Giới thiệu sản phẩm và công nghệ gia công

Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Lời nói đầu
Ngày nay, vật liệu chất dẻo đã trở lên phổ biến, đi vào mọi lĩnh vực của cuộc
sống. Nhu cầu về những sản phẩm bền, rẻ an toàn, cùng với mẫu mã đa dạng,
phong phú đã đặt ra những thử thách cho tính sáng tạo của ngành chế tạo máy nói
riêng và ngành sản xuất và gia công vật liệu chất dẻo. Tuy công nghệ thiết kế, phát
triển khuôn mẫu mới được chuyển giao cho nước ta chưa đầy 20 năm nhưng sự
phát triển là rất đáng ghi nhận, các công nghệ và sản phẩm tạo ra đã không còn
khoảng cách nhiều so với nên công nghệ của thế giới. Tuy nhiên thiết kế khuôn
vẫn là một lĩnh vực mới mẻ, và sức sáng tạo vẫn cần nhiều hơn nữa để đáp ứng với
nhu cầu không bao giờ dừng lại của xã hội.
Chúng em là những sinh viên chế tạo máy theo chuyên ngành sản phẩm chất
dẻo, lần đầu tiên áp dụng những kiến thức được học, kiến thức tự tìm hiểu vào thiết
kế một bộ khuôn hoàn chỉnh nên thấy rất thú vị. Những kiến thức khi trao đổi với
các thầy sẽ rất quý báu cho quá trình học tập tại trường của chúng em và quá trình
công tác sau này.
Sau 15 tuần được hướng dẫn tại bộ môn với thầy Phạm Minh Hải cùng các thầy
trong bộ môn chúng em đã hoàn thành Đồ án khuôn chất dẻo, sản phẩm là Giá đặt
đĩa CD. Về cơ bản đã hoàn thành được bản thiết kế, bản thuyết minh các phần hệ
thông kênh dẫn, hệ thông đẩy sản phẩm, hệ thống làm mát,…
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Minh Hải cùng các thầy trong bộ
môn đã hướng dẫn giúp đỡ chỉ bảo tận tình giúp chúng em hoàn thành đồ án này!
Hà Nội, Ngày 24 tháng 12 năm 2012
Sinh viên

Phần I
Đồ án khuôn chất dẻo

-1

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Giới thiệu sản phẩm và công nghệ gia công
I.

Giới thiệu sản phẩm

- Công dụng: dùng để đựng đĩa CD, VCD, DVD,...
- Môi trường làm việc làm việc ở nhiệt độ phòng, chịu lực nhỏ
- Chọn vật liệu sản xuất:
+ Vật liệu sản xuất là nhựa thông dụng: PE, PS, ABS, PSHI, PVC, PMMA,...
+ Tính chất: trọng lượng nhẹ và cứng; cách điện cách nhiệt; chảy tốt, có thể dùng
nhiều phương pháp gia công; kháng nước và hóa chất; Rẻ; ...
+ Ứng dụng: sản xuất hàng loạt vật dụng sinh hoạt.
+ Lựa chọn PSHI vì: cơ tính tốt hơn PS, chịu được va đập, dễ chảy và độ ổn định
nhiệt cao, và đặc biệt là rẻ => hiệu quả kinh tế
+ Các thông số kỹ thuật của vật liệu PSHI: Độ bền kéo: 70N/mm 2, Độ dai va đập:
18KJ/m2, Modun đàn đồi: 2.45MPa, Trọng lượng riêng: 1,05g/cm2, Độ giãn dài
phá hủy: 33%. Độ hút ẩm 0,03%.
+ Sản phẩm có dạng là 3 tam giác đối xứng cắt với 1 hình tròn bên trong. Bề dày
mỏng và có đế tựa ghép nối mặt trên của chi tiết. Do tính phức tạp của sản phẩm
nên ta chọn loại khuôn 1 ổ.
Khối lượng sản phẩm :20g.

Đồ án khuôn chất dẻo

-2

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

R7

1

R7

2.0

R2.0

2
R2

E

C

R

D

W E
R

O
C D T

O

W

T

2

R53R43

R21.8
10

R1.3

C

1

A

R
D T
O W E

1

R5
R9

1

2

R9

A
M?t c?t

A-A

B

B

T? l? 5:1

1
1

14

7

0.5
1

0.2

2
Ghi chú :
1.Có 14 du?ng gân Ø0.5 cách nhau 1mm
2.C? ch? : 5×4×0.5

Yêu cầu về khuôn : Khuôn 2 tấm, kết cấu khuôn có thêm các miếng
ghép.Lực bám chủ yếu trên 3 đế của sản phẩm ta làm 3 chốt đẩy ở 3 đế. Tuy nhiên
do sản phẩm có bề dày mỏng để tránh gãy khi đẩy tao chọn thêm 9 chốt đẩy nữa.

II.

Tính toán độ co ngót.

Độ co ngót của nhựa PSHI vào khoảng 0.3÷ 0.6%.
Do vật liệu bị co ngót khi làm nguội sản phẩm nên phải tăng tất cả các kích
thước lên 1.003÷1.006 lần, chọn 1.005 lần.

III. Thiết kế mặt phân khuôn.

Đồ án khuôn chất dẻo

-3

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD

R1


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Thiết kế khuôn đúc phun vật liệu nhựa dẻo bắt đầu từ xác định mặt phân
khuôn trên sản phẩm,để từ đó định hình cơ bản về lòng và lõi khuôn cần thiết
kế. Mặt phân khuôn là mặt chia khuôn ra 2 phần :phần khuôn động và phần
khuôn tĩnh.
Mặt phân khuôn và hướng mở khuôn vuông góc với nhau. Mặt phân khuôn
có thể chỉ là 1 mặt phẳng ,cũng có thể gồm nhiều mặt phẳng dính liền với nhau,
cũng có thể là những mặt cong nối liền với mặt phẳng hay nối với mặt cong
khác.
Mặt phân khuôn phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+Dễ đẩy sản phẩm nhất.
+Có biên dạng đơn giản và có diện tích hình chiếu có hướng vuông góc với
hướng mở khuôn là lớn nhất.
+ Mặt phân khuôn phải được xây dựng trên cơ sở đường phân khuôn được
kéo thoe 1 hướng hoặc nhiều hướng tạo với hướng mở khuôn 1 góc.
Mặt phân khuôn của sản phẩm thiết kế là:

Đồ án khuôn chất dẻo

-4

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD

Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

B?n v? khuôn s?n ph?m

IV. Xây dựng lòng khuôn và lõi khuôn.

Số lòng khuôn tối thiểu trên khuôn tính theo số lượng sản phẩm trên đơn đặt
hàng :
n = L.K.t c /(24.3600.t m )
Trong đó :
- L : Số sản phẩm trong một lô sản xuất, L =25000 sản phẩm.
- K : Hệ số do phế phẩm, K =1/(1-k), với k là tỷ lệ phế phẩm,chọn k=5%.
Vậy K=1/(1-0.05)= 1,0526.
Đồ án khuôn chất dẻo

-5

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

- t c :thời gian của một chu kỳ ép phun, t c =45s.
- t m : thời gian để hoàn tất số lô sản phẩm (ngày), t m =14 ngày.

Ta chọn lòng khuôn 1 ổ.
Có 2 kiểu tạo lòng và lõi khuôn:
1.kiểu 1:
Sử dụng vỏ khuôn tiêu chuẩn đã có sẵn của các hang chuyên sản xuất các
chi tiết chuẩn dùng cho khuôn đúc phun vật liệu plastic như :DME,
EOC,FUTABA,HASCO…. Vì vậy việc tạo ra lòng khuôn và lõi khuôn sẽ khác.Đó
là chúng ta sẽ chèn phần lõi và phần lòng khuôn vào vỏ khuôn có sẵn mà thôi.
Với kiểu khuôn này ta sẽ giảm được chi phí về gai công các lỗ nắp chốt dẫn
hướng, bạc dẫn hướng…Sửa chữa thay thế dễ dàng vì các chi tiết có sẵn trong vỏ
khuôn đã được tiêu chuẩn hóa.Vỏ khuôn đã bao gồm các tấm khuôn cơ bản đầy đủ,
chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng ,vòng định vị, có thể có cả bạc dẫn hướng, chốt
hồi, các bu long,các ốc vít…
Ta chọn sơ đồ về kích thước của lòng khuôn và lõi khuôn theo kích thước
của sản phẩm có tính đến khoảng cách đường làm mát và kênh dẫn nhựa như sau :
+ Đẩy sản phẩm : Theo kết cấu sản phẩm nhận thấy nên đẩy bằng chốt.
+ Kiểu vỏ khuôn : theo tiêu chuẩn DMA.
+ Khoảng cách hệ thống làm nguội với sản phẩm và dự tính vị trí hệ thống làm
nguội khuôn: Do sản phẩm có dạng hình tròn vì thế kênh làm mát sẽ có dạng hình
tròn ⇒ tấm lòng và lõi khuôn sẽ được làm từ 2 miếng để dễ gia công kênh làm mát.
2.Kiểu 2
Với kiểu này chúng ta sẽ sử dụng ngay một tấm kim loại lớn sau đó đem gia
công tạo biên dạng lòng khuôn và lõi khuôn.Tức là khối l òng khuôn và khối lõi
khuôn trở thành các tấm khuôn: tấm lòng khuôn và tấm lõi khuôn. Vì vậy kích
Đồ án khuôn chất dẻo

-6

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD

Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

thước của các tấm khuôn này sẽ lớn hơn các khối kim loại trên.Nhưng kích thước
của tấm khuôn vẫ được xác định như trên nhưng có tính đến nhưng có tính đến hệ
thống dẫn hướng và tiêu chuẩn cá tấm khuôn.
Chi tiết có mặt phân khuôn là mặt phẳng ,khi đó ta tính được bề dày lòng
khuôn theo công thức :
f=

PD .h 4 .12 PD .h 2 .2,6.1,2
+
2.E.s
8.E.s 3

Trong đó:
- f: độ võng lòng khuôn.
- h: chiều sâu lòng khuôn, h=21mm.
- s: bề dày lòng khuôn.
- P D : áp suất phun. Lấy P D =60MPa=60.10 6 N/mm.
- E: mô đun đàn hồi của vật liệu chế tạo khuôn.Lấy E =210GPa.
Chi tiết đồi hỏi độ chính xác cao nên ta chọn f=0,001. Từ công thức trên tính
được bề dày lòng khuôn s=20mm.

V.Công nghệ gia công
- Mô tả: Kỹ thuật ép phunđược mô tả như là một quá trình chuyển đổi
nhiệt của vật liệu nhựa: 1-chảy; 2-bơm vào trong khuôn, 3-làm nguội; 4sau khi sản phẩm cứng, khuôn mở ra và đẩy sản phẩm để lấy sản phẩm.
Khuôn sẽ đóng lại và bắt đầu một chu trình mới. Sự lặp đi lặp lại của một
chuổi các sản phẩm gọi là chu trình làm khuôn. Mỗi khuôn và mỗi loại

vật liệu gia công trong đó sẽ có một thời gian cho chu trình tối ưu. điều
này bắt buộc người điều khiển máy phải điều chỉnh thời gian của một chu
kỳ máy tối ưu để đạt được sản phẩm có chất lượng cao.

Đồ án khuôn chất dẻo

-7

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

- Khuôn được xem là trái tim của quy trình công nghệ,được làm từ thép
cứng và thườngđược chứa một hoặc nhiều cốc khuôn,có hình dạng của
sản phẩm.khuôn có hình dạng không giới hạn,có thể phức tạp hoặc
lớn và được điền đầy bằng một lần phun. Sản phẩm đi từ công
nghệ ép phun có thể thiết kế có nhiều lỗ, gân và mặt cắt giao nhau trên
thành.

VI.Tính toán lực kẹp tối thiểu và chọn máy
1. Tính toán lực kẹp khuôn
+Lực kẹp khuôn cần thiết
Fk>(S.P)
Trong đó
S:diện tích hình chiếu của sản phẩm theo hướng kẹp khuôn
P:áp suất trung bình trong khuôn
S=80cm2

P=1800N/cm2
Fk>80.1800=14400=14,4 tấn
+Lực mở khuôn lấy theo kinh nghiệm < lực đóng khuôn 15%
Fm=Fh-15%Fh=14,4.85%=12,2 tấn
+Khoảng mở khuôn: lấy bằng 1,5 lần chiều cao của chi tiết theo hướng mở khuôn
Hmở=22.1,5=33 cm
+Tính thời gian chu kì ước lượng sản phẩm
Thời gian đóng mở khuôn lấy theo kinh nghiệm
Tđ-m=2.0.75=1.5 (s)

Đồ án khuôn chất dẻo

-8

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Thời gian lấy sản phẩm
Tép=1,7 (s)
Thời gian làm nguội
Tnguội=8 (s)
Thời gian duy trì: lấy theo thực nghiệm
Tdt-lm=20 (s)
Thời gian một chu kỳ ước lượng sản phẩm là
T=36,3 s =>
2.

Chọn máy CLF-500PET

VII.Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa
1. Kênh dẫn
Các kênh dẫn nhựa là cầu nối giữa các miệng phun và cuống phun. Chúng làm
nhiệm vụ đưa nhựa vào các lòng khuôn. Vì thế khi thiết kế chúng cần phải tuân thủ
một số các nguyên tắc kỹ thuật để đảm bảo chất lượng cho hầu hết sản phẩm. Sau
đây là một số nguyên tắc mà ta cần phải tuân thủ:
- Giảm đến mức tối thiểu sự thay đổi tiết diện kênh dẫn
- Nhựa kênh dẫn phải thoát khuôn
- Toàn bộ chiều dài kênh dẫn nên càng ngắn nếu có thể để tránh mất mát áp và
mất nhiệt trong quá trình điền đầy
- Mặt cắt kênh dẫn phải đủ lớn để đảm bảo sự điền đầy cho toàn bộ sản phẩm mà
không làm thời gian chu kỳ quá dài, tốn nhiều vật liệu và lực kẹp lớn.
a. Chọn mặt cắt ngang của kênh dẫn nhựa

Đồ án khuôn chất dẻo

-9

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Chọn tiết diện là hình tròn: tuy giá thành gia công cao nhưng cho phép một lượng
vật liệu tối đa chảy qua mà ít bị mất nhiệt.

b. Kích thước của kênh dẫn
Việc tính toán để có được đường kính và chiều dài kênh dẫn hợp lý là rất quan
trọng vì khi một kênh dẫn quá lớn hay quá dài sẽ làm cản trở dòng chảy và gây ra
mất mát áp trên nó, tốn nhiều vật liệu và làm tăng thời gian chu kỳ. Do đó, ta nên
thiết kế kênh dẫn nhỏ ở mức có thể để có thể lợi dụng nhiệt ma sát trên nó gia nhiệt
cho nhựa lỏng giúp quá trình điền đầy lòng khuôn thuận lợi hơn và sản phẩm ít bị
quá nhiệt.

Sản phẩm cần làm có kích thước là:
Khối lượng W= 20g,
Chiều dày thành S=2mm
Dựa vào biểu đồ biểu diễn đường kính kênh dẫn theo trọng lượng và chiều dày sản
phẩm ta xác đình được đường kính kênh dẫn là D=4.2mm.

Đồ án khuôn chất dẻo

- 10

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

600

500

W(g)

400

300

S=5

S=4

S=
3

S=
1

100

S=2

200

40
2.5

3

3.5

4 4.2 4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

D(mm)
2. Cuống phun
- Cuống phun nối trực tiếp với vòi phun của máy ép phun để đưa nhựa vào kênh
dẫn qua miệng phun và vào các lòng khuôn. Kích thước bạc phun sau khi tính toán
theo tiêu chuẩn được tra theo bảng sau:

Đồ án khuôn chất dẻo

- 11

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD

8


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Đầu cuống phun nên càng nhỏ càng tốt nhưng vẫn phải đảm bảo sự điền đầy đồng
đều giữa các lòng khuôn với nhau. Góc côn của cuống phun cần phải đủ lớn để dễ
thoát khuôn nhưng đường kính cuống phun thì đừng quá lớn vì sẽ làm tăng thời
gian làm nguội và tốn vật liệu.
Căn cứ vào sản phẩm 20g nên ta chọn d= 2,5 mm, D= 5 mm, = 3o
Sản phẩm có tính đối xứng 3 cạnh tam giác đều nên ta chọn loại phun điểm, miệng
phun cạnh.
Với trọng lượng 20g ta chọn miệng phun điểm Ø1,2mm

VIII.Mô tả thiết kế lòng khuôn lõi khuôn và cách gia công
1. Tính toán tấm thớt tĩnh
Độ võng tấm thớt kẹp ở đỉnh được xác định bằng việc thừa nhận trường hợp
một tấm thớt có tất cả 4 mép

Đồ án khuôn chất dẻo

- 12

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

(mm)
Trong đó:
-

f: độ võng lòng khuôn
D: đường kính tương đương của tấm thớt
S: chiều dày tấm
P: Áp suất phun, P=60MPa=60.106 N/mm
E: module đàn hồi vật liệu chế tạo khuôn, E= 210 GPa

Độ võng cho phép là 0,02 mm, chọn bề dày tấm thớt tĩnh là s = 20mm, khuôn 1 ổ
nên kích thước của tấm tĩnh là 240 × 210 × 20mm

Tấm thớt tĩnh :

1

20.0

15
4×Μ2

281

20

4×Μ8

2. Tính toán tấm thớt động
Đồ án khuôn chất dẻo

- 13

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD

Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Kích thước tấm thớt giữ lõi được xác định từ biểu thức:
(mm)
Trong đó:
-

f: độ võng lòng khuôn
h: chiều dài tự do
s: chiều dài tấm thớt
P: áp suất phun, P=60.106 N/mm

Chiều cao thành trong của sản phẩm là 2 mm, với độ võng 0,2 ta chọn chiều dày
tấm thớt tĩnh là 20 mm.Kích thước tấm tĩnh là 240 × 210mm.
Khuôn 1 ổ lấy theo kích thước dài và rộng của tấm tĩnh nên kích thước của thớt
động là 240x210x25 mm.

Tấm thớt động :

25.0

R3

R7

Đồ án khuôn chất dẻo

- 14

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

3. Tính toán các tấm đỡ
Khi ghép lõi, lòng và lõi khuôn phải được gá trên một tấm đỡ một cách chắc chắn
và tấm đỡ này là phần khuôn lấy chuẩn lắp ghép chặt chẽ thông qua mối ghép.
Công thức tính độ dày tấm đỡ:

(mm)
Trong đó:



- p: áp lực của nhựa tác dụng vào khuôn, lấy p=700 (kg/cm2)
- b: chiều rộng của lõi thép (mm), b=210mm.
- E: modun đàn hồi, E=210 GPa.
- B: chiều rộng tấm đỡ. B=210mm.
- d: độ võng cho phép, d=0,1mm.
- L: chiều dài vùng diện tích không đỡ.L = 260mm.
h=28.765 (mm)

Chọn h=20 mm.
Chọn kích thước tấm đỡ 240x210x20mm.

IX.Thiết kế hệ thống làm nguội
1. Các phương pháp làm nguội:
+ Làm nguội bằng khí: khuôn được làm nguội bằng khí nhờ vào bức xạ nhiệt của
théo làm khuôn ra môi trường xung quanh
+ Làm nguội bằng nước hoặc hỗn hợp Etylen Glycol. Đây là phương pháp được sử
dụng rộng rãi nhất hiện nay. Khuôn được làm nguội nhờ vào các kênh dẫn chứa
chất làm nguội được bố trí trong các tấm khuôn.

Đồ án khuôn chất dẻo

- 15

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

2. Hệ thống làm nguội hoàn chỉnh

Trong đó
A: bể chứa, B: khuôn, C: ống phân phối nước hoặc hỗn hợp làm nguội, D: bơm, E:
kênh làm nguội, F: ống dẫn, G: vách làm nguội, H: bộ điều khiển nhiệt.

Để thời gian làm nguội ngắn, cần phải biết đựt hệ thống làm nguội đúng chỗ, điều
này rất quan trọng vì thực tế thời gian làm nguội chiếm 50-60% toàn bộ thời gian
chu kỳ phun.
Để điều khiển tốt nhiệt độ trong khuôn cần lưu ý:

+ Những kênh làm nguội phải đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt, nhưng chú ý
đến độ bền cơ học của vật liệu làm khuôn.
+ Đường kính kênh làm nguội phải lớn hơn 8mm và giữ nguyên như vậy để tránh
tốc độ chảy của chất lỏng đang làm nguội khác nhau do đường kính kênh làm
nguội khác nhau.
+ Nên chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vòng làm nguội để tránh các kênh làm
nguội quá dài dẫn đến chênh lệch nhiệt độ lớn, ở ngoài cùng nhiệt độ sẽ là quá cao
để làm lạnh có hiệu quả.
+ Tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn cũng rất quan trọng.

Đồ án khuôn chất dẻo

- 16

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Ta thiết kế đường nước Φ = 10mm vòng quanh khuôn trên và khuôn dưới. Gia
công lỗ ren M12x1 để bắt cổ nước. Khoảng cách bề dày >5m.
Theo kinh nghiệm sản xuất với bề dày thành phảm >2mm thì chọn đường kính
kênh dẫn chất lỏng làm nguội là D=10mm
Ta chọn kiểu làm nguội có dạng phù hợp với những sản phẩm tròn xoay, (thể
hiện trên bản vẽ).
Ưu điểm
- Làm nguội đồng đều trên bề mặt sản phẩm.
- Dễ gia công đường nước.

- Có thể điều chỉnh vị trí làm nguội tại những vị trí bề dày khác nhau.
- Chú ý dùng các sin để ngăn rò rỉ tại bề mặt tiếp xúc.
Thời gian làm nguội sản phẩm
Tnguội =h2/a
h: bề dày lớn nhất của sản phẩm (cm)
Tnguội: thời gian làm nguội
a: hệ số khuếch tán
a=K/(p.Cp)=0,2/(1,05.1,33) = 0,14
Tnguội=22/(0,14) =28(s)

3. Tính toán hệ thống làm nguội
Để tính toán hệ thống làm nguội trước hết ta cần tính lượng nhiệt trao đổi sau đó
dựa vào kết cấu khuôn sơ bộ để bố trí đường nước và ưu tiên cho các chốt dẫn
hướng dựa vào thời gian chu kì khuôn tính ra thời gian làm nguội để từ đó tính
được lưu lượng nước cần thiết
+ Tính lượng nước làm nguội: Theo định luật bảo toàn năng lượng thì nhiệt lường
cần lấy đi làm nguội sản phẩm phải bằng lượng nhiệt nhận được của chất làm mát
qua hệ thống làm mát

Đồ án khuôn chất dẻo

- 17

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Lượng nhiệt cần lấy đi:
Qnh.Cnd.(T1-T2)
Trong đó:
-

mnh: khối lượng sản phẩm, mnh=0,02 kg
Cnd: nhiệt dung riêng của nhựa PSHI, Cnd=1,33 kJ/kgoC
T1: nhiệt độ gia công của nhựa, T1=260oC
T2: nhiệt độ của sản phẩm, T2=50oC

Thay số vào ta có lượng nhiệt cần lấy đi là:
Qnh=0,02.1,33.(260-50)=5,6 (kJ)
Nhiệt lương do nước hấp thụ
Qn=mn.Cn.(T3-T4)
Trong đó:
-

mn: khối lượng nước cần tìm
Cn: nhiệt dung riêng của nước, Cn= 4,2kJ/kgoC
T3: nhiệt độ nước ở cửa ra, T3= 30oC
T4: nhiệt độ nước ở cửa vào, T4= 25oC

Ta có: Qn= mn.4,17.10
Phương trình cân bằng nhiệt:
Qnh= Qn
mn= 0,27 kg
V= mn.d
V= 0,27 l
Chọn chu kì sản phẩm 30s
Vn=0,27.2=0,55 (l/phút)

Đồ án khuôn chất dẻo

- 18

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

X.Hệ thống đẩy sản phẩm
1. Thiết kế hệ thống đẩy
Hệ thống đẩy dùng chốt đẩy: các chốt đẩy được gia công rất chính xác và được
chọn theo tiêu chuẩn. Thông thường, các chốt đẩy chỉ được gia công chính xác ở
phần dẫ hướng và được lắp theo hệ thống trục. Độ cứng của thân chốt khoảng 6065HRC, độ cứng của đầu chốt khoảng 30-35 HRC

Chức năng của hệ thống đẩy là đẩy sản phẩm ra sau khi khuôn mở và sản phẩm
không bị hỏng. Mục đích của việc tính toán làm sao phải đủ lực để đẩy sản phẩm
ra khỏi lõi khuôn.
Độ co ngót của sản phẩm bị hạn chế bởi lõi. Nó xảy ra ngay cả khi còn nằm trong
khuôn kín cũng như sau khi nó tách khỏi lõi khuôn cho đến khi sản phẩm bị đẩy ra
hoàn toàn. Độ co ngót đó làm chiều dày thành sản phẩm do đó mặt ngoài sản phẩm
tách khỏi lòng khuôn và xuất hiện lớp không khí giữa sản phẩm và lòng khuôn. Kết
quả này làm cho tát cả các kích thước ngoài của sản phẩm bị bé đi, nhưng mặt
trong tiếp xúc với lõi khuôn, kích thước không bị bé đi, do đó trong tiết diện tồn tại
ứng suất kéo (σk). Lực bám dính của vật lên bề mặt khuôn đực phụ thuộc vào tính
chất cuả vật liệu, độ nhám tế vi bề mặt khuôn và giá trị áp suất dư tác dụng vào
mặt khuôn sai khi rót đầy vật đúc.

Cản trở việc đẩy sản phẩm ra là các lực xuất hiện do chênh lệch áp suất giữa bề
mặt lõi khuôn và áp suất khí trời bên ngoài có ở giữa mặt trong của sản phẩm và bề
mặt ngoài của lõi khuôn khi đẩy.

Đồ án khuôn chất dẻo

- 19

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Lực danh nghĩa tạo ra dưới tác dụng của ứng suất kéo do co ngót, lực bám dính và
áp suất khí trời tác động vào mặt ngoài của sản phẩm, ép nó vào khuôn. Lực dọc
trục toàn phần (Pđẩy) cần thiết để đẩy sản phẩm ra khỏi lõi khuôn phải lớn hơn lực
ma sát dính ra do lực pháp tuyến (P bám). Để xác định lực toàn phần P 0 cần phải tính
đến thành phần lực chiều trục tiêu tốn do di chuyển các chi tiết trong hệ thống P dch:
P0 = Pđẩy + Pdch
Xác định các lực trên không chỉ cần thiết để làm rõ khả năng đẩy sản phẩm ra khỏi
lõi khuôn bằng lực tách của máy mà còn làm rõ khả năng làm hỏng sản phẩm,
nhưng khả năng có thể là:
- Làm mềm mặt tỳ của sản phẩm tại nơi chịu áp lực đẩy của chi tiết đẩy.
- Gây uốn dọc và tạo nếp nhăn trên thành sản phẩm.
- Gây võng, giãn và cắt dạng chân chim thành sản phẩm theo phương
vuông góc với phương đẩy.
- Gây xây xước bề mặt sản phẩm có chuyển động tương đối với bề mặt lõi
khuôn do lực bám dính và lực ma sát.

- Làm biến dạng sản phẩm khi các vị trí phân bố các chi tiết đẩy không đối
xứng với các ống đẩy và tạo nên chân không giữa các vành của sản phẩm
và mặt ngoài của lõi khuôn.
- Đường kính chốt đẩy tính theo công thức kinh nghiệm.
D > 0,028.L
Với:
D là đường kính chốt đẩy
L chiều dài của chốt đẩy ( ta chọn L =15cm )
Đường kính chốt đẩy là: 0.028 15 =0.42 (cm ) = 4.2 (mm)

2. Tính toán lực đẩy cần thiết để đẩy sản phẩm
Khi tính toán gần đúng lực để đẩy sản phẩm ra khỏi lõi khuôn được thực hiện với
đô co ngót chung của phần khó hơn sao cho đủ để tách sản phẩm ra khỏi lõi khuôn

Đồ án khuôn chất dẻo

- 20

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

ở nhiệt độ của sản phẩm trong thời gian đẩy. Sự co ngót sản phẩm ở khuôn đực
biến đổi thành ứng suất và sự co ngót tương đối được xác định:
Xnp = Xnp - X1 (%)

(1)

Trong đó
X1 độ co ngót tự do sau khi tách khỏi khuôn đực
X1 = a.∆t.100% đối với co ngót tự do: ∆ t = Xi -Xm , 0K
a hệ số dãn nở dài

Ti nhiệt độ SP trên tấm đẩy,
khi tách khỏi khuôn đực 0K (Ti < Tch)
Tm nhiệt độ môi trường xung quanh

0

K

Sự co ngót không thực Xnp gọi là lượng kéo dài ∆l so với chiều dài ban đầu l ε =
∆l/l.
Đối với SP hình trụ với đường kính ngoài D =2R, đường kính d 1=2r, chiều dài ta
có

d1 đường kính trong giả thiết không bị co. Khi các biến dạng nằm trong giới
hạn đàn hồi (phù hợp với đinh luật Húc) ta có:

Đồ án khuôn chất dẻo

- 21

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

Từ đó

(2).

Trong đó: σ’ và E’ là ứng suất và mo đun đàn hồi ở nhiệt độ sản phẩm ứng
với thời điểm khi bắt đầu đẩy sản phẩm.
Lực kéo F tạo ra bởi ứng suất. σ (trong điều kiện khuôn đực và khuôn cái đồng
tâm) trong hai mặt cắt qua tâm đối xứng với một đường kính (hình vẽ(a)) được xác
định bằng phương trình:

F = σ . (D – d1).1 = 2.a.1. σ

(N)

(3)

Ngoại lực ΣF = F xuất hiện dưới dạng của áp suất hướng kính bên trong p lên
thành ống. Lực F1 là thành phần lực thẳng đứng tác dụng lên một phần tử diện tích
∆S dưới áp lực p.
3.Công thức tính toán hệ thống đẩy.

Fe lực đẩy
(N)
∆ hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu (cm/0C)
(N/cm2)

E mô đun đàn hồi

Đồ án khuôn chất dẻo

- 22

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

∆t = Tm –Te
Tm nhiệt độ chảy của vật liệu

(0C)

Te nhiệt độ khuôn khi đẩy

(0C)

A diện tích tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi khuôn theo hướng đẩy (cm2)
μ hệ số ma sát giữa vật liệu và lõi
γ hệ số possion
d đường kính của lõi khuôn

(cm)

t bề dày của sản phẩm

(cm)

Nhựa PSHI: E = 3.103 (N/cm2)
μ =0.3
Tm = 2200C
Te = 60 0C
α= 10-5 (cm/0C)
γ = 1,33

Ta có Σ diện tích bên trong:
A = 20 (cm2), (gồm diện tích 3 trụ cách đều nhau)
d =1,3 cm
∆t = Tm - Te = 220 – 60 = 160 0C

Đồ án khuôn chất dẻo

- 23

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD


Bộ môn: Cơ học vật liệu

Đồ án khuôn chất dẻo

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

- 24

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD

Bộ môn: Cơ học vật liệu

Đồ án khuôn chất dẻo

GVHD: PGS.TS.Phạm Minh Hải

- 25

Sản phẩm Giá đặt đĩa CD