THIẾT kế và CHẾ tạo KHUÔN CHÉN xét NGHIỆM y tế sử DỤNG KÊNH dẫn NÓNG DESIGN AND MANUFATURE HOT RUNNER MOULD OF PETRI DISH

Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN CHÉN XÉT NGHIỆM Y TẾ SỬ DỤNG KÊNH DẪN NÓNG DESIGN AND MANUFATURE HOT RUNNER MOULD OF PETRI DISH Nguyễn Hùng Dũng1a, Đặng Văn Nghìn2b Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia Điều khiển số Kỹ thuật hệ thống, Việt Nam Viện Cơ học Tin học Ứng dụng TPHCM, Việt Nam a dungspkt1988@yahoo.com; bnghindv@yahoo.com TÓM TẮT Trong báo trình bày phương pháp tính toán thiết kế đưa quy trình chế tạo lắp ráp khuôn sử dụng kênh dẫn nóng với sản phẩm chén xét nghiệm y tế Từ khóa: hệ thống kênh dẫn nóng, chén xét nghiệm y tế, chia nhựa ABSTRACT This paper will introduce the methods to calculate and design mould Beside, it also present the manufacture and asembly process of hot runner mould The product is petri dish Keywords: hot runner, petri dish, manifold GIỚI THIỆU Theo nhu cầu nay, nước có xu hướng phát triển sản phẩm thành mỏng sử dụng y tế với kích thước nhỏ gọn trọng lượng nhẹ để giảm chi phí nguyên vật liệu nhựa mà đáp ứng yêu cầu độ xác mỹ quan sản phẩm Một sản phẩm thành mỏng điển hình dùng y tế chén xét nghiệm có độ dày trung bình khoảng 0.95mm Vì chén có độ dày mỏng nên nhiều thông số khác ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Điều phải làm phân tích đánh giá yêu cầu kỹ thuật sản phẩm nhằm đáp ứng chất lượng mà đảm bảo chi phí sản xuất thấp trước định chọn công nghệ, vật liệu làm sản phẩm, kiểu khuôn máy móc thiết bị cần thiết Sau yêu cầu kỹ thuật chén xét nghiệm y tế: - Đảm bảo độ xác kích thước trọng lượng chén; - Bề mặt chén phải suốt, không rút nhăn, quợn màu, ố mờ, sọc tia; - Vị trí cổng bơm chén không bavia, kéo chỉ, đuôi kim; - Chén sau ép phải đạt hình dáng hình học đầy đủ vẽ Thách thức lớn thành sản phẩm mỏng có nghĩa cản trở dòng chảy lớn Chính điều gây nhiều khuyết tật tăng chi phí sản xuất sử dụng khuôn kênh dẫn nguội như: không điền đầy hình dáng sản phẩm, bề mặt nhăn rút, vết cổng keo lớn,… Chính mà khuôn kênh dẫn nóng sử dụng để chế tạo sản phẩm thành mỏng ưu điểm sau: - Sự mát nhiệt dòng chảy nhựa dẻo từ vòi phun đến lòng khuôn nhất, cản trở dòng chảy thấp nhất; Quá trình có khả tự động hóa cao tách nhựa điền đầy hệ thống kênh dẫn; - Có thể cân dòng chảy trình ép thông qua việc điều khiển nhiệt độ; - Chất lượng bề mặt sản phẩm tốt nhiều mát áp suất nhiều 588 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Chính điều mà nội dung tác giả trình bày tính toán thiết kế chế tạo khuôn kênh dẫn nóng cho sản phẩm dạng thành mỏng chén xét nghiệm y tế THIẾT KẾ KẾT CẤU BỘ KHUÔN Do chén xét nghiệm có trọng luợng kích thước bao tương đối nhỏ, phần tính toán số lòng khuôn dựa lực kẹp tối đa cho phép máy Để đảm bảo an toàn trình ép máy ép, tính toán lấy lực kẹp tối đa khuôn nhỏ 80% lực kẹp lớn máy Từ ta có công thức [3]: Trong đó: Fm: lực kẹp lớn máy (tấn) A: diện tích hình chiếu lớn sản phẩm lên mặt phân khuôn (cm2) P: áp suất phun trung bình lòng khuôn (kg/cm2) Bảng Xác định số lòng khuôn khuôn chén xét nghiệm XÁC ĐỊNH DỰA TRÊN THÔNG SỐ A (cm2) P (kg/cm2) FM (Tấn) LỰC KẸP 62.291684 350 150 n 5.5 GHI CHÚ: - Bề mặt chén xét nghiệm cần chất lượng cao chọn giá trị áp suất phun theo tài liệu [2, tr.62] - Khuôn ép máy ép Sumitomo SG150U Dựa kết tính toán ta chọn lòng khuôn khuôn chén xét nghiệm Khi đó, kết cấu khuôn trình bày hình bên dưới: Hình Kết cấu khuôn chén xét nghiệm y tế Để đạt phân bố nhiệt cân lòng khuôn áp suất dòng nhựa chảy dẻo từ vòi phun máy đến miệng phun lòng khuôn điều quan trọng khuôn chén xét nghiệm sử dụng kênh dẫn nóng việc tính toán, thiết kế chia nhựa đầu phun nhựa 589 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV 2.1 Thiết kế chia nhựa đầu phun Bộ chia nhựa Khi thiết kế kênh nhựa phải cho kênh nhựa có cân tự nhiên (cân hình học) Hạn chế thiết kế kênh nhựa cân tự nhiên, trừ trường hợp bắt buộc khuôn sản phẩm có nhiều miệng phun chế tạo sản phẩm nhựa khác khuôn Đối với sản phẩm có số lòng khuôn khó bố trí dạng sản phẩm phức tạp việc thiết kế hình dáng biên dạng rãnh đặt điện trở định đến phân bố nhiệt Nếu bố trí không tốt gây độ chêch lệch nhiệt độ từ nhựa vào kênh dẫn đến chỗ rẽ nhánh để đưa nhựa đến đầu phun Thông thường, sau thiết kế xong ta sử dụng phần mềm mô để đánh giá phân bố chia nhựa Hình ví dụ điển hình: thiết kế chia nhựa cho sản phẩm với sơ đồ bố trí sản phẩm giống hình dáng biên dạng rãnh đặt điện trở khác cho phân bố nhiệt độ hoàn toàn khác Hình Sự phân bố nhiệt hai chia nhựa có kết cấu khác Tuy nhiên, khuôn chén xét nghiệm có lòng khuôn, việc bố trí chén xét nghiệm khuôn để đạt cân mặt hình học công việc đơn giản với dạng sơ đồ hình bên dưới: Hình Các sơ đồ bố trí chén xét nghiệm khuôn Bố trí dạng hình chữ H (Hình 3.b): Thời gian điền đầy lòng khuôn tương đương với kiểu bố trí lòng khuôn dạng hình chữ X Tuy nhiên, việc thiết kế kết cấu khuôn đơn giản hơn, dễ dàng gia công thuận lợi bố trí dây điện chia nhựa Do đó, chén xét nghiệm bố trí theo sơ đồ hình chữ H, ta thiết kế hình dáng chia nhựa có dạng sau: 590 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Hình Kết cấu chia nhựa Công việc xác định đường kính kênh dẫn nhựa nóng Thông thường, thiết kế khuôn kênh dẫn nhựa nguội phải tính toán đường kính kênh dẫn thật xác dựa công thức để đảm bảo tiết kiệm nguyên vật liệu mà đảm bảo cản trở dòng chảy riêng kênh dẫn nhựa nóng tiêu hao vật liệu chính, đường kính kênh dẫn thường thiết kế lớn để tạo thuận lợi cho dòng chảy Do đó, chọn đường kính kênh dẫn lớn hay nhỏ cần phải xem xét kỹ lưỡng yếu tố sau [4]: - Đường kính kênh dẫn nhỏ: giảm thời gian mà nhựa chảy dẻo nằm kênh dẫn (đặc biệt cho nhựa nhạy với nhiệt) thay đổi màu sắc nhanh - Đường kính kênh dẫn lớn: làm giảm cản trở dòng chảy trình ép loại nhựa có độ nhớt cao tỉ số chiều dài dòng chảy trọng lượng sản phẩm lớn Cuối phải lựa chọn vật liệu để chế tạo chia nhựa đáp ứng yêu cầu trình hoạt động như: khả chịu nhiệt tốt; độ bền, độ cứng khả chịu va đập trung bình lắp cố định không chịu tải trọng đáng kể Ngoài ra, để giảm thiểu mát nhiệt truyền nhiệt đảm bảo yêu cầu trình làm việc vật liệu phù hợp để chế tạo chia nhựa thép 2311 (Bảng 2) Bảng Các tính chất đặc trưng thép 2311 THÉP 2311 Thành phần hóa học (%) C Si Mn Cr Mo S 0.4 0.3 1.5 1.9 0.2 [...]... Hình 15 Bộ khuôn chén xét nghiệm y tế 5 KẾT LUẬN Trong bài báo n y, chúng tôi đã giới thiệu phương pháp tinh toán thiết kế, chế tạo và lắp ráp bộ khuôn chén xét nghiệm y tế sử dụng kênh dẫn nóng Cụ thể là trong phần thiết kế chủ y u trình b y các phương pháp tính toán công suất gia nhiệt, kết cấu tấm chia nhựa và đầu phun kiểu van ngắt để hạn chế sự mất mát nhiệt, áp suất và đảm bảo sự cân bằng nhiệt trên...Kỷ y u hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV Quy trình chế tạo bạc ghép tấm chia nhựa: Hình 10 Quy trình chế tạo bạc ghép tấm chia nhựa Quy trình chế tạo thân đầu phun: Hình 11 Quy trình chế tạo thân đầu phun Quy trình chế tạo ty ngắt: Hình 12 Quy trình chế tạo ty ngắt Quy trình lắp ráp Để khuôn hoạt động đúng như ý tưởng thiết kế thì khi lắp ráp cần phải... thống HR cũng như các insert dương và âm trong khuôn Khuôn chén xét nghiệm gồm hai cụm: cụm bên âm và cụm bên dương Dưới đ y sẽ trình b y quy trình lắp ráp của hai bộ n y: Hình 13 Khuôn được tách ra thành hai cụm chính khi lắp ráp 598 Kỷ y u hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV Quy trình lắp ráp bên dương: Tấm kẹp âm Lắp bạc dẫn hướng Lắp đinh dẫn hướng Lắp insert dương 1 Lắp... d y điện 4 trở gia nhiệt 5 CỤM 2.1 2 Lắp đai ốc (open nut) 1 3 Lắp bạc bơm keo 2 CỤM 2.2 6 Lắp ty ngắt và lục giác chìm Lắp piston Lắp tấm kẹp âm Lắp vòng định vị Lắp co nước và co hơi Lắp thanh câu khuôn 599 Kỷ y u hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV Các hình ảnh sau khi chế tạo bộ khuôn Hình 14 (a) Cụm khuôn bên dương, (b) Cụm khuôn bên âm Hình 15 Bộ khuôn chén xét nghiệm. .. phần chế tạo, tác giả cũng trình b y các quy trình công nghệ cho các chi tiết y u cầu độ chính xác cao như tấm chia nhựa, van ngắt, thân đầu phun, để đảm bảo khuôn hoạt động ổn định và không g y ra các rò rỉ nhựa trong quá trình ép Kết quả thử khuôn đã cho th y chất lượng sản phẩm đáp ứng rất tốt về độ chính xác trọng lượng, kích thước và mỹ quan sản phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Cao Minh Thiết kế. .. kế hệ thống gia nhiệt và đầu phun cho kênh nhựa nóng trong khuôn ép nắp Jazz-Comfort”, Luận văn thạc sĩ của Trường ĐHBK TPHCM,2006 [2] Nguyễn Hữu Niếu và cộng sự, Kỹ thuật viên ngành nhựa, NXB Mũi Cà Mau, 2005 [3] Jay Shoemaker, Moldflow Design Guide, Hanser, 2006 [4] D Frenkler and H Zawistowski - English translation by R Walkden, Hot Runners in Injection Moulds, Rapra Technology Limited, 2001 600 ... dương 2 Lắp bạc ghép lói Quy trình lắp ráp bên âm: ` Lắp bạc dẫn hướng CỤM 1 1 Lắp insert âm 3 Tấm âm Lắp locator Lắp nắp chụp đầu phun 2 7 1 Lắp hộp điện 4 Tấm hothalf Lắp định vị côn Lắp đầu tip 2 Lắp cảm biến nhiệt độ Lắp ống chụp đầu phun CỤM 2 6 Thân đầu phun Lắp d y điện trở gia nhiệt và cảm biến nhiệt độ 1 Lắp bạc ghép 3 tấm chia nhựa Lắp spacer và đai ốc 4 7 Lắp xy lanh Tấm chia nhựa 5 3 Lắp