đồ án kỹ thuật cơ khí Ứng dụng phần mềm Auocad Mechanical Desktop 3D, proengineer, moldex 3D thiết kế khuôn chậu dùng trong gia đình

TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
DANH SÁCH NHÓM 7
1. Nguyễn Quang Vinh
2. Trần Văn Hưng
3. Nguyễn Huy Xuân
4. Hoàng Sĩ Thưởng
5. Nguyễn Công Hiếu
6. Nguyễn Văn Trường
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 1
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)

Vinh, Tháng 10 năm 2010


Trần Thanh Hòa
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 2
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện tại ở Việt Nam, nghành nhựa đang phát triển rất mạnh và theo đó là sự ứng
dụng rộng rãi công nghệ ép phun để tạo ra những sản phẩm có kiểu dáng phong phú và
chất lượng cao để đáp ứng nhu cầu ngày càng khó tính của người tiêu dùng. Một trong
những khâu quan trọng nhất trong công nghệ ép phun là thiết kế sản phẩm và khuôn.
Sản phẩm tạo ra phải có kiếu mẫu đẹp, đạt chất lượng cao, giá thành rẻ và đáp ứng được
những yêu cầu của người tiêu dùng.
Thông qua bài tập lớn môn học “ Thiết kế gia công khuôn mẫu”, nhóm đã ứng
dụng phần mềm “ Auocad Mechanical Desktop 3D,phần mềm proengineer,phan mem
moldex 3D” để thiết kế khuôn chậu dùng trong gia đình. Nhóm mong rằng sẽ đưa đến
cho người đọc những cái nhìn cơ bản, sơ khai nhất về quá trình làm ra một sản phẩm

nhựa cụ thể.
Trong thời gian làm bài tập này với sự cố gắng của các thành viên trong nhóm đã
tìm hiểu tài liệu và xây dựng bài tậpp lớn này. Cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của
thầy giáo Trần Thanh Hòa, bài tập lớn đã hoàn thành đúng thời gian quy định.
Do kiến thức, kinh nghiệm, thời gian còn hạn chế, nên chắc chắn bài tập vẫn còn
nhiều thiếu sót. Rất mong các thày cô giáo, cùng các bạn đóng góp ý kiến để bài tập lớn
này được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Vinh, tháng 10 năm 2010
( Thay mặt nhóm)
Trần Văn Hưng
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 3
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
THUYẾT MINH
Phần I: Giới thiệu công nghệ ép phun.
1. Mô tả công nghệ
Công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đày lòng khuôn. Khi
nhựa được đông cứng trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra
khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy. Trong quá trình này không có bất cứ phản ứng hóa học
nào sảy ra.
2. Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế mà công nghệ ép phun mang lại.
Xung quanh chúng ta từ các vận dụng trong gia đình, đến các chi tiết trong các
chi tiết máy đều có sản phẩm hay chi tiết được làm bằng vật liệu nhựa.
Hầu hết các sản phẩm này đều có hình dáng và màu sác rất phong phú, chúng đã
góp phần cho cuộc sống của chúng ta trở nên đẹp và tiện nghi hơn. Đều này chứng tỏ
việc sản phẩm nhựa mà phần lớn được tạo bằng công nghệ ép phun đã chở thành một
phần không thể thiếu trong cuộc sống. sản phẩm nhựa đã và đang thay thế cho các vật
liệu kim loại đang một bi cạn kiệt.

Tóm lại Nhu cầu về sản phẩm nhựa của con người là mãi mãi cho đến khi người
ta tìm ra một vất liệu mới có đặc tính tương tự và tôt hơn có thể thay thế cho nhựa.
3. Khả năng công nghệ
- Tạo ra những sản phẩm có hình dáng phức tạp: Công nghệ ép phun có thể tạo ra sản
phẩm có hình dạng không giới hạn,có thể phức tạp hoặc lớn và được điền đầy bằng một
lần phun.
- Trên cùng một sản phẩm hình dáng giữa bề mặt trong và mặt ngoài có thể khác nhau.
Sản phẩm thiết kế có nhiều lỗ, gân và mặt cắt giao nhau trên thành.
- Khả năng tự động hóa trong quá trình sản xuất và có tính lặp lại cao.
- Sản phẩm sau khi ép phun có màu sắc phong phú, độ bóng cao
- Phù hợp cho sản xuất hàng khối và đơn chiếc.
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 4
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
Phần II. Thiết kế sản phẩm và sản lượng.
1.Điều kiện làm việc.
Với đề tài này nhóm chọn phương án thiết kế và chế tạo sản phẩm chậu nhựa dùng
trong gia đình, nó phục vụ cho sinh hoạt, nên chi tiết hoàn thành phải đạt được các yêu
cầu sau:
+ Phải đảm bảo chất lượng, chịu được nhiệt độ và đọ ẩm với khí hậu nhiệt đới ở Việt
Nam.
+ Vị trí cầm nắm để di chuyển phải an toàn, và không làm ảnh hưởng tới người sử
dụng.
+ Vật liệu chế tạo phải an toài cho người sử dụng, không tự phân hủy, không bị ăn mòn
hóa học trong môi trương nước vàc các hợp chất tẩy rữa ( bột giặt, nước rữa chén, chất
tẩy vải….).
2. Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.
a) Bề dày của sản phẩm.
Khi chọn bề dày chính, mục tiêu của nhà thiết kế là cần phải tối thiểu bề dày

đồng thời thoả mãn các yêu cầu về chức năng sản phẩm. Khi tăng bề dày thành, sẽ làm
tăng co rút sản phẩm. Co rút nhiều nghĩa là nguy cơ cong vênh lớn. Mặt khác,sản phẩm
thành mỏng sẽ làm tăng sản xuất, do ít sử dụng nguyên liệu và thời gian chu kỳ ép.
Theo tính toán người ta nhận thấy rằng nguyên liệu sử dụng và thời gian làm nguội
chiếm 70% giá thành sản phẩm. Bề dày tối thiểu của sản phẩm được giới hạn bởi quá
trình chảy của vật liệu và áp suất điền khuôn, áp suất điền khuôn không được vượt quá
500bar. Khi thiết kế, phải sử dụng hệ thống dẫn dòng và hạn chế dòng nhằm mục đích
cân bằng dòng trong quá trình điền khuôn. Vì vậy làm cho sản phẩm được nén ép đều
và hạn chế cong vênh.
Tránh các vùng dày chi tiết. Vì các phần dày thường gây hậu quả là bọt khí, vết
lõm, cong vênh, chu kỳ ép kéo dài. Người thiết kế cần hạn chế các vùng dày hoặc tạo
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 5
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
các phần rỗng tại các vị trí này. Các phần dày có thể tránh bằng cách thay đổi thiết kế
hoặc tạo lỗ, khoét lõm, tạo gân thay vì làm thành dạng nguyên khối.
b) Các lỗi khi sản phẩm có bề dày không đồng nhất
Sản phẩm có bề dày không đồng nhất trong quá trình ép gây ra các khuyết tật
như: tạo bọt khí, cong, vênh, bề mặt không bằng phẳng và tạo ứng suất nội.
Với cách thiết kế này, khi ép nhựa vào khuôn, nhựa sẽ chảy theo đường có lực
cản ít nhất. Vì vậy, phần sản phẩm dày sẽ điền khuôn trước rồi sau đó phần sản phẩm
mỏng mới điền khuôn nên tạo lỗ khí trong sản phẩm.
c) Thiết kế các góc.
Với các cấu trúc cho dù đó là kim loại hay là nhựa,thì tốt nhất các góc của sản
phẩm nên được bo tròn. Khi bo tròn các góc cạnh của sản phẩm thì sẽ giảm đi sự tập
trung ứng suất, không những giảm các vết rạn gây hư hại cho sản phẩm trong quá trình
sử dụng mà còn dễ dàng gia công với nhiều loại nhựa khác nhau.
Bán kính cong càng lớn thì càng tốt,nhưng tối thiểu bán kính cong phải bằng
25% bề dầy thành sản phẩm.

Chi tiết có hình dạng tròn nên có các góc lượn, tại vị trí cầm nắm hoạc góc bo
giữa đáy và thành bên.
d) Thiết kế gân
Gân được sử dụng khi sản phẩm cần độ cứng và bền. Độ dày cơ bản của gân
khoảng 50-75% độ dày thành chính và phụ thuộc co rút của vật liệu. Độ dày gân bằng
khoảng 50% độ dày thành chính đối với vật liệu co rút cao và 75% cho vật liệu có độ co
rút thấp.vật liệu có độ co rút cao(thường lớn hơn 1.5% như PE,PP) những vật liệu có độ
co rut thấp (thường nhỏ hơn 1.0% nhu ABS,PC).
Để đảm bảo sản phẩm có độ chịu lực,người ta thiết kế nhiều gân nhỏ hơn là sử
dụng một gân lớn.Khoảng cách tối thiểu giửa các gân bằng hai lần bề dày thành sản
phẩm.
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 6
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
Dưới đáy của chi tiết được thiết kế có các vành gân, có tác dụng làm tăng độ bền
của đáy sản phẩm.Tuy nhiên, việc thiết kế đúng là rất quan trọng bởi vì đôi khi nó sẽ
gây ra các vết lõm.
3) Vật liệu chế tạo chi tiết.
Vật liệu chi tiết: Sản phẩm được chế tạo bằng vật liệu Nhựa Polyvinyl
chlorire(PVC)
PVC trộn với bội màu và các phụ gia (chất ổn định nhiệt- quang, chất bôi trơn,
chất hoá dẻo. chất trợ gia công…).
Áp dụng của các loại PVC
Loại PVC
E S M
Giá trị K(DIN 52 726 : 0.25g PVC hoà tan trong 50 ml
cyclohexanone )
PVC cứng - 55 - 60 56 - 60
PVC hoá dẻo - 65 - 70 55 - 60

Tính co rút của PVC trong ép phun phụ thuộc cấu hình khuôn và điều kiện phun.
Giá trị thông thường 2 – 4% theo hướng phun và 1 – 2 % theo phương ngang, có thể lớn
hơn tuỳ trường hợp. PVC cũng thường ép khớp nối ống và các chi tiết kỹ thuật, PVC
dẻo thường ép thảm, mũ trùm bảo vệ, nút bấm, khung bảo vệ và gắn kính xe, đồ chơi
dẻo, xe đạp, thanh hãm vôlăng xe hơi, phích cắm điện, đế giày, ủng,….
4) Cấu tạo chi tiết.
Chi tiết được cấu tạo gồm các phần sau:
- Dáy: Có dường kính Ø140
- Miệng: Có dường kính Ø 294, và góc bo Ø300, dùng để di chuyển dễ dàng và tạo độ
bền cho miệng chi tiết.
- Thân có mặt nghiêng. Là phần tạo ra trể tích chính của chi tiết
- Gân vòng tròn ở đáy. Tạo cho đáy có độ cứng vững tốt.
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 7
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 8
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
Hình ảnh cái chậu
5) Sản lượng chi tiết hàng năm.
Sản phẩm là vật dụng phục vụ cho mỗi gia đình, nên sản lượng hàng năm được
sản xuất là khá lớn. Với lượng hàng ngàn chiếc hàng năm. Dạng sản xuất hàng loạt lớn.
Phần III: Thiết kế khuôn
1. Một số vấn đề khi thiết kế khuôn.
Một thiết kế khuôn được bắt đầu khi nhà thiết kế ngận được bản vẽ hoạc mẫu sản
phẩm chế tạo. Các thông tin cỏ bản lúc này sẽ là: Máy gia công khuôn, có bao nhiêu
lòng khuôn trong một khuôn, loại nhựa dùng cho chế tạo sản phẩm, và các yêu cầu kỹ
thuật khách hàng cung cấp, từ đó nhà thiết kế dựa vào đó để thiết kế khuôn.

2. Tạo mặt phân khuôn
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 9
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
Việc đầu tiên ta phải làm trước khi tách khuôn là xác định độ co rút của sản phẩm.
Việc xác định độ co rút có ảnh hưởng lớn đến kích thước và độ chính xác của sản phẩm
sau này. Vì khi nhựa được điền đầy khuôn,khi nguội đi thì sẽ co lại 1 lượng nhất định
(gọi là độ co rút),và mỗi loại nhựa có độ co rút khác nhau.
Tiếp theo ta sẽ tạo mặt phân khuôn để tách sản phẩm ra thành 2 phần nữa khuôn cố
định và nữa khuôn di động
a) Thiết kế nữa khuôn cố định

Nữa khuôn cố định được thiết kế như bản bẽ gồm:
- Biên dạng ngoài của sản phẩm
- Hệ thống làm nguội.
- Lỗ lắp ghép chốt đẩy.
- Lỗ lắp bạc đầu rót.
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 10
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
- Lỗ lắp chốt định vị với nữa khuôn di động
b) Nữa khuôn di động.
Nữa khuôn di động được thiết kế như bản vẽ gồm:
- Biên dạng trong của sản phẩm.
- Lỗ định vị ( 3 lỗ Ø20).
- Lỗ ren lắp trục dẫn hướng ( 3 lỗ M20).
- Lỗ lắp mặt bích trục đẩy.
3. Hệ thống kẹp chặt và định vị

- Ta tạo mặt phân khuôn để tách sản phẩm ra thành 2 phần cố định và phần di động.
- Hệ thống kẹp chặt: Là hệ thống tạo ra lực ép nữa khuôn cố định và khuôn di động.
Bao gồm xi lanh khí nén, trục đẩy, hệ thống cấp khí khi cần kẹp chặt và xã khí cần tách
2 nữa khuôn.
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 11
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
XI LANH
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 12
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
PIS TONG
MẶT BÍCH XI LANH
- Cơ cấu định vị: 2 nữa khuôn được định vị bằng 3 chốt, có đầu tự lựa.
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 13
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
4. Xác định số lòng khuôn.
Các yếu tố quyết định số lòng khuôn (số sản phẩm trên 1 khuôn):
- Kích thước đầu phun của máy ép
- Kích thước,hình dáng sản phẩm
- Tốc độ hóa dẻo
- Lực kẹp cần thiết để thắng áp lực phun của nhựa vào lòng khuôn
- Diện tích lớn nhất của thớt máy
- Yêu cầu của khác hàng về thời gian (sản lượng hàng tháng,hàng năm)
- Số lượng sản phẩm
- Trình độ sản xuất

- Các công thức xác định số lòng khuôn
Theo công suất phun của máy
RD
V
SP
V
cs
n

CP
V
Pmax
V
++
=
Trong đó:
:
maxP
V
Thể tích phun lớn nhất của máy
)cm(
3
:V
SP
Thể tích sản phẩm
)cm(
3
:V
CP
Thể tích cuống phun

)cm(
3
:V
RD
Thể tích rãnh dẫn
)cm(
3
Theo tốc độ phun
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 14
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
x V
P
n
dn
v
=ntd
Với
cs
n8,0<
td
n<
cs
n4,0
Trong đó:
:v
dn
tốc độ dòng nhựa
)ph/cm(

3
:n
P
số phần phun (lần/phút)
V: Thể tích sản phẩm + rãnh dẫn
)cm(
3
Dựa vào lực kẹp lớn nhất:
i
AP
o
fF10
=
lk
n
Trong đó:
F
o
: Lực kẹp lớn nhất của máy (KN)
:f
Hệ số an toàn.Tường chọn f = 1.2 – 5
P
i
: Áp suất phun lớn nhất (MPA)
A: Tổng diện tích hình chiếu khuôn và rãnh dẫn
Công thức số còn có thể được tính theo cách đơn giản hơn như sau:
(tan)
10000
400 S×
=

lk
n
Trong đó:
400: Áp lực nhựa trung bình trong lòng khuôn (lấy theo giá trị thực nghiệm)
5.Thiết kế cuống phun
- Cuống phun là nơi vật liệu được bơm vào khuôn. Bạc phun (đầu lò) của máy ép
phun tiếp xúc với bề mặt của cuống phun. Để sản phẩm và hệ thống rãnh dẫn dễ lói ra
khỏi khuôn thì cuốn phun phải được vuốt từ 1.5 – 3.5mm theo dọc chiều dài của cuống
và phải được làm bóng.
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 15
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
- Thường thì cuốn phun được tạo hình từ bên trong của 1 chi tiết gọi là bạc bơm keo
- Người ta thường thiết kế đường kính lỗ của đầu lò nhỏ hơn đường kính trong của
bạc keo từ 0.125 – 0.75mm.Điều này đảm bảo vật liệu chuyển từ đầu lò vào bạc keo
được êm,không tạo điều kiện trượt và giảm áp làm cho sản phẩm có độ nén không thích
hợp gây ra các khuyết tật trên bề mặt
- Đường kính của cuống phun ở vị trí giao với hệ thống rãnh dẫn chính tới thiểu
phải bằng hoặc lớn hơn đường kính hoặc độ sâu của rãnh
- Kích thước cuống phun phụ thuộc vào kích thước sản phẩm và đặc biệt là bề dày
sản phẩm
- Dựa vào các yêu cầu trên, ta chọn ra 1 loại bạc keo theo tiêu chuẩn với đường kính
cuống phun bên ngoài.
6. Thiết kế miệng phun
- Do chúng ta áp dụng kiểu bơm keo gián tiếp, khuôn gồm một sản phẩm nên cũng
sẽ có một miệng phun.
- Một số yêu cầu khi thiết kế miệng phun:
+ Tránh thiết kế cổng gây ra dòng chảy dài hội tụ tạo thành bẫy khí,tại các vị trí đó có
thể thiết kế các van thoát khí.

+ Nếu có thể thì thiết kế vị trí của cổng ở vùng sản phẩm dáy nhất.
+ Lựa chọn vị trí cổng để sán phẩm đạt độ bền cao nhất theo chiều dòng chảy,đặc biệt
vật liệu có độn hoặc gia cường.
+ Miệng phun phải được đặt xa các phần sẽ chịu va chạm hay chịu uốn.Khu vực miệng
phun có khuynh hướng chịu ứng suốt dư do quá trình điền đầy khuôn và thường là vị trí
yếu nhất.
+ Hạn chế các dòng chảy giao nhau,đặc biệt là tại các vị trí chịu ứng suất và va đập cao.
Nên định hướng các dòng chảy giao nhau tại những chỗ dày của sản phẩm.
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 16
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
+ Với những khuôn có nhiều cốc khuôn,yêu cầu miệng phun của mỗi cốc phải có cùng
kích thước (đường kính và bề dày).Điều này đảm bảo có sự cân bằng dòng chảy đến
mỗi cốc khuôn.
+ Dòng chảy phun thẳng trực tiếp vào thành cốc khuôn để tránh sự ửng đỏ và phun tia.
- Nếu có thể nên đặt cổng tại những chỗ khuất của sản phẩm.
Sau đây em ứng dụng phần mêm moldlow vào để tìm nơi đặt miệng phun
Kết quả phân tích vói anlysis ta đặt hệ thống phân tích như sau
Đây là hình ảnh phân tích ban đầu.


BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 17
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM

Ta tiến hành chọn vật liệu:
Chọn vật liệu là nhựa có 10% cao su
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU

NHÓM:7
Trang: 18
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
Ta tiến hành phân tích,để tìm ra chổ đặt cuống phun hợp lý nhất
Ta tìm nơi đặt cuống phun tự động
Và phân tích.ta được kết quả như hình
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 19
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
Vị trí đặt miệng phun tốt nhất là tại đáy của chậu.từ ngoài vào.
Sau đây là các hình ảnh mô tả hệ thống phun như sau
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 20
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 21
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
7. Thiết kế kênh dẫn nhựa và mô hình tách khuôn
Tạo mặt phân khuôn
Dung phần mềm proengineer ta phân khuôn
Hướng tách khuôn như sau
mủi tên đi lên là hướng tách khuôn của chi tiết
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 22
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU

NHÓM:7
Trang: 23
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
Ta phân tích được mô hình khuôn cái như sau
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 24
TRƯỜNG: ĐHSPKT VINH KHOA: CƠ KHÍ CTM
Mô hình khuôn đực như sau
BTL: CHẾ TẠO KHUÔN MẪU
NHÓM:7
Trang: 25