Đồ án Thiết kế, chế tạo mô hình máy và khuôn ép nhựa (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế, chế tạo mô hình máy và khuôn ép nhựa (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY VÀ KHUÔN ÉP NHỰA GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRỌN SVTH: PHẠM VAN HIỂN MSSV: 12143415 NGUYỄN CÔNG HẬU 12143301 VŨ ÐỨC HUY 12143422 ÐINH ÐỨC NHẬT MỸ 12143122 PHẠM DƯƠNG HẢI 12143298 VŨ HOÀNG NHẬT 12143354 NGUYỄN TIẾN ÐẠT 12143291 S K C0 0 4 6 3 3 Tp. Hồ Chí Minh, 2016
2. M CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ______ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: Th.S TRẦN VĂN TRỌN Sinh viên thực hiện: STT MSSV Tên SV thực hiện Số điện thoại E-mail 1 12143415 Phạm Văn Hiển 0974035737 duyhienspk@gmail.com 2 12143301 Nguyễn Công Hậu 01686850068 hau1302@gmail.com 3 12143422 Vũ Đức Huy 01266136813 vuduchuy365@gmail.com Đinh Đức Nhật 4 12143122 01644811911 ducnhatmy.dinh@gmail.com Mỹ 5 12143298 Phạm Dương Hải 01269900568 duonghaipham.1105@gmail.com 12143354@student.hcmute.edu. 6 12143354 Vũ Hoàng Nhật 01264514531 vn 12143291@student.hcmute.edu. 7 12143291 Nguyễn Tiến Đạt 0923912210 vn 1. Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY VÀ KHUÔN ÉP NHỰA 2. Số liệu cho trƣớc: - Hình ảnh logo khoa Đào tạo Chất Lượng Cao Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh. - Phần mềm Creo Parameter 3.0. - Tài liệu về khuôn ép nhựa. - Phần mền AutoDesk Simulation Moldflow Synergy. - Thông số kỹ thuật của máy ép nhựa. - Các công thức tính toán và thiết kế khuôn.
3. 3. Nội dung đề tài - Tổng quan về máy ép nhựa. - Chọn phương án thiết kế mô hình. - Chọn phương án thiết kế khuôn. - Tính toán - thiết kế các bộ phận truyền động trong mô hình. - Thiết kế bộ khuôn của máy ép nhựa. - Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun. - Thiết kế 3D sản phẩm logo khoa. - Tách khuôn (phần mền Creo Parametric 3.0) và lên mô hình bộ khuôn. - Mô phỏng dòng nhựa (AutoDesk Simulation Moldflow Synergy). - Gia công các tấm khuôn. - Thiết kế hệ thống phun của máy. - Thiết kế, lắp đặt hệ thống đẩy của máy. - Thiết kế, lắp đặt hệ thống điều khiển. - Vận hành và bảo dưỡng mô hình. - Bảo dưỡng khuôn. 4. Các sản phẩm dự kiến - Mô hình máy ép nhựa. - Mô hình bộ khuôn logo khoa CLC. Ngày giao nhiệm vụ: 05/03/2016 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/07/2016. TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)
4. LỜI NÓI ĐẦU Đồ án tốt nghiệp là một sự tổng kết của quá trình học tập tại trường và chuẩn bị bước vào thực tế cuộc sống và sản xuất. Trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp, nhóm đồ án đã cố gắng và nỗ lực rất nhiều và bên cạnh đó nhóm đã may mắn nhận được sự quan tâm, giúp đỡ vô cùng to lớn từ phía nhà trường, thầy cố vấn cùng với sự động viên giúp đỡ của gia đình và bạn bè. Chính những tình cảm này đã tạo cho nhóm chúng em có được sự tự tin và hăng hái trong công việc, học hỏi được rất nhiều và hoàn thành tốt đồ án này. Nhóm đồ án chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:  Ban chủ nhiệm Khoa Chất Lượng Cao, Bộ môn Công nghệ Chế Tạo Máy – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi để nhóm thực hiện đề tài.  Thầy Trần Văn Trọn – giáo viên hướng dẫn thực hiện đồ án tốt nghiệp và thầy phản biện Đoàn Tất Linh đã tận tình giảng dạy, tạo điều kiện và động viên nhóm trong suốt thời gian thực hiện đồ án.  Các thầy cô trong Khoa đã cung cấp tài liệu, hướng dẫn và giúp đỡ nhóm hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp.  Gia đình và người thân luôn là nơi động viên và luôn giúp đỡ nhóm để hoàn thành tốt đề tài.  Cuối cùng xin cảm ơn các bạn bè đã giúp nhóm đồ án chúng tôi rất nhiều. Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM tháng 8/2016 Đại diện nhóm Phạm Văn Hiển i
5. TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY VÀ KHUÔN ÉP NHỰA Nhằm tạo ra một sản phẩm để phục vụ cho quá trình giảng dạy của khoa Chất Lượng Cao nói riêng và Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM nói chung, đồng thời để cho các nhóm sinh viên các khóa sau có thể tham khảo, củng cố kiến thức thực tế, nhóm chúng em đã tiến hành thiết kế, chế tạo mô hình máy ép phun nhựa và bộ khuôn ép phun sản phẩm logo khoa. Nội dung gồm có:  Chương 1: Tổng quan về đề tài tốt nghiệp.  Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế khuôn và máy ép. o Tổng quan về công nghệ ép phun. o Các bộ phận cơ bản của máy ép phun. o Quá trình thiết kế và sản xuất khuôn ép nhựa.  Chương 3: Tính toán, thiết kế chế tạo bộ khuôn và mô hình máy ép nhựa.  Chương 4: Quá trình gia công chế tạo.  Chương 5: So sánh kết quả sau khi hoàn thành với mục đích ban đầu đề ra.  Chương 6: Hướng phát triển cho đề tài. Sau khi nghiên cứu và thực hiện nhóm chúng em đã làm ra mô hình máy ép và bộ khuôn sản phẩm logo khoa Chất Lượng Cao. Tuy nhiên, sản phẩm còn nhiều hạn chế như máy thiết kế còn cồng kềnh, không ép ra được sản phẩm thật, không điều chỉnh được khoảng cách mở khuôn, nguyên lí đóng mở khuôn còn khác so với thực tế Để nâng cao tính hoàn thiện, đồ án tốt nghiệp nên được phát triển theo hướng sau: - Phát triển mô hình theo hướng tự động hóa. - Nghiên cứu, thay thế hệ thống khí nén bằng hệ thống thủy lực. - Nghiên cứu để có thể ép ra sản phẩm thật. ii
6. ABSTRACT NAME OF SUBJECT: DESIGN AND MANUFACTURE A SAMPLE ABOUT THE INJECTION MOLDING MACHINE AND PLASTIC INJECTION MOLD We created a product with the purpose to service for teaching of high quality faculty in particular and HCM University of Technology and Education in general. Beside that we want to improve our practical experience so we designed and manufactured this sample about the injection molding machine and plastic injection mold have faculty logo. The project consist of 4 chapter:  Chapter 1: Overwiew of injection mold technology and this project.  Chapter 2: The basic of knowledge about the design mold plastic and injection molding machine o Injection mold technology overview. o The basic components of machine. o The procedure of design and make the machine.  Chapter 3: Calculate, design, manufacture, research about specification of this machine and injection mold  Chapter 4:  Chapter 5: Comparing the results after completion of the initial purpose of this project.  Chapter 6: Development direction for this project. After research and implementation, our team have made the Injection molding machine model and the mold products of faculty for high quality training logo. However, the product is still limited as machine design is cumbersome, not to create the real product, unadjusted the distance open of the mold, the principle of the mold open are different from reality, To improve the completeness, the thesis should be developed in the following directions: - Model development towards automation. - Research and althenative the pneumatic system by the hydraulic system - Research to be able to create real product iii
7. MỤC LỤC CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục tiêu của đề tài 1 1.3 Yêu cầu đề tài 2 1.4 Giới hạn đề tài 2 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 1.6 Đối tƣợng nghiên cứu 2 1.7 Kết quả dự kiến đạt đƣợc 3 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1 Tổng quan về công nghệ ép phun 4 2.1.1 Khái niệm 4 2.1.2 Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế của công nghệ ép phun 4 2.1.3 Khả năng công nghệ 4 2.1.4 Phân loại máy ép phun 5 2.1.5 Các yêu cầu kỹ thuật đối với một bộ khuôn 5 2.1.6 Chu kì ép phun. 6 2.1.7 Vật liệu dùng trong công nghệ ép phun 8 2.2. Các bộ phận cơ bản của máy ép phun 13 2.2.1 Hệ thống hỗ trợ ép phun 13 2.2.2 Hệ thống phun 14 2.2.3 Hệ thống kẹp 18 2.2.4 Hệ thống khuôn 20 2.2.5 Hệ thống điều khiển 22 2.3. Các thông số cơ bản của máy ép phun 23 2.3.1 Diện tích ép 23 2.3.2 Bàn kẹp 23 2.3.3 Lực kẹp khuôn 24 2.3.4 Khoảng cách giữa các tấm kẹp và hành trình tấm động 24 2.4. Quy trình thiết kế khuôn ép nhựa 24 2.5. Quy trình sản xuất khuôn ép nhựa 26 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ 27 3.1 Cơ sở thiết kế 27 3.2 Phân tích ƣu nhƣợc điểm các phƣơng án thiết kế 27 3.2.1 Phƣơng án 1 27 3.2.2 Phƣơng án 2 28 3.2.3 Phƣơng án 3 30 3.3 Chọn hệ thống điều khiển và cơ cấu truyền động cho mô hình máy ép 31 3.3.1 Chọn hệ thống điều khiển 31 3.3.2 Chọn cơ cấu truyền động 31 iv
8. 3.3.3 Chọn động cơ tạo chuyển động cho trục vít 32 3.4 Tính toán hệ thống kẹp khuôn 32 3.4.1 Xylanh đẩy tấm động 32 3.4.2 Xylanh đẩy sản phẩm 33 3.4.3 Tính toán cho trục dẫn hƣớng và các tấm thép 34 3.5 Tính toán bộ phận trục vít 37 3.5.1 Chọn trục vít 37 3.5.2 Chọn động cơ làm quay trục vít 39 3.5.3 Tính toán xylanh đẩy đài phun và xylanh đẩy trục vít 39 3.6 Các bộ phận phụ trong máy ép phun: 40 3.6.1 Bộ phận tiếp liệu 40 3.6.2 Thanh dẫn trƣợt 40 3.7 Kiểm nghiệm độ bền uốn cho các tấm 41 3.8 Tính toán thiết kế bộ khuôn cho mô hình máy ép phun: 49 3.8.1 Thiết kế sản phẩm 49 3.8.2 Bề dày của sản phẩm 54 3.8.3 Góc thoát khuôn của sản phẩm 54 3.8.4 Hệ số co rút của sản phẩm. 57 3.8.5 Ứng dụng phần mềm Mould Flow phân tích sản phẩm 61 3.8.6 Thiết kế bộ khuôn cho sản phẩm logo khoa 77 3.8.7 Tách khuôn sản phẩm 87 3.8.8 Hệ thống dẫn hƣớng và định vị. 92 3.8.9 Hệ thống đẩy. 98 3.8.10 Hệ thống làm nguội 107 3.8.11 Hệ thống thoát khí 108 3.8.12 Lập trình gia công bộ khuôn logo khoa 111 3.9 Thiết kế hệ thống điều khiển cho mô hình 136 CHƢƠNG 4: QUÁ TRÌNH GIA CÔNG CHẾ TẠO 139 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 145 5.1. Thông số kỹ thuật của mô hình 145 5.2. Quy trình vận hành mô hình máy ép nhựa 145 5.3. Hƣớng dẫn sử dụng bảng điều khiển để vận hành mô hình máy ép phun 145 5.4. Hƣớng dẫn cách tháo lắp khuôn 146 5.5. Yêu cầu trong việc vận hành hệ thống 152 5.5.1. Yêu cầu về lắp ráp 152 5.5.2. An toàn khi sử dụng 152 CHƢƠNG 6: KẾT QUẢ – HƢỚNG PHÁT TRIỂN 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO 155 v
9. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAD (Computer Aided Design): thiết kế dưới sự hỗ trợ của máy tính (hay còn gọi là công cụ trợ giúp vẽ trên máy tính). CAM (Computer Aided Manufacturing): lĩnh vực sử dụng máy tính để tạo chương trình điều khiển hệ thống sản xuất, kể cả trực tiếp điều khiển các thiết bị, hệ thống, đảm bảo vật tư kỹ thuật. CNC (Computerized Numerical Control): máy gia công điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính trong việc vận hành và lập trình gia công. CAE (Computer Aided Engineering): tính toán kỹ thuật với sự trợ giúp của máy tính. vi
10. DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Chu kì ép phun. 6 Hình 2.2: Giai đoạn ép phun 7 Hình 2.3: Giai đoạn đẩy 7 Hình 2.4: Phân tử PP 8 Hình 2.5: Hệ thống hỗ trợ ép phun 13 Hình 2.6: Hệ thống phun 14 Hình 2.7: Cấu tạo của trục vít 15 Hình 2.8: Băng gia nhiệt. 16 Hình 2.9: Bộ hồi tự hở 17 Hình 2.10: Vòi phun 17 Hình 2.11: Hệ thống kẹp 18 Hình 2.12: Cơ cấu khuỷu 19 Hình 2.13: Tấm di động và vị trí của nó trên máy ép phun 19 Hình 2.14: Vị trí các thanh nối trên máy 20 Hình 2.15: Hệ thống khuôn 21 Hình 2.16: Hệ thống điều khiển 22 Hình 2.17: Bảng điều khiển 23 Hình 2.18: Quy trình thiết kế khuôn ép nhựa 25 Hình 2.19: Quy trình sản xuất khuôn ép nhựa 26 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lí phương án 1 27 Hình 3.2: Phương án thiết kế 1 28 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lí phương án 2 29 Hình 3.4: Phương án thiết kế 2 29 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lí phương án 3 30 Hình 3.6: Phương án thiết kế 3 30 Hình 3.7: Hệ thống điều khiển điện khí nén. 31 Hình 3.8: Tấm động 35 Hình 3.9: Tấm tĩnh 36 Hình 3.10: Phễu cấp liệu 40 Hình 3. 11: Thanh dẫn trượt 41 Hình 3.12: Mô hình phân tích lực lên các tấm lúc cân bằng 41 Hình 3.13: Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên dầm 42 Hình 3.14: Biều đồ nội lực 43 Hình 3. 15: Kết cấu thân máy 46 Hình 3. 16: Biểu đồ lực dọc trục NZ 46 Hình 3. 17: Biểu đồ lực tác dụng 47 Hình 3. 18: Biểu đồ momen uốn 48 vii
11. Hình 3. 19: Tiết diện thân 48 Hình 3.20: Tạo bề dày vòng tròn nhỏ cho logo khoa 49 Hình 3.21: Tạo bề dày vòng tròn lớn cho logo khoa 50 Hình 3. 22: Tạo cung bo trên bề mặt vòng tròn nhỏ logo 50 Hình 3.23: Tạo hình chi tiết logo khoa 51 Hình 3.24: Tạo chữ cho logo khoa 51 Hình 3.25: Chọn hệ thống đơn vị trong hộp thoại Units Manager 52 Hình 3.26: Hộp thoại Mass properties hiện thị khối lượng sản phẩm 53 Hình 3.27: Tính toán thể tích của sản phẩm 54 Hình 3.28: Góc vát và chiều cao vát 55 Hình 3.29: Kiểm tra góc nghiêng thoát khuôn trên sản phẩm 56 Hình 3.30: Hệ số co rút theo kích thước 58 Hình 3.31: Hệ số co rút theo tỉ lệ 60 Hình 3.32: Vị trí cổng phun tốt nhất. 62 Hình 3.33: Thiết lập thông số ban đầu. 63 Hình 3.34: Kết quả phân tích thời gian điền đầy. 67 Hình 3.35: Nhiệt độ đầu dòng chảy. 68 Hình 3.36: Nhiệt độ phun ép 69 Hình 3.37: Áp suất phun 70 Hình 3. 38: Biểu đồ phát triển áp suất ở miệng phun. 70 Hình 3.39: Phân bố rỗ khí trên sản phẩm 71 Hình 3.40: Biểu đồ phân bố lực kẹp 72 Hình 3.41: Kết quả phân tích dự đoán đường hàn. 74 Hình 3.42: Lượng thể tích co ngót. 75 Hình 3.43: Các vùng phân bố sự cong vênh trên sản phẩm 76 Hình 3.44: Máy ép nhựa SW-120B 77 Hình 3.45: Vị trí cuống phun 80 Hình 3.46: Kích thước cuống phun 80 Hình 3.47: Bạc cuống phun 81 Hình 3.48: Thiết kế bạc cuống phun 81 Hình 3.49: Thông số đầu phun máy ép Shine Well 120B. 82 Hình 3.50: Kết cấu một số dạng kênh dẫn nhựa 83 Hình 3.51: Kết cấu tổng quan kênh dẫn và sắp xếp sản phẩm 83 Hình 3.52: Tiết diện cắt ngang của kênh dẫn. 84 Hình 3.53: Kích thước thiết kế đuôi nguội chậm 85 Hình 3.54: Miệng phun cạnh. 86 Hình 3.55: Kích thước miệng phun cạnh khuyên dùng trong thực tế. 86 Hình 3.56: Tạo tâm xyz cho chi tiết 87 Hình 3.57: Tạo 2 chi tiết 87 Hình 3.58: Đưa tọa độ xyz vào Reference Model 88 viii
12. Hình 3.59: Nhập hệ số co rút 89 Hình 3.60: Tạo phôi 89 Hình 3.61: Mặt phân khuôn 90 Hình 3.62: Kênh dẫn nhựa 90 Hình 3.63: Tách khuôn. 91 Hình 3.64: Tấm khuôn thứ nhất 92 Hình 3.65: Tấm khuôn thứ hai 92 Hình 3.66: Sản phẩm chốt dẫn hướng được bán trên thị trường 94 Hình 3.67: Phân loại bạc dẫn hướng 95 Hình 3.68: Sản phẩm bạc dẫn hướng trên thị trường 96 Hình 3.69: Vị trí vòng định vị trong khuôn ép nhựa 97 Hình 3.70: Sản phẩm vòng định vị được bán trên thị trường 97 Hình 3.71: Các loại vòng định vị được bán trên thị trường 98 Hình 3.72: Thiết kế vòng định vị 98 Hình 3.73: Ty đẩy Φ4 99 Hình 3.74: Thiết kế gối đỡ. 100 Hình 3.75: Gối đỡ 101 Hình 3.76: Chi tiết chốt hồi tiêu chuẩn. 102 Hình 3.77: Lò xo 103 Hình 3.78: Ví trí tấm đẩy 103 Hình 3.79: Bản vẽ tấm đẩy 104 Hình 3.80: Tấm đẩy 105 Hình 3.81: Ví trí tấm giữ trong khuôn 105 Hình 3.82: Bản vẽ tấm giữ 106 Hình 3.83: Tấm giữ 106 Hình 3.84: Kích thước kênh làm nguội 107 Hình 3.85: Kích thước hệ thống thoát khí trên mặt phân khuôn 110 Hình 3.86: Vị trí cần gia công 113 Hình 3.87: Kết quả mô phỏng 2D 114 Hình 3.88: Kết quả mô phỏng 3D 114 Hình 3.89: Vị trí cần gia công 115 Hình 3.90: Kết quả mô phỏng 2D 116 Hình 3.91: Kết quả mô phỏng 3D 116 Hình 3.92: Vị trí cần gia công 117 Hình 3.93: Kết quả mô phỏng 2D 118 Hình 3.94: Kết quả mô phỏng 3D 118 Hình 3.95: Vị trí cần gia công 119 Hình 3.96: Kết quả mô phỏng 2D 120 Hình 3.97: Kết quả mô phỏng 3D 120 Hình 3.98: Vị trí cần gia công 121 ix
13. Hình 3.99: Kết quả mô phỏng 2D 122 Hình 3.100: Kết quả mô phỏng 3D 122 Hình 3.101: Vị trí gia công 123 Hình 3.102: Vị trí gia công mặt A 123 Hình 3.103: Kết quả mô phỏng 2D 124 Hình 3.104: Kết quả mô phỏng 3D 125 Hình 3.105: Vị trí gia công mặt B 125 Hình 3.106: Kết quả mô phỏng 2D 126 Hình 3.107: Kết quả mô phỏng 3D 127 Hình 3.108: Vị trí gia công mặt C 127 Hình 3.109: Kết quả mô phỏng 2D, 3D 128 Hình 3.110: Vị trí gia công tấm khuôn tấm core 129 Hình 3.111: Vị trí gia công mặt A 129 Hình 3.112: Kết quả mô phỏng 2D 130 Hình 3.113: Kết quả mô phỏng 3D 131 Hình 3.114: Vị trí gia công mặt B 131 Hình 3.115: Kết quả mô phỏng 2D 132 Hình 3.116: Kết quả mô phỏng 3D 133 Hình 3.117: Vị trí gia công mặt C, D 133 Hình 3.118: Kết quả mô phỏng 2D, 3D 134 Hình 3.119: Vị trí gia công mặt E, F 135 Hình 3.120: Kết quả mô phỏng 2D, 3D 136 Hình 3.121: Sơ đồ khí nén 137 Hình 3.122:Bảng điều khiển 138 Hình 4.1: Gá đặt khuôn 139 Hình 4.2: Lắp đặt hệ thống phun 139 Hình 4.3: Lắp đặt trục dẫn hướng 140 Hình 4.4: Gia công tấm đế thanh trượt 140 Hình 4.5: Lắp đặt hệ thống cửa 141 Hình 4.6: Lắp đặt mạch điện 141 Hình 4.7: Tấm cố định 142 Hình 4.8: Tấm di động 142 Hình 4.9: Hệ thống phun 143 Hình 4.10: Hệ thống kẹp khuôn 143 Hình 4.11: Hệ thống kẹp và bộ khuôn 144 Hình 5.1: Mô hình bộ khuôn 153 Hình 5.2: Mô hình máy ép nhựa 154 x
14. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Bảng thống kê nhiệt độ gia công một số chất dẻo 11 Bảng 2.2: Bảng thống kê áp suất trung bình của các loại nhựa thông dụng trong khuôn (kg/cm2) 12 Bảng 2.3: Bảng thống kê độ co rút của một số vật liệu 12 Bảng 24: Thông số thiết kế trục vít theo tiêu chuẩn 16 Bảng 3.1: So sánh ảnh hưởng của các mặt cắt ngang kênh dẫn. 83 Bảng 3.2: Thông số chốt hồi tiêu chuẩn 102 Bảng 3.3: Độ dày tấm đẩy theo diện tích sản phẩm 104 Bảng 3.4: Kích thước làm nguội cho thiết kế 108 Bảng 3.5: Chiều sâu vị trí đầu rãnh dẫn 110 Bảng 3. 6: Quy trình gia công tấm kẹp cố định 113 Bảng 3. 7: Quy trình gia công tấm kẹp di động 115 Bảng 3.8: Quy trình gia công gối đỡ 117 Bảng 3.9: Quy trình gia công tấm đẩy 119 Bảng 3.10: Quy trình gia công tấm giữ 121 Bảng 3 .11: Quy trinh gia công mặt A 124 Bảng 3.12: Quy trình gia công mặt B 126 Bảng 3.13: Quy trìn gia công mặt C 128 Bảng 3.14: Quy trình gia công mặt A 130 Bảng 3.15: Quy trình gia công mặt B 132 Bảng 3.16: Quy trình gia công mặt C, D 134 Bảng 3.17: Quy trình gia công mặt E, F 135 xi
15. CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Trong cuộc sống hiện nay, sản phẩm nhựa ngày càng được phổ biến rộng rãi và đang dần chiếm ưu thế trên thị trường. Với tình hình đó, sự phát triển của sản phẩm nhựa diễn ra với một tốc độ nhanh và không ngừng cải tiến. Do đó, có thể thấy được nhựa đã chiếm một phần cực kì quan trọng trong cuộc sống hiện nay. Với sự phát triển không ngừng của ngành nhựa thì ngành công nghệ khuôn mẫu (cụ thể là ngành công nghệ ép phun) cũng phát triển ngày càng mạnh mẽ. Nhiều công ty đã chế tạo máy ép phun phục vụ cho ngành nhựa như các đồ gia dụng, các chai lọ mỹ phẩm, chai lọ y tế, chai lọ thực phẩm, Ngành Công nghệ chế tạo máy của Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tập trung về việc đào tạo về CAD/CAM/CNC và lĩnh vực khuôn mẫu. Vậy nên trong những năm gần đây chất lượng đào tạo của ngành đã tiến bộ rõ rệt. Để nâng cao hiệu quả dạy – học và đồng thời trang bị kiến thức đầy đủ hơn về chuyên ngành khuôn mẫu nên nhóm đã cùng nhau đi đến chọn đề tài đồ án về lĩnh vực khuôn mẫu (thiết kế - chế tạo - ép phun). Đề tài của nhóm là “Thiết kế, chế tạo mô hình máy và bộ khuôn ép nhựa”, mục đích của đề tài là tạo điều kiện cho sinh viên có thể thấy được nguyên lý làm việc cũng như các bộ phận của máy ép nhựa và bộ khuôn thông thường. Giúp cho sinh viên hình dung một cách rõ hơn được những kiến thức được học trên lớp. Bên cạnh những điều trên, với đề tài này nhóm sẽ học hỏi được nhiều hơn về kiến thức và kinh nghiệm thực tế về thiết kế - chế tạo – gia công mô hình máy ép nhựa và bộ khuôn hoàn chỉnh. 1.2 Mục tiêu của đề tài - Thiết kế và gia công mô hình máy ép nhựa. - Thiết kế và gia công bộ khuôn. - Ứng dụng phần mền Moldflow để phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn và đồng thời phân tích các lỗi có thể xảy ra khi ép phun. - Ứng dụng phần mềm Creo Paramatric 3.0 để thiết kế - lập trình gia công cho bộ khuôn. - Vận hành máy ép phun. 1
16. 1.3 Yêu cầu đề tài - Thiết kế hợp lí, tiết kiệm vật liệu nhưng vẫn đảm bảo chức năng. - Các chi tiết của mô hình máy ép và bộ khuôn sau khi gia công xong phải đảm bảo những tính yêu cầu như: độ chính xác về kích thước, độ bền, độ bóng, tính chịu lực. - Lắp ráp hoàn chỉnh các bộ phận của mô hình máy ép và bộ khuôn, mô hình máy ép hoạt động tốt, đúng nguyên lí hoạt động của máy ép nhựa thông thường. - Dung sai kích thước đạt yêu cầu tùy thuộc vào kích thước cụ thể (trong bảng dung sai kích thước). 1.4 Giới hạn đề tài Do còn nhiều hạn chế về thời gian cũng như kiến thức chuyên môn nên đồ án chỉ tập trung thực hiện các vấn đề sau: - Thiết kế, gia công, lắp ráp hoàn chỉnh và vận hành mô hình máy ép nhựa. - Thiết kế, gia công, lắp ráp bộ khuôn hoàn chỉnh. - Vật liệu để gia công bộ khuôn: Mica. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Các phương pháp sử dụng để thực hiện đồ án này: - Phương pháp quan sát: quan sát thực tế máy ép nhựa SB-W120 của trường, những đoạn video, những mô hình khuôn có sẵn. Đồng thời quan sát quá trình gia công thực tế, lắp ráp mô hình máy ép và bộ khuôn. - Phương pháp tham khảo tài liệu: Các tài liệu liên quan đến đồ án, nguồn từ thư viện sách, internet, thầy cô và bạn bè. - Phương pháp dự đoán: Luôn đưa ra những giả thiết như hư hại, tổn thất có thể xảy ra trong suốt quá trình thiết kế và gia công, nhằm loại bỏ những yếu tố nguy hiểm có thể xảy ra. - Luôn đặt câu hỏi “Tại sao?” và “Như thế nào?” để giải quyết các vấn đề xảy ra trong suốt quá trình thực hiện đồ án. 1.6 Đối tƣợng nghiên cứu - Thiết kế và lắp ráp mô hình máy ép nhựa và bộ khuôn hoàn chỉnh. - Vật liệu làm máy ép nhựa. - Vật liệu làm khuôn ép phun. 2
17. - Ứng dụng phần mền Moldflow để phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn và các lỗi sản phẩm. - Sử dụng máy phay CNC để gia công các bộ phận của mô hình và bộ khuôn. - Sử dụng máy nén khí để vận hành mô hình máy ép nhựa. 1.7 Kết quả dự kiến đạt đƣợc - Mô hình máy ép nhựa hoàn chỉnh. - Vận hành mô hình đúng yêu cầu cơ bản của máy ép nhựa thực tế. - Lắp ráp bộ khuôn hoàn chỉnh. 3
18. CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về công nghệ ép phun 2.1.1 Khái niệm Một cách đơn giản nhất, công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn. Khi nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy. Trong quá trình này không có bất kì phản ứng hoá học nào xảy ra. 2.1.2 Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế của công nghệ ép phun Bằng cách quan sát thông thường nhất, chúng ta có thể thấy có rất nhiều sản phẩm nhựa xung quanh chúng ta. Từ các sản phẩm đơn giản là dụng cụ học tập như: thước, bút, compa hay đồ chơi trẻ em cho đến những sản phẩm phức tạp như: bàn, ghế, vỏ tivi hay các chi tiết dùng trong ôtô và xe máy đều được làm bằng nhựa. Hầu hết các sản phẩm này có hình dáng và màu sắc rất phong phú và chúng đã góp phần làm cho cuộc sống của chúng ta trở nên đẹp và tiện nghi hơn. Điều này đồng nghĩa với việc sản phẩm nhựa mà phần lớn được tạo ra bằng công nghệ ép phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống chúng ta. Với các tính chất như: độ dẻo dai, nhẹ, có thể tái chế, không có những phản ứng hóa học với không khí trong điều kiện bình thường .Vật liệu nhựa đã thay thế các loại vật liệu khác như: sắt, nhôm, gang, đồng thau đang ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên. Do đó ta có thể nói rằng nhu cầu sử dụng vật liệu nhựa trong tương lai sẽ còn rất lớn. Điều này đưa đến hiệu quả là giá thành khuôn sẽ không được cho là quá đắt bởi lợi nhuận mà nó mang lại là rất lớn vì từ một khuôn ép phun ta có thể cho ra hàng chục thậm chí hàng trăm ngàn sản phẩm nhờ máy ép nhựa. Tóm lại, nhu cầu về sản phẩm nhựa của con người là mãi mãi cho đến khi nào người ta có thể tìm được vật liệu khác có những đặc tính tương tự và tốt hơn có thể thay thế cho nhựa. Tuy nhiên, song song với nhu cầu ấy, điều chúng ta cần quan tâm thêm nữa là phải sử dụng nhựa một cách hợp lý nhất để tránh những hệ lụy không tốt cho môi trường. 2.1.3 Khả năng công nghệ - Tạo ra những sản phẩm có hình dáng phức tạp tùy ý. - Trên cùng một sản phẩm, hình dáng giữa mặt trong và mặt ngoài có thể khác nhau. - Khả năng tự động khá cao. 4
19. - Sản phẩm sau khi ép phun có màu sắc phong phú và độ nhẵn bóng bề mặt rất cao nên không cần gia công lại. - Phù hợp cho sản xuất hàng khối và đơn chiếc (trong trường hợp đặc biệt). 2.1.4 Phân loại máy ép phun a) Phân loại máy ép phun theo kết cấu - Theo lực đóng khuôn: 50 – 10000 tấn. - Theo khả năng một lần phun tối đa. - Theo kiểu cơ cấu cấu tạo phun. - Theo kiểu trục vít. - Theo kiểu bố trí bộ phun. b) Phân loại máy ép phun theo quá trình phát triển - Máy ép phun piston. - Máy ép phun có trục dẻo hóa sơ bộ. - Máy ép phun trục vít. 2.1.5 Các yêu cầu kỹ thuật đối với một bộ khuôn Khuôn ép nhựa đòi hỏi nhiều yêu cầu khác nhau nhưng về mặt kỹ thuật thì chủ yếu tập chung vào các yêu cầu: Độ chính xác về hình dáng, độ chính xác về kích thước, độ cứng, độ bóng của các chi tiết trong khuôn.  Độ chính xác về hình dạng. Độ chính xác về hình dáng của các chi tiết trong khuôn là một yếu tố quan trong việc ép sản phẩm nhựa. Độ chính xác quyết định nhiều trong quá trình gia công bộ khuôn và trong quá trình ép. Khi nâng cao độ chính xác về hình dáng của khuôn thì sản phẩm nhựa sau khi ép sẽ có chất lượng cao.  Độ chính xác về kích thước. Độ chính xác về kích thước là yếu tố rất quan trọng trong bộ khuôn ép nhựa. Trong quá trình gia công các chi tiết khuôn, các tấm khuôn phải đám bảo độ chính xác nhất định, bất kì một sai số về kích thước của một khâu đơn lẻ nào cũng ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến toàn bộ khuôn và sản phẩm sau khi ép. Do đó cần phải có một qui trình công nghệ và chế độ cắt hợp lý khi gia công.  Độ cứng của các chi tiết trong khuôn. Độ cứng của các chi tiết trong khuôn quyết định độ bền của khuôn. Khuôn ép làm việc liên tục và với áp suất lớn nên trong suốt quá trình làm việc khả năng khuôn bị mài mòn hoặc hư tổn rất cao. Để nâng cao độ bền của khuôn, ngoài việc 5
20. chọn các vật liệu tốt khi chế tạo còn có thể nhiệt luyện cho khuôn, thấm carbon, thấm nitơ. 2.1.6 Chu kì ép phun. Gồm 4 giai đoạn: - Giai đoạn kẹp (Clamping phase): khuôn được đóng lại. - Giai đoạn phun (Injection phase): nhựa điền đầy vào khuôn. - Giai đoạn làm nguội (Cooling phase): nhựa đông đặc lại trong khuôn. - Giai đoạn đẩy (Ejector phase): Đẩy sản phẩm nhựa ra khỏi lòng khuôn. Clamping →Injection →Cooling →Ejection Hình 2.1: Chu kì ép phun. a) Giai đoạn kẹp Lúc đầu phần di động của khuôn di chuyển nhanh đến phần cố định nhưng sau đó chậm dần cho đến khi khuôn đóng lại hoàn toàn (không xảy ra tiếng động lớn). Khi khuôn đang đóng cũng là áp lực piston rất lớn được tạo ra để chống lại áp lực cao từ dòng nhựa bắn vào lòng khuôn. Điều này rất quan trọng vì nếu áp lực piston tạo ra không chống lại nổi áp lực phun thì khuôn sẽ bị hư hại và sản phẩm ép được tạo ra chắc chắn gặp khuyết tật. b) Giai đoạn phun Đầu tiên nhựa nóng chảy và phun vào lòng khuôn rất nhanh do trục vít tiến về phía trước. Khi lòng khuôn gần như được điền đầy khoảng 95% lòng khuôn thì quá trình định hình sản phẩm trong lòng khuôn sẽ có nhiệt độ thấp hơn. Nhựa nóng sẽ nguội dần và xảy ra hiện tượng co rút. Do đó một lượng nhựa khoảng 5% sẽ được phun vào để bù trừ sự co rút cho tới khi miệng 6
21. S K L 0 0 2 1 5 4