THIẾT kế KHUÔN ép NHỰA CHO sản PHẨM hộp CHỐNG sét SAICOM

Phần A tập trung chủ yếu các kiến thức tổng quan cơ bản về ngành nhựa khuôn mẫu như: quy trình thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa, tìm hiểu về máy ép phun… Các kiến thức của phần này tạo c

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY -o0o -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA CHO SẢN PHẨM HỘP CHỐNG SÉT SAICOM

GVHD : TS Phan Tấn Tùng SVTH : Hà Công Anh Tuấn MSSV : 20503288

TP Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2010

TP HCMBK

Trước tiên, em xin cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Cơ Khí và toàn thể thầy cô trường ĐH Bách Khoa TP.HCM đã trang bị những kiến thức quý báu cũng như đã giúp

đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường

Và em cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phan Tấn Tùng đã

tận tình giúp đỡ em nghiên cứu đề tài ngay từ khi bắt đầu cho khi hoàn thành luận văn Thầy đã chỉ dẫn cho em phương pháp nghiên cứu đề tài, cũng như cung cấp các kiến thức cần thiết để phục vụ cho quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Ngoài ra, em xin được gửi lời cám ơn chân thành đến anh Ngô Văn Chương, giám đốc công ty TNHH Cơ khí Khuôn mẫu BK N.V.C, đã tận tình giúp đỡ em trong

suốt thời gian thực tập tại quý công ty, tạo cơ sở cho việc thực hiện luận văn

Sau cùng là lòng biết ơn chân thành đối với gia đình em, những người luôn sát cánh, cổ vũ và động viên em trong thời gian qua

ii

Đề tài này nghiên cứu về những vấn đề cơ bản nhất khi thiết kế khuôn ép phun cho sản phẩm nhựa, đồng thời lấy sản phẩm nắp hộp chống sét SAICOM làm một ví dụ cho một sản phẩm nhựa cụ thể Theo đó, cấu trúc đề tài được chia làm 2 phần:

 Phần A: Tổng quan về công nghệ ép phun

 Phần B: Thiết kế khuôn cho sản phẩm nắp hộp chống sét SAICOM

Phần A tập trung chủ yếu các kiến thức tổng quan cơ bản về ngành nhựa khuôn mẫu như: quy trình thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa, tìm hiểu về máy ép phun… Các kiến thức của phần này tạo cơ sở cho quá trình thiết kế khuôn ở phần B

Phần B thiết kế một sản phẩm cụ thể để áp dụng các kiến thức trong phần A Ở phần này còn áp dụng các phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế khuôn Ví dụ như phần mềm MoldFlow là một phần mềm rất mạnh hỗ trợ việc thiết kế hệ thống dẫn nhựa cũng như hệ thống làm nguội sản phẩm, phần mềm cho phép khảo sát giả định trên máy tính quá trình điền đầy của nhựa trong lòng khuôn và quá trình làm nguội sản phẩm, giúp hạn chế các sai sót trong quá trình thiết kế khuôn Ngoài ra phần mềm Pro Engineer cũng là một công cụ hỗ trợ mạnh cho việc thiết kế khuôn 3D với một thư viện chi tiết khuôn mẫu khá phong phú Vì chỉ tập trung vào thiết kế khuôn nên em không đi sâu vào quy trình công nghệ gia công tấm khuôn, mà chỉ lập quy trình công nghệ cho một tấm khuôn điển hình (cụ thể là tấm khuôn sau)

Đề mục Trang

Trang bìa i

Nhiệm vụ luận văn Lời cảm ơn ii

Tóm tắt luận văn iii

Mục lục iv

Danh sách hình vẽ vi

Danh sách bảng biểu viii

PHẦN A: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 1

CHƯƠNG 1A: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 2

1.1 Tình hình phát triển của ngành nhựa khuôn mẫu nước ta hiện nay 2

1.1.1 Thuận lợi 2

1.1.2 Khó khăn 3

1.2 Quy trình sản xuất một sản phẩm nhựa 5

1.3 Các đặc điểm của phương pháp ép phun 7

1.3.1 Đặc điểm của phương pháp ép phun 7

1.3.2 Ưu nhược điểm của công nghệ ép phun 8

CHƯƠNG 2A: TRÌNH TỰ THIẾT KẾ KHUÔN ÉP PHUN 10

2.1 Quy trình thiết kế khuôn ép phun 10

2.2 Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa 10

2.2.1Các nguyên tắc cơ bản để thiết kế sản phẩm 10

2.2.2 Các chỉ tiêu khi thiết kế sản phẩm 12

2.3 Thiết kế khuôn ép nhựa 20

2.3.1 Giới thiệu cơ bản về khuôn ép nhựa 20

2.3.2 Thiết kế lòng khuôn 23

2.3.3 Thiết kế hệ thống dẫn nhựa 27

2.3.4 Thiết kế hệ thống dẫn hướng 35

2.3.5 Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm 36

2.3.6 Thiết kế hệ thống làm nguội 39

2.3.7 Thiết kế hệ thống thoát khí 41

CHƯƠNG 3A: TÌM HIỂU VỀ MÁY ÉP PHUN 43

3.1 Cấu tạo cơ bản của máy ép phun 43

3.2 Cấu tạo các bộ phận quan trọng của máy 45

3.2.1 Phễu nạp liệu (Hopper) 45

3.2.2 Xy lanh nguyên liệu 45

3.2.3 Trục vít 46

3.2.4 Bộ phận ngăn dòng chảy ngược 49

3.2.5 Vòi phun 49

3.2.6 Bộ phận truyền động 50

3.2.7 Hệ thống đóng mở khuôn 51

3.3 Nguyên tắc hoạt động của máy ép phun 52

1.1 Đặc điểm và yêu cầu của sản phẩm 55

1.2 Dùng phần mềm MoldFlow để đánh giá sản phẩm 57

1.2.1 Dựng mô hình 3D của sản phẩm bằng phầm mềm Pro.E 57

1.2.2 Phân tích tìm vị trí đặt miệng phun tối ưu 58

1.2.3 Phân tích vị trí miệng phun đã chọn 61

CHƯƠNG 2B: THIẾT KẾ KHUÔN NẮP HỘP CHỐNG SÉT 66

2.1 Thiết kế khoang tạo hình 66

2.1.1 Tính toán số sản phẩm trên khuôn 66

2.1.2 Bố trí các sản phẩm trên khuôn 67

2.2 Thiết kế hệ thống dẫn nhựa 67

2.2.1 Chọn kiểu miệng phun 67

2.2.2 Chọn dạng kênh dẫn 68

2.2.3 Chọn kích thước bạc cuống phun 70

2.2.4 Thiết kế và đánh giá hệ thống dẫn nhựa bằng MoldFlow 70

2.3 Thiết kế hệ thống dẫn hướng và định vị 74

2.4 Thiết kế hệ thống đẩy 74

2.5 Thiết kế hệ thống làm nguội 75

2.5.1 Tính toán hệ thống làm nguội 75

2.5.2 Khảo sát toàn bộ hệ thống (dẫn nhựa và làm nguội) bằng phần mềm MoldFlow 77

2.5.3 Chọn máy ép phun 82

2.6 Chọn vật liệu làm khuôn 83

2.7 Các thành phần khác của khuôn 85

2.7.1 Vòng định vị 85

2.7.2 Co nước 85

2.7.3 Bu lông vòng 85

CHƯƠNG 3B: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KHUÔN 86

3.1 Chọn dạng phôi gia công 86

3.2 Trình tự công nghệ gia công từng tấm khuôn cho sản phẩm nắp hộp chống sét SAICOM 86

3.3 Quy trình công nghệ gia công tấm khuôn sau (tấm số 3) 88

3.3.1 Phân tích chi tiết 88

3.3.2 Tiến trình gia công tấm khuôn sau 90

3.3.3 Thiết kế nguyên công cho tấm khuôn sau 91

3.3.4 Xác định lượng dư và kích thước trung gian 101

3.3.5 Xác định chế độ cắt và thời gian gia công 103

Tài liệu tham khảo 115

Phụ lục 116

Hình 1.1: Lưu đồ quy trình sản xuất một sản phẩm nhựa 5

Hình 2.1: Lưu đồ quy trình thiết kế khuôn 11

Hình 2.2: Ví dụ về góc tháo khuôn cho sản phẩm 13

Hình 2.3: Cách thiết kế phần chuyển tiếp 15

Hình 2.4: Vết lõm 15

Hình 2.5: Lỗ trống 15

Hình 2.6: Sự ưu tiên dòng chảy khi bề dày khác nhau 16

Hình 2.7: Cong vênh 16

Hình 2.8: Kích thước thiết kế góc bo 17

Hình 2.9: Khuyết tật liên quan đến góc bo 17

Hình 2.10: Thông số thiết kế lỗ không thông 18

Hình 2.11: Thông số thiết kế lỗ thông 19

Hình 2.12: Thông số hình học của gân 20

Hình 2.13: Một số kết cấu khuôn cơ bản 20

Hình 2.14: Kết cấu cơ bản của một bộ khuôn ép phun 22

Hình 2.15: Ví dụ bố trí sản phẩm theo vòng tròn 25

Hình 2.16: Ví dụ về bố trí sản phẩm theo dãy 26

Hình 2.17: Ví dụ về bố trí sản phẩm đối xứng 26

Hình 2.18: Hệ thống dẫn nhựa 27

Hình 2.19: Kích thước cuống phun 28

Hình 2.20: Bộ phận giữ cuống phun 29

Hình 2.21: Kích thước thiết kế đuôi nguội chậm 33

Hình 2.22: Hệ thống dẫn hướng 35

Hình 2.23: Chốt dẫn hướng 35

Hình 2.24: Bạc dẫn hướng 36

Hình 2.25: Hệ thống đẩy dùng chốt đẩy 36

Hình 2.26: Hệ thống đẩy dùng lưỡi đẩy 37

Hình 2.27: Hệ thống đẩy dùng ống đẩy 37

Hình 2.28: Hệ thống đẩy dùng tấm tháo 38

Hình 2.29: Kênh dẫn chất làm nguội 39

Hình 2.30: Làm nguội bằng vách tròn 40

Hình 2.31: Kích thước kênh làm nguội 41

Hình 2.32: Sản phẩm khuyết tật do thoát khí không tốt 42

Hình 2.33: Sản phẩm có hệ thống thoát khí tốt 42

Hình 3.1: Cấu tạo cơ bản của máy ép phun 43

Hình 3.2: Cụm nhựa hóa và đúc của máy ép phun 43

Hình 3.3: Cụm đóng mở khuôn của máy ép phun 44

Hình 3.4: Vòng băng đốt nóng xy-lanh 45

Hình 3.5: Cấu tạo trục vít 46

Hình 3.6: Kích thước của trục vít 47

Hình 3.7: Bộ phận ngăn dòng chảy ngược 49

Hình 3.8: Vòi phun máy ép phun 50

Hình 3.9: Ví dụ về hệ thống đóng mở bằng thủy lực 51

Hình 1.3: Kích thước của sản phẩm nắp hộp 57

Hình 1.4: Mô hình 3D của sản phẩm nắp hộp 58

Hình 1.5: Chia lưới cho mô hình sản phẩm 59

Hình 1.6: Kết quả phân tích vị trí miệng phun 61

Hình 1.7: Chọn vị trí miệng phun 62

Hình 1.8: Thời gian điền đầy 63

Hình 1.9: Phân bố áp suất 63

Hình 1.10: Phân bố nhiệt độ 63

Hình 1.11: Hướng của dòng chảy 64

Hình 1.12: Thời gian làm nguội 64

Hình 1.13: Vị trí các đường hàn 64

Hình 1.14: Vị trí các lỗ khí 65

Hình 2.1: Ví dụ về kiểu miệng phun cạnh 67

Hình 2.2: Kích thước miệng phun cạnh 68

Hình 2.3: Kích thước cuống phun 70

Hình 2.4: Mô hình sản phẩm và hệ thống kênh dẫn nhựa 71

Hình 2.5: Thời gian điền đầy 72

Hình 2.6: Áp suất điền đầy 72

Hình 2.7: Phân bố nhiệt độ nhựa 72

Hình 2.8: Vị trí các đường hàn 73

Hình 2.9: Phân bố các rỗ khí 73

Hình 2.10: Mô hình hệ thống dẫn nhựa và làm mát 77

Hình 2.11: Thời gian điền đầy 79

Hình 2.12: Áp suất điền đầy 79

Hình 2.13: Phân bố nhiệt độ 79

Hình 2.14: Thời gian làm nguội toàn bộ hệ thống 80

Hình 2.15: Thời gian làm nguội sản phẩm 80

Hình 2.16: Thời gian làm nguội hệ thống dẫn nhựa 80

Hình 2.17: Nhiệt độ nước làm nguội 81

Hình 2.18: Phân bố lỗ khí 81

Hình 2.19: Phân bố đường hàn 82

PHẦN A:

Biểu 2.1 : Góc thoát khuôn và chiều cao thoát khuôn 14

Bảng 2.1: Đường kính thủy của tiết diện ngang một số loại kênh dẫn 31

Bảng 2.2: Bảng tham khảo chọn độ dày tấm đẩy 38

PHẦN B: Biểu 1.1 : Giá trị lực kẹp khuôn theo thời gian 65

Biểu 2.1 : Lực kẹp khuôn 73

Biểu 2.2 : Biểu đồ lực kẹp khuôn 81

Bảng 1.1: Thông số quá trình điền đầy 62

Bảng 2.1: Chọn đường kính miệng phun theo khối lượng chi tiết 68

Bảng 2.2: Đường kính kênh dẫn nhánh đối với một số vật liệu nhựa 69

Bảng 2.3: Bảng thông số quá trình điền đầy 71

Bảng 2.4: Bảng thông số quá trình điền đầy (Filling Phase) 78

Bảng 2.5: Bảng thông số quá trình nén ép (Packing Phase) 78

Bảng 2.6: Thông số máy ép phun NIIGATA MD85 S-IV 83

Phần A:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun

Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun

Chương 3A: Tìm hiểu về máy ép phun

CHƯƠNG 1A: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

1.1 Tình hình phát triển của ngành nhựa khuôn mẫu

1.2 Quy trình sản xuất một sản phẩm nhựa

1.3 Đặc điểm của phương pháp ép phun

1.1 Tình hình phát triển của ngành nhựa khuôn mẫu nước ta hiện nay:

Cả nước hiện có hơn 2.000 DN hoạt động sản xuất kinh doanh trong lĩnh vực nhựa, trong

đó TP.HCM chiếm hơn 80% Với tốc độ tăng trưởng trung bình hơn 30%/năm, ngành nhựa được

đánh giá là một trong những ngành công nghiệp tiềm năng có mức tăng trưởng cao Đặc biệt,

trong hoạt động xuất khẩu, các DN ngành nhựa cũng đóng góp khá lớn vào tổng kim ngạch xuất

khẩu chung Năm 2007, ngành nhựa đạt kim ngạch xuất khẩu 750 triệu USD; năm 2008 đạt 930

triệu USD Trong 6 tháng đầu năm 2009, con số này đã đạt mức tăng trưởng trên 35% so với

cùng kỳ năm ngoái, với tổng giá trị trên 400 triệu USD, trong đó sản phẩm nhựa bao bì tiếp tục

chiếm ưu thế với tỷ lệ 80%

Hiện tại, các sản phẩm nhựa của Việt Nam đã được xuất khẩu tới 54 thị trường trên thế

giới, trong đó Nhật Bản là thị trường lớn nhất và cũng là thị trường xuất khẩu chiếm ưu thế với

88% tổng kim ngạch xuất khẩu các sản phẩm nhựa công nghiệp Với mức tăng trưởng khá lạc

quan này, dự kiến năm 2009 kim ngạch xuất khẩu của ngành nhựa sẽ đạt trên 1 tỷ USD, tăng

15% so với năm 2008 và sẽ là ngành hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam

1.1.1 Thuận lợi:

Ông Phạm Trung Cang - Chủ tịch Hiệp hội Nhựa TP.HCM cho biết, nếu như trước đây nói

đến các sản phẩm nhựa hầu như hàng Trung Quốc chiếm lĩnh những thị trường xuất khẩu lớn, thì

thời gian gần đây thị trường lại chuyển hướng sang Việt Nam bởi không muốn tập trung quá

nhiều vào một thị trường Vì thế, đây chính là cơ hội tốt cho các DN nhựa xuất khẩu của Việt

Nam Thêm nữa, các sản phẩm nhựa của Việt Nam vẫn có nhiều lợi thế, khả năng thâm nhập thị

trường tương đối tốt, được đánh giá có khả năng cạnh tranh cao, nhạy bén trong việc tiếp cận với

công nghệ sản xuất hiện đại… Do đó, ngành nhựa Việt Nam vẫn đạt mức tăng trưởng xuất khẩu

cao trong giai đoạn khó khăn nhất của nền kinh tế trong nước và thế giới, mở rộng thêm thị phần

ở các thị trường tiềm năng như EU, Nhật, Mỹ…

Với khả năng thâm nhập thị trường tương đối tốt, ngoài thị trường Nhật Bản đã vững thế

cạnh tranh, các DN Việt Nam đã chủ động vươn tới những thị trường mới như Trung Quốc, Ấn

Độ, Trung Đông, châu Phi…, vốn là những khu vực có nhu cầu cao không chỉ về sản phẩm bao

bì mà còn về các sản phẩm nhựa tiêu dùng và xây dựng

1.1.2 Khó khăn:

Tuy nhiên, các DN ngành nhựa cũng luôn gặp phải khó khăn chung, đó là phụ thuộc vào

nguyên liệu nhập khẩu nên luôn bị động về giá, ảnh hưởng đến sản xuất, giá thành sản phẩm và

sức cạnh tranh Hiện mỗi năm ngành nhựa cần khoảng 1,7 triệu tấn nguyên phụ liệu, trong khi

sản xuất nội địa mới đáp ứng khoảng 300 ngàn tấn Tình hình biến động giá cả nguyên liệu, ảnh

hưởng khủng hoảng tài chính toàn cầu thời gian qua đã tác động lớn tới hoạt động sản xuất, kinh

doanh của DN nhựa

Trên thực tế tại nước ta, ngành khuôn mẫu phát triển chậm so tốc độ phát triển của ngành

nhựa, chưa đáp ứng triệt để nhu cầu sản xuất trong nước Sở dĩ, ngành chế tạo khuôn mẫu của

nước ta chậm phát triển và không đáp ứng được nhu cầu của thị trường trong nước là do đội ngũ

công nhân và kỹ sư chế tạo khuôn mẫu của ta được đào tạo từ ngành cơ khí chế tạo khác của các

trường đại học và trường công nhân kỹ thuật, chưa có trường đào tạo chuyên sâu về chế tạo

khuôn mẫu ngành nhựa Theo các doanh nghiệp sản xuất khuôn mẫu, hiện nay các DN trong

ngành đang có xu hướng tuyển dụng nguồn nhân lực từ Trung Quốc có tay nghề cao hơn VN, họ

được đào tạo chính qui từ các trường thiết kế và chế tạo khuôn mẫu Trung Quốc Theo bà Trương

Thị Bàng - Phó Giám đốc Cty TNHH Lập Phúc, kỹ sư người Trung Quốc có phong cách làm việc

chuyên nghiệp, họ sử dụng thành thạo các công nghệ và thiết bị hiện đại Ngoài ra, họ có thể tự

sửa chữa cả máy móc, thiết bị khi có sự cố; mức lương thuê mướn thấp hơn so công nhân và kỹ

sư người VN (trung bình một công nhân lành nghề VN có mức lương từ 2,5 đến 3 triệu

đồng/tháng, trong khi đó đối với công nhân, kỹ sư từ Trung Quốc, doanh nghiệp chỉ trả từ 60 -

70% mức lương so kỹ sư, công nhân lành nghề VN) Xu hướng tuyển dụng này hiện tại đang tập

trung ở khu vực Chợ Lớn- TP HCM, bởi nơi đây có Cộng đồng DN nhựa truyền thống gốc Hoa

Đối với các sản phẩm mang tính đột xuất cấp bách, các DN nhựa thường đặt mua khuôn mẫu từ

Trung Quốc Vì thời gian gia công khuôn mẫu của Trung Quốc nhanh hơn gia công tại VN 40%,

giá thành khuôn mẫu chỉ bằng 40- 60%

1.2 Quy trình sản xuất một sản phẩm nhựa:

Yêu cầu khách hàng:

Khách hàng thông thường được phân làm 2 loại chính:

1) Khách hàng cung cấp bản vẽ chi tiết và sản phẩm mẫu (nếu có)

2) Khách hàng chỉ cung cấp sản phẩm mẫu

Đối với loại khách hàng thứ 1, thì đây là khách hàng mà chúng ta cần hướng tới Vì là kỹ sư

thì chúng ta chủ yếu là làm việc trên các bản vẽ với tính rõ ràng và đầy đủ Bản vẽ chi tiết sản

phẩm cung cấp cho ta các thông tin cũng như yêu cầu của sản phẩm, tạo thuận lợi cho quá trình

thiết kế, chế tạo cũng như kiểm tra sau này Còn đối với loại khách hàng thứ 2 thì chúng ta phải

nghiên cứu từ mẫu sản phẩm hiện có kết hợp với các yêu cầu của khách hàng để vẽ được bản vẽ

chi tiết của sản phẩm một cách chính xác, chỉ khi nào có bản vẽ chi tiết của sản phẩm thì mới có

thể bắt đầu thiết kế và chế tạo khuôn được

Mục tiêu cuối cùng của bước này là phải đưa ra được bản vẽ chi tiết của sản phẩm mà trong

đó phản ánh được các yêu cầu của khách hàng

Thiết kế khuôn:

Thiết kế khuôn là dựa vào các yều cầu của sản phẩm (hình dáng, khối lượng, kích thước,

các yêu cầu lắp ghép…) mà ta xác định kết cấu khuôn (số sản phẩm trên khuôn, kiểu khuôn…),

thiết kế hệ thống dẫn nhựa, hệ thống làm nguội và hệ thống đẩy sản phẩm

Thiết kế khuôn phải đảm bảo khuôn có kết cấu đơn giản nhất, sản phẩm ép ra đạt các yêu

cầu của khách hàng, tối ưu hóa thời gian ép sản phẩm

Gia công khuôn:

Sau khi đã thiết kế hoàn chỉnh thì ta triển khai xuống xưởng để gia công khuôn Tùy vào

điều kiện máy móc và độ phức tạp của khuôn mà ta có quy trình công nghệ gia công khuôn phù

hợp

Ép thử khuôn và kiểm tra:

Sau khi đã hoàn thành chế tạo khuôn thì ta phải đưa khuôn lên máy ép thử để kiểm tra xem

khuôn đã đạt các yêu cầu kỹ thuật hay chưa

Kiểm tra các sai lệch về hình dáng trên sản phẩm, các đường hàn và lỗ khí trong sản phẩm,

nhiệt độ của khuôn sau một thời gian ép có đảm bảo ổn định không…

Thiết kế và gia công khuôn cần phải tỉ mỉ, chính xác bởi vì giá thành chế tạo khuôn là cao,

và đa số khuôn có kích thước lớn nên sẽ tốn rất nhiều thời gian và công sức khi sửa chữa Do đó

ở khâu này, chúng ta cần phải kiểm tra chặt chẽ các yêu cầu và lỗi thường gặp của khuôn

Làm đẹp khuôn:

Giúp nâng cao độ bóng của khuôn góp phần tăng độ bóng của sản phẩm và giúp dễ đẩy sản

phẩm ra khỏi khuôn Sơn chống gỉ sét lên khuôn, đánh dấu khuôn trên và khuôn dưới rõ ràng để

tránh nhầm lẫn khi tháo lắp khuôn…

Giao khuôn:

Đảm bảo giao khuôn đúng thời gian và khuôn đáp ứng được các yêu cầu của khách hàng

Sản xuất sản phẩm:

Đưa khuôn lên máy ép, điều chỉnh các thông số ép phù hợp và bắt đầu ép sản phẩm Tùy

vào từng loại khuôn mà có khả năng lấy sản phẩm tự động hay bằng tay

Bảo trì và sữa chữa khuôn:

Trong quá trình sản xuất thì yêu cầu phải có lịch bảo trì đều đặn, nếu khuôn có sự cố thì cần

phải sữa chữa kịp thời để tránh ảnh hưởng đến nhịp sản xuất

1.3 Các đặc điểm của phương pháp ép phun:

1.3.1 Đặc điểm của phương pháp ép phun:

Phương pháp gia công sản phẩm nhựa trên máy ép phun là công nghệ phun nhựa nóng chảy

được định lượng chính xác vào trong lòng một khuôn đóng kín với áp lực cao và tốc độ nhanh

Sau một thời gian ngắn sản phẩm được định hình và sản phẩm được lấy ra ngoài Ta lại tiếp tục

một chu kỳ tiếp theo cho sản phẩm thứ hai Thời gian từ lúc đóng khuôn, phun nhựa vào lòng

khuôn, thời gian định hình và làm nguội sản phẩm, lấy sản phẩm ra khỏi khuôn, đóng khuôn trở

lại gọi là một chu kỳ của một lần ép sản phẩm

Ngoài những đặc điểm trên, phương pháp ép phun còn có những đặc điểm sau:

- Sản phẩm gia công khá chính xác theo 3 chiều, vì được tạo hình trong lòng khuôn kín

- Quá trình nhựa hóa và tạo hình được thực hiện trong 2 giai đoạn riêng biệt, trong những

bộ phận khác nhau của máy: nhựa hóa trong xylanh nguyên liệu và tạo hình trong khuôn đúc

- Quá trình tạo hình chỉ tiến hành sau khi làm khít hai nửa khuôn lại với nhau

- Tùy theo loại nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ của khuôn đúc khác nhau Đối với nhựa

nhiệt dẻo, nhiệt độ của khuôn thấp hơn nhiệt độ nhựa lỏng Đối với nhựa nhiệt rắn, nhiệt độ

khuôn cao hơn nhiệt độ của nhựa lỏng

- Vùng tạo hình của khuôn đã được lấp đầy nguyên liệu thì khuôn mới chịu tác dụng lực

của pittong đúc gián tiếp qua nhựa lỏng

- Năng suất của phương pháp đúc dưới áp suất cao, tùy theo kích thước và hình dạng của

sản phẩm chu kỳ đúc có thể thay đổi từ mấy giây đến mấy chục phút

- Gia công bằng phương đúc dưới áp suất tiết kiệm được nhiều nguyên liệu, đồng thời công

đoạn hoàn tất cũng tốn ít thời gian

- Quá trình đúc dưới áp suất không ổn định về nhiệt độ và áp suất

Quá trình sản xuất ra sản phẩm có chất lượng cao, sản lượng tối đa và rút ngắn chu kỳ sản

xuất sản phẩm là 2 vấn đề lớn của kỹ thuật công nghệ ép phun

1.3.2 Ưu nhược điểm của công nghệ ép phun:

 Ưu điểm :

Máy ép phun có thể tạo ra những sản phẩm có thể tích lớn với tốc độ cao Công lao động

đòi hỏi thấp và quá trình được tự động hóa Sản phẩm ép phun có tính cơ học dẻo hoặc các bề

mặt mang tính thẩm mỹ Sản phẩm có bề mặt khác nhau và có màu sắc đều có thể sử dụng

phương pháp này Các sản phẩm giống nhau có thể được đúc bởi các nguyên liệu khác nhau trên

cùng một thiết bị Phương pháp này có sai số rất nhỏ Những sản phẩm có thể đúc từ hỗn hợp

nhựa, thủy tinh, xi măng, bột tan và cacbon; kim loại và phi kim loại có thể được thêm vào

Các quy trình cho phép sản xuất ra sản phẩm có chi tiết rất nhỏ, mà hầu hết không thể chế

tạo bằng phương pháp khác Lượng phế phẩm rất nhỏ tại các đường rãnh, cổng phun và sản phẩm

bị loại bỏ có thể sử dụng lại Công nghệ mang tính tiết kiệm chi phí nguyên liệu, bởi vì nó có thể

đưa các loại nguyên liệu nhựa rẻ tiền hơn như nguyên liệu tái chế, các phế phẩm có thể sử dụng

lại ngay lập tức bằng máy nghiền và máy đúc lại Vì năng lượng tiêu tốn thấp nên đây là quá trình

kinh tế nhất để chế tạo ra nhiều dạng sản phẩm

 Nhược điểm:

Tuy nhiên, lợi nhuận của công nghiệp nhựa thì không cao Máy đúc, thiết bị và các thiết bị

phụ trợ thì đắt (chi phí cho máy cao) Việc điều khiển quá trình ép nhựa khá khó khăn, máy móc

không phải luôn hoạt động tốt trong suốt quá trình Chất lượng nhựa thay đổi theo từng đợt

nguyên liệu Thêm vào đó, độ nhớt, nhiệt độ, áp suất trong quá trình đúc thay đổi liên tục và khó

kiểm soát Chất lượng hàng hóa thường khó xác định một cách chính xác

CHƯƠNG 2A: TRÌNH TỰ THIẾT KẾ KHUÔN ÉP PHUN

2.1 Quy trình thiết kế khuôn ép phun

2.2 Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa

2.3 Thiết kế khuôn ép nhựa

2.1 Quy trình thiết kế khuôn ép phun:

Thông thường quy trình thiết kế khuôn ép phun được tiến hành như lưu đồ trên hình 2.1

Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế khuôn các bước trên không nhất thiết phải tiến hành độc lập

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

2.2 Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa:

Trong quá trình thiết kế khuôn thì bước thiết kế sản phẩm là vô cùng quan trọng vì nó giúp

cho công việc thiết kế khuôn được đơn giản hơn, sản phẩm mang tính thực tế hơn để có thể dễ

dàng gia công khuôn và sản xuất sản phẩm

Khi thiết kế sản phẩm thì chúng ta tập trung vào tính thực tế của sản phẩm, nghĩa là sản

phẩm phải hợp lý, có thể gia công khuôn và sản xuất sản phẩm được

2.2.1 Các nguyên tắc cơ bản để thiết kế sản phẩm:

 Làm cho dòng cân bằng đồng hướng (Unidirection flow): hướng của dòng chảy có ảnh

hưởng đến sự co rút của sản phẩm theo các hướng, dẫn đến ảnh hưởng đến độ chịu lực theo các

hướng Khi thiết kế sản phẩm nên bố trí cho dòng nhựa chảy theo cùng một hướng và cùng trên

một đường thẳng

 Làm cân bằng dòng (Balance flow): dòng chảy được gọi là cân bằng khi các điểm cực

của khuôn được điền đầy trong cùng một thời gian Cân bằng dòng làm cho định hướng đồng

đều, co rút đồng đều và ít bị ứng suất nội và cong vênh sản phẩm

 Phân bố đều áp suất trong khuôn (Constant pressure gradient): phân bố áp suất có ảnh

hưởng đến chất lượng sản phẩm do Phân bố áp suất → Vận tốc điền khuôn → Ứng suất trượt →

Định hướng → Co ngót chịu lực Như vậy muốn sản phẩm tốt, ta phải tạo cho phân bố áp suất

đều từ đầu dòng đến cuối dòng chảy, điều này chỉ đúng đối với sản phẩm có bề dày thay đổi

 Ứng suất trượt cực đại (Max shear stress): khi gia công ứng suất trượt không được vượt

quá một giá trị cho phép, giá trị này phụ thuộc vào vật liệu nhựa

 Kiểm soát vị trí đường hàn (Weld line), đường nối (Meld line): đường hàn hay đường

nối hình thành do sự gặp nhau của các dòng nhựa khác nhau khi chảy trong khuôn Tại vị trí

đường hàn sản phẩm sẽ có độ bền yếu nên dễ gãy, vỡ khi tác dụng lực Khi thiết kế sản phẩm nên

tạo các bề dày thành vật liệu hợp lý để tránh tạo thành đường hàn, đường nối

 Tránh nghẽn dòng (Hesitation): sự nghẽn dòng là do dòng chảy bị chậm hoặc bị ngừng

Khi nhựa điền đầy khuôn có cả vùng dày lẫn vùng mỏng, nhựa sẽ điền đầy vùng dày trước, điều

này dẫn đến nghẽn dòng tại vùng mỏng

2.2.2 Các chỉ tiêu khi thiết kế sản phẩm:

Các chỉ tiêu quan trọng khi thiết kế sản phẩm là góc thoát khuôn cho sản phẩm, bề dày, góc

vát, góc bo, các gân, vấu lồi, lỗ trên sản phẩm …

2.2.2.1 Góc thoát khuôn:

Đối với những sản phẩm có gân, vấu lồi, rãnh sâu hay là có bề mặt gây lực ma sat cản trở

việc tháo khuôn do tiếp xúc với thành khuôn … thì cần phải có góc tháo khuôn theo hướng mở

khuôn để giúp việc lấy sản phẩm ra khỏi khuôn được dễ dàng hơn

Hình 2.2 : Ví dụ về góc tháo khuôn cho sản phẩm

Hình a : sản phẩm khó lấy ra khỏi khuôn

Hình b: sản phẩm lấy ra khỏi khuôn dễ dàng

Việc thiết kế góc thoát khuôn là cần thiết và quan trọng bởi vì khi không có góc thoát khuôn

hoặc thiết kế sai thì lực cản do ma sat giữa bề mặt khuôn và bề mặt sản phẩm là rất lớn, dưới tác

dụng của lực đẩy từ hệ thống đẩy sản phẩm thì sẽ làm cho sản phẩm bị hư hỏng khi được đẩy ra

ngoài Thậm chí sản phẩm có thể bị kẹt trong khuôn khi đó cần phải sử dụng nhiều biện pháp

khác để lấy sản phẩm ra ngoài

Góc thoát khuôn phụ thuộc vào độ co của nhựa và chiều cao thoát khuôn Giá trị của góc

thoát khuôn thông thường nằm trong khoảng 0,25° đến 3° Đối với những sản phẩm có chiều cao

thoát khuôn nhỏ hơn 5mm thì không cần phải tạo góc thoát khuôn bởi vì lực ma sat sinh ra giữa

bề mặt sản phẩm và thành khuôn là tương đối nhỏ, không ảnh hưởng đến quá trình tháo khuôn

Ta có thể tham khảo đồ thị sau để thiết kế góc thoát khuôn hợp lý:

Biểu đồ 2.1: Góc thoát khuôn và chiều cao thoát khuôn

2.2.2.2 Bề dày sản phẩm:

Bề dày sản phẩm không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng vững của sản phẩm mà còn

ảnh hưởng đến thẫm mỹ và giá thành sản phẩm Tuy nhiên chúng ta cần tránh thiết kế sản phẩm

quá dày vì nó làm tốn vật liệu, làm tăng thời gian chu kỳ ép phun và có thể dẫn tới một số khuyết

tật do sản phẩm quá dày như các bọng rỗng và vết lõm

Thông thường sản phẩm có bề dày từ 0,5 đến 4mm, đối với một số sản phẩm yêu cầu cách

điện và cách nhiệt thì có thể dày hơn Tốt nhất là thiết kế bề dày càng mỏng và càng đồng đều

càng tốt nhưng vẫn đảm bảo được độ cứng vững Điều này giúp cho nhựa điền đầy vào lòng

khuôn dễ dàng và đảm bảo co rút đồng đều, ứng suất trong cũng giảm đáng kể

Việc đảm bảo cho sản phẩm có bề dày đồng đều là quan trọng bởi vì thời gian đông đặc của

nhựa lỏng là khác nhau tại các phần có bề dày khác nhau Ta có thể hạn chế được điều này bằng

các thay thế các bề dày thay đổi đột ngột bằng các đoạn chuyển tiếp

: Hướng của dòng nhựa chảy

Hình 2.3 : Cách thiết kế phần chuyển tiếp

Một số khuyết tật do bề dày sản phẩm gây ra:

Hình 2.4: Vết lõm Hình 2.5: Lỗ trống

Hình 2.6: Sự ưu tiên dòng chảy khi bề dày khác nhau

gây nên đường hàn và lỗ khí

Hình 2.7: Cong vênh

Hiệu quả của thiết kế sản phẩm theo bề dày sản phẩm:

 Rút ngắn thời gian chu kỳ ép phun và chế tạo khuôn

 Giảm giá thành sản phẩm và khuôn

 Tiết kiệm vật liệu nhựa mà vẫn đảm bảo giá trị sử dụng của sản phẩm

 Tránh được một số khuyết tật trên sản phẩm: cong vênh, vết lõm, lỗ rỗng và đường

hàn …

2.2.2.3 Góc bo trên sản phẩm:

Khi thiết kế sản phẩm, để tránh tập trung ứng suất tại các góc sắc cạnh của sản phẩm dễ gây

ra các khuyết tật, thì người ta sử dụng các góc bo để thay thế Tuy nhiên do sự co ngót của mặt

trong và mặt ngoài sản phẩm là không đồng đều nhau, mặt ngoài có xu hướng co lại nhiều hơn

nên do đó chọn bán kính bo cho mặt trong và ngoài sản phẩm là vấn đề cần phải quan tâm

Bán kính bo trong nên nằm trong phạm vi từ 20% đến 60% của bề dày sản phẩm, tốt nhất là

50% Bán kính ngoài thì bằng bán kính trong cộng thêm một lượng bằng đúng bề dày sản phẩm

Hình 2.8: Kích thước thiết kế góc bo

Một số khuyết tật thường gặp:

Vết nứt do tập trung ứng suất Nếp gấp bề mặt

Hình 2.9: Khuyết tật liên quan đến góc bo

Hiệu quả của thiết kế góc bo:

 Sản phẩm được làm nguội đồng đều

 Giảm khả năng bị cong vênh trên sản phẩm

 Giảm sự cản dòng

 Nhựa lỏng dễ điền đầy lòng khuôn

 Giảm sự tập trung ứng suất

2.2.2.4 Lỗ trên sản phẩm:

a) Lỗ không thông:

Đối với lỗ không thông thì chiều sâu của lỗ thường không quá 3 lần đường kính lỗ đối với

những lỗ lớn có D > 5mm, còn đối với những lỗ nhỏ thì sâu không quá 2 lần đường kính

Bề dày phần lỗ không thông thì phải lớn hơn 0,2D để tránh làm cho mặt đối diện của lỗ bị

khuyết tật

Thiết kế tốt nhất là lỗ có bề dày thành đồng đều và không có các góc sắc cạnh là nơi dễ tập

trung ứng suất làm cho sản phẩm sau khi ép bị lỗi

h=2D

h=3D D<5mm D>5mm

min = 0,2D

D

Hình 2.10: Thông số thiết kế lỗ không thông

b) Lỗ thông:

Khi thiết kế lỗ thông có chiều sâu t và đường kính D thì khoảng cách S giữa các lỗ với nhau

hay giữa lỗ với các mép của sản phẩm phải tối thiểu bằng 2 lần đường kính D hay chiều sâu t

Chiều sâu t của lỗ thì không quá 6 lần D đối với lỗ lớn có D > 5mm, còn với lỗ nhỏ D <

5mm thì giá trị này không quá 4 lần D

Khi thiết kế lỗ thông thì sẽ gặp phải vấn đề là dòng nhựa chảy tới lỗ sẽ tách ra làm đôi, sau

khi điền đầy lỗ sẽ để lại đường hàn Ta cần hạn chế vấn đề này bằng các hướng dòng chảy dọc

xuống đáy lỗ để tránh đường hàn Nếu vẫn không thể giải quyết được vấn đề thì ta phải chấp

nhận làm lỗ đặc rồi khoan lỗ sau khi ép xong

Bên trong thành lỗ cần phải nhẵn bóng để tăng khả năng điền đầy của nhựa

t=4D

t=6D D<5mm D>5mm

+ Bề dày gân không quá 1/2 bề dày sản phẩm vì gân dày quá sẽ tạo ra các vết lõm trên mặt

đối diện của sản phẩm do hiện tượng co rút, ngoài ra gân dày quá cũng ảnh hưởng đến sự ưu tiên

dòng chảy và dẫn tới khuyết tật đường hàn hay rỗ khí

+ Chiều cao của gân không nên vượt quá 3 lần bề dày

+ Độ nghiêng mỗi bên khoảng 1° và tối thiểu la 0,5° đối với những khuôn được mài bóng

Góc côn của gân quá lớn sẽ làm cho đỉnh gân nhỏ lại và dẫn đến khó khăn cho quá trình điền đầy

+ Ở đáy gân nên có bán kính chuyển tiếp khoảng 25-50% bề dày sản phẩm để giảm tập

trung ứng suất và định hướng dòng chảy vào gân tốt hơn

Hình 2.12:Thông số hình học của gân

2.3 Thiết kế khuôn ép nhựa:

2.3.1 Giới thiệu cơ bản về khuôn ép nhựa:

Khuôn ép nhựa là dụng cụ dùng để định hình sản phẩm nhựa bằng phương pháp ép phun

Khuôn được chế tạo sao cho đáp ứng được nhu cầu sản xuất, cụ thể là đáp ứng được thời gian sản

xuất sản phẩm và đáp ứng được một số lượng chu trình sản xuất nhất định

Kích thước và kết cấu khuôn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như : kích thước và hình dạng

sản phẩm, số sản phẩm bố trí trên khuôn, độ phức tạp của sản phẩm, loại nhựa …

Tùy vào số lượng sản phẩm và yêu cầu chất lượng sản phẩm mà người ta thiết kế khuôn có

độ chính xác cao hay thấp, khuôn có thể hoạt động thủ công, bán tự động hay tự động

Có rất nhiều loại khuôn cho công nghệ ép phun:

 Khuôn 2 tấm

 Khuôn 3 tấm

 Khuôn nhiều tầng

 Khuôn có kênh dẫn nhựa

 Khuôn có kênh dẫn nhựa nóng (hot runner)

 Khuôn tự động cắt đuôi keo

Kết cấu cơ bản của khuôn ép phun:

d

3

4 5

6 7 8

Hình 2.14: Kết cấu cơ bản của một bộ khuôn ép phun

Cấu tạo và chức năng của các bộ phận trong 1 bộ khuôn:

1) Bạc dẫn hướng: để tránh làm mái mòn nhiều hoặc làm hỏng tấm khuôn sau (bạc có thể

thay thế được khi bị hỏng)

2) Chốt dẫn hướng: dẫn phần khuôn trước chuyển động tới phần khuôn sau, để liên kết

chính xác 2 phần của khuôn với nhau (chốt có thể thay thế được khi bị hỏng)

3) Tấm khuôn trước: là phần cố định của khuôn, có tác dụng định hình cho chi tiết

4) Vòng định vị: đảm bảo sự đồng tâm của bạc cuốn phun với vòi phun

5) Bạc cuống phun: nối vòi phun của máy ép phun với kênh nhựa của khuôn

6) Đường nước: dùng để làm nguội lõi và lòng khuôn, góp phần giảm thời gian làm nguội

a) Chiều cao tổng quát

b) Phần di chuyển c) Phần cố định d) Mặt phân khuôn 1) Bạc dẫn hướng 2) Chốt dẫn hướng 3) Tấm khuôn trước 4) Vòng định vị 5) Bạc cuống phun 6) Đường nước 7) Tấm khuôn sau 8) Tấm kẹp trước 9) Tấm đỡ 10) Khối đỡ 11) Chốt đẩy 12) Trục đẩy 13) Tấm giữ & đẩy 14) Chốt hồi 15) Bạc mở rộng 16) Tấm kẹp sau

7) Tấm khuôn sau: là phần di động của khuôn, cũng có tác dụng định hình của chi tiết

8) Tấm kẹp trước: kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun

9) Tấm đỡ: giữ cho mảnh mép của khuôn không bị rơi ra ngoài

10) Khối đỡ: ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau tạo khoảng không để tấm đẩy hoạt

động được

11) Chốt đẩy: dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi khuôn mở

12) Trục đẩy: dùng để đẩy cơ cấu đẩy lõi, được lắp ở trên máy ép và đồng trục với vòi

phun

13) Tấm giữ và tấm đẩy: tấm giữ để giữ chốt đẩy và tấm đẩy, tiếp xúc với trục đẩy khi

đẩy; tấm đẩy để đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy

14) Chốt hồi: làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khi đóng khuôn

15) Bạc mở rộng: dùng để làm bạc kẹp tránh làm mòn hỏng tấm kẹp sau, khối đỡ và tấm

đỡ

16) Tấm kẹp sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun

Khuôn ép phun được phân loại các bộ phận theo từng chức năng cụ thể của các bộ phận và

được nhóm thành từng hệ thống như sau:

- Hệ thống dẫn hướng và định vị: bao gồm các chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, bộ định vị,

- Hệ thống thoát khí: bao gồm các rãnh thoát hơi

2.3.2 Thiết kế lòng khuôn:

Sau khi đã xác định được loại khuôn sẽ thiết kế (khuôn 2 tấm, 3 tấm, khuôn có kênh dẫn

nhựa nguội hay dẫn nhựa nóng …) chúng ta bắt đầu thiết kế lòng khuôn

2.3.2.1 Tính toán số sản phẩm trên khuôn:

Số sản phẩm trên một khuôn được lựa chọn trước hết theo yêu cầu về số lượng, độ phức tạp

của sản phẩm, thêm vào đó là chế độ làm việc, kiểu ép phun và thiết bị ép phun hiện có…

Ta có thể tính số lòng khuôn cần thiết trên khuôn theo các cách sau

 Số lòng khuôn tính theo số lượng lô sản phẩm:

n = L x K x (24 x 3600) x tc / tm [2.1]

K = 1 / (1 - k) [2.2]

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

L : số sản phẩm trong một lô sản xuất

K : hệ số do phế phẩm (%)

K : tỷ lệ phế phẩm (%)

tc : thời gian chu kỳ ép phun của 1sp (s)

tm : thời gian yêu cầu phải hoàn thành 1 lô sp (ngày)

 Số lòng khuôn tính theo năng suất phun của máy:

N = 0,8 x S / W [2.3]

Với : n : số lòng khuôn tối đa trên khuôn

S : năng suất phun của máy (g / 1 lần phun)

W : trọng lượng của sản phẩm (g)

 Số lòng khuôn tính theo năng suất làm dẻo của máy:

n = P / (X x W) [2.4]

Với : n : số lòng khuôn tối đa trên khuôn

P : năng suất làm dẻo của máy (g / phút)

X : tần số phun (ước lượng) trong mỗi phút (1/ phút)

W : trọng lượng của sản phẩm (g)

 Số lòng khuôn tính theo lực kẹp khuôn của máy:

n = (S x P) / FP [2.5]

với : n : số lòng khuôn tối đa trên khuôn

Fp : lực kẹp khuôn tối đa của máy (N)

S : diện tích bề mặt trung bình của sản phẩm (cả các rãnh dọc

theo hướng đóng khuôn) (mm2)

Pi : áp suất trong khuôn (MPa)

2.3.2.2 Bố trí các sản phẩm trên khuôn:

Sau khi chọn số lòng khuôn, chúng ta cần bố trí các lòng khuôn sao cho hiệu quả và tối ưu

Thông thường có 3 cách bố trí: theo vòng tròn, theo dãy và đối xứng

Bố trí theo vòng tròn:

- Ưu điểm: chiều dài dòng nhựa bằng nhau, dễ tách khuôn, đặc biệt đối với các sản phẩm

đòi hỏi thiết bị tháo ren

- Nhược điểm: chỉ áp dụng được cho một số lòng khuôn nhất định

Hình 2.15: Ví dụ bố trí sản phẩm theo vòng tròn

Bố trí theo dãy:

- Ưu điểm: bố trí được nhiều khoang tạo hình hơn là bố trí theo dạng vòng tròn Có thể tăng

số lòng khuôn dễ dàng nên rất thông dụng cho sản xuất hàng khối Tỷ lệ nhựa tái sinh từ hệ thống

dẫn nhựa bé

- Nhược điểm: chiều dài dòng nhựa đối với từng lòng khuôn không bằng nhau Do đó

chúng ta cần phải hiệu chỉnh kích thước của kênh dẫn nhựa để các lòng khuôn điền đầy đồng đều

Hình 2.16: Ví dụ về bố trí sản phẩm theo dãy

Bố trí đối xứng:

- Ưu điểm: chiều dài dòng nhựa bằng nhau với tất cả các lòng khuôn mà không cần đến

điều chỉnh kênh dẫn, miệng phun Có thể tăng số lòng khuôn dễ dàng

- Nhược điểm: thể tích kênh dẫn lớn, nhiều bavia do đó cần thêm ống phân phối nóng hoặc

kênh dẫn cách ly

Hình 2.17: Ví dụ về bố trí sản phẩm đối xứng

2.3.3 Thiết kế hệ thống dẫn nhựa:

Hệ thống dẫn nhựa của khuôn đóng vai trò dẫn dòng nhựa từ máy ép phun vào điền đầy

lòng khuôn Một hệ thống dẫn nhựa gồm có 3 thành phần chính là cuống phun, kênh dẫn và

miệng phun Nhựa lỏng sẽ từ vòi phun của máy ép phun đi qua cuống phun rồi thông qua hệ

thống kênh dẫn sẽ tới miệng phun để điền đầy lòng khuôn

Hình 2.18 Hệ thống dẫn nhựa

Khi thiết kế hệ thống dẫn nhựa, thông thường người ta thường thiết kế miệng phun trước rồi

sau đó mới tới kênh dẫn và cuống phun vì kích thước của miệng phun sẽ ảnh hưởng đến kích

thước của kênh dẫn và cuống phun Thiết kế hệ thống dẫn nhựa là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng

trực tiếp đến năng suất và chất lượng của sản phẩm ép phun

2.3.3.1 Cuống phun:

Cuống phun nhựa là đoạn nối giữa vòi phun và kênh dẫn nhựa Là nơi vật liệu được bơm

vào khuôn

Thông thường, để thuận lợi cho việc chế tạo cũng như bảo trì thì người ta sử dụng bạc

cuống phun Bạc cuống phun được tiêu chuẩn hóa để dễ dàng thay thế khi bị hư hỏng và có tác

dụng bảo vệ tấm khuôn trước không bị mòn hay hư hỏng trong quá trình ép

Kích thước bạc cuống phun phụ thuộc vào 2 yếu tố chính đó là:

 Kích thước và độ dày thành sản phẩm, hay vật liệu nhựa sử dụng sẽ ảnh hưởng đến kích

thước kênh dẫn và miệng phun, do đó cũng ảnh hưởng đến kích thước cuống phun Cuống phun

có thể xác định thông qua kích thước kênh dẫn:

Cuống phun sẽ được đẩy ra ngoài cùng với sản phẩm do đó sau khi tách khuôn thì cuống

phun cần được giữ lại trên tấm khuôn di động (khuôn đực) Người ta thường thiết kế 1 bộ phận

để giữ cuống phun ở lại và kết hợp nó làm đuôi nguội chậm để giúp cho quá trình điền đầy nhựa

tốt hơn

Bạc cuống

α

Hình 2.20 Bộ phận giữ cuống phun

a) Dạng cuống phun được kéo nhờ côn ngược (tốt nhất)

b) Dạng cuống phun chữ Z (tốt)

c) Dạng cuống phun được kéo nhờ rãnh vòng (ít dùng)

d) Dạng cuống phun được kéo nhờ chốt đẩy đầu bi (ít dùng)

2.3.3.2 Kênh dẫn nhựa:

Là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun Việc thiết kế kênh dẫn nhựa ảnh hưởng rất

lớn đến năng suất và chất lượng của sản phẩm

 Các yêu cầu kỹ thuật:

- Nhựa trong kênh dẫn phải thoát khuôn dễ dàng

- Kênh dẫn phải ngắn để ít tổn hao áp suất và tổn hao nhiệt khi điền đầy khuôn

- Phải đủ nhỏ để giảm phế liệu, giảm lực kẹp khuôn nhưng cũng phải đủ lớn để điền đầy

khuôn nhanh chóng và giảm tổn hao áp suất

- Phải điền đầy cân đối cho các lòng khuôn, cho các lòng khuôn có nhiều miệng phun

 Một số loại kênh dẫn nhựa:

a Kênh dẫn hình tròn: (tốt nhất) là loại kênh dẫn nhựa tốt nhất vì tỉ lệ thể tích qua mặt

ngang là lớn nhất, do đó ít tốn vật liệu nhất, tổn hao áp suất và nhiệt là bé nhất Tuy nhiên giá

thành cho công cụ thì đắt hơn vì cả 2 nửa khuôn phải gia công thật chính xác để 2 nửa đường tròn

phải đồng tâm với nhau khi khuôn đóng

b Kênh dẫn hình thang và kênh dẫn hình thang sửa đổi: kênh dẫn nhựa hình thang thường

được sử dụng trong khuôn 3 tấm, tốn nhiều vật liệu hơn kênh dẫn hình tròn Tuy nhiên nếu so với

kênh dẫn nhựa hình tròn thì nó dễ chế tạo hơn vì nó chỉ nằm về một nửa khuôn Loại kênh dẫn

nhựa hình thang có góc nhọn không tốt bằng kênh dẫn nhựa hình thang sửa đổi vì nó tốn nhiều

vật liệu hơn

c Kênh dẫn hình chữ nhật: không nên dùng vì có nhiều sự cố

d Kênh dẫn hình bán nguyệt và hình cung: là loại rất kém, không nên sử dụng

Để so sánh sự khác nhau của hình dạng các kênh dẫn ta sử dụng đường kính thủy Đường

kính thủy là một chỉ số đặc trưng cho sự cản trở dòng chảy

Bảng 2.1 Đường kính thủy của tiết diện ngang một số loại kênh dẫn

 Kích thước kênh dẫn nhựa:

Kích thước tiết diện ngang của kênh dẫn nhựa phụ thuộc vào độ dày thành, khối lượng sản

phẩm cũng như loại nhựa sử dụng Đường kính và chiều dài của kênh dẫn nhựa ảnh hưởng đến sự

cản trở dòng chảy

Ta có thể tính đường kính kênh dẫn theo đồ thị sau:

Trong đó : G : khối lượng sản phẩm nhựa (g)

S : bề dày danh nghĩa của thành sản phẩm (mm)

D’: đường kính tham khảo của kênh dẫn nhựa (mm)

Kích thước thật của kênh dẫn : DR = D’ x fL

Với fL là hệ số chiều dài được xác định theo đồ thị sau:

PS, ABS, SAN,

CAB

PE, PP, PA, PC, POM

Ngoài ra chúng ta có thể tính kích thước kênh dẫn nhựa theo công thức sau:

7 , 3

4 / 1 2 / 1

L G

Trong đó : D : đường kính kênh dẫn (mm)

G : khối lượng sản phẩm (mm)

L : chiều dài kênh dẫn (mm)

Kênh dẫn nhánh: mỗi lần kênh dẫn rẽ nhánh, đường kính kênh dẫn nhánh Dn nên nhỏ hơn

đường kính kênh dẫn chính DC vì dòng chảy vật liệu nhỏ hơn qua các nhánh : DC = Dn x

N1/3 [2.7] Với : t : bề dày chi tiết

Dn ≥ tmax N: số nhánh

Với hầu hết các chi tiết, thông thường ta chọn : 2,3 mm ≤ Dn ≤ 9,5 mm

Tại các chỗ rẽ nhánh nên có một thể tích thừa gọi là vùng nguội chậm Vùng này có tác

dụng làm cho chỗ rẽ nhánh không bị đông đặc lại giúp dòng nhựa lỏng chảy tốt hơn