THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA  VÒI BƠM XE ĐẠP

MỤC LỤC

 Chương 1. 6

TỔNG QUAN NGÀNH NHỰA.. 6

1.1    Cơ cấu sản phẩm ngành nhựa thế giới và Việt Nam.. 6

1.2    Các loại nhựa thông dụng. 10

1.2.1         Phân loại nhựa. 11

1.2.2          Các loại nhựa thông dụng. 11

Chương 2. 17

PHÂN TÍCH SẢN PHẨM... 17

2.1    Công dụng của vòi bơm xe. 17

2.2    Đặc điểm hình dạng, kết cấu vòi bơm xe. 17

2.3    Yêu cầu kỹ thuật của vòi bơm xe. 19

2.4    Vật liệu vòi bơm xe. 19

Chương 3. 22

TÌM HIỂU VỀ KHUÔN VÀ MÁY. 22

3.1    Công nghệ sản xuất sản phẩm nhựa. 22

3.1.1    Công nghệ ép phun. 22

3.1.2    Công nghệ thổi nhựa. 25

3.1.3    Công nghệ đúc khuôn quay. 27

3.1.4    Công nghệ đúc nén. 28

3.1.5    Công nghệ đúc chuyển. 29

3.1.6    Công nghệ tạo hình bằng nhiệt. 31

3.2    Máy ép phun. 32

3.2.1    Phân loại máy. 32

3.2.2    Cấu tạo máy ép phun. 32

3.3    Khuôn ép phun.36

3.3.1    Khuôn 2 tấm có kênh dẫn nguội.36

3.3.2    Khuôn 2 tấm có kênh dẫn nóng. 36

      3.3.3   Khuôn 3 tấm.. 37

Chương 4. 40

TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUÔN.. 40

   4.1  Chọn mặt phân khuôn. 40

4.2    Thiết kế miệng phun. 41

4.3    Tính số lượng lòng khuôn. 43

4.3.1    Số lượng lòng khuôn. 43

4.3.2    Cách bố trí lòng khuôn. 46

4.4    Thiết kế kênh dẫn nhựa. 48

4.5    Thiết kế kênh làm nguội52

4.5.1   Các phương pháp làm nguội :52

4.5.2   Thiết kế hệ thống làm nguội :52

 4.6   Thiết kế hệ thống thoát khí54

4.6.1  Thoát khí qua rãnh thoát khí trên mặt phân khuôn:54

4.6.2  Thoát khí qua hệ thống đẩy:54

4.6.3  Thoát khí qua hệ thống hút chân không.55

4.6.4  Thoát khí qua hệ thống làm mát.55

4.6.5  Thoát khí trên kênh dẫn runner.55

4.7    Thiết kế hệ thống tạo hình mặt bên. 56

4.7.1   Các kết cấu tháo con trượt mặt bên theo phương ngang nhờ chuyển động của khuôn. 56

4.7.2   Các kết cấu tháo miếng ghép tạo hình mặt bên:58

4.7.3   Cơ cấu tháo tạo hình mặt bên bằng chốt:60

4.9    Thiết kế các chi tiết điển hình. 65

4.9.1    Bạc cuống phun. 65

4.9.2.  Vòng định vị66

4.9.4    Bạc dẫn hướng. 68

4.9.5    Gối đỡ.. 69

4.9.6    Ty đẩy. 70

4.9.7    Ty hồi71

4.9.8    Tấm kẹp trên. 72

4.9.9    Tấm kẹp dưới72

4.9.10  Tấm đẩy. 73

4.9.11  Tấm giữ.. 74

4.9.12  Tấm  đỡ.. 75

4.9.13  Tấm khuôn đực. 76

4.9.14  Tấm khuôn cái77

4.9.16  Cơ cấu cam xiêng. 79

4.9.17Giới hạn hành trình. 80

4.11  Ứng dụng phần mềm Autodesk Simulation Moldflow 2014 để phân tích chi tiết. 84

Chương 5. 86

QUI TRÌNH GIA CÔNG TẤM KHUÔN ĐỰC VÀ TẤM KHUÔN CÁI86

5.1    Biện luận quy trình công nghệ gia công tấm khuôn đực. 86

Chương 6. 97

LẬP TRÌNH GIA CÔNG VỚI CREO 2.0. 97

6.1    Giới thiệu về Creo 2.0. 97

6.2    Ứng dụng thiết kế vòi bơm xe đạp. 98

1. Thiết kế vật thể. 98
2. Tách lòng khuôn. 103

Chương 7. 124

HƯỚNG DẪN LĂP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN KHUÔN.. 124

7.1    Hướng dẫn lắp đặt. 124

7.2    Bảo quản. 126

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 127

 

 

 

 

Chương 1

TỔNG QUAN NGÀNH NHỰA

1.1            Cơ cấu sản phẩm ngành nhựa thế giới và Việt Nam     

 

Hình 1.1 Cơ cấu nhựa trong đời sống.

 

 Các sản phẩm từ nhựa hiện nay đang được tiêu thụ rộng rãi trong nhiều lĩnh vực bởi tính nhẹ, bền, dẻo dai và chi phí thấp. Chính vì những ưu điểm đó đã tạo cho các sản phẩm này lợi thế mà ít các sản phẩm hay chất liệu khác có thể dùng để thay thế được. Ngành nhựa Việt Nam hiện đang đầu tư và phát triển một cơ cấu sản phẩm đa dạng và được chia làm 4 nhóm ngành chính gồm nhựa bao bì – lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của các sản phẩm nhựa Việt Nam– chiếm 39% giá trị toàn ngành trong năm 2009, nhựa dùng trong vật liệu xây dựng và nhựa gia dụng đều chiếm 21% giá trị ngành, nhựa kỹ thuật cao có tỷ trọng thấp nhất và chiếm 19% giá trị ngành.

Hình 1.2  Cơ cấu sản phẩm nhựa giai đoạn 1995 – 2010

Hình 1.3 Cơ cấu doanh nghiệp ngành nhựa năm 2015

Sản lượng nhựa sản  xuất/ tiêu thụ trên thế giới – Nguồn Plastics Europe

Hình 1.4 Sản lượng nhựa thế giới

Sản lượng nhựa sản  xuất/ tiêu thụ trên thế giới – Nguồn Plastics Europe

Hình 1.5  Phân loại hạt nhựa theo nhu cầu - Nguồn Plastics Europe

Hình 1.6 Cơ cấu sản phẩm nhựa thế giới

Hình 1.7 Phân nghành nhựa thế giới theo sản phẩm - Nguồn Plastics Europe

Tính đến nay cả nước có khoảng 2,000 doanh nghiệp ngành nhựa, trong đó ngành nhựa bao bì có 702 doanh nghiệp (chiếm 35%); nhựa gia dụng có 794 doanh nghiệp (chiếm 40%); trong khi nhựa kỹ thuật cao chỉ có 272 doanh nghiệp (chiếm 14%). Căn cứ báo cáo của Hiệp hội Nhựa Việt Nam, cơ cấu sản phẩm nhựa qua các năm dịch chuyển theo hướng nâng cao dần tỷ trọng các sản phẩm nhựa bao bì và nhựa kỹ thuật. Theo ước tính, năm 2010 cơ cấu sản phẩm bao bì và sản phẩm nhựa kỹ thuật đều chiếm khoảng 30% tổng giá trị toàn ngành.

Hình 1.8 Tổng giá trị và sản lượng nhựa giai đoạn 2006 – 2010

Các thiết bị và các loại máy sản xuất nhựa được nhập khẩu chủ yếu từ một số nước châu Á bao gồm Đài Loan, Trung Quốc, Hàn Quốc, và Nhật Bản. Ngoài ra, Việt Nam còn nhập khẩu một số lượng các thiết bị sản xuất nhựa và máy móc từ Đức và Ý.

Hình 1.9  Các nước cung cấp máy móc chính cho ngành nhựa

1.2   Các loại nhựa thông dụng

1.2.1  Phân loại nhựa

1. Phân loại theo phản ứng của polymer với nhiệt độ

Nhựa nhiệt dẻo: Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm thì nó chảy mềm ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đóng rắn lại. Thường tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp, thông thường thì sẽ có thêm chất xúc tác, áp xuất, nhiệt độ để tăng tốc độ của phản ứng. Các mạch đại phân tử của nhựa nhiệt dẻo liên kết bằng các liên kết yếu (liên kết hydro, vanderwall). Tính chất cơ học không cao khi so sánh với nhựa nhiệt rắn. Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh được nhiều lần, ví dụ như: polyetylen(PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), poly metylmetacrylat (PMMA), poly butadien (PB), poly etylen tere phtalat (PET),…

Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa, không có khả năng tái sinh. Một số loại nhựa nhiệt rắn: ure focmadehyt (UF), nhựa epoxy,phenol focmadehyt (PF), nhựa melamin, poly este không no…

Vật liệu đàn hồi (elastome): là loại nhựa có tính đàn hồi như cao su.  

1. Phân loại theo ứng dụng

Nhựa thông dụng: là loại nhựa được sử dụng sốlượng lớn, giá rẻ, dùng nhiều trong những vật dụng thường ngày, như: PP, PE, PS, PVC, PET,ABS,…

Nhựa kỹ thuật: Là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn so với các loại nhựa thông dụng, thường dùng trong các mặt hàng công nghiệp, như: PC, PA,……

Nhựa chuyên dụng: Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt cho từng trường hợp.

1.2.2  Các loại nhựa thông dụng

 

 

TÊN	TÍNH CHẤT	ỨNG DỤNG
Polyrthylene (PE) HDPE                 LDPE	Sản xuất dưới dạng bột, hạt Tỷ trọng thấp 0,95-0,96 g/cm3 Chịu hóa chất tốt Tính bám dính kém Không mùi, không độc Dễ cháy Điểm hóa mềm khoảng 120oC để gia công     Sản xuất dưới dạng bột, hạt Tỷ trọng thấp 0,95-0,96 g/cm3 Chịu hóa chất tốt Tính bám dính kém Không mùi, không độc Dễ cháy Cách điện tốt Điểm hóa mềm khoảng 90oC để gia công	Sản xuất màng (film), túi xốp, túi đụng hóa chất Sản xuất sợi dệt bao bì, màng che Sản xuất chai lọ, nắp bình đượng thuốc trong nghành y Sản xuất ống dẫn nước, dẫn chất lỏng hóa học Sản xuất đồ gia dụng: thùng nước, kệ đồ...   Sản xuất màng (film), túi xốp, túi đụng hóa chất Sản xuất sợi dệt bao bì, màng che Sản xuất chai lọ, nắp bình đượng thuốc trong nghành y Sản xuất ống dẫn nước, dẫn chất lỏng hóa học Sản xuất đồ gia dụng: thùng nước, kệ đồ...
Polypropylene (PP)	Sản xuất dạng hạt, bột Tỷ trọng thấp 0.9-0.92 g/cm3 Là loại nhựa có độ kết tinh 70% không màu, hơi đục Tính cơ học cao Độ bóng cao Tính chất hóa học tốt Cách điện tốt Chịu thời tiết kém, dễ bị phân hủy Dễ cháy Tính bám dính kém Gia công ép phun tốt Không mùi, không vị, không độc Dùng thổi bao bì trong ngành y, chai lọ nắp Dùng bao dệt các loại lưới đánh cá, bóng chuyện... Chế tạo đồ dùng văn phòng: cặp, kệ... Phụ tùng ô tô, xe máy Tạo màng, tấm
Polyvinylchoride (PVC)	Được sản xuất dạng bột, hạt Là loại nhựa tỷ trọng cao 1,4 Chịu thời tiết và chống lão hóa tốt Cách điện Dễ tạo nhiều màu sác, dễ in ấn Khó cháy vì có clo Nhiệt độ gia công 150-180oC Độ bền nhiệt thấp 65-85 oC	Không độc dùng trong y tế, thực phẩm Sản phẩm cứng: ống nước, màng mỏng cứng...
Polystyrene (PS)	Là  nhựa trong suốt không màu Tỷ trọng từ 1.05-1.1 g/cm3  Dễ gia công, nhiệt độ gia công khoản 180-200oC Dòn, giễ rạn nứt, chiệu va đập kém Chịu hóa chất kém Nhiệt độ biến dạng thấp, tạo khí đen Dùng cho đồ gia dụng rẻ tiền: hộp, cốc lọ... Nhựa HIPS dùng cho sản phẩm chịu va đập tót hơn như đồng hồ treo tường Nhựa EPS dùng cho bao bì thực phẩm giữ lạnh
Polyacrylonitride-butadien-styrene (ABS)	Chịu chất hóa học tốt hơn PS Chịu thời tiết, khí hậu tốt Tính hút ẩm cao nên trước khi gia công phải sấy từ 70-80oC Tính ổn định nhiệt kém, ở nhiệt độ cao dễ biến dạng đổi màu Nhiệt độ ép phun 200-230 oC Nhiệt độ khuôn ở 45-55 oC Vỏ tivi, máy giặt, điện thoại Ép đùn các loại nhựa dạng tấm để hút chân không
Polyamide (PA hay Nylon)	Các tính cơ học đều tốt Độ bền hóa học tốt Tính chất ngăn hơi tốt Là loại nhựa kết tinh cao Không vị, không độ, thường dùng trong thực phẩm Hút ẩm cao nên phải sấy trước khi gia công Nhiệt độ cóng chảy 135-285oC Màng mỏng, bao bì cao cấp cho thực phẩm Đùn kéo sợi dệt lưới đánh cá, bàn chảy đánh răng Bọc dây cáp điện Vỏ ô tô, phụ tùng ô tô Bánh xe nhựa, dụng cụ thể thao
Polycarbonate (PC)	Là loại nhựa vô định hình Tỷ trọng 1.2 g/cm3 Độ bền nhiệt tốt Độ chịu lạnh cao (-100oC) Độ va đập ở nhiệt độ thương cao hơn PA Không độc với con người Không cháy tự tắt Cách điện tốt ở nhiệt độ cao Chịu hóa chất kém Làm thủy tinh an toàn Dùng trong y tế Đồ bảo hộ: nón, kính..., thiết bị chiếu sáng Vỏ tivi, cản bảo vệ xe hơi
Poly methyl-methacrylate (PMPA)	Không màu, không mùi Tỷ trọng 1.17-1.12 g/cm3 Rất bền trong thời tiết Chịu hóa chất kém Chịu nhiệt kém, biến dạng ở 70-110oC	Sản phẩm văn phòng cần độ trong suốt Chóa đèn, mắt kính đồng hồ treo tường Vỏ tivi, video
Poly ethylene terephtalate (PET)	Độ bền hóa chất tốt Tỷ trọng 1.33-1.4 g/cm3 Trong như thủy tinh Độ bền háo kém Không mùi, không vị, không dộc Khả năng giữ khí cao Chịu nhiệt kém Bao bì đựng nước suối, nước khoáng, nước có gas Tạo thành màng để gói thực phẩm Chịu nhiệt kém
Poly butylen terephtalate (PBT)	Độ va đập cao Chịu hóa chất, chịu mài mòn Cách điện tốt Chu kỳ ép ngắn Dúng làm công tắt điện Nắp chụp buri Náp thùng chứa nhiên liệu

 

 

 

Bảng 1.1 Nhiệt độ nhựa

TT	Nhựa	Tên gọi	Nhiệt độ khuôn ( oC)	Nhiệt độ ở cuối piston-vít (oC)
1	PP	Polyropylene	10-80	220-235
2	PS	Polystyrene	10-75	200-280
3	ABS	Styren co-polymers	10-80	200-280
4	PVC	Polyvinyle-chlorid	20-60	170-200
5	PMMA	Polymethyl metacrylace	30-70	190-240
6	PA 6	Polyamide (nylon 6)	50-80	250-280
7	PA 66	Polyamide (nylon 6,6)	50-80	250-280
8	PPO	Phenylene oxide	40-80	300-330
9	PC	Polycarbonate	70-115	300-350
10	POM	Poly acetatic	60-90	190-210
11	LDPE	Low density polyethylens	50-70	160-260
12	HDPE	High density polyethylens	30-70	75-110

Chú ý: nhựa ABS dễ bị oxy hóa trong khuôn  nếu gián đoạn sản xuất quá 15 phút

Bảng 1.3 Độ co rút của một số vật liệu nhựa

Bảng 1.2 Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa

TT	Nhựa	Nhiệt độ phá hủy (rửa nát) (oC)
1	ABS	310
2	PA 66	320-330
3	PS	250
4	PP	80
5	PVC	180-220

TT	Nhựa	Độ co (%)	Mật độ (g/cm3)
1	PS	0.3-0.6	1.05
2	ABS	0.4-0.7	1.06
3	LDPE	1.5-5.0	0.954
4	HDPE	1.5-3.0	0.92
5	PP	1.0-2.5	1.15
6	PVC mềm	>0.5	1.38
7	PVC cứng	0.5	1.38
8	PMPA	0.1-0.8	1.18
9	POM	1.9-2.3	1.42
10	PPO	0.5-0.7	1.06
11	PC	0.8	1.2
12	PA 6	0.5-2.2	1.14
13	PA 66	0.5-2.5	1.15
14	PF	1.2	1.4
15	MF	1.2-2.0	1.5
16	MPF	0.8-1.8	1.6
17	UP	0.5-0.8	2.0-2.1
18	EP	0.2	1.9

 

 

Chương 2

PHÂN TÍCH SẢN PHẨM

2.1    Công dụng của vòi bơm xe

Vói bơm xe là một dạng của vòi bơm , mà trong thực tế sản phẩm có rất nhiều ứng dụng trong đời sống.Sản phẩm được ứng dụng để bơi bành xe đạp và xe máy có thể thấy rất nhiều trong các của hang bán đồ bơi xe và tạ các tiệm sửa xe

Đây là hình ảnh thực tế của chi tiết

 

Hình 2.1 Sản phẩm trong thực tế

2.2   Đặc điểm hình dạng, kết cấu vòi bơm xe

Sản phẩm vòi bơm có dạng hình trụ rỗng bên trong . Sản phẩm có 1 gờ lõm ở thành bên để tiện lợi cho gắn vòi bơm vào dây dẫn khí vói ống bơm   cần dùng 2 tay.

Hình 2.2 Sản phẩn nhựa hoàn chỉnh

-  Sản phẩm có dạng hình trụ rỗng. Một đầu có lỗ ở hai bên hông, tại vị trí lỗ sản phẩm được làm dày hơn để tăng khả năng chịu lực

-  Bề dày 3.7mm

-  Có bo góc ở cạnh và 2 đầu

-  Ở một đầu và bên trong sản phẩm có gân chịu lực nhằm tăng độ cứng

-  Góc thoát khuôn là 1^o giúp sản phẩm được lấy ra dễ dàng

Hình 2.3 Góc thoát khuôn trên sản phẩm

 

• Góc thoát khuôn

Đối với các sản phẩm có gân, vấu lồi, rãnh sâu.. hay có bề mặt nghiên thì ta nên thiết kế góc nghiên theo hướng mở khuôn để đảm bảo sản phẩm sau khi ép nhựa sẽ tach khỏi khuôn một cách dễ dàng. Giá trị góc nghiêng phụ thuộc vào tính co rút của vật liệu – nhựa, thông thường giá trị này nằm trong khoảng 0.25^o – 3^o cho mỗi bên. Tuy nhiên đối với những sản phẩm có chiều cao mặt nghiêng từ 5 mm trở xuống thì ta có thể không cần tạo góc thoát khuôn vì ma sát giữa thành khuôn và sản phẩm là không lớn vì trong lúc khuôn được làm nguội đã được xử lý tạo độ nhám hợp lý cho nên sản phẩm thoát khuôn một cách dễ dàng.

Khi không thiết kế góc thoát khuôn hay thiết kế không đúng thì ma sát giữa bề mặt sản phẩm và mặt khuôn sẽ là rất lớn. Khi đó sản phẩm sẽ bị kẹt lại trong khuôn hoặc nếu được đẩy ra ngoài thì bề mặt sản phẩm sẽ bị lỗi bởi lực gây ra bởi chốt đẩy sẽ gây biến dạng bề mặt.

2.3   Yêu cầu kỹ thuật của vòi bơm xe

Sản phẩm khi đúc ra đồng điều về chất lượng nhựa, màu sắc được trộn điều với nền nhựa, trên bề mặt không có rỗ khí hay rỗ bên trong, không có đường hàn, cháy bề mặt, nhựa phải điền đầy vào lòng khuôn để tạo ra sản phẩm không khuyết tật, nhựa không bị biến tính vẫn giữ được tính cất ban đầu.

2.4   Vật liệu vòi bơm xe

• Vòi bơm xe được làm từ nhựa PP, như trìn bày ở trên PP là một loại polymer với những đặc tính sau:
• Được sản xuất ra dạng hạt và bột.
• Tỉ trọng thấp 0.9 – 0.92 g/cm³.
• Là loại nhựa có độ kết tinh 70% không màu, hơi đục.
• Tính cơ học cao.
• Độ bóng cao.
• Tính chất hóa học tốt.
• Tính cách điện tốt
• Chụi thời tiết kém dễ bị phá hủy.
• Dễ cháy.
• Tính bám dính kém.
• Tính chất gia công ép phun tốt.
• Không mùi, không màu, không độc.
• Ứng dụng:
• Dùng để thổi các loại bao bì trong nghành y tế như chai, lọ, nắp…
• Dùng cho bao dệt các loại như lưới đánh cá, bóng chuyền, lưới tennis.
• Dùng sản xuất các vật dụng chất lượng cao như bình ắc quy, đồ điện…
• Phụ tùng ô tô, xe máy.
• Tạo các loại màng, tấm.

 

Hình 2.2 Chi tiết được vẽ bởi phần mềm 3D

Hình 2.4 Chi tiết vòi bơm xe đạp

 

 

 

Hình 2.5 Bản vẽ chi tiết vòi bơm xe đạp

 

Chương 3

TÌM HIỂU VỀ KHUÔN VÀ MÁY

3.1   Công nghệ sản xuất sản phẩm nhựa

3.1.1  Công nghệ ép phun

Là công nghệ phổ biến, sử dụng nguyên liệu nhiệt dẽo để tạo ra những sản phẩm đa dạng về hình dáng và màu sắc, có độ phức tạp cao, nguyên liệu được gia nhiệt chủ yếu bằng điện trở nhiệt và kiểm soát nhiệt độ hóa lỏng nhựa bằng cảm biến nhiệt, tốc độ phun kiểm soát bằng trục vít. Ép phun nhựa là quá trình chuyển hóa nhựa 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 bằng không khí, nước, dầu khoáng,.. nhựa rắn lại, có hình dạng của lòng khuôn và cuối cùng mở khuôn , lấy sản phẩm bằng ty đẩy, tấm đẩy.

Trong công nghệ ép phun nhựa là quá trình gồm 4 giai đoạn để tạo ra 1 sản phẩm:

• Giai đoạn 1: Hóa lỏng hạt nhựa

Khuôn được đóng lại, hạt nhựa nguyên liệu trong phiểu được tải vào buồng nung và hóa dẻo, và đây cũng là giai đoạn hóa trộn phụ gia, chất tạo màu.

Hình 3.1 Quá trình hóa lỏng nhựa

• Giai đoạn 2: Phun nhựa

Chất dẻo sẽ được phun ép vào khuôn. Thông qua cuống phun, kênh dẫn 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.

 

Hình 3.2 Quá trình phun nhựa

• Giai đoạn 3: Làm nguội

Khuôn được làm nguội, lúc này vẫn duy trì áp lực phun để cho những phần bị co rút trên sản phẩm tiếp tục đươc điền đầy. Quá trình làm nguội sẽ được kết thúc khi sản phẩm đông đặc hoàn toàn.

 

Hình 3.3 Quá trình làm nguội

• Giai đoạn 4: Lấy sản phẩm

Mở khuôn, sản phẩm và hệ thống các kênh nhựa sẽ được lấy ra ngoài nhờ các ty đẩy.

Hình 3.4 Quá trình lấy sản phẩm

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 (thường làm nguội bằng nước) với áp lực cao và tốc độ nhanh và sau một thời gian ngắn sản phẩm được định hình, 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, thời gian định hình sản phẩm, lấy sản phẩm ra khỏi khuôn, đóng khuôn lại gọi là một chu kỳ của một lần ép sản phẩm.

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

-       Sản phẩm gia công khá chính xác theo 3 chiều, vì được tạo hình trong 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 ít tốn 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.

3.1.2  Công nghệ thổi nhựa

Là phương pháp dùng khí nén để thổi vào một ống nhựa dẻo để ép nhựa dẻo lên bề mặt của khuôn. Đây là phương pháp để tạo ra những chi tiết, những sản phẩn bằng chất dẻo có thành mỏng, rỗng như các chai lọ và thùng chứa

Phương pháp thổi có thể chia làm hai bước:

_Bước 1: Ép phun tạo ra một ống nhựa dẻo.

_Bước 2: Thổi khí nén vào ống nhựa để ép nhựa phồng lên, áp vào bề mặt lòng khuôn tạo thành hình dáng theo mong muốn.

Tùy theo sản phẩm ( phụ thuộc vào vật liệu gia công) mà ta có hai phương pháp thổi: Phương pháp đùn thổi và phương pháp phun thổi.

Hình 3.5 Nguyên lý đùn thổi sản phẩm nhựa

Hình 3.6Lòng khuôn chai nước và bình nước trong thực tế

 

 

 

 

Hình 3.7 Nguyên lý phun thổi sản phẩm nhựa

 

 

Hình 3.7 Sản phẩm của phương pháp đùn thổi

 

So với phương pháp đùn thổi, phương pháp này cho năng suất thấp hơn do chu trình dài hơn. Để tăng năng suất, người ta thiết kế máy phun thổi nhiều trạm.

3.1.3  Công nghệ đúc khuôn quay

Phương pháp này còn được gọi là rotomolding, dùng để sản xuất những sản phẩm nhựa nhiệt dẻo, có kích thước lớn, rỗng ruột.

-Bước 1: Cho một lượng bột nhựa vào lòng khuôn.

-Bước 2: Cho khuôn quay xung quanh hai trục vuông góc với nhau đồng thời gia nhiệt cho khuôn. Bột nhựa được đưa đến tất cả các bề mặt bên trong của khuôn và dần dần chảy ra tạo thành một lớp nhựa chảy dẻo có độ dày bằng nhau tráng trên bề mặt của khuôn.

-Bước 3: Làm nguội khuôn bằng không khí/ nước, nhựa bên trong khuôn đông cứng lại.

-Bước 4: Mở khuôn, lấy sản phẩm ra ngoài.

Hình 3.6 Sản phẩm đúc khuôn quay

Hình 3.8 Quy trình công nghệ đúc quay

• Để tăng năng suất, người ta thường tiến hành đúc khuôn trên những máy có nhiều trạm.
• Đặc điểm của phương pháp đúc khuôn quay:

-         Máy móc đơn giản, vốn đầu tư thấp.

-         Độ dày đồng điều, bề mặt sản phẩm láng mịn.

-         Phế liệu sản xuất ít.

• Thường dùng để sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn.

3.1.4  Công nghệ đúc nén

Là công nghệ được sử dụng phổ biến cho nhựa nhiệt rắn, vật liệu thường được sử dụng là urea formaldehyde, melamine fomaldehyde và polypropylen (PP), có thể thêm sợi thủy tinh vào để tăng độ cứng, khả năng chịu lực cho sản phẩm. Công nghệ này phù hợp để tạo hình cho những sản phẩm có hình dạng không phức tạp lắm. Ưu điểm của công nghệ này là giá thành rẻ. Công nghệ đúc nén thường được sử dụng để chế tạo các chi tiết cách điện như công tắc, ổ cắm điện , các tấm panen; dụng cụ đựng thức ăn: chén, dĩa, khay,…; các bộ phận ôtô…

Hình 3.9 Quy trình công nghệ đúc quay

Nguyên lý: nhựa ở dạng bột, viên, đĩa…được nung nóng sơ bộ đến gần nhiệt độ nóng chảy, bỏ vào khuôn, tiếp tục gia nhiệt ( nhiệt độ lòng khuôn có thể đến 150^oC – 200^oC) và tạo lực nén đủ lớn tùy loại vật liệu và độ phức tạp của chi tiết (158 - 211 kg/cm² đối với nhựa phenolic) dưới tác động của nhiệt và lực nén, nhựa chảy ra điền đầy lòng khuôn. Giữ nhiệt và nén một thời gian để định hình sản phẩm, sau đó làm nguội, mở khuôn, lấy sản phẩm. Chu trình làm việc gồm các bước sau:

-Bước 1: Nhựa được định lượng, nung nóng, đưa vào khuôn.

-Bước 2: Sử dụng máy nén để nén 2 nữa khuôn cho nhựa điền đầy lòng khuôn.

-Bước 3: Gữi nhiệt và lực ép một thời gian.

-Bước 4: Làm nguội, mở khuôn, lấy sản phẩm.

3.1.5  Công nghệ đúc chuyển

Là công nghệ thường dùng cho nhựa nhiệt rắn, cũng có khi áp dụng với nhựa nhiệt dẻo. Vật liệu thường dùng là: epoxies (EP), Usaturated Polyester (UP), Phenolics (PF), Vynylester…

Đúc chuyển thường được dùng để chế tạo các sản phẩm có chen gốm, kim loại… như các linh kiện điện tử, các thiết bị dùng trong ôtô…

Hình 3.10 Sản phẩm của công nghệ đúc chuyển nhựa

Hình 3.11 Quy trình công nghệ đúc quay

 

• Nguyên lý: Nguyên liệu nhựa cùng chất phụ gia và chất độn được đặt trong buồng nung, chịu nhiệt và áp lực để hóa lỏng. Khi nhựa chảy lỏng, sẽ được piston ép vào buồng đúc. Giữ nhiệt và áp lực một thời gian để định hình sản phẩm. Khi tháo sản phẩm khuôn không cần làm nguội nếu sản phẩm là nhựa nhiệt rắn; nếu sản phẩm là nhựa nhiệt dẻo, phải làm nguội khuôn để ổn định hình dạng và kích thước.

So với công nghệ đúc nén, đúc chuyển yêu cầu lực nén lớn hơn gấp 3 lần ( có thể lên đến 632 kg/cm²- đối với nhựa phenolic) nhờ đó nhựa cso thể điền đầy các ngỏ ngách của khuôn có hình dáng phức tạp, thành mỏng.

• Chu trình đúc chuyển

-Bước1: Nhựa được nung nóng và đưa vào khuôn.

-Bước 2: Sử dụng chày nén để cho nhựa điền đầy lòng khuôn.

-Bước 3: Giữ nhiệt và lực ép một thời gian.

-Bước 4: Làm nguội, mở khuôn, lấy sản phẩm.

3.1.6  Công nghệ tạo hình bằng nhiệt

Là công nghệ mà trong đó một tấm nhựa dẻo phẳng được làm nóng lên và biến dạng thành hình dạng mong muốn. Quá trình này được sử dụng rộng rãi trong bao bì sản phẩm tiêu dùng và chế tạo các sản phẩm lớn như bồn tắm, đường viền cửa, tấm lót của tủ lạnh.

Gồm hai bước chính: nung nóng và tạo hình

-       Hệ thống nung thường được thực hiện bởi nguồn  nhiệt bức xạ, nằm trên một hoặc cả hai tấm nhựa. Thời gian nung phụ thuộc loại nhựa, độ dày tấm nhựa.

-       Tạo hình sản phẩm có thể thực hiện theo 3 cách:

o   Chân không – nhiệt.

o   Áp suất – nhiệt.

o   Cơ khí – nhiệt.

Hình 3.12 Tạo hình bằng áp suất

 

Phương pháp này sử dụng thuần túy cơ khí, không sử dụng áp suất âm hay dương. Ưu điểm của nó là kiểm soát tốt chiều dày lớp nhựa, tạo hình sắc nét.

Nhược điểm là phải dùng 2 nữa khuôn, chi phí nhiều hơn 2 phương pháp trước.

• Kết  luận: Các phương pháp gia công sản phẩm nhựa đều có đặc điểm riêng nhưng đối với sản phẩm khóa cài balô thì công nghệ ép phun là phù hợp nhất vì tạo nên sản phẩm có độ sắc nét, với độ phức tạp của các gờ cạnh của chi tiết thì chỉ có công nghệ này đáp ứng được và công nghệ ép phun cũng là công nghệ phổ biến trong tạo sản phẩm nhựa hiện nay.

3.2   Máy ép phun

3.2.1  Phân loại máy

Tùy 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.

Bảng 3.1 Lực đóng khuôn và kích thước tương đối

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 phun: loại piston hay rục vis.

Theo phương đóng mở khuôn: nằm ngang hay thẳng đứng.

3.2.2  Cấu tạo máy ép phun

• Máy ép nhựa gồm 3 bộ phận cơ bản:

-         Cụm hóa dẽo và phun ép nhựa (cụm phun).

-         Cụm đóng mở khuôn (cụm kẹp).

-         Cụm điều khiển.

 

Hình 3.13 Cấu tạo máy phun ép nhựa

• Cụm phun:

o   Chức năng:

• Vận chuyển nguyên liệu nhựa
• Nung chảy nguyên liệu
• Tích tụ nguyên liệu
• Phun ép nguyên liệux         
• Duy trì áp suất ở mức cao

o   Kiểu cụm phun

• Cụm phun kiểu piston 1 giàn
• Cụm phun kiểu piston 2 giàn
• Cụm phun kiểu trục vit - piston 2 giàn
• Cụm phun kiểu trục vit 1 giàn

o   Các bộ phận cụm phun

• Phiễu cấp liệu
• Khoan chứa liệu
• Băng gia nhiệt
• Trục vít
• Van một chiều
• Vòi phun
• Xy lanh

• Cụm kẹp

o   Cơ cấu kẹp

• Sử dụng trục khuỷu điều kiển bằng thủy lực
• Sử dụng pitong – xylanh thủy lực

o   Thớt khuôn ( tấm khuôn)

• Thớt động ( tấm di động)
• Thớt tĩnh ( tấm cố định)

o   Thanh dẫn

• Hệ thống điều khiển

ðTa chọn máy ép nhựa Fu Chun Shin thủy lực AH-150

 .................................

Chương 7

HƯỚNG DẪN LĂP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN KHUÔN

7.1             Hướng dẫn lắp đặt

Kiểm tra đầu vào và ra của co nước bằng cách thổi khí nén để chắc rằng kênh nước không bị tắc và sạch.

Kiểm tra vòng định vị ăn khớp chính xác với lỗ tâm của tấm khuôn cố định trên máy ép. Điều đó sẽ đảm bảo dộ thẳng hang của cuống phun và vòi phun.

Kiểm tra chiều cao tổng của khuôn có vượt quá khoảng làm việc của máy ép không.

Kiểm tra giá trị lực kẹp khi gá khuôn lên máy ép.                        

Đảm bảo đủ lượng kep cần thiết để điền đầy sản phẩm trong một chu kì ép.

Kiểm tra độ song song của hai tấm khuôn khi lắp khuôn, không nên cố gắng lắp khuôn bằng tay (đối với những khuôn lớn) cần sử dụng cơ cấu nâng hoặc cần cẩu để việc lắp khuôn nhanh chóng và chính xác tránh gây những hư hỏng không đáng có.

Trong lúc tháo khuôn cần phải chú ý đến việc còn bulong còn bắt với chi tiết nào không tránh gây hư hại các tấm khuôn.

Đây là những hướng dẫn lắp cho các phương pháp lắp đặt khuôn:

• Làm sạch bề mặt lắp đặt khuôn.
• Điều chỉnh khoảng kẹp trên máy ép.
• Dùng thiết bị nâng đưa khuôn đặt giữa tấm cố định và tấm di động trên máy ép.
• Di chuyển tấm di động ép vào khuôn đồng thời vòng định vị phải lọt vào lỗ định vị trên tấm khuôn cố định của máy ép sau đó dùng bulong kẹp chặt khuôn tĩnh và khuôn động lên hai tấm cố định và tấm di động tương ứng.
• Sau đó đưa vòi phun của máy ép nhựa tiếp xúc với cuống phun để đảm bảo cuống phun và vòi phun kín để không bị xì nhựa gấy mất áp suất.
• Điều chỉnh thiết bị kẹp bằng tay và thực hiện quá trình đóng mở khuôn để chắc rằng việc đóng mở khuôn bình thường không bị vướng.
• Điều chỉnh hành trình của vòi phun và gắn các ống thủy lực (đối với khuôn sử dụng xilanh-pitong). Gắn các ống dẫn nước làm nguội khuôn.
• Bulong lắp đặt khuôn
• Vị trí lắp đặt của bulong trên bàn máy được xác lập bởi tiêu chuẩn JSI.
• Kích thước của bulong được xác định bởi lực kẹp.
• Trọng lượng của khuôn sẽ quyết định số lượng và đường kính của bulong nếu khuôn nhỏ hơn một tấn cần 4 bulong ở bề mặt cố định và di động.

7.2     Bảo quản

- Bảo quản khuôn không được để hóa chất (axit, bazơ, muối) và không được để vật liệu thể khí như hơi các-bon, hơi lưu huỳnh, hơi hy-đrô, v.v…gần nơi để khuôn.

- Khuôn xếp trong kho phải kê trên đà gỗ hoặc đà bằng bê-tông có đệm gỗ lót ở trên, cách mặt đất ít nhất là 10cm đối với kho nền xi-măng, và phải kê cao cách mặt đất ít nhất là 30cm kho nền đất.

- Không nên để lẫn lộn thép gỉ vào một chỗ với khuôn.

- Tất cả các bộ phận khuôn cần được kiểm tra và sửa chữa trước khi đưa vào kho để nó sẵn sàng khi yêu cầu sản xuất.

- Các khuôn được xác định không còn sản xuất cần phải được tháo ra và bảo quản để không bị hư hỏng khi di chuyển.Tất cả các đầu nối dễ bị hư hỏng nên khi lưu trữ thổi khí nén vào đầu vào của các kênh làm nguội sạch và khô, bịt kín một đầu còn một đầu đổ dầu sau đó bịt kín đầu còn lại để bảo quản khuôn.

- Bôi mỡ lên tất cả các chi tiết của lòng khuôn và giữ kín chúng trong thời gian lưu trữ.

- Lò xo khuôn thì không nên đóng chặt, đặt các khuôn ở trạng thái mở khuôn để giữ cho lò xo ở vị trí tháo lỏng và bịt kín các lỗ bằng các băng để tránh bẩn hoặc hơi ẩm.

 

Hình 3.14 Máy Ép Nhựa Fu Chun Shin thủy lực AH-150