tổng thể chặt chẽ và đặc biệt Điều này làm cho nhựa PVC trở thành một vật liệu có độ cứng và độ bền cao, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau từ ống cống, vật liệu xây dựng đến sản phẩm gia dụng và đồ chơi
Hình 2.8: Cấu trúc phân tử nhựa PVC [6]
Tính chất của nhựa Polyvinyl chloride (PVC):
- Nhựa Polyvinyl clorua có tính dẻo tốt, khả năng đàn hồi cao, không dễ bị uốn gãy Nhưng khả năng chống bào mòn của PVC tương đối yếu
- Khả năng chống cháy, cách điện tốt nên thường được ứng dụng trong các loại vật liệu phục vụ cho lĩnh vực viễn thông như dây cáp điện, màng nhựa gia dụng,…
- PVC không bền với nhiệt Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, vật liệu có thể sản sinh ra các chất độc hại và làm biến đổi màu sắc của nhựa
- Nhựa PVC có khả năng kháng hóa chất tối ưu, chống được sự ăn mòn của thủy ngân và tia UV Vì tính chất này, PVC được ứng dụng trong sản xuất các đường ống chống ăn mòn hay đường ống dẫn dầu cực kỳ hữu ích
Nhựa Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS)
Nhựa ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) là một loại nhựa copolymer, được tạo thành từ ba thành phần chính là Acrylonitrile, Butadiene và Styrene Cấu trúc của nhựa ABS là sự kết hợp của các đơn vị monomer này trong quá trình polymer hóa
Dưới đây là một phần của cấu trúc tổng thể của nhựa ABS:
- Acrylonitrile (A): Đóng vai trò giúp nhựa ABS cứng và chịu hóa chất tốt hơn
- Butadiene (B): Cung cấp tính chất co giãn và đàn hồi cho nhựa ABS
- Styrene (S): Đóng vai trò giúp nhựa ABS có bề mặt bóng, đẹp mắt
Tổng về sản phẩm móc treo quần áo
2.4.1 Sơ lượt về thị trường
Hiện tại, Trung Quốc là quốc gia có thị trường sản xuất móc treo quần áo lớn nhất thế giới Nhiều thành phố và khu vực ở Trung Quốc như Đài Loan, Quảng Đông và Chiếc Giang đã trở thành trung tâm sản xuất móc treo quần áo với hàng trăm, thậm chí hàng nghìn nhà máy sản xuất Các doanh nghiệp Trung Quốc thường có quy mô lớn và có khả năng sản xuất hàng triệu móc treo quần áo mỗi năm để cung cấp cho thị trường trong nước và xuất khẩu sang các quốc gia trên thế giới
Sau đây là số liệu thông kê về tình hình xuất khẩu móc treo của Trung Quốc qua các nước khác:
Hình 2.10: Số liệu xuất khẩu móc nhựa của Trung Quốc [8]
Thị trường thương mại móc nhựa treo quần áo ở Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ do nhu cầu sử dụng móc treo quần áo tăng cao ngày càng trở nên thịnh hành
Một số công ty lớn sản xuất móc treo quần áo ở Việt Nam:
- Tập đoàn Duy Tân: Đây là một trong những tập đoàn sản xuất và kinh doanh đa ngành hàng hàng đầu tại Việt Nam, bao gồm cả lĩnh vực sản xuất móc treo quần áo
Hình 2.11: Móc nhựa Duy Tân [9]
- Công ty TNHH MTV XNK Bảo Minh: Được biết đến với thương hiệu Bảo Minh, công ty này cung cấp nhiều sản phẩm gia dụng như móc treo quần áo và túi nilon
- Công ty TNHH Công Nghiệp Tân Tiến: Tân Tiến là một trong những nhà sản xuất móc treo quần áo lớn tại Việt Nam, cung cấp sản phẩm cho thị trường trong nước và xuất khẩu
- Công ty TNHH MTV Hữu Dương: Được thành lập từ năm 1998, Hữu Dương chuyên sản xuất và cung cấp các sản phẩm nhựa gia dụng, bao gồm móc treo quần áo
2.4.2 Sơ lượt về móc nhựa
Móc nhựa treo quần áo là một loại phụ kiện đơn giản nhưng cực kỳ hữu ích trong việc sắp xếp và treo quần áo trong tủ quần áo Chúng được thiết kế để giữ quần áo một cách gọn gàng và tiết kiệm không gian Trên thị trường có rất nhiều loại móc nhựa với kiểu dáng và thiết kế khác nhau tùy vào nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng Móc nhựa treo quần áo thường được sản xuất từ các loại nhựa chất lượng cao như PVC, ABS, PP, đảm bảo tính bền bỉ và độ bền cao trong quá trình sử dụng Khả năng chịu lực tốt của móc nhựa giúp treo nhiều loại quần áo khác nhau, từ áo sơ mi, áo khoác, váy, quần áo trẻ em cho đến các loại phụ kiện như túi xách hay dây treo Ưu điểm của móc treo quần áo nhựa là chi phí rất rẻ, nhẹ, nhiều màu sắc bắt mắt, thích hợp với nhiều loại quần áo Móc treo nhựa thường được làm bằng chất liệu nhựa cao cấp, an toàn, không độc hại Tuy nhiên, loại móc treo này có nhược điểm là không bền, treo ngoài trời lâu dễ gây ra hiện tượng giòn, gãy Loại móc này chỉ thích hợp để treo quần áo trong tủ đồ
Nhu cầu về việc sử dụng móc treo quần áo theo như khảo sát đại đa số người tiêu dung đã phản ánh sự cần thiết của sản phẩm này nó được xem như vật dụng không thể thiếu không chỉ trong không gian gia đình ngoài ra chúng còn được sử dụng trong nhiều không gian khác như: Cửa hàng quần áo, khách sạn, trung tâm thương mại, phòng thay đồ công cộng,… Một số loại móc nhựa treo quần áo phổ biến trên thị trường:
Hình 2.12: móc treo áo khoác, vest [10]
Hình 2.13: Móc treo chân váy, quần [10]
Hình 2.14: Móc treo quần, áo [10]
2.4.3 Vật liệu sử dụng cho sản phẩm
Phần lớn vật liệu của móc treo sẽ là nhựa tuy nhiên ở một vài thiết kế thì phần đầu móc treo sẽ được làm bằng nhôm Vật liệu nhựa được sử dụng phổ biến của sản phẩm móc treo thường sẽ là PP, PVC hoặc ABS Tuy nhiên phần chọn vật liệu cho sản phẩm sẽ được nhóm tìm hiểu và thực hiện tập trung vào phần sau của thuyết minh
Một số khuôn ép nhựa cho sản phẩm móc treo
2.5.1 Khuôn ép nhựa cho sản phẩm móc treo có phần đầu treo bằng kim loại
Hình 2.15: Khuôn 2 tấm cho sản phẩm móc treo có phần đầu treo bằng kim loại
Bộ khuôn được sản xuất bởi công ty TNHH Changshengda Machinery (Chiết Giang, Trung Quốc)
Một số thông tin về bộ khuôn:
- Thiết kế này sử dụng insert dương và insert âm tách rời với tối đa 2 lòng khuôn
- Kích thước bộ khuôn: 550x450x500mm
- Tuổi thọ: 50 – 60 triệu chu kì ép (5-6 năm)
- Bề mặt khuôn được xử lý bằng công nghệ gia công phóng điện (EDM)
- Sản phẩm móc treo có kích thước: 450x120x40mm
-Vật liệu sản phẩm: nhựa ABS
2.5.2 Khuôn 2 tấm cho sản phẩm móc treo trong nước
Hình 2.16: Khuôn ép nhựa cho sản phẩm móc treo phổ biến [12]
Bộ khuôn được sản xuất bởi công ty Cổ phần đầu tư thương mại IMART Một số thông tin về bộ khuôn:
- Số lòng khuôn: 4 lòng khuôn
- Kích thước bộ khuôn: 600x600x400mm
- Tuổi thọ: 500000-1200000 chu kì ép
- Sản phẩm móc treo có kích thước: 400x280x7mm
PHƯƠNG HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KHUÔN
Giới thiệu về móc treo quần áo
Sản phẩm móc nhựa mà nhóm thiết kế dựa trên mẫu móc nhựa treo quần áo kiểu tam giác đang được sản xuất phổ biến trên thị trường hiện nay
Các yêu cầu của sản phẩm gồm có:
- Hình dáng và kích thước phù hợp
- Treo được quần áo mà không gây biến dạng
- Góc nghiêng phù hợp không bị trượt khi treo quần áo.
Phương hướng và giải pháp thực hiện
3.2.1 Phương án thiết kế sản phẩm
Hình 3.1: Mẫu phương án 1 Trong phương án thiết kế này sản phẩm có:
- Thiết kế đơn giản gọn nhẹ tiết kiệm vật liệu
- Dễ dàng cầm nắm với thiết kế rãnh hạt đậu
- Thiết kế kiểu chữ C 2 bên có thể dễ dàng treo được quần tây mà không bị tuột nhờ móc vào đỉa quần và các loại đầm dây
Hình 3.2: Công năng phương án 1 Nhược điểm:
- Hạn chế treo các loại quần áo vắt ngang cạnh đáy dễ gây biến dạng móc
Hình 3.3: Mẫu phương án 2 Trong phương án thiết kế này sản phẩm có:
- Thể tích: 77563mm 3 Ưu điểm:
- Thiết kế rãnh ở 2 bên thuận tiện cho việc treo các loại áo 2 dây
- Có thể vắt ngang quần áo ở cạnh đáy của móc treo mà không làm biến dạng móc treo nhờ kết cấu kết cấu trợ lực
- Không có thiết kế chữ C móc vào đỉa quần nên dễ bị tuột khi treo các loại quần tây
- kích thước và tiết diện lớn tốn nhiều vật liệu
Hình 3.4: Công năng của phương án 2
Trong phương án thiết kế này sản phẩm có:
- Thể tích: 22297mm 3 Ưu điểm:
- kích thước nhỏ ít tiêu hao vật liệu
- Có thể thiết kế nhiều lòng khuôn
- Tiết diện nhỏ dễ bị giòn gảy khi tiếp xúc với ánh nắng
- Là sản phẩm dành cho trẻ em nên ít được ưa chuộng
=> Với những ưu điểm đã phân tích ở trên nhóm quyết định chọn phương án 1 là phương án thiết kế sản phẩm
Phương án 1: khuôn 3 tấm Ưu điểm: 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 Dòng chảy nhựa được phân bố đều và tốc độ dòng chảy ổn định giúp sản phẩm được ép ra giảm tỷ lệ xuất hiện các khuyết tật như rỗ khí, đường hàn
Nhược điểm: Khuôn 3 tấm là khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn dài nên có thể làm giảm áp lực phun khi nhựa vào lòng khuôn Cần nhiều thời gian chế tạo và chi phí sản xuất Khó khăn trong việc bảo trì và sửa chữa khuôn
Phương án 2: Khuôn 2 tấm Ưu điểm: Đối với khuôn 2 tấm thì thiết kế đơn giản và đáng tin cậy, dễ dàng sản xuất và tiết kiệm chi phí và thời gian gia công Dễ dàng trong việc hiệu chỉnh và sửa chữa khuôn
Nhược điểm: Khó khăn trong việc định vị và chính xác sản phẩm, vết miệng phun lớn
⇒ Sau khi đưa ra các phương án, nhóm quyết định chọn khuôn 2 tấm để tiến hành thiết kế khuôn.
3.2.3 Phương án bố trí lòng khuôn
Bảng 3.2: Phương án bố trí lòng khuôn
Phương án 1: Tổng kích thước 2 tấm khuôn là 380 x 380 x 100 mm, phương án bố trí này tối ưu được diện tích của tấm khuôn, tiết kiệm được vật liệu làm khuôn
Phương án 2: Tổng kích thước 2 tấm khuôn là 450 x 450 x 120 mm, phương án bố trí lòng khuôn này chưa tối ưu được diện tích của tấm khuôn, tiêu hao nhiều vật liệu làm khuôn Vậy nhóm quyết định lựa chọn phương án 1 là phương án bố trí lòng khuôn
3.2.4 Phương án bố trí hệ thống rót
Phương án 1: Dựa trên đề xuất của phần mềm modex 3D
Hình 3.6: Phương án 1 bố trí hệ thống kênh dẫn
Phương án 2: bố trí hệ thống rót ở giữa tấm khuôn
Hình 3.7: Phương 2 bố trí hệ thống kênh dẫn
Phương án 1: Không tối ưu được được dòng chạy nhựa, khiến sản phẩm điền đầy không đồng đều và dễ bị ngợp khí Kênh dẫn dài tốn nhiều vật liệu
Phương án 2: Sản phầm điền đầy một cách đồng đều hạn chế được các khuyết tật có thể xảy ra
Vậy nhóm quyết định chọn phương án 2 để thiết kế kênh dẫn
3.2.5 Chọn vật liệu cho móc nhựa
Dựa vào các đặc tính của sản phẩm, cần phải chọn lọai nhựa phù hợp với yêu cầu thẩm mỹ và đáp ứng tốt các chức năng cần thiết Sau quá trình tìm hiểu nhóm tìm được 2 loại vật liệu phù hợp cho sản phẩm móc nhựa đó là vật liệu là PP (Polypropylene) và nhựa ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
Vài nét đặc trưng của nhựa ABS:
- Độ bền và cứng: ABS có khả năng chịu lực và chịu va đập tốt, cho phép nó duy trì hình dạng và tính cứng vững trong điều kiện tải trọng và áp lực cao
- Độ co giãn và dai: ABS có độ co giãn và dai tốt, cho phép nó uốn cong mà không gãy hoặc vỡ Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến trong việc sản xuất các sản phẩm có hình dạng phức tạp
- Kháng hóa chất: ABS có khả năng chống lại ăn mòn và tác động của nhiều hóa chất, cho phép nó được sử dụng trong môi trường có môi trường hóa chất
- Khả năng gia công và tạo hình tốt: ABS dễ dàng được gia công, đúc khuôn, ép phun, và có thể được chế tạo thành các sản phẩm với nhiều kích thước và hình dạng khác nhau
- Tính ổn định kích thước: ABS có tính ổn định kích thước tốt, không dễ bị co ngót hay giãn nở khi tiếp xúc với độ ẩm hay nhiệt độ biến đổi
- Độ bền nhiệt và kháng UV: ABS có độ bền nhiệt và kháng tia UV tốt, giúp nó chống lại tác động của ánh nắng mặt trời và điều kiện môi trường khắc nghiệt
Vài nét đặt trưng của nhựa PP:
- Kháng hóa chất: Một trong những ưu điểm lớn của nhựa PP là khả năng chống lại tác động của các hóa chất Điều này làm cho nhựa PP trở thành lựa chọn phổ biến trong việc sản xuất các sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với hóa chất như chai đựng hóa chất, ống dẫn hóa chất và nhiều ứng dụng khác trong ngành công nghiệp hóa chất
- Độ bền cao và kháng va đập: Nhựa PP có khả năng chống va đập và va chạm tốt, giúp bảo vệ sản phẩm bên trong khỏi các tác động mạnh mẽ Điều này làm cho nhựa PP trở thành một vật liệu lý tưởng cho các sản phẩm cần độ bền và bảo vệ như hộp đựng, thùng carton và các sản phẩm bọc
- Tính trong suốt và xuyên sáng: Polypropylene có khả năng trong suốt và có thể nhìn xuyên qua, điều này làm cho nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các sản phẩm như hộp đựng thực phẩm, chai đựng thực phẩm và đồ trang sức
Trình tự công việc tiến hành
Bảng 3.3: trình tự công việc tiến hành
Các nội dung công việc chủ yếu cần được thực hiện
Kết quả cần đạt được
- Tìm nguồn tài liệu tham khảo, các công nghệ về khuôn mẫu trong sản xuất công nghiệp
- Tìm hiểu về phương pháp thiết kế khuôn 2 tấm
- Tìm hiểu về các phương pháp ép phun trong sản xuất vật liệu nhựa
- Hiểu sâu về cơ chế hoạt động của quá trình ép phun và cách mà cơ cấu khuôn được ứng dụng trong đề tài nghiên cứu
- Trình bày sự hiểu biết rõ ràng về nguyên tắc hoạt động của khuôn đang được sử dụng trong quá trình nghiên cứu
- Có kiến thức đầy đủ về các quy trình công nghệ tiên tiến hiện đang được áp dụng
- Thiết kế mẫu sản phẩm
- Thiết kế khuôn ép phun 2 tấm
- Thiết kế mẫu sản phẩm bằng phần mền inventor
- Thiết kế khuôn và tách khuôn trên phần mền Creo 8.0
Mô phỏng dòng chảy và độ bền khuôn
- Mô phỏng dòng chảy trên phần mềm Moldex3D
- Mô phỏng độ bền khuôn trên phần mềm Creo Parametric 8.0
Gia công các chi tiết khuôn - Các chi tiết khuôn được gia công với độ chính xác cao và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật được đề ra trong quá trình nghiên cứu
Lắp ráp và bảo dưỡng khuôn Mô hình đã được lắp ráp thành công, hoàn toàn tương đồng với bản vẽ thiết kế ban đầu, bảo dưỡng khuôn bằng dung dịch chuyên dụng
Thử nghiệm ép phun - Sản phẩm sau khi ép đạt đúng yêu cầu kỹ thuật đề ra
Thử nghiệm kiểm tra khả năng hoạt động liên tục của khuôn,
- Khuôn ép phun có khả năng hoạt động liên tục trong 12 tiếng/ ngày
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN 2 TẤM
Tổng quan về CAE
CAE là cụm từ viết tắt của kỹ thuật phân tích có trợ giúp máy vi tính (Computer-Aided Engineering) Lợi dụng khả năng phân tích và tính toán chính xác, nhanh chóng của máy vi tính, để hiểu mô hình nguyên lý của hệ thống (Theoretical Model), đồng thời kết hợp chức năng đồ họa vi tính (Computer Graphics), giúp người sử dụng thu được kết quả phân tích nhanh chóng, và sử dụng kết quả để sửa đổi tối ưu hóa tham số thiết kế và ép phun
CAE kết hợp đồ họa, thiết kế có trợ giúp máy vi tính (ComputerAided Design/Draft, CAD) và chế tạo có sự trợ giúp của máy vi tính (Computer-Aided Manufacture, CAM)
4.1.2 Lợi ích của ứng dụng CAE
CAE cho phép người thiết kế và chế tạo khuôn rút ngắn được thời gian thiết kế cũng như chi phí trong việc sản xuất khuôn Quy trình dưới đây so sánh các bước thực hiện:
Hình 4.1: Quy trình thiết kế không CAE [1]
Hình 4.2: Quy trình thiết kế có CAE [1]
Có thể thấy, trên quy trình thiết kế chế tạo khuôn truyền thống, việc thử khuôn được tiến hành sau khi đã chế tạo xong khuôn và quá trình thử cần phải được tiến hành trên khuôn thật, nên khi có lỗi phải sửa khuôn hoặc làm lại khuôn mới để khắc phục lỗi
Thiết kế sản phẩm móc nhựa trên phần mềm Inventor Professional 2021
Sản phẩm móc nhựa treo quần áo mà nhóm chọn để làm bộ khuôn mô hình có hình dáng và kích thước được dựa trên mẫu móc treo quần áo được kinh doanh phổ biến nhất trên thị trường vì đây là mẫu có thiết đơn giản có tính thẩm mỹ cao và được bán với giả cả cạnh tranh
Bảng 4.1: Thao tác thiết kế sản phẩm móc nhựa
Bước Hình ảnh Nội dung
Vẽ sketch 1 trên mặt phẳng top với kích thước như hình ảnh
Vẽ sketch 2 trên đường dẫn của sketch 1
Dùng lệch sweep để tạo biên dạng giữa sketch 1 và sketch 2
Tạo sketch 3 trên biên dạng chữ c của sketch 1
Dùng lệch sweep để tạo biên dạng giữa sketch 1 và sketch 3
Dùng lệnh mirror để tạo biên dạng
Tạo sketch 4 trên biên dạng của sketch 1
Dùng lệch sweep để tạo biên dạng giữa sketch 1 và sketch 4
Tạo sketch 5 trên biên dạng của sketch 1
Dùng lệnh sweep để tạo biên dạng giữa sketch 1 và sketch 5
Tạo sketch 6 trên biên dạng của sketch 1
Tạo sketch 6 trên biên dạng của sketch 1
Dùng lệnh Fillet bo các góc
Dùng lệnh extrude để tạo gân cho chi tiết
Khối lượng và thể tích sản phẩm
Để kiểm tra khối lượng cũng như thể tích sản phẩm làm các bước sau:
- Trong hộp thoại Model bấm chuột phải vào chi tiết => chọn iProperties
- Hộp thoại iProperties xuất hiện => chọn vào mục Physical
Hình 4.6: Thông số của mẫu sản phẩm phương án 1 + Vật liệu: Nhựa ABS
Tính toán hệ số co rút
Hệ số co rút của sản phẩm làm cho thể tích lòng khuôn nở ra thêm một phần để bù vào lượng nhựa bị giãn nở trong quá trình gia nhiệt Hệ số co rút bị ảnh hưởng bởi vật liệu và thông số của quá trình ép
Việc xác định độ co rút ảnh hưởng lớn đến dộ chính xác và kích thước của sản phẩm sau khi ép Sau khi nhựa nóng chảy và phun điền đầy khuôn, lúc nguội sẽ bị co lại một lượng nhất định, mỗi loại nhựa khác nhau có độ co rút khác nhau Thông thường giá trị này dao động trong khoảng 1% - 3.5% Đối với nhựa ABS thì độ co rút tương ứng là s = 0.01-0.025
Tính góc thoát khuôn
Khi không thiết kế góc thoát khuôn hay thiết kế không đứng thì ma sát giữa bề mặt sản phẩm và mặt khuôn sẽ rất lớn Khi đó sản phẩm sẽ bị kẹt lại trong khuôn hoặc nếu được đẩy
38 ra ngoài đi chăng nữa thì bề mặt sản phẩm cũng sẽ bị lỗi bởi lực chốt đẩy quá lớn làm thủng bề mặt Do đó, cần phải kiểm tra để sửa chữa các sai sót trước khi thực hiện các công việc tiếp theo Tùy chọn Draft là modul giúp kiểm tra góc thoát khuôn trên phần mền Creo
Vào thẻ Analysis trong môi trường thiết kế Part, chọn biểu tượng Draft Cửa sổ Draft
Analysis xuất hiện, chọn các bề mặt cần kiểm tra ở dòng Surface, chọn hướng mở khuôn tại dòng Direction, nhập vào góc cần kiểm tra là 2, sau đó phần mền sẽ tính toán và cho kết quả như sau
Hình 4.7: Phân tích góc thoát khuôn
Thông qua màu sắc thể hiện trên sản phẩm, những mặt có màu trắng có góc thoát khuôn là 0, phần ranh giới giao giữa 2 màu đỏ và xanh chính là mặt phân khuôn Với sản phẩm này không cần phải tạo thêm góc thoát khuôn nữa vì sản phẩm đã đạt độ nghiêng để có thể đẩy sản phẩm ra dễ dàng dễ dàng và không bị hỏng sản phẩm.
Tách khuôn bằng phần mềm Creo 8.0
Sử dụng phần mềm Creo để thực hiện tách khuôn
Bưới 1: khởi động môi trường tách khuôn
- Chọn New => Manufacturing => Mold Cavity => File Name => OK
Hình 4.8: Giao diện phần mềm
Bước 2: Đưa chi tiết vào
- Reference Model => Chọn chi tiết => Preview
- Nếu đúng hướng mở khuôn thì chọn OK
- Nếu không thì chọn Pull Direction sau đó chọn lại mặt đúng => OK
Bước 3: Nhập hệ số co rút
- Chọn Shrink by scale => Coordinate system (Chọn trục toạ độ) => Shrink Ratio (Hệ số co rút)
- Đối với loại nhựa ABS thì độ co rút tương ứng là từ 0.4% đến 0.7% Lấy giá trị là 0.5%
Hình 4.10: Hệ số co rút
Bước 4: Tạo khuôn với kích thước 380x380 mm
- Chọn Workpiece => Create Workpiece => Part => Create Features để tạo phôi thủ công
- Chọn Sketch => Chọn mặt phẳng cần tạo => OK
Bước 5: Tạo mặt phân khuôn
- Chọn Parting Surface => Fill => Sketch => Sử dụng lệnh Project để vẽ mặt phân khuôn
Hình 4.12: Tạo mặt phân khuôn
- Biên dạng mặt phân khuôn
Hình 4.13: Biên dạng mặt phân khuôn
Bước 6: Khai báo phôi và mẫu thử
- Chọn Refpart cutout => Chọn khuôn => Chọn mẫu thử => OK
Hình 4.14: Khai báo phôi mà mẫu thử
Bước 7: Khai báo mặt phân khuôn
- Vào mold volume => Volume Split => Khuôn => Mặt phân khuôn
Hình 4.15: Khai báo mặt phân khuôn
Bước 8: Khai báo khuôn âm và khuôn dương
- Chọn => Chọn 2 nửa khuôn => OK
Hình 4.16: Khai báo khuôn âm và khuôn dương
- Chọn Mold Opening => Define step => Define move Khi hộp thoại Select hiện ra thì chọn khuôn âm => OK => Nhập khoảng mở khuôn là 50 => OK
- Sau đó, nhấn vào chọn khuôn dương => OK => Nhập khoảng mở khuôn là 50 => OK
Hình 4.19: Tấm khuôn âm và khuôn dương
Tính số lòng khuôn
Dựa vào thông số của máy ép
Dựa vào các thông số của máy ép nhựa như: Kích thước bản kềm, lực kẹp khuôn, trọng lượng sản phẩm theo công thức: n = 10 × 𝑓 × 𝐹 𝐶
- a: diện tích hình chiếu của sản phẩm và hệ thống cấp nhựa
- Pi: áp suất phun cực đại của máy ép (Mpa)
- Fc: lực kẹp khuôn cực đại (N)
Dựa vào lực kẹp và áp suất phun
- S: diện tích bề mặt của sản phẩm
- P: áp suất phun cực đại (Mpa)
- F: lực kẹp khuôn cực đại (N)
Dựa vào chu kì ép phun
- S: năng suất phun của máy (gam/1 lần phun)
- W: trọng lượng của sản phẩm
Tính theo năng suất làm dẻo của máy
- P: năng suất làm dẻo của máy
- X: tần số phun trong một phút
- Trong lượng của sản phẩm Áp dụng công thức tính số lòng khuôn trong chu kì ép phun có n = 0.8 × 𝑆
S = 120 (gam/lần) dựa trên thông số của máy ép phun Shine Well W-150B, năng suất phun của máy có thể đạt được từ 50-200 gam/lần
Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa
- Cuốn phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy và kênh nhựa, có nhiệm vụ đưa dòng nhựa từ vòi phun của máy đến kênh dẫn hoặc trực tiếp đến lòng khuôn (đối với khuôn không có kênh dẫn) Hệ thống cuốn phun được sử dụng thông thường nhất có bạc cuốn phun, thường dùng bạc cuốn phun để dễ dàng thay thế và gia công
- Dùng vòng định vị gắn ở đầu bạc cuốn phun để bảo đảm sự đồng tâm giữa vòi phun và cuốn phun Vòng định vị thường được tôi cứng để không bị vòi phun của máy làm hỏng
- Kích thước của cuốn phun phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Khối lượng, độ dày thành của sản phẩm, loại vật liệu nhựa được sử dụng
Độ dài của cuốn phun phải phù hợp với bề dày của các tấm khuôn
Cuốn phun được thiết kế sao cho có độ dài hợp lý, đảm bảo dòng nhựa ít bị mất áp lực nhất trên đường đi
Cách tính kích thước cuốn phun
Hình 4.20: Kích thước cuốn phun [1]
Chi tiết có bề dày 7 mm
Thiết kế kênh dẫn nhựa
Kênh dẫn nhựa có chức năng chính là dẫn chảy chất liệu nhựa từ máy ép nhựa vào trong khuôn để tạo hình sản phẩm nhựa Thường được tạo ra bằng cách gia công trên bề mặt của khuôn và có hình dạng khác nhau phụ thuộc vào sản phẩm cụ thể được sản xuất Được thiết kế để bảo đảm luồng chảy nhựa ổn định và đúng hướng trong suốt quá trình ép nhựa Kênh dẫn nhựa đặt được ở nhiều vị trí khác nhau trên khuôn Một số ví dụ về vị trí kênh dẫn nhựa bao gồm vị trí thẳng đứng, vị trí nằm ngang, và các vị trí khác nhau trên bề mặt của khuôn Kích thước của kênh dẫn nhựa cũng phụ thuộc vào thiết kế sản phẩm và quy trình sản xuất cụ thể Kênh dẫn nhựa có thể có kích thước nhỏ hoặc lớn, phụ thuộc vào yêu cầu sản xuất Một số sản phẩm có hình dáng và kích thước phức tạp có thể yêu cầu kênh dẫn nhựa phải được thiết kế và gia công với độ phức tạp cao, để tạo ra chất lượng sản phẩm cuối cùng [1]
❖ Một số yêu cầu thiết kế kênh dẫn nhựa trong khuôn ép nhựa
- Được thiết kế để bảo đảm luồng chảy nhựa đồng đều và không gây ra hiện tượng chảy không đủ hoặc quá nhiều, gây ra lỗ trống hoặc các vết nứt trên sản phẩm cuối cùng
- Cần được thiết kế để đảm bảo độ ổn định của quá trình ép nhựa Điều này có nghĩa là kênh dẫn nhựa cần được thiết kế sao cho luồng chảy nhựa không bị gián đoạn, và chảy đúng hướng trong suốt quá trình ép nhựa
- Bảo đảm độ dày tối ưu của lớp nhựa chảy qua, vừa đủ để đảm bảo luồng chảy nhựa đều và tránh bị nghẽn, nhưng không quá dày để tránh hao phí vật liệu và tăng chi phí sản xuất
- Dễ dàng tách khuôn và sản phẩm, tránh các vết xước, tác động không tốt đến sản phẩm
- Phù hợp với sản phẩm cuối cùng về hình dạng, kích thước, cũng như vị trí của sản phẩm trong khuôn
- Kênh dẫn nhựa cần được thiết kế để tiết kiệm vật liệu, giảm chi phí cũng như tăng hiểu quả sản xuất
- Thiết kế kênh dẫn nhựa cần bảo đảm khả năng sửa chữa và bảo trì để sửa những cái vấn đề xảy ra trong quá trình sản xuất và gia hạn tuổi thọ của khuôn ép nhựa
- Tính toán và thiết kế hệ thống kênh dẫn sau khí bố trí số lòng khuôn tiến hành bố trí hệ thống kênh dẫn sao cho nhựa điền khuôn một cách tốt nhất [1]
Hình 4.21: Bố trí kênh dẫn Lựa chọn tiết diện cho kênh dẫn cũng rất quan trọng vì kênh dẫn quá lớn hay quá nhỏ có thể làm sản phẩm bị quá nhiệt, tốn vật liệu, gây khó khăn trong quá trình gia công
Sau khi tham khảo một số loại kênh dẫn, nhóm đã quyết định chọn kênh dẫn loại Tiết diện hình thang hiệu chỉnh Vì nó dễ gia công trên 1 tấm khuôn nhưng bù lại sẽ mất nhiệt và tốn nhiều vật liệu hơn kênh dẫn tròn
Hình 4.23: kênh dẫn kiểu hình thang hiệu chỉnh [1]
Miệng Phun
Đóng vai trò quyết định đến chất lượng và hiệu suất của sản phẩm Thiết kế đầu phun phù hợp sẽ giúp sản phẩm có độ chính xác cao, không bị nứt vỡ hay tràn đổ, đồng thời tiết kiệm nguyên liệu, tối ưu được quá trình sản xuất và giảm thiểu sai sót trong sản xuất
❖ Khi thiết kế miệng phun cần chú ý các yêu cầu
- Đầu phun nên được định vị sao cho dòng nhựa chảy vào các thành có độ dày từ lớn đến nhỏ, giúp vật liệu tràn đầy sản phẩm Nếu đặt đầu phun quá sâu, sản phẩm sẽ dễ bị gãy hoặc tràn, còn nếu đặt đầu phun quá nông sẽ gây thiếu hụt keo và không đạt được độ chính xác
- Vị trí đầu phun tối ưu sẽ tạo ra dòng nhựa chảy êm, giảm thiểu độ rung, đảm bảo độ chính xác và tăng độ đồng đều của sản phẩm
- Đặt đầu phun ở những chỗ không quan trọng trên sản phẩm để không làm ảnh hưởng đến chất lượng và tính thẩm mỹ của sản phẩm Vị trí đặt vòi phun dễ bị ứng suất dư trong quá trình gia công nên cần đặt đúng vị trí để tránh sai sót trong sản xuất
- Phải được đặt sao cho tất cả không khí có thể được đẩy ra khỏi lỗ thông hơi mà không tạo bọt khí trong sản phẩm Nếu trong sản phẩm có bọt khí sẽ ảnh hưởng đến độ bền của sản phẩm
- Đặt miệng phun sao cho không để lại đường hàn, nhất là khi sử dụng nhiều miệng phun Đường hàn có thể gây ra các lỗi sản xuất như vết nứt, sứt mẻ, ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ [1]
- Miệng phun trực tiếp (Sprue gate or direct gate)
- Miệng phun kiểu băng (Tab gate)
- Miệng phun cạnh (Edge gate)
- Miệng phun kiểu gối (Overlap gate)
- Miệng phun kiểu quạt (Fan gate)
- Miệng phun kiểu đĩa (Disk gate or diaphragm gate)
- Miệng phun kiểu vòng (Ring gate)
- Miệng phun kiểu nan hoa (Spoke gate or Spider gate)
Vì là là khuôn cho sản phẩm là khuôn 2 tấm nên nhóm quyết định chọn miệng phun kiểu cạnh
Hình 4.24 miệng phun kiểu cạnh [1]
Tính toán thiết kế miệng phun theo lý thuyết:
Sản phẩm có bề dày 10mm, và chọn I = 0.6
Hình 4.25: Miệng phun thực tế
Hệ thống làm mát
Với sản phẩm nút vặn có bề dày 10 mm thì các kích thước thiết kế là
=> Đường kính của kênh làm nguội chọn là d = 10 mm
Khoảng cách từ tâm của kênh làm nguội đến thành sản phẩm a = 2 ÷ 2.5d => Vậy a = 20 ÷ 25 mm
Khoảng cách 2 tâm của 2 kênh làm nguội là b = 2 ÷ 3d
Hình 4.26: Cách bố trí hệ thống làm mát [1]
Bảng 4.2: kích thước kênh làm nguội cho kích thước [1]
Chọn các chi tiết tiêu chuẩn
Hình 4.27: tiêu chuẩn bạc cuốn phun [4]
Chọn loại có góc côn 3° và đường kính ngoài D = 12 mm, đường kính trong 3 mm, chiều dài L = 45 mm
Chức năng chính của vòng định vị là đảm bảo vị trí giữa vòi phun của máy ép và bạc cuốn phun Do đó, việc lựa chọn vòng định vị sẽ dựa trên máy ép và bạc cuốn phun Từ đó đưa ra được kích thước phù hợp cho chi tiết vòng định vị
Hình 4.28: Tiêu chuẩn vòng định vị [4]
D = 100 mm, B = 35 mm, bu lông M6, d = 70 mm, T = 20 mm
Hình 4.29: Tiêu chuẩn chốt hồi [4]
- Chọn H = 17 mm, D = 12 mm, T = 8 mm, L = 150 mm
Hình 4.30: Tiêu chuẩn chọn trục dẫn hướng [4]
Chọn trục dẫn dướng có rãnh dầu loại GPJL có: D = 20 mm, L = 100 mm, E = 5 mm, H25 mm
Hình 4.31: Tiêu chuẩn chọn bạc dẫn hướng [4]
Chọn bạc dẫn hướng có rãnh dầu loại GBSE có: d = 20 mm, D = 30 mm, L = 30 mm
Hình 4.32: Tiêu chuẩn chọn ty lói [4]
Chọn ty lói loại EPH có: H = 8 mm, P = 5 mm, L = 150 mm
Hình 4.33: Tiêu chuẩn chọn chốt dựt đuôi keo [4]
Chọn chốt giật đuôi keo loại RLEBF có: D = 5 mm, L = 100 mm, B = 3 mm, Y = 2.8 mm
Vật liệu làm khuôn
Khuôn có thể được làm từ nhiều vật liệu khác nhau tùy vào mục đích sản xuất như sản xuất với số lượng lớn hay nhỏ, sản xuất ra sản phẩm gì bằng vật liệu gì, tuy nhiên thép vẫn là sự lựa chọn hàng đầu Thép là vật liệu thông dụng nhất hiện nay được đưa vào dùng làm vật liệu làm khuôn Nó đảm bảo cho khuôn làm việc với tuổi thọ cao, tính gia công dễ dàng, độ cứng vững cao, độ biến dạng tương đối thấp, chịu mài mòn và truyền nhiệt tốt Tuy nhiên một số bề mặt sau khi được gia công xong cần phải nhiệt luyện trở lại để nâng cao chất lượng làm việc Với khuôn của nhóm đang làm thì khuôn có kích thước không lớn, vật liệu nhựa dùng để phun không có tính chất ăn mòn hóa học đối với các loại thép Sau khi bàn bạc, nhóm quyết định chọn vật liệu C55 để tiến hành gia công cho vỏ và lòng khuôn
PHÂN TÍCH CAE
Cơ sở lý thuyết về CAE trong thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa
Công nghệ CAE trong thiết kế chế tạo khuôn ép phun nhựa gồm có 3 nội dung chính nêu lên đầy đủ và rõ ràng nhất chức năng, vai trò của CAE trong quy trình chế tạo khuôn và sản xuất ép phun [1]
5.1.1 Phân tích phần tử hữu hạn (FEM)
Phân tích phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM) là một phương pháp tiếp cận gần đúng để giải quyết một số loại bài toán biên trong lĩnh vực cơ học và một số lĩnh vực liên quan theo phương pháp FEM, đối tượng được chia thành nhiều phần tử nhỏ có kích thước hữu hạn, mỗi phần tử được liên kết với nhau tại một số điểm trên biên gọi là các nút Các đại lượng cần tìm ở các nút sẽ được xác định như là các biến ẩn Tải trọng trên các phần tử được chuyển đổi và phân bổ cho các nút tương ứng Bằng cách giải hệ phương trình tương ứng, có thể tính toán các giá trị biến ẩn tại các nút và xác định các đại lượng quan trọng khác, chẳng hạn như lực căng, biến dạng, áp suất, nhiệt độ…[1]
5.1.2 Độ nhớt của chất lỏng (CFD) Độ nhớt của nhựa lưu thông trong kênh dẫn là một thông số quan trọng thể hiện mức độ ma sát trong dòng chảy Những phần tử trong dòng chảy có tốc độ cao sẽ tác động lên các phần tử có tốc độ chậm, gây ra sự tăng động năng của dòng chảy nhựa trong kênh dẫn Độ nhớt của nhựa phụ thuộc vào nhiệt độ và tốc độ dòng chảy, không đồng nhất trong lòng khuôn và kênh dẫn, dẫn đến sự chảy rối trong khuôn [1]
Lý thuyết truyền nhiệt là một khía cạnh rất quan trọng của công nghệ CAE được áp dụng cho thiết kế và sản xuất khuôn phun Phương pháp CAE cho kết quả phân tích chính xác về vị trí tiếp giáp của hai dòng chảy, vị trí có thể xuất hiện bọt khí, phân bố nhiệt độ, phân tích quá trình làm lạnh trong quá trình dự đoán
Công nghệ CAE có thể dự đoán sự phân bổ truyền nhiệt và chuyển đổi trạng thái nhiệt độ từ giai đoạn này sang giai đoạn khác một cách chính xác, giúp hỗ trợ cho quá trình thiết kế và chế tạo khuôn trở nên hoàn chỉnh hơn [1]
Lợi ích, ứng dụng của CAE trong thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa
- Sử dụng phần mềm máy tính để hỗ trợ phân tích kỹ thuật được gọi là kỹ thuật hỗ trợ máy tính (CAE) CAE cung cấp các chức năng phân tích cực kỳ nhanh chóng và chính xác, đem lại nhiều lợi ích cho quá trình thiết kế và chế tạo khuôn ép phun nhựa
- Phân tích CAE dựa trên đặc điểm trình tự hệ thống và ứng dụng lý thuyết mô hình để phân tích Các kết quả có ý nghĩa về mặt vật lý và có thể được hệ thống hóa và lập trình để thiết kế khuôn ép nhựa theo tham số và tương tự để đạt được các mục tiêu ép phun một cách khoa học
- Kết quả phân tích của CAE rất tin cậy và chỉ ra những vấn đề tiềm ẩn trong quá trình thiết kế và ép phun Từ đó, sẽ đưa ra các giải pháp khả thi để sửa đổi thiết kế và vượt qua những trở ngại trong quá trình ép phun, giúp tránh được những sai lầm phát sinh từ kinh nghiệm thiếu hụt
- Trong giai đoạn thiết kế khuôn, CAE có thể được thực hiện trên máy tính để đánh giá (Evaluate), kiểm định (Verify) và tối ưu (Optimize) phương án thiết kế đã chỉnh sửa Việc sử dụng CAE giúp giảm thời gian và chi phí kiểm tra khuôn và sửa đổi khuôn trong thực tế Ngoài ra, chu trình thử sai trong thực tế cũng được rút ngắn, giúp rút ngắn thời gian phát triển và đưa sản phẩm ra thị trường (time-to-market), đồng thời giảm lãng phí theo giai đoạn, thời gian và tiền bạc
- Hỗ trợ tối đa cho các kỹ thuật viên ép nhựa, CAE giúp dự đoán và nắm bắt các thông số ép phun ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, từ đó đưa ra cách xử lý và tối ưu các thông số
- CAE cũng giúp người dùng nhanh chóng nắm vững các vật liệu mới, quy trình mới, thiết kế và phương pháp ép phun mới, đồng thời tích lũy kinh nghiệm thiết kế tiêu chuẩn và hiểu biết về ép phun một cách hiệu quả và nhanh chóng
- Qua so sánh quy trình thiết kế và chế tạo khuôn của công nghệ CAE và công nghệ truyền thống, thấy rõ những bất cập của công nghệ truyền thống ở khâu thử khuôn Sau khi làm khuôn xong, phải kiểm tra khuôn thật, nếu thấy có khuyết tật thì phải sửa khuôn hoặc làm khuôn mới
- Trái lại, với công nghệ CAE, mọi thứ được phân tích kỹ càng và chính xác, kiểm soát được những lỗi sai tiềm ẩn trong thiết kế và chế tạo khuôn, giảm thiểu lỗi ngoài dự kiến trong
57 giai đoạn thử khuôn Phần mềm công nghệ CAE trở thành công cụ không thể thiếu trong quá trình thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa và quy trình ép nhựa [1]
Phân tích CAE dòng chảy nhựa của sản phẩm trong khuôn ép nhựa
Dùng phần mềm Moldex 3D làm công cụ hỗ trợ để phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn
5.3.1 Phân tích thời gian điền đầy (Melt Front Time)
Hình 5.1: Mô phỏng thời gian điền đầy
Thời gian điền đầy (Melt Front Time) là thời gian mà nhựa được đẩy vào lòng khuôn tại cá vị trí khác nhau và tổng thời gian điền đầy toàn bộ lòng khuôn Thông số này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như áp suất phun, kích thước hệ thống kênh dẫn, kích thước cổng phun, nhiệt độ nhựa,
Dựa trên kết quả phân tích được thể hiện ở hình, thời gian điền đầy sản phẩm trong khuôn là: 2 giây
Có thể thấy lòng khuôn được điền đầy khá đồng đều và khoảng chênh lệch thời gian giữa các vùng điền đầy cuối cùng không lớn, cho thấy việc bố trí cổng phun hợp lý và điền đầy hết lòng khuôn
5.3.2 Phân tích rỗ khí (Air Trap)
Hình 5.2: Mô phỏng phân tích rỗ khí
Rỗ khí là hiện tượng xuất hiện các bọt khí trong quá trình ép sản phẩm, gây hình thành các lỗ bên trong sản phẩm hoặc khiến sản phẩm không đầy đủ Hiện tượng này có thể dễ dàng quan sát bằng mắt thường mà không cần phải ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm Tuy nhiên, nó gây khuyết tật hoặc có thể làm giảm tính thẩm mỹ và độ bền của sản phẩm
Theo kết quả phân tích ở hình trên, rỗ khí xuất hiện ở các vị trí điền đầy sau cùng trong lòng khuôn (các hình cầu màu xanh da trời trong hình thể hiện vị trí có thể xuất hiện rỗ khí) Tại những vị trí này, không khí bị dồn nén lại và không thể thoát ra được, gây ra hiện tượng rỗ khí Từ kết quả phân tích này, có thể xác định được vị trí có khả năng xuất hiện rỗ khí để đưa ra biện pháp khắc phục và giảm thiểu khuyết tật cho sản phẩm
+ Các dòng tập trung trong sản phẩm: khi sản phẩm có các dòng tập trung, khí thường bị dồn vào một chỗ, gây ra bọt khí tại đó
+ Khí bị giữ lại trong sản phẩm: trong quá trình đổ khuôn, không khí có thể bị giữ lại tại các vùng đổ sau cùng, tạo ra áp suất trong sản phẩm và dẫn đến hình thành rỗ khí
+ Áp suất quá cao: nếu áp suất quá cao trong quá trình sản xuất, khí bị nén lại và tạo thành bọt khí
+ Tốc độ phun quá nhanh: tốc độ phun quá nhanh có thể dẫn đến tạo bọt khí, đặc biệt khi sản phẩm có dòng tập trung
+ Thiết kế sản phẩm không tối ưu: nếu bề dày của sản phẩm không phù hợp tại các vị trí có nguy cơ xuất hiện rỗ khí, dẫn đến tạo ra rỗ khí
+ Cổng phun không đặt đúng vị trí: nếu cổng phun không đặt đúng vị trí, có thể dẫn đến tập trung khí và tạo ra rỗ khí
+ Hệ thống thoát khí không tối ưu: nếu hệ thống thoát khí không tối ưu, khí sẽ không được thoát đúng cách, dẫn đến tạo rỗ khí trong sản phẩm
+ Thiết kế sản phẩm với bề dày phù hợp tại vị trí có nguy cơ xuất hiện rỗ khí
+ Thay đổi vị trí cổng phun để giảm tập trung khí và tăng khả năng thoát khí
+ Giảm tốc độ phun để tránh tạo bọt khí, tuy nhiên, trước khi giảm tốc độ, cần phải tối ưu hệ thống thoát khí
+ Giảm áp suất của trục vít hoặc lực ép để giảm tốc độ, đặc biệt khi bọt khí được hình thành gần cổng phun
+ Sử dụng thanh lói hoặc đưa bọt khí vào vùng dễ thoát khí để giảm khuyết tật sản phẩm
5.3.3 Phân tích đường hàn (Weld Line)
Weld Line là sự xuất hiện của một đường không đồng màu trên thành sản phẩm, thường có màu trắng bạc Nó cũng được nhận ra bởi sự xuất hiện của các vết đen ở cuối dòng chảy (do không khí bị giữ lại), các vết hình chữ V và các đường màu khác nhau Khi sử dụng màu vô cơ, đường hàn xuất hiện dưới dạng các đường màu xám Hiện tượng này dễ thấy trong bóng tối hoặc trên các bề mặt sản phẩm bóng Hiện tượng này tiềm ẩn khả năng sản phẩm bị phá vỡ rất cao ngay tại vị trí xuất hiện đường kết nối trong quá trình sử dụng Các vị trí có khả năng xuất hiện đường hàn (Weld Line) được thể hiện ở hình dưới:
Hình 5.3: Mô phỏng phân tích đường hàn
Các đường hàn được thể hiện bằng các đường màu đỏ, tập trung tại các vị trí giao nhau giữa 2 dòng chảy nhựa
+ Thiết kế sản phẩm không tối ưu: Sản phẩm có thiết kế không phù hợp, với nhiều vùng giao nhau, lồi lõm tạo ra khoảng trống dẫn đến hiện tượng weld line
+ Điều kiện sản xuất không đúng: Khi quá trình sản xuất diễn ra không đúng kỹ thuật, ví dụ như lượng nhựa chưa đủ để đổ vào khuôn, hoặc nhiệt độ khuôn chưa đủ nóng, hoặc áp suất khuôn không đủ mạnh, sẽ dẫn đến hiện tượng weld line
+ Vật liệu chất lượng kém: Khi sử dụng vật liệu kém chất lượng, chứa nhiều tạp chất hoặc không đồng nhất, sẽ gây ra weld line trên sản phẩm
+ Thời gian làm mát không đồng đều: Khi sản phẩm được làm mát không đồng đều, các khu vực bị làm mát nhanh hơn sẽ bị co rút, dẫn đến hiện tượng weld line
+ Áp suất phun chưa đúng: Khi áp suất phun nhựa chưa đúng, sẽ tạo ra khối lượng nhựa ít hơn ở các khu vực giao nhau, dẫn đến hiện tượng weld line
+ Vận hành máy móc không đúng cách: Khi vận hành máy móc không đúng cách, không theo đúng quy trình sản xuất, sẽ dẫn đến hiện tượng weld line trên sản phẩm
+ Thiết kế sản phẩm sao cho hạn chế sử dụng các đường hàn
+ Thay đổi vị trí của cổng phun để giảm tập trung khí và tăng khả năng trôi khí
+ Tăng áp lực ép để hạn chế sự tách hơi của khí
+ Giảm tốc độ phun nhựa hoặc tốc độ ép để tránh tạo bọt khí, tuy nhiên cần phải tối ưu hệ thống thoát khí trước khi giảm tốc độ
+ Sử dụng hỗn hợp nhựa có chứa chất tạo khí hoặc chất khử khí để hạn chế sự tách hơi của khí
+ Thêm một cổng phun khác để giảm áp lực trong khuôn đúc
+ Sử dụng thiết bị tạo rung động hoặc lực ép bổ sung để đẩy khí ra khỏi sản phẩm
+ Kiểm tra và bảo trì thiết bị đúc thường xuyên để đảm bảo hoạt động hiệu quả
5.3.4 Phân tích áp suất phun (Pressure) Áp suất phun (Pressure) là một thông số quan trọng trong quá trình ép phun, nó ảnh hưởng đến cơ tính của sản phẩm và sự ổn định về mặt kích thước
Xác định áp suất khuôn giúp kiểm soát độ ổn định của sản phẩm, khả năng điền đầy khuôn và độ nén của vật liệu Áp suất phun ảnh hưởng lớn đến quá trình ép cũng như chất lượng của sản phẩm Nếu áp suất thấp sẽ điền thiếu nhựa, do đó phải tăng thời gian ép, tăng tốc độ phun gây ra co ngót không đều trên sản phẩm Áp suất cao sẽ làm tăng lực kẹp khuôn và nếu tăng lên cao quá sẽ sinh ra bavia tại mặt phân khuôn và tại vị trí có khe hở như ở ty lói, hệ thống thoát khí [1]
Tính bền cho bộ khuôn
Tính bền khuôn là một công đoạn cũng hết sức quan trọng trong quá trình thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa Nó quyết định xem khuôn đã thiết kế ra có đủ độ bền hay không, có chịu được áp lực từ dòng chảy nhựa đi xuống và không gây ra các hư hỏng cho các tấm khuôn
Việc không thỏa mãn điều kiện bền sẽ làm cho bộ khuôn yếu khi thao tác trên máy ép, tuổi thọ của các tấm khuôn kém, dễ bị hư hỏng, phá vỡ Đối với tấm khuôn dương sẽ dễ bị võng xuống nhiều (chuyển vị lớn), mặt phân khuôn khi đó sẽ bị hở, trong khi ép sẽ bị xì nhựa ra ngoài, sinh ra bavia ngay mặt phân khuôn, làm mất tính thẩm mỹ của sản phẩm phẩm
Thông thường khi tính toán bền, thường chỉ tính cho tấm khuôn dương hoặc cụm của tấm khuôn dương (hay cụm các tấm khuôn ở phần di động tiếp xúc lên 2 gối đỡ) Vì đây là phần khuôn tiếp xúc và chịu áp lực trực tiếp của nhựa lỏng từ cuốn phun xuống Phần khuôn này áp lên và có một khoảng hở ở giữa so với 2 gối đỡ Do đó, đây là nơi chịu ứng suất và chuyển vị lớn nhất của bộ khuôn, chỉ cần xét điều kiện bền tại vị trí này sẽ biết được khuôn đã thiết kế có bền hay không và điều chỉnh lại cho phù hợp
Khi tính bền, quan tâm đến 2 điều kiện bền là ứng suất bền cho phép [𝝈] 𝒃 và chuyển vị lớn nhất của tấm khuôn
Nếu không thỏa mãn về điều kiện bền, có thể sử dụng các biện pháp để tăng thêm độ bền cho tấm khuôn như đổi vật liệu, tăng độ dày, thêm các chi tiết trụ đỡ bên dưới cụm chi tiết,
Tính bền cho bộ khuôn
Sử dụng module Simulate của phần mềm PTC Creo Parametric 8.0 để tính bền Đối tượng để tính bền của bộ khuôn là tấm khuôn dương
Hình 5.9: Tấm khuôn dương Thông số đầu vào gồm có:
Hình 5.10: Thông số áp suất phun Áp suất (Pressure) tác dụng lên cụm chi tiết chính là áp suất phun của nhựa mà đã mô phỏng được trong phần mềm Moldex 3D như hình trên Mỗi bề mặt trên lòng khuôn sẽ chịu một áp suất của nhựa khác nhau nhưng không thể chuyển các áp suất này một cách chính xác qua module Simulate Biện pháp đơn giản nhất là sẽ gán áp suất lớn nhất của nhựa làm ứng suất tác dụng lên tất cả các bề mặt lòng khuôn Nếu trường hợp này điều kiện bền được thỏa mãn suy ra trường hợp ban đầu cũng sẽ được thỏa mãn Ở đây áp suất phun lớn nhất là 34.226
Hình 5.11: Gán ứng suất cho khuôn dương
Tạo bề mặt ràng buộc (Displacement) của khuôn dương chính là bề mặt tiếp xúc lên 2 gối đỡ, khống chế 6 bậc tự do
Hình 5.12: tạo bề mặt ràng buộc
Chọn vật liệu là STEEL MEDIUM CARBON ứng với thép C55 - thép cacbon trung bình với ứng suất bền cho phép là [𝝈] 𝒃 = 460 (MPa)
Hình 5.13: Thêm vật liệu Tiến hành Mesh khuôn dương: Refine Model Auto Gem
Hình 5.14: kết quả sau khi mesh
Tiến hành chạy để phần mềm bắt đầu thực hiện tính toán bền: Home Analyses and StudiesFile New Static OK Run Start
Hình 5.15: Phân tích tính toán bền
Kết quả của ứng suất Von Mises
Hình 5.16: kết quả ứng suất Von Mises
70 Ứng suất Von Mises lớn nhất tác dụng lên cụm chi tiết là khoảng 348.988 (MPa) (vùng màu xanh nước biển trên hình) < [𝝈] 𝒃 = 460 (MPa) Vậy thỏa mãn điều kiện bền
Kết quả ứng suất Max Principal
Hình 5.17: Kết quả ứng suất Max Principal Ứng suất Max Principal lớn nhất tác dụng lên cụm chi tiết là khoảng 151.785 (MPa)
(vùng màu xanh lá trên hình) < [𝝈] 𝒃 = 460 (MPa) Vậy thỏa mãn điều kiện bền
Kết quả của chuyển vị (Displacement)
Hình 4.18: Kết quả của chuyển vị (Displacement)
Chuyển vị này phải nằm trong khoảng độ hở cho phép của vật liệu nhựa thì mới thỏa mãn điều kiện bền Chuyển vị (Displacement) lớn nhất tác dụng lên cụm chi tiết là khoảng 0.03997 (mm) (vùng màu đỏ trên hình) thấp hơn khoảng độ hở cho phép của nhựa ABS là 0.0254 – 0.381 (mm) Vậy thỏa mãn điều kiện bền
CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHUÔN
Chuẩn bị trước khi gia công
Gia công bộ khuôn chủ yếu sử dụng máy phay CNC Mazak Mazatech V10
Hình 6.1: máy phay CNC Mazak Mazatech V10
Sử dụng các loại dụng cụ cắt sau:
Hình 6.2 Dụng cụ cắt trong quá trình gia công
6.1.3 Xét chuẩn phôi và đo dao
- Kiểm tra kích thước phôi, kiểm tra bản vẽ
- Phôi và ê-tô phải được vệ sinh sạch trước khi gá, cần chú ý khoảng cách phôi cao hơn ê-tô để dao không va vào ê-tô trong quá trình gia công
- Dùng đồng hồ so rà phẳng mặt phôi
- Dao được gá vào Collet trước khi gắn vào ổ dao của máy phay
- Trước khi gia công cần xét chuẩn phôi, đo dao và kiểm tra chương trình gia công.
Gia công 6 mặt các tấm khuôn
Các phôi trước khi gia công đều được gia công 6 mặt đạt kích thước như bản vẽ Tất cả các chi tiết được lấy chuẩn gia công ở giữa.
Gia công các tấm khuôn
Bảng 6.1: Bảng kích thước các chi tiết của bộ khuôn
STT Tên chi tiết Kích thước (mm) Vật liệu Số Lượng
Kích thước phôi (mm) Vật liệu Dồ gá
420x380x50 Thép C55 Tấm điện từ Đánh số thứ tự bề mặt gia công
- Nguyên công 1: Phay mặt đầu, Phay 4 mặt bên, phay biên dạng lòng khuôn
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
3 Phay thô 4 mặt bên Dao phay ngón ∅25 1000 2200 0.5
4 Phay tinh 4 mặt bên Dao phay ngón ∅25 800 3500 0.1
5 Phay thô dạng lòng khuôn
6 Phay tinh biên dạng lòng khuôn
- Nguyên công 2: Phay mặt đáy, phay các lỗ lắp bạc dẫn hướng, phay lỗ lắp vòng định vị và bạc cuốn phun
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Phay thô mặt đáy (4) Dao phay mặt dầu ∅60
2 Phay tinh mặt đáy (4) Dao phay mặt dầu ∅60
3 Định tâm 4 lỗ lắp bạc (1) Dao basic drill
4 Khoan 4 lỗ bạc dẫn hướng
5 Khoét thô 4 lỗ bạc dẫn hướng
6 Khoét tinh 4 lỗ bạc dẫn hướng
7 Phay lỗ bậc (2) Dao Endmill
8 Định tâm lỗ bạc cuốn phun
9 Khoan lỗ bạc cuốn phun
10 Phay lỗ lắp vòng định vị ∅100
11 Phay lỗ bậc lắp bạc cuốn phun
12 Phay tinh lỗ lắp bạc cuốn phun ∅12 (11)
13 Khoan định tâm lỗ bu lông
14 Khoan bu lông M6 (10) Dao drill ∅5.25 20 350 2
15 Taro lỗ bu lông M6 (10) Mũi taro M6 40 80
- Nguyên công 3: khoan, taro đường làm mát
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Khoan định tâm 8 lỗ đường làm mát
2 Khoan 8 lỗ đường làm mát ∅10
3 Khoan lỗ lắp đầu nối nước (8)
4 Taro lỗ lắp đầu nối nước (8)
- Nguyên công 4: khoan, Taro lỗ xỏ bulong vòng
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Khoan định tâm lỗ xỏ bu lông vòng (9)
2 Khoan lỗ xỏ bu lông vòng M12 (9)
3 Taro lỗ xỏ bulong vòng M12 (9)
- Nguyên công 5: chamfer tất cả các cạnh
Tấm khuôn âm sau khi được gia công
Hình 6.3: Tấm khuôn âm sau khi gia công
Kích thước phôi (mm) Vật liệu Dồ gá
380x380x50 Thép C55 Tấm điện từ Đánh số thứ tự bề mặt gia công
- Nguyên công 1: Phay mặt đầu, Phay 4 mặt bên, phay biên dạng lòng khuôn
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
3 Phay thô 4 mặt bên Dao phay ngón ∅25 1000 2200 0.5
4 Phay tinh 4 mặt bên Dao phay ngón ∅25 800 3500 0.1
5 Phay thô dạng lòng khuôn
6 Phay tinh biên dạng lòng khuôn
- Nguyên công 2: Phay mặt đáy, phay các lỗ lắp trục dẫn hướng, lỗ lắp ti lói, các lỗ lắp bu lông, lỗ lắp chốt giật đuôi keo
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Phay thô mặt đáy (4) Dao phay mặt dầu ∅60
2 Phay tinh mặt đáy (4) Dao phay mặt dầu ∅60
3 Định tâm các lỗ trên mặt đáy Dao basic drill ∅10
4 Khoan 4 lỗ trục dẫn hướng
5 Khoét thô 4 lỗ trục dẫn hướng
6 Khoét tinh 4 lỗ bạc dẫn hướng
7 Phay lỗ bậc (2) Dao Endmill
9 Khoan lỗ chốt giật đuôi keo
10 Khoét lỗ chốt giật đuôi keo
11 Khoan lỗ ty lói ∅4.8 (4) Dao drill
12 Khoét lỗ ty lói ∅5 (4) Dao Endmill
13 Khoan lỗ lắp chốt hồi ∅11.8
14 Khoét lỗ lắp chốt hồi ∅12 (2) Dao drill ∅12 1000 3500 0.5
15 Khoan lỗ ∅10.5 lắp bu lông
Nguyên công 4: khoan, Taro lỗ xỏ bulong vòng
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Khoan định tâm lỗ ren M12 (9)
3 Taro lỗ ren M12 (9) Mũi Taro M12x1.5 40 80
Nguyên công 5: chamfer tất cả các cạnh
Tấm khuôn dương sau khi được gia công
Hình 6.4: Tấm khuôn dương sau khi gia công
Kích thước phôi (mm) Vật liệu Dồ gá
380x50x100 Thép C45 Tấm điện từ Đánh số thứ tự bề mặt gia công
Nguyên công 1: Phay thô mặt (1)
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Phay thô mặt (1) Dao phay mặt dầu
Nguyên công 2: Phay thô mặt (2)
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Phay thô mặt (2) Dao phay mặt dầu
Nguyên công 3: Phay thô các mặt còn lại
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Phay thô các mặt còn lại
Nguyên công 4: khoan các lỗ xỏ bu long
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Khoan định tâm lỗ xỏ bu lông (4)
2 Khoan lỗ xỏ bu lông M12 (9)
Nguyên công 5: chamfer tất cả các cạnh
Gối đỡ sau khi gia công
Hình 6.5: Gối đỡ sau khi gia công
Kích thước phôi (mm) Vật liệu Dồ gá
380x275x15 Thép C45 Tấm điện từ Đánh số thứ tự bề mặt gia công
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
Nguyên công 2: Phay mặt 7, phay 4 mặt bên, Khoan các lỗ trên tấm giữ
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
1 Phay thô mặt đáy (8) Dao phay mặt dầu ∅60
2 Phay tinh mặt đáy (8) Dao phay mặt dầu ∅60
3 Phay thô 4 mặt bên Dao phay ngón ∅25
4 Phay tinh 4 mặt bên Dao phay ngón ∅25
5 Định tâm các lỗ trên mặt đáy Dao basic drill ∅10
6 Khoan 4 lỗ lắp bu lông (1) Dao drill
7 Taro 4 lỗ lắp bu lông (1) Mũi Taro M8 40 80
10 Khoan lỗ chốt giật đuôi keo
11 Khoét lỗ chốt giật đuôi keo
12 Phay lỗ bậc (10) Dao Endmil
12 Khoan 10 lỗ ty lói ∅4.8 (4) Dao drill
13 Khoét 10 lỗ ty lói ∅5 (4) Dao Endmill
14 Phay 10 lỗ bậc (7) Dao Endmill
13 Khoan 4 lỗ lắp chốt hồi ∅11.8
14 Khoét 4 lỗ lắp chốt hồi ∅12
15 Phay 4 lỗ bậc (6) Dao drill ∅20 800 2200 0.5
Nguyên công 3: chamfer tất cả các cạnh
Tấm giữ sau khi được gia công
Hình 6.6: Tấm giữ sau khi gia công
Kích thước phôi (mm) Vật liệu Dồ gá
380x275x15 Thép C45 Tấm điện từ Đánh số thứ tự bề mặt gia công
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
Nguyên công 2: Phay mặt (5), Phay các mặt bên, Gia công các lỗ
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
3 Phay thô 4 mặt bên Dao phay ngón ∅25 1000 2200 0.5
4 Phay tinh 4 mặt bên Dao phay ngón ∅25 800 3500 0.1
5 Định tâm các lỗ trên mặt đáy
6 Khoan 4 lỗ xỏ bu lông (3)
7 Phay 4 lỗ bậc (4) Dao endmill ∅10 800 2200 0.5
Nguyên công 3: chamfer tất cả các cạnh
Hình ảnh tấm giữ sau khi gia công
Hình 6.7: tấm đẩy sau khi gia công
Kích thước phôi (mm) Vật liệu Dồ gá
380x420x20 Thép C45 Tấm điện từ Đánh số thứ tự bề mặt gia công
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
Nguyên công 2: Phay mặt (4), Phay các mặt bên, Gia công các lỗ
Quy trình công nghệ gia công
STT Bước công nghệ Dao Chế độ cắt
2 Phay thô 4 mặt bên Dao phay ngón ∅25 1000 2200 0.5
3 Định tâm các lỗ trên mặt đáy
4 Khoan 4 lỗ xỏ bu lông ∅9 (1)
5 Phay 4 lỗ bậc (2) Dao endmill ∅10 800 2200 0.5
4 Khoan 2 lỗ xỏ bu lông ∅7 (7)
5 Phay 4 lỗ bậc (6) Dao endmill ∅10 800 2200 0.5
Nguyên công 3: chamfer tất cả các cạnh
Đánh bóng bộ khuôn
Đánh bóng bộ khuôn ép nhựa là quá trình làm nhẵn bóng và tạo bề mặt trơn trên bề mặt của khuôn ép nhựa Quá trình này giúp loại bỏ những vết dơ, vết xước, vết ố và những khiếm
90 khuyết khác trên bề mặt khuôn, nhờ vậy đảm bảo chất lượng sản phẩm nhựa khi ép sẽ đạt chất lượng cao nhất
Các phương pháp đánh bóng khuôn ép nhựa phổ biến:
- Đánh bóng cơ học là phương pháp được thực hiện nhiều nhất bằng cách sử dụng những dụng cụ có khả năng cắt hoặc tạo biến dạng mềm bề mặt nguyên vật liệu như mài kim loại, gạch ceramic, dụng cụ đánh bóng hay mài cắt kim cương Qua đó xoá bỏ được phần nào bị rỗ trên bề mặt nhằm có được bề mặt trơn bóng Phương pháp phần lớn làm thủ công
- Đánh bóng bằng hoá chất là quy trình mà qua đấy bề mặt nhô lên được bao phủ và mài nhẵn bởi bề mặt hoá chất và từ đó có được bề mặt nhẵn
- Đánh bóng điện phân cũng giống với đánh bóng hoá chất
- Đánh bóng bằng siêu âm là kỹ thuật dựa trên rung cường độ cao cho phép dung dịch mài cọ xát liên tục với bề mặt khuôn, từ đó giúp bề mặt có được mức độ bóng đều nhất định nên cực kỳ có lợi đối với việc làm sạch bề mặt khuôn Do rung động là cực thấp cho nên sẽ không xảy ra biến dạng bề mặt, nhưng vì kết cấu phức tạp cho nên quá trình sản xuất và lắp ráp thiết bị cũng gây ít nhiều trở ngại
- Đánh bóng sử dụng dòng chảy chất lỏng nhờ vào tác dụng mài mòn của dòng vận tốc cao của chất lỏng có chứa những hạt mài chảy trên mặt khuôn mẫu để đạt đến mục tiêu đánh bóng
- Đánh bóng từ tính là phương pháp dùng những hạt mài có từ tính được làm thành hình chổi mài dưới tác động của từ tính và di chuyển trên mặt khuôn nhằm đánh bóng khuôn Phương pháp này có hiệu quả cao, chất lượng ổn định và dễ vệ sinh [9]
Hình 6.8: dụng cụ đánh bóng
Lắp ráp bộ khuôn
Sau khi hoàn tất tất cả các tấm khuôn thì bắt đầu lắp ráp Phương pháp được sử dụng lắp ráp các tấm khuôn ở đây là phương pháp thử và phương pháp lắp từ trong ra ngoài Trong quá trình ráp có thể lắp thành các cụm chi tiết riêng biệt sau đó lắp các cụm chi tiết đó lại thành bộ khuôn Trước khi tiến hành lắp ráp một bộ khuôn cần lưu ý các vấn đề sau:
Có đầy đủ dụng cụ phục vụ cho quá trình lắp ráp như: vít lục giác, bulông, đai ốc, palăng, cần cẩu (nếu khuôn nặng) …Các bộ phận của khuôn phải đầy đủ và đã đạt độ chính xác theo yêu cầu
Lau chùi sạch sẽ các bộ phận trước khi lắp
Quá trình lắp ráp được thực hiện theo các bước như sau:
Bảng 6.2: Các bước Lắp ráp bộ khuôn
Bước Hình ảnh Nội dung
1 Lắp bạc cuốn phun vào tấm khuôn cố định
Lắp vòng định vị vào tấm khuôn cố định bằng 2 bu lông M6
3 Lắp bạc dẫn hướng vào tấm khuôn cố định
Lắp 8 đầu nối ống nước vào tấm khuôn cố định
5 Lắp trục dẫn dướng vào tấm khuôn di động
6 Định vị 4 lò xo vào lỗ lắp chốt hồi
7 Cố định tấm giữ trên lò xo
9 Lắp 10 ty lói và chốt giật đuôi keo
10 Lắp tấm đẩy và cố định bằng 4 bu lông M8
13 Lắp tấm kẹp sau và cố định bằng 4 bu lông M12, lắp trụ hỗ trợ bằng bu lông M6
14 Lắp 2 nửa khuôn lại với nhau
Bộ khuôn khi lắp ráp hoàn chỉnh
Hình 6.9: Bộ khuôn lắp ráp hoàn chỉnh
Ép thử bộ khuôn
- Chuẩn vật liệu nhựa ABS cần phải hút ẩm trước khi đưa vào họng phun để sấy khô
- Chuẩn bị khuôn để làm sạch, lau sạch dầu chống gỉ ở miệng khuôn, miệng phun và rãnh dẫn Bề mặt của khuôn, khoang và xung quanh miếng chèn phải sạch sẽ để tránh dầu dính vào sản phẩm hoặc chặn lỗ thoát khí của khuôn
- Chuẩn bị máy ép nhựa Shine Well W-120B đã lấy hết nhựa ra khỏi đầu phun và làm sạch họng phun trước khi đổ nhựa vào
- Chuẩn bị các dụng cụ để gá bộ khuôn lên máy ép như palang, mỏ kẹp
Hình 6.10: Gá khuôn lên máy ép
Hình 6.11: Kiểm tra quá trình đóng mở khuôn
Bước 1: Chuẩn bị vật liệu nhựa, bộ khuôn, máy ép
Bước 2: Gá khuôn lên máy ép
- Làm sạch bề mặt lắp khuôn
- Điều chỉnh khoảng cách giữa 2 tấm gá máy ép lớn hơn chiều dày khuôn
- Di chuyển khuôn bằng thiết bị cẩu trục hoặc palang và đặt chúng vào giữa cavity và core
- Điều chỉnh thiết bị kẹp và lắp đặt bản nối lõm vào cavity, core theo thứ tự được xác định trước
- Di chuyển bầu bơm của máy, xác định vị trí lắp đặt khuôn và điều chỉnh khoảng cách đầu phun, nên lắp vòng định vị vào khuôn để quá trình này có thể dễ dàng thao tác
- Điều chỉnh cơ cấu kẹp bằng tay, kiểm tra bộ phận di động của khuôn và bộ phận cấp dầu bôi trơn
- Điều chỉnh khoảng đẩy của pin đẩy
- Lắp bulong vào vòi phun
Bước 3: Thiết lập thông số ép
- Nhiệt độ của nhựa lỏng sau khi ra khỏi miệng phun của máy ép phun
- Tốc độ bơm nhựa vào khuôn và tốc độ quay của trục vít khi quay trở lại để lất nhựa ra
- Áp suất phun, áp suất mở khuôn, áp suất đóng khuôn, áp suất duy trì, áp suất kẹp khuôn của khuôn ép nhựa
- Khoảng đẩy sản phẩm, khoảng mở khuôn
- Thời gian bơm nhựa vào khuôn, giữ áp, làm nguội sản phẩm phẩm
Bước 4: Ép thử và kiểm nghiệm sản phẩm: Sau khi có đủ vật liệu, khuôn mẫu và thiết bị ép Tiến hành ép sản phẩm, nếu sản phẩm đạt thẩm mĩ và kỹ thuật sẽ tiến hành đóng thùng và gửi hàng Nếu sản phẩm không đạt thì cần tiến hành điều chỉnh thông số ép và ép lại để sản phẩm đạt yêu cầu đề ra
Bước 5: Hiệu chỉnh thông số ép
- Chỉnh thông số nhiệt độ máy ép nhựa: Nếu cài đặt nhiệt độ quá thấp thì nhựa sẽ không nóng chảy được còn khi cài đặt nhiệt độ quá cao sẽ gây ảnh hưởng đến tính năng và chất lượng của sản phẩm và dẫn đến sản phẩm nhựa ép ra không theo ý muốn
- Chỉnh thông số áp lực: Do quá trình ép nhựa đòi hỏi cần có lực tác dụng khá cao của áp lực nên mỗi dòng sản phẩm nhựa khác nhau sẽ yêu cầu áp lực khác nhau Việc cài đặt áp lực quá cao hoặc quá thấp sẽ làm gián đoạn quá trình hoạt động thông thường của máy ép nhựa và gây ảnh hưởng chất lượng sản phẩm nhựa
- Chỉnh thông số cho tốc độ ép phun: Tốc độ ép phun là thông số có ảnh hưởng lớn đối với chất lượng sản phẩm tạo ra, nếu tốc độ không phù hợp sẽ dẫn đến sản phẩm ép nhựa bị lỗi Tùy theo từng loại vật liệu nhựa khác nhau thì cần điều chỉnh tốc độ ép phun và điều chỉnh thông số thiết bị ép nhựa là khác nhau
- Thời gian kết thúc một chu kỳ ép nhựa: Là quãng thời gian bắt đầu tính từ khi vật liệu nhựa chuẩn bị bước sang giai đoạn ép phun đến khi tạo ra sản phẩm nhựa hoàn chỉnh
Bước 6: Sửa khuôn: Sau khi hiệu chỉnh các thông số ép mà sản phẩm vẫn chưa đạt yêu cầu về thẩm mĩ cũng như độ bền thì phải tiến hành sửa khuôn
6.6.3 Các lỗi xuất hiện trên sản phẩm khi ép
Bảng 6.3: Thông số ép thực tế
Thông số Áp suất phun
Hình 6.12: sản phẩm bị bavia
- Do bề mặt hai linh kiện hoặc mặt phân khuôn có khe hở hoặc chưa tương ứng với độ nhớt của nhựa ABS Nhựa ABS có độ nhớt thấp và do đó có thể lấp đầy những khoảng trống thậm chí rất nhỏ (chẳng hạn như các kênh dẫn khí) và tạo ra bavia Ngoài ra, nếu bề mặt khi đóng của khuôn bị hở do lực kẹp yếu hoặc cần thiết, thì cũng dễ tạo ra bavia
- Áp suất phun ép quá cao
- Gia công lại mặt phân khuôn của tấm khuôn âm và tấm khuôn dương khít với nhau Có thể hàn đắp mặt bị lõm và mài lại bề mặt lồi
- Giảm áp suất phun, áp suất và tốc độ phun nhỏ lại
Sản phẩm bị thiếu nhựa
Bảng 6.4: Thông số thực tế
Thông số Áp suất phun
Hình 6.13: Sản phẩm bị thiếu nhựa
6.6.4 Sản phẩm hoàn thiện sau khi ép
Bảng 6.5: Thông số lý thuyết
Thông số Áp suất phun
Bảng 6.6: Thông số thực tế
Thông số Áp suất phun
Hình 6.14: sản phẩm hoàn chỉnh
Nhận xét sản phẩm sau khi ép
- Sản phẩm có hình dáng, kích thước tương đồng so với bản thiết kế 3D
- Đường chữ C hai bên của sản phẩm đầy đặn, không bị rỗ khí
- Sản phẩm không bị vết của mặt phân khuôn nhưng có vết của miệng phun
- Còn dấu vết của ty đẩy tuy nhiên không ảnh hưởng tới hình dáng thiết kế ban đầu của sản phẩm
- Sản phẩm đáp ứng được mục đích sử dụng của nhóm đã đề ra
Hình 6.15: Sản phẩm được đưa vào sử dụng thực tế