Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa sản phẩm chi tiết ghép hình đồ chơi trẻ em

TỔNG QUAN

Tính cấp thiết của đề tài

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta dễ dàng nhận thấy sự hiện diện của nhiều sản phẩm nhựa xung quanh Những sản phẩm này đa dạng từ những vật dụng đơn giản như thau, rổ, lược đến những món đồ tinh xảo hơn như vỏ điện thoại di động, vỏ xe máy và linh kiện máy tính.

Sự phát triển liên tục của ngành nhựa đã dẫn đến sự hình thành của ngành công nghiệp khuôn mẫu, đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ ngành này Nghiên cứu và ứng dụng kiến thức về khuôn ép nhựa không chỉ giúp cải thiện sản phẩm mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất, từ đó thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp nhựa.

Thị trường đồ chơi trẻ em tại Việt Nam hiện nay chủ yếu bị chi phối bởi đồ chơi nhập khẩu, đặc biệt là từ Trung Quốc, chiếm tới 80% thị phần Trong khi đó, đồ chơi nội địa chỉ chiếm 1%, cho thấy sự lép vế của sản phẩm trong nước Đồ chơi Trung Quốc tiềm ẩn nhiều nguy cơ về an toàn, như chứa phthalate vượt mức cho phép, DEHP, DINP và nhiễm chì Do đó, việc nghiên cứu và phát triển đồ chơi an toàn cho trẻ em là vô cùng cần thiết.

Theo kết quả điều tra của Tổng cục Thống kê thực hiện vào thời điểm 1-4-

Năm 2016, Việt Nam có 7.529.500 trẻ em từ 0-4 tuổi, chiếm 8,3% tổng dân số, và khoảng 15.217.411 trẻ em từ 5-14 tuổi, chiếm 16,3% tổng dân số Sự gia tăng số lượng trẻ em hàng năm tạo ra một thị trường tiềm năng lớn cho các sản phẩm dành cho trẻ em, đặc biệt là đồ chơi Tuy nhiên, người tiêu dùng vẫn gặp khó khăn trong việc tìm kiếm hàng nội địa do mẫu mã nghèo nàn, chất lượng kém và chất liệu không đảm bảo Do đó, việc thiết kế sản phẩm mới với kiểu dáng độc đáo và sáng tạo trong cách sử dụng sẽ có tiềm năng phát triển rất cao.

Bộ sản phẩm đồ chơi ghép hình trẻ em được thiết kế dựa trên mẫu của thương hiệu đồ chơi gỗ Tegu từ Mỹ, với lõi nam châm, không chỉ nâng cao chất lượng mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng, góp phần phát triển ngành đồ chơi trẻ em tại Việt Nam Việc chuyển đổi từ vật liệu gỗ sang nhựa mang lại nhiều lợi ích về chi phí và thời gian sản xuất, đồng thời vẫn đáp ứng nhu cầu sử dụng Chẳng hạn, một bộ đồ chơi ghép hình bằng gỗ Tegu có giá 3.200.000 đồng, trong khi nếu sản xuất bằng nhựa và sử dụng nam châm, giá cho một bộ sản phẩm 40 chi tiết sẽ hợp lý hơn trên thị trường Việt Nam.

Có bốn loại sản phẩm khác nhau có giá khoảng 250.000 đồng Thời gian gia công và chế tạo trên vật liệu gỗ chủ yếu là thủ công, trong khi vật liệu nhựa được sản xuất dựa trên khuôn mẫu, giúp giảm đáng kể thời gian và chi phí.

Với những lý do đã nêu, nhóm đã quyết định lựa chọn đề tài "thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm chi tiết ghép hình đồ chơi trẻ em".

Hình 1.1 : Sản phẩm đồ chơi gỗ hiệu Tegu.

Các tiêu chuẩn an toàn về đồ chơi trẻ em

Độ tuổi sử dụng sản phẩm ghép hình: từ 5 tới 16 tuổi

Có 6 tiêu chuẩn an toàn về đồ chơi trẻ em:

 TCVN 6238-1:2008: An toàn đồ chơi trẻ em - Các khía cạnh an toàn liên quan đến tính chất cơ lý

 TCVN 6238-2:2008: An toàn đồ chơi trẻ em - Yêu cầu chống cháy

 TCVN 6238-3:2008: An toàn đồ chơi trẻ em - Mức giới hạn xâm nhập của các độc tố

 TCVN 6238-4:1997: An toàn đồ chơi trẻ em - Bộ đồ chơi thực nghiệm về hóa học và các hoạt động liên quan

 TCVN 6238-5:1997: An toàn đồ chơi trẻ em - Bộ đồ chơi hóa học ngoài bộ đồ chơi thực nghiệm

 TCVN 6238-6:1997: An toàn đồ chơi trẻ em -Yêu cầu về biểu tượng cảnh báo tuổi trẻ em không được sử dụng

Tiêu chuẩn TCVN 6238-1 là tiêu chuẩn phổ biến và thường xuyên được áp dụng nhất cho các sản phẩm đồ chơi trẻ em, quy định hầu hết các loại đồ chơi trên thị trường hiện nay.

Một trong những tiêu chuẩn an toàn cho trẻ em là đảm bảo không có các thành phần nhỏ có thể gây ngạt thở khi bị kẹt trong cuống họng, các cạnh sắc bén hoặc điểm nhọn gây tổn thương cho da, cũng như các cơ cấu bản lề, gấp, xếp có thể làm kẹt tay hoặc ngón tay Đánh giá các tiêu chí này là rất quan trọng đối với sản phẩm đồ chơi trẻ em.

Trong quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm, các sản phẩm thường phải trải qua giai đoạn đánh giá với các tiêu chí như thả rơi, lật và nén Đối với bộ sản phẩm ghép hình đồ chơi trẻ em đang nghiên cứu, chúng ta chỉ cần tập trung vào ba tiêu chuẩn đầu tiên này để đảm bảo tính an toàn và độ bền của sản phẩm.

 TCVN 6238-1:2008: An toàn đồ chơi trẻ em - Các khía cạnh an toàn liên quan đến tính chất cơ lý

Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các loại đồ chơi, tức là bất kỳ sản phẩm hoặc vật liệu nào được thiết kế cho trẻ em dưới 14 tuổi Ngoại trừ các quy định đặc biệt khác, tiêu chuẩn này bao gồm cả đồ chơi mới và đồ chơi đã qua sử dụng, bao gồm cả những trường hợp sử dụng sai có thể dự đoán do hành vi thông thường của trẻ.

Tiêu chuẩn này xác định các tiêu chí chấp nhận được cho các đặc tính cấu trúc của đồ chơi, bao gồm hình dáng, kích cỡ, đường nét và khoảng trống, như các chi tiết nhỏ, đầu nhọn, cạnh sắc, cùng khe hở của đường bản lề Ngoài ra, tiêu chuẩn cũng quy định các yêu cầu chấp nhận được cho các tính chất riêng biệt của một số nhóm đồ chơi.

 TCVN 6238-2:2008: An toàn đồ chơi trẻ em - Yêu cầu chống cháy

Tiêu chuẩn này cấm sử dụng các vật liệu dễ cháy trong tất cả các loại đồ chơi và quy định các yêu cầu liên quan đến tính dễ bốc cháy của một số loại đồ chơi khi tiếp xúc với nguồn lửa nhỏ.

Các phương pháp thử nghiệm được quy định rõ ràng nhằm xác định tính dễ bốc cháy của đồ chơi Do đó, kết quả thu được không thể coi là chỉ dẫn đầy đủ về nguy cơ cháy tiềm ẩn của đồ chơi hoặc vật liệu khi tiếp xúc với các nguồn cháy khác.

 TCVN 6238-3:2008: An toàn đồ chơi trẻ em - Mức giới hạn xâm nhập của các độc tố

Tiêu chuẩn này quy định mức tối đa chấp nhận được và phương pháp lấy mẫu, chiết xuất để phân tích sự xâm nhập của các độc tố như antimon, asen, bari, cadimi, crom, chì, thủy ngân và selen từ các vật liệu làm đồ chơi và các bộ phận của đồ chơi, ngoại trừ những vật liệu không tiếp xúc.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Vận dụng các kiến thức về khuôn ép nhựa, đi sâu vào nghiên cứu để thiết kế bộ khuôn một cách hiệu quả

Đề tài này mang ý nghĩa thực tiễn quan trọng, giúp tạo ra sản phẩm đồ chơi giá thành thấp và có thị trường rộng lớn, từ đó nâng cao tính cạnh tranh cho doanh nghiệp Đặc biệt, bộ đồ chơi không chỉ phát triển khả năng tư duy cho trẻ em mà còn đảm bảo an toàn khi sử dụng.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu về thị trường phát triển của sản phẩm

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và phân tích dòng chảy trong khuôn ép nhựa

- Thiết kế sản phẩm và bộ khuôn ép nhựa với các phần mềm hố trợ

- Chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm thiết kế

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: bộ khuôn ép nhựa cho sản phẩm chi tiết ghép hình đồ chơi trẻ em

- Phạm vi nghiên cứu: thiết kế, chế tạo bộ khuôn; tính toán thông số ép

Tìm hiểu lý thuyết sau đó thiết kế, chế tạo sản phẩm

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể: Để thực hiện đề tài này nhóm sinh viên đã tiến hành bằng các phương pháp:

Khảo sát các mẫu đồ chơi hiệu Tegu sản xuất tại Mỹ giúp hiểu rõ nhu cầu sử dụng và từ đó hình thành ý tưởng thiết kế sản phẩm phù hợp với mục đích sử dụng.

Tài liệu tham khảo về khuôn mẫu là nguồn kiến thức quý giá được tích lũy theo thời gian, bao gồm sách vở, giáo trình và thông tin từ Internet.

- Sử dụng phần mền Creo 3.0 để thiết kế sản phẩm, từ đó tiến hành các bước tiếp theo như tách khuôn, thiết kế bộ khuôn

- Lựa chọn vật liệu cho sản phẩm và vật liệu làm khuôn cho phù hợp

- Sử dụng phần mềm Moldflow Insight 2016 để phân tích quá trình ép phun

Tự nghiên cứu từ các nguồn tài liệu tin cậy giúp bạn thu thập và chắt lọc những thông tin giá trị, đồng thời phát triển khả năng tư duy để tìm ra giải pháp cho vấn đề.

- Lập trình gia công chi tiêt, lắp ráp bộ khuôn

- Tiến hành ép thử ở xưởng ép

- Gia công chế tạo bộ khuôn ép ra sản phẩm thực tế

- Nam châm sử dụng mua ở thị trường

- Sản phẩm ép phun mang tính chất nghiên cứu chưa thể thương mại hóa

1.8 Kết quả dự kiến đạt được

- Bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp,tập thuyết minh về tính toán bộ khuôn

- Bộ sản phẩm đồ chơi ghép hình lõi nam châm

1.9 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

- Giới thiệu tổng quan về đồ án

- Cơ sở lý thuyết về khuôn ép nhựa và vật liệu nhựa

- Thiết kế sản phẩm khuôn Chi tiết ghép hình đồ chơi trẻ em trên phần mềm Creo Parametric 3.0

- Phân tích sản phẩm trên phần mềm Moldflow

- Thiết kế các tấm khuôn

- Gia công các tấm khuôn và lắp ráp

- Lắp ráp và ép thử

Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu lý thuyết sau đó thiết kế, chế tạo sản phẩm

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể: Để thực hiện đề tài này nhóm sinh viên đã tiến hành bằng các phương pháp:

Khảo sát thị trường các mẫu đồ chơi Tegu sản xuất tại Mỹ giúp xác định nhu cầu sử dụng, từ đó hình thành ý tưởng thiết kế sản phẩm phù hợp với mục đích sử dụng.

Tài liệu về khuôn mẫu là nguồn kiến thức quý giá, được tích lũy theo thời gian thông qua sách vở, giáo trình và Internet Việc tham khảo các tài liệu này giúp nâng cao hiểu biết và áp dụng hiệu quả vào thực tiễn.

- Sử dụng phần mền Creo 3.0 để thiết kế sản phẩm, từ đó tiến hành các bước tiếp theo như tách khuôn, thiết kế bộ khuôn

- Lựa chọn vật liệu cho sản phẩm và vật liệu làm khuôn cho phù hợp

- Sử dụng phần mềm Moldflow Insight 2016 để phân tích quá trình ép phun

Tự nghiên cứu từ các nguồn tài liệu đáng tin cậy giúp bạn thu thập và chắt lọc những thông tin giá trị, đồng thời phát triển khả năng suy nghĩ và tìm ra giải pháp hiệu quả cho vấn đề.

- Lập trình gia công chi tiêt, lắp ráp bộ khuôn

- Tiến hành ép thử ở xưởng ép

- Gia công chế tạo bộ khuôn ép ra sản phẩm thực tế

- Nam châm sử dụng mua ở thị trường

- Sản phẩm ép phun mang tính chất nghiên cứu chưa thể thương mại hóa

1.8 Kết quả dự kiến đạt được

- Bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp,tập thuyết minh về tính toán bộ khuôn

- Bộ sản phẩm đồ chơi ghép hình lõi nam châm

1.9 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHUÔN ÉP NHỰA

Tổng quan về khuôn ép nhựa

Bộ khuôn hoàn chỉnh bao gồm nhiều chi tiết được lắp ghép với nhau, tạo ra hình dạng sản phẩm cần thiết Sản phẩm được hình thành giữa hai phần khuôn, với khoảng trống giữa chúng chính là hình dáng của sản phẩm.

Khuôn là thiết bị được sử dụng để tạo hình sản phẩm thông qua phương pháp định hình Nó được thiết kế và chế tạo để phục vụ cho một số lượng chu trình nhất định, có thể là một lần hoặc nhiều lần.

- Bao gồm 2 phần khuôn chính:

+ Phần cavity (khuôn cái, khuôn cố định): Được gá lên tấm cố định của máy ép nhựa

+ Phần core (khuôn đực, khuôn di động): Được gá lên tấm di động của máy ép nhựa

Hình 2.1 : Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng

Máy ép phun gồm có các hệ thống cơ bản như trong hình vẽ sau:

 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 các hệ thống trên máy lại với nhau

Hệ thống cung cấp lực cho việc đóng và mở khuôn, duy trì lực kẹp, và điều khiển chuyển động của trục vít Nó bao gồm các thành phần như bơm, van, motor, hệ thống ống và thùng chứa nhiên liệu, tạo ra lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi mặt bên.

Hình 2.3: Hệ thống thủy lực

Hệ thống cung cấp điện cho motor điện và điều khiển nhiệt trong khoang chứa vật liệu thông qua các băng nhiệt, đồng thời đảm bảo an toàn cho người vận hành máy bằng cách sử dụng các công tắc Hệ thống này bao gồm tủ điện và hệ thống dây dẫn.

Để làm mát khuôn và ngăn ngừa việc nhựa thô ở cuống phễu bị nóng chảy, cần cung cấp nước hoặc dung dịch ethyleneglycol Nếu nhựa ở cuống phễu bị nóng chảy, sẽ gây khó khăn cho việc chuyển nhựa thô phía trên vào khoang chứa liệu Nhiệt độ trao đổi cho dầu thủy lực nên duy trì trong khoảng 90 ÷ 120°F.

Bộ điều khiển nhiệt nước cung cấp một lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khuôn

Hình 2.5 : Hệ thống làm mát

Hệ thống phun nhựa hoạt động bằng cách đưa nhựa vào khuôn thông qua các giai đoạn 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: Chứa nhựa và để vít trộn di chuyển qua lại bên trong nó

Khoang trộn được gia nhiệt thông qua các băng cấp nhiệt, với nhiệt độ xung quanh khoang chứa liệu cung cấp từ 20 đến 30% nhiệt độ cần thiết để làm chảy lòng vật liệu nhựa.

Các 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 Thông thường, trên một máy ép nhựa, việc sử dụng băng gia nhiệt đóng vai trò thiết yếu trong quá trình sản xuất.

Có thể cài đặt nhiều băng gia nhiệt với các nhiệt độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ phù hợp 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 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 về hướng vòi phun, cho phép nhựa chảy về phía trước Ngược lại, khi trục vít di chuyển về phía trước, vòng chắn hình nêm sẽ di chuyển về hướng phễu, đóng kín với seat, ngăn không cho nhựa chảy ngược về phía sau.

Hình 2.8: Van hồi tự mở

Vòi phun có vai trò quan trọng trong việc kết nối khoang trộn với cuống phun, với thiết kế đảm bảo kín khít giữa khoang trộn và khuôn Nhiệt độ tại vòi phun cần được điều chỉnh lớn hơn hoặc bằng nhiệt độ chảy của vật liệu Trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn, vòi phun phải được căn chỉnh thẳng hàng với bạc cuống phun, và đầu vòi phun cần được lắp chặt với phần lõm của bạc cuống phun thông qua vòng định vị, nhằm ngăn chặn hiện tượng nhựa bị phun ra ngoài và tránh mất áp suất.

Hình 2.9: Vị trí vòi phun

Hệ thống kẹp đóng vai trò quan trọng trong việc mở và đóng khuôn, tạo lực kẹp để giữ khuôn trong quá trình làm nguội, đồng thời hỗ trợ đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi kết thúc chu kỳ ép phun.

Hệ thống này gồm các bộ phân:

Cụm đẩy của máy bao gồm xylanh thủy lực, tấm đẩy và cần đẩy, có chức năng tạo ra lực đẩy tác động lên tấm đẩy trên khuôn, giúp đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn một cách hiệu quả.

Cụm kìm bao gồm hai loại chính: loại dùng cho cơ cấu khuỷu và loại sử dụng xylanh thủy lực Hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp lực cần thiết để đóng mở khuôn, đồng thời giữ khuôn luôn được đóng chặt trong suốt quá trình phun.

Tấm di động là một tấm thép lớn với bề mặt có nhiều lỗ thông, kết nối với tấm di động của khuôn Những lỗ thông này cho phép cần đẩy tác động lực hiệu quả vào sản phẩm.

Tổng quan về vật liệu nhựa sử dụng trong công nghệ ép phun

Vật liệu nhựa đóng vai trò quyết định trong quá trình thiết kế và gia công khuôn ép phun Mỗi sản phẩm và chu trình ép phun đều có những đặc tính và yêu cầu kỹ thuật riêng biệt như độ dẻo, độ bóng bề mặt, màu sắc và độ cứng.

Việc lựa chọn loại vật liệu nhựa phù hợp là rất quan trọng để ngăn chặn các sai hỏng trong quá trình ép, đồng thời đảm bảo yêu cầu về cơ tính và thẩm mỹ cho sản phẩm.

Polymer là hợp chất có cấu trúc phân tử với các nhóm nguyên tử liên kết chặt chẽ, tạo thành các chuỗi dài và có khối lượng phân tử lớn Trong chuỗi chính của polymer, các nhóm nguyên tử này được lặp lại nhiều lần.

Ví dụ: Polyetylen [-CH2-CH2-]n, Acrylonitrin butadien styren (ABS) [C8H8-C4H6-C3H3N]n, …

- Dựa vào nguồn gốc : Polymer thiên nhiên, nhân tạo và polymer tổng hợp

Dựa vào tính chất cơ lý, vật liệu được phân loại thành chất dẻo và chất đàn hồi, đây là phương pháp phân loại phổ biến nhất Cấu trúc của chúng ảnh hưởng đến khả năng thích ứng với các yêu cầu trong ngành công nghiệp.

Nhựa nhiệt dẻo là một trong những nhóm vật liệu cao phân tử quan trọng nhất trong các polymer tổng hợp, bao gồm các cao phân tử với kích thước nhất định, có cấu trúc mạch thẳng hoặc phân nhánh.

Nhựa nhiệt dẻo có khả năng chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái dẻo khi nhiệt độ tăng, và quá trình này có thể lặp lại nhiều lần mà không xảy ra phản ứng hóa học Trong quá trình tác dụng nhiệt, chỉ có tính chất vật lý của nhựa thay đổi, cho phép tái sinh nhựa nhiệt dẻo, ngoại trừ PTFE (polytetrafluoroethylene) Các loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến bao gồm PE, PP, PVC, PS, và PMMA.

Nhựa nhiệt rắn : Mật độ nối ngang dày đặc, cao hơn từ 10 đến 1.000 lần so với cao su

Nhựa nhiệt rắn tạo ra mạng không gian ba chiều với kích thước lớn hơn nhiều so với nguyên tử, mang lại tính chất vượt trội so với nhựa nhiệt dẻo, đặc biệt là khả năng chịu nhiệt Ngoài ra, nhựa nhiệt rắn không tan, không chảy và không thể tái sinh Một số loại nhựa nhiệt rắn phổ biến bao gồm PF, PU, nhựa epoxy và silicone.

Cao su là một loại polymer có cấu trúc mạch thẳng với lực liên kết thứ cấp yếu, tồn tại dưới dạng chất lỏng nhớt Để ứng dụng, cần tạo liên kết ngang giữa các mạch phân tử nhằm hình thành mạng không gian ba chiều Một đặc điểm nổi bật của cao su, đặc biệt là cao su tự nhiên lưu hóa, là khả năng dãn dài rất lớn Tuy nhiên, do sự hiện diện của liên kết ngang, cao su không thể tái sinh.

Nhựa thông dụng: PE, PP, PVC, PS, ABS, HIPS …

Nhựa kỹ thuật: PA, PC, POM, Teflon …

Nhựa chuyên dụng: PE khối lượng phân tử cực cao, PTFE, PPS, PPO…

 Các tính chất của Polymer

Các tính chất cơ học quan trọng của vật liệu nhựa bao gồm độ bền kéo, độ dãn dài, độ cứng, độ dai va đập, khả năng chống mài mòn và module đàn hồi Những đặc điểm này quyết định hiệu suất và ứng dụng của nhựa trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

 Độ bền cơ học Độ bền cơ học là khả năng chống lại sự phá hoại dưới tác dụng của các lực cơ học

21 Độ bền của một sản phẩm làm bằng vật liệu polymer phụ thuộc nhiều yếu tố như:

- Chế độ trùng hợp, loại xúc tác, phụ gia…

- Kết cấu hình dạng sản phẩm…

Thông số cơ bản phản ánh độ bền Polymer:

Giới hạn bền (𝜎b) là giá trị ứng suất mà mẫu vật liệu bị phá hủy dưới các điều kiện nhất định Nó có thể được xác định thông qua nhiều loại biến dạng khác nhau như kéo, nén và uốn, tương ứng với độ bền kéo đứt, độ bền nén và độ bền uốn Độ bền kéo đứt thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu khi bị kéo dãn đến mức đứt, trong khi độ bền uốn phản ánh khả năng chịu lực khi vật liệu bị uốn Cuối cùng, độ bền nén cho biết khả năng chịu lực của vật liệu khi bị nén.

Giới hạn bền của polymer phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và thời gian tác dụng của lực, do đó cần so sánh độ bền của các polymer trong cùng điều kiện thử nghiệm Độ biến dạng tương đối (e) là giá trị biến dạng tối đa đạt được trước khi đứt, và nó cũng phụ thuộc vào loại biến dạng, tốc độ biến dạng và nhiệt độ Điều này giúp xác định trạng thái của vật liệu khi bị đứt; chẳng hạn, vật thể giòn thường có độ biến dạng tối đa không vượt quá vài phần trăm, trong khi vật thể mềm có thể đạt độ biến dạng lên tới hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn phần trăm.

Trong trường hợp kéo đơn trục, độ biến dạng tương đối cực đại có thể là độ dãn dài khi đứt

Hiện trạng chống lại tải trọng động của chất dẻo thường được phân tích thông qua kết quả kiểm tra độ dai va đập Phương pháp này sử dụng thiết bị Charpy, trong đó con lắc dao động (búa) được dùng để phá vỡ mẫu thử được kẹp chặt ở hai đầu, từ đó xác định công va đập riêng trên một đơn vị diện tích mẫu thử (kJ/m2).

Module đàn hồi là chỉ số thể hiện độ cứng của vật liệu, phản ánh tính chất của nó Dưới tác động của một lực nhất định, vật liệu sẽ xảy ra biến dạng đến một mức độ nhất định.

Vật liệu đàn hồi lý tưởng có đặc điểm là trong quá trình chịu tải, độ dãn dài tỷ lệ thuận với ứng suất cho đến giới hạn chảy Hệ số tỷ lệ này được gọi là module đàn hồi, ký hiệu là E (N/mm²).

Một số tính chất vật lý của nhựa: Tỷ trọng, chỉ số nóng chảy, độ nhớt, co rút, tính cách điện, truyền nhiệt…

Tỷ trọng thể hiện một phần tính chất của nguyên liệu nhựa, đơn vị: (g/cm3)

Vật liệu nhựa tương đối nhẹ, tỷ trọng dao động từ 0.9 – 2 (g/cm3)

Tỷ trọng của vật liệu tăng lên khi lực kéo đứt, nhiệt độ biến mềm và độ kháng hóa chất gia tăng, trong khi lực va đập và độ nhớt lại giảm Đặc biệt, tỷ trọng còn phụ thuộc vào độ kết tinh; khi độ kết tinh cao, tỷ trọng cũng sẽ cao theo.

Loại nhựa Tỷ trọng, g/cm 3 Loại nhựa Tỷ trọng, g/cm 3

Bảng 2.1: Tỷ trọng một sống nguyên liệu nhựa thông dụng

Kết luận

Dựa trên hình dáng và thiết kế sơ bộ của chi tiết, có thể sử dụng khuôn 2 tấm hoặc 3 tấm Sản phẩm không có undercut, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế khuôn; tuy nhiên, khuôn 3 tấm có thiết kế phức tạp hơn.

Việc sử dụng khuôn 2 tấm cho chi tiết là lựa chọn tối ưu, bởi lượng nhựa tiêu hao trong quá trình ép với khuôn 1 tấm cao hơn, dẫn đến hiệu quả kinh tế không đạt yêu cầu.

THIẾT KẾ SẢN PHẨM CỦA KHUÔN ÉP PHUN

Giới thiệu sản phẩm

Với sự hỗ trợ của công nghệ CAD/CAM CNC, sản phẩm nhựa ngày càng bền đẹp và tiện dụng, đặc biệt là đồ chơi trẻ em, hiện đang chiếm lĩnh thị trường Tuy nhiên, thị trường đồ chơi trẻ em Việt Nam đang bị áp đảo bởi đồ chơi nhập khẩu, trong đó đồ chơi Trung Quốc chiếm tới 80% thị phần, trong khi đồ chơi nội địa chỉ chiếm 1% Để nâng cao vị thế sản phẩm nội địa, bộ đồ chơi xếp hình lõi nam châm mới được thiết kế với chất lượng cải tiến, mang lại sự an toàn và thích thú cho trẻ em Sản phẩm này kết hợp xu hướng thiết kế hiện đại với các khối kiến trúc cổ điển, giúp tăng thời gian chơi và trải nghiệm cho trẻ em với tính năng ghép hình độc đáo.

Hình 3.1: Hình ảnh sản phẩm thực tế

 Độ chính xác sản phẩm tương đối để đảm bảo khi lắp ghép chi tiết

 Độ dẻo và độ cứng phù hợp, chịu được va đập để đảm bảo khi sử dụng không bị rơi vỡ

 Bề dày sản phẩm 1mm có gân tăng cứng rộng 2mm cao 1.5mm

 Màu sắc: Xanh, đỏ, vàng

 Sản phẩm ép ra vuông vức không cong vênh

 Các mặt bên phải đảm bảo độ song song vuông góc

 Độ bóng bề mặt cao

 Không xuất hiện lỗ trống, vết nứt hay nếp gấp bề mặt

 Không bị rỗ khí trên bề mặt sản phẩm.

Thiết kế sản phẩm bằng phần mềm Creo Parametric 3.0 M50

 Các bước thiết kế sản phẩm

Chi tiết 1 : Chi tiết cơ bản, làm tiêu chuẩn cho các chi tiết khác

Bước Nội dung Hình ảnh

Cut 24x24x12 nghiêng 1 0 (tạo góc thoát khuôn)

Round R1mm cạnh mặt trong chi tiết 1

Thiết kế gân định vị nam châm đồng thời tăng cứng cho chi tiết 1: Gân rộng 1.75, cao

Thiết kế chốt định vị 2 nữa chi tiết 1

Round R0.5 tất cả các cạnh mặt trong và R2 các cạnh bên ngoài chi tiết 1

Chi tiết 2: Các bước thiết kế chi tiết 2 như chi tiết 1 chỉ thay đổi gân tăng cứng và tăng chiều dài chi tiết lên 60mm

Thiết kế sketch cho gân tăng cứng chi tiết 2

Extrude gân tăng cứng cho chi tiết 2: Gân nằm cao 1.5mm, gân đứng rộng 2mm Có biên dạng như hình sketch phía trên

Chi tiết 3: Các bước thiết kế tương tự chi tiết 2 chỉ thay đổi gân tăng cứng và giảm chiều cao chi tiết xuống còn 13mm

Thiết kế sketch gân tăng cứng cho chi tiết 3

Etrude gân tăng cứng chi tiết 3

Chi tiết 4: Các bước thiết kế tương tự chi tiết 3 chỉ thay đổi gân tăng cứng và tăng chiều dài chi tiết lên thành 78mm

Thiết kế sketch gân tăng cứng cho chi tiết 4

Extrude gân tăng cứng cho chi tiết 4: Gân nằm cao 1.5mm, gân đứng rộng 2mm Có biên dạng như hình sketch phía trên

Bảng 3.1 : Các bước thiết kế sản phẩm.

Vật liệu, khối lượng và thể tích của sản phẩm

 Vật liệu ép: Nhựa PP (Polypropylen)

 Khái niệm nhựa PP: Là nhựa nhiệt dẻo, là sản phẩm của phản ứng trùng hợp Propylen

Thuộc tính Thông số Đơn vị

Tỷ trọng PP vô định hình 0.85 g/cm 3

PP tinh thể 0.95 g/cm 3 Độ giãn dài 250 - 700 % Độ bền kéo 30 - 40 N/mm 2 Độ dai va đập 3.28 - 5.9 kJ/m 2 Điểm nóng chảy ≈165 °C

Nhiệt dung riêng trung bình 0.84-2.5 kJ/kg.k

Bảng 3.2: Thuộc tính nhựa PP

Thuộc tính Thông số Đơn vị

Nhiệt độ nhựa ép phun 250-270 °C

Nhiệt độ khuôn 50-75 °C Áp suất phun 400-1000 kg/cm 2

Bảng 3.3 : Thông số kỹ thuật nhựa PP khi ép phun

Nhựa PP có đặc tính tương tự như PE, với khả năng chảy lỏng tốt và độ co rút lớn Khi được ép phun dưới áp suất thấp, nhựa PP dễ bị cong vênh và biến dạng, do đó cần phải cẩn thận trong quá trình sử dụng.

Vật liệu này có tính bền cơ học cao, bao gồm bền xé và bền kéo đứt, với độ cứng vững tốt hơn so với PE, không mềm dẻo và không dễ bị kéo giãn Tuy nhiên, nó lại dễ bị xé rách khi có một vết cắt hoặc thủng nhỏ, điều này cần được lưu ý trong quá trình chế tạo thành sợi.

- Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ

PP là một chất liệu không màu, không mùi, không vị và không độc hại Khi cháy, PP phát ra ngọn lửa màu xanh nhạt và có dòng chảy dẻo, với mùi cháy tương tự như mùi cao su.

- Chịu được nhiệt độ cao hơn 100 0 C

- Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác

- Hình ảnh hạt nhựa PP

3.3.2 Khối lượng và thể tích sản phẩm

Cách kiểm tra khối lượng và thể tích sản phẩm sau khi thiết kế

To check the mass properties of a file, open the detailed file and navigate to the Analysis tab Select Mass Properties, then click on the coordinate system to choose the origin In the Density section, input the material density, using 0.00095 for polypropylene (PP).

→ thanh Accuracy: Nhập độ chính xác( để mặc định ) → cuối cùng nhấp Preview phần mềm sẽ hiện lên bảng các thông số như hình: 3.22

Trong đó: Volume (Thể tích)

Hình 3.3: Bảng Kiểm tra khối lương và thể tích sản phẩm

 Sản phẩm 1: Khối lượng: M1 ≈2.11g, thể tích: V1"26.7mm 3

 Sản phẩm 2: Khối lượng: M2 ≈3.74g, thể tích: V2933.37mm 3

 Sản phẩm 3: Khối lượng: M3 ≈2.36g, thể tích: V3$80.24mm 3

 Sản phẩm 4: Khối lượng: M1 ≈3.42g, thể tích: V1596.38mm 3

Bề dày sản phẩm

 Tất cả sản phẩm có bề dày lớn nhất là 2.5 và nhỏ nhất là 1

 Ý nghĩa của việc kiểm tra độ dày sản phẩm

 Các khuyết tật được tạo ra do độ dày sản phẩm không hợp lý

- Độ co ngót: Bề dày thành sản phẩm tăng lên thì độ ngót cũng tăng lên

Cong vênh là một vấn đề quan trọng đối với nhựa không gia cường, trong đó sự chênh lệch bề dày của sản phẩm có ảnh hưởng lớn đến độ cong vênh Bề dày không chỉ là thông số quan trọng mà còn là yếu tố quyết định giúp điều chỉnh tình trạng cong vênh của sản phẩm.

- Bọt khí:Thiết kế sản phẩm có bề dày tại các vị trí phù hợp để giảm bọt khí

- Các vết lõm: Vị trí đối diện với vùng dày của sản phẩm thường xuất hiện Vết lõm Chúng là kết quả của sự co ngót vật liệu

- Hiện tượng phun thiếu: Bề dày sản phẩm quá nhỏ hoặc quá dài

- Do đó việc thiết kế và thay đổi bề dày sản phẩm là rất quan trọng nhằm giảm tối thiểu các khuyết tật trên sản phẩm

 Ngoài ra việc kiểm tra độ dày sản phẩm còn nhiều ý nghĩa như:

- Nếu thiết kế bề dày sản phẩm phù hợp có thể rút ngắn chu kì ép phun, giảm thời gian và chi phí chế tạo khuôn

- Tiết kiệm vật liệu,giảm giá thành nhưng vẫn đáp ứng giá trị sử dụng của sản phẩm.

Góc thoát khuôn

Tính toán góc thoát khuôn là yếu tố then chốt trong thiết kế, giúp sản phẩm dễ dàng tháo khỏi lòng khuôn Mặt trong và ngoài của sản phẩm cần có độ côn nhất định theo hướng mở khuôn Đối với các khuôn có lõi ngắn hoặc lòng khuôn nông (dưới 5 mm), góc côn tối thiểu là 0.25° mỗi bên Khi chiều sâu lòng khuôn và lõi tăng từ 1 đến 2 inch (25.4 ÷ 50.8 mm), góc côn nên tăng lên 2° mỗi bên Cần lưu ý rằng góc côn càng nhỏ sẽ yêu cầu lực lớn hơn, điều này có thể dẫn đến hư hỏng sản phẩm nếu sản phẩm chưa đông cứng hoàn toàn.

Theo lý thuyết, để đảm bảo sản phẩm dễ dàng thoát khuôn, chiều cao thiết kế nên chọn góc thoát khuôn mặt trong là β = 10° Mặt ngoài nên có góc 0,5° Đồng thời, thiết kế bo cong với bán kính 2mm là cần thiết để đảm bảo tính lắp ghép hiệu quả khi sử dụng sản phẩm.

 Đồ thị chọn góc vát theo chiều cao

Hình 3.4: Đồ thị chọn góc vát theo chiều cao thành sản phẩm

 Ta có bề rộng vát mặt trong của sản phẩm A = C tanβ.tan1 0 ≈0.209mm hợp lí so với đồ thị

 Ý ngĩa của việc tạo góc thoát khuôn

- Đảm bảo dễ dàng tháo sản phẩm khỏi lòng khuôn, không làm ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ và kĩ thuật của sản phẩm

- Tính toán tối ưu góc thoát khuôn để tránh lãng phí vật liệu và các khuyết tật trên sản phẩm sau khi ép

Khi không thiết kế góc thoát khuôn đúng cách, ma sát giữa bề mặt sản phẩm và khuôn sẽ gia tăng, dẫn đến việc sản phẩm có thể bị kẹt lại hoặc bị lỗi bề mặt do lực chốt đẩy quá lớn Vì vậy, việc tính toán và thiết kế góc thoát khuôn cho cả mặt trong và mặt ngoài của sản phẩm là cực kỳ quan trọng.

Hệ số co rút

3.6.1 Ý nghĩa của hệ số co rút

Hệ số co rút đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình ép phun sản phẩm nó là nguyên nhân chính gây nên các khuyết tật như

 Sai lệch kích thước lắp ghép: Độ co rút làm ảnh hương đến độ chính xác của sản phẩm sau khi ép

 Cong vênh: Khi sản phẩm càng dày độ co rút sản phẩm càng tăng là nguyên nhân chính làm cong vênh sản phẩm sau khi ép

 Độ chính xác của sản phẩm ngoài bị ảnh hưởng trong quá trình gia công, lắp ráp khuôn còn bị ảnh hưởng bởi độ co rút của sản phẩm

 Ngoài ra độ co rút là yếu tố để điều chỉnh áp suất và nhiệt độ phun cho phù hợp để không làm hỏng sản phẩm

3.6.2 Áp dụng hệ số co rút vào sản phẩm

Vật liệu nhựa PP có hệ số co rút dao động từ 1.0-2.5%, tùy thuộc vào từng loại vật liệu khác nhau.

Vì sản phẩm không có yêu cầu chính xác không cao nên chọn độ co rút là 1.6(%).

Tính số lòng khuôn

 Trọng lượng sản phẩm: W = M1+M2+M3+M4= 2.11+3.74+2.3+3.42.57g Trong đó: W là tổng trọng lượng của 4 chi tiết (g) (1 lần ép 4 chi tiết để đảm bảo số lượng 1 bộ sản phẩm khi sản xuất)

M1, M2, M3, M4: Lần lượt là khối lượng của các chi tiết 1,2,3,4

 Tính số lòng khuôn theo năng suất phun của máy ép:

Số lòng khuôn tối đa: n = 0,8.S/W = 0,8.267/11,57 = 18.46 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)

Số lòng khuôn tối đa trên khuôn được tính theo năng suất làm dẻo của máy với công thức n = P/(X.W), trong đó n là số lòng khuôn, P là năng suất làm dẻo của máy tính bằng gram trên phút (g/phút), X là tần số phun ước lượng trong mỗi phút (1/phút), và W là trọng lượng của sản phẩm tính bằng gram (g) Kết quả tính toán cho thấy n = 13,56.

 Số lòng khuôn tính theo lực kẹp khuôn của máy n = (S x P)/Fp = 1200000/ (6084,4*20) = 9.86 Trong đó: n: Số lòng khuôn tối đa trên khuôn

Fp: Lực kẹp khuôn tối đa của máy (N)

S: Diện tích bề mặt trung bình của sản phẩm theo hướng đóng khuôn (mm2)

P: Áp xuất trong khuôn (Mpa)

Dựa trên ba kết quả tính toán số lòng khuôn, số lòng khuôn hợp lý cho bộ sản phẩm được xác định là 8 Tuy nhiên, do sản phẩm ép chỉ phục vụ cho nghiên cứu và không đưa vào sản xuất kinh doanh, chúng ta có thể lựa chọn 1 lòng khuôn để tiết kiệm chi phí gia công.

THIẾT LẬP VÀ PHÂN TÍCH SẢN PHẨM TRÊN PHẦN MỀM

Tổng quan

CAE, viết tắt của "Computer Aided Engineering" (Công nghệ với sự hỗ trợ của máy tính), là hệ thống máy tính được sử dụng để phân tích và thiết kế kỹ thuật Phương pháp này bao gồm thực nghiệm, tính toán và mô phỏng nhằm tìm ra giải pháp thiết kế tối ưu nhất về chi phí và thời gian CAE thường áp dụng các thuật toán như FEM (Phân tử hữu hạn) để đạt được hiệu quả cao trong quá trình thiết kế.

Trước khi CAE được ứng dụng, các bộ phận yêu cầu độ an toàn và chịu tải được sản xuất theo mẫu vẽ có sẵn mà không có điều kiện thử nghiệm thực tế Sự hỗ trợ của máy tính chỉ dừng lại ở CAD, khiến cho việc đảm bảo tiêu chuẩn an toàn cho sản phẩm phụ thuộc vào thực nghiệm và tính toán ứng lực, độ xung kích, hệ số an toàn Quá trình này thường bao gồm việc tạo ra hàng loạt mẫu thiết kế để thử nghiệm va đập, từ đó chọn ra những mẫu an toàn nhất cho sản xuất hàng loạt Tuy nhiên, phương pháp thực nghiệm này tiêu tốn hàng chục triệu USD, gây lãng phí về tiền bạc và công sức.

CAE giúp tiết kiệm chi phí cho thực nghiệm bằng cách mô phỏng thiết kế trong nhiều điều kiện khác nhau Hệ thống này tối ưu hóa sản phẩm thực tế trước khi đưa vào môi trường làm việc, đảm bảo hiệu quả và tính khả thi.

CAE cho phép người thiết kế và chế tạo khuôn rút ngắn được thời gian thiết kế cũng như chi phí trong việc sản xuất khuôn

CAE được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như cơ khí công học, điện cơ, điện tử, kiến trúc, công chánh và hóa học Mỗi ngành nghề sẽ có những ứng dụng và phần mềm chuyên dụng khác nhau để tối ưu hóa quy trình thiết kế và phân tích.

- Phân tích ứng suất trên các chi tiết và trên các láp ráp bằng cách sử dụng FEM

- Phân tích dòng chảy và truyền nhiệt (CFD)

- Phân tích động học các cơ cấu

- Mô phỏng các trường hợp cơ khí (MES)

- Mô phỏng các quá trình công nghệ như đúc, dập…

- Tối ưu hóa sản phẩm hoặc quá trình công nghệ

 Đặc biệt trong lãnh vực chế tạo khuôn được ứng dụng rất nhiều

- Khuôn nhựa: 3DTIMON, PLANETS, Moldflow, SimpoeMold

- Khuôn dập: Pam-Stamp, JSTAMP-Works, Autoform

- Khuôn đúc: MAGMASOFT, Procast, ConiferCast, JSCAST, ADSTEFAN, CAPCAST, Pam-Cast, AnyCAST

- Khuôn gỗ tạo hình khuôn cát: ArenaFlow

- Khuôn rèn: MSC.SuperForge, DEFORM, FORGE3

Khả năng dự đoán của các công cụ CAE đã phát triển đến mức mà hầu hết các kiểm tra thiết kế hiện nay được thực hiện thông qua mô phỏng máy tính thay vì sử dụng mẫu thử nghiệm.

CAE (Computer-Aided Engineering) giúp thực hiện các thí nghiệm, tính toán và mô phỏng để tìm ra phương pháp thiết kế tối ưu nhất, tiết kiệm chi phí và thời gian Bằng cách sử dụng các thuật toán như FEM, FDM và BEM, CAE cho phép thực hiện các phân tích trên máy tính mà không cần xây dựng mô hình thử nghiệm thực tế, từ đó giảm đáng kể giá thành sản phẩm.

Các bước phân tích sản phẩm

Bước 1: Từ file tách khuôn chọn Create Molding để lấy lòng khuôn sản phẩm

41 Đặt tên lòng khuôn và mở:

Bước 2: Chuẩn bị file*.stl để đưa vào phân tích CAE

Hình 4.3: Save and copy lòng khuôn

Hình 4.5: Chọn thông số cho file stl

Thông số chord height : Nhập 0.000001 máy sẽ tự động nhập số nhỏ nhất Thông số angle control : Nhập 1

Tick vào step size nhâp giá trị bằng 1

Click Apply để xem trước sau đó chọn OK , đã xuất xong file *.stl, tiếp tục bước đưa file vào môi trường phân tích CAE

Bước 3: Đưa sản phẩm vào môi trường CAE Đặt tên rồi chọn OK

Hình 4.6: Đặt tên mô phỏng

Chọn kiểu lưới cho quá trình mô phỏng là Solid3D

Hình 4.9 : Chia lưới cho sản phẩm

Click đúp vào Create Mesh hoặc chuột phải chọn Generate Mesh để tiến hành chia lưới cho đối tượng, hộp thoại Generate Mesh xuất hiện:

Hình 4.10 : Chọn cạnh lưới

Thông số quan trọng cần chú ý là chiều dài cạnh toàn cầu (Global edge length), đây là giá trị trung bình của một cạnh trong lưới Phần mềm sẽ cung cấp một giá trị, nhưng bạn có thể điều chỉnh giá trị này để tối ưu hóa lưới Hãy chọn giá trị bằng 1 và sau đó nhấn "Mesh now" để tiếp tục.

Trên là kết quả sau khi chia lưới xong, chọn Mesh Statistic để kiểm tra

Bước 4: Cài đặt các thông số cho quá trình mô phỏng

- Trên thanh công cụ ta click vào anlysis sequence xuất hiện bảng quá trình phân tích, chọn quá trình fill

Hình 4.13: Quá trình điền đầy

- Chọn vật liệu, trên thanh công cụ click chọn select material xuất hiện bảng chọn vật liệu, chọn vật liệu nhựa PP của hãng Ferro có ký hiệu

- Chọn cổng vào nhựa , trên thanh công cụ click chon injection locations để chọn vị trí phun nhựa, ở đây chọn 2 đỉnh của khuôn để làm vị trí vào nhựa

Hình 4.15: Chọn điểm vào nhựa

Cài đặt thông số ép cho quá trình mô phỏng , trên thanh công cụ click process settings , xuất hiện bảng thông số cài đặt

Hình 4.16: Cài đặt thông số

Sau khi hoàn thành các quá trình trên ta Click OK sau đó chọn start analysis để tiến hành phân tích sản phẩm

Kết quả phân tích

4.3.1 Fill time (Thời gian điền đầy)

 Tổng thời gian điền đầy: 0.7502 [s]

 Ta có thể canh chỉnh thời gian bằng cách: Thay đổi nhiệt độ và áp suất phun

Hình 4.18: Áp suất phun Áp suất cực đại 47,16 Mpa tại miệng phun

Khi khu vực có màu xanh xuất hiện, điều này cho thấy áp suất bằng không và nhựa không được điền đầy Nguyên nhân dẫn đến tình trạng này có thể do áp suất phun không đủ, cùng với thiết kế cổng phun và chi tiết không hợp lý.

Khắc phục: + Tăng nhiệt độ nhựa

+ Thay đổi kết cấu kênh dẫn, nếu kênh dẫn có kích thước lớn thì ta phải thêm cổng phun

4.3.3 Pressure at v/p switchover : Áp suất phun tại thời điểm chuyển đổi

 Nơi cổng phun chịu áp suất phun lớn nhất là 47,16 Mpa

 Càng xa cổng phun sẽ ít chịu áp xuất phun, nơi áp suất thấp nhất 7,939 Mpa

4.3.4 Temperature at flow front (Nhiệt độ của nhựa chảy trên bề mặt)

Hình 4.20: Temperature at flow front

Vật liệu nhựa PP có giới hạn nhiệt độ từ 165℃ đến 280℃, với nhiệt độ cao nhất được ghi nhận là 236,6℃ và nhiệt độ thấp nhất là 219,9℃, đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.

 Chênh lệch nhiệt tại các vùng từ 234,4 ℃ 219,9 ℃ lệch khoảng 14,5

Pressure at injection location:XY Plot (biểu đồ áp suất phun ép)

Hình 4.21 : Pressure at injection location

 Áp suất cực đại của quá trình ép là: 48 Mpa tại thời điểm t = 0.7502 s

 Áp suất cực đại này tại lúc điền đầy xong trục vít vẫn đẩy để giữ áp tránh tụt áp

4.3.5 Clam force:XY Plot ( biểu đồ lực kẹp theo xy)

Hình 4.22: Clam force:XY Plot

 Lực kép lớn nhất 5,1 tấn  đối với chi tiết này sử dụng lực kẹp 6 tấn để đảm bảo nhựa không bị xì ra ngoài

 Nếu lực kẹp không đủ thì nhựa sẽ bị xì ra ngoài

4.3.6 Air traps ( Rổ khí có thể xảy ra trong quá trình ép phun )

 Nguyên nhân gây rỗ khí: Sự không cân bằng dòng Dòng chảy không tốt

 Thiết kế sản phẩm có bề dày tại các vị trí phù hợp

 Đổi vị trí cổng phun

 Giảm tốc độ phun( vì nếu phun với tốc độ cao thì bọt khí không thoát được)

4.3.7 Pressure at the end of fill (áp suất cuối quá trình phun)

Hình 4.24: Pressure at the end of fill

 Áp suất cực đại cuối quá trình điền đầy là: 7,939 MPa tại cuốn phun

 Áp suất bằng nhỏ tại 1 phần cuối của chi tiết  Nơi này sẽ điền đầy khi giữ áp ở cuối quá trình

 Khắc phục sự không điền đầy:

4.3.8 Shear rate, maximum: tốc độ biến dạng

 Tốc độ biến dạng của nhựa

 Nguyên nhân: +Nơi dao nhau của các dòng chảy

+Không khí không có chỗ thoát ra

 Khắc phục: làm hệ thống thoát khí chỗ này, Dùng vật liệu có độ nhớt thấp hơn

Mở rộng cuống phun, tránh thay đổi bề dày sản phẩm đột ngột và điền khuôn không đồng nhất

4.3.10 Cavity weight ( Khối lượng lòng khuôn )

Khối lượng lòng khuôn là 11,87g.

Nhận xét

Khi xuất hiện lỗ khí và đường hàn, việc thiết kế hệ thống làm mát và thoát khí hợp lý là rất cần thiết Áp suất trong quá trình filling sẽ tăng dần theo thời gian phun ép, điều này cho thấy quá trình điền đầy đang diễn ra Áp suất cần phải tăng để đẩy vật liệu lỏng vào lòng khuôn, vượt qua lực cản của sự nén khí trong khuôn và các ứng suất sinh ra từ các lớp vật liệu trượt lên nhau.

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CREO PARAMETRIC TRONG THIẾT KẾ KHUÔN

GIA CÔNG CÁC TẤM KHUÔN VÀ LẮP RÁP

ÉP THỬ VÀ SỬA KHUÔN

Định dạng
Số trang	113
Dung lượng	8,44 MB