Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn

Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

Lời nói đầu

C ông nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết định trong sự
nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc. Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế
tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân, việc phát triển
ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nớc ta.
Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải đợc tiến hành đồng thời với việc phát
triển nguồn nhân lực và đầu t các trang bị hiện đại. Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm
vụ trọng tâm của các trờng đại học.
Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ s cơ
khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tơng đối rộng, đồng
thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp
trong sản xuất.
Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s và
cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành
kinh tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực ...vv
Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn Huy Ninh
đến nay chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp CNCTM . Nội dung của đồ án bao gồm 3
phần: Tìm hiểu về phần mềm thiết kế 3D CATIA , ứng dụng thiết kế sản phẩm hộp nhựa ,
lập quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn .Trong quá trình thiết kế và tính toán tất
nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, chúng em rất mong đợc
sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến
của các bạn để lần thiết kế sau và trong thực tế sau này đợc hoàn thiện hơn .
Chúng em xin chân thành cảm ơn !!!
Ngày

tháng

năm 2006

Phí Trọng Hùng
Nguyễn Trờng Giang

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
1


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

Mục lục
Chơng 1 : Tổng quan về công nghệ chế tạo sản phẩm chất dẻo .
1.1.Vật liệu nhiệt dẻo
1.2. Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết chất dẻo .
1.3. Máy ép phun HC 250
1.4.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu hộp
Chơng 2 : Thiết kế khuôn nhựa.
2.1. Giới thiệu chung về khuôn nhựa.
2.2. Các kiểu khuôn cơ bản
2.3. Các bộ phận cơ bản của khuôn
2.3.1. Hệ thống cấp nhựa
2.3.2. Hệ thống đẩy
2.3.3. Lõi mặt bên

2.3.4. Hệ thống làm mát
2.4. ứng dụng thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp
2.5. Công nghệ chế tạo khuôn
Chơng 3 : Thiết kế quy trình công nghệ gia công lòng khuôn và lõi khuôn .
3.1.Thiết kế quy trình công nghệ gia công lòng khuôn
3.1.1.Phân tích bản vẽ chi tiết gia công.
3.1.2. Thiết kế nguyên công.
3.2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công lõi khuôn
3.2.1. Phân tích bản vẽ chi tiết gia công.
3.2.2. Thiết kế nguyên công.
3.2.3. Tính lợng d gia công.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
2


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

Chơng 4 : Thiết kế đồ gá
4.1. Đồ gá khoan 4 lỗ 5
4.2. Đồ gá phay 2 lỗ nghiêng
4.3. Đồ gá khoan 4 lỗ lắp bạc dẫn hớng , 4 lỗ lắp chốt hồi , 8 lỗ M10
Chơng 5 : Chơng trình CNC gia công lòng khuôn và lõi khuôn.
5.1. Gia công lòng khuôn
5.1.1.Chọn máy CNC
5.1.2.Sơ đồ gia công

5.2. Gia công lõi khuôn
5.2.1.Chọn máy CNC
5.2.2.Sơ đồ gia công
5.3. Chơng trình CNC gia công lòng khuôn và lõi khuôn

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
3


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

Chơng 1
Tổng quan về công nghệ chế tạo
sản phẩm chất dẻo
1.1. vật liệu nhiệt dẻo.
Định nghĩa : Vật liệu nhiệt dẻo là vật chất dẻo có thể nung nóng cho mềm ra nhiều
lần sau khi nguội . Nó có thể đợc phun khuôn, đợc nghiền vụn lại và lập lại quá trình
đó. Tất nhiên là vật liệu chất dẻo sẽ bị mất phẩm chất khi quá trình đó lặp lại nhiều
lần và sẽ mất đi các tính chất mong đợi .
Vật liệu chế tạo chi tiết hộp có tên thơng mại là Styrene co-polymers (ABS).
Vật liệu nhiệt dẻo này có độ cứng bề mặt cao , khó bị xớc , nhuộm màu tốt , có ánh
quang bề mặt , dễ tạo hình và bền dai về đặc tính nhng thờng không trong suốt do cấu
trúc tinh thể gây cản trở cho sự truyền qua của ánh sáng. Vật liệu này thờng đợc yêu
thích trong công nghiệp làm đồ gia dụng nh là : vỏ thiết bị văn phòng , vỏ thiết bị điện
tử tin học , vali ...
Dấu hiệu nhận biết nhựa ABS :

Nhựa Mềm ra
ABS

Có

Bắt lửa

Màu lửa
Lửa màu

Dễ

vàng,nhiều
muội than

Cháy tiếp Khói
Có

Bồ

Mùi
Dầu

hóng nóng

Một số tính chất khác :
- Tỷ trọng (g/cm3): 1,03 1,06
- Độ bền kéo (Mpa) : 40 60

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế

quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
4

Dấu hiệu khác
Khá mềm
dẻo,gõ nghe
trầm đục


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

- Độ dãn dài (%) : 3
- Độ bền va đập khía (kJ/m2) : 80
- Độ cứng bề mặt (N/mm2) : 60 100
- Môđun đàn hồi (Mpa) : 1500 2500
- Điểm hóa mềm Vicat (oC) : 90 - 98
- Hệ số giãn nở nhiệt ( 106 /K) : 85 100
- Giới hạn nhiệt độ sử dụng : +Ngắn hạn : 105
+Dài hạn : 90
- Điện trở khối ( .cm ) : 1015 1016
- Điện áp đánh thủng (kV/mm) : 30 40
- Độ hấp thụ nớc (%) : 0,8 1,6
Chiều dầy thành sản phẩm của ABS :
Chiều dầy Min (mm)
1,0

Chiều dầy trung bình (mm)

2,4

Chiều dầy Max (mm)
9,5

Ước tính độ co của sản phẩm : khi ớc tính độ co của sản phẩm, giá trị độ co đợc dùng
là giá trị đo trung bình của vật liệu nhựa làm ra sản phẩm. Từ bản vẽ sản phẩm mà
trong đó vật liệu phun khuôn là ABS , giá trị độ co là (0,4 0,7)%. Do đó lấy giá trị
trung bình của độ co là : 0,7% nghĩa là tất cả các kích thớc của lòng khuôn và lõi
khuôn phải đợc nhân lên 1,007 .
1.2.Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết chất dẻo và ứng dụng
chế tạo hộp nhựa .
Nguyên công 1: Chuẩn bị vật liệu.
Bớc 1: Chuyển vật liệu ở dạng khối, tấm sang dạng hạt.
- Sử dụng máy nghiền nhằm nghiền nhỏ vật liệu. Hạt càng nhỏ thì khả năng phân
bố càng đều hơn.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
5


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

Bớc 2: Trộn đều vật liệu.
- Sử dụng máy khuấy , máy trộn trục vít tạo ra sự chuyển động tơng đối giữa các
hạt trong vật liệu nhằm pha trộn đều.

Bớc 3: Làm dẻo và nhuyễn hoá vật liệu.
Vật liệu đợc trộn đều và sấy khô ở bớc gia công trớc đựoc làm nóng chảy, sau đó nó
đợc làm nhuyễn và tạo thể thống nhất.
Bớc 4: Tạo hạt cho vật liệu.
Vật liệu đợc tạo thành bằng 2 phơng pháp: Tạo hạt nóng và nguội .
- Tạo hạt nóng đợc lắp thêm đầu đùn nhiều lỗ. Vật liệu qua đầu đùn đợc cắt thành
những kích thớc nhất định qua khoang chứa làm nguội và đợc làm nguội bằng nớc
hoặc không khí.
- Tạo hạt nguội bằng nớc thì đợc đem đi sấy khô rồi đóng gói.
Nguyên công 2: Quá trình đúc phun nhựa.
Vật liệu chất dẻo đợc cho vào phễu định hớng và cấp liệu trên xilanh của máy đi vào
rãnh trục vít trong xilanh. Do chuyển động quay của trục vít làm cho vật liệu đợc vận
chuyển lên phía vòi phun. Trong suốt quá trình đó, vật liệu đợc cấp nhiệt từ thành
xilanh do các nhân tố cung cấp nh hơi nóng, điện trở
Nguyên công 3: Quá trình đúc phun giữ áp suất ép nhựa và làm mát.
Lợng vật liệu cần thiết để điền đầy khoang tạo hình của khuôn đợc tập trung ở khoang
trống trớc trục vít. Trong quá trình điền đầy khuôn, trục vít thực hiện chuyển động
dọc trục về phía trớc, áp lực tăng đẩy khối vật liệu nóng chảy qua vòi phun vào khuôn.
Giai đoạn tăng áp ngay khi vật liệu điền vào khuôn. Trong giai đoạn này dới áp lực từ
ngoài một lợng nhỏ vật liệu đợc thêm vào lòng khuôn và áp lực tăng theo chiều dọc
khuôn. Khi vật liệu nguội gây ra hiện tợng co ngót và áp lực khuôn giảm xuống.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
6


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46

Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

áp lực ở các điểm khác nhau dọc theo khuôn không đồng đều áp lực trong khuôn. ở
giai đoạn này phụ thuộc vào áp lực do pístông đúc phun truyền cho và phụ thuộc vào
kết cấu của máy.
Kết cấu của máy đúc phun có ảnh hởng đến đặc trng thay đổi áp lực trong khuôn. Đặc
trng thay đổi áp lực dọc theo khuôn phụ thuộc vào độ dầy khoang định hình của
khuôn. Bề dày càng tăng thì càng dễ truyền lực. Tốc độ làm nguội càng lớn, độ nhớt
của vật liệu càng tăng, giảm việc truyền việc áp lực.
Đặc trng truyền áp lực vật liệu phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ vật liệu. Nhiệt độ và độ
chảy của vật liệu tăng tạo thuận lợi cho việc truyền áp lực, khi nhiệt độ giảm làm cho
việc truyền áp lực gặp khó khăn.
Nguyên công 4: Quá trình sau khi làm mát và mở khuôn.
Trong giai đoạn này áp lực trong khuôn nhỏ hơn so với giai đoạn tăng áp. Thay đổi áp
lực trong giai đoạn này đợc quyết định bởi tốc độ làm nguội. Tốc độ làm nguội sản
phẩm quyết định đại lợng ứng suất d xuất hiện trong quá trình chảy, đồng thời ảnh hởng đến sự hình thành ứng suất mới.
Nguyên công 5: Quá trình khử bavia và làm sạch sản phẩm.
Khi sản phẩm đợc đa ra khỏi khuôn thì quá trình cắt bavia và làm sạch sản phẩm đợc
thực hiện. Tiếp đó là quá trình kiểm tra các khuyết tật nh rỗ, co, nứt .
Từ quy trình nêu trên , ta sẽ áp dụng để chế tạo ra chi tiết hộp nhựa theo bản vẽ kỹ
thuật đã cho ban đầu .

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
7


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46

Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

1.3. máy phun nhựa hc-250.
3.Chu kỳ trong máy ép phun.
Quá trình ép phun đợc thực hiện nh hình vẽ sau :

Hình 2. Sơ đồ máy ép phun nằm ngang.
1. Khuôn mẫu
2. ống phun
3. Cơ cấu đóng kín
4. Vít
* Pha 1:

5. Buồng chứa
6. Bộ phận gia nhiệt
7. Phễu cấp nhiên liệu
8. Hộp tốc độ

Chất dẻo lỏng đợc ép vào khuôn đóng kín cần phải có tác dụng vào khuôn một lực
lớn (lực kẹp khuôn) để không cho chất dẻo lỏng chảy ra từ khe của khuôn. Chất
dẻo lỏng đi từ cụm hoá dẻo vào một máy xoắn vít với một trục xoắn có thể xê dịch

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
8


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46

Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

hớng trục mà nó hoạt động nh một cái pittông đợc ép vào lòng khuôn. Cụm hoá
dẻo phải liên kết chặt chẽ với khuôn qua đó chất dẻo không bị mất mát.

* Pha 2: Thời gian dừng với áp lực đuổi theo.
Trên cơ sở sự phân cách về nhiệt giữa khuôn và cụm hoá dẻo cả hai đều có mức
nhiệt khác nhau, liên kết này chỉ đợc duy trì một lúc cho đến khi chất dẻo lỏng
không có khả năng chảy nữa. Sau khi điền đầy khuôn chất dẻo bắt đầu đông cứng
lại và khi đó thể tích của nó co lại đôi chút. Lúc này máy tiếp tục duy trì một áp
lực bằng cách ép tiếp và điền đầy tiếp để bổ sung thể tích cho đủ cho đến khi sản
phẩm đông cứng xong.

* Pha 3: Đẩy sản phẩm ra ngoài.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
9


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

Vì quá trình hoá dẻo cần một thời gian nhất định, trục xoắn bắt đầu ép vật liệu qua
sự quay của nó, để tạo ra từng liều lợng làm chảy nó ra và xếp đặt nó trớc khi
phun. Trục xoắn tạo ra không gian trống bằng cách nó trợt lùi lại dọc theo trong xy
lanh phun, chống lại áp lực đó. Khi vật đợc phun đông đặc lại, cụm hoá dẻo rời
khỏi khuôn, nhờ đó chất dẻo lỏng ở vòi phun không bị đông đặc lại. Cụm đóng

khuôn sẽ tiếp tục đóng cho đến khi sản phẩm đông đặc đến mức có thể đợc tống ra
ngoài.

1.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết hộp.
- Chi tiết hộp là chi tiết phức tạp, nó đợc tạo thành từ nhiều bề mặt khác nhau trong
đó có 3 kích thớc lắp ghép quan trọng là:
+ Kích thớc 225x87 đảm bảo chế độ lắp ghép với nắp trớc.
+ Kích thớc 213x89 đảm bảo chế độ lắp ghép với nắp sau.
+ Kích thớc 135x135 đảm bảo chế độ lắp ghép với nắp đáy.
- Ngoài ra , chi tiết hộp còn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
+ Không nứt , ngót ,cong ,vênh.
+ Bề mặt ngoài bóng nhẵn.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
10


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

chơng 2
Thiết kế khuôn nhựa
2.1.giới thiệu chung về khuôn.
- Khuôn là dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa. Nó đợc thiết kế sao cho có thể
sử dụng cho một số lợng chu trình yêu cầu.
Kích thớc và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào hình dáng và kết cấu của sản phẩm.
Số lợng của sản phẩm cũng là một yếu tố quan trọng để xem xét, bởi vì số lợng sản

phẩm không lớn sẽ không cần đến khuôn có nhiều lòng khuôn hoặc khuôn có kết cấu
phức tạp.
Những yếu tố trên có ảnh hởng rất lớn đến việc thiết kế và chế tạo khuôn cũng nh
đến giá thành của sản phẩm.
- Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép lại với nhau, ở đó nhựa dợc phun
vào , đợc làm nguội , rồi đợc đẩy ra.
Sản phẩm đợc hình thành giữa 2 phần của khuôn . Khoảng trống giữa 2 phần đó đợc
điền đầy bằng nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm.
Một phần là phần lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm đợc gọi là
lòng khuôn , phần xác định hình dạng bên trong của sản phẩm đợc gọi là lõi khuôn.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
11


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46
Khoảng trống giữa
lòng khuôn và lõi khuôn

Lòng khuôn

Đường phân khuôn

Lõi khuôn

Phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi khuôn đợc gọi là đờng phân khuôn.

2.2. Các kiểu khuôn cơ bản.
Kết cấu khuôn thờng gồm có hai phần cơ bản :
+ Phần phía phun đợc cố định gọi là tấm khuôn trớc.
+ Phần kia là phía đẩy, nó chuyển động trong khi khuôn mở, gọi là khuôn sau.
Căn cứ vào hình dáng của khuôn ngời ta có thể chia khuôn làm 3 loại khuôn: khuôn 2
tấm, khuôn 3 tấm và khuôn nhiều tầng.
- Khuôn 2 tấm : Loại khuôn này chỉ gồm 2 phần : Khuôn trớc và khuôn sau . Hệ
thống này có thể có 1 lòng khuôn hoặc có nhiều lòng khuôn.

Khuôn 2 tấm
Hệ thống đẩy

Tấm di độnh

Lõi

Lòng khuôn

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
12

Tấm cố định
Bạc cuống phun


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

Khuôn 2 tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn nhằm sản xuất những sản phẩm
đơn giản. Tuy nhiên đối với những sản phẩm loại lớn không bố trí đợc miệng khuôn
ở tâm hoặc sản phẩm có nhiều miệng phun hoặc lòng khuôn cần nhiều miệng phun ở
tâm thì kết cấu khuôn 2 tấm trở nên không thích hợp.
- Khuôn 3 tấm : sản phẩm nhựa có thể tách ra một cách tự động nhờ việc tách rời tự
động giữa sản phẩm và các bộ phận cổng, rãnh dẫn, miệng phun. Hệ thống này
gồm khuôn sau, khuôn trớc và hệ thống thanh đỡ. Nó tạo 2 chỗ mở khi khuôn
mở. Một chỗ mở để lấy sản phẩm ra và chỗ mở kia để lấy kênh nhựa ra.
Tấm di động

Tấm giữa

Tấm cố định

Tấm di động

Nhợc điểm của hệ thống này là khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn
rất dài. Nó làm giảm áp lực khi phun khuôn và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thống
kênh nhựa.
- Khuôn nhiều tầng : khi yêu cầu một số lợng sản phẩm lớn và để giữ giá sản phẩm
thấp, hệ thống khuôn nhiều tầng đợc chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp ( sử dụng
cho loại máy có kích thớc nhỏ ). Với loại hệ thống khuôn này ta có một hệ thống đẩy
ở mỗi mặt của khuôn .

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
13

Đồ án tốt nghiệp CNCTM
Lõi

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46
Tấm lòng khuôn

2.3. Các bộ phận cơ bản của khuôn
Khuôn thờng bao gồm các bộ phận sau :
1. Tấm đế tĩnh

17.Tấm đẩy trên

2. Cối

18.Tấm đẩy dới

3. Lõi cối

19.Chốt tỳ

4. Bạc rót

20.Tấm đế động

5. Vít kẹp M8 x 50

21.Vít kẹp M8 x 30

6. Cút nớc 1

22.Tấm đỡ 1

7. Chày

23.Bulông vòng M40

8. Lõi chày

24.Bạc dẫn hớng

9. Bạc dẫn chốt đẩy hồi

25.Chốt dẫn hớng

10. Cút nớc 2

26.Lõi thuỷ lực

11. Tấm kê chày

27.Lõi chốt xiên 1

12. Chốt đẩy hồi

28.Chốt đẩy loại 2

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
14

Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

13.Vít kẹp M12 x 220

29.Chốt đẩy loại 3

14. Chốt đẩy loại 1

30.Lõi chốt xiên 2

15.Chốt chữ Z

31.Tấm đỡ 2

16.Chốt nối tấm đẩy

32.Chốt xiên
33.Chốt bịt nớc

2.3.1. Hệ thống cấp nhựa.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
15

Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

1. Cuống phun.
Cuống phun là chi tiết nối giữa vòi phun của máy và kênh nhựa, có 3 kiểu cuống
phun cơ bản đó là kiểu cuống phun đơn giản dùng trong khuôn trớc hình 3.1.a. Cuống
phun đợc sử dụng ở khuôn 2 tấm khi đó phải có nấc nhỏ ở chỗ giao nhau để khắc
phục hiện tợng không khớp nhau giữa 2 nửa hình 3.1.b. Bạc cuống phun, đây là loại
cuống phun thông dụng nhất vì nó co các u điểm vợt trội hơn hẳn hai loại cuống phun
trên đợc chỉ ra trên (hình 3.1.c) ở đây bạc cuống phun đợc tôi cứng tránh bị vòi phun
của máy làm hỏng. Kích thớc của bạc cuống phun phụ thuộc vào 4 yếu tố chính là :
+ Khối lợng và chiều dầy sản phẩm và loại nhựa đợc sử dụng.
+Kích thớc của lỗ vòi phun của máy phun cũng ảnh hởng đến kích thớc của
cuống phun.
+ Độ mở của cuống phun phải lớn hơn đờng kính lỗ vòi phun của máy từ 0,5
1 mm.
+Bán kính trên bạc cuống phun lớn hơn 2 ữ 5 mm so với bán kính vòi phun để
đảm bảo không có khe hở khi tiếp xúc giữa bạc cuống phun và vòi phun.

Hình 3.1.a

Hình 3.1.b

Hình 3.1.c

Hỡnh 3.3.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
16


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

2. Kênh nhựa.
Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun và đảm bảo đờng nhựa
dẫn đến lòng khuôn sao cho ngắn nhất để tránh mất nhiều áp lực đẩy nhựa và đỡ tốn
vật liệu. Kích thớc của kênh nhựa phải đủ lớn để chuyển đợc vật liệu vào lòng khuôn
một cách nhanh nhất. Có các dạng kênh nhựa nh sau :
a. Kênh nhựa hình tròn : đợc dùng phổ biến vì tiết diện ngang của hình tròn
cho phép 1 lợng vật liệu tối đa chảy qua mà không bị mất nhiều nhiệt. Tuy
nhiên chi phí chế tạo lại đắt hơn vì kênh nhựa phải nằm ở hai bên của mặt
phân khuôn.

b. Kênh nhựa hình thang : cũng có lợi nhng sử dụng nhiều vật liệu hơn. So với
kênh nhựa hình tròn thì kênh nhựa hình thang dễ gia công hơn vì nó chỉ có
một bên của mặt phân khuôn. Loại này đặc biệt có lợi khi kênh phải đi qua 1
mặt trợt.
Vật liệu thừa

c. Kênh nhựa hình thang có góc lợn : không tốt bằng vì nó tốn nhiều vật liệu
hơn.
Vật liệu thừa

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
17


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

d. Kênh nhựa hình chữ nhật : không nên dùng vì có thể có nhiều sự cố.
Vật liệu thừa

e. Kênh nhựa hình bán nguyệt và hình cung : là loại tồi nhất.

Vật liệu thừa

Kích thớc của kênh nhựa phụ thuộc vào các yếu tố sau :
+ Độ dầy thành sản phẩm.
+ Khối lợng sản phẩm.
+ Đờng tiết diện ngang của sản phẩm.
3. Các miệng phun và khuyết tật khi phun nhựa.
a.

Khái niệm : Miệng phun là kênh mở giữa kênh nhựa và lòng khuôn.

Các miệng phun thờng đợc giữ ở kích thớc nhỏ nhất và đợc mở rộng nến cần thiết.
Những miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa.
b.

Vị trí miệng phun.

Xác định vị trí miệng phun rất quan trọng trong quá trình thiết kế khuôn. Nếu các
điều kiện thiết kế khác hoàn toàn hợp lý thì nếu vị trí miệng phun sai thì sẽ gây ra
những khuyết tật nh sau :
- Vật đợc phun ngắn : Vật liệu bị đông cứng trớc khi điền đầy.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
18


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

- Sản phẩm bị cong vênh : Đối với các sản phẩm dài có một miệng phun trung tâm
thì sản phẩm có xu hớng bị cong ở giữa. Khắc phục nhợc điểm này bằng cách
thiết kế sao cho miệng phun thật rộng sẽ giảm đợc cong vênh.
- Đờng hàn : Khi nhựa chảy qua sản phẩm và bị đông lại nhiều đến nỗi khi chảy
quanh vật cản hình chữ nhật, nó sẽ không có sự pha trộn tốt với nhau nên để lại
phía sau một đờng phân biệt gọi là đờng hàn. Khắc phục bằng cách mở thêm một
miệng phun phía kia của sản phẩm.
- Sự tạo đuôi : Khi nhựa chảy qua một cửa hẹp vào trong lòng khuôn có thể bị tạo
thành đuôi.
- Hõm co : Do nhựa chảy qua một tiết diện mỏng, nó khó giữ đợc áp lực khuôn cao
để điền đầy vào khoảng trống.
- Cản khí : Không khí bị kẹt lại , nhựa đang chảy quanh một chỗ bị chảy ngợc lại và
khí không thoát đợc ra ngoài.

c.

Các kiểu miệng phun.

- Miệng phun cuống.
- Miệng phun cạnh.
- Miệng phun kiểu băng.
- Miệng phun kiểu đờng ngầm.
- Miệng phun điểm.
2.3.2. Hệ thống đẩy.
Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở.
1. Chốt đẩy
Có rất nhiều hệ thống đẩy đợc dùng trong thiết kế khuôn nhựa nh : chốt đẩy, lỡi đẩy,
các ống đẩy, thanh đẩy, các tấm tháo, van đẩy và hệ thống đẩy đặc biệt.Trong đó chốt

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
19


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

đẩy là loại đơn giản nhất vì là lỗ tròn (dễ chế tạo).Về mặt công nghệ để lắp chốt đẩy
vào khuôn một cách dễ dàng thì khi chế tạo nên doa rộng lỗ có độ dài nh sau :
- Đối với lỗ nhiệt luyện trớc khi gia công : L = 4D.
- Đối với những lỗ đã nhiệt luyện: L = 3D.

2. Trụ kê
Trụ kê là các chi tiết tạo ra khoảng đẩy A trong khuôn. Khoảng đẩy A phải lớn hơn
từ 5 10 mm so với chiều cao của sản phẩm đợc lấy ra từ khuôn sau. Khoảng đẩy
không đợc quá dài vì chốt đẩy đôi khi rất nhỏ sẽ làm yếu hệ thống đẩy.
Ngoài ra trụ kê phải đợc bố trí hợp lý và đủ khoẻ để đỡ tấm kê chầy không bị võng
xuống dới tác dụng của lực ép phun của máy.
3. Chốt đẩy hồi và bạc đẩy hồi
Sau khi sản phẩm đợc đẩy ra, hệ thống đẩy phải về vị trí ban đầu để các chốt đẩy
không làm hỏng các lòng khuôn của khuôn trớc khi đóng khuôn. Vì thế cần có
chốt đẩy hồi. Ngoài ra để đảm bảo dẫn hớng chốt đẩy hồi tốt và tránh mài mòn
chầy trong quá trình khuôn hoạt động cần có bạc chốt đẩy hồi.
4. Tấm đẩy và tấm giữ
Là những chi tiết tạo thành một cặp, dùng để truyền toàn bộ áp lực đẩy của máy ép
phun lên chốt đẩy. Do đó tấm đẩy và tấm giữ không đợc thiết kế quá mỏng nếu
không nó sẽ bị uốn cong và lực đẩy không đều trên toàn bộ sản phẩm. Vì vậy độ
dầy của tấm đẩy và tấm giữ là rất quan trọng.
5. Bộ phận kéo cuống phun và kênh dẫn nhựa.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
20


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

Cuống phun
Kênh nhựa

Chốt đẩy

2.3.3. Lõi mặt bên.
Khi khuôn có lõi mặt bên tức là không tháo đợc sản phẩm theo chiều mở của khuôn
thì phải thiết kế lõi mặt bên, các trờng hợp cần lõi mặt bên là :
- Sản phẩm có lỗ ở mặt bên.
- Sản phẩm có rãnh trang trí.
- Sản phẩm có chỗ gấp khúc.
Khi sử dụng lõi mặt bên cần có hệ thống dẫn hớng phù hợp với các chuyển động của
nó, để tác động lên mặt bên thì sử dụng các biện pháp : Hệ thống chốt xiên, cam chân
chó, lò xo, tác động thuỷ lực .
2.3.4. Hệ thống làm mát.
1. Yêu cầu.
Để điều khiển nhiệt độ của khuôn trong khoảng thời gian ngắn nhất, cần thiết kế
hệ thống làm mát khuôn. Điều này rất quan trọng vì thời gian làm mát chiếm 50
60% toàn bộ thời gian của chu kỳ phun khuôn, do đó thời gian làm mát quyết
định đen năng suất và chất lợng gia công. Để đợc sản phẩm đạt yêu cầu thì cần chú
ý các điểm sau :

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
21


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

- Kênh làm mát càng đặt gần bề mặt khuôn thì càng tốt khi đó cần chú ý đến độ
bền cơ học của chi tiết.
- Các kênh làm mát cần đặt gần nhau.
- Đờng kính kênh làm mát phải > 8 mm và giữ nguyên nh vậy để tránh làm thay đổi
tốc độ dòng chảy khi thay đổi tiết diện dòng chảy.
- Chia hệ thống làm mát làm nhiều vòng để tránh các kênh nhựa kéo dài dẫn đến sự
chênh lệch nhiệt độ.
- Chú ý đặc biệt đến việc làm mát những phần dầy của sản phẩm.
a. Vị trí của hệ thống làm mát : Vị trí phụ thuộc vào kích thớc sản phẩm và sự
khác nhau về chiều dầy thành sản phẩm . Hệ thống làm mát nên đặt chỗ nhiệt
khó truyền từ nhựa nóng sang khuôn. Việc làm mát nh nhau trên toàn bộ sản
phẩm.
b. Làm mát tấm khuôn : Là một trong những hệ thống thông thờng nhất đợc
dùng cho những sản phẩm nhỏ, trong nhiều trờng hợp, các kênh nhựa đợc
khoan trên máy khoan thông thờng, nhng đối với các kênh nhựa quá dài và
không thẳng, các kênh nhựa phải cách nhau ít nhất là 3 mm. Đối với các kênh
nhựa dài trên 150 mm thì cách nhau là 5 mm.
c. Làm mát lõi : Lõi thờng bị bao phủ bởi lớp nhựa nóng và việc truyền nhiệt đến
các phần khác của khuôn là cả một vấn đề. Để làm đợc điều này, cách đơn giản
nhất là làm lõi bằng vật liệu có độ dẫn nhiệt nh đồng hoặc đồng berilium. Nhợc
điểm của loại vật liệu này là độ bền thấp.
Phơng pháp tốt hơn là đặt các kênh làm mát trong lõi. Ưu điểm của phơng pháp
này là có thể điều khiển đợc nhiệt độ bằng sự tăng hoặc giảm nhiệt độ dòng chảy
chất lỏng chảy qua các kênh.

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
22

Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

d. Làm mát chốt : Làm mát chốt khó hơn làm mát lõi vì việc truyền nhiệt đến
các phần khác của khuôn là rất khó.
e. Làm mát lòng khuôn : Nói chung lòng khuôn có thể đợc làm mát tốt vì có sự
dẫn nhiệt tốt đến các phần khác của khuôn.
2.4. ứng dụng thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp
Phân tích chi tiết hộp :
Chi tiết hộp có các kích thớc bao là 140 x 140 x 310(mm)
Vật liệu là nhựa ABS , một loại nhựa có độ co ngót rất nhỏ ( 7%) , khá cứng , tạo
hình tốt , nên có thể đảm bảo các kích thớc lắp ghép với nắp đáy, nắp trớc và nắp
sau đạt yêu cầu . Ta chọn loại khuôn 2 tấm bởi vì nó rất thông dụng , thờng gặp .
Để hành trình rút khuôn khỏi quá dài , ta chọn hớng rút khuôn chính là hớng
vuông góc với cửa trớc ( cửa sau ) của hộp với phần khuôn tĩnh nằm về phía cửa trớc . Ngoài ra , trên chi tiết hộp còn có 4 lỗ 5 nằm ngang và phần nằm ở phía đáy
hộp không thể rút theo hớng rút chính . Vì hành trình rút của 4 lỗ này nhỏ nên ta
sử dụng 2 tấm lõi bên có hệ thống dẫn hớng là các chốt xiên . Còn phần phía đáy
hộp có hành trình rút khá dài thì ta rút bằng 1 tấm lõi bên đợc dẫn hớng bằng cơ
cấu thủy lực . Trên tấm lõi này có phần côn có tác dụng khóa . Khi khuôn mở ra ,
tấm lõi này chuyển động đi ra cùng phần khuôn động , sau đó cơ cấu thủy lực rút
lõi ra , và hệ thống chốt đẩy đẩy sản phẩm ra . Sau đó cơ cấu thủy lực đẩy lõi vào ,
khuôn động tiến vào , khuôn đóng lại và phần côn có tác dụng giữ cho lõi này
không bị đẩy ra dới áp suất phun nhựa rất lớn .
Hệ thống đẩy của khuôn có 12 chốt đẩy đợc bố trí đều trên mặt cần đẩy và 1
chốt Z để kéo hộp đi xuống cùng phần khuôn động đồng thời kéo nhựa trong
cuống phun xuống giúp cuống phun khỏi bị tắc trong lần phun sau . Ngoài ra còn

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế

quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
23


Đồ án tốt nghiệp CNCTM

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

có 4 chốt đẩy hồi có đờng kính lớn 20 bố trí ở 4 góc giữ luôn vai trò dẫn hớng
cho 2 tấm đẩy . Bạc dẫn chốt hồi định vị vào tấm chày bằng các vít định vị .
Do bề mặt tạo hình của tấm khuôn trên và tấm khuôn dới là khá phức tạp nên ta
thiết kế lõi ghép để việc gia công đợc đơn giản hơn . Lõi ghép đợc ghép theo kiểu
lắp chặt vào áo bên ngoài và cả lõi ghép lẫn áo đều có lỗ bắt vít để cố định với tấm
kê chày (đối với tấm khuôn trên là tấm đế tĩnh ở bộ khuôn này em không thiết
kế tấm kê cối ) . Kích thớc tơng quan của chày và cối nh sau : Kích thớc khuôn =
kích thớc sản phẩm x hệ số 1,007 ( hệ số co ngót của nhựa ABS ) .
Lõi thủy lực đợc thiết kế gồm 2 phần ghép với nhau : phần tạo hình cho đáy hộp
và phần dẫn hớng thiết kế theo tiêu chuẩn . Lõi chốt xiên cũng gồm 2 phần ghép
lại : phần dẫn hớng kích thớc theo tiêu chuẩn và các chốt đợc ghép theo kiểu lắp
chặt vào phần dẫn hớng .
Bộ khuôn em thiết kế có 2 bulông vòng để xách lên vì kích thớc của nó thuộc
loại lớn (600 x 500 x 465) .Tấm đế tĩnh cố định với tấm cối , tấm kê chày cố định
với chày , 2 tấm đẩy cố định với nhau , tấm đế động tấm đỡ cố định với tấm kê
chày tấm chày cùng tấm chày (đều bằng các vít kẹp ) .
Bạc dẫn định vị trên tấm chày bằng phần vai bạc nhô ra . Chốt dẫn định vị trên
tấm cối bằng phần đầu to của chốt .
Vật liêu làm chầy và cối em chọn là thép S55C . Các chi tiết khuôn còn lại tùy theo
yêu cầu kỹ thuật , chức năng em chọn vật liệu là thép 45 hoặc thép CT3 .
1.Bạc cuống phun

Bạc cuống phun có kích thớc nh sau:

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
24


130

23

2. Hệ thống đẩy

Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế
quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn
25

ỉ48

5
R1

ỉ5,5

Phí Trọng Hùng CTM1 - K46
Nguyễn Trờng Giang CTM3 - K46

ỉ10

ỉ24

Đồ án tốt nghiệp CNCTM