TỔNG QUAN
Lý do chọn đề tài
Trong cuộc sống hiện đại, sản phẩm nhựa xuất hiện mọi nơi, từ đồ dùng đơn giản như thau, rổ, lược đến các sản phẩm công nghệ cao như vỏ điện thoại, vỏ xe máy và linh kiện máy tính Sự phát triển của ngành nhựa kéo theo sự hình thành của ngành công nghiệp khuôn mẫu, giúp đa dạng hóa sản phẩm nhựa trên thị trường Điều này không chỉ hạ giá thành sản phẩm, tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp mà còn mang đến nhiều lựa chọn cho người tiêu dùng.
Ngành sản xuất và gia công vật liệu chất dẻo ở Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, hòa nhập cùng xu hướng toàn cầu Sự ra đời của nhiều sản phẩm đa dạng, chất lượng cao và độ phức tạp ngày càng gia tăng là thành tựu đáng chú ý Hệ thống máy móc và thiết bị cũng đang được cải tiến liên tục Với xu hướng phát triển mạnh mẽ hiện tại và trong tương lai, ngành công nghiệp vật liệu chất dẻo hứa hẹn sẽ trở thành một chiến lược dài hạn đầy triển vọng.
Chính vì những lí do trên nên nhóm đã quyết định chọn đề tài “THIẾT KẾ,CHẾ TẠO
BỘ KHUÔN ÉP PHUN SẢN PHẨMHỘP CỜ VUA”
Nhóm sinh viên hy vọng áp dụng kiến thức đã học vào thực tế chế tạo, từ đó đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp khuôn mẫu nhựa.
Mục tiêu của đề tài
- Thiết kế và gia công bộ khuôn hoàn chỉnh cho sản phẩm “Hộp cờ vua”
- Ứng dụng phần mền Moldflow để phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn và đồng thời phân tích các lỗi có thể xảy ra khi ép phun
- Ứng dụng phần mền Creo Parmatric 3.0 để thiết kế - lập trình gia công cho bộ khuôn
- Ép thử và kiểm tra hoạt động của bộ khuôn trên máy ép.
Yêu cầu đề tài
- Thiết kế hợp lí, tiết kiệm vật liệu nhưng vẫn đảm bảo chức năng
Sau khi gia công, các chi tiết của bộ khuôn cần đáp ứng những yêu cầu quan trọng như độ chính xác về kích thước, độ bền, độ bóng và khả năng chịu lực.
- Lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn, và bộ khuôn hoạt động tốt trong quá trình ép phun
- Vị trí tương quan các tấm khuôn và các tiêu chí tiêu chuẩn chính xác
- Dung sai kích thước đạt yêu cầu tùy thuộc vào kích thước cụ thể (trong bảng dung sai kích thước)
- Đối với sản phẩm: (yêu cầu kỹ thuật – thẩm mỹ)
Bề mặt trước của sản phẩm: yêu cầu độ bóng cao
Mặt sau của sản phẩm: không yêu cầu độ bóng
Vật liệu nhựa dùng thích hợp và có tính thẩm mỹ tốt.
Giới hạn của đề tài
Do còn nhiều hạn chế về thời gian cũng như kiến thức chuyên môn nên đồ án chỉ tập trung thực hiện các vấn đề sau:
- Thiết kế, gia công bộ khuôn 2 tấm, một lòng khuôn cho sản phẩm “Hộp cờ vua”
- Dùng phương pháp phun trực tiếp vào sản phẩm mà không qua kênh dẫn
- Vật liệu sử dụng để ép phun là Polypropylen.
Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp sử dụng để thực hiện đồ án này:
Phương pháp quan sát là việc nghiên cứu thực tế từ các mô hình hiện có, video và bộ khuôn thực tế nhằm phát triển bộ khuôn cho đề tài Đồng thời, việc quan sát quá trình gia công và lắp ráp bộ khuôn cũng rất quan trọng để thu thập thông tin cần thiết.
- Phương pháp tham khảo tài liệu: Các tài liệu liên quan đến đồ án, nguồn từ thư viện sách, internet, thầy cô và bạn bè
Phương pháp dự đoán là một kỹ thuật quan trọng trong thiết kế và gia công, giúp đưa ra các giả thiết về hư hại và tổn thất có thể xảy ra Bằng cách này, chúng ta có thể xác định và loại bỏ những yếu tố nguy hiểm, từ đó đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sản xuất.
- Luôn đặt câu hỏi “Tại sao?” và “Như thế nào?” để giải quyết các vấn đề xảy ra trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Đối tượng nghiên cứu
- Thiết kế sản phẩm “Hộp cờ vua” và bộ khuôn hoàn chỉnh cho sản phẩm trên phần mềm Creo Parametric 3.0
- Vật liệu làm khuôn ép phun
- Ứng dụng phần mền Moldflow để phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn và các lỗi sản phẩm
- Sử dụng máy phay CNC để gia công bộ khuôn
- Sử dụng máy SW-120B để ép phun.
Dàn ý nghiên cứu
- Tổng quan về đề tài
- Phân tích dòng chảy trong khuôn – CAE
TỔNG QUAN VỀ KHUÔN ÉP NHỰA VÀ GIỚI THIỆU SẢN PHẨM
Giới thiệu về máy ép nhựa
Máy ép phun gồm có các hệ thống cơ bản như trong hình vẽ:
Hệ thống hỗ trợ ép phun
Là hệ thống giúp vận hành máy ép phun Hệ thống này gồm 4 hệ thống con:
Liên kết cá hệ thống trên máy lại với nhau
Hình 2.2: Hệ thống thủy lực
Hệ thống cung cấp lực cần thiết để đóng và mở khuôn, duy trì lực kẹp, điều khiển trục vít quay và chuyển động tới lui, đồng thời tạo ra lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi mặt bên Các thành phần chính của hệ thống bao gồm bơm, van, motor, hệ thống ống và thùng chứa nhiên liệu.
Hệ thống cấp nguồn cho motor điện và điều khiển nhiệt trong khoang chứa vật liệu được thực hiện thông qua các băng nhiệt, đồng thời đảm bảo an toàn điện cho người vận hành bằng các công tắc Hệ thống này bao gồm tủ điện và mạng lưới dây dẫn.
Để làm nguội khuôn và ngăn chặn tình trạng nhựa thô ở cuống phễu bị nóng chảy, cần cung cấp nước hoặc dung dịch ethyleneglycol, cũng như dầu thủy lực Khi nhựa ở cuống phễu bị nóng chảy, phần nhựa thô phía trên sẽ khó chạy vào khoang chứa liệu Nhiệt độ trao đổi cho dầu thủy lực thường dao động từ 90 đến 120 độ F Bộ điều khiển nhiệt nước sẽ cung cấp nhiệt, áp suất và dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khuôn.
Hình 2.4 Hệ thống làm mát
Hệ thống phun nhựa thực hiện các bước quan trọng như cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy dẻo, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm.
Hệ thống này gồm các bộ phận:
- Phễu cấp nhiệt: chứa vật liệu như dạng viên để cấp vào khoang trộn
Khoang chứa liệu là nơi chứa nhựa và cho phép vít trộn di chuyển qua lại bên trong Khoang trộn được gia nhiệt bằng các băng cấp nhiệt, cung cấp từ 20 đến 30% nhiệt độ cần thiết để làm chảy lòng vật liệu nhựa.
Băng gia nhiệt là thiết bị quan trọng giúp duy trì nhiệt độ trong khoang chứa liệu, đảm bảo nhựa luôn ở trạng thái chảy dẻo Trên mỗi máy ép nhựa, có thể lắp đặt nhiều băng gia nhiệt với các mức nhiệt độ khác nhau, tạo ra các vùng nhiệt độ tối ưu cho quá trình ép phun.
- Trục vít: Có chức năng nén, làm chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa chảy dẻo vào lòng khuôn.Trục vít có cấu tạo gồm 3 vùng:
Bộ hồi tự hở bao gồm còng chắn hình nêm, đầu trục vít và seat, có chức năng tạo ra dòng nhựa bắn vào khuôn Khi trục vít lùi về, vòng chắn hình nêm di chuyển để thực hiện quá trình này.
Khi trục vít di chuyển về phía trước, vòng chắn hình nêm sẽ di chuyển về hướng phễu, ngăn chặn sự chảy ngược của nhựa Đồng thời, vòi phun hướng về phía trước cho phép nhựa chảy tới đầu trục vít.
Hình 2.7: Van hồi tự mở
Vòi phun có vai trò quan trọng trong việc kết nối khoang trộn với cuống phun, cần có hình dạng đảm bảo kín khít với khoang trộn và khuôn Nhiệt độ tại vòi phun phải được cài đặt bằng hoặc lớn hơn nhiệt độ chảy của vật liệu Khi phun nhựa lỏng vào khuôn, vòi phun cần được căn chỉnh thẳng hàng với bạc cuống phun, và đầu vòi phun phải được lắp kín với phần lõm của bạc cuống phun thông qua vòng định vị, nhằm ngăn chặn nhựa bị phun ra ngoài và đảm bảo áp suất ổn định.
Hình 2.8: Vị trí vòi phun
Hệ thống kẹp đóng vai trò quan trọng trong quá trình ép phun, giúp mở và đóng khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong giai đoạn làm nguội, đồng thời đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi chu kỳ ép phun kết thúc.
Hệ thống này gồm các bộ
- Cụm đẩy của máy: tạo ra lực đẩy tác động vào t
- Cụm kìm: thường có hai lo các xylanh thủy lực Hệ thống n khuôn đóng trong suốt quá tr
- Màn hình máy tính: quá trình ép phun, cũng như các tín hi
- Bảng điều khiển: gồ điều khiển điển hình gồm có: Nút nh hay dừng khẩn cấp và các công t vi xử lý các rơle, công tắc h
Vật liệu dùng trong công nghệ ép phun
• Tên khác: Polypropylene, polypropene Poliprope25 [USAN], Propene polymers, Propylene polymer, 1
Hệ thống kẹp bao gồm các bộ phận chính như xylanh thủy lực, tấm đẩy và cần đẩy Tấm đẩy được sử dụng trên khuôn để đẩy sản phẩm ra ngoài Có hai loại hệ thống kẹp chính, trong đó loại sử dụng cho cơ chế ống có chức năng cung cấp lực để đóng mạch trong quá trình phun.
Màn hình máy tính cho phép người dùng nhập các thông số gia công, hiển thị tín hiệu báo động và thông điệp quan trọng Nó bao gồm các công tắc và nút nhấn, như nút điều khiển bơm thủy lực và các công tắc điều khiển bằng tay Bên trong hệ thống hành trình, các bộ phận điều khiển nhiệt độ được sử dụng trong công nghệ ép phun, đặc biệt là trong quy trình ép sản phẩm Polypropylen (PP).
Polypropylen là một loại polymer, là sản phẩm của ph
Danh pháp IUPAC: poly(1-methylethylene) Tên khác: Polypropylene, polypropene Poliprope25 [USAN], Propene polymers, Propylene polymer, 1- Propene homopolymer.
Mô hình phân tử PP thể hiện cấu trúc và chức năng của các bộ phận trong hệ thống khuôn Các cơ cấu khuỷu và nút bấm được sử dụng để đóng mở khuôn và giữ chặt các vật liệu trong quá trình vận hành máy Hệ thống điều khiển bao gồm các bộ phận như nút nhấn tắt nguồn, cảm biến nhiệt độ, áp suất và thời gian, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các điều kiện của phản ứng trùng hợp.
Tên khác: Polypropylene, polypropene Poliprope25 [USAN], Propene
• Tỷ trọng: PP vô định hình: 0.85 g/cm 3
• Độ dai va đập: 3.28 -5.9 kJ/m 2
Vật liệu này có tính bền cơ học cao, bao gồm độ bền xé và bền kéo đứt, với độ cứng vững tốt và không mềm dẻo như PE Nó không bị kéo dãn dài, tuy nhiên, có khả năng bị xé rách dễ dàng khi gặp vết cắt hoặc thủng nhỏ.
• Kháng lão hoá nhiệt thông thường, có phụ gia bôi trơn không hại về sinh học
• Kháng lão hoá nhiệt cao, có ổn định quang, không ảnh hưởng về mặt sinh học
• Kháng thời tiết- ổn định bằng than đen, dùng amine có cấu trúc không gian cồng kềnh cho các ứng dụng ngoài trời
• Kháng lão hoá nhiệt cao với dung dịch tẩy rửa nóng, nước nóng, không độc
• Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ
PP là một loại nhựa không màu, không mùi, không vị và hoàn toàn không độc hại Khi cháy, PP phát ra ngọn lửa màu xanh nhạt và có dòng chảy dẻo, đồng thời tỏa ra mùi khói gần giống với mùi cao su.
Bao bì PP có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn 100 o C, nhưng nhiệt độ hàn dán mí của PP (140 o C) cao hơn so với PE, điều này có thể dẫn đến việc chảy và hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài Do đó, PP thường ít được sử dụng làm lớp trong cùng.
• Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác Đặc tính một số loại nhựa thông dụng
Polyetylen (PE): i2: chỉ số chảy MFR đo ở điều kiện 190 0 C, 2160g (ASTM D1248)
Trong quá trình ép phun, loại polyethylene (PE) có độ chảy dễ (i2 > 25) thường được chọn để chế tạo các sản phẩm dạng khối Độ co ngót của sản phẩm, liên quan đến tỷ trọng, bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ trong quá trình hóa dẻo và làm nguội vật liệu.
Với PE tỷ trọng cao và chỉ số chảy thấp, nhiệt độ khuôn cần duy trì từ 40-70°C để đạt độ bóng tối ưu cho sản phẩm Các loại nhựa có chỉ số i2 từ 2.5-4 dễ bị rạn nứt do tập trung ứng suất Để khắc phục hiện tượng dòn do tính định hướng phân tử mạnh, cần tăng nhiệt độ phun và sử dụng loại nhựa có chỉ số chảy cao phù hợp.
Hầu hết các sản phẩm từ nhựa PS được sản xuất thông qua phương pháp ép phun, nhờ vào độ co rút nhỏ và độ chính xác kích thước cao Đặc biệt, nhựa PS còn có khả năng biến tính cao su, mang lại lợi thế trong việc tạo ra các sản phẩm lớn với dòng chảy tốt.
Nhựa Styrene, với tính chất dẫn điện tốt và khả năng đúc chi tiết chính xác, có giá thành hợp lý, thường được sử dụng trong công nghệ điện tử và truyền thông Cụ thể, vỏ bọc điện thoại được làm từ ABS (Acrylo Butadiene Styrene Plastics), trong khi các thành phần bên trong sử dụng SB (Styrene Butadiene) và SAN (Styrene Acrylonitrile).
SB và ABS kháng va đập ở nhiệt độ thấp tốt nên được dùng để sản xuất các phẩn vỏ bọc trong và ngoài kỹ nghệ lạnh
PVC không thể sử dụng độc lập mà cần phải kết hợp với các phụ gia như chất ổn định nhiệt-quang, chất bôi trơn, chất hóa dẻo và chất trợ gia công Tính co rút của PVC trong quá trình ép phun phụ thuộc vào cấu hình khuôn và điều kiện phun, với giá trị thông thường từ 2-4% theo hướng phun và 1-2% theo hướng ngang, có thể cao hơn trong một số trường hợp PVC thường được ứng dụng trong sản xuất ống nước, trong khi PVC dẻo thường được dùng để ép thảm, mũ trùm bảo vệ, nút bấm, khung bảo vệ và gắn kính xe, đồ chơi, xe đạp, thanh hãm vô lăng xe hơi, phích cắm điện, đế giày, ủng và sandal.
Bảng 2.1: Bảng thống kê nhiệt độ phá huỷ của một số loại nhựa
TT Nhựa Nhiệt độ phá huỷ
Bảng 2.2: Bảng thống kê nhiệt độ nóng chảy của một số loại nhựa
TT Nhựa Tên đầy đủ Nhiệt độ
Bảng 2.3: Bảng thống kê độ co ngót của một số loại nhựa
TT Nhựa Độ co (%) Mật độ (g/cm 3 )
Quy trình thiết kế khuôn ép nhựa
2.3.1 Một số yêu cầu khi thiết kế
Hai tiêu chuẩn đảm bảo ép phun đúng thiết kế sản phẩm và thiết kế khuôn
Khi thiết kế sản phẩm nhựa, cần chú ý đến các yếu tố quan trọng như bề dày, góc bo, góc thoát khuôn, gân và vấu lồi để đảm bảo tính khả thi và chất lượng sản phẩm.
Để thiết kế khuôn một cách chính xác, cần tuân thủ một quy trình tổ chức rõ ràng, bao gồm danh mục kiểm tra từng bước và hệ thống các quy tắc thiết kế cơ bản Những hướng dẫn này sẽ hỗ trợ người thiết kế trong quá trình thực hiện.
Khi tiếp nhận đơn đặt hàng, cần nắm rõ thông tin về vật liệu sản phẩm, độ bóng yêu cầu, dung sai và các thông tin quan trọng khác Đặc biệt, thông tin về máy mà bộ khuôn sẽ lắp lên đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình thiết kế khuôn.
Sau khi thu thập dữ liệu về sản phẩm, người thiết kế tiến hành chọn kiểu khuôn phù hợp Độ co rút của vật liệu, tùy thuộc vào loại vật liệu được thảo luận với khách hàng, là yếu tố quan trọng Để đảm bảo quá trình chế tạo khuôn diễn ra thuận lợi, cần sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn hóa, bao gồm các chi tiết lắp ghép, đầu nối, và các phụ tùng thay thế.
Sau khi hoàn thành thiết kế, việc sử dụng kỹ thuật CAE thông qua các phần mềm chuyên dụng giúp mô phỏng và kiểm tra tính khả thi của thiết kế Phương pháp này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm chi phí sản xuất khuôn.
Hình 2.11: Quy trình thiết kế khuôn ép nhựa
2.3.2 Các thành phần cơ bản trong một bộ khuôn hai tấm
Có nhiều loại khuôn ép nhựa, bao gồm khuôn 2 tấm, khuôn 3 tấm và khuôn nhiều tầng Việc lựa chọn cấu trúc khuôn phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.
- Tính chất của sản phẩm (tính thẩm mỹ, cơ tính)
- Tính kinh tế khi chế tạo
Chức năng của các yếu tố cấu thành khuôn:
1.Vít lục giác: liên kết các tấm khuôn và tạo tính thẩm mỹ
2.Tấm kẹp cố định: giữ chặt phần cố định với máy ép nhựa
3.Vòng định vị: định tâm giữa bạc cuốn phun và vòi phun
4.Bạc cuốn phun: dẫn nhựa từ máy ép phun vào các kênh dẫn nhựa
5.Khuôn âm: tạo hình cho sản phẩm
6.Bạc định vị: đảm bảo vị trí tương quan giữa khuôn đực và khuôn cái
7.Chốt định vị: đảm bảo vị
8.Khuôn đực: tạo hình cho s
9 Ty đẩy: đẩy sản phẩm ra sau khi s
10.Chốt hồi: đưa tấm đẩy v
11.Lo xo chốt hồi: hỗ trợ
12.Gối đỡ tạo khoản đẩy.
13.Tấm giữ: cố định ty đẩ
14.Tấm đẩy: đẩy các chố đẩ
15 Tấm kẹp di động: chặ
Để đảm bảo vị trí tương quan giữa khuôn đực và khuôn cái, cần thiết lập các yếu tố như hình dạng sản phẩm và quá trình làm nguội Hệ thống đẩy và tấm giữ phải trở về vị trí ban đầu sau khi thực hiện đẩy Chức năng chốt hồi cần được hỗ trợ để cố định ty đẩy và chốt hồi với tấm đẩy, nhằm đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn một cách hiệu quả Tất cả các phần di động phải hoạt động nhịp nhàng với máy ép nhựa để đạt được kết quả tối ưu trong quy trình sản xuất.
Hình 2.12: Bộ khuôn hai tấm à khuôn cái đẩy ờ ỏi khuôn
THIẾT KẾ SẢN PHẨM HỘP CỜ VUA
Quy trình thiết kế hộp cờ vua
Quy trình thiết kế sản phẩm hộp cờ vua trên phần mềm Creo Parametric 3.0 được tiến hành qua các bước sau:
Bước 1: Chọn lệnh EXTRUDE để tạo hình dạng ban đầu của chi tiết
Hình 3.1: Bản vẻ 2Dhình dạng ban đầu của chi tiết
Hình 3.2: Bản vẻ 3Dhình dạng ban đầu của chi tiết
Bước 2: Dùng lệnh SHELL để tạo bề dày cho sản phẩm
Hình 3.3: Bề dầy sản phẩm
Bước 3: Dùng lệnh EXTRUDE tạo đường viền mặt trên hộp
Hình 3.4: Đường viền mặt trên sản phẩm
Bước 4: Dùng lệnh EXTRUDE tạo bề dày nơi đặc bản lề
Hình 3.5: Bề dày nơi đặt bản lề
Bước 5: Dùng lệnh mirror qua mặt phẳng DTM2
Hình 3.6: Tạo bề dày 2 bên
Bước 6: Dùng lệnh trajectori rib tạo gân cho sản phẩm
Hình 3.7: Tạo gân của chi tiết
Bước 7: Dùng lệnh EXTRUDE tạo nơi đặc bản lề sản phẩm
Hình 3.8: Nơi đặt bản lề của chi tiết
Bước 8: Dùng lệnh EXTRUDE tạo thân chốt gài
Bước 9: Dùng lệnh EXTRUDE tạo đầu chốt gài
Bước 10: Dùng lệnh EXTRUDE tạo chân đế
Bước 11: Dùng lệnh EXTRUDE tạo lỗ gài chốt
Bước 12: Dùng lệnh EXTRUDE tạo nắp bật
Bước 13: Dùng lệnh DRAFT tạo các mặt phẳng với độ nghiêng 1.5º để có thể dễ dàng rút sản phẩm ra khỏi khuôn
Tính khối lượng và thể tích của sản phẩm
Sau khi thiết kế xong s khối lượng của sản phẩm nh tạo ra sản phẩm và thông số
Chọn File → Frepare → mục Unit → xuất hiện hộp tho
Bước 2: Kiểm tra khối lượng. Để kiểm tra khối lượng chọn
Hệ thống yêu cầu cung c
Sau đó chọn OK để hệ
The volume of the product can be calculated using Creo Parametric 3.0 software, which allows for the design of plastic components The calculation is based on the density of the specific type of plastic used To change the default units in the Part environment, navigate to Frepare → Model Properties → Materials, and select the Units Manager to choose millimeter-kilogram-second (mmKs) before closing the dialog.
Chọn hệ thống đơn vị trong hộp thoại Units Manager để thiết lập các thông số cần thiết Trong phần Analysis/Mass Properties, cung cấp thông tin theo yêu cầu hệ trục tọa độ bằng cách nhấp chuột vào ô tỷ trọng của loại nhựa sử dụng, chọn 1.15 để nhập vào ô Density với đơn vị kg/mm³ Phần mềm Creo Parametric 3.0 hỗ trợ công cụ kiểm tra khối lượng trên thể tích khối rắn đã sử dụng Để thay đổi đơn vị, vào phần Materials và chọn Change tại mmKs trong Units Manager, đảm bảo tỷ trọng nhựa là 1.15, kết quả sản phẩm sẽ là 114,2 gram.
3.2.2 Thể tích của sản phẩm
Phần mềm Creo Parametric 3.0 hỗ trợ kiểm tra thể tích của sản phẩm bằng cách sử dụng công cụ Analysis/Volume
Hình 3.16: Thể tích và khối lượng sản phẩm.
Góc thoát khuôn của sản phẩm
3.3.1 Cách tính góc thoát khuôn theo lý thuyết Đối với các sản phẩm có gân, vấu lồi, rãnh sâu thì ta nên thiết kế góc vát theo hướng mở của khuôn để chắc chắn rằng sản phẩm sẽ được lấy ra khỏi khuôn một cách dễ dàng
Ta có thể dựa theo đồ thị sau để tính toán góc thoát khuôn
Hình 3.17: Góc vát và chiều cao vát
3.3.2 Kiểm tra góc thoát khuôn
Góc nghiêng thoát khuôn là yếu tố quan trọng giúp chi tiết dễ dàng được rút ra khỏi khuôn Trong quá trình thiết kế sản phẩm, người thiết kế có thể không phải là người thiết kế khuôn, nhưng họ cần lưu ý đến yêu cầu này Tuy nhiên, nhiều khi họ có thể quên mất điều này, dẫn đến việc cần kiểm tra và sửa chữa sai sót trước khi tiến hành các bước tiếp theo Ứng dụng Mold Analysis cho phép kiểm tra góc nghiêng thoát khuôn thông qua màu sắc hiển thị trên chi tiết, với tùy chọn Analysis/ Draft Check.
Hình 3.18: Kiểm tra góc nghiêng thoát khuôn trên sản phẩm
Kết quả kiểm tra cho thấy các vùng màu hồng và xanh nhạt có góc nghiêng thoát khuôn nằm trong khoảng từ -3 độ đến 3 độ Đây là góc thoát khuôn hợp lý, giúp mở khuôn và lấy sản phẩm ra một cách dễ dàng.
3.3.3 Ý nghĩa của việc kiểm tra góc thoát khuôn Để dễ dàng tháo sản phẩm khỏi khuôn, mặt trong cũng như mặt ngoài sản phẩm phải có độ côn nhất định theo hướng mở khuôn Ở các khuôn có lõi ngắn hay lòng khuôn nông< 5mm góc côn ít nhất 0.25 0 mỗi bên, khi chiều sâu lòng khuôn và lõi tăng từ 1 đến 2 inch (25.4 – 50.8mm) góc côn nên tăng lên là 2 0 mỗi bên Góc côn cần thiết đối với nhựa Polyolefins và Acetals và có kích thước nhỏ góc côn khoảng 0.5 0 , nhưng đối với sản phẩm có kích thước lớn, góc côn yêu cầu có thể tới
Với vật liệu cứng như Polystyrene và Acrylic, ngay cả các sản phẩm nhỏ cũng cần có góc côn tối thiểu là 1.5 độ Cần lưu ý rằng, góc côn càng nhỏ thì yêu cầu lực đẩy càng lớn, điều này có thể dẫn đến việc hỏng sản phẩm nếu chúng chưa đông cứng hoàn toàn.
Góc thoát khuôn là yếu tố quan trọng trong quá trình tách khuôn, giúp lấy sản phẩm ra dễ dàng mà không gây hư hại Đối với sản phẩm hộp cờ vua, các bề mặt theo hướng thoát khuôn được quy định trong khoảng từ -3 độ đến 3 độ, cho phép việc lấy sản phẩm diễn ra an toàn và hiệu quả.
Hệ số co rút của sản phẩm
3.4.1 Ý nghĩa của hệ số co rút
Hệ số co rút vật liệu là phần trăm thể tích mà vật liệu co lại khi nung nóng so với khi làm nguội Hệ số này rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm được sản xuất đúng kích thước và hình dạng thiết kế ban đầu.
Khi ép sản phẩm nhựa ở nhiệt độ cao, quá trình làm nguội sẽ dẫn đến hiện tượng co rút Do đó, việc nhập hệ số co rút của vật liệu là cần thiết để bù đắp cho sự co rút này, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Co rút là đặc tính quan trọng trong quá trình đúc và ép sản phẩm, với mỗi loại vật liệu có hệ số co rút riêng Để xác định chính xác hệ số co rút, cần tham khảo hồ sơ liên quan đến vật liệu Đối với các vật liệu nhựa phổ biến, hệ số co rút thường được cung cấp trong bảng 2.3.
Khi tách khuôn sản phẩm, cần nhập hệ số co rút của vật liệu Để áp dụng hệ số này, hãy chọn Shrinkage trong menu Mold, sau đó sẽ hiển thị hai tùy chọn.
By Dimension: Hệ số co rút theo kích thước
By Scaling: Hệ số co rút theo tỉ lệ
3.4.2 Cách áp dụng hệ số co rút cho sản phẩm hộp cờ vua Áp dụng hệ số co rút theo kích thước
Chọn Shink By Dimension Xuất hiện của sổ Shink By Dimension:
Hình 3.19: Hệ số co rút theo kích thước
Trong khung formula có hai tùy chọn:
• Dùng kích thước sản phẩm làm kích thước tham chiếu để tính kích thước lòng khuôn Đây là tùy chọn mặc định
Khi tính toán kích thước sản phẩm, kích thước lòng khuôn được sử dụng làm kích thước tham chiếu, với hệ số co rút của nhựa PP là 0.025 Theo công thức 1 + S, kích thước khuôn sẽ lớn hơn kích thước chi tiết tham chiếu 1.025 lần, trong khi công thức 1/(1 + S) cho thấy kích thước chi tiết tham chiếu bằng 0.995 lần kích thước khuôn Do đó, kích thước khuôn sẽ bằng 1/(1 - 0.025) = 1.005025126 lần kích thước tham chiếu Hai công thức này không khác biệt nhiều, cho phép sử dụng linh hoạt, nhưng không thể thay thế lẫn nhau.
Trong khung Shinkage Option, tùy chọn "Change Dimensions of Design Part" cho phép thay đổi kích thước chi tiết nguyên thủy Nếu tùy chọn này được chọn, kích thước sẽ thay đổi tương tự như khi chọn "Same Model" Ngược lại, nếu không chọn, kích thước chi tiết nguyên thủy sẽ giữ nguyên, tương đương với các tùy chọn "Merge By Reference" hoặc "Inherited".
Bên dưới khung Shinkage Ratio có ba biểu tượng:
: chọn kích thước để cho vào bảng
: cho tất ca các kích thước của một Feature được chọn và bảng
: chuyển đổi giữa giá trị số và giá trị kích thước
By default, the system selects All Dimensions Enter the plastic shrinkage coefficient into the Ratio field, for example, 0.025, and then press Enter At this point, the Clear button becomes active; select Clear to proceed The dimensions will then appear on the detail If a long dimension is selected from the detail, it will display in the Dimension column, the plastic shrinkage coefficient will automatically populate in the Ratio column, and the final dimension will be shown in the Final Value column.
Các giá trị số sẽ được chuyển đổi thành ký hiệu, với kích thước hiển thị trong ngoặc đơn bên cạnh Để xóa một kích thước trong bảng, hãy chọn dấu “_” Hệ số co rút sẽ được áp dụng theo tỷ lệ.
Chọn Shink By Scale , xuất hiện cửa sổ Shinkage By Scale như sau:
Hệ số co rút theo tỉ lệ được xác định bằng cách sử dụng công thức tương tự như Shink By Dimension Để thực hiện, người dùng cần chọn hệ tọa độ, sau đó chọn mũi tên và xác định gốc tọa độ Trong khung Type, có hai tùy chọn để lựa chọn.
Isotropic đề cập đến việc áp dụng hệ số co rút đồng đều cho tất cả các phương kích thước, nhưng chỉ khi được chọn kiểm Nếu không được chọn kiểm, sẽ có sự xuất hiện của Shinkage Ratio áp dụng cho ba phương X, Y và Z riêng biệt.
Khi sử dụng Forward References, nếu bạn chọn điểm, sự co rút sẽ không làm thay đổi kích thước của chi tiết Ngược lại, nếu bạn bỏ chọn kiểm, kích thước chi tiết sẽ bị thay đổi Hệ thống mặc định sẽ chọn kiểm.
• Shinkage Ratio: Nhập hệ số co rút
Việc sử dụng Shink By Scale với tùy chọn Isotropic giúp bạn tính toán lại kích thước một cách nhanh chóng Tuy nhiên, đối với những chi tiết phức tạp, quá trình này có thể không đạt được kết quả như mong muốn.
Việc loại bỏ tùy chọn Isotropic và áp dụng hệ số co rút cho từng phương kích thước sẽ giúp giải quyết vấn đề hiệu quả.
Cả hai phương pháp Shink By Dimension và Shink By Scale đều cho phép áp dụng lại hệ số co rút mà không lo bị cộng dồn Cụ thể, nếu bạn chọn hệ số co rút là 0.025 ban đầu và sau đó chọn 0.01, hệ thống sẽ chỉ sử dụng 0.01, không phải là tổng của hai hệ số là 0.035.
PHÂN TÍCH CAE CHO SẢN PHẨM
Tổng quan
Quá trình ép phun nhựa là một quy trình phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố Trước khi chế tạo bộ khuôn hoàn chỉnh, sản phẩm cần được thiết kế và phân tích bằng phần mềm hỗ trợ CAE (Computer Aided Engineering).
Trong phần này sản phẩm sẽ được phân tích trên phần mềm Moldflow để mô phỏng quá trình ép phun bao gồm:
Quá trình bảo áp (làm chặt)
Quá trình hình thành các khuyết tật
Thông qua quá trình phân tích để rút ra
Vị trí miệng phun keo hợp lý
Mô phỏng quá trình điền đầy nhựa vào lòng khuôn khi phun
Mô phỏng các khuyết tật trong quá trình ép phun như cong vênh, rỗ khí và đường hàn giúp xác định biện pháp khắc phục hiệu quả, từ đó giảm thiểu thời gian và chi phí trước khi tiến hành sản xuất thực tế.
Xác định các thông số ép như áp suất, nhiệt độ, lực kẹp, thời gian điền đầy, làm nguội.
Ứng dụng phần mềm Mold Flow phân tích sản phẩm
4.2.1 Tạo Create Mesh cho sản phẩm
Hình 4.1: Thiết lập thông số tiến hành Mesh chia lướt cho sản phẩm
Hình 4.2: Kết quả sau khi khi Mesh
4.2.2 Phân tích vị trí của điểm phun tốt nhất (Best gate location)
Vị trí và số lượng điểm phun nhựa đóng vai trò quan trọng trong quá trình ép phun Để xác định vị trí và số lượng điểm phun tối ưu, cần xem xét hình dạng, kết cấu, độ dày và khối lượng của sản phẩm.
Trong quá trình nhựa điền đầy vào sản phẩm, dòng chảy nhựa chịu áp suất cao sẽ mất nhiệt độ do sự chênh lệch nhiệt độ giữa dòng chảy và khuôn Mặc dù có thể gia nhiệt cho khuôn trước khi gia công, nhưng nhiệt độ cao sẽ kéo dài thời gian làm nguội, dẫn đến tăng chu kỳ ép phun và giảm năng suất Việc thiết kế hệ thống làm nguội cho sản phẩm là cần thiết, tuy nhiên, làm nguội quá nhanh có thể gây cong vênh, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Vị trí điểm phun tốt nhất phải đảm bảo quá trình điền đầy như nhau về tất cả các hướng
Hình 4.3: Vị trí cổng phun tốt nhất
Kết quả phân tích cho thấy, vị trí lý tưởng để đặt cổng phun là khu vực có màu đỏ đậm nhất Đối với sản phẩm hộp cờ vua, cổng vào được chọn là loại nhựa, nằm chính giữa mặt trên của sản phẩm.
4.2.3 Mô phỏng quá trình ép nhựa
Thể hiện các thông số cài đặt khi thiết lập quá trình như: Nhiệt độ gia công, nhiệt độ khuôn, thời gian phun ép, áp suất giữ
Kết quả mô phỏng quá trình Filling
Kết thúc quá trình Fill
• Thời gian kết thúc là 1.45s
• Áp suất phun là 26.43 MPa
Sau khi hoàn thành quá trình Filling, phần mềm sẽ chuyển sang thực hiện Packing và Cooling Để phân biệt hai quá trình này, chúng ta dựa vào áp suất sử dụng Quá trình Packing giữ áp suất, nhằm bù đắp cho lượng co ngót trong thời gian mà cổng phun chưa kịp đông đặc.
Thời gian quá trình Packing kết thúc vào khoảng 11.37s
Tiếp sau đó là quá trình Cooling kéo dài từ 11.38 đến 31.53s
Kết quả quá trình Fill + Pack
Fill time: Thời gian điền đầy, cho cái nhìn tổng quan về dòng chảy điền đầy trong quá trình Filling
• Thờigian điền đầy phụ thuộc vào các thông số khác nhau của quá trình ép, bao gồm:
- Áp suất, kích thước hệ thống kênh dẫn, kích thước điểm phun, nhiệt độ quá trình ép phun
- Thời gian điền đầy càng ngắn thì năng suất càng tăng, giảm khả năng phát sinh khuyết tật
Hình 4.4: Kết quả phân tích thời gian điền đầy
Kết quả phân tích điền đầy được trình bày hình trên Kết quả cho thấy thời gian điền đầy tại các vị trí xa nhất trên sản phẩm là 1.452 s
Quá trình điền đầy nhựa trong ép phun được thể hiện qua sự chuyển màu từ xanh sang đỏ, tương ứng với thời gian điền đầy tăng dần Ngay khi bắt đầu, nhựa nóng chảy sẽ điền đầy vào cuống phun, sau đó ưu tiên điền vào khu vực gần miệng phun sản phẩm trước khi tiến vào lòng chi tiết Sau khi khu vực gần miệng phun được điền đầy, nhựa sẽ tiếp tục được ép vào các phần còn lại, với những vùng có màu đỏ được điền đầy sau cùng.
Nhận xét: Nhìn chung cả lòng khuôn được điền đầy 1 cách hợp lý và đồng nhất từ ngoài vào trong đối xứng và điền đầy hoàn toàn lòng khuôn
Nhiệt độ khuôn đóng vai trò quan trọng trong quá trình ép phun nhựa Nhiệt độ quá cao khiến nhựa khó đông đặc, kéo dài thời gian ép phun và làm mát, đòi hỏi thiết kế hệ thống làm mát hiệu quả Ngược lại, nhiệt độ quá thấp làm nhựa đông đặc nhanh, gây khó khăn trong việc điền đầy khuôn và dẫn đến sản phẩm bị thiếu hụt Việc điều chỉnh nhiệt độ khuôn liên quan đến nhiều yếu tố như hệ thống làm mát, áp suất máy và quá trình dẫn nhựa.
• Nhiệt độ ở đầu dòng chảy
Hình 4.5: Nhiệt độ đầu dòng chảy
Nhiệt độ tại đầu dòng chảy đạt khoảng 230.1°C, vượt quá nhiệt độ nóng chảy của vật liệu Tuy nhiên, nhiệt độ này sẽ giảm dần ở cuối dòng chảy, xuống còn khoảng 227.4°C.
Nhiệt độ của vật liệu khi vào khuôn gần như ít thay đổi so với lúc tan chảy ở đầu vòi phun
• Nhiệt độ ở cuối quá trình điền đầy
Cuối quá trình điền đầy, nhiệt độ phân bố dao động từ 40.09 °C đến 231.3 °C, cho thấy sự thay đổi nhiệt độ là tương đối nhỏ so với mức ban đầu Việc nắm rõ nhiệt độ này cho phép chúng ta thiết kế hệ thống làm mát một cách hợp lý nhằm giải phóng nhiệt lượng hiệu quả.
Áp suất phun là một yếu tố quan trọng trong quá trình gia công, ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy nhựa trong khuôn cũng như sự ổn định về kích thước và cơ tính của sản phẩm Áp suất thấp có thể làm tăng thời gian ép và gây ra hiện tượng co ngót không đều, trong khi áp suất cao có thể ảnh hưởng đến lực kẹp giữ khuôn Nếu áp suất tăng vượt mức cho phép, có thể phát sinh bavia tại mặt phân khuôn và ở các vị trí có khe hở như ty lói và thoát khí.
Trong quá trình phân bố áp suất trong lòng khuôn theo thời gian, giai đoạn đầu cho thấy áp suất không có sự sai khác lớn Đối với các khuôn có nhiều lòng, áp suất thường giới hạn ở mức 100-150 MPa Đặc biệt, với khuôn phun nhựa trực tiếp từ cuống phun, áp suất cần phải duy trì dưới 70 MPa.
Trong giai đoạn nén, sự thay đổi áp suất có thể ảnh hưởng đến tốc độ co nhiệt của chi tiết, vì vậy cần duy trì áp suất ổn định trong giai đoạn này.
Hình 4.7: Áp suất điền đầy
Hình 4.8: Biểu đồ áp suất
Kết quả mô phỏng áp suất chỉ ra rằng áp suất phân bố không đồng đều do sự giảm áp dọc theo dòng chảy của nhựa, dẫn đến hiện tượng nén ép vật liệu không đồng đều, với áp suất càng thấp khi xa miệng phun Áp suất điền đầy cao nhất đạt 26.58 Mpa, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.
Phân tích rỗ khí (Air traps )
Trong quá trình ép, sự xuất hiện của rỗ khí trong sản phẩm là điều không thể tránh khỏi Những bọt khí này tạo ra các lỗ bên trong sản phẩm, ảnh hưởng tiêu cực đến cơ tính và thẩm mỹ của nó.
Lỗ khí xuất hiện khi dòng chảy của nhựa không thể bao quanh hoàn toàn các bọt khí, dẫn đến khuyết tật rỗ khí Điều này không chỉ làm giảm khả năng điền đầy lòng khuôn của nhựa mà còn gây hại cho bề mặt sản phẩm Hơn nữa, các rỗ khí tạo ra ứng suất nén trên các vùng khác của sản phẩm và có thể gây ra hiện tượng gia nhiệt, dẫn đến vết cháy trên bề mặt.
Khuyết tật rỗ khí trên sản phẩm xuất hiện thường do các nguyên nhân sau:
- Khi sản phẩm có các dòng tập trung, thường chúng dồn khí vào một chỗ gây ra bọt khí tại chỗ đó
- Thường thì rỗ khí gây ra bởi các dòng điền không cân bằng lưu trình
- Trong suốt quá trình điền đầy khuôn, không khí được giữ lại trong sản phẩm tại những vùng gần bề mặt sản phẩm
Phân tích giúp xác định vị trí tập trung rỗ khí trên sản phẩm, từ đó đưa ra các phương án khắc phục nhằm hạn chế tối đa sự xuất hiện khuyết tật rỗ khí Điều này giúp bảo vệ cơ tính và tính thẩm mỹ của sản phẩm.
Hình 4.9: Phân bố rỗ khí trên sản phẩm
THIẾT KẾ BỘ KHUÔN CHO HỘP ĐỰNG CỜ VUA
Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế
- Các tính chất của nhựa dùng làm sản phẩm
- Số lượng sản phẩm cần sản xuất là bao nhiêu để có thể tính toán sơ bộ tuổi bền của khuôn
- Nơi sản phẩm được sử dụng và được dùng vào việc gì
- Độ co rút của nhựa
- Góc thoát khuôn là bao nhiêu thì phù hợp
- Loại hệ thống kênh dẫn nào là phù hợp, kênh dẫn nguội, kênh dẫn nóng hay cả hai loại
- Vị trí miệng phun, dòng chảy, đường hàn trên sản phẩm
- Kích thước và kiểu miệng phun
- Các chi tiết thay thế cho khuôn khi cần thiết
- Các thông số của máy ép phun: kích cỡ, kích thước đầu phun, công suất làm dẻo
Kết cấu chung của khuôn ép nhựa
- Hệ thống làm nguội và thoát khí.
Sản phẩm thiết kế
Sản phẩm được thiết kế trong đồ án là hộp đựng các quân cờ vua.
Chọn loại khuôn cho thiết kế (khuôn hai tấm)
Khuôn hai tấm là loại khuôn phổ biến nhất, nổi bật với thiết kế đơn giản, chi phí thấp và thời gian chu kỳ ép phun ngắn hơn so với khuôn ba tấm Những ưu điểm này làm cho khuôn hai tấm trở thành lựa chọn ưa thích trong nhiều ứng dụng sản xuất.
- Thiết kế đơ giản và đáng tin cậy nhất, vì bình thường nó có rất ít chi tiết chuyển động
- Đơn giản trong việc chế tạo và hoạt động trong sản xuất
- Không điều chỉnh được điểm vào nhựa
- Sản phẩm yêu cầu độ chính xác thấp
- Sự điền đầy nhựa trong khuôn hai tấm là không kiểm soát được
Khi sản xuất hộp đựng cờ vua bằng phương pháp ép phun, nếu không yêu cầu cao về độ chính xác, việc lựa chọn khuôn hai tấm với thiết kế đơn giản và giá thành phải chăng là giải pháp tối ưu.
Tính toán thiết kế khuôn
Hình 5.1: Máy ép nhựa SW-120B
Chọn máy ép nhựa SW-120B với các thông số kỹ thuật sau:
- Kích thước bản kiềm: 595x595 (mm)
- Tốc độ phun: 131( cm 3 /sec)
5.5.2 Tính toán hệ số co rút
Hệ số co rút của sản phẩm giúp tăng thể tích lòng khuôn, bù đắp cho lượng nhựa giãn nở khi gia nhiệt Yếu tố này chịu ảnh hưởng từ loại vật liệu sử dụng và các thông số của quá trình ép.
Việc xác định độ co rút của nhựa là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kích thước và độ chính xác của sản phẩm sau khi ép Sau khi nhựa nóng chảy được phun vào khuôn, nó sẽ co lại một lượng nhất định khi nguội, với mỗi loại nhựa có độ co rút khác nhau Giá trị co rút thường dao động từ 1% đến 3.5%, trong đó nhựa PP có độ co rút từ 0.01 đến 0.025.
Thể tích sản phẩm tăng lên tương ứng là: V = (1+s)*v = 1.025
5.5.3 Tính toán số lòng khuôn
Thông thường, có thể tính số lòng khuôn cần thiết trên khuôn theo các cách sau:
- Tính theo số lượng lô sản phẩm
- Tính theo năng xuất phun của máy
- Tính theo năng xuất làm dẻo của máy
- Tính theo lực kẹp khuôn của máy
- Tính theo kích thước bàn kẹp của máy ép Ở đề tài này, số lòng khuôn của hộp cờ vua được tính theo công thức:
Số lòng khuôn tính theo năng xuất phun của máy
Năng xuất phun của máy cũng là nhân tố ảnh hưởng đến số lòng khuôn
Trong đó: n: số lòng khuôn tối đa trên khuôn
S: năng xuất phun của máy (g/1lần phun)
W: trọng lượng của sản phẩm (g)
Năng suất phun của máy ép SW-120B là S = 267 (g), và trọng lượng của sản phẩm hộp cờ vua là 125 (g) được tính bằng phần mềm Creo Parametric 3.0
125 ≈ 1.7( ò ℎ ô ) Vậy số lòng khuôn tối đa là 1, nhóm đồ án chọn thiết kế bộ khuôn có 1 lòng khuôn
5.5.4 Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa
Hệ thống nhựa trong khuôn có vai trò quan trọng trong việc truyền nhựa từ vòi phun của máy ép phun vào lòng khuôn, bao gồm các thành phần chính như cuống phun, kênh dẫn và miệng phun Trong quá trình thiết kế, kênh dẫn và miệng phun thường được thiết kế trước, sau đó mới đến cuống phun, vì kích thước của cuống phun phụ thuộc vào kích thước của kênh dẫn và miệng phun.
Vì đây là khuôn 2 tấm có 1 lòng khuôn, phun trực tiếp nên bộ khuôn được thiết kế sẽ không có kênh dẫn
Cuống phun là phần kết nối giữa vòi phun của máy và kênh nhựa, có nhiệm vụ dẫn dòng nhựa từ vòi phun đến kênh dẫn hoặc trực tiếp vào lòng khuôn khi không có kênh dẫn Hệ thống cuống phun phổ biến nhất hiện nay sử dụng bạc cuống phun, giúp dễ dàng thay thế và gia công.
- Để tăng tuổi thọ của khuôn, gắn lò xo dưới cuống phun để giảm va chạm có hại cho khuôn và vòi phun
Sử dụng vòng định vị gắn ở đầu bạc cuống phun giúp đảm bảo sự đồng tâm giữa vòi phun và cuống phun, đồng thời vòng định vị thường được tôi cứng để tránh bị hư hỏng do vòi phun của máy gây ra.
- Kích thước của cuống phun phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Khối lượng, độ dày thành của sản phẩm, loại vật liệu nhựa được sử dụng
+ Độ dài của cuống phun phải phù hợp với bề dày của các tấm khuôn
+ Cuống phun được thiết kế sao cho có độ dài hợp lý, đảm bảo dòng nhựa ít bị mất áp lực nhất trên đường đi
Hình 5.2: Kích thước dành cho việc thiết kế cuốn phun
Thực tế, việc gia công lỗ cuốn phun thường không được thực hiện trực tiếp trên khuôn, trừ khi khuôn đó có thiết kế đơn giản Thay vào đó, người ta thường sử dụng bạc cuốn phun để thuận tiện cho quá trình gia công và dễ dàng trong việc thay thế.
Dựa vào các yếu tố đã nêu và cấu trúc đầu phun của máy ép Shine Well 120B, chúng tôi đề xuất lựa chọn một loại bạc cuốn phun tiêu chuẩn với kích thước phù hợp.
Hình 5.3: Kích thước bạc cuốn phun
Hình 5.4: Thông số đầu phun máy ép Shine Well 120B
Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng có chức năng chính là thẳng hàng khuôn trước và khuôn sau Chốt dẫn hướng được đặt ở khuôn trước, trong khi bạc dẫn hướng nằm ở khuôn sau Để đảm bảo an toàn khi đóng khuôn và lắp ráp, độ dài của chốt dẫn hướng cần phải dài hơn miếng ghép cao nhất.
Hình 5.5: Kích thước chốt dẫn hướng
Bạc dẫn hướng có hai loại, loại có vai và loại không vai Trong đề tài này chọn loại có vai Kích thước bạc dẫn hướng:
Hình 5.6: Kích thước bạc dẫn hướng
Thời gian làm nguội chiếm khoảng 60% chu kỳ khuôn, vì vậy việc giảm thời gian này mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm là rất quan trọng Để nâng cao hiệu suất làm nguội, kênh dẫn nước được thiết kế để tạo ra dòng chảy rối Để đạt được dòng chảy rối hiệu quả, cần kết nối các đường nước tuần hoàn trong mỗi lòng khuôn hoặc nối tiếp các đường nước trong một lòng khuôn.
Sau khi sản phẩm trong khuôn được làm nguội, khuôn sẽ được mở ra Tuy nhiên, sản phẩm thường còn dính lại trên lòng khuôn do lực hút chân không và có xu hướng co lại khi nguội Do đó, cần có hệ thống đẩy để đưa sản phẩm ra ngoài một cách dễ dàng.
Hệ thống đẩy trong bộ khuôn ép sản phẩm hộp cờ vua gồm chốt hồi và chốt đẩy
Chốt hồi:Hệ thống dùng 4 chốt hồi đường kính Φ16mm
Ti đẩy: Hệ thống sử dụng 12 ti đẩy đường kính Φ10
Tách khuôn
Hình 5.9: Sản phẩm thiết kế
Sử dụng modul Manufacturing – Mold cavity để tách khuôn cho sản phẩm
• Bước 1: Chọn loại nhựa và nhập hệ số co rút cho sản phẩm
STT Nhựa Mật độ (g/cm3) Hệ số co rút
Bảng 5.1: Hệ số co rút của các loại nhựa
Ta chọn nhựa PP với hệ số co rút trong khoảng 0.015
Ta tạo phôi với kích thước 400 x 250 x 85
Hình 5.11: Hệ số co rút của nhựa nhựa PP
• Bước 3: Tạo mặt phân khuôn: Đối với bộ khuôn hộp cờ vua chỉ cần tạo một mặt phân khuôn duy nhất
Hai nửa khuôn có được sau khi tách:
Tạo bộ khuôn hoàn chỉnh với phần mềm Creo Expert Moldbase Extension 9.0
EMX (Expert Moldbase Extension) là một module tích hợp trong phần mềm Creo Parametric 3.0, giúp thiết kế vỏ khuôn một cách chính xác và hiệu quả Module này hỗ trợ kỹ sư trong việc hiện thực hóa ý tưởng thiết kế, đồng thời cho phép chỉnh sửa mẫu thiết kế một cách linh hoạt và nhanh chóng Sau khi hoàn tất thiết kế, EMX cung cấp khả năng mô phỏng quy trình mở khuôn, giúp người dùng dễ dàng kiểm tra và tối ưu hóa sản phẩm.
EMX mang lại hiệu quả cao trong thiết kế nhờ vào việc tiêu chuẩn hóa hầu hết các chi tiết Điều này tạo ra sự đa dạng trong từng kết cấu, nhờ vào sự hợp tác với nhiều nhà cung cấp khuôn khác nhau.
5.7.2 Tạo môi trường làm việc
Trong creo parametric 3.0 chọn EMX General – click Create new tạo môi trường làm việc mới
Hình 5.17: Tạo môi trường làm việc
5.7.3 Đưa vỏ khuôn lên ba mặt phẳng chuẩn
Chọn Assembly Definition – chọn mở bộ khuôn tiêu chuẩn và kích thước cần sử dụng
Hình 5.18: Chọn kích thước bộ khuôn theo tiêu chuẩn
Ta chọn bộ khuôn có kích thước 250x400 mm để trùng với kích thước tách lòng khuôn ở trên Điều chỉnh bề dày các tấm khuôn cho phù hợp
Hình 5.19: Điều chỉnh bề dày các tấm khuôn
Nhập lòng khuôn đã tách vào bộ vỏ khuôn
Chọn Assembly trong tab Model và lắp ráp lòng khuôn vào bộ khuôn
Hình 5.20: Hình lắp lòng khuôn vào bộ vỏ khuôn
5.7.4 Lắp các linh kiện vào khuôn
Chọn mục Locating Ring FH và chọn loại vòng phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.21: Chọn vòng định vị theo tiêu chuẩn
Hình 5.22: Kích thước vòng định vị
Chọn mục Sprue Bushing và chọn loại bạc cuống phun phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.23: Chọn bạc cuốn phun theo tiêu chuẩn
Hình 5.24: Kích thước bạc cuốn phun
Chọn mục Guide Bush và chọn loại bạc phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.25: Chọn bạc dẫn hướng theo tiêu chuẩn
Hình 5.26: Kích thước dẫn hướng
Chọn mục Leader Pin và chọn loại chốt phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.27: Chọn chốt dẫn hướng theo tiêu chuẩn
Hình 5.28: Kích thước chốt dẫn hướng
Chọn mục Return Pin và chọn loại chốt phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.29: Chọn chốt hồi theo tiêu chuẩn
Hình 5.30: Kích thước chốt hồi
Chọn mục Compression Spring và chọn loại lò xo phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.31: Chọn lò xo theo tiêu chuẩn
Hình 5.32: Kích thước lò xo
Vít tấm kẹp trên Chọn mục Clamp Screw FH và chọn loại vít phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.33: Chọn vít tấm kẹp trên theo tiêu chuẩn
Hình 5.34: Kích thước vít tấm kẹp trên
Vít tấm kẹp dưới Chọn mục Clamp Screw MH và chọn loại vít phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.35: Chọn vít tấm kẹp dưới theo tiêu chuẩn
Hình 5.36: Kích thước vít tấm kẹp dưới
Chọn mục Ejector Screw MH và chọn loại vít phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.37: Chọn vít tấm đẩy theo tiêu chuẩn
Hình 5.38: Kích thước vít tấm đẩy
Ty đẩy Chọn mục Ejector Pin và chọn loại ty đẩy phù hợp theo tiêu chuẩn
Hình 5.39: Chọn ty đẩy theo tiêu chuẩn
Hình 5.40: Kích thước và cách bố trí ty đẩy
Tạo đường nước ỉ10 mm ở cả khuụn trờn và khuụn dưới
Hình 5.41: Cách bố trí đường nước khuôn dưới
Hình 5.42: Cách bố trí đường nước khuôn trên
Kiểm tra lại toàn bộ và chỉnh sửa các sai sót
Hình 5.43: Bộ khuôn sau khi chỉnh sửa
