QUAN
Lý do chọn đề tài
Nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, với sự đa dạng và sáng tạo trong các mẫu mã sản phẩm phục vụ nhu cầu cuộc sống Trong số đó, sản phẩm nhựa trở thành lựa chọn phổ biến nhờ vào tính nhẹ, bền, giá thành hợp lý và khả năng tái chế Sản phẩm nhựa hiện diện rộng rãi trong đời sống hàng ngày, từ dụng cụ gia đình đến linh kiện điện tử và thiết bị máy móc, với nhiều hình dáng và màu sắc phong phú.
Nhóm chúng tôi đã chọn đề tài thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa, phù hợp với xu thế và tiềm năng của ngành công nghiệp nhựa hiện nay Chúng tôi sẽ áp dụng tất cả kiến thức đã học để phát triển một bộ khuôn ép nhựa hoàn chỉnh, mang tính thực tế và đáp ứng nhu cầu của thị trường.
Sau một thời gian tìm hiểu, nhóm đã khám phá ra phương pháp trồng cây độc đáo - tạo hình trái cây bằng khuôn nhựa Phương pháp này sử dụng khuôn nhựa cứng để ép các loại trái cây như bưởi, dưa hấu, dưa lưới thành những hình dáng khác nhau như giọt nước, thỏi vàng, hồ lô, và được khắc chữ thư pháp như tài, lộc Những trái cây được tạo hình không chỉ bắt mắt mà còn mang nét độc đáo riêng, thu hút sự chú ý.
Nhóm đã quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa tạo hình trái cây giọt nước chữ thư pháp” với mục tiêu ứng dụng kiến thức và kỹ năng vào thực tiễn Đề tài này không chỉ mang tính thực tế cao trong đời sống và sản xuất mà còn giúp nhóm rèn luyện và bổ sung kiến thức cần thiết, tạo nền tảng tự tin để bước vào môi trường làm việc sau này.
Tính thực tiễn của đề tài
Phương pháp trồng trái cây tạo hình độc đáo đang ngày càng phổ biến tại Việt Nam và nước ngoài, mang lại giá trị kinh tế cao cho các nhà vườn Sau khi trái cây phát triển khỏe mạnh và đạt kích cỡ tiêu chuẩn, chúng sẽ được đưa vào khuôn để tạo hình, giúp tăng tính thẩm mỹ và giá trị sản phẩm Đặc biệt, những trái cây mọc thành cặp sẽ có giá trị kinh tế vượt trội, với khả năng bán lên đến hàng triệu đồng cho một cặp Các sản phẩm này không chỉ thu hút người tiêu dùng, đặc biệt trong dịp Tết, mà còn giúp các nhà vườn gia tăng thu nhập đáng kể trong mỗi mùa vụ.
Mục tiêu và giới hạn của đề tài
- Nghiên cứu về nhu cầu sử dụng của sản phẩm hiện nay.
- Thiết kế hình dáng 3D của sản phẩm và kết cấu bộ khuôn ép nhựa từ các phần mềm hỗ trợ.
- Phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn và tính toán sức bền khuôn.
- Gia công chế tạo bộ khuôn ép nhựa đã thiết kế.
- Ép thử bộ khuôn và thử nghiệm sản phẩm (ép thử trái cây).
Đề tài này tập trung vào việc thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép nhựa cho sản phẩm khuôn tạo hình trái cây, với cấu trúc khuôn 2 tấm và số lòng khuôn là 1 Sử dụng vật liệu nhựa PP nhằm mục đích tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình sản xuất.
- Việc thử nghiệm sản phẩm khuôn ép trái cây của bộ khuôn sẽ được thực hiện trên trái dưa lưới.
Phương pháp nghiên cứu
- Khảo sát, tìm hiểu nhu cầu sử dụng của đề tài.
- Hình thành ý tưởng hình dáng của sản phẩm theo đúng yêu cầu và mục đích sử dụng.
- Vận dụng tất cả các kiến thức đã học, các nguồn tài liệu từ sách vở, giáo trình, internet và từ những người xung quanh.
- Nghiên cứu về vật liệu nhựa, vật liệu chế tạo bộ khuôn với giá cả hợp lí để tiết kiệm được chi phí làm bộ khuôn.
- Sử dụng phần mềm PTC Creo Parametric là phần mềm hỗ trợ chính trong quá trình thiết kế sản phẩm, bộ khuôn ép nhựa và tính toán bền khuôn.
- Sử dụng phần mềm Moldex 3D để phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn
- Gia công bộ khuôn bằng máy CNC.
- Sử dụng máy SHINE WELL W - 120B để ép sản phẩm.
- Lấy sản phẩm để ép thử trên trái dưa lưới để đánh giá độ bền và khả năng ứng dụng của sản phẩm.
Ý nghĩa của đề tài
- Vận dụng những kiến thức đã học về khuôn ép nhựa, áp dụng vào việc thiết kế và chế tạo một bộ khuôn ép nhựa thực tế.
Nhóm thiết kế và chế tạo đã phát triển bộ khuôn ép nhựa cho sản phẩm trái cây với hình dáng giọt nước và chữ thư pháp "Thọ" độc đáo, chưa từng có trên thị trường Sản phẩm này có giá thành hợp lý, giúp doanh nghiệp tạo ra mẫu mã mới, nâng cao sức cạnh tranh và đa dạng hóa sự lựa chọn cho người tiêu dùng.
- Tạo ra sản phẩm áp dụng vào nông nghiệp, mang tính thực tế cao.
Nội dung của đồ án tốt nghiệp
- Nghiên cứu về nhu cầu sử dụng và tính thực tế của đề tài.
- Nghiên cứu hình dáng chi tiết phù hợp với mục đích sử dụng đã đề ra.
- Thiết kế hình dáng 3D của sản phẩm.
- Mô phỏng dòng chảy nhựa trong khuôn bằng phần mềm Moldex 3D.
- Thiết kế vỏ khuôn và tính toán bền khuôn.
- Nghiên cứu vật liệu nhựa và vật liệu làm khuôn để chọn ra vật liệu tốt nhất với giá thành rẻ.
- Ép thử sản phẩm và lấy sản phẩm ép thử trái cây.
- Đánh giá và viết báo cáo.
CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Nghệ thuật tạo hình trái cây
Phương pháp tạo hình trái cây đang được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới, bao gồm cả Việt Nam, mang đến nhiều hình dáng độc đáo và bắt mắt Sự sáng tạo này không chỉ thu hút sự quan tâm của người tiêu dùng mà còn tạo nên xu hướng ưa chuộng trong thị trường trái cây.
Phương pháp này đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng và tạo ra được nhiều hình dáng trái cây khác nhau.
Ít ai biết đến những loại trái cây độc đáo như dưa hấu bạch tuyết, dưa hấu hình vuông hay cam hình 5 cạnh Đây là sản phẩm của nghệ thuật tạo hình trái cây tinh xảo, thể hiện sự khéo léo và tỉ mỉ của người Nhật Bản, một quốc gia nổi tiếng với những phát minh độc đáo.
Hình 2.1: Các loại trái dưa tạo hình của Nhật Bản
Một cặp trái lê hình Phật độc đáo đã được tạo ra trong khu vườn của công ty khuôn nhựa ép rau củ quả Fruit Mould tại Trung Quốc, như thể hiện trong hình 2.3.
Hình 2.3: Cặp trái lê hình phật
Nông dân tại Chungju, miền nam Hàn Quốc, đã thành công trong việc trồng những quả táo hình vuông độc đáo, mang ý nghĩa chúc may mắn cho các sĩ tử trong mùa thi.
Một số quốc gia trên thế giới đã đạt được thành công đáng kể trong việc áp dụng phương pháp tạo hình trái cây, như hình vuông của táo Điều này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều cơ hội phát triển hơn nữa trong tương lai, tạo ra các loại trái cây độc đáo nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.
Hiện nay, nhiều nhà vườn đã áp dụng phương pháp tạo hình trái cây, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với trồng trái cây thông thường Các loại trái cây như bưởi hồ lô, bưởi hình giọt nước, dưa hấu thỏi vàng và dừa hình bánh tết không chỉ thu hút người tiêu dùng mà còn được khắc thêm chữ thư pháp đẹp mắt như chữ tài, lộc Dưới đây là một số hình ảnh về những loại trái cây được tạo hình độc đáo mà người dân Việt Nam đã sáng tạo.
Bưởi hồ lô, với hình dáng độc đáo và các chữ "tài", "lộc" in trên vỏ, đã thu hút sự chú ý của nhiều khách hàng Sản phẩm này không chỉ được yêu thích mà còn trở thành món quà biếu ý nghĩa, thể hiện sự trân trọng và cầu chúc cho sự thịnh vượng.
Dưa hấu thỏi vàng khắc chữ tài, lộc: với ý nghĩa cầu mong năm mới được nhiều may mắn, phát tài có giá từ 1,3 - 2 triệu đồng/cặp (Hình 2.6).
Hình 2.6: Dưa hấu thỏi vàng
Dừa hình bánh tét là sản phẩm độc đáo được người dân nghiên cứu trong suốt 2 năm, mang lại hình dáng hấp dẫn giống như đòn bánh tét Đây là một trong những loại trái cây tạo hình độc đáo, thu hút sự chú ý của khách hàng.
Hình 2.7: Dừa hình bánh tét là một trong những sản phẩm tạo hình trái cây độc đáo và đẹp mắt, thể hiện sự khéo léo của người dân Việt Nam Việc thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa hình trái cây không chỉ mang lại giá trị thực tiễn cao mà còn đóng góp vào việc phát triển các sản phẩm khuôn ép mới với họa tiết độc đáo trên thị trường.
Giới thiệu sơ lược về trái dưa lưới
Dưa lưới, thuộc họ bầu bí, là loại rau ăn quả có thời gian sinh trưởng ngắn và có thể trồng nhiều vụ trong năm với năng suất cao Quả dưa lưới có hình oval, da màu xanh, khi chín có màu xanh vàng và được đặc trưng bởi các đường gân trắng đan xen, tạo hình lưới Thịt quả thường có màu vàng da cam hoặc vàng đỏ.
Quả dưa lưới có trọng lượng trung bình từ 1.5 kg đến 3.5 kg và có nguồn gốc từ châu Phi và Ấn Độ Người Ai Cập là những người đầu tiên trồng dưa lưới, ban đầu với kích thước nhỏ và độ ngọt ít Qua thời gian, dưa lưới đã phát triển thành loại trái to và ngọt hơn Giống cây này sinh trưởng khỏe, có khả năng phân nhánh tốt và thích nghi với điều kiện nhiệt đới, đặc biệt là ở Việt Nam Thời gian từ khi gieo hạt đến khi thu hoạch phụ thuộc vào từng giống dưa.
Dưa lưới đang trở thành loại trái cây phổ biến trên toàn cầu, đặc biệt tại Nhật Bản và Hàn Quốc Tại Việt Nam, việc trồng dưa lưới mới chỉ bắt đầu trong những năm gần đây, chủ yếu ở các khu vực áp dụng công nghệ cao như TP.HCM và Bình Dương Tuy nhiên, chất lượng dưa lưới, đặc biệt là độ ngọt, vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng.
Dưa trồng thường được trồng trong nhà kính Dưa được tưới nước, bón phân bằng hệ thống tưới hiện đại nên cây phát triển rất đồng đều.
Mỗi cây dưa thường chỉ giữ lại một quả, và khi cây phát triển đến khoảng 2m, người ta sẽ ngắt ngọn để tập trung dinh dưỡng cho trái Sau khoảng 2 tháng, dưa bắt đầu chín, nhưng trước đó khoảng 10 ngày, việc ngừng cung cấp nước và chất dinh dưỡng sẽ giúp trái giảm nước, tăng độ giòn và ngọt, đồng thời loại bỏ hoàn toàn dưỡng chất thủy canh còn sót lại trong trái dưa.
Dưa lưới là nguồn cung cấp chất chống oxy hóa, giúp ngăn ngừa bệnh ung thư và tăng cường hệ miễn dịch Các chất này còn điều tiết sự sản xuất nitric oxit, rất quan trọng cho sức khỏe của nội mạc và hệ tim mạch.
Giới thiệu về vật liệu nhựa (Polymer)
Vật liệu dẻo hiện diện trong cuộc sống hàng ngày và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất từ các đồ dùng sinh hoạt đến sản phẩm công nghiệp Chúng có khả năng biến dạng dưới tác động của nhiệt và áp suất, đồng thời giữ nguyên hình dạng khi không còn tác động Nhờ đặc tính bền, nhẹ, khó vỡ, dễ tạo hình và đa dạng màu sắc, vật liệu dẻo thường được ưa chuộng thay thế cho các sản phẩm từ vải, gỗ, da, kim loại và thủy tinh.
Nhựa là vật liệu dẻo tổng hợp hoặc bán tổng hợp phổ biến, có ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Chúng xuất hiện trong mọi khía cạnh của cuộc sống, góp phần làm cho sinh hoạt hàng ngày trở nên dễ dàng, an toàn và thú vị hơn.
Vật liệu nhựa là hợp chất hữu cơ, tương tự như gỗ, giấy và len Nguyên liệu sản xuất nhựa chủ yếu bao gồm các sản phẩm tự nhiên như xenlulozơ, than đá, khí thiên nhiên, muối và đặc biệt quan trọng nhất là dầu mỏ.
Phân loại theo hiệu ứng của nhựa với nhiệt độ: gồm 2 loại (Hình 2.10).
Nhựa nhiệt dẻo là loại nhựa có khả năng chảy mềm khi được nung nóng và cứng lại khi nguội, mặc dù có tính cơ học không cao hơn nhựa nhiệt rắn, nhưng lại có khả năng tái chế nhiều lần Các loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến bao gồm PolyEthylen (PE) cùng các dẫn xuất như HDPE, LDPE, LLDPE, PolyPropylen (PP), PolyStyren (PS) và PolyVinyl Clorua (PVC) Những sản phẩm chính từ nhựa nhiệt dẻo thường được sử dụng trong bao bì nhựa, vật liệu xây dựng, sản phẩm tiêu dùng, thiết bị điện/điện tử và đồ nội thất gia đình.
Nhựa nhiệt rắn là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiều khi chịu tác động của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học, và sau đó không thể nóng chảy hay hòa tan trở lại, đồng thời không có khả năng tái sinh Các loại nhựa nhiệt rắn phổ biến bao gồm nhựa epoxy, melamine, phenolic, polyurethane và nhựa urea Chúng chủ yếu được ứng dụng trong xây dựng, đồ nội thất, vận tải, chất kết dính, thiết bị điện tử, mực in và các loại chất phủ.
Hình 2.10: Phân loại theo hiệu ứng của nhựa (Polymer) với nhiệt độ
Phân loại theo ứng dụng: gồm 3 loại
Nhựa thông dụng là loại vật liệu phổ biến, giá thành rẻ và thường xuất hiện trong nhiều sản phẩm hàng ngày như PP, PE, PS, PVC và PET Trong số đó, hai loại nhựa thông dụng nhất được sử dụng rộng rãi.
PE và PP chiếm đến 48,5% nhu cầu của ngành nhựa thế giới.
- Nhựa kỹ thuật: có tính chất cơ học vượt trội so với nhựa thông thường, được dùng trong sản xuất các mặt hàng công nghiệp (PA, PC…).
- Nhựa chuyên dụng: là loại nhựa được tổng hợp để sử dụng riêng biệt cho từng trường hợp [2].
2.3.3 Một số tính chất cơ bản của vật liệu nhựa.
Các tính chất cơ bản chung nhất của Polymer.
- Trọng lượng nhẹ, độ cứng bề mặt không cao.
- Vật liệu cách điện, cách nhiệt và cách âm.
- Chảy tốt, có thể dùng nhiều phương pháp gia công.
- Kháng nước và hóa chất.
- Nhiều ứng dụng tùy thuộc vào công nghệ sản xuất.
- Có những tính chất đặc biệt tùy thuộc vào cấu trúc hóa học.
- Độ kháng dung môi thấp
- Tính chất dẫn điện thấp.
Độ bền nén là chỉ số quan trọng phản ánh khả năng của vật liệu trong việc chống lại biến dạng khi chịu lực tác động Nó được xác định bằng lực nén tối thiểu cần thiết để làm vỡ một đơn vị mẫu thử.
Độ bền uốn là chỉ số quan trọng phản ánh khả năng chống lại biến dạng của vật liệu khi chịu lực tác động vuông góc Nó đại diện cho lực cần thiết để gây gãy một đơn vị diện tích của mẫu thử, giúp đánh giá độ bền và tính chất cơ học của vật liệu.
- Độ dai là khả năng của vật liệu chống lại biến dạng và phá hủy dọc theo phương của lực tác dụng
Độ dai có thể được hiểu là độ dãn dài của mẫu thử khi bị đứt so với chiều dài ban đầu trước khi thực hiện thử nghiệm kéo Thuật ngữ này được gọi là độ dai tương đương.
Độ dai của Polymer phụ thuộc vào loại vật liệu, với Polymer giòn như PS chỉ đạt độ dai tương đương khoảng vài phần trăm Ngược lại, Polymer dai như PA có thể đạt độ dai tương đương từ 50 đến 150%.
Độ dai va đập là chỉ số phản ánh khả năng của vật liệu trong việc chống lại sự hủy hoại do tải trọng động, được đo bằng đơn vị KJ/m².
Modun đàn hồi là đại lượng thể hiện khả năng biến dạng của vật liệu khi chịu tác động của ứng suất Khi ứng suất tăng đến một mức nhất định, biến dạng sẽ tỷ lệ thuận với ứng suất đó Giá trị của modun đàn hồi, ký hiệu là E, được đo bằng đơn vị N/mm².
- Modun đàn hồi của Polymer nói chung là nhỏ Ví dụ EPE0 ÷ 1000 N/mm 2 ; các chất khác nhau khoảng 1500 ÷ 4000 N/mm 2 (so với thép khoảng 2.10 4 N/mm 2 ).
Nhiều loại Polymer không chỉ có khả năng biến dạng dưới tác động của nhiệt độ cao và áp lực kéo nén, mà còn có hiện tượng chảy lạnh Hiện tượng này xảy ra khi Polymer chịu một tải trọng không đổi trong thời gian dài, dẫn đến biến dạng dần dần của mẫu thử Đặc biệt, mức độ chảy lạnh sẽ gia tăng theo thời gian chịu tải trọng.
Độ cứng của chất dẻo có thể được đo bằng các phương pháp thông thường tương tự như kim loại, nhưng phương pháp đo độ cứng Brinell (HB) thường được ưa chuộng Phương pháp này cho phép đo độ cứng của các vật liệu mềm mà không gây biến dạng hay hư hại cho mẫu.
Polymer có đặc điểm cấu tạo vững bền, giúp chúng chịu được các tác nhân hóa học như kiềm và acid Để đánh giá độ bền hóa học của Polymer, người ta thường xem xét khả năng liên kết yếu nhất của chúng bị phá vỡ bởi các yếu tố bên ngoài.
Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Một số loại khuôn ép nhựa
Khuôn 2 tấm là khuôn ép phun dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn nằm ngang mặt phân khuôn, cổng vào nhựa bên hông sản phẩm và khi mở khuôn thì chỉ có một khoảng mở để lấy sản phẩm và kênh dẫn nhựa Đối với khuôn 2 tấm thì có thể thiết kế cổng vào nhựa sao cho sản phẩm và kênh dẫn nhựa tự động tách rời hoặc không tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa (xương keo) được lấy ra khỏi khuôn
Phương pháp khuôn hai tấm là một kỹ thuật phổ biến trong hệ thống khuôn ép phun, bao gồm khuôn trước (khuôn âm) và khuôn sau (khuôn dương) Mặc dù cấu trúc của khuôn này đơn giản và dễ chế tạo, nhưng nó thường chỉ được áp dụng cho những sản phẩm có thiết kế cổng vào nhựa dễ dàng.
Một số loại khuôn 2 tấm được thể hiện từ hình 2.11 – 2.14.
Hình 2.11: Khuôn 2 tấm có 1 lòng khuôn
Hình 2.12: Khuôn 2 có lõi lắp ghép
Hình 2.13: Khuôn 2 tấm có nhiều lòng khuôn
Hình 2.14: Khuôn 2 tấm có lõi ghép bên trong lõi ghép
Khuôn 3 tấm là khuôn ép phun dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn được bố trí trên 2 mặt phẳng và khi mở khuôn thì có một khoảng mở để lấy sản phẩm ra và khoảng mở kia để lấy kênh nhựa Do đó, nếu lấy sản phẩm và kênh dẫn ra khỏi khuôn dùng hệ thống đẩy thì phải bố trí 2 hệ thống nên kết cấu khuôn sẽ phức tạp và lớn hơn khuôn 2 tấm Điều khiển nhiệt: thiết kế đường nước, số lớp. Đối với khuôn 3 tấm thì sản phẩm và kênh dẫn nhựa luôn tự động tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa được lấy ra khỏi khuôn Đối với khuôn 3 tấm thì sản phẩm và kênh dẫn nhựa luôn tự động tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa được lấy ra khỏi khuôn Đối với sản phẩm loại lớn cần nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn cần nhiều miệng phun thì có thể dùng khuôn ba tấm
Hệ thống khuôn 3 tấm có nhược điểm là khoảng cách giữa vòi phun và lòng khuôn dài, dẫn đến áp lực phun nhựa bị giảm Để khắc phục tình trạng này, việc sử dụng hệ thống kênh dẫn nhựa nóng là một giải pháp hiệu quả.
Kết cấu khuôn 3 tấm được thể hiện ở hình 2.15.
Hình 2.15: Kết cấu khuôn 3 tấm 2.4.3 Khuôn nhiều tầng.
Khuôn nhiều tầng là loại khuôn ép phun được tạo ra bằng cách ghép nối hai hoặc nhiều bộ khuôn, nhằm mục đích tăng năng suất sản xuất bằng cách gia tăng số lượng sản phẩm trong mỗi chu kỳ.
Khuôn nhiều tầng là loại khuôn ép phun có khả năng sử dụng cả hệ thống kênh dẫn nguội và kênh dẫn nóng Tuy nhiên, khuôn nhiều tầng với kênh dẫn nóng ngày càng trở nên phổ biến hơn, bởi vì kênh dẫn nguội có chiều dài quá dài, dẫn đến khó khăn trong việc kiểm soát nhiệt độ và áp suất.
Kết cấu khuôn nhiều tầng được thể hiện ở hình 2.16.
Hình 2.16: Kết cấu khuôn nhiều tầng
Khi yêu cầu số lượng sản phẩm lớn thì dùng khuôn nhiều tầng Hệ thống khuôn này có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn.
Khuôn 2 tầng này sử dụng hệ thống Hot runner để dẫn nhựa, nhựa được bơm vào tấm khuôn trung tâm, rồi từ đó, nhựa chảy theo các đường dẫn đi đến các lòng khuôn.
Trong khuôn nhiều tầng, việc cách nhiệt giữa các tấm khuôn là rất quan trọng Tấm dẫn nhựa nóng và tấm khuôn âm (hoặc dương) cần phải được tách biệt để tránh tình trạng tấm dẫn keo nóng bị nguội và tấm sản phẩm bị nóng lên Hệ thống Hot Runner trong khuôn nhiều tầng yêu cầu tấm sản phẩm duy trì nhiệt độ thấp, giúp quá trình làm nguội nhựa diễn ra nhanh chóng, từ đó nâng cao chu kỳ sản xuất và tăng năng suất.
Kết cấu chung của một bộ khuôn ép nhựa
Kết cấu chung của khuôn ép nhựa được thể hiện ở hình 2.17.
Hình 2.17: Kết cấu chung của một bộ khuôn ép nhựa
Tấm kẹp trên có chức năng kẹp chặt tấm khuôn trên và tấm kẹp trên lại với nhau, tạo thành một khối vững chắc Nó đảm bảo rằng toàn bộ khối này được giữ chặt trên bàn tĩnh của máy ép nhựa.
Tấm khuôn trên (Khuôn âm) là bộ phận quan trọng nhất trong quá trình sản xuất, vì nó tạo hình bao ngoài cho sản phẩm Độ chính xác của khuôn và sản phẩm phụ thuộc hoàn toàn vào việc gia công tấm khuôn này Bề mặt ngoài của sản phẩm, bao gồm cả tính thẩm mỹ và độ chính xác, hoàn toàn dựa vào chất lượng của tấm khuôn được chế tạo.
- Bạc định vị: đảm bảo vị trí thích hợp của khuôn với vòi phun.
- Bộ định vị: đảm bảo sự phù hợp giữu phần cố định và phần chuyển động của khuôn Nó bao gồm chốt định vị và bạc định vị.
- Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài.
- Thanh kê (Gối đỡ): dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía dưới để cho giàn đẩy hoạt động được.
- Tấm kẹp dưới: tấm này kẹp toàn bộ cụm khuôn dưới thành một khối và kẹp khối này vào bàn máy động của máy ép nhựa.
- Chốt đẩy: dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở.
- Tấm kẹp đẩy (Tấm giữ): giữ chốt đẩy, chốt hồi, chốt giật cuống.
Tấm đẩy là một bộ phận quan trọng trong quá trình sản xuất, giúp chặn các chốt lắp trên tấm kẹp đẩy, ngăn chặn việc rơi chốt khi đẩy sản phẩm ra ngoài Tấm đẩy và tấm kẹp đẩy được kết hợp chặt chẽ thành một khối gọi là giàn đẩy, nằm phía dưới khuôn dưới và trên tấm kẹp dưới.
- Chốt hồi: làm cho giàn đẩy có thể quay trở về khi khuôn đóng lại.
- Trụ kê: dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đẩy, tránh cho tấm khuôn khỏi bị cong do áp lực đẩy cao, tăng tuổi thọ cho khuôn.
Tấm khuôn dưới, hay còn gọi là khuôn đực, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hình dáng bên trong của sản phẩm Sự kết hợp giữa khuôn dưới và khuôn trên tạo nên hình dáng hoàn chỉnh cho chi tiết Trong đó, khuôn trên là bộ phận đứng yên, trong khi khuôn dưới là bộ phận di động.
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ SẢN PHẨM, PHÂN TÍCH DÒNG
CHẢY NHỰA VÀ TÍNH TOÁN BỀN KHUÔN
Thiết kế hình dáng 3D của sản phẩm (CAD)
Sản phẩm khuôn tạo hình trái cây giọt nước chữ thư pháp đáp ứng nhu cầu trang trí trái cây đẹp mắt trong dịp Tết Kiểu dáng giọt nước đơn giản, dễ thiết kế và được nhiều người tiêu dùng ưa chuộng Trái cây ép từ khuôn này có đế bằng để thuận tiện cho việc trưng bày Kiểu chữ “Thọ” thư pháp được thiết kế theo xu hướng hiện đại, mang lại sự mới lạ cho sản phẩm Đây là một sản phẩm độc đáo trên thị trường, dự kiến sẽ thu hút sự quan tâm của khách hàng và tăng cường sức cạnh tranh cho doanh nghiệp.
Hình 3.18: Kiểu dáng giọt nước của khuôn ép trái cây
Hình 3.19: Kiểu dáng giọt nước của trái cây
Hình 3.20: Hình chữ Thọ thư pháp
Hình 3.21: Chữ Thọ thư pháp trên bề mặt của sản phẩm
Việc thiết kế sản phẩm khuôn tạo hình trái cây này sẽ được thiết kế dựa trên các tiêu chí sau:
Sản phẩm có hình dáng giọt nước, mang chữ “Thọ” được viết bằng thư pháp trên bề mặt, và có khả năng ép trái dưa lưới với khối lượng thành phẩm khoảng 1,5 kg.
- Sản phẩm nhẹ, đủ bộ bền để có thể ép được trái cây.
- Các kích thước gần chính xác so với thiết kế.
- Sản phẩm có độ bóng và thẩm mỹ.
- Sản phẩm được thiết kế trên phần mềm PTC Creo Parametric.
- Sản phẩm được mô phỏng dòng chảy nhựa trên phần mềm Moldex 3D.
3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau khí ép.
- Có hình dáng và các kích thước gần giống với thiết kế 3D.
- Không có bavia và các lỗi xuất hiện trên sản phẩm nhựa.
- Đạt độ bóng và tính thẩm mỹ theo yêu cầu.
- Sản phẩm đủ độ bền để ép được trái cây.
- Sản phẩm dùng lại được nhiều lần.
3.1.3 Thiết kế hình dáng 3D sản phẩm bằng phần mềm PTC Creo Parametric.
Khảo sát thực tế tại vườn trái cây.
Nhóm đã quyết định thử nghiệm ép sản phẩm từ trái dưa lưới sau khi bàn bạc và thảo luận Để thực hiện điều này, nhóm tiến hành khảo sát tại vườn dưa lưới và đo kích thước của trái dưa Kết quả đo đạt sẽ được sử dụng để thiết kế kích thước sản phẩm phù hợp Địa điểm dự kiến để tiến hành ép dưa là Trung tâm công nghệ sinh học TP.
Hồ Chí Minh tại địa chỉ số 2347, QL1A, Khu phố 2, Quận 12, TP Hồ Chí Minh.
Hình 3.22: Vườn dưa tại trung tâm
Sau khi đo đạt tại vườn (Hình 3.6), ta thu được các kích thước trái dưa như sau:
- Hình dạng trái dưa: giống dưa dạng tròn.
Hình 3.23: Đo đạt kích thước trái dưa
Nhóm sẽ dựa vào các kích thước thực tế này để thiết kế sản phẩm với các kích thước phù hợp để có thể ép được trái dưa.
Các bước thiết kế sản phẩm.
- Vẽ sketch hình dáng, kích thước phần thân của sản phẩm (phần dáng hình giọt nước) (Hình 3.7).
Hình 3.24: Sketch phần thân sản phẩm (dáng giọt nước)
- Dùng lệnh Revolve quay biên dạng sketch dưới dạng mặt (Surface) (Hình 3.8).
Hình 3.25: Kết quả revolve biên dạng sketch
- Dùng lệnh Trim để cắt một nửa khối biên dạng tròn xoay của lệnh revolve (Hình3.9).
- Tạo mặt phẳng và vẽ sketch biên dạng của chữ Thọ thư pháp trên mặt phẳng vừa tạo (Hình 3.10).
Hình 3.27: Biên dạng sketch của chữ Thọ thư pháp
- Dùng lệnh Offset để in và phóng biên dạng sketch của chữ Thọ lên bề mặt của lệnh Revolve với chiều cao 2,5 (mm) (Hình 3.11).
Hình 3.28: Kết quả Offset biên dạng sketch của chữ Thọ
- Dùng lệnh Thicken để phóng độ dày cho bề mặt Surface (Hình 3.12).
Hình 3.29: Kết quả của lệnh Thicken
- Vẽ sketch và dùng lệnh Extrude để vẽ phần vành ngoài cho sản phẩm (Hình 3.13).
Hình 3.30: Vẽ phần vành ngoài của sản phẩm
- Vẽ sketch và dùng lệnh Extrude để vẽ 2 nửa lỗ thoát nước và hơi nước cho sản phẩm (Hình 3.14).
Hình 3.31: Vẽ 2 nửa lỗ thoát nước và hơi nước
- Vẽ sketch và dùng lệnh Extrude để vẽ nửa lỗ phần cuống trái cho cho sản phẩm (Hình 3.15).
Hình 3.32: Vẽ nửa lỗ phần cuống trái
- Vẽ sketch và dùng lệnh Extrude để vẽ các lỗ bắt vít trên vành sản phẩm (Hình 3.16).
Hình 3.33: Vẽ lỗ bắt vít trên vành sản phẩm
Bước cuối cùng trong quá trình gia công là sử dụng lệnh Round để bo tròn các vị trí cần thiết, nhằm nâng cao tính thẩm mỹ và tạo sự thuận tiện cho công việc gia công.
Kết quả thiết kế sản phẩm.
Sản phẩm có dáng hình giọt nước với chữ “Thọ” thư pháp trên bề mặt được thể hiện như hình 3.17.
Hình 3.34: Hình dáng 3D của sản phẩm khi thiết kế
Sản phẩm có bề dày đồng nhất là 3 (mm), chữ Thọ có bề cao 2,5 (mm) so với bề mặt cong của thân sản phẩm.
Sản phẩm được thiết kế với một nửa lỗ vuông ở phần đầu, cho phép cuống trái thoát ra ngoài, cùng với hai nửa lỗ nhỏ ở phần đuôi để thoát nước và hơi nước, giúp khuôn không bị ứ đọng khi gặp mưa hoặc hơi nước.
Phần vành ngoài của sản phẩm có bề rộng 15mm, được thiết kế để lắp ghép hai nửa sản phẩm nhằm ép trái cây Trên vành có 11 lỗ để bắt vít, giúp cố định các thành phần lại với nhau (Hình 3.19).
Hình 3.36: Lỗ bắt vít và lỗ vuông thoát nước và hơi nước 3.1.4 Vật liệu, thể tích và khối lượng của sản phẩm.
- Vật liệu là nhựa PP trong (Polypropylene) với các thông số kỹ thuật sau:
+ Nhựa dung riêng trung bình: 0,84 – 2,5 (kJ/kg.k).
+ Nhiệt độ nhựa ép phun: 250 – 270 ( o C).
+ Độ ẩm (phương pháp ASTM):