ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA KHUÔN QUAY REN CHI TIẾT NẮP
Ngày nay, với sự phát triển vuợt trội của khoa học kĩ thuật, đã mang lại cho con người nhiều tiện ích lớn, đặc biệt là sự phát triển của ngành cơ khí, công nghệ thông tin, khoa học máy tính và những phần mềm ứng dụng trong thiết kế gia công cơ khí, nổi bật hơn cả là công nghệ CAD/CAM. Nhờ công nghệ này mà việc thiết kế đến gia công ra sản phẩm được trở lên chính xác và giảm thiểu nhiều công việc không cần thiết, nhờ đó giảm được thời gian thiêt kế, chế tạo, nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm.
Ngày nay,chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy các sản phẩm nhựa đang chiếm một tỷ trọng ngày càng lớn trong kĩ thuật và đời sống nhất là đời sống gia dụng như trong các máy móc thiết bị công nghiệp, thiết bị điện, đồ dùng gia dụng. Vì vậy việc sản suất các sản phẩm theo khuôn mẫu công nghệ ép phun là rất cần thiết. Nhưng vấn đề chính là làm thế nào để nâng cao được chất lượng, độ chính xác, tính thẩm mỹ của sản phẩm nhựa.Theo công nghệ cũ thì việc thiết kế, gia công, lắp ghép là vô cùng khó khăn, nhà sản xuất mất nhiều thời gian và tiền của cho việc sản xuất thử và sửa chữa khuôn. Những vấn đề đó ngày nay được khắc phục bằng những phần mềm thiết kế chuyên dụng như Pro Engineer, AutoCAD, Master Cam, CIMCO...
Đồ án tốt nghiệp của chúng em sau đây là đồ án tổng quát về thiết kế khuôn ép nhựa cho sản phẩm Nắp . Trong quá trình thiết kế sử dụng phần mềm ProEngineer, AutoCAD, và Autodesk Moldflow 2014.
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1. Tổng quan về tình hình nghành công nghiệp nhựa............................ 6
1.1. Khái quát tình hình.................................................................. 6
1.2. Giới thiệu công nghệ phun ép................................................... 6
1.2.1. Tổng quan về máy ép nhựa............................................... 7
1.2.1.1 Phân loại...................................................................... 7
1.2.2. Các bộ phận cơ bản của máy ép nhựa.............................. 8
1.2.2.1 Phễu nạp liệu............................................................................. 9
1.2.2.2 Cụm phun và các kiểu cụm phun thông dụng............. 9
1.2.2.3 Cơ cấu kẹp. ................................................................ 10
1.2.2.4 Bảng điều khiển trung tâm. ...................................................... 12
1.2.2.5 Trục vis.................................................................................... 12
1.2.2.6 Xylanh....................................................................... 14
1.2.2.7 Các giai đoạn ép nhựa............................................... 14
1.2.3. Nguyên lý hoạt động của khuôn....................................... 17
1.2.4.Quy trình ép ra sản phẩm nhựa trên máy ép...................... 17
1.2.5. Các loại khuôn phổ biến................................................... 18
CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM CẦN THIẾT KẾ KHUÔN
1. Phân tích sản phẩm cần thiết kế........................................................ 22
2. Thiết kế khuôn................................................................................... 24
2.1 Thiết lập bản vẽ chi tiết............................................................. 24
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KHUÔN
2. Một số chi tiết cơ bản của khuôn....................................................... 35
2.1.Vòng định vị.............................................................................. 35
2.2.Chốt dẫn hướng......................................................................... 35
2.3.Bạc dẫn hường........................................................................... 36
2.4.Bạc cuống phun......................................................................... 37
2.5.Gối đỡ........................................................................................ 38
2.6.Thanh giựt giới hạn.................................................................... 39
2.7. Con đạp.................................................................................... 39
2.8. Tấm giựt cuống phun...................................................................... 40
3. Chọn mặt phân khuôn....................................................................... 41
4.Thông số sản phẩm và số lòng khuôn................................................ 43
4.1.Thông số sản phẩm................................................................... 43
4.2.Số lòng khuôn........................................................................... 45
5.Phác họa sơ bộ khuôn........................................................................ 45
5.1.Thành phần chi tiết của khuôn................................................... 46
5.2.Tính toán lực tác dụng của khuôn............................................... 46
5.2.1.Chọn máy ép....................................................................... 46
5.2.2.Tính toán lực kẹp tối thiểu................................................... 46
6.Tính toán thiết kế vỏ khuôn đực........................................................ 48
7.Dạng khuôn thiết kế.......................................................................... 48
7.1.Thiết kế khuôn 3 tấm kênh dẫn nguội........................................ 49
7.2.Thiết kế kênh dẫn nhựa – tính chọn vòng cao su........................ 51
8.Thiết kế hệ thống làm nguội............................................................. 56
9.Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm....................................................... 56
CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CREO 3.0 ĐỂ THIẾT KẾ KHUÔN
1. Trình tự tách khuôn........................................................................... 61
CHƯƠNG V: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CREO 3.0TRONG GIA CÔNG
TẤM KHUÔN
1. Các bước lập trình gia công............................................................... 71
CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT
TẤM KHUÔN
1. Lập quy trình công nghệ gia công tấm khuôn âm.............................. 78
2.Phân tích chi tiết gia công................................................................... 79
2.1.Điều kiện làm việc..................................................................... 79
2.2.Yêu cầu kỹ thuật....................................................................... 79
3.Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.......................................... 79
3.1.Chọn phôi.................................................................................. 79
3.2.Cơ tính....................................................................................... 79
3.3.Lượng dư phôi........................................................................... 79
3.4.Phương pháp gia công bề mặt phôi........................................... 79
4. Thiết kế nguyên công – lập quy trình công nghệ............................... 79
CHƯƠNG VII: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG, BẢO QUẢN KHUÔN
Cách lắp đặt, cách sử dụng, bảo quản khuôn........................................ 93
KẾT LUẬN .......................................................................................... 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................... 98
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1. Tổng quan về tình hình ngành công nghiệp nhựa
1.1 - Khái quát tình hình:
Ngành nhựa ra đời sau thế chiến thứ hai.
Ngành nhựa có ưu điểm là công nghệ cập nhật hiện đại, tốc độ quay vòng nhanh, sử dụng lao động kỹ thuật là chính, sản phẩm đa dạng, phục vụ được nhiều đối tượng, lĩnh vực công nghiệp, cũng như trong tiêu dùng hằng ngày của xã hội. Theo hiệp hội nhưa Việt Nam, hiện nay nhu cầu sử dụng hàng nhựa của người dân trong nước chỉ đạt 40kg nhựa/người/năm, Thái Lan là 60kg, Nhật Bản là 114kg.
Sản xuất bao bì 30%, xây dựng 12%, điện tử 11%, điện gia dụng 8%, vận tải 6%, may mặc 5%, nông nghiệp 3%, và các ngành khác 15%.
Trên thế giới hiện nay, hầu hết các ngành công nghiệp đều có sử dụng vật liệu nhựa.Ngành nhựa ở nước ta thực chất là một ngành kinh tế kỹ thuật về gia công chất dẻo, hiện chưa có khả năng sản xuất ra nguyên vật liệu nhựa, gần như nguyên vật liệu sản xuất phải nhập khẩu từ nước ngoài.
Từ năm 1975 đến năm 1989, ngành nhựa của Việt Nam đang chứng tỏ tiềm lực của mình không chỉ ở thị trường trong nước mà cả trên thị trường quốc tế.
Theo hiệp hội nhựa Tp.HCM, trong 14 năm (1988-2002) ngành nhựa Việt Nam đã tăng 24 lần.
Sản phẩm nhựa của Việt Nam hiện có mặt tại hơn 55 nước trên toàn thế giới, bao gồm các nước ở Châu Á, Châu Mỹ, Châu Phi, Châu Âu và Trung Đông. Trong đó 10 thị trường Xuất khảu lớn nhất cùa Việt Nam là Hoa Kỳ, Nhật Bản, Campuchia, Đức, Anh, Hà Lan, Pháp, Đài Loan, Malaysia và Philippines. Hiện có khoảng 530 công ty nhựa tại Việt Nam hoạt động trong lĩnh lực xuất khẩu.Ngoài việc nhập khẩu từ 70%-80% nguyên liệu nhựa đầu vào mỗi năm, Nước ta phải nhập khẩu hầu như tất cả các sản phẩm và máy móc cần thiết để sản xuất các sản phẩm nhựa.
1.2. Giới thiệu công nghệ ép phun
Công nghệ ép phun là một loại công nghệ phổ biến, sử dụng nguyên liệu nhựa nhiệt dẻo để tạo ra những sản phẩm đa dạng về hình dáng và màu sắc, có độ phức tạp cao.
Ép phun nhựa là quá trình chuyển hóa nguyên liệu ở dạng hạt hoặc bột thành dạng lỏng dẻo và được đẩy vào khuôn dưới áp lực nén của máy.Sau đó, khuôn được làm nguội, nhựa rắn lại, có hình dạng của lòng khuôn và cuối cùng mở khuôn, lấy sản phẩm.
1.2.1, Tổng Quan Về Máy Ép Nhựa.
1.2.1.1. Phân loại.
Máy ép nhựa là thiết bị chuyên dùng để hoá dẻo nhựa và phun ép vào khuôn tạo ra sản phẩm. Tuỳ theo cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy mà người ta chia theo nhiều loại :
- Theo lực đóng khuôn:máy có lực đóng khuôn 50, 100,…8000 tấn.
|
Lực đóng khuôn |
Kích thước tương đối |
|
25 – 100 tấn |
Nhỏ |
|
100 -500 tấn |
Vừa |
|
500 -1000 tấn |
Lớn |
|
Trên 1000 tấn |
Rất lớn |
- Theo cơ cấu phun ép nhựa: loại piston hay trục vis.
- Theo cơ cấu đóng mở khuôn: Thủy lực hay cơ – thủy lực
- Theo phương đóng mở khuôn: nằm ngang hay thẳng đứng
Máy ép nhựa ngang Máy ép nhựa đứng
Máy ép nhựa
- Theo trọng lượng sản phẩm trong 1 lần phun tối đa: 1 , 2, 3, 5, 8,..56, 120 oz(ounces). Đơn vị trọng lượng 1 oz = 23,349 g.
1.2.2. Các bộ phận cơ bản của máy ép nhựa.
Máy ép nhựa gồm 3 bộ phận cơ bản
- Cụm hóa dẻo và phun ép nhựa ( cụm phun)
- Cụm đóng mở khuôn ( cụm kẹp)
- Cụm điều khiển
1.2.2.1 Phễu nạp liệu.
Quy trình bắt đầu bằng cách đổ hạt nhựa vào trong phễu. Phễu là một thiết bị đơn giản dùng để cấp liệu cho trục vis và xylanh. Ngoài ra phễu nạp liệu còn được gắn thêm hệ thống sấy nguyên liệu.
1.2.2.2. Cụm phun và các kiểu cụm phun thông dụng.
Cụm phun là một trong những bộ phận quan trọng của máy ép nhựa.Nó có nhiệm vụ hóa dẻo nguyên liệu và đẩy vào lòng khuôn.
Chức năng của cụm phun:
+ Vận chuyển nguyên liệu nhựa
+ Nung chảy nguyên liệu
+ Tích tụ nguyên liệu
+ Phun ép nguyên liệu
+ Duy trì áp suất ở mức cao.
Sau đây là nguyên lí hoạt động của 1 số loại cụm phun thông dụng :
vCụm phun kiểu piston 1 giàn:Đây là loại cũ nhất, hoạt động theo nguyên tắc sau :
Từ phễu các hạt nguyên liệu được đưa xuống xylanh phun, chuyển động lên phía trước của piston đẩy các hạt đi tới bộ phận mở rộng (màng phun). Xung quanh các spreader sẽ là những băng nhiệt, nó sẽ làm chảy hạt thành nhựa dẻo, từ đó nhựa sẽ được ép vào khuôn.
vCụm phun kiểu piston 2 giàn : hoạt động theo nguyên tắc
Gồm 2 cụm pittông trong đó cụm này được đặt trên cụm kia. Một cái để dẻo hoá vật liệu và dẫn vật liệu đến xylanh kia mà ở đó piston thứ 2 sẽ hoạt động như một piston bắn đạn và đẩy vật liệu dẻo vào khuôn.
vCụm phun kiểu trục vít 1 giàn.
Sự phun nhựa được thực hiện bởi 1 vis quay mà nó chuyển động lùi và tiến trong xylanh nung nóng, là 1 vis quay nó tạo sự chuyển động của vật liệu hạt từ phễu nguyên liệu và buộc nguyên liệu đi dọc theo thùng xylanh nóng. Khi vật liệu đến cuối vis thì vis chuyển động ngược lại để tích vật liệu, sau đó nó lại tiến lên để đẩy nhựa như 1 piston.
vCụm phun kiểu trục vit – piston 2 giàn
Hoạt động qua lại của vis sẽ hạn chế lượng vật liệu có thể được dẻo hoá. Tuy nhiên, sự hạn chế này có thể khắc phục được bằng việc sử dụng piston vis 2 giàn. Ở đây vật liệu di chuyển trên toàn bộ chiều dài vis, qua 1 van nạp và vào trong khoang phun. Cũng ở đây, piston phun bắt buộc phải lùi lại.Van bắn đạn sẽ được mở ra khi piston phun tiến lên phía trước và vật liệu được phun vào khuôn.
1.2.2.3. Cơ cấu kẹp.
Cơ cấu kẹp bao gồm đầu xylanh thủy lực chính và cơ cấu cánh tay đòn. Trong máy ép nhựa cơ cấu này có nhiệm vụ mở, đóng và giữ chặt khuôn trong quá trình phun ép nhựa.Trong thực tế, đối với từng bộ khuôn cụ thể việc xác định lực kẹp đòi hỏi phải tính toán rất kỹ càng.Nếu lực kẹp lớn quá sẽ làm giảm tuổi thọ của khuôn còn nếu lực kẹp nhỏ quá sẽ làm nhựa trong quá trình ép phun bị xì ra tạo bavia cho sản phẩm.
Cơ cấu kẹp (Clamp cylinders) : thường có 2 loại chính là loại sử dụng cơ cấu trục khuỷu điều khiển bằng thủy lực và loại sử dụng piston - xilanh thủy lực. Hệ thống này có chức năng cung cấp lực để đóng mở khuôn và lực để giữ khuôn (kìm khuôn) đóng trong suốt quá trình phun.
Cơ cấu kẹp sử dụng trục khuỷu điều khiển bằng thủy lực:
|
Loại cơ cấu kẹp |
Ưu điểm |
Nhược điểm |
|
Dùng thủy lực |
Lắp đặt khuôn nhanh Biết rõ áp suất kẹp Dễ bảo dưỡng Ít làm võng tấm khuôn Lực kìm tập trung vào giữa tấm khuôn |
Cần lượng lớn dầu thủy lực Tốn nhiều năng lượng Chịu ảnh hưởng bởi hệ số nén của dầu |
|
Dùng trục khuỷu |
Giá thành thấp Di chuyển cơ cấu kìm nhanh Tự hãm để giảm va đập |
Cần bảo dưỡng thường xuyên Lực kìm không tập trung vào giữa tấm khuôn Khó điều chỉnh |
Ưu nhược điểm của cụm kìm dùng cơ cấu khuỷu và xylanh thuỷ lực :
Cơ cấu kẹp sử dụng piston – xilanh thủy lực:
1.2.2.4. Bảng điều khiển trung tâm.
Bảng điều khiển trung tâm bao gồm : Van kiểm tra thủy lực (áp suất ), hệ thống kiểm tra nhiệt độ (Nhiệt độ ) và hệ thống kiểm tra thời gian chu kỳ. Đây là những thông số gia công quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.
1.2.2.5. Trục vis
Trục vis là một chi tiết quan trọng và điển hình của cụm phun mà đa số các loại máy ép nhựa hiện nay đều sử dụng. Trục vis là loại có dạng ren, bước ren không đổi và có biên dạng giảm dần. Nó có 2 chức năng khác nhau là chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến trong quá trình ép. Khi trục vis ở chế độ quay, nó có tác dụng làm dẻo hoá nguyên liệu và lấy keo, lúc này trục vis chuyển động về sau và nhựa được đưa đến trước đầu xilanh, lượng keo lấy phù hợp cho một lần phun.
Trục vit máy phun ép nhựa
DD : Đường kính trục vis .
P : Bước ren .
h1 : Chiều cao ren ở đầu trục vis .
h2: Chiều cao ren ở cuối trục vis
Trục vis có 3 vùng chính:
+ Vùng nhập liệu: Ở gần phễu nhập liệu dùng để chuyển nguyên liệu về phía trước. Ở cuối vùng này nguyên liệu mềm và bắt đầu chảy.Vùng này chiếm khoảng 50% chiều dài trục.
+ Vùng nén ép: Ở giữa vis, dùng để nén ép nguyên liệu nóng. Vùng này chiếm 25% chiều dài trục.
+ Vùng định lượng: Có công dụng trộn và tạo nguyên liệu đồng nhất trước khi phun vào khuôn. Vùng này chiếm 25% chiều dài trục.
Tỉ lệ chiều dài trục vít (L) và đường kính trục vis (D)
L/D = 14 ÷ 24
Trục vít có 2 khả năng chuyển động là quay và tịnh tiến trong quá trình ép:
- Khi trục vis ở chế độ quay, nó có tác dụng tải nguyên liệu, đưa qua vùng nung nóng để dẻo hóa nhựa, lúc này trục vis từ từ lùi về sau và nhựa được đưa đến trước đầu xilanh. Lượng nhựa lấy phù hợp cho một lần phun.
- Khi trục vis ở chế độ tịnh tiến, nó dừng quay, hệ thống thủy lực đẩy trục vis đi tới, ép nhựa phun vào khuôn
Bảng Nhiệt Độ Gia Công Các Loại Nhựa Thông Dụng.
|
Nguyên liệu |
Nhiệt độ vòi phun (0C) |
Nhiệt độ khuôn (0C) |
|||
|
Béc phun |
Đầu trục vis |
Giữa trục vis |
Cuối trục vis |
||
|
HD PE |
200 |
190 |
180 |
170 |
40-60 |
|
LD PE |
180 |
170 |
160 |
150 |
40-60 |
|
PP,PS |
200 |
190 |
180 |
170 |
55-65 |
|
APS |
210 |
200 |
190 |
280 |
40-60 |
|
PVC- cứng |
220 |
210 |
200 |
110 |
50-60 |
|
PVE-mềm |
230 |
170 |
160 |
150 |
45-60 |
Nhiệt độ khuôn: được làm nguội bằng các đường nước, nhiệt độ bề mặt khuôn có ảnh hưởng đến áp suất trong khuôn, nhiệt độ khuôn phải đồng nhất.
1.2.2.6 Xylanh.
Trục vis được đặt tronh xylanh, nó được làm bằng thép cứng chịu được áp suất trong suốt quá trình phun. Xylanh được lắp các hệ thống điện trở gia nhiệt dọc theo chiều dài của nó và được điều khiển bằng các đầu dò nhiệt.
1.2.2.7.Các giai đoạn ép nhựa: Gồm 4 giai đoạn
1. Hoá lỏng hạt nhựa .
2. Phun nhựa .
3. Làm nguội .
4. Lấy sản phẩm ra ngoài
CCác phần và bộ phận chính của máy ép nhựa.
Giai đoạn 1: Hoá lỏng hạt nhựa.
Khuôn được đóng lại, hạt nhựa nguyên liệu có sẵn trong phễu được rớt xuống và bắt đầu quá trình hoá dẻo. Chất dẻo thông qua băng nung nóng và trục vis bị chảy lỏng, hoà trộn vào nhau chuẩn bị được phun ép vào trong khuôn. Giai đoạn này cần phải tác dụng vào khuôn một lực lớn để không có một chút chất dẻo lỏng nào chảy ra từ các khe hở của khuôn.
Giai đoạn hóa lỏng hạt nhựa
Giai đoạn 2: Phun nhựa.
Giai đoạn này chất dẻo lỏng sẽ được phun ép vào khuôn.Thông qua các cuống phun, kênh nhựa và miệng phun, nhựa lỏng sẽ được điền đầy vào lòng khuôn.Áp lực phun trong giai đoạn này cần phải được đảm bảo đủ để nhựa lỏng có thể điền đầy khắp lòng khuôn.
Giai đoạn phun nhựa và điền đầy lòng khuôn
Giai đoạn 3: Làm nguội
Sau khi phun ép định hình được sản phẩm, áp lực phun tiếp tục được duy trì. Điều này làm cho những phần bị co rút trên sản phẩm tiếp tục được điền đầy... Qúa trình làm nguội sẽ được kết thúc khi chi tiết đông đặc hoàn toàn.
Giai đoạn làm nguội và duy trì áp lực
Giai đoạn 4: Lấy sản phẩm.
Dưới sự điều khiển của hệ thống thuỷ lực_khí nén khuôn sẽ đựơc mở.Chi tiết và hệ thống các kênh nhựa sẽ được lấy ra ngoài thông qua các chốt đẩy.
Giai đoạn lấy sản phẩm ra ngoài
Sự lập đi lập lại của một chuỗi các sản phẩm gọi là chu trình khuôn. Mỗi khuôn và mỗi loại vật liệu gia công trong đó sẽ có một thời gian cho một chu trình tối ưu. Điều này bắt buộc người điều khiển máy phải điều chỉnh thời gian của một chu kỳ máy tối ưu để đạt sản phẩm có chất lượng cao.
Chu trình khuôn
1.2.3. Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa.
Ta biết rằng khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một chủng loại sản phẩm nhất định (hình dáng và vật liệu...), ở đây là sản phẩm nhựa. Nó được lắp ráp từ nhiều chi tiết cơ khí khác nhau. Khi khuôn được lắp với các bộ phận cung cấp chuyển động thích hợp (máy ép nhựa…), nó sẽ có khả năng thực hiện đóng mở khuôn theo một chu kỳ xác định, để tạo ra được những khoảng không gian hợp lý có tác dụng tạo hình cho sản phẩm hoặc tạo khoảng không gian cần thiết để sản phẩm thoát ra khỏi khuôn một cách dễ dàng (không phải ngừng máy, sản phẩm ra một cách tự động…) sau khi có hình dạng đạt yêu cầu. Nhờ đó mà năng suất ép ra sản phẩm nhựa rất cao.
1.2.4. Quy trình ép ra một sản phẩm nhựa trên máy ép nhựa như sau:
Trình tự ép sản phẩm trên máy ép nhựa nằm ngang.
- Ban đầu hệ thống thuỷ lực của máy ép nhựa thực hiện chuyển động đóng khuôn để tạo ra khoảng không gian đóng kín, lúc này dòng nhựa được cụm hoá dẻo (Xylanh hoặc Piston) hoá lỏng bơm vào có nhiệt độ và áp suất cao chảy qua cuống phun vào khuôn thực hiện công việc điền đầy lòng khuôn. Cụm đóng khuôn của máy ép vẫn phải tác dụng vào khuôn một lực lớn (lực kẹp khuôn) để không có một chút chất dẻo nào được chảy ra tại bề mặt phân khuôn (gây tổn thất nhựa và tạo phế phẩm).
- Trên cơ sở phân cách nhiệt độ giữa lòng khuôn và cụm hoá dẻo, cả hai đều có mức nhiệt độ rất khác nhau. Liên kết này chỉ được duy trì một lúc cho đến khi chất dẻo lỏng không còn khả năng chảy nữa. Bởi vì sau khi nhựa được bơm vào lòng khuôn thì hệ thống làm mát ( không khí, nước, dung dịch làm mát…) hoạt động thực hiện công việc làm nguội nhựa, làm cho quá trình nhựa từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn nhanh hơn (nâng cao năng suất làm việc). Do đó mà sau khi điền đầy khuôn nhựa bắt đầu đông cứng lại, khi đó thể tích của sản phẩm sẽ bị co lại (phụ thuộc vào hệ số co ngót của vật liệu). Do đó đểtạo ra sản phẩm có hình dạng đúng theo yêu cầu thì bằng cách ép tiếp và bơm nhựa điền đầy tiếp thì thể tích thiếu hụt do co ngốt nhựa sẽ được bổ xung thêm. Cho nên phải duy trì áp lực lên chất dẻo cho đến lúc nó đông cứng lại.
- Vì quá trình hoá dẻo nhựa từ trạng thái rắn sang lỏng cần một thời gian nhất định, trục xoắn vít thực hiện việc ép chất dẻo vào lòng khuôn nhờ thực hiện chuyển động quay. Do đó để tạo ra từng liều lượng nhằm làm chảy nó và xếp đặt trước khi bơm vào khuôn, trục xoắn tạo ra khoảng không gian trống bằng cách trượt lùi lại trong lòng Xylanh phun bằng chuyển động tịnh tiến dọc trục. Khi sản phẩm được làm đông lại cụm hoá dẻo sẽ chuyển động rời khỏi khuôn nhờ đó mà chất dẻo ở đầu vòi phun không bị đông đặc lại. Cụm đóng khuôn vẫn tiếp tục duy trì lực ép khuôn cho đến khi sản phẩm đông đặc tới mức có thể tống ra ngoài được chuyển động mở khuôn kết hợp với hệ thống chốt đẩy. Quá trình được tiếp tục để chế tạo sản phẩm tiếp theo.
* Tóm lại chu kỳ hoạt động của máy ép tạo ra một sản phẩm như sau:
- Khung kẹp thực hiện đóng chặt khuôn.
- Vật liệu dẻo được hoá dẻo từ trước được bơm vào lòng khuôn.
- Áp lực tiếp tục duy trì (áp lực giữ).
- Tại thời điểm này trục vít tiếp tục chuyển động quay để hoá dẻo vật liệu chuẩn bị cho lần bơm tiếp theo.
- Khi đó chất dẻo bắt đầu nguội nhờ hệ thống làm mát của khuôn.
- Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài.
1.2.5. Các loại khuôn nhựa phổ biến.
Kết cấu của khuôn thường gồm hai phần, một phần ở phía vòi phun nó được bắt chặt, cố định với máy ép nhựa gọi là tấm khuôn trước, phần còn lại được ở phía hệ thống đẩy, khi hoạt động nó thực hiện chuyển động đóng mở khuôn gọi là tấm khuôn sau. Tuỳ theo kết cấu của tấm khuôn trước và sau cũng như là cách thực hiện chuyển động đóng mở khuôn khi làm việc mà có các loại khuôn phổ biến sau:
Kết cấu của khuôn ép nhựa hai tấm.
Khuôn hai tấm: Là loại khuôn chỉ gồm hai phần khuôn trước (phần khuôn được lắp cố định trên máy ép nhựa) và khuôn sau (phần thực hiện chuyển động tịnh tiến thực hiện công việc đóng mở khuôn). Đây là loại khuôn có kết cấu đơn giản (giá thành thấp) được sử dụng rộng rãi để chế tạo các sản phẩm có kích thước nhỏ, sử dụng ít miệng phun, hình dạng đơn giản, sản lượng chế tạo ít…
b. Kết cấu khuôn ép nhựa ba tấm.
Khuôn ba tấm: Hệ thống này gồm có các bộ phận sau: Khuôn trước, khuôn sau và hệ thống thanh đỡ. Nó có khả năng tạo ra hai vùng không gian khi đóng mở khuôn.Một vị trí mở để lấy ra sản phẩm còn một vị trí mở dùng để lấy kênh nhựa.
Nhược điểm của dạng khuôn này là khoảng cách giữa vòi phun của máy ép nhựa với lòng khuôn cần bơm nhựa vào khá dài, làm giảm áp lực của dòng
nhựa từ vòi phun vào lòng khuôn và lượng nhựa phế phẩm tiêu tốn ở hệ thống kênh dẫn nhựa lớn.
Khuôn 3 tấm ngoài 2 phần: phần tĩnh và phần động, còn có phần thứ 3 dùng để tháo kênh nhựa ra
+ Ưu điểm:
Giá thành thấp so với khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng
Ít bị hỏng hóc hơn khuôn có kênh dẫn nóng
Phù hợp với loại nhựa chịu nhiệt kém
+ Nhược điểm:
Chu kì ép phun tăng do hành trình của dòng nhựa để đến được lòng khuôn dài
Lãng phí nhiều vật liệu
Cần áp suất lớn để điền đầy
c. Kết cấu khuôn ép nhựa nhiều tầng.
Khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng cho các loại máy có kích thước nhỏ giảm tiền vốn đầu tư vào máy), nhờ sử dụng được hệ thống đẩy ở cả hai nửa khuôn. Do đó vẫn giữ được giá thành sản phẩm hạ trong khi có thể sản xuất được một số lượng sản phẩm lớn.
CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM CẦN
THIẾT KẾ KHUÔN
- Phân tích sản phẩm cần thiết kế khuôn:
- Tìm hiểu về sản phẩm
Sản phẩm: Nắp có ren trong
Nắp có ren sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp. Dùng để đóng hủ giữ kín các sản phẩm, thực phẩm... sử dụng trong các máy móc như cánh quạt...
Hình ảnh sản phẩm:
Đặc điểm sản phẩm:
- Chi tiết có dạng trụ.
- Chi tiết có các gân nằm trong để chịu lực, bên trụ ngoài có các cung lồi để tiện cầm nắm mà không bị trượt khỏi tay. Ben trong có ren bước lớn để mở nắp một cách nhanh chóng trong quá trình sử dụng.
- Vật liệu sủ dụng: Nhựa PS
- Trong thực tế người ta chọn loại vật liệu nhựa PS (POLYSTYRENE) để chế tạo ra sản phẩm
Đặc tính nhựa PS :
- Là loại nhựa trong suốt không màu.
- Tỷ trọng từ 1,05 – 1,1 g/cm3 .
- Dễ gia công, nhiệt độ gia công khoảng 180 – 200 .
- Dòn, dễ rạn nứt, chịu va đập kém.
- Chịu hóa chất kém.
- Nhiệt độ biến dạng thấp, tạo khí đen.
Ứng dụng:
- Dùng cho đồ gia dụng rẻ tiền như hộp cốc lọ.
- Nhựa HIPS dùng cho sản phẩm có độ va đập cao như đồng hồ treo tường.
- Nhựa EPS dùng bao bì thực phẩm giữ lạnh
2.Thiết kế khuôn
- Quá trình thiết kế khuôn ban đầu vẽ lại sản phẩm “Hộp đựng bánh mức” bằng phần mềm CREO 3.0để có thể xử lý hệ số co rút của vật liệu nhựa dễ dàng hơn, phục vụ cho quá trình tách khuôn, lắp khuôn, và gia công sau này.
Bằng phần mềm CREO 3.0 sau khi vẽ sản phẩm xong ta có được các thông số cơ bản của chi tiết:
................
CHƯƠNG VII : HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG, BẢO QUẢN KHUÔN
- Cách lắp đặt khuôn.
1.1 Theo quy tắc chung, phải kiểm tra các điều sau trước khi lắp đặt khuôn:
- Đối với khuôn đã được sử dụng từ trước cần xem thử nó đã được sửa chữa hư hỏng thế nào.
- Kiểm tra đầu vào và ra của kênh nước bằng cách thổi khí nén để chắc chắn rằng kênh nước thông và sạch.
- Chắc chắn vòng định vị ăn khớp chính xác với lỗ ở tâm của tấm khuôn cố định. Điều đó sẽ đảm bảo độ thẳng hàng chắc chắn của cuống phun và vòi phun.
- Kiểm tra chiều cao tổng của khuôn có vượt quá khoảng sáng của máy không.
- Kiểm tra giá trị lực kẹp khi gia công.
1.2 Một thực tế tốt là kiểm tra độ song song của hai tấm khuôn trước khi lắp khuôn, kiểm tra các bulong kẹp vòng an toàn có kẹp chắc chắn không, các trụ đỡ có bám bụi bẩn hoặc phoi kim loại hay không.
1.3 Đặt khuôn vào trạng thái hai nửa đóng vào nhau.Điều đó ngăn ngừa hai nửa khuôn khỏi bị hư hỏng có thể xảy ra trong khi lắp khuôn.
1.4 Không nên cố gắng lắp khuôn nặng bằng tay, cần sử dụng các máy nâng cần cẩu phù hợp hoặc cơ cấu xích ròng rọc. Xích ròng rọc có thể điều chỉnh chậm nhưng rất tốt trong việc lắp khuôn.
1.5 Giữ cho xích cùng với khuôn cho đến khi cả hai nửa đã gắn chặt vào tấm khuôn. Đối với khuôn nặng, đó là một thực tế tốt để tránh kẹp bulong lắp ở tấm di động để tránh bất kỳ một chuyển động đi xuống nào của khuôn trong quá trình tháo lắp.
1.6 Trong lúc tháo khuôn, không bao giờ được gõ búa vào khuôn khi các bulong an toàn vẫn còn chặt, nếu không sẽ làm hỏng khuôn và bộ phận máy nối với khuôn. Trong khi khuôn còn được giữ bởi xích chỉ nới lỏng một nửa bulong an toàn và làm các điều chỉnh cần thiết thông qua bulong.
¯ Lặp đặt khuôn Nắp ren trong:
- Lắp cụm quay ren: lắp 5 ổ lăn 6304 vào tấm kẹp dưới. Lắp 5 trục ren vào lỗ của 5 ổ lăn.Các bánh răng và xích đã được lắp sẵn vào trục thông qua then bằng.
- Lắp cụm khuôn dưới: lắp 5 ổ lăn 6306 vào mặt sau của áo dưới. Lắp các ron rãnh insert,sau đó lắp 4 insert vào áo dưới, dùng bulong M8x1,25 xiết chặt insert vào áo dưới. Dùng 4 chốt dẫn hướng lắp vào 4 lỗ chốt trên áo. Lắp cái đầu nước vào 2 bên hông của áo
- Lắp cụm khuôn dưới với cụm quay ren: Đưa 4 trục quay ren vào lỗ insert đã lắp trên khuôn dưới. Lắp gối vào dúng vị trí thiết kế. Lắp 4 chốt định vị Ø10 vào các lỗ định vị của tấm kẹp dưới, gối và áo dưới để định vị cho sự đồng tâm của trục ren. Dùng bulong M16 xiết từ tấm kẹp dưới qua gối, tới khuôn dưới.
- Lắp cụm khuôn trên: lắp các ron nước vào 2 rãnh của insert trên. Lắp 4 insert trên vào áo khuôn trên sau đó dùng bulong M8x1,25 xiết giữ chặt insert trên áo. Lắp 4 bạc dẫn hướng vào áo trên rồi dùng bunglong kí M4 xiết giữ bạc trên áo khuôn. Lắp các đầu nước vào 2 bên hông của áo khuôn trên.
- Lắp tấm kẹp trên: vào áo khuôn trên dùng bulong M10 xiết giữ tấm kẹp trên với áo khuôn. Lắp bạc cuống phun vào áo khuôn trên.
- Lắp cụm động cơ: Dùng đế đông cơ bắt vào hông của khuôn áo dưới. Lắp tấm đỡ vào động cơ rồi bắt vào đế động cơ. Lắp bánh xích nhỏ vào trục dẫn của động cơ, lắp xích vào bánh xích nhỏ và bánh xích lớn để dẫn bánh răng quay ren.
- Sử dụng khuôn
- Để đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt nhất, khuôn phải được duy trì ở nhiệt độ làm việc của nó.
- Khi tháo khuôn bằng tay không nên sử dụng các dụng cụ kim loại cứng hoặc có cạnh sắc để tránh xây xước bề mặt khuôn hoặc các cạnh sắc có thể làm hỏng mặt phân khuôn, tạo ra khe hở ở mặt phân khuôn gây xì ba via.
- Không sử dụng búa gỗ để tháo khuôn.
- Không sờ tay trực tiếp vào bề mặt nhẵn bóng của khuôn tránh để lại dấu vân tây để không gây hiện tượng bề mặt phân khuôn bị ăn mòn.
- Người thợ vận hành phải xem xét khuôn có sẵn sàng làm việc hay không.
- Nếu máy không được sử dụng qua đêm thì cần bôi lên bề mặt nhẵn bóng của khuôn mốt lớp mỏng kerosin hoặc turpenline.
- Khi không làm việc, các phần tử lò xo cần được để ở trạng thái lỏng.
- Khuôn không hoạt động cần để ở trạng thái mở nhưng cần được che phủ.
- Trước khi nghỉ cần cho hệ thống nước làm nguội khuôn duy trì cho đến khi khuôn nguội hoàn toàn.
- Bảo quản khuôn
- Cần phải giữ cho sản phẩm cuối cùng được tháo ra khỏi khuôn để tham khảo cho bất kì sự sửa chữa nào cần thiết. Cần làm nhãn cho sản phẩm với tên gọi, kích thước, vật liệu, số khuôn và số sản phẩm chính của sản phẩm đó.
- Tất cả các bộ phận của khuôn cần được kiểm tra và sữa chữa trước khi cất vào kho để nó thường xuyên sẵn sàng cho đến khi có lần sản xuất tiếp theo.
- Các khuôn được xác định sẽ không đưa vào sản xuất cần phải được tháo ra, loại ra để tránh lẫn với các khuôn không còn sử dụng được.
- Cần di chuyển các đầu lắp kênh nước vì chúng dễ bị hư hỏng khi lưu giữ. Tiến hành thổi khí nén vào các kênh nước ra ngoài hết và giữ cho nó khô. Đậy kín một đầu và rót vào kênh làm mát một loại khoáng dầu phù hợp.
- Bôi mỡ cho các chi tiết của khuôn và giữ gìn chúng cẩn thận.
- Đối với khuôn có lò xo thì không nên đóng chặt, đặt các nệm cao su phù hợp với trạng thái mở khuôn để giữ cho lò xo ở vị trí tháo lỏng và bịt miệng các lỗ kín để tránh bụi bẩn hoặc hơi ẩm, đối với khuôn nhỏ chỉ cần cho chúng vào túi nilon.
KẾT LUẬN
Điều quang trọng mà người thiết kế khuôn cần lưu ý là phải nắm rõ kiểu dáng hình học sản phẩm phải thích hợp cho quá trình ép phun. Nếu kiểu dáng không phù hợp sẽ gây khó khăn cho việc chế tạo và sản phẩm sẽ bị khuyết tật(chú ý các vách côn ngược trên sản phẩm). ngoài ra, người thiết kế cũng cần quan tâm đến một số vấn đề trong thiết kế kết cấu khuôn :
- Loại nhựa dùng làm sản phẩm.
- Kiểu khuôn phù hợp cho sản phẩm.
- Hai nữa khuôn đóng thật kín để không có bavia. Do đó viêc chế tạo mặt phân khuôn cực kỳ quan trọng, ần phải gia công thật chính xác.
- Khi lắp bạc, chốt định vị vào khuôn cần đãm bảo mối lắp chặt hoặc chế tạo thêm vít giữ bạc và chốt.
- Nơi bố trí miệng phun, kiểu miệng phun.
- Kiểu kênh dẫn.
- Nơi bố trí các trục quay ren hay chốt dẩy tùy loại sản phẩm
- Nơi bố trí kênh dãn nguội và rãnh thoát khí.
