THIẾT KẾ KHUÔN ÉP GHẾ, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHUÔN

LỜI NÓI ĐẦU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHUÔN THIẾT KẾ KHUÔN ÉP GHẾ

    Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày nay, việc tạo ra khối lượng sản phẩm ngày càng nhiều  mà vẫn đảm bảo chất lượng của sản phẩm là những yêu cầu cơ bản trong quá trình thiết kế. Bên cạnh đó, trong quá trình chế tạo sản phẩm, vấn đề chất lượng hình dáng sản phẩm cũng đóng vai trò không kém khi mà các yếu tố kỹ thuật khác đã được bảo đảm. Do đó, một kỹ thuật quan trọng khi chế tạo các sản phẩm nhựa là ứng dụng công nghệ Gas-injection trong các ứng dụng của ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu. Những ưu điểm quan trọng cần thiết trong quá trình chế tạo sản phẩm nhựa khi ứng dụng công nghệ này bao gồm :

•  Tiết kiệm vật liệu, một yếu tố quan trọng trong việc giảm giá thành sản phẩm

•  Rút ngắn thời gian lên khuôn, tạo  điều kiện giảm chi phí cho thời gian sản

xuất, tăng số lần lên khuôn, giảm chi phí khấu hao và cũng làm góp phần giảm giá thành sản phẩm, đem lại lợi ích to lớn cho người tiêu dùng.

•  Cải thiện bề mặt sản phẩm, tạo ra độ bóng tương đối cao, tăng tính thẩm mỹ và độ chính xác cho các sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cao như các thiết bị nhựa trong y tế, hay các thiết bị cơ khí chính xác. Với những ưu điểm trên, việc ứng dụng công nghệ Gas-injection khi chế tạo sản phẩm nhựa trong ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu là  điều thực sự cần thiết. Bên cạnh đó, để đáp ứng nhu cầu sản xuất ngày càng cao, với số lượng sản phẩm ngày càng lớn thì việc  ứng dụng công nghệ này sẽ giúp cho các nhà sản xuất  đạt  được những lợi ích to lớn, đem lại lợi ích cuối cùng cho người tiêu dùng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHUÔN THIẾT KẾ KHUÔN ÉP GHẾ

. CHƯƠNG I.

Thực trạng

 1. Thực trạng ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu

Trên thế giới, cuộc cách mạng về máy tính điện tử đã có tác động lớn vào nền sản xuất công nghiệp. Đặc biệt, trong ngành công nghiệp chế tạo khuôn mẫu hiện  đại, công nghệ thông tin (CNTT) đã được ứng dụng rộng rãi, để nhanh chóng chuyển đổi các quá trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang sản xuất công nghệ cao (CNC); nhờ đó các giai  đoạn thiết kế và chế tạo khôn mẫu từng bước  được tự  động hoá. (CAD/CAM Trong đó: CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử; CAM là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử, còn được gọi là gia công điều khiển số).Các nước có nền công nghiệp tiên tiến như: Nhật B ản, Hàn Quốc, Đài Loan… đã hình thành mô hình liên kết tổ hợp, để sản xuất khuôn mẫu chất lượng cao, cho từng lĩnh vực công nghệ khác nhau:

•  Chuyên thiết kế chế tạo khuôn nhựa, khuôn dập nguội, khuôn dập nóng, khuôn

đúc áp lực, khuôn ép chảy, khuôn dập tự động…

•  Chuyên thiết kế chế tạo các cụm chi tiết tiêu chuẩn, phục vụ chế tạo khuôn mẫu như: các bộ đế khuôn tiêu chuẩn, các khối khuôn tiêu chuẩn, trụ dẫn hướng, lò so, cao su ép nhăn, các lo ại cơ cấu cấp phôi tự động…

•  Chuyên thực hiện các dịch vụ nhiệt luyện cho các công ty chế tạo khuôn. 

•  Chuyên cung cấp các loại dụng cụ cắt gọt để gia công khuôn mẫu.

•  Chuyên cung cấp các phần mềm chuyên dụng CAD /CAM/CIMATRON, CAE…

•  Chuyên thực hiện các dịch vụ đo lường, kiểm tra chất lượng khuôn…

Tại Việt Nam, do hạn chế về năng lực thiết kế và chế tạo, các doanh nghiệp hiện mới chỉ  đáp  ứng  được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ cho chế tạo các sản phẩm cơ khí tiêu dùng và một phần cho các công ty liên doanh nước ngoài. Với những sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật cao (máy giặt, tủ lạnh, điều hoà, ô tô, xe máy…) hầu hết phải nhập bán thành phẩm hoặc nhập khuôn từ nước ngoài vào sản xuất. Một trong những nguyên nhân cần được đề cập đến là các doanh nghiệp sản xuất khuôn mẫu trong nước hiện đa phần hoạt động ở tình trạng tự khép kín, chưa có s ự phối hợp, liên kết với nhau để đi vào thiết kế và sản uất chuyên sâu vào một hoặc một số mặt hàng  cùng chủng loại; trang thiết bị ở hầu hết các cơ sở thuộc trình độ công nghệ thấp; hoặc có nơi đã đầu tư trang thiết bị công nghệ cao, nhưng sự đầu tư lại trùng lặp do chưa có sự hợp tác giữa các doanh nghiệp trong sản xuất. Bên c ạnh đó, nguồn nhân lực thiết kế, chế tạo và chuyển giao công nghệ cũng bị phân tán. Cũng do sản xuất nhỏ lẻ nên ngay cả việc nhập thép hợp kim làm khuôn mẫu cũng phải nhập hẩu với giá thành cao. Những điều này giải thích vì sao chi phí sản xuất khuôn mẫu của các doanh nghiệp Việt Nam luôn lớn, dẫn đến hiệu quả sản xuất bị hạn chế.  

Quy hoạch phát triển ngành cơ kim khí Hà Nội giai đoạn 2006-2010 đã xác định: Tập trung phát triển các nhóm sản phẩm: Thiết bị  đồng bộ; sản phẩm máy công nghiệp; sản phẩm thiết bị kỹ thuật điện; công nghiệp ô tô xe máy; sản phẩm cơ kim khí tiêu dùng. Trong số đó, nhóm sản phẩm cơ bản có liên quan đến sử dụng khuônẫu là: sản phẩm máy công nghi ệp, sản phẩm ô tô xe máy và một số ngành sản xuất khác như: sản xuất sản phẩm từ cao su, plastic phục vụ công nghiệp và gia dụng. Kết quả khảo sát thực tế về nhu cầu khuôn mẫu đến 2010, đơn cử riêng về khuôn dập, của một số Cty như sau: Cty Cơ khí Thăng Long: Khuôn dập là 1.500 bộ; Cty Điện cơ Thống Nhất: Khuôn  dập là 75 bộ; Cty chế tạo máy điện VN HGR: Khuôn dập là 150 bộ; Cty Xích líp Đông Anh: Khuôn dập là 500 bộ; … Cùng với đó là nhu cầu rất lớn về các loại khuôn nhựa, khuôn đúc áp lực… Như vậy, ngay trên sân nhà, nhu cầu của thị trường về các loại khuôn mẫu là rất cao. Vấn đề đặt ra cho các cơ quan quản lý Nhà nước là: cần phải tiến hành công tác quy hoạch để định hướng phát triển công nghiệp sản xuất khuôn mẫu; thực hiện công tác tổ chức, điều phối, hợp tác, liên kết sản xuất gia các cơ sở ra sao, nhằm  đầu tư và phát triển công nghiệp sản xuất khuôn mẫu đạt hiệu quả tối đa.

Vậy nên, trong xu thế hội nhập và hợp tác kinh tế quốc tế, muốn tồn tại và phát triển bền vững, ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu của Việt Nam cần phải có các giải pháp đúng, phù hợp. Nếu cứ để sản xuất khuôn mẫu trong tình trạng hoạt động khép kín, một đơn vị khó có thể đảm bảo có những sản phẩm khuôn mẫu chất lượng cao, giá thành hạ. Thời gian tới, cần phải thành lập Hiệp hội của ngành sản xuất khuôn mẫu. Đây sẽ là nơi các doanh nghiệp gặp gỡ, trao đổi thông tin trong và ngoài nước, quảng bá hình ảnh của doanh nghiệp mình cũng như tìm kiếm đối tác và liên kết làm ăn. Hiệp hội còn là nơi có quan hệ chặt chẽ với Chính phủ, Bộ ngành; với các viện và trường đại học; với các cơ quan quản lý Nhà nước, từ đó cung cấp thông tin về chủ trương, chính sách, về cơ chế quản lý, về các công nghệ và thiết bị tiên tiến, về xây dựng thống nhất bộ tiêu  chuẩn công nghiệp và tiêu chuẩn an toàn cho ngành khuôn mẫu… giúp các doanh nghiệp nhanh chóng nắm bắt được mọi vấn đề liên quan đến sự tồn tại và phát triển của mình. Theo kiến nghị của Đề tài “Khảo sát thực trạng công nghệ và sự biến đổi năng lực chế tạo máy trong vùng kinh tế trọng điểm để xây dựng những luận cứ khoa học và đề xuất giải pháp về liên kết sản xuất các sản phẩm cơ khí chủ lực” 

Có được một tổ chức Hiệp hội như vậy, ngành sản xuất khuôn mẫu trong nước mới có thể khắc phục được những yếu kém và tồn tại; vững vàng làm chủ thị trường trong nước cũng như vươn ra chiếm lĩnh thị trường ngoài nước trong giai đoạn tới.

CHƯƠNG II.

Gas injection

1  Khái niệm

Gas injection là kỹ thuật ép phun đặc biệt, ứng dụng khí để tạo kết cấu rỗng trong quá trình tạo sản phẩm nhựa. Khí được phun vào chi tiết nhờ một hệ thống dẫn khí riêng biệt. khí sử dụng thường dùng là khí nitrogen. Trong những điều kiện đặc biệt có thể dùng chất lỏng để tạo phần rỗng cho chi tiết.

2.   Tổng quan về Gas assist injection molding

a.  Lịch sử hình thành

Kỹ thuật nghiên cứu tạo các chi tiết nhựa rỗng đã được nghiên cứu từ nhiều năm về trước. Năm 1944, Opavsky đã phát minh ra kỹ thuật phun khí hoặc chất lỏng  vào trong nhựa. Kỹ thuật này dùng một kim phun đặc biệt để phun khí. Tuy nhiên, kỹ thuật này ban đầu không thành công do áp suất phun quá cao. Ép phun có sự hỗ trợ của khí ( Gas assist injection molding ), như chúng ta biết ngày nay đã được phát triển từ đầu giữa những năm 1970. Có 2 dòng phát triển kỹ thuật này bao gồm : một dòng được nghiên cứu và phát triển bởi Freiderich at Rohm, người Đức. Ông phát minh kỹ thuật này vào năm 1976. Một kỹ thuật khác xuất phát từ quá trình tạo lỗ khí trong ngành kỹ thuật khuôn mẫu. Kỹ thuật nghiên cứu của Freiderich là quá trình nghiên cứu tạo ra biên dạng  rỗng bên trong sản phẩm bằng cách sử dụng một quá trình ép phun đặc biệt. Trước đấy, có 2 cách tạo kết cấu rỗng đã tồn tại. Một là kỹ thuật tạo liên kết từ 2 nửa chi tiết để tạo nên sản phẩm bằng kỹ thuật phun ép. Quá trình hàn có thể tạo nên liên kết hoặc tạo ra đường hàn. Hai là kỹ thuật sử dụng phương pháp đùn, bao gồm kỹ thuật ép thổi hoặc đùn thổi. Trong kỹ thuật thổi, một phôi mẫu “ Preform ” được tạo trong khuôn. Phôi mẫu được đặt trong một lõi rỗng, được gia nhiệt tới một nhiệt độ thích hợp sau đó khí được phun vào tạo nên biên dạng như mong muốn của chi tiết.

Chương trình này cũng có những hạn chế nhất định. Nếu kết cấu không đối xứng, khuôn riêng lẻ, phải tiến hành gia công từng kết cấu riêng. Sự liên kết trong kết cấu của khuôn ép phun đòi hỏi phải kẹp chặt để đảm bảo cố định tại những vị trí xác định cho tới khi sự kết dính hoàn tất. Quá trình hàn cũng yêu cầu những dụng cụ đặc biệt giống như sóng siêu âm hoặc dao động để tạo sự kết dính. Phát minh của Friederich ( bằng sáng chế cuả Đức, 2501314, 1975 ) bao gồm những ý  tưởng sau :

Một hệ thống tạo biên dạng rỗng trong chi tiết từ nhựa nhiệt dẻo bằng

khuôn ép phun, cung cấp một lượng nhựa lỏng vừa đủ để chuẩn bị cho quá trình tạo kết cấu rỗng từ một cổng phun nhựa tới khuôn qua một lỗ phun vào khuôn, khí phun với áp suất thấp qua một cổng phun khí và kênh dẫn, phân bố nhựa dẻo lên bề mặt trong của khuôn. Kết cấu rỗng của sản phẩm được tạo khi cổng phun khí mở ra. Khi kết cấu chi tiết nguội dần và được định hỉnh, một phần khí torng kết cấu rỗng mở ra để tạo sự cân bằng với áp suất môi trường khi chi tiết mềm lại. Và cuối củng khuôn mở ra  để lấy chi tiết. Bằng phát minh của Freiderich  được công nhận bằng phát minh của Mỹ, ngày 18, tháng 7, năm 1978, số hiệu 4,101,617. 

Hướng nghiên cứu thứ hai khi tạo kết cấu rỗng  được phát triển  ở Union Carbide. Một trong những yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới kỹ thuật này là không đạt tính thẩm mỹ trên bề mặt sản phẩm do có những lỗ khí trên bề mặt sản phẩm. Olabisi đã tiếp tục nghiên cứu và phát riển kỹ thuật này sau những năm 1970.

Đầu những năm 1980, Hunerberg ở Hoover Universal đã nhận thấy những tiềm năng của ứng dụng này và cùng hợp tác với Olabisi tiếp tục nghiên cứu như một chương trình hợp tác, kéo dài suốt những năm 1980 và tới đầu năm 1990. Sau  đó nhiều năm, những lợi ích của kỹ thuật Gas assist injection molding ngày càng phát triển. Quá trình nghiên cứu tạo kết cấu rỗng trong chi tiết đã được thế giờ nghiên cứu từ những năm 1980. Không chỉ  ở Đức mà cả  ở Mỹ cũng  đã có những hướng phát triển kỹ thuật này. Hai công ty lớn của Mỹ đã hợp tác như Hoover Universal là KMMCO  ở United States và Peerless Foam Molders  ở United Kingdom đã đạt được những thành công trong việc nghiên cứu vả phát triển các kết cấu rỗng khá phức tạp mà vẫn ổn định được chất lượng bề mặt sản phẩm. Một số tên tuổi nổi tiếng trong lĩnh vực nghiên cứu này như Jim Hendry, Inder Baxi, Eric Erikson, and Steve Jordan đã cùng nahu làm việc từ lâu. Nổi bật nhất là Jim Hendry, người đã nghiên cứu kỹ thuật này tại KMMCO với Baxi và Erikson đầu những năm 1980. Sau đó ông đã bắt đầu tư vấn cho Peerless ở United Kingdom, và hợp tác lam việc với Steven Jordan ở đấy. Hendry tiếp tục làm việc với Baxi ở Sajar vào giữa những năm 1980, và tiếp tục nghiên cứu tiếp về “ Gas assist injection molding ”. 

Peerless đã phát minh ra Cinpres I ( Controlled Internal Pressure Molding )  vào năm 1983, và năm 1984 bắt đầu ứng dụng trong sản xuất. Mike Ladney, chủ tịch của Detroit Plastic Molding ( DPM ) đã chú ý tới kỹ thuật này khi kỹ thuật “Cinpres” của Peerless được chứng minh được suốt hội chợ quốc tế Messe Kunststoff und Kautschuk in Dusseldorf, Germany, năm 1986. Tới năm 1987, Ladney  đã mua bằng phát mih của Freiderich và sử dụng trên toàn châu Âu. Ngay lúc này, Hendry cũng  đã làm việc cho DPM  để phát triển hơn nữa kỹ thuật “Gas assist injection molding” , và tạo ra kỹ thuật GAIM ( Gas assist injection molding ).

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHUÔN THIẾT KẾ KHUÔN ÉP GHẾ

Ngày nay các công  ty trên toàn thế giới đều ứng dụng kỹ thuật này trong ngành sản xuất khuôn mẫu và thu được những giá trị rất to lớn. Kéo theo đó là sự ra đời của các công ty chế tạo máy móc chuyên dùng trong lĩnh vực này như : Battenfeld, Ferromatik, Stork, Engel, và Johnson Controls. Các công ty này cũng đã tập trung phát triển những ứng dụng khác của kỹ thuật này.  

Trong ngành sản xuất sản phẩm nhựa, Gas injection là một kỹ thuật tương đối mới, mang lại rất nhiều kinh nghiệm và có đà phát triền rất nhanh chóng. Đôi khi nó cũng có những khuyết điểm đòi hỏi phải được khắc phục một cách nhanh chóng cho những lỗi do quá trình này gây ra. Mặc dù nó là một ngành riêng biệt trong kỹ thuật phun ép, tuy nhiên đôi khi nó cũng gây ra sự lẫn lộn với kỹ thuật thổi. Bởi vì cả hai kỹ thuật trên đều tạo nên chi tiết có kết cấu rỗng. Điều khác nahu cơ bản là tiết diện rỗng mà hai kỹ thuật tạo nên. Chi tiết của kỹ thuật GAIM có bề dày lớn hơn ( một cách tương đối ) so với độ lớn của phần lõi rỗng. Thông thường chi tiết của GAIM thường bé hơn 10% khối lượng so với phần tiết diện rỗng. Mặt khác, trong khuôn thổi kết quả có thể lên tới 80% hoặc hơn nữa. Tức là bề dày chi tiết trong khuôn thổi thường rất bé. GAIM bao gồm 2 quá trình:  ¾  Đầu tiên là quá trình phun nhựa đã được hóa dẻo vào khuôn ¾  Tiếp đó là khí được đưa vào bên trong lớp vật liệu nhựa đã được hóa dẻo đó. Khí đưa vào sẽ di chuyển tới những nơi có sức bền nhỏ nhất với áp suất thấp và nhiệt độ cao. Khi dòng khí di chuyển trong chi tiết, nó sẽ tạo lõi bằng cách thay thế chỗ vật liệu nhựa dẻo vừa đi qua. 

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHUÔN THIẾT KẾ KHUÔN ÉP GHẾ

THIẾT KẾ KHUÔN ÉP GHẾ, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHUÔN, nguyên lý thiết kế khuôn nhựa, cách thiết kế khuôn nhựa, cách tháo lắp khuôn nhựa, cách vận hành khuôn ép phun