Thiết kế khuôn ép nhựa cho vỏ đồng hồ treo tường

i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: DƯƠNG HUY ĐẠO Lớp: 49CT
Ngành: Công nghệ chế tạo máy
Tên đề tài: Thiết kế khuôn ép nhựa cho vỏ đồng hồ treo tường
Số trang: 84 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo: 11
Hiện vật: - 01 đĩa CD.
- 02 cuốn thuyết minh đồ án.

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN










Kết luận:


Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2011
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TS. Nguyễn Văn Tường
ii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: DƯƠNG HUY ĐẠO Lớp: 49CT
Ngành: Công nghệ chế tạo máy
Tên đề tài: Thiết kế khuôn ép nhựa cho vỏ đồng hồ treo tường
Số trang: 84 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo: 11
Hiện vật: - 01 đĩa CD
- 02 cuốn thuyết minh đồ án.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN









Điểm phản biện:
Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2011 …
CÁN BỘ PHẢN BIỆN
ĐIỂM CHUNG
Bằng số Bằng chữ

Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2011 …

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

iii


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Những nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là do tôi thực hiện
dưới sự hướng dẫn trực tiếp từ cán bộ hướng dẫn là TS. Nguyễn Văn Tường và sự
hỗ trợ của kỹ sư Đỗ Đức Tính- Cty Dư Long. Những thông tin phục vụ cho việc
tính toán thiết kế được tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau có ghi trong
mục tài liệu tham khảo. Nếu có gì gian trá, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước
Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp.

Sinh viên thực hiện


Dương Huy Đạo

iv

LỜI CẢM ƠN
Qua gần bốn tháng tìm hiểu và làm việc, đề tài tốt nghiệp của em đã được
hoàn thành. Có được điều này là nhờ sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn cùng quý
thầy, cô trong bộ môn và các bạn cùng khóa.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Tường đã nhiệt tình hướng dẫn và
đóng góp những ý kiến quý báu giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn kỹ sư Đỗ Đức Tính, nhân viên thiết kế công ty
TNHH cơ khí và khuôn mẫu Dư Long đã nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt thời
gian thực hiện đề tài.
Đề tài tốt nghiệp này được hoàn thành là nhờ sự truyền đạt kiến thức của quý
thầy, cô trong trường đã tận tình giúp đỡ cho em trong suốt khóa học. Em xin chân
thành cảm ơn và ghi nhận công ơn to lớn của quý thầy, cô.
Xin cảm ơn các bạn cùng khóa đã giúp đỡ trong thời gian làm đề tài cũng như
trong những năm học vừa qua.
Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo cùng các anh em công
nhân của công ty TNHH cơ khí khuôn mẫu Dư Long đã cho phép em được tìm hiểu
thực tế tại công ty. Do kiến thức thực tế còn hạn chế, dù đã rất cố gắng nhưng
không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến và thông cảm
của quý thầy, cô.


Nha Trang, tháng 06 năm 2011
Sinh viên thực hiện

Dương Huy Đạo

v

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii
LỜI CẢM ƠN iv
DANH MỤC BẢNG ix
DANH MỤC HÌNH x
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xiii
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP NHỰA 2
1.1. Sơ lược về vật liệu nhựa 2
1.1.1. Phân loại 2
1.1.2. Các tính chất chung của vật liệu nhựa 2
1.1.3.1. Nhựa PE 3
1.1.3.2. Nhựa PP 3
1.1.3.3. Nhựa PVC 4
1.1.3.4. Nhựa PA 4
1.1.3.5. Nhựa PET 4
1.2. Giới thiệu một số phương pháp gia công vật liệu nhựa 5
1.2.1. Công nghệ ép phun 5
1.2.2. Công nghệ ép đùn 5
1.2.3. Công nghệ cán tấm 6
1.3. Sơ lược về máy ép nhựa 7
1.3.1. Sơ đồ nguyên lý máy 7
1.3.2. Nguyên lý hoạt động 7
1.3.3. Chu kỳ ép phun của máy ép nhựa 8
1.4. Khuôn ép nhựa 9
1.4.1. Các thuật ngữ cơ bản dùng trong khuôn nhựa 9
1.4.2. Các thành phần cơ bản của một khuôn nhựa 9

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VỎ ĐỒNG HỒ TREO TƯỜNG 12
2.1. Giới thiệu sản phẩm vỏ đồng hồ treo tường 12
vi

2.2. Xây dựng mô hình vỏ đồng hồ treo tường bằng phân mềm Pro/ENGINEER
Wildfie 4.0 15
2.2.1. Dựng các tiết diện trong mặt phẳng Front 15
2.2.2. Dựng các vật thể khối tạo sườn cho chi tiết 16
2.2.3. Cắt các phần thuộc mặt trước chi tiết 18
2.2.4. Tạo vỏ mỏng và cắt thành trong chi tiết 19
2.2.5. Xây dựng các chi tiết trang trí 20
2.2.6. Vát góc các bề mặt bên ngoài và bên trong của chi tiết 22
2.2.7. Xây dựng các chi tiết phụ cho chi tiết 23
2.2.8. Tạo các họa tiết cho phần chi tiết trang trí bên dưới 26
2.2.9. Thay thế bề mặt mới ở mặt trước chi tiết 28
2.2.10. Tạo các lỗ Ø3 các mặt cắt hai cạnh bên và bo tròn các góc cạnh còn lại 28
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA 30
3.1. Chọn loại máy ép nhựa 30
3.2. Chọn mặt phân khuôn, chọn loại khuôn 30
3.3. Thiết kế hệ thống dẫn nhựa 31
3.4. Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm 33
3.5. Thiết kế hệ thống thoát khí 34
3.6. Thiết kế hệ thống làm nguội 34
3.7. Tính lực kẹp khuôn 37
3.8. Chọn bulông cho các mối ghép 38
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 39
4.1. Mở đầu 39
4.2. Thiết kế khuôn cho chi tiết bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 39
4.2.1. Tạo mặt phân khuôn 39
4.2.1.1. Tạo vật thể mặt bên ngoài chi tiết 39

4.2.1.2. Tạo mặt hỗ trợ bên trong và liên kết các mặt 40
4.2.1.3. Che các lỗ trống tạo mặt kín thống nhất cho chi tiết 40
4.2.2. Tách khuôn 41
vii

4.2.2.1. Thực hiện lắp chi tiết lên hệ thống 41
4.2.2.2. Tạo phôi bao trùm chi tiết 42
4.2.2.3. Tạo mặt phân khuôn chi tiết 43
4.2.2.4. Tạo thể tích khuôn và Extract khuôn 44
4.2.2.5. Mở khuôn 46
4.2.3. Thiết kế các hệ thống khuôn 47
4.2.3.1. Tạo lỗ cho hệ thống dẫn hướng 47
4.2.3.2. Tạo lỗ cho hệ thống hồi 48
4.2.3.3. Tạo lỗ cho hệ thống đẩy sản phẩm 49
4.2.3.4. Tạo hệ thống dẫn nhựa cho khuôn 49
4.2.3.5. Tạo tấm kẹp sau trên khuôn âm 50
4.2.3.6. Tạo đường nước cho hệ thống làm nguội khuôn 51
CHƯƠNG 5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CÁC MẢNH KHUÔN 54
5.1. Quy trình công nghệ gia công tấm khuôn âm 54
5.1.1. Phân tích chi tiết 54
5.1.2. Chọn tiến trình gia công các bề mặt 54
5.1.3. Thiết kế nguyên công 57
5.1.3.1. Nguyên công 1 57
5.1.3.2. Nguyên công 2 58
5.1.3.3. Nguyên công 3 59
5.1.3.4. Nguyên công 4 61
5.1.3.5. Nguyên công 5 63
5.1.3.6. Nguyên công 6, 7 64
5.1.3.7. Nguyên công 8. 66
5.1.3.8. Nguyên công 9 67

5.2. Lập trình gia công tấm khuôn âm bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0. 67
5.2.1. Gọi chi tiết gia công 67
5.2.2. Thiết lập máy gia công 67
5.2.3. Thiết lập các thông số cho quá trình gia công 68
viii

5.2.3.1. Phay Volume với dao phay Ø25 68
5.2.3.2. Phay Volume với dao phay Ø16 69
5.2.3.3. Phay Local Milling 71
5.2.3.4. Phay Finishing 72
5.2.3.5. Phay Volume với dao phay cầu Ø4 75
5.2.4. Mô phỏng toàn bộ quá trình gia công 75
5.2.5. Xuất file NC 76
5.3. Lập trình gia công khuôn dương với phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 76
5.3.1. Tạo file gia công và lắp chi tiết lên hệ thống 76
5.3.2. Tạo phôi 76
5.3.3. Thiết lập máy gia công 76
5.3.4. Thiết lập các thông số cho quá trình gia công 77
5.3.5. Mô phỏng quá trình gia công và xuất file NC 81
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

ix

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Nhiệt độ khuôn một số nhựa thông dụng …………………………. 35
Bảng 3.2 Nhiệt độ chảy dẻo một số nhựa thông dụng ………………………. 35
Bảng 3.3 Nhiệt độ của sản phẩm một số nhựa thông dụng …………………

35
Bảng 3.4 Hệ số dẫn nhựa một số nhựa thông dụng …………………………. 36
Bảng 3.5 Nhiệt dung riêng một số loại nhựa ……………………………… 36
Bảng 3.6 Khối lượng riêng một số loại nhựa ………………………………

36
Bảng 5.1 Trình tự các bước nguyên công …………………………………… 55
Bảng 5.2 Các thông số mũi khoan ………………………………………… 57
Bảng 5.3 Các thông số mũi tarô

57
Bảng 5.4 Các thông số dao phay ……………………………………………

58
Bảng 5.5 Các thông số đá mài ………………………………………………. 59
Bảng 5.6 Các thông số của mũi khoan ……………………………………….

64
Bảng 5.7 Các thông số mũi tarô

64
Bảng 5.8 Các thông số chế độ cắt với dao phay Ø25 ……………………… 67
Bảng 5.9 Các thông số chế độ cắt cho dao phay Ø16 ………………………

69
Bảng 5.10 Chế độ cắt cho bước nguyên công Local Milling ……………… 71
Bảng 5.11 Chế độ cắt cho bước gia công phay Finishing 1 ………………….

72
Bảng 5.12 Các thông số chế độ cắt phay Finishing 2 ……………………… 73
Bảng 5.13 Các thông số chế độ cắt phay Volume ………………………… 76
Bảng 5.14 Các thông số chế độ cắt phay Profile ……………………………. 78
Bảng 5.15 Các thông số chế độ cắt phay Surface …………………………… 79
Bảng 5.16 Các thông số chế độ cắt phay Finishing …………………………… 80






x

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý máy ép phun ………………………………………. 7
Hình 1.2 Chu kỳ ép phun ………………………………………………………

8
Hình 1.3 Các thành phần cơ bản của một khuôn nhựa ……………………… 10
Hình 2.1 Hình vẽ 3D của sản phẩm ……………………………………………

12
Hình 2.2 Kích thước tổng thể của sản phẩm …………………………………

14
Hình 2.3 - 2.7 Các tiết diện trong mặt phẳng Front ……………………………

15
Hình 2.8 - 2.13 Các hình vẽ minh họa việc tạo khối hai cạnh bên ……………. 16
Hình 2.14 - 2.15 Cắt phần trên hai cạnh bên ………………………………… 17
Hình 2.16 - 2.17 Tạo khối hình mái nhà phía trên ……………………………

17
Hình 2.18 - 2.20 Các hình vẽ minh họa tạo các bậc cho mái nhà …………… 18
Hình 2.21 - 2.25 Cắt các phần thuộc mặt trước chi tiết ……………………… 18
Hình 2.26 - 2.28 Tạo phần khối phía trước mái nhà …………………………

19
Hình 2.29 - 2.31 Tạo vỏ mỏng và cắt thành trong chi tiết ……………………

20
Hình 2.32 - 2.35 Xây dựng các chi tiết trang trí ………………………………. 20
Hình 2.36 - 2.39 Tạo các phần trang trí ………………………………………

21
Hình 2.40 - 2.41 Cắt bỏ vách ngăn ……………………………………………. 22
Hình 2.42 - 2.44 Vát góc thành bên chi tiết trang trí bên dưới ………………

22
Hình 2.45 - 2.51 Các hình vẽ minh họa vát góc các bề mặt chi tiết ………… 23

Hình 2.52 - 2.56 Tạo các gờ đỡ bên trong …………………………………… 24
Hình 2.57 - 2.59 Tạo các lỗ bắt vít ……………………………………………. 25
Hình 2.60 - 2.64 Tạo và bo tròn các cạnh phần cửa sổ ………………………

26
Hình 2.65 - 2.73 Các hình minh họa tạo các họa tiết trang trí …………………

27
Hình 2.74 Kết quả sau khi tạo các họa tiết trang trí ………………………… 28
Hình 2.75 - 2.77 Thay thế bề mặt trước chi tiết ………………………………

28
Hình 2.78 - 2.79 Tạo lỗ tại các phần cắt ngang ……………………………… 28
Hình 2.80 - 2.83 Bo tròn các góc cạnh phía sau chi tiết ………………………. 29
Hình 2.84 Chi tiết hoàn chỉnh ………………………………………………….

29
Hình 3.1 Mặt phân khuôn …………………………………………………… 31
Hình 3.2 Cuống phun …………………………………………………

32
xi

Hình 3.3 Miệng phun…………………………………………………………

36
Hình 3.4 Hệ thống dẫn nhựa …………………………………………………

33
Hình 3.5 Kẹp khuôn ……………………………………………………………

37
Hình 4.1 - 4.4 Tạo vật thể mặt bên ngoài chi tiết …………………………… 40
Hình 4.5 - 4.6 Tạo mặt hỗ trợ bên trong ………………………………………. 40
Hình 4.7 Tạo mặt kín thống nhất cho tách khuôn …………………………… 41
Hình 4.8 - 4.11 Các hình minh họa việc gọi chi tiết …………………………

42
Hình 4.12 - 4.16 Các hình minh họa việc tạo phôi ……………………………. 43
Hình 4.17 - 4.20 Các hình minh họa việc tạo mặt phân khuôn ……………… 44
Hình 4.21 - 4.24 Các hình minh họa tạo thể tích khuôn ……………………….

45
Hình 4.25 - 4.26 Extract khuôn ……………………………………………… 45
Hình 4.27 - 4.30 Các hình minh họa mở khuôn ………………………………. 46
Hình 4.31 - 4.32 Hộp thoại Blank/Unblank ……………………………………

47
Hình 4.33 - 4.34 Hai tấm khuôn sau khi tách khuôn ………………………… 47
Hình 3.35 - 4.38 Tạo lỗ cho hệ thống dẫn hướng …………………………… 48
Hình 4.39 - 4.40 Tạo lỗ cho hệ thống hồi ……………………………………

49
Hình 4.41 - 4.42 Tạo lỗ cho hệ thống đẩy sản phẩm………………………… 49
Hình 4.43 - 4.45 Các hình minh họa tạo hệ thống dẫn nhựa ………………… 50
Hình 4.46 - 4.50 Các hình minh họa tạo tấm kẹp sau ………………………….

50
Hình 4.51 - 4.59 Các hình minh họa tạo đường nước khuôn âm …………… 52
Hình 4.60 - 4.61 Tạo đường nước khuôn dương ……………………………… 53

Hình 5.1 Bản vẽ đánh số các bề mặt cần gia công…………………………… 55
Hình 5.2 Bản vẽ phôi ………………………………………………………… 55
Hình 5.3 Sơ đồ gá đặt nguyên công 1 ………………………………………….

57
Hình 5.4 Mũi khoan ruột gà đuôi côn ………………………………………….

57
Hình 5.5 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 ………………………………………….

59
Hình 5.6 Dao phay mặt đầu thép gió ………………………………………… 59
Hình 5.7 Sơ đồ gá đặt nguyên công 3 ………………………………………….

61
Hình 5.8 Sơ đồ gá đặt nguyên công 4 ………………………………………….

61
Hình 5.9 Dao phay ngón chuôi trụ của hãng Seco …………………… 62
xii

Hình 5.10 Dao phay cầu của hãng Seco ………………………………………. 62
Hình 5.11 Chế độ cắt cho dao phay ngón Ø25………………………………… 62
Hình 5.12 Chế độ cắt cho dao phay ngón Ø16 ……………………………… 63
Hình 5.13 Sơ đồ gá đặt nguyên công 5 ………………………………………

64
Hình 5.14 Sơ đồ gá đặt nguyên công 7 ………………………………………

65

Hình 5.15 Mũi khoan ruột gà thép gió …………………………………………

65
Hình 5.16 Sơ đồ gá đặt nguyên công 8 ………………………………………

66
Hình 5.17 Gọi chi tiết gia công ………………………………………………

67
Hình 5.18 Tạo phôi ……………………………………………………………. 67
Hình 5.19 Tạo hệ tọa độ ………………………………………………………. 67
Hình 5.20 Các thông số dao phay ngón Ø25 ………………………………… 68
Hình 5.21 Hộp thoại Play Path ……………………………………………… 69
Hình 5.22 Mô phỏng đường chạy dao ………………………………………… 69
Hình 5.23 Các thông số dao phay ngón Ø16 ………………………………… 70
Hình 5.24 Đường chạy dao phay Volume…………………………………… 71
Hình 5.25 Mô phỏng bước gia công ………………………………………… 71
Hình 5.26 Các thông số dao phay bước gia công Local Milling ……………… 71
Hình 5.27 Hộp thoại Play Path ……………………………………………… 72
Hình 5.28 Mô phỏng đường chạy dao bước gia công Local Milling …………. 72
Hình 5.29 Các thông số dao phay bước gia công Finishing 1 ………………… 73
Hình 5.30 Mô phỏng đường chạy dao bước gia công Finishing 1 ……………. 74
Hình 5.31 Các thông số dao phay bước gia công Finishing 2 ………………… 74
Hình 5.32 Mô phỏng đường chạy dao bước gia công Finishing 2 ……………. 75
Hình 5.33 Đường chạy dao phay rãnh cửa sổ ………………………………….

75
Hình 5.34 Mô phỏng toàn bộ quá trình gia công ………………………………

76

Hình 5.35 Chương trình gia công …………………………………………… 76
Hình 5.36 – 5.38 Các hình minh họa phay Volume 78
Hình 5.39 Mô phỏng đường chạy dao phay Profile 79
Hình 5.40 Mô phỏng đường chạy dao phay Surface 80
Hình 5.41 Chương trình gia công 80
xiii

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
α
: Góc nghiêng cuống phun (độ)
α
: Mật độ dòng nhiệt (W/m
2
độ)
λ: Hệ số truyền nhiệt (W/m
0
C)
ω
: Vận tốc nước chảy trong ống
ρ: Khối lượng riêng của nhựa
[
σ
]: Ứng suất kéo cho phép
Cp: Nhiệt dung riêng của nhựa
C
p
: Nhiệt dung riêng của nước (kJ/kg độ)
d: Đường kính thân bulông (mm)
F
0

: Lực toàn phần tác dụng lên bulông
G: Lưu lượng nước chảy trong ống (kg/s)
h: Chiều dày của sản phẩm (m).
K: Độ dẫn nhiệt của nhựa
l: Chiều dài ống
Nc: Công suất cắt (kW)
Nu
f
:

Trị số Nuxen

n: Số vòng quay trục chính (vòng/phút)
P
r
: Độ nhớt không thứ nguyên của chất lỏng
q: Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách trụ
S: Diện tích mặt cắt ngang của bulông
S: Lượng chay dao (mm/vòng)
S
d,n
: Lượng chạy dao dọc và chạy dao ngang
S
tp
: Diện tích toàn phần của ống (m
2
)
t: Chiều sâu cắt (mm)
t
c

Thời gian làm nguội tối thiểu
t
E
: Nhiệt độ của sản phẩm
t
f
:

Nhiệt độ nước trung bình

t
f’
:

Nhiệt độ vào trong ống
xiv

t
f’’
: Nhiệt độ nước ra khỏi ống

t
M
: Nhiệt độ chảy dẻo
t
1
: Nhiệt độ tại bề mặt của sản phẩm
V: Lực xiết bulông (kN)
V: Tốc độ cắt (m/phút)
ABS: Acrylonitrile-Butadiene-Styrene

Cty TNHH: Công ty trách nhiệm hữu hạn
MF: MelaminFormaldehyd
PA: Polyamide
PC: Polycarbonat
PE: Polyethylene
PET: Polyethylene Terephathalate
PI: Polyimid
PP: Polypropylene
PS: Polystyrol
PVC: Polyvinylchoride
PMMA: Polymethylmethacrylat
PPO: Polyphenyloxid
PPS: Polyphenylsulfid
TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam






1

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay các sản phẩm từ nguyên liệu nhựa được sử dụng rộng rãi trong hầu
hết các lĩnh vực. Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam đã đạt được tốc độ tăng
trưởng, sản phẩm nhựa ngày càng phổ biến. Tuy vậy, việc đào tạo các cán bộ kỹ
thuật, cán bộ quản lý, đội ngũ công nhân còn nhiều bất cập. Các công ty, doanh
nghiệp trong và ngoài nước thiếu trầm trọng các chuyên gia, kỹ sư, kỹ thuật viên về
chất dẻo. Bên cạnh đó, đi đôi với việc phát triển ngành nhựa là việc phát triển ngành
khuôn. Để tạo ra một sản phẩm nhựa có chất lượng và kinh tế đòi hỏi người kỹ

thuật phải có kiến thức về sản phẩm nhựa và phải nắm vững phương pháp để gia
công. Đặc biệt, phải nắm vững những nguyên tắc trong việc thiết kế khuôn và
những yêu cầu kỹ thuật trong việc tạo khuôn, vì chất lượng và giá thành sản phẩm
phụ thuộc vào đặt tính kỹ thuật của khuôn.
Sau khi tìm hiểu những vấn đề trên, trong đồ án tốt nghiệp này em được thực
hiện đề tài mang tên: “Thiết kế khuôn ép nhựa vỏ đồng hồ treo tường”. Nội dung
đồ án bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ ép nhựa.
Chương 2: Xây dựng mô hình vỏ đồng hồ treo tường.
Chương 3: Thiết kế khuôn cho sản phẩm.
Chương 4: Ứng dụng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 để thiết kế khuôn.
Chương 5: Lập qui trình công nghệ gia công các mảnh khuôn.
Kết luận và đề xuất ý kiến.
Các thông tin phục vụ cho đồ án được tìm hiểu và tham khảo tại Cty TNHH
cơ khí khuôn mẫu Dư Long.
Dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức còn
hạn chế nên trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong
được sự thông cảm và đóng góp ý kiến từ các thầy, cô để đề tài được hoàn thiện hơn.
Nha Trang, tháng 6 năm 2011

Sinh viên thực hiện
Dương Huy Đạo
2

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP NHỰA
1.1. Sơ lược về vật liệu nhựa
1.1.1. Phân loại
Trong thực tế sản xuất và sử dụng nhựa, nhựa thường được phân loại thành 3
loại sau:

- Nhựa thông dụng: Là loại được sử dụng với một lượng lớn, bao gồm những
chủng loại nhựa: PE, PP, PS, ABS, PVC, PMMA.
- Nhựa kỹ thuật: Là chủng loại nhựa có chất lượng trội hơn nhiều so với nhựa
thông dụng như: PE và PS có tính chất cơ lý như độ bền kéo, độ kháng nhiệt… và
được sử dụng sản xuất cho các chi tiết máy. Nhựa kỹ thuật được cải thiện về độ bền
trơn, kháng hóa chất, nhiệt. Loại nhựa kỹ thuật tiêu biểu như là: PA, PC, PPO biến
tính, Polymer bão hòa, nhựa Fluoride, PI, nhựa Sulfonamid, PPS.
- Nhựa chuyên dùng: Fluoingted Ethlen Propylene, Silicone, PE trọng lượng
phân tử cực kỳ cao, v.v… cũng không thuộc trong các loại nhựa thông dụng và
nhựa kỹ thuật. Mỗi loại nhựa chỉ sử dụng trong một số lĩnh vực riêng biệt.
1.1.2. Các tính chất chung của vật liệu nhựa:
- Trọng lượng nhẹ và cứng.
- Vật liệu cách điện và nhiệt và âm tốt.
- Chảy tốt, có thể dùng nhiều phương pháp gia công.
- Kháng nước và hóa chất, không bị ăn mòn và tính ổn định hóa học cao.
- Nhiều ứng dụng tùy thuộc vào công nghệ sản xuất.
- Có những tính chất đặc biệt tùy thuộc vào cấu trúc hóa học.
- Không chịu nhiệt.
- Độ cứng bề mặt kém.
- Độ kháng dung môi thấp, ứng suất nứt thấp.
- Tính chất tĩnh điện thấp.
- Nhược điểm chủ yếu của vật liệu nhựa là tính ổn định không cao, modun đàn
hồi thấp, độ dai va đập thấp hơn kim loại và hợp kim, dễ bị lão hóa.
3

1.1.3. Một số vật liệu nhựa thông dụng
1.1.3.1. Nhựa PE
Tính chất:
- Mờ và màu trắng, tỷ trọng nhỏ hơn 1.
- Mạch có nhánh nhiều, độ kết tinh thấp hơn.

- Nhiệt độ mềm thấp hơn và lực kéo thấp hơn.
- Độ giãn dài lớn và giòn ở nhiệt độ thấp.
- Tính kháng hóa chất tốt.
- Dễ cháy, hệ số giãn nở nhiệt cao.
- Độ chịu thời tiết kém, độ bám dính kém.
Ứng dụng:
- Những sản phẩm cần độ bền kéo cơ học như: búa nhựa, vật liệu cách điện và
nhiệt, bồn tắm, ống dẫn nước, chi tiết xe hơi.
- Sản phẩm cần kháng dung môi và dầu nhớt như: thùng chứa dung môi, chai
lọ, màng mỏng bao bì.
1.1.3.2. Nhựa PP
Đặc tính:
- Giống như PE nhưng cứng hơn và có tính chất hóa học tốt hơn, cách điện tần
số cao tốt, lực va đập thấp ở nhiệt độ thấp.
- Các tính chất cơ học như: không màu, bán trong suốt, chất dẻo có trọng
lượng nhẹ, độ bền kéo, độ cứng cao hơn PE.
- Tính chất nhiệt: kháng nhiệt tốt hơn PE, có tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ
cao, dòn ở nhiệt độ thấp và dễ cháy.
- Cách điện tần số cao tốt, tính ứng suất nứt tốt, tính chất gia công ep phun tốt,
không mùi, không vị, không độc và có giá thành rẻ.
Ứng dụng:
- Dùng làm đồ cứng: nắp chai nước ngọt, thân và nắp bút mực, hộp nữ trang,
két bia, hộp đựng thịt.
4

- Dùng kháng hóa chất: chai lọ thuốc y tế, màng mỏng bao bì, ống dẫn, nắp
thùng chứa dung môi.
- Dùng cách điện tần số cao: làm vật liệu cách điện tầng số cao, tấm, vật kẹp
cách điện.
- Dùng trong ngành dệt may, giày dép: Sợi dệt PP, dép giả da đi trong nhà.

1.1.3.3. Nhựa PVC
Đặc tính:
- Bột màu trắng, độ bền nhiệt thấp, mềm dẻo khi dùng thêm chất hóa dẻo.
- Kháng thời tiết tốt, độ bền sử dụng cao, sự chống lão hóa cao, dễ tạo màu
sắc, trọng lượng nặng hơn so với một số chất dẻo khác.
- Cách điện tần số cao kém, độ bền ổn định nhiệt kém, độc, độ bền va đập
kém, độc với chất độn.
Ứng dụng:
- Sản xuất các sản phẩm cứng như: ống nước, màng mỏng cứng, tấm cứng.
- Không độc nên dung làm chai lọ chất dẻo, thùng chứa thực phẩm, màng
mỏng bao bì thực phẩm.
1.1.3.4. Nhựa PA
Tính chất:
- Tính chât cơ học: Màu trắng sữa, tỷ trọng 1,13 – 1,17, độ giãn dài cao, độ
bền độ va đập, độ kháng mài mòn thấp, độ hấp thụ nước cao.
- Tính chất nhiệt tốt, cách điện tốt, kháng hóa chất tốt, độ kết tinh cao, không
độc, không vị và đắt tiền.
Ứng dụng: Sản xuất các chi tiết chịu cơ học, chi tiết cho phụ tùng xe hơi, ống
dẫn, tấm, sợi, nilon.
1.1.3.5. Nhựa PET
Tính chất:
- Chu kỳ ép ngắn, trong như thủy tinh, kháng va đập tốt, tính kháng thẩm thấu tốt.
- Dễ gia cường bằng sợi thủy tinh cho nhiều công cụ hơn, dễ định hướng hai chiều.
5

Ứng dụng: Sử dụng cho các sản phẩm cần va đập và cần quang học tốt như
các chi tiết trong xe hơi, điện và điện tử, các loại chai cho nước giải khát.
1.1.3.6. Nhựa ABS
Nhựa ABS có tính hút ẩm vì vậy cần được làm khô trước khi gia công, nhiệt
độ yêu cầu để sấy khô từ 80-90

o
C trong khoảng thời gian tối thiểu là 2 giờ. Độ ẩm
của nhựa phải nhỏ hơn 0,1% sau khi làm khô.
Đặc tính:
+ Nhiệt độ nóng chảy: 210
o
C.
+ Nhiệt độ phá hủy: 280
o
C
+ Độ co rút: 0,5- 0,6%.
+ Mật độ: 1,05 g/cm
3
.
1.2. Giới thiệu một số phương pháp gia công vật liệu nhựa
1.2.1. Công nghệ ép phun
- Là phương pháp gia công chủ yếu và rộng rãi nhất, dùng cho nhựa nhiệt dẻo.
Đặc điểm của phương pháp này là nguyên liệu nhựa được làm chảy dẻo và được
trộn đều trong máy ép phun và sau đó được đẩy vào trong khuôn. Khi chất dẻo
trong khuôn được làm nguội và rắn lại theo hình dạng của khuôn, nửa khuôn di
động sẽ mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi nửa khuôn này.
- Các loại nguyên liệu nhựa thông dụng có thể gia công trong máy ép phun
như: PP, PS, ABS, PSHI, PA, PC, PVC, PET, PPO, PF, MF, PELD, PEHD, POM,
PBT, ASA, SAN.
- Thiết bị công nghệ gồm máy ép phun dùng để chế biến nguyên liệu nhựa và
khuôn dùng để định hình sản phẩm nhựa.
- Ưu, nhược điểm: Áp lực phun lớn nên tạo ra được những chi tiết phức tạp,
nhiều chủng loại sản phẩm và hiệu quả kinh tế cao. Những chi tiết phức tạp thì việc
chế tạo khuôn gặp nhiều khó khăn và không chế tạo được những chi tiết dài liên tục.
1.2.2. Công nghệ ép đùn

- Là phương pháp có tính liên tục để chuyển chất dẻo thành dạng hoàn tất hay
bán hoàn tất dài liên tục. Là một quá trình ép, vật liệu được ép thành dòng đi qua lỗ
6

khuôn. Hình dạng mặt cắt ngang của lỗ khuôn quyết định hình dạng bên ngoài của
sản phẩm. Phương pháp này thường được dùng để bọc dây điện, cáp, tạo màng
mỏng, tạo ống rỗng có chiều dài vô tận.
- Thường dùng cho nhựa nhiệt dẻo, đôi khi cũng dùng cho nhựa nhiệt rắn.
Thiết bị công nghệ gồm xylanh bên trong có một hay nhiều trục vít cánh xoắn. Khi
nhựa nhiệt dẻo được cho vào các rãnh ở một đầu trục vít, chất dẻo bị cuộn ép về
phía trước dọc theo xylanh, trong thời gian đó chất dẻo bị hóa mềm do một phần ở
nhiệt độ thành ống và đa phần do nhiệt sinh ra do sự biến dạng nội tại của chất dẻo.
Khối nguyên liệu mềm dẻo đó cuối cùng sẽ bị ép ra ngoài qua một đầu phun định
hình có dạng gần giống với dạng sản phẩm cần có, sau đó được làm nguội và được
định hình thêm bằng phương pháp thích hợp và tuỳ loại nguyên liệu để đạt được
hình dạng nguyên liệu theo mong muốn.
- Ưu, nhược điểm: Có thể chế tạo được những chi tiết rỗng dài vô hạn mà các
phương pháp khác không làm được. Sản phẩm dễ bị khuyết tật như nứt rạn bề mặt,
bọt khí, chiều dày không đều theo chiều dọc, …
1.2.3. Công nghệ cán tấm
- Bản chất của phương pháp là tạo ra tấm có chiều dài vô tận. Tuy nhiên chiều
dày tấm không nên dày quá, sẽ làm cản trở sự thoát khí (0,1 – 0,5 mm). Bản chất
giống như các loại cán khác, khác nhau ở việc bố trí con lăn từ tốc độ thấp đến tốc
độ cao hơn, và nhiệt cũng từ thấp đến cao. Các kiểu bố trí con lăn thông thường có
4 cách như sau: chữ I, L, F, Z.
- Nguyên liệu: Các loại vật liệu dẻo nhiệt có nhiệt độ nóng chảy xác định đều
dùng phương pháp này.
- Thiết bị công nghệ gồm: Máy cán tấm có hai hoặc ba trục cán thép nằm
ngang, được làm rỗng để có thể cấp nhiệt bằng hơi hay đầu. Trục cán được gắn hai
đầu vào trụ đỡ bằng các bộ bạc. Bộ bạc này có thể được điều chỉnh ra vào nhờ trục

vít vặn để điều chỉnh khe hở giữa các trục nhằm điều chỉnh chiều dày mong muốn
của tấm nhựa. Trục cán phải có tính đàn hồi. Để tránh uốn, người ta nghiêng trục
cán đi một góc rất nhỏ, các bề mặt phải nhiệt luyện để tránh bị mài mòn.
7

- Ưu, nhược điểm:
Phương pháp này tạo ra tấm nhựa có bề mặt đẹp, đồng đều và chiều dày có
thể thay đổi được.
Nhược điểm của phương pháp này là có nhiều khuyết tật xảy ra cho sản phẩm
như lỗ thủng, vết rỗ, bề mặt sản phẩm xấu, chiều dày thay đổi,….Chi phí đầu tư ban
đầu rất cao nên cần phải chọn loại thiết bị thích hợp đúng mới có thể sản xuất tấm
nhựa có hiệu quả kinh tế.
1.3. Sơ lược về máy ép nhựa
1.3.1. Sơ đồ nguyên lý máy:

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý máy ép phun.
1.3.2. Nguyên lý hoạt động:
Nguyên liệu từ phiễu qua lỗ nạp liệu vào cơ cấu trục vít. Tại đây nguyên liệu
được gia nhiệt và hóa lỏng nhờ điện trở, đồng thời lúc này cơ cấu đóng khuôn hoạt
động và khuôn được đóng lại. Ngay lập tức tín hiệu được truyền đi và pittông hoạt
động tạo thành áp lực, đẩy nguyên liệu từ trục vít vào lòng khuôn. Ở thời điểm này
vít tải bắt đầu quay hóa dẻo vật liệu cho lần sau, chất dẻo được làm nguội trong
khuôn. Sau đó, cơ cấu khuôn hoạt động, mở khuôn và đẩy sản phẩm ra.
8

1.3.3. Chu kỳ ép phun của máy ép nhựa

Hình 1.2 Chu kỳ ép phun.
- Giai đoạn kẹp: Lúc đầu cụm kẹp chặt đóng khuôn lại rất nhanh nhưng sau đó
chậm dần cho đến khi khuôn được đóng lại hoàn toàn, lúc này áp lực kẹp được tạo

ra rất lớn để chống lại áp lực cao từ dòng nhựa bắn vào khuôn.
- Giai đoạn phun: Trong giai đoạn này xảy ra ba quá trình. Đầu tiên nhựa nóng
chảy được phun vào khuôn. Sau đó quá trình định hình sản phẩm diễn ra và xảy ra
hiện tượng co rút. Một lượng nhựa nữa sẽ được tiếp tục phun vào lòng khuôn để bù
trừ lượng co rút.
- Giai đoạn làm nguội: Giai đoạn này bắt đầu sau khi quá trình giữ kết thúc,
khuôn vẫn được đóng và nhựa nóng được làm nguội cho đến khi đủ cứng để có thể
đẩy ra khỏi lòng khuôn. Trong suốt giai đoạn này trục vít vẫn quay và lùi lại cho lần
phun kế tiếp.
- Giai đoạn đẩy: Cụm kẹp chặt mở khuôn một cách chậm chạp ở lúc đầu và
sau đó nhanh dần. Khi mở khuôn thì tấm đẩy của khuôn bị cần đẩy của máy đẩy đẩy
về phía trước để lói sản phẩm ra khỏi khuôn.

9

1.4. Khuôn ép nhựa
1.4.1. Các thuật ngữ cơ bản dùng trong khuôn nhựa
- Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa được phun
vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra.
- Sản phẩm được tạo hình giữa hai phần của khuôn (khuôn di động, khuôn cố
định), khoảng trống giữa hai phần đó được điền đầy bởi hơi nhựa và nó sẽ mang lại
hình dáng và kích thước của sản phẩm.
- Khuôn cố định: Thông thường nó phần lõm của khuôn hình thành ra hình
dạng ngoài của sản phẩm, nó được gắn cố định trên bàn cố định của máy ép phun và
là nơi nhựa được phun vào trong khuôn để hình thành sản phẩm.
- Khuôn di động: Là phần lồi của khuôn và hình thành ra hình dáng trong của
sản phẩm. Khuôn di động thường được gắn trên bàn di động của máy ép phun. Khi
thiết kế, người ta thường để cho sản phẩm bám vào khuôn di động ở đó các cơ cấu
đẩy sản phẩm sẽ tháo sản phẩm ra khỏi khuôn.
- Mặt phân khuôn: Là mặt phẳng tiếp xúc của khuôn di động và khuôn cố

định. Mặt phân khuôn có thể là mặt phẳng hoặc mặt bậc thang, mặt bậc nghiêng,…
tuỳ theo hình dạng sản phẩm và sự bố trí lựa chọn của người thiết kế khuôn.
1.4.2. Các thành phần cơ bản của một khuôn nhựa
Phần khuôn cố định
1. Tấm kẹp khuôn phía trước: Có nhiệm vụ kẹp phần cố định của khuôn vào
bàn máy ép phun.
2. Tấm khuôn phía trước: Là phần cố định trên khuôn, nơi hình thành hình
dáng ngoài (phần lõm) của sản phẩm.
3. Vòng định vị: Dùng để xác định vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn.
4. Bạc cuống phun: Nối vòi phun và kênh dẫn nhựa với nhau thông qua tấm
kẹp phía trước và tấm khuôn trước. Dòng nhựa nóng chảy từ máy ép phun qua vòi
phun, bạc cuống phun, kênh dẫn nhựa tới điền đầy vào các khoảng trống của khuôn
hình thành sản phẩm.
10

5. Chốt dẫn hướng: Dẫn phần khuôn di động tới phần khuôn cố định để liên
kết chính xác giữa hai phần cố định và di động của khuôn.

Hình 1.3 Các thành phần cơ bản của một khuôn nhựa.
Phần khuôn di động
6. Tấm khuôn sau: Là phần chuyển động của khuôn, là nơi hình thành dáng
trong (phần lồi) của sản phẩm.
7. Bạc dẫn hướng: Bảo đảm cho sự phù hợp chính xác giữa phần khuôn di
động và phần cố định của khuôn.
8. Tấm kẹp phía sau: Kẹp chặt phần chuyển động của khuôn và bàn chuyển
động của máy ép phun.
9. Tấm đỡ: Đỡ cho các phần ghép của chi tiết khuôn ghép trên tấm khuôn sau
cố định, cứng vững trong quá trình hoạt động của khuôn.
10. Khối ngăn: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho
tấm đẩy sản phẩm của khuôn hoạt động dễ dàng, ổn định.

11. Tấm giữ bàn đẩy sản phẩm: Có nhiệm vụ giữ chốt đẩy vào tấm đẩy. Tấm
đẩy bàn đẩy sản phẩm: Có nhiệm vụ đẩy chốt đội sản phẩm đồng thời với quá trình
đẩy sản phẩm của khuôn trong chu trình ép phun.
11

12. Bạc ghép nối: Dùng để nối, kẹp chặt chính xác, tránh mài mòn giữa các
tấm kẹp phía sau, khối ngăn, tấm đỡ của khuôn.
13. Chốt hồi: Có nhiệm vụ làm cho chốt đẩy sản phẩm quay về vị trí ban đầu
khi khuôn đóng lại.
14. Chốt đẩy sản phẩm: Dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở.
15. Bạc dẫn hướng bàn đội sản phẩm: Để tránh bào mòn và dẫn hướng chính
xác bàn đội sản phẩm và chốt đẩy sản phẩm.