Nghiên cứu ứng dụng phần mềm creo parametric 4 0 vào quá trình thiết kế sản phẩm, khuôn mẫu sản xuất bàn từ nhựa polypropylene và mô phỏng quá trình di chuyển của khuôn khi lấy sản phẩm

Đặc điểm

Các thành phần cơ bản của hệ thống kênh dẫn nhựa bao gồm:

Hình 5.59: Hệ thống kênh dẫn nhựa.

Nguyên tắc hoạt động

Hệ thống kênh dẫn nhựa đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối nhựa chảy từ vòi phun đến lòng khuôn Hình dạng và kích thước của hệ thống này ảnh hưởng đáng kể đến quá trình điền đầy khuôn cũng như chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Trong quy trình ép phun, đối với khuôn chỉ có một lòng khuôn, hệ thống dẫn nhựa chỉ cần sử dụng cuống phun Nhựa được làm nóng và trở nên nhớt tại trục vít của máy ép phun, sau đó được chuyển đến cuống phun thông qua bạc cuống phun, và cuối cùng đi trực tiếp vào lòng khuôn.

Trong quá trình ép nhựa với khuôn nhiều lòng, nhựa được cung cấp từ vòi phun qua cuống phun và hệ thống kênh dẫn, bao gồm kênh dẫn chính và kênh dẫn phụ Sau đó, nhựa được bơm vào các lòng khuôn thông qua các cổng vào.

SVTH: Nguyễn Thị Kim Yến 117 MSSV: 61302773

Nguyên tắc thiết kế

- Đảm bảo rằng khi nhựa điền đầy vào trong các lòng khuôn xảy ra cùng lúc.

- Lựa chọn đúng vị trí miệng phun để không ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ phẩm và đặc tính cơ học của sản phẩm.

- Phải đảm bảo việc lấy sản phẩm ra khỏi khuôn nhanh.

Thiết kế cuống phun

Trong luận văn này, khuôn bàn được định nghĩa là loại khuôn chỉ có một lòng khuôn, do đó hệ thống kênh dẫn nhựa chỉ cần sử dụng cuống phun hay còn gọi là miệng phun trực tiếp.

Cuống phun là điểm mà nhựa được đưa trực tiếp vào khuôn mà không qua kênh dẫn, giúp giảm thiểu áp suất trong quá trình điền đầy Mặc dù vậy, cuống phun để lại dấu vết lớn trên sản phẩm, đòi hỏi thêm thời gian để loại bỏ.

Hình 5.60: Cuống phun (miệng phun trực tiếp) [4]. b Tính toán kích thước cuống phun

Hình 5.61: Kích thước thiết kế cuống phun (miệng phun trực tiếp) [4].

Trong đó: D là đường kính cuống phun (mm)

T là bề dày của sản phẩm (mm) c Thiết kế cuống phun

Sử dụng lệnh Revolve để chọn mặt phẳng chính giữa của khuôn âm Tiếp theo, tiến hành vẽ biên dạng 2D bằng cách chọn Reference để bắt đường chuẩn là hai đường tâm của khuôn âm Sau đó, vẽ hình thang với kích thước đáy lớn 4,5mm, đáy bé 3mm và chiều cao 115mm.

SVTH: Nguyễn Thị Kim Yến 119 MSSV: 61302773

Hình 5.62: Tạo cuống phun từ vòi phun đến sản phẩm.

Hình 5.63: Lắp ráp hoàn chỉnh các bộ phận của khuôn.

Ý nghĩa mô phỏng quá trình chuyển động của khuôn

Mô phỏng quá trình hoạt động của khuôn thông qua modul Assembly của phần mềm CREO PARAMETRIC 4.0 giúp hỗ trợ lắp ráp và mô phỏng chuyển động của các chi tiết trong khuôn Việc này thay thế cho việc xây dựng và thử nghiệm ngoài phần mềm, cho phép mô tả hoạt động của hệ thống một cách chính xác Ngoài ra, ứng dụng còn giúp khắc phục kịp thời những hạn chế trong thiết kế trước khi tiến hành tạo mẫu thực tế, từ đó tránh tình trạng hư hỏng sau khi tạo mẫu và tiết kiệm chi phí.

Các bước trong quá trình mô phỏng quá trình chuyển động của khuôn

Lắp ráp các chi tiết của khuôn trong môi trường Assembly

 Sử dụng Modun Assembly để khởi động môi trường lắp ráp mô phỏng chuyển động khuôn

Hình 5.64: môi trường lắp ráp mô phỏng khuôn.

Đầu tiên, chúng ta sẽ tiến hành lắp ráp các chi tiết trên khuôn chuyển động, bao gồm tấm khuôn dương, tấm đỡ, tấm gối, tấm kẹp dưới, tấm giữ, tấm đẩy, chốt đẩy và bạc dẫn hướng.

Sử dụng Component Assemble để đưa các chi tiết cấu tạo nên bộ khuôn hoàn chỉnh vào môi trường lắp ráp.

SVTH: Nguyễn Thị Kim Yến 121 MSSV: 61302773

Hình 5.65: Tùy chọn Assemble để đưa các chi tiết vào môi trường lắp ráp.

Chúng tôi lựa chọn chi tiết khuôn dương để đưa vào môi trường lắp ráp, vì khi mô phỏng chuyển động, khuôn dương và khuôn âm sẽ thực hiện quá trình đóng mở khuôn Để cố định chi tiết khuôn dương, hãy nhấp chuột phải và chọn Default Constrain (hình 5.66).

Hình 5.66 mô tả chi tiết khuôn dương được cố định trong môi trường Assembly Tiếp theo, các chi tiết gắn trên khuôn chuyển động được lắp lên khuôn dương Tương tự, chi tiết tấm đỡ cũng được đưa vào môi trường lắp ráp Để lắp ráp tấm đỡ lên khuôn dương, ta chọn đường tâm của bạc dẫn hướng trên tấm đỡ và đường tâm của lỗ dẫn hướng trên khuôn dương, sau đó sử dụng lệnh Concident để hai trục trùng nhau Cuối cùng, ta chọn mặt trên của tấm đỡ và mặt dưới của khuôn dương, sử dụng lệnh Concident để hai mặt trùng nhau (hình 5.67).

Hình 5.67: tấm đỡ được lắp vào khuôn dương.

Làm tương tự như trên với các tấm gối, tấm kẹp dưới, tấm đẩy, tấm giữ, chốt đẩy, bạc dẫn hướng (hình 5.68)

SVTH: Nguyễn Thị Kim Yến 123 MSSV: 61302773

Hình 5.68: Sau khi đã lắp xong các chi tiết trên khuôn chuyển động.

 Lắp ráp các chi tiết trên khuôn cố định

Để lắp ghép khuôn cố định, chúng ta cần thực hiện các bước tương tự như khi lắp ghép các chi tiết trên khuôn chuyển động Khuôn cố định bao gồm các thành phần quan trọng như tấm kẹp trên, vòng định vị, bạc cuống phun, chốt dẫn hướng và khuôn âm.

Hình 5.70: hai nữa khuôn chuyển động và cố định sau khi lắp ráp xong.

Mô phỏng chuyển động

 Sử dụng Applications chọn Animation để mô phỏng chuyển động

Tạo một New Animation để xác định thứ tự các chuyển động, sau đó nhấn vào Key Frame Sequence để truy cập vào môi trường điều khiển chuyển động.

Hình 5.71: môi trường điều khiển các chuyển động.

SVTH: Nguyễn Thị Kim Yến 125 MSSV: 61302773

Sau đó, ta chọn Edit or Create a Snapshot để tạo hình ảnh các chuyển động Tại đây mình sẽ có 3 chuyển động cần phải tạo hình ảnh.

Thứ nhất, hình ảnh mở khuôn từ trạng thái khuôn đóng (hình 5.72)

Hình 5.72: Mở khuôn từ trạng thái khuôn đóng.

Thứ hai, hình các chốt đẩy sản phẩm đẩy lên và sản phẩm bàn nhựa được lấy ra khỏi khuôn (hình 5.73)

Hình 5.73: Các chốt đẩy được đẩy lên để tháo sản phẩm ra ngoài.

Cuối cùng, hình ảnh bàn nhựa được lấy ra khỏi khuôn và các chốt đẩy di chuyển về vị trí ban đầu (hình 5.74, 5.75)

Hình 5.74: Sản phẩm được lấy ra khỏi khuôn.

Hình 5.75: Mô phỏng chuyển động hoàn tất.

SVTH: Nguyễn Thị Kim Yến 127 MSSV: 61302773

CÁC KHUYẾT TẬT TRÊN SẢN PHẨM ÉP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 128 6.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ ép phun

Nhiệt độ

a) Sự không đồng nhất của nhiệt độ

- Nhiệt độ của nhựa sẽ thay đổi trong suốt quá trình di chuyển từ đầu phun máy ép cho đến lòng khuôn.

Quá trình thay đổi nhiệt độ trong ép phun nhựa chủ yếu xảy ra do ma sát giữa nhựa và khuôn, cùng với sự truyền nhiệt từ các tấm khuôn ra môi trường bên ngoài Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, độ chính xác và hiệu suất của quá trình ép phun Việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình này là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật và giảm thiểu các khuyết tật.

- Nhiệt độ thay đổi sẽ làm thay đổi độ nhớt của nhựa.

- Nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến khả năng nén ép vật liệu vào khuôn.

- Nhiệt độ ảnh hưởng đến thời gian làm nguội sản phẩm.

Tốc độ phun

a) Tầm quan trọng của tốc độ phun

- Quyết định khả năng điền đầy khuôn.

- Đảm bảo tính đồng nhất của vật liệu tại vị trí đầu tiên đến vị trí sau cùng trong lòng khuôn.

Tốc độ phun ảnh hưởng đến nhiều vùng trong quá trình sản xuất, đặc biệt là khu vực xung quanh cổng phun, các thành phần giao nhau và phần khuôn điền đầy cuối cùng Những khuyết tật có thể phát sinh từ tốc độ phun không phù hợp, gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

- Hiện tượng tạo bọt khí, cong vênh do co rút.

- Hiện tượng sản phẩm bị biến màu.

- Bề mặt không tốt tại vùng gần cổng phun. c) Các vùng thường tập trung bọt khí

- Những vùng tập trung bọt khí thường là những vùng điền đầy cuối cùng của lòng khuôn.

- Bọt khí cũng được hình thành tại những vùng dòng chảy bị nghẽn. d) Các nguyên nhân dẫn đến hiện tượng tạo bọt khí

- Thiết kế hệ thống thoát khí không đúng.

- Phun với tốc độ phun quá cao nên không khí không thoát ra kịp.

- Vị trí cổng phun không thích hợp. e) Phun với tốc độ phun quá cao

- Sự biến dạng của sản phẩm sẽ khác nhau khi phun với tốc độ quá cao qua các phần khác nhau của lòng khuôn.

- Phun với tốc độ cao, đòi hỏi lực ép khuôn lớn.

Phun qua cổng phun với tốc độ cao có thể gây ra hiện tượng phun tia, dẫn đến dòng chảy rối và bề mặt sản phẩm gần cổng phun trở nên xấu Để tránh tình trạng tập trung bọt khí và đảm bảo sản phẩm được điền khuôn tốt mà không kéo dài thời gian phun, cần thiết lập tốc độ phun khác nhau ở các vùng khác nhau trên cùng một sản phẩm Đặc biệt, khi phun các sản phẩm thành mỏng, việc điều chỉnh tốc độ phun là rất quan trọng.

Đối với các sản phẩm có thành mỏng, việc điều chỉnh tốc độ phun nhanh là cần thiết để tránh tình trạng không điền đầy khuôn do nhựa bị nguội Hơn nữa, cài đặt tốc độ phun thay đổi cũng cần được xem xét để tối ưu hóa quá trình sản xuất.

Không phải thay đổi tốc độ phun là có kết quả ngay, vì nó còn phụ thuộc vào quán tính của trục vít.

SVTH: Nguyễn Thị Kim Yến 129 MSSV: 61302773

6.1.3 Áp suất phun Áp suất là một thông số chính trong quá trình ép phun, thông số này ảnh hưởng đến sự ổn định về mặt kích thước và cơ tính của sản phẩm. a) Áp suất nén (giữ)

- Áp suất nén là áp xuất tăng lên trong khuôn sau khi khuôn được điền đầy Nó ảnh hưởng đến tổng lượng vật liệu được ép vào trong khuôn.

- Lượng nhựa được nén vào trong khuôn sẽ bù vào sự co ngót trong quá trình làm nguội.

- Khối lượng sản phẩm sẽ phụ thuộc vào áp xuất nén. b) Áp suất duy trì và thời gian duy trì áp

- Áp suất duy trì là áp suất trong giai đoạn duy trì áp, sau khi áp suất nén đạt được.

- Thời gian duy trì áp là thời gian từ lúc áp suất nén đạt cực đại đến khi cổng phun đông đặc. c) Sự thất thoát áp suất trong khuôn

- Áp suất khuôn bị thất thoát là do dòng chảy bị giới hạn, rãnh dẫn cong và do ma sát.

- Nguyên nhân thứ 2 là do vật liệu bị nguội làm giảm khả năng chảy.

- Hậu quả là sự co ngót không đều. d) Tầm quan trọng của áp suất khuôn

- Việc xác định áp suất khuôn giúp kiểm soát được sự ổn định của sản phẩm.

- Kiểm soát được khả năng điền đầy khuôn và độ nén chặt của vật liệu. e) Đường cong áp suất khuôn

- Dùng đường cong áp suất khuôn để cài đặt thời gian chuyển sang trạng thái duy trì áp của quá trình ép.

- Áp suất cực đại trong khuôn phụ thuộc vào áp suất cài trong giai đoạn duy trì áp.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

- Vật liệu: các tính chất cơ lý (độ nhớt, độ bền nhiệt, các trạng thái).

- Thiết bị: năng xuất, tính năng máy.

- Chế độ ép phun: nhiệt độ, áp xuất, vận tốc, thời gian.

- Chất lượng khuôn, thiết kế sản phẩm, khuôn.