(Đồ án hcmute) thiết kế, phân tích và chế tạo khuôn thổi chai pet 500ml

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

THIẾT KẾ, PHÂN TÍCH VÀ CHẾ TẠO KHN
THỔI CHAI PET 500ml

GVHD: ThS. NGUYỄN TRỌNG HIẾU
SVTH: NGUYỄN NGỌC KHÁNH LINH
HOÀNG ÐỨC HỘI
NGUYỄN KHUYẾN THIỆN

S KL 0 0 4 7 5 9

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2016

do an

MSSV: 12103135
MSSV: 12104109
MSSV: 12104229


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “THIẾT KẾ, PHÂN TÍCH VÀ CHẾ TẠO KHUÔN
THỔI CHAI PET 500ml”

GVHD: ThS. NGUYỄN TRỌNG HIẾU
SVTH: HOÀNG ĐỨC HỘI
MSSV: 12104109
SVTH: NGUYỄN NGỌC KHÁNH LINH
MSSV: 12104135
SVTH: NGUYỄN KHUYẾN THIỆN
MSSV: 12104229
KHĨA: 2012-2016

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016

do an


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


BỘ MƠN KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “THIẾT KẾ, PHÂN TÍCH VÀ CHẾ TẠO KHUÔN
THỔI CHAI PET 500ml”

GVHD: ThS. NGUYỄN TRỌNG HIẾU

SVTH: HOÀNG ĐỨC HỘI
MSSV: 12104109
SVTH: NGUYỄN NGỌC KHÁNH LINH
MSSV: 12104135
SVTH: NGUYỄN KHUYẾN THIỆN
MSSV: 12104229
KHĨA: 2012-2016

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016

do an


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
BỘ MÔN KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
*******

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 01 năm 2016

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Thông tin GVHD và đề tài:
Họ tên GVHD: NGUYỄN TRỌNG HIẾU
Đơn vị:
Trung tâm Công nghệ cao

MS CBGV:
9888
Học hàm, học vị: Giảng viên,
thạc sỹ

Tên đề tài:
THIẾT KẾ, PHÂN TÍCH VÀ CHẾ TẠO KHN THỔI CHAI
PET 500ml
Thông tin sinh viên thực hiện:
Họ tên SV:
1. NGUYỄN NGỌC KHÁNH LINH
MSSV: 12103135
2. HOÀNG ĐỨC HỘI
12104109
3. NGUYỄN KHUYẾN THIỆN
12104229
Chun ngành: KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP
Niên khóa: 2012-2016
1. Số liệu ban đầu
− Thể tích chai PET 500ml
− Vật liệu làm khuôn thổi là nhôm 6061
− Sử dụng phần mềm Ansys để mơ phỏng q trình thổi chai
2. Nhiệm vụ chi tiết
2.1. Khảo sát và tổng quan khn thổi
2.2. Tính tốn và thiết kế chai PET có thể tích 500ml
2.3. Tính tốn và tách khn thổi
2.4. Ứng dụng phần mềm mơ phỏng để phân tích q trình thổi chai PET
2.5. Lập trình gia cơng khn
2.6. Tạo bản vẽ chi tiết và bản vẽ khuôn.
3. Dự kiến kết quả đạt được
3.1. Bản vẽ thiết kế chi tiết sản phẩm và bản vẽ khuôn
3.2. Bộ khuôn thổi chai
3.3. Sản phẩm Chai PET 500ml sau khi được thổi.
3.4. Báo cáo thực hiện đề tài.
4. Thời gian thực hiện

− Theo quy định của bộ môn.
BỘ MÔN KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

i

do an


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
BỘ MÔN KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
*******

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: Hoàng Đức Hội
MSSV: 12104109
Nguyễn Ngọc Khánh Linh MSSV: 12104135
Nguyễn Khuyến Thiện
MSSV: 12104229
Ngành: Kỹ thuật Cơng nghiệp
Tên đề tài: Thiết kế, phân tích và chế tạo khuôn thổi chai Pet 500ml
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Hiếu
NHẬN XÉT:
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
2. Ưu điểm:

..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
..................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
..................................................................................................................................
6. Điểm:................................(Bằng chữ:.................................................................)
..................................................................................................................................
Tp.Hồ Chí Minh, ngày
tháng 7 năm 2016
Giáo viên hướng dẫn

ii

do an


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
BỘ MÔN KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
*******

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: Hoàng Đức Hội
MSSV: 12104109

Nguyễn Ngọc Khánh Linh MSSV: 12104135
Nguyễn Khuyến Thiện
MSSV: 12104229
Ngành: Kỹ thuật Cơng nghiệp
Tên đề tài: Thiết kế, phân tích và chế tạo khuôn thổi chai Pet 500ml
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Hiếu
NHẬN XÉT:
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
4. Câu hỏi phản biện (nếu có):
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
5. Đề nghị cho bảo vệ hay khơng?
..................................................................................................................................
6. Đánh giá loại:
..................................................................................................................................
7. Điểm:................................(Bằng chữ:.................................................................)
..................................................................................................................................
Tp.Hồ Chí Minh, ngày

tháng 7 năm 2016
Giáo viên phản biện

iii

do an


LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học - Kỹ thuật, người ta đã áp
dụng các thành tựu của khoa học vào đời sống và sản xuất. Cũng như các ngành khoa
học khác, ngành cơ khí đã áp dụng rất nhiều thành tựu khoa học để ứng dụng vào
thực tiễn đặc biệt là điểu khiển số. Đa phần các máy móc dùng trong Cơng nghiệp
hiện đại ngày nay đều sử dụng máy điềukhiển số.
Đối với sinh viên ngành cơ khí, việc tìm hiểu các chương trình điều khiển số
hay tham gia vào quá trình lập trình là một quá trình nghiên cứu đầy ý nghĩa nhằm
giúp sinh viên hiểu được bản chất của các máy điều khiển số. Trong khn khổ này,
nhóm chúng em sẽ thông qua công nghệ CAD/CAM/CNC để thực hiện đề tài “Thiết
kế, phân tích và chế tạo khn thổi chai PET 500ml”. Đây là một đề tài khá thú vị
vì ngành khuôn thổi đã ra đời từ lâu, các thế hệ đi trước đã tốn rất nhiều cơng sức mới
tìm ra phương pháp thổi hiện đại như ngày nay. Vì thế phương pháp này được dùng
để thổi ra các sản phẩm như chai, lọ, nắp,...khá phổ biến trên thị trường, và có thể
xem đây là mặt hàng ăn nên làm ra của khá nhiều cơng ty hiện nay. Do đó nhu cầu về
nguồn nhân lực trong lĩnh vực này rất lớn. Tuy nhiên, số người hiểu biết về dạng
khuôn này rất ít, việc đào tạo nguồn nhân lực ở lĩnh vực này ở các trường Cao Đẳng,
Đại Học chưa đáp ứng được với nhu cầu làm việc thực tế của doanh nghiệp nên nhóm
muốn thử sức mình để thực hiện đề tài nhằm tìm hiểu thêm về cơng nghệ khn thổi
cũng như lĩnh vực thiết kế chế tạo đầy tiềm năng trong tương lai.
Trong q trình làm đề tài khơng thể tránh khỏi những sai sót, nhóm chúng em

kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của q Thầy Cơ để có thể hồn thành tốt
đồ án tốt nghiệp.

iv

do an


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, ngồi sự nỗ lực và cố gắng của nhóm cịn
có sự hỗ trợ rất lớn của gia đình, thầy cơ, bạn bè.
Nhóm thực hiện đồ án xin bày tỏ lịng biết ơn:
 Các thầy cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, đặc biệt là các thầy khoa Cơ
khí Chế tạo máy đã trang bị cho chúng em kiến thức nền tảng khá vững chắc
về cơ khí máy, cơng nghệ CAD/CAM_CNC để hồn thành đồ án và có được
nền tảng về kiến thức chuyên môn để phục vụ cho công việc sau này.
 Thầy Nguyễn Trọng Hiếu đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em thực hiện
và hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp.
 Các bạn lớp 121041 đã giúp đỡ và động viên trong quá trình thực hiện đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn và gửi đến quý thầy cô và tất cả mọi người
những lời chúc tốt đẹp cả trong cuộc sống và công tác giảng dạy.

v

do an


TÓM TẮT ĐỒ ÁN


Thị trường nước giải khát đang là một thị trường hết sức màu mỡ và không
ngừng phát triễn. Các mẫu chai liên tục được thay đổi để phù hợp với thị hiếu người
tiêu dùng vì thế địi hỏi phải có những mẫu khn khác nhau trong q trình sản xuất.
Chính vì thế ngành thiết kế và gia cơng khn mẫu là mơt ngành có thể thu lại kết
quả tốt trong tương lai.
Nắm bắt được nhu cầu này nhóm đã thực hiện đề tài:
“Thiết kế, phân tích và chế tạo khuôn thổi chai PET 500ml”
Do những điều kiện khách quan cũng như chủ quan mà đề tài chỉ nghiên cứu
những vấn đề sau:
 Thiết kế và tách khuôn sản phẩm bằng phần mềm PTC Creo Parametric 3.0.
 Mô phỏng q trình điển đầy khn bằng phần mềm Ansys 15.0.
 Thiết kế và lắp ráp hoàn chỉnh kết cấu bộ khuôn bằng phần mềm PTC Creo
Parametric 3.0.
 Gia công các tấm khuôn bằng máy CNC.

vi

do an


ABSTRACT

Beverage market is a very fertile market and develope continuously.The
design of bottles change continually to suit with demand of consumers so requiring
different mold samples during the manufacturing process. Therefore, Designing and
machining of molds sector can be obtained good results in the future.
Foreseeing this demand so my group want to implement the project:
“Design, analysis and manufacture blow molding of PET bottle 500ml"
Because the objective conditions and subjective so the project just be
researched the following issues:

 Design mold and release products of mold by PTC Creo Parametric 3.0
software.
 Simulate the process of filling the mold by ANSYS 15.0 software.
 Design and assembly texture of mold completely by PTC Creo Parametric 3.0
software.
 Outsourcing the plates of mold by CNC machine.

vii

do an


MỤC LỤC
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ....................................................................................... i
Bảng nhận xét của giáo viên hướng dẫn .................................................................. ii
Bảng nhận xét của giáo viên phản biện ................................................................... iii
Lời nói đầu ............................................................................................................... iv
Lời cảm ơn .............................................................................................................. v
Tóm tắt Đồ án ........................................................................................................... vi
Abstract .....................................................................................................................vii
Mục lục ................................................................................................................... viii
Danh sách các chữ viết tắt ....................................................................................... x
Danh sách các bảng ................................................................................................. xi
Danh sách các hình ảnh, biểu đồ ............................................................................. xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................1
1.2. Tình hình nghiên cứu cơng nghệ thiết kế, gia công, chế tạo khuôn thổi .......1
1.3. Kết quả dự kiến đạt được ...............................................................................2
1.4. Giới hạn đề tài ...............................................................................................2
1.5. Phương pháp nghiên cứu của đề tài. ..............................................................2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................3
2.1. Phương pháp thổi ...........................................................................................3
2.1.1. Tổng quan về phương pháp thổi: ............................................................3
2.2. Các loại vật liệu nhựa ....................................................................................8
2.2.1. Một số khái niệm cơ bản: .......................................................................8
2.2.2. Một số tính chất cơ học và vật lý của nhựa ............................................9
2.2.3. PET (𝐶10𝐻8𝑂4)n: ...............................................................................11
2.3. Vật liệu làm khuôn ......................................................................................13
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẪU CHAI NƯỚC ....................................................15
3.1. Giới thiệu phần mềm PTC Creo parametric 3.0 ..........................................15
3.2. Ứng dụng Creo parametric 3.0 trong thiết kế chai nước CES PLASMA .......
.....................................................................................................................16
3.2.1. Yêu cầu sản phẩm: ................................................................................16
3.2.2. Trình tự thiết kế trong Creo 3.0:...........................................................16

viii

do an


CHƯƠNG 4: LẮP RÁP KHUÔN CHAI NƯỚC TRONG MÔI TRƯỜNG
ASSEMBLY .............................................................................................................20
4.1. Tổng quan về môi trường Assembly ...........................................................20
4.1.1. Lưu ý khi lắp ráp: .................................................................................20
4.1.2. Trình tự lắp 1 chi tiết: ...........................................................................20
4.1.3. Một số thuật ngữ: ..................................................................................21
4.2. Tách khuôn và thiết kế khuôn .....................................................................21
4.2.1. Tách khuôn: ..........................................................................................21
4.2.2. Thiết kế lại khuôn: ................................................................................26
4.3. Các chi tiết khn khác ...............................................................................28

4.3.1. Miệng líp: ..............................................................................................28
4.3.2. Tấm kẹp khuôn: .....................................................................................29
4.3.3. Các chi tiết định vị và siết chặt .............................................................29
4.4. Lắp ráp khn chai: .....................................................................................31
CHƯƠNG 5: MƠ PHỎNG 3D KHN THỔI CHAI........................................32
CHƯƠNG 6: LẬP TRÌNH GIA CƠNG ...............................................................52
6.1. Chuẩn bị phôi cho 2 tấm khuôn:..................................................................52
6.2. Tiến hành q trình gia cơng: ......................................................................52
6.2.1. Gia cơng khn thân chai thứ nhất: ............................................................53
6.2.2. Gia cơng khn đáy chai:............................................................................54
7.1. Q trình nguội ............................................................................................56
7.2. Đánh bóng bộ khn....................................................................................57
CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT.............................................................58
8.1. Kết luận........................................................................................................58
8.2. Hướng phát triển của đề tài .........................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................59
PHỤ LỤC .................................................................................................................61

ix

do an


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CAD: Computer-Aided Design
CAM: Computer-Aided Manufacturing
CNC: Computer Numercial Control
PP:

Polypropylene

PE:

Polyetylene

PS:

Polystyrene

PVC: Polyvinyl Chloride
PET:

Polyethylene Terephthalate

x

do an


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: So sánh giữa công nghệ đùn-thổi và ép-thổi........................................... 7
Bảng 4.1: Quy trình tách khn chai 500ml ........................................................... 26
Bảng 4.2: Hình ảnh các khn chai 500 ml ............................................................ 28
Bảng 4.3: Bảng các chi tiết phụ của khn ............................................................. 30
Bảng 4.4: Tạo chương trình lắp ráp ......................................................................... 31
Bảng 6.1: Bảng phôi chuẩn bị trước khi gia công ................................................... 52
Bảng 6.2: Chuẩn lập trình khn thân chai 500ml thứ 1 ........................................ 53
Bảng 6.3: Phiếu công nghệ gia công khuôn thân chai thứ 1 ................................... 54
Bảng 6.4: Chuẩn lập trình khn đáy chai lần 1 ..................................................... 54
Bảng 6.5: Phiếu công nghệ gia công khuôn đáy chai lần 1 ..................................... 55

Bảng 6.6: Chuẩn lập trình khn đáy chai lần 2 ..................................................... 56
Bảng 6.7: Phiếu công nghệ gia công mặt sau đáy ................................................... 56

xi

do an


DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
Hình 2.1: Quy trình đùn-thổi màng trong sản xuất túi nylon .............................. 5
Hình 2.2: Quy trình tạo chai bằng phương pháp đùn thổi................................... 5
Hình 2.4: Parison(Phơi thổi)................................................................................ 6
Hình 2.4: Phương pháp ép-thổi sử dụng preform ............................................... 6
Hình 2.5: Phương pháp kéo-thổi 1 giai đoạn ...................................................... 8
Hình 2.6: Cơng thức cấu tạo của PET ................................................................. 11
Hình 2.7: Cấu tạo phân tử PET ........................................................................... 12
Hình 2.8: Khuôn mẫu được làm từ hợp kim nhôm 6061 .................................... 13
Hình 3.1: Cấu trúc giao diện Creo parametric 3.0 .............................................. 16
Hình 4.1: Assembly ............................................................................................. 20
Hình 4.2: Sao chép thành 2 chi tiết với khoảng cách 120mm trong môi trường tách
khuôn. ................................................................................................................... 22
Hình 4.3: Giao diện mơi trường lắp ráp .............................................................. 31
Hình 5.1: Cấu hình ban đầu của khn thổi ........................................................ 32
Hình 5.2: Vùng mạng lưới .................................................................................. 34
Hình 5.3: Hàm dốc cho khn phải .................................................................... 38
Hình 5.4: Hàm dốc cho vận tốc khn trái ......................................................... 41
Hình 5.5: Hàm dốc cho áp suất ........................................................................... 44
Hình 5.6: Đường nét của độ dày trên Parison ..................................................... 50
Hình 7.1: Các loại dũa ......................................................................................... 57

xii

do an


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.

Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, ngành cơng nghiệp nhựa ngày càng đóng vai trị quan trọng trong đời
sống cũng như trong sản xuất. Và sự phát minh ra hạt nhựa PET thực sự là cuộc cách
mạng trong cơng nghệ chế tạo bao bì bằng chất dẻo, nhất là trong các ngành đóng
hộp thức uống, thực phẩm, dược phẩm, nông dược... bằng chất lỏng. Nếu như trước
kia dùng hộp kim loại, chai thủy tinh hay hộp giấy (tráng kim loại) thì hiện nay xu
thế dùng chai nhựa PET ngày càng nhiều hơn. Tính chung cả thế giới, mức tăng
trưởng tiêu thụ chai PET mỗi năm là 15%. Riêng với một nước đang phát triển như
Việt Nam chúng ta, mức tăng trưởng là lớn hơn nhiều.
Vì vậy, chai nhựa ngày càng phổ biến và trở thành một phần không thể thiếu trong
cuộc sống hàng ngày của con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật,
các sản phẩm của chai nhựa ngày càng trở nên đa dạng và phong phú. Công nghệ sản
xuất chai nhựa cũng trở nên hiện đại và tinh vi hơn. Với sự phát triển khoa học-kỹ
thuật hiện nay thì cơng nghệ sản xuất chai nhựa bằng khuôn thổi được sử dụng phổ
biến nhất. Chính vì thế mà ngành thiết kế, gia cơng khn thổi là một ngành mang lại
nhiều lợi ích và có triển vọng trong tương lai.
Hơn nữa, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh là một
trong những trường lớn trong khu vực phía nam nói riêng và cả nước nói chung có
được thế mạnh khi được đầu tư nhiều máy CNC hiện đại là một trong những thiết bị
cực kì quan trọng trong cơng nghệ gia công khuôn mẫu.

Nắm bắt được những lợi thế trên, nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “ Thiết
kế, phân tích, gia cơng khn thổi chai PET 500ml” làm hướng đi cho đồ án tốt
nghiệp.
1.2.

Tình hình nghiên cứu công nghệ thiết kế, gia công, chế tạo khuôn thổi

Từ những năm đầu thế kỉ XX, con người đã biết sử dụng Polystyren và Cellulose
acetate đã được phát triển kết hợp với thiết bị tự động để sáng tạo ra cơng nghệ thổi
thủy tinh. Tuy nhiên, chi phí cao và hiệu quả làm việc thấp của các loại vật liệu này
đã hạn chế sự phát triển; chúng không mang lại lợi thế nào đối với chai thủy tinh.
Cuối cùng, sự xuất hiện của Polyethylene terephthalate (PET) cùng với sự ra đời
của cơng nghệ CAD/CAM_CNC đã góp phần mang lại sự phối hợp nhịp nhàng giữa

1

do an


sản xuất, thiết kế và chế tạo khuôn mẫu chai nhựa PET thay thể chai thủy tinh góp
phần đáp ứng nhu cầu sử dụng của thị trường.
Tuy chai PET đã có mặt trên thị trường vào những năm 1970 nhưng mãi đến những
năm 1990 thì cơng nghệ thiết kế, gia công khuôn thổi mới thực sự phát triển ở các
nước tiên tiến và được coi như một bước tiến của ngành công nghiệp sản xuất nhựa.
Ở Việt Nam, trong những năm trở lại đây công nghệ CAD/CAM_CNC ngày càng
phát triển và đầu tư trang thiết bị cho việc ứng dụng các thiết bị số hóa cơng nghệ cao
chun dụng, các phần mềm thiết kế 3D vào sản xuất rất phổ biến nhằm đáp ứng năng
suất, tiết kiệm chi phí và thời gian.
Ngày nay, với sự phát triển của máy tính và các phần mềm hỗ trợ nên công nghệ
thiết kế, phân tích, chế tạo khn thổi đã được nghiên cứu, áp dụng trong nhiều lĩnh

vực không chỉ sản xuất mà còn ở các trường Đại học nhằm phát triển nhanh sản phẩm,
cải tiến, tối ưu hóa thành phẩm nhờ sự giúp đỡ của máy tính và máy móc hiện đại.
1.3. Kết quả dự kiến đạt được
 Nắm được các lệnh thiết kế và tách khuôn sản phẩm bằng phần mềm PTC
Creo Parametric 3.0.
 Mơ phỏng được q trình điển đầy khuôn bằng phần mềm Ansys 15.0
 Thiết kế và lắp ráp hồn chỉnh kết cấu bộ khn bằng phần mềm PTC Creo
Parametric 3.0
 Gia công các tấm khuôn bằng máy CNC.
1.4. Giới hạn đề tài
 Chưa mô phỏng được đầy đủ q trình điền nhựa lỏng đầy lịng khn bằng
phần mềm Ansys 15.0 đối với những chi tiết có kích thước tương đối nhỏ như
Logo trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật trên thân chai.
 Gia công chưa thực sự tinh xảo các đường nét thiết kế của Logo trên thân chai
do giới hạn kích thước dao của máy CNC.
 Sản phẩm tạo ra chưa thực sự hoàn mỹ do giới hạn về điều kiện thiết bị.
1.5. Phương pháp nghiên cứu của đề tài.
 Nghiên cứu lý thuyết thông qua các tài liệu.
 Phương pháp phân tích lý thuyết.
 Phương pháp quan sát thực nghiệm.

2

do an


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Phương pháp thổi
2.1.1. Tổng quan về phương pháp thổi:

 Phương pháp thổi: là phương pháp trong đó khí nén được thổi vào một phơi
nhựa dẻo để ép nhựa dẻo lên bề mặt của khuôn.
Đây là một phương pháp quan trọng để tạo ra những chi tiết, những sản phẩm bằng
chất dẻo có thành mỏng như các loại chai, lọ và thùng chứa.
Những loại được sản xuất để dùng cho ngành thực phẩm và dược phẩm thì địi hỏi
rất cao về chất lượng.
 Phương pháp thổi có thể chia thành 2 bước:
 Bước thứ nhất: là tạo ra một ống nhựa dẻo, hay thường gọi là parison.
 Bước thứ hai: là thổi khí nén vào để ép nhựa dẻo lên bề mặt trong của khuôn
để tạo thành hình dáng theo mong muốn.
Tuỳ theo loại sản phẩm (phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa gia công) mà ta có hai
phương pháp thổi tương ứng đó là phương pháp đùn-thổi, phương pháp ép-thổi và
phương pháp kéo-thổi.
Phương pháp đùn – thổi
Công nghệ đùn thổi (Blowing injection technology):
Đây là công nghệ thổi màng, sản xuất ra các loại vật liệu bao bì từ màng, dùng
trong các cơng nghệ túi PE, PP và màng (cán màng PVC).
Các loại máy thổi được cải tiến từ Việt Nam để thổi túi xốp từ nhiều loại nguyên
liệu phối kết, sử dụng các loại nguyên liệu PE, PP đến phức hợp OPP, BOPP thông
qua giai đoạn cán kéo hai chiều, bốn chiều. Hiện nay nhiều doanh nghiệp nhựa sử
dụng công nghệ đùn thổi bằng nhiều thiết bị nhập từ các nước, nhiều thế hệ sản xuất
các sản phẩm bao bì nhựa. Bên cạnh đó, ngành thổi bao bì dạng chai nhựa tiên tiến
như PET, PEN, thùng phuy… đều phát triển từ công nghệ đùn- thổi.






Ưu điểm:

Sử dụng được cho hầu hết các loại nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn.
Chi phí đầu tạo hình thấp so với phương pháp ép thổi.
Nhựa hóa hiệu quả.
Trên ngun tắc phơi đùn có thể có chiều dài khơng hạn chế.

3

do an








Nhược điểm:
Chi phí hồn tất cao.
Chi phí máy đùn cao.
Phế liệu cho khâu hồn tất nhiều.
Đầu tạo hình có lập trình thay đổi tiết diện chảy phức tạp, do đó giới hạn đối
với phơi đùn có tiết diện thay đổi.
 Quy trình:
Nhựa nóng chảy được đẩy qua một khe tạo hình vành khun, thường bố trí thẳng
đứng, để tạo thành một ống thành mỏng.
Khơng khí được đưa vào thơng qua một lỗ hổng ở giữa khuôn để thổi vào bên
trong để thổi phồng ống. Phía trên khn người ta bố trí một vịng khơng khí tốc độ
cao để làm nguội màng phim nóng.
Ống màng sau đó tiếp tục đi lên, tiếp tục được làm lạnh đến khi nó đi qua con lăn
để làm dẹp lại tạo thành màng đôi. Màng đơi này sau đó được đưa ra khỏi tháp đùn

thơng qua một hệ thống các con lăn. Màng đôi này sau đó có thể được để nguyên hay
cắt thành 2 màng chiếc rồi cuộn lại thành ống.
Màng đôi dùng để làm túi bằng cách hàn kín theo chiều rộng của màng rồi cắt hay
khoét để tạo thành từng túi. Quá trình này có thể được thực hiện cùng lúc hay sau khi
thổi màng.
Thông thường, khoảng tỷ lệ giữa khuôn và ống màng thổi từ 1,5 đến 4 lần so với
đường kính khn. Mức độ kéo căng của màng khi chuyển từ trạng thái nóng chảy
sang nguội ca theo chiều bán kính lẫn chiều dọc ống có thể dễ dàng điều khiển bằng
cách thay đổi thể tích khơng khí ở bên trong ống và thay đổi tốc độ kéo.

4

do an


Điều này giúp cho màng thổi ổn định hơn về tính chất so với màng đúc hay đùn
truyền thống chỉ có kéo căng dọc theo chiều đùn.

Hình 2.1: Quy trình đùn-thổi màng trong sản xuất túi nylon

Hình 2.2: Quy trình tạo chai bằng phương pháp đùn thổi

5

do an


Phương pháp ép – thổi
Phương pháp ép-thổi: là phương pháp mà nhựa lỏng được ép phun vào khn
tạo phơi có lõi. Phơi có dạng một ống nghiệm, thường được gọi là preform. Preform

cịn nóng và lõi được chuyển qua khn thổi. Khí nén được thổi qua lõi làm biến dạng
preform và tạo hình trong khn thổi

Hình 2.3: Parison (Phơi thổi)

Hình 2.4: Phương pháp ép-thổi sử dụng preform
 Ưu điểm:
 Vùng cổ chai được định hình rất tốt.
 Đáy chai khơng có đường hàn.

6

do an


 Nhược điểm:
 Chi phí thiết bị cao
 Khơng kinh tế khi sản xuất các chai có thể tích >500ml. Tuy nhiên với các
chai có thể tích <250ml phương pháp này có hiệu quả hơn phương pháp đùn
thổi.
 Khơng thích hợp cho các chai lọ có dạng thật phẳng hoặc có tay cầm.
Phương pháp ép-thổi thường được sử dụng để thổi các chai lọ dùng trong ngành
dược và mỹ phẩm. Loại chai này có thể tích nhỏ và địi hỏi xác định kích thước cổ
chai.
Vật liệu thường được gia cơng bằng phương pháp ép thổi là PE, PP VÀ PS.
So với phương pháp đùn-thổi thì phương pháp ép-thổi cho năng suất thấp hơn do
chu trình tạo sản phẩm dài hơn, phải mất thêm khâu chế tạo phôi ống ở phương
pháp ép-phun. Điều đó lí giải tại sao phương pháp này ít được sử dụng trong sản
xuất. Thường sử dụng để tạo các chai dạng PET tinh khiết, thành rất mỏng.
ĐÙN - THỔI

ÉP - THỔI

Thao tác đơn giản và linh hoạt hơn

Thao tác phức tạp và ít linh hoạt

Phế liệu nhiều hơn

Ít phế liệu

Có khả năng tạo sản phẩm lớn hơn

Kích thước của sản phẩm bị giới hạn

Chu kỳ ngắn, giá thành thấp

Chu kỳ dài hơn, giá thành cao

Chiều dày sản phẩm khơng đồng đều, Chiều dày đồng đều hơn
tính quang học thấp
Thích hợp cho polymers
Có mức độ tinh thể cao

Thích hợp cho polymers
Có mức độ tinh thể thấp

Cơ tính của sản phẩm tốt

Cơ tính của sản phẩm rất tốt

Bảng 2.1: So sánh giữa công nghệ đùn-thổi và ép-thổi
Phương pháp kéo-thổi
Phương pháp kéo-thổi: là phương pháp thổi định hướng 2 chiều. Trong
phương pháp này sản phẩm được định hướng theo chiều ngang lẫn chiều dọc. Nhờ
sự định hướng 2 chiều độ bền kéo, độ bền va đập, độ rảo giảm và tính chống thấm
khí, hơi nước của sản phẩm tăng.
7

do an


Loại nhựa thường được gia công bằng phương pháp này là PET, PP. Ngồi ra cịn
có PVC, copolime của acrilonitril, và 1 số polyester nhiệt dẻo khác.
 Có 2 phương pháp kéo-thổi: kéo thổi 1 giai đoạn và 2 giai đoạn.
 Trong phương pháp 1 giai đoạn: các công đoạn tạo phơi được tạo hình bằng
phương pháp ép phun, ổn định nhiệt và thổi được thực hiện trên cùng thiết bị.

Hình 2.5: Phương pháp kéo-thổi 1 giai đoạn
 Trong phương pháp 2 giai đoạn: các công đoạn tạo phôi, ổn định nhiệt và thổi
được thực hiện trên các thiết bị riêng. Do đó phương pháp cho năng suất cao.
2.2. Các loại vật liệu nhựa
2.2.1. Một số khái niệm cơ bản:
Polymer:
Polymer: là hợp chất cao phân tử trong đó phân tử của nó gồm những nhóm
nguyên tử được nối với nhau bằng các liên kết hóa học và có sự lập lại tuần hoàn.

o





Nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn:
Nhựa nhiệt dẻo:
Là polymer có khả năng lập lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tác dụng
của nhiệt và trở nên cứng (định hình) khi được làm nguội.
Trong quá trình tác dụng nhiệt, nhựa nhiệt dẻo chỉ thay đổi tính chất vật lý,
khơng xảy ra phản ứng hóa học.
Có khả năng tái sinh nhiều lần.

8

do an


o Nhựa nhiệt rắn:
 Là loại vật liệu polymer khi chịu tác dụng của nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác
hay chất đóng rắn sẽ xảy ra phản ứng hóa học chuyển thành cấu trúc khơng
gian 3 chiều, khơng cịn khả năng nóng chảy khi gia nhiệt nữa.
 Khơng có khả năng tái sinh các loại phế phẩm, phế liệu hoặc các sản phẩm đã
qua sử dụng.

o
o



Polymer kết tinh, polymer vơ định hình:
Polymer kết tinh: là vật liệu polimer có các chuỗi mạch sắp xếp gần khít nhau
theo một trật tự nhất định. Thường ở trạng thái đục mờ.

Polymer vô định hình:
Là loại vật liệu polymer có các chuỗi mạch khơng sắp xếp theo một trật tự nhất
định nào.
Có độ trong suốt cao.

2.2.2. Một số tính chất cơ học và vật lý của nhựa
Tính chất vật lý:
o Tỷ trọng nhựa:
 Vật liệu nhựa tương đối nhẹ, tỷ trọng dao động từ 0,9 - 2.
 Tỷ trọng nhựa phụ thuộc vào độ kết tinh: độ kết tinh cao thì tỷ trọng cao.
o Chỉ số nóng chảy (MI):
 Là trị số thể hiện tính lưu động khi gia cơng của vật liệu nhựa. Chỉ số nóng
chảy càng lớn thể hiện tính lưu động của nhựa càng cao và càng dễ gia công.
 Phương pháp thử nghiệm: đặt một lượng hạt nhựa nhất định vào một dụng
cụ có miệng chảy 2,1 mm ở nhiệt độ và áp suất nhất định trong thới gian 10
phút, lượng nhựa chảy ra khỏi miệng dụng cụ xác định chỉ số chảy của nhựa.
Tiêu chuẩn đo chỉ số nóng chảy là ASTM D 1238.
o Độ hút ẩm (độ hấp thụ nước): Độ hút ẩm được xác định bằng mức hút nước
của nhựa.
 Phương pháp đo: lấy một mẫu nhựa sấy khô, cân trọng lượng. Ngâm mẫu
nhựa vào nước trong 24 giờ, lấy ra cân lại. Tỉ lệ % gia tăng trọng lượng là mức
hấp thụ nước.
 Nhựa có nhóm phân cực: độ hấp thụ nước cao.
 Nhựa có nhóm khơng phân cực: độ hấp thụ nước thấp.

9

do an

Vì vậy độ hút ẩm thấp thì tốt vì nước hấp thụ làm giảm một số tính chất cơ lý
và ảnh hưởng đến độ ổn định kích thước sản phẩm.
o Độ co rút của nhựa:
 Độ co rút của nhựa là % chênh lệch giữa kích thước của sản phẩm sau khi đã
lấy khỏi khn được định hình và ổn định kích thước so với kích thước của
khn.
 Độ co rút của nhựa kết tinh lớn hơn nhiều so với độ co rút của nhựa vơ định
hình.
o Tính cách điện:
 Đa số các loại nhựa cách điện tốt nên được ứng dụng làm các thiết bị điện gia
dụng, thiết bị viễn thơng, vơ tuyến truyền hình, các thiết bị cao tần. Xác định
tính cách điện bằng thử nghiệm điện thế xuyên thủng qua một tấm vật liệu
nhựa có chiều dày tính bằng mm (KV/mm) ở nhiệt độ 200 𝐶.
o Tính truyền nhiệt:
 Đa số các loại nhựa có độ truyền nhiệt thấp nên cách nhiệt tốt.
o Tính chất cơ học:
 Những tính năng cơ học của nhựa ảnh hưởng tới độ bền sản phẩm.
o Độ bền kéo:
 Là sức chịu đựng của vật liệu khi bị kéo về một phía, biểu thị bằng đơn vị lực
trên một đơn vị diện tích.
 Đơn vị đo: KG/𝑐𝑚2 hoặc N/𝑐𝑚2 .
 Chỉ số cường độ kéo càng lớn tức vật liệu có độ bền kéo càng cao.
o Độ dãn dài:
 Là tỉ lệ giữa độ dài khi lực kéo tăng đến điểm đứt trên độ dài ban đầu, biểu thị
bằng %.
 Vật liệu có độ dãn dài lớn, độ bền kéo lớn thì có độ dẻo lớn hơn vật liệu có độ
bền kéo lớn mà độ dãn dài nhỏ.

10

do an