đồ án khuôn vỏ điện thoại ( có 2d 3D )

MỤC LỤC
Nội dung


2

PHẦN MỞ ĐẦU
1.

Lý do chọn đề tài
Ngày nay sản phẩm nhựa đó chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế

quốc dân, vật liệu nhựa ngày càng có những tính chất ưu việt như về chất lượng và
độ bền... Trong khi đó các vật liệu tự nhiên hay vật liệu kim loại tổng hợp không
thể đáp ứng được một số yêu cầu với những tính năng đặc biệt, vượt trội về độ bền,
nhẹ, dẻo dai và giá thành. Vì vậy, ngành công nghiệp nhựa đó phát triển rất nhanh
chúng trong thời gian qua, kéo theo đó là các lĩnh vực tạo hình sản xuất và chế tạo
các sản phẩm từ nhựa cũng phát triển, đặc biệt trong đó phải kể đến ngành công
nghiệp chế tạo khuôn ép phun cho sản phẩm nhựa ra đời và cho ra vô số sản phẩm
với đủ kiểu dáng, chủng loại phục vụ cho đời sống của con người.
Hiện nay nhờ sự phát triển của các kỹ thuật thiết kế có sự trợ giúp của máy tính
(CAD), chế tạo có sự trợ giúp của máy tính (CAM) và các máy gia công CNC, tia
lửa điện EDM … thì việc thiết kế và chế tạo lòng khuôn đó đơn giản hơn nhiều, rút
ngắn được thời gian sản xuất, đảm bảo độ chính xác gia công về hình dáng, kích
thước, độ chính xác tương quan.
Ở nước ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống cũng như
trong kỹ thuật đang được phát triển rất mạnh mẽ, số lượng các cơ sở sản xuất ứng
dụng phương pháp gia công mới ngày càng nhiều.
Xuất phát từ thực tế đó, em đó chọn đề tài: “ Nghiên cứu tính toán thiết kế khuôn
cho sản phẩm vỏ điện thoại di động..” làm đồ án tốt nghiệp.
2.

Lịch sử vấn đề nghiên cứu.
Nói đến đề tài nghiên cứ này trước tiên ta phải nhắctới lịch sử ra đời của công

nghệ ép phun này . Cùng với người anh trai Isaiah của mình, Hyatt đã chế tạo ra


3
máy ép phun đầu tiên và được cấp bằng sáng chế năm 1872. Chiếc máy này tương
đối đơn giản so với các máy ép phun đang sử dụng ngày nay. Máy làm việc tựa
như một ống kiêm tiêm, bằng cách sử dụng một piston để ép nhựa xuyên qua xi
lanh được làm nóng và đi vào lòng khuôn. Ngành công nghiệp nhựa phát triển
chậm chạm trong những năm này vì sự hạn chế công nghệ.
Ngành công nghiệp nhanh chóng phát triển và mở rộng trong những năm 1940
vì chiến tranh thế giới thứ II đã tạo ra một nhu cầu rất lớn cần sản phẩm tốn ít chi
phí, sản xuất hàng loạt. Năm 1946, nhà phát minh Mỹ James Watson Hendry phát
triển máy ép trục vít đầu tiên, cho phép kiểm soát chính xác hơn nhiều tốc độ ép và
chất lượng sản phẩm. Máy này cho phép trộn vật liệu trước khi phun để pha màu
nhựa hoặc trộn đều nhựa tái chế với nguyên liệu nhựa chưa dùng trước khi phun.
Máy ép trục vít vẫn được giữ và phát triển cho đến ngày này.
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ , công nghệ ép phun
đang ngày càng phát triển hơn và là xu thế của tương lai. Đi cùng với sự phát triển
đó phải kể đến vô số các công trình nghiên cứu ở nhiều quy mô và hình thức khác
nhau . Từ cơ bản cho đến chuyên sâu , việc nghiên cứu chính là bước đầu tiên cho
việc sản xuất ra vô số sản phẩm từ công nghệ ép phun . Trên thế giới , việc nghiên
cứu khuôn ép phun đã được nghiên cứu từ rất lâu , phải nói là có từ trước khi
ngành công nghiệp của chúng ta ra đời . Các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực
này trên phải nói là rất nhiều và vô cùng phong phú ,từ việc nghiên cứu lý thuyết
công nghệ ép phun , cho đến nghiên cứu quy trình thiết kế , quy trình gia công
khuôn… Điều này được thể hiện ở mức độ đa dạng và phức tạp của các sản phẩm

được sản xuất ra hiện nay . Một trong số đó là sản phẩm vỏ điện thoại . Chúng ta
có thể thấy các dòng sản phẩm về điện thoại là vô cùng phong phú , đi cùng với nó
là nhiều loại vỏ điện thoại khác nhau về mẫu mã và vật liệu . Nhưng những sản
phẩm vỏ điện thoại làm bằng nhựa theo công nghệ ép phun là chiếm đa số hơn cả .
Lý do đơn giản là vì công nghệ chế tạo không quá phức tạp , giá thành rẻ , dễ chế


4
tạo , và điều quan trọng nhất là đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu thiết kế
sản phẩm vỏ điện thoại đã được ứng dụng trong sản xuất. Việc nghiên cứu ở nước
ta trong lĩnh vực này hiện nay cũng vô cùng đa đạng . Nhiều công trình nghiên cứ
đã được áp dụng trong sản xuất , để cho ra vô số các sản phẩm mang thương hiệu
Việt nam . Không phải đề tài nghiên cứu nào cũng sẽ được áp dụng vào thực tiễn ,
cho dù phạm vi nghiên cứu đề tài có lớn , mức đầu chuyên sâu và độ đầu tư vào đề
tài cao . Nhưng việc nghiên cứu là không thể thiếu cho dù đã có quá nhiều đề tài
nghiên cứu trong lĩnh vực này , bởi đây là tiền đề cho quá trình sản xuất sau này .
3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
* Đối tượng nghiên cứu :

- Nghiên cứu lý thuyết công nghệ ép phun
- Nghiên cứu modun Mechanican Design của phần mềm Catia v5r21 để thiết kế ra
khuôn vỏ điện thoại
* Phạm vi nghiên cứu :
Trong khuôn khổ của một khóa luận tốt nghiệp kéo dài trong khoảng một tháng
( từ ngày 15/5 – 22/6/2017 ), việc nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu chỉ ở
mức độ khái quát , mà ở đây là nghiên cứu nhiều về lý thuyết công nghệ ép phun
cho sản phẩm khuôn vỏ điện thoại.
4.

Phương pháp nghiên cứu
Đề tài được nghiên cứu dựa trên phương phân tích và tổng hợp lý thuyết và mô

hình hóa sản phẩm để thiết kế một bộ khuôn vỏ điện thoại.
5. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế hoàn chỉnh một bộ khuôn ép phun cho chi tiết vỏ điện thoại


5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHỰA VÀ THIẾT KẾ KHUÔN
Ngày nay sản phẩm nhựa đó chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế
quốc dân, vật liệu nhựa ngày càng có những tính chất ưu việt như về chất lượng và
độ bền... Trong khi đó các vật liệu tự nhiên hay vật liệu kim loại tổng hợp không
thể đáp ứng được một số yêu cầu với những tính năng đặc biệt, vượt trội về độ bền,
nhẹ, dẻo dai và giá thành. Vì vậy, ngành công nghiệp nhựa đó phát triển rất nhanh
chúng trong thời gian qua, kéo theo đó là các lĩnh vực tạo hình sản xuất và chế tạo
các sản phẩm từ nhựa cũng phát triển, đặc biệt trong đó phải kể đến ngành công
nghiệp chế tạo khuôn ép phun cho sản phẩm nhựa ra đời và cho ra vô số sản phẩm
với đủ kiểu dáng, chủng loại phục vụ cho đời sống của con người.
Hiện nay nhờ sự phát triển của các kỹ thuật thiết kế có sự trợ giúp của máy
tính (CAD), chế tạo có sự trợ giúp của máy tính (CAM) và các máy gia công CNC,
tia lửa điện EDM … thì việc thiết kế và chế tạo lòng khuôn đó đơn giản hơn nhiều,
rút ngắn được thời gian sản xuất, đảm bảo độ chính xác gia công về hình dáng,
kích thước, độ chính xác tương quan.
Ở nước ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống cũng như
trong kỹ thuật đang được phát triển rất mạnh mẽ, số lượng các cơ sở sản xuất ứng
dụng phương pháp gia công mới ngày càng nhiều.

Xuất phát từ thực tế đó,em đó chọn đề tài: “Nghiên cứu tính toán thiết kế
khuôn cho sản phẩm vỏ điện thoại di động..” làm đồ án tốt nghiệp. . Sau một thời
gian tìm hiểu thực tế và nghiên cứu tài liệu, được sự hướng dẫn tận tình của Thầy
Ngô Văn Điệu và sự lỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án .


6
I.Tổng quan về khuôn
1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới
Trên thế giới, cuộc cách mạng về máy tính điện tử có tác động lớn và nền sản
xuất công nghiệp. Đặc biệt trong ngành khuôn mẫu hiện đại, công nghệ thông tin
(CNTT) đó được ứng dụng rộng rãi, để nhanh chóng chuyển đổi các quy trình sản
xuất theo kiểu truyền thống sang kiểu sản xuất công nghệ cao. Nhờ đó, các giai
đoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bước được tự động hóa (CAD/CAMtrong đó CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử, CAM là sản xuất có
sự trợ giúp của máy tính điện tử còn gọi là gia công điều khiển số).
Các nước có nền sản xuất công nghiệp tiên tiến như: Nhật Bản, Đài Loan,
Hàn Quốc…đó hình thành mô hình liên kết tổ hợp để sản xuất khuôn mẫu chất
lượng cao, cho từng lĩnh vực khác nhau :
• Chuyên thiết kế chế tạo khuôn nhựa, khuôn dập nguội, khuôn dập nóng, khuôn
đúc áp lực, khuôn ép chảy, khuôn dập tự động…
• Chuyên thiết kế chế tạo các cụm chi tiết tiêu chuẩn phục vụ chế tạo khuôn mẫu
như: Các bộ đế khuôn tiêu chuẩn, các khối khuôn tiêu chuẩn, trục dẫn hướng,
•
•
•
•

lò xo, cao su ép nhăn, các cơ cấu cấp phôi tự động…
Chuyên thực hiện các dịch vụ nhiệt luyện cho các cơ sở sản xuất khuôn
Chuyên cung cấp các dụng cụ cắt để gia công khuôn

Chuyên cung cấp các phần mềm chuyên dụng về CAD/CAM/CAE/CNC
Chuyên thực hiện các dịch vụ đo lường và kiểm tra chất lượng khuôn
Những mô hình trên là những mô hình liên kết mở giúp các doanh nghiệp có điều
kiện đầu tư chuyên sâu vào nhiều lĩnh vực với việc ứng dụng CNC, theo hướng tự
động hóa quá trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và phát huy tối đa
năng lực các thiết bị của mình.

1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam
Tại Việt Nam do hạn chế về năng lực thiết kế và chế tạo, các doanh nghiệp
hiện chỉ đáp ứng được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ cho chế tạo các sản
phẩm cơ khí tiêu dùng và một phần cho các công ty liên doanh nước ngoài. Với
những sản phẩn có yêu cầu kỹ thuật cao (máy giặt, tủ lạnh, ô tô, xe máy…) hầu hết


7
phải nhập bán thành phẩm hoặc nhập khuôn. Một trong những nguyên nhân cần
được đề cập đến là các doanh nghiệp sản xuất khuôn mẫu trong nước hiện đang đa
phần hoạt động trong tình trạng tự khép kín, chưa có sự phối hợp, liên kết với nhau
để đi vào thiết kế và sản xuất chuyên sâu một hoặc một số mặt hàng tương tự;
trang thiết bị ở hầu hết các cơ sở thuộc trình độ công nghệ thấp; hoặc có nơi đó đầu
tư thiết bị công nghệ cao nhưng sự đầu tư lại trùng lặp do chưa có sự hợp tác giữa
các doanh nghiệp trong sản xuất. Bên cạnh đó nguồn nhân lực thiết kế chế tạo và
chuyển giao công nghệ cũng bị phân tán. Cũng do sản xuất nhỏ lẻ cho nên ngay cả
việc nhập thép hợp kim làm khuôn mẫu cũng phải nhập khẩu với giá thành cao.
Những điều này đó giải thích tại sao chi phí sản xuất khuôn mẫu của các doanh
nghiệp Việt Nam luôn lớn dẫn đến hiệu quả sản xuất hạn chế.
Quy hoạch phát triển nghành cơ kim khí Hà Nội giai đoạn 2006-2010 đã xác
định: Tập trung phát triển các nhóm sản phẩm: Thiết bị đồng bộ, sản phẩm máy
công nghiệp, sản phẩm thiết bị kỹ thuật điện, công nghiệp ô tô, xe máy, và một số
ngành sản xuất khác như: sản xuất sản phẩm từ cao su, plastic. Cùng với đó là nhu

cầu rất lớn về khuôn nhựa, khuôn đúc áp lực…Như vậy, ngay trong nước ta nhu
cầu của thị trường về các loại khuôn mẫu là rất cao. Vấn đề đặt ra cho các cơ quan
quản lý Nhà nước là: cần phải tiến hành công tác quy hoạch để định hướng phát
triển công nghệ sản xuất khuôn mẫu; thực hiện các công tác tổ chức, điều phối,
hợp tác, liên kết sản xuất giữa các cơ sở ra sao nhằn đầu tư và phát triển công nghệ
sản xuất khuôn mẫu đạt hiệu quả tối đa.
Vậy nên, xu thế hội nhập và hợp tác kinh tế quốc tế muốn tồn tại và phát triển
bền vững thì ngành công nghệ sản xuất khuôn mẫu ở nước ta cần phải có các giải
pháp đúng, phù hợp.


8
II. Tìm hiểu vật liệu polymer
2.1 Khái niệm chất dẻo
Chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu được tạo thành bởi nhiều phần tử (các cao
phân tử Polyme). Nó có thể được tổng hợp hoặc thay đổi từ thành phần nhỏ (gọi là
Monome). Chất dẻo là vật rắn (có thể là trạng thái lỏng trong quá trình gia công).
Định nghĩa chất dẻo (nhựa) có thể phân loại bằng sự phân loại theo biểu đồ dưới
đây:
Vật liệu các loại

Vật liệu hữu cơ

Vật liệu vô cơ

Vật liệu gốm sứ

Vật liệu kim loại

Sợi

Vật liệu cao phân tử

Cao su

Vật liệu thấp phân tử

Chất dẻo

Chất kết dính

Nhựa nhiệt dẻo

Nhựa nhiệt rắn

Tái sinh được

Không tái sinh

Sơ đồ 1.1: Phân loại chất dẻo
Các cao phân tử Polyme thường được cấu tạo từ những thành phần có cấu trúc
giống nhau gọi là đoạn mạch thành phần ( monome).
Cao phân tử có nguồn gốc từ thiên nhiên: Cenllulo, len, cao su thiên nhiên…
Cao phân tử có nguồn gốc nhân tạo được tổng hợp từ các monome.
Phân loại
Thấp phân tử
Cao phân tử thường
Cao phân tử có trọng lượng lớn
Siêu cao phân tử

Trọng lượng phấn tử
Trọng lượng phân tử dưới 1000
Trọng lượng phân tử 1000-10.000
Trọng lượng phân tử 10.000-80.000
Trọng lượng phân tử trên 1000.000


9

Bảng 1.1: Trọng lượng phân tử
Người ta phân loại các chất cao phân tử căn cứ vào trọng lượng phân tử:
Các tính chất của chất dẻo được điều chế từ một nhóm đơn phân tử chủ yếu do
độ dài của mạch phân tử quyết định. Độ lớn của mạch phân tử được xác định bằng
phân tử lượng trung bình (M) hoặc độ trùng hợp trung bình (P).
Độ trùng hợp trung bình được biểu diễn qua trọng lượng phân tử và phân tử
lượng của monomer.
Các Polyme được tạo thành từ các monomer nhờ các phản ứng trùng hợp, trùng
phối, trùng ngưng, đồng trùng hợp.
2.2 Phân loại và tính chất
2.2.1.Phân loại
Dựa trên tính chất vật lí, tính chất hoá học, cấu trúc phân tử, khả năng gia công
và các yếu tố tác động lên vật liệu mà người ta phân loại chất dẻo theo nhiều
phương pháp khác nhau như: phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học (Polyme kết
tinh, polyme định hình), phân loại chất dẻo theo công nghệ (nhựa nhiệt dẻo, nhựa
nhiệt rắn), phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch đại phân tử, phân loại chất dẻo
theo công dụng (nhựa thông dụng, nhựa kĩ thuật, nhựa kĩ thuật chuyên dùng).
a. Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học.
Trong các vật liệu Polyme,tuỳ theo trạng thái sắp sếp chuỗi mạch của nó mà ta
có thể phân ra loại nhựa có dạng kết tinh hay không kết tinh (vô định hình).
Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme được xếp khít nhau theo mọt trật tự

nhất định thì ta có vật liệu Polyme kết tinh.
Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme được sắp xếp không theo một trật tự
nhất định nào thì ta có Polyme định hình. Polyme kết tinh không có nghĩa là toàn
bộ khối Polyme đều ở trạng thái kết tinh mà trong đó vẫn có thể có những pha vô
định hình.
Các Polyme ở trạng thái kết tinh thường ở trạng thi đục mờ. Các Polyme ở
trạng thái không kết tinh có độ trong suốt.


10
b. Phân loại chất dẻo theo công nghệ.
Chất dẻo được chia thành 2 loại: Chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn.
- Chất dẻo nhiệt dẻo:
Là loại vật liệu Polyme có khả năng lập lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới
tác dụng của nhiệt vầ trở nên cứng rắn (định hình ) khi được làm nguội.Trong quá
trình tác dụng của nhiệt nó chỉ thay đổi tính chất vật lí chứ không có phản ứng hoá
học xảy ra.
- Chất dẻo nhiệt rắn:
Là loại vật liệu Polyme khi bị tác dụng của nhiệt hoặc các giải pháp xử lí hoá
học sẽ trở nên cứng rắn (định hình sản phẩm). Nhựa nhiệt rắn sau khi nóng chảy và
đóng rắn nó không còn khả năng chảy sang trạng thái chảy mềm dưới tác động của
nhiệt nữa. Do vậy nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các loại phế phẩm,
phế liệu hoặc các sản phẩm đã qua sử dụng.
c. Phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch phân tử.
Theo cách này có thể phân biệt các loại Polyme có hình dạng sợi tuyến tính,
hình dạng sợi phân nhánh, cấu trúc lưới không gian, cấu trúc hình dây thang,cấu
trúc lưới phẳng, cấu trúc hình sao, cấu trúc răng lược.
d. Phân loại chất dẻo theo công dụng:
Trong thực tế sản xuất và sử dụng nhựa thường được phân thành 3 loại: Nhựa
thông dụng,nhựa kĩ thuật và nhựa hỗn hợp.

- Nhựa thông dụng: Là loại nhựa được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới với
khối lượng lớn có ưu điểm là giá thành thấp và dễ gia công thành sản phẩm.
- Nhựa kĩ thuật: Là loại nhựa có nhiều đặc tính ưu việt hơn nhựa thông dụng
như độ bền ké, bền va đập, độ kháng nhiệt.
- Nhựa kĩ thuật chuyên dùng: Là loại nhựa có trọng lượng phân tử rất cao
(1.000.000 hoặc lớn hơn). Mỗi loại chỉ được sử dụng ở một số lĩnh vực riêng biệt
2.2.2.Tính chất hoá học
a. Tính chịu hoá chất


11
Khác với kim loại, đa số các loại nhiệt thường bền khi chịu tác động của môi
trường khí quyển. Hơn nữa chúng còn bền với các loại hoá chất như axit, kiềm,
muối và nhiều hoá chất khác.
b. Tính chịu thời tiết khí hậu
Tính chịu thời tiết khí hậu là tính thay đổi về chất lượng độ bền của sản phẩm
dưới ảnh hưởng của ánh sáng (tia cực tím), nhiệt độ không khí (oxy, Ozon). quá
trình giảm độ bền dưới tác động của khí hậu gọi là sự lão hoá của nhựa.
Để giảm lão hoá người ta thường dùng thêm một số chất phụ gia. Các chất phụ
gia này có tác dụng hạn chế sự lão hoá của nhựa.
2.3 Chất phụ gia trong chất dẻo
2.3.1. Chất bôi trơn.
Chất bôi trơn trong nhằm giảm ma sát giữa các mạch hay đoạn mạch cao phân
tử của chất dẻo và cải thiện tính chất chảy dưới tác dụng của nhiệt.
Chất bôi trơn ngoài nhằm làm tránh dự bám dính giữa nhựa với bề mặt trong
lòng xylanh, bề mặt trục vít và lòng khuôn.
Các loại bôi trơn gồm có:Rượu béo, axit béo, xà phòng kim loại.
2.3.2 Chất hoá dẻo.
Chất hoá dẻo có trong nhựa nhằm cải thiện sự dẻo hoá, dễ dàng điền đầy vào
khuôn tạo ra sự mềm dẻo của sản phẩm.

Chất hoá dẻo gồm:Este của axit hay rượu, dầu thơm và béo Parafin, các loại
rượu như Butanol, Glycol.
2.3.3 Chất ổn định.
Gồm các loại ổn định nhiệt, ổn định tia tử ngoại, chất chống lão hoá.Nhằm mục
đích tránh phá huỷ đặc biệt do nhiệt trong quá trình gia công hoặc sử dụng sản
phẩm chất dẻo.
2.3.4. Chất chống tĩnh điện
Sự tích điện trên bề mặt vật liệu không dẫn điện có thể được khử bằng cách sử
dụng chất chống tĩnh điện để tạo nên một lớp bề mặt háo nước.
Các chất chống tĩnh điện gồm các chất hoạt động bề mặt, muối vô cơ.
2.3.5. Chất làm chậm cháy.


12
Chất làm chậm cháy tạo nên sự kháng cháy cho chất dẻo.Cơ chế của chất chậm
cháy là không cho phát triển phản ứng oxy trên bề mặt chất dẻo tiếp xúc với lửa
hoặc sức nóng bằng cách tạo ra trên lớp bề mặt một lớp bảo vệ.
Các chất chậm cháy thường có chứa Aluminium, Autimon,Brom,Chất chem.
Cháy thường dưới dạng oxit vô cơ hay phân tử hữu cơ có chứa yếu tố halogen.
2.3.6. Chất tạo xốp
Chất tạo xốp làm cho sản phẩm chất dẻo có những lỗ xốp bên trong.
Có hai loại chất tạo xốp:
Chất tạo xốp vật lí: Các lỗ xốp tạo thành do thay đổi trạng thái vật lí của chất
xốp như sự giãn nở khí nén, bốc hơi chất lỏng, hoà tan của chất rắn.
Chất tạo xốp hoá học: Các chất xốp tạo thành do sự phóng thích khí khi chất
tạo xốp bị phân huỷ dưới tác dụng của nhiệt.
2.3.7. Chất tạo màu
Màu được chia làm hai loại là: thuốc nhuộm và chất màu.
Thuốc nhuộm là chất hữu cơ tan trong nhựa,nhưng không bền nhiệt.
Chất màu là loại chất vô cơ không tan trong nhựa, kháng nhiệt hơn thuốc

nhuộm màu.
2.3.8. Chất độn
Chất độn là chất trơ thêm vào trong chất dẻo để cải thiện độ bền và các yêu cầu
khác trong khi sử dụng. Chất độn cũng làm cho giá thành của sản phẩm giảm. Có
chất độn vô cơ và hữu cơ. Chất độn cacbonat canxi và cao lanh, bột tan được sử
dụng nhiều hơn cả.
III. Công nghệ gia công chất dẻo
3.1 Sử dụng chất dẻo trong khoa học kỹ thuật
3.1.1. Đặc trưng của chất dẻo
Do thành phần cấu tạo và tính chất đặc biệt của chất dẻo nên một số loại chất
dẻo thường được dùng trong kỹ thuật làm các chi tiết máy thay cho vật liệu kim
loại. Đối với những loại chất dẻo ứng dụng trong kỹ thuật và sản xuất để làm chi
tiết máy thì chúng có ưu nhược điểm sau:


13
Ưu điểm : nhẹ( tỷ trọng 0,9-2,5) , tính chống ẩm , tính chống ăn mòn , khó
truyền nhiệt và truyền điện ,dễ gia công dẻo , nhiều vật liệu trong suốt do vậy có
thể nhuộm màu để tạo màu cho sản phẩm , có độ bền riêng( độ bền trọng lượng) .
Nhược điểm : Tính chịu nhiệt thấp , tính đàn hồi thấp , dễ cắt xén , độ cứng bề
mặt thấp , dễ bị xước , dễ cháy , bị lão hoá theo thời gian ,giá thành cao .
3.1.2. ứng dụng của các loại chất dẻo
Chất dẻo trong kỹ thuật thường được phân loại theo phương pháp công nghệ
gồm có nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn.
Nhựa nhiệt dẻo:
Là loại chất dẻo có khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tác dụng
của nhiệt độ và trở nên cứng rắn khi được làm nguội. Trong quá trình tác động, nó
chỉ thay đổi tính chất vật lý chứ không có phản ứng hoá học xảy ra.
Các loại nhựa nhiệt dẻo như : Polyvinyl ,Polyetylen , Polypropylen , Polystyren
, nhựa AS , nhựa ABS , nhựa Acrylic , Polyamit , Polycacbonat ,Polyacetat

Nhựa nhiệt rắn :
Là loại chất dẻo khi có tác dụng nhiệt hay hoá học sẽ trở nên đóng rắn và không
có khả năng chảy dẻo nữa. Nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các sản
phẩm đã sử dụng.
Các loại nhựa nhiệt rắn như :Nhựa Phenol, Ure , nhựa Melamine , Polyeste
,nhựa Epoxy , nhựa Epoxy , nhựa Silicon
Sau đây là một số bảng thống kê số liệu các loại nhựa.
TT
1
2
3
4
5

Nhựa
PP
PS
ABS
PVC
PMMA

Tên đầy đủ
PolyPropylen
PolyStyren
PolyVinyl Clorit
PolyMetyl Metacrylat

Nhiệt độ khuôn

Nhiệt độ cuối

(<°C)
10-80
10-75
10-80
20-60
30-70

Piston (°C)
220-235
200-280
220-270
170-200
190-240


14
6
7
8
9
10
11

PA6
PA6,6
PPO
PC
POM
Elastomer

PolyAmit (Nylon6)
PolyAmit (Nylon6,6)
PolyPhenylen Oxit
PolyCacbonat
Polyacetat Resins
Nhựa đàn hồi cao su

12
13

LDPE
HDPE

LowDensity PolyEtylen
HighDensiy PolyEtylen

50-80
250-280
50-80
250-280
40-80
300-330
70-115
300-350
60-90
190-210
Nhiệt độ lưu 75-110
hóa
50-70

160-260
30-70
75-110

Bảng 1.2- Nhiệt độ gia công các loại nhựa:
Chú ý: Nhựa ABS dễ bị ô xy hóa trong khuôn nếu gián đoạn quá 15 phút.
Về độ bền ta xem bảng sau:
TT
1
2
3
4
5

Nhựa
ABS
PA6,6
PS
PP
PVC

Nhiệt độ phá hủy
310°C
320°C - 330°C
250°C
280°C
180°C - 220°C

Bảng 1.3- Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa:
Về độ co ngót của nhựa ta xem bảng sau:

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Nhựa
PS
ABS
LDPE
HDPE
PP
PVC mềm
PVC cứng
PMMA
POM

Độ co (%)
0,3- 0,6
0,4- 0,7
1,5- 5,0
1,5- 3,0
1,0- 2,5
>0,5
0,5

0,1- 0,8
1,9- 2,3

Mật độ (g/cm3)
1,05
1,06
0,954
0,92
1,15
1,38
1,38
1,18
1,42


15
10
11
12
13

PPO
PC
PA6
PA6,6

0,5- 0,7
0,8
0,5- 2,2
0,5- 2,5

1,06
1,2
1,14
1,15

Bảng 1.4: Độ co của một số loại nhựa
3.2 Các phương pháp gia công chất dẻo
3.2.1. Công nghệ cán.
Quá trình cán là một trong những phương pháp sản xuất của công nghiệp gia
công chất dẻo mà trong đó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo được chế tạo thành tấm hoặc
màng.
Các máy cán thường sử dụng đoá là các máy có 4 hoặc 5 trục cán xếp theo các
dạng chữ I, L, F, Z

Hình 1.1.Các loại thiết bị cán I,L,F,Z.
Về mặt nguyên lí thì hầu hết các chất dẻo đều cán được tuy nhiên người ta
thường dùng các chất nhiệt dẻo sau đây để cán vì những loại vật liệu này thích hợp
cho việc tạo ra màng mỏng, tấm.
- PVC cứng và PVC mềm.
- Các copolyme từ PVC.
- Polistirol dai và ABS.
- Các ete xenlulo.
- Các chất Polyolefin.
Phương pháp cán được sử dụng rộng rãi và có ý nghĩa nhất là để gia công PVC
cứng và PVC mềm và các copolyme từ PVC.
3.2.2. Công nghệ phủ chất dẻo.


16

Công nghệ tráng phân lớp được hiểu là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật
liệu cốt dạng tấm mềm dễ uốn (như vải, giấy, sợi tự nhiên, sợi tổng hợp…).
Để tráng phủ lớp vật liệu cốt thì có nhiều phương pháp:
- Phương pháp phét bằng dao phết: Nhờ dao phết chất dẻo (bột nhão)được
phết lên vật liệu làm cốt đang dịch chuyển phía dưới dao phết.
- Phương pháp tráng phân lớp bằng trục trụ tròn: Sử dụng hệ thống nhiều
trục trụ tròn làm cho bột chất dẻo dãn ra một độ dài nhất định sau đó mang lớp chất
dẻo này phủ lên vật liệu cốt.
- Phương pháp tẩm nhúng: Vật liệu cốt được di chìm qua lớp bột PVC có độ
nhớt nhỏ, lượng dư được các thanh gạt gạt xuống.
- Tráng phủ bằng máy đùn: Cho chất dẻo nóng chảy từ máy đùn qua đầu đùn
có khe rộng và phủ lên các vật liệu cốt. Sau đó chất dẻo cùng vật liệu cốt đi qua
khe của các trục cán đang quay, chất dẻo được ép lên vật liệu cốt.
- Tráng phủ bằng máy cán: Vật liệu cốt cùng với chất dẻo được dẫn vào một
khe hở thứ hai hoặc thứ ba của máy cán, khi đó các trục cán sẽ ép chất dẻo lên vật
liệu cốt.
- Tráng phủ bằng phương pháp tiếp xúc: Sử dụng để tráng phân lớp cho chất
dẻo PVC hoặc Polyurethan.
3.2.3. Công nghệ đùn
Từ chất dạng hột hoặc bột ta thu được sản phẩm sản xuất liên tục ví dụ như sản
xuất ống nhờ một thiết bị gọi là máy đùn.
Máy đùn thực chất là một thành viên trong dây truyền sản xuất, nó gồm có thiết
bị tạo hình, bộ phận chỉnh hình, bộ phận kéo sản phẩm, bộ phận thu sản phẩm hoặc
cắt sản phẩm thành từng đoạn nhất định.


17
Năng lượng

Chất dẻo nóng chảy

Cuộn thu sản phẩm

Sản phẩm được đùn

Thiết bị kéo sản phẩm
Máy đùn Đầu đùn

Tạo cỡ

Làm nguội
Tạo cỡ
Cắt phân đoạn
Thiết bị sắp xếp

Sơ đồ 1.2 : Công nghệ đùn chất dẻo
Gia công đùn được sử dụng để gia công đối vớ sản lượng lớn chủ yếu là các
chất dẻo như PVC cứng, PVC mềm, PE và PP.
3.2.4. Gia công vật thể rỗng.
Để tạo hình cho vật thể rỗng chúng ta có nhiều cách như đùn thổi,phun thổi đúc
ki tâm, ghép 2 nửa vỏ mà ta có thể chế tạo bằng phương pháp đúc, phun ép tạo
hình nóng.
Với phương pháp này quá trình sản xuất được chia làm hai bước:Đùn ống tạo
phôi và bước tạo hình sản phẩm.
Vật liệu cho sản phẩm loại này chủ yếu là Polyetylen (85%) tạo ra các mặt hàng
để đóng gói thực phẩm.
3.2.5. Công nghệ ép và ép phun
Công nghệ ép là quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ hoặc đã
được nung nóng sơ bộ được tạo viên, được định lượng vào khoang khuôn. Sau đó
ở nhiệt độ xác định sau khi khuôn đóng,dưới áp lực vật liệu ép được tiến hành tạo
lưới thành sản phẩm.

18
Cụng ngh ộp phun khỏc cụng ngh thng ch vt liu ộp khụng thng
vo khoang khuụn m c vo khoang nung riờng, sau khi n mt nhit
nht nh di tỏc dng ca Piston vt liu c phun vo khoang khuụn kớn.
Ta cú s quỏ trỡnh ộp phun nh sau:

Hỡnh 1.2: S ộp phun trc vớt
1.Na khuụn di ng
6.Phn t nung
2.Sn phm
7.Xilanh
3.Khoang khuụn
8.Trc vớt
4.Na khuụn c nh
9.Phu nh lng
5.Vũi phun
Quỏ trỡnh ộp l quỏ trỡnh gia cụng trong ú vt liu ó do hoỏ s b hoc ó
c nung núng s b c to viờn, c nh lng vo khoang khuụn. Sau ú
nhit xỏc nh sau khi khuụn úng, di ỏp lc vt liu ộp c tin hnh to
li thnh sn phm.
Vật Liệu

Máy đúc

Chất dẻ o nóng
Vòi phun
Khuôn ép
Làm mát

Sản phẩm

S 1.3 Dõy truyn cụng ngh ộp phun


19
IV. Máy ép phun nhựa
Một công đoạn không thể thiếu trong quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm nhựa
Plastic là công đoạn ép phun nhựa vào lòng khuôn nhựa để điền đầy lòng khuôn
tạo ra sản phẩm trên máy ép phun (Injection Machine). Như vậy máy ép phun có
vai trò rất quan trọng trong việc chế tạo sản phẩm nhựa Plastic. Máy ép phun có
nhiệm vụ đỡ và kẹp chặt khuôn nhựa, nung chảy nhựa nhiệt dẻo và ép phun với áp
suất cao vào trong lòng khuôn nhựa. Sau đó giữ khuôn để nhựa nóng chảy trong
khuôn nguội và định hình sản phẩm thì mở khuôn và hệ thống đẩy sẽ đẩy sản phẩm
nhựa ra ngoài. Chu kỳ như vậy liên tục lặp đi lặp lại để sản suất hàng loạt các sản
phẩm nhựa. Nếu muốn sản xuất một san phẩm khác thì người ta sẽ chế tạo các
khuôn khác và gá khuôn đó lên máy ép phun và tiếp tục sản xuất. Trong phần này,
em xin trình bày một số nét chính trong việc tìm hiểu, nghiên cứu tính năng, tác
dụng, nguyên lý hoạt động của máy ép phun nhựa nhiệt dẻo.
4.1. Cấu tạo máy ép phun:
Các phần nguyên lý của máy phun nhựa:

Hình 1.3 : Cấu tạo méy ép phun
- Bộ phận kẹp gồm có: Đầu xy lanh thuỷ lực chính; Cơ cấu khuỷu (đòn); Xà
Knock-Out.
- Các tấm gồm: Các tấm di động; Các tấm tĩnh tại.
- Cụm phun: Đầu xilanh thuỷ lực chính; Xi lanh phun; Vít xoắn phun; Ống
phun mỏ vịt; Hộp bánh răng; Đai nhiệt; Bơm thuỷ lực chính và động cơ.
- Bảng điều khiển trung tâm: Van kiểm tra thuỷ lực (áp suất); Hệ thống kiểm
tra nhiệt (nhiệt độ); Hệ thống kiểm tra thời gian (thời gian chu kỳ).

- Các phụ tùng khác: Công tắc giới hạn (N.C/N.O); Báo sự cố; Chỉ thị nhiệt
độ dầu thuỷ lực; RPM gauge (máy đo) đồng hồ đo vòng quay; Van kiểm tra nước.


20

Hình 1.4 : Máy ép phun nhựa thực tế
4.2. Phân loại các loại máy phun nhựa
- Máy phun nhựa nhiệt dẻo.
- Máy phun nhựa đặt nhiệt.
Các loại máy phun nhựa:
- Máy phun nhựa thẳng đứng.
- Máy phun nhựa nằm ngang.
Các kiểu máy phun nhựa:
- Đường phun: Phun chiều trục (đường từng đoạn); Phun theo đường.
- Hệ thống kẹp: Chuyển động thuỷ lực; Chuyển động cơ - thuỷ lực.
4.2.1. Máy ép phun với vít chuyển động qua lại theo đường:


21

Hình 1.5 : Sơ đồ đầu phun của máy ép phun dùng xoắn vít
Sự phun nhựa được thực hiện bởi một vít quay mà nó chuyển động lùi và
tiến trong xylanh nung nóng, là một vít quay, nó tạo ra sự chuyển động của vật liệu
hạt từ phễu nguyên liệu và buộc vật liệu đi dọc theo thùng xilanh nóng. Khi vật
liệu đến cuối của vít thì vít chuyển động ngược lại để tích vật liệu lại. Vào lúc đó
vít lại tiến lên mạnh mẽ và hoạt động giống như một Piston, ép nhựa phun vào
khuôn qua vòi phun với áp lực phun cao.
4.2.2. Máy ép phun dùng Piston - Vít 2 giàn:
Hoạt động của vít chuyển động qua lại sẽ hạn chế lượng vật liệu có thể được

dẻo hoá do thể tích chứa vật liệu nhựa nóng chảy cuối vít có giới hạn. Tuy nhiên,
sự hạn chế này có thể khắc phục được bằng việc sử dụng Piston - Vít 2 giàn. Ở đây
vật liệu di động trên toàn bộ chiều dài của vít qua 1 van nạp vào trong khoang
phun. Cũng ở đây, Piston phun bắt buộc phải lùi lại. Van bắng đạn sẽ được mở ra
khi Piston phun tiến lên phía trước và vật liệu được phun vào khuôn.


22

Hình 1.6 : Máy ép phun dựng Piston-Vít 2 giàn
4.2.3. Piston phun một giàn: Là loại cũ nhất được biết đến, nó hoạt động như sau:
Từ phễu hạt được đưa đến xilanh phun. Ở đây chuyển dộng lên phía trước của
Piston buộc các hạt đi tới bộ phận mở rộng (màng phun). Xung quanh súng phun
(Spreader) sẽ là băng nhiệt, nó sẽ làm chảy hạt. Chúng đi qua giữa xilanh và màng
phun vào mỏ vịt.
4.2.4. Piston 2 giàn: Nó gồm 2 cụm Piston, cái này đặt phía trên cái kia, một cái để
dẻo hoá vật liệu và dẫn vật liệu đến cho xilanh kia mà ở đó Piston thứ 2 sẽ hoạt
động như một Piston bắn đạn và đẩy vật liệu dẻo vào khuôn.
4.3. Chu kỳ phun nhựa của máy ép phun nhựa dùng vít chuyển động qua lại
Đơn giản nhất và cũng thường gặp nhất là khuôn 2 nửa mà chúng được bắt
trực tiếp vào các tấm kẹp khuôn của máy ép phun. Hai chi tiết cơ bản có ở mọi
khuôn ép phun là: Nửa khuôn ở phía trước vòi phun và nửa khuôn ở phía đóng
khuôn. Người ta có thể gọi chúng là chày và cối. Quá trình chế tạo 1 sản phẩm một chu kỳ cho ở hình sau:
Pha 1: Kẹp chặt khuôn và phun vào.

Hình 1.7 : Kẹp chặt khuôn


23
Chất dẻo lỏng đươc ép vào khuôn kín. Cụm đóng khuôn cần phải tác dụng vào

khuôn một lực lớn (lực kẹp khuôn) để không có 1 tí chất dẻo lỏng nào chảy ra từ
các khe của khuôn. Chất chảy lỏng đi từ cụm hoá dẻo vào 1 máy xoắn vít với 1
trục xoắn có thể xê dịch hướng trục mà nó hoạt động như 1 cái Piston, được ép vào
lòng khuôn. Cụm hoá dẻo phải liên kết chặt chẽ vơi khuôn, nhờ đó chất dẻo lỏng
không bị mất mát.
Pha 2: Thời gian dừng với áp lực đuổi theo.

Hình 1.8 : Thời gian dừng
Trên cơ sở sự phân cách về nhiệt giữa khuôn và cụm dẻo hoá, cả 2 đều có mức
nhiệt rất khác nhau, liên kết này chỉ được duy trì 1 lúc cho đến khi chất dẻo lỏng
không còn khả năng chảy nữa. Sau khi điền đầy khuôn chất dẻo bắt đầu đông cứng
lại và khi đó thể tích của nó sẽ co lại đôi chút. Bằng cách ép tiếp và điền đầy tiếp,
thể tích được bổ xung cho đủ, do đó phải duy trì áp lực lên chất dẻo lỏng cho đến
lúc nó đông cứng song.
Pha 3: Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài.

Hình 1.9 : Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài
Vì quá trình hoá dẻo cần một thời gian nhất định, trục xoắn bát đầu ép vật liệu qua
sự quay của nó, để tạo ra từng liều lượng nhằm làm chảy nó ra và xếp đặt nó trước
khi phun. Trục xoắn tạo ra không gian trống bằng cách nó trượt lùi lại dọc trục
trong xylanh phun, chống lại áp lực đó. Khi vật được phun đông đặc lại, cụm hoá
dẻo rời khỏi khuôn, nhờ đó chất dẻo lỏng ở vòi phun không bị đông đặc lại. Cụm


24
đóng khuôn sẽ tiếp tục đóng cho đến khi sản phẩm đông đặc đến mức có thể được
tống ra ngoài.
4.4. Các thông số của máy phun nhựa
4.4.1. Lực kẹp (tấn): Được tính bởi số tấn của lực khoá khuôn.
Lực kẹp khuôn Fc được tính bằng công thức: Fc = 1,15.Pi.A

với
2
2
Pi(Kg/cm ) là áp lực phun; A(cm ) là diên tích bề mặt.
4.4.2. Dung tích phun: Được quy định cho dung tích mỗi lần bắn.
4.4.3. Tỷ lệ hoá dẻo: Thể tích của vật liệu được hoá dẻo trong thời gian cho trước.
4.4.4. Mức độ phun: Đó là tốc độ lớn nhất Max mà toàn bộ chất dẻo dự kiến có thể
được phun qua ống mỏ vịt ở áp suất cho trước.
4.4.5. Áp lực phun: Đối với máy Piston thì đây là áp lực ở Piston phun. Đối với vít
chuyển động qua lại áp lực này là ở vật liệu phía trước của vít.
4.4.6. Khoảng mở của máy: Khoảng mở cho phép của máy khi mở khuôn.
V. Đường lối thiết kế khuôn sản phẩm chất dẻo
5.1. Định nghĩa:
Khuôn là một dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa. Nó được thiết kế
sao cho có thể được sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu.
Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc yêu cầu cũng là một yếu tố rất
quan trọng để xem xét bởi vì yêu cầu sản xuất loạt nhỏ không cần đến loại khuôn
nhiều lòng khuôn hoặc loại khuôn có kết cấu cao cấp.
5.2. Các bộ phận chính của khuôn và chức năng của chúng
Khuôn là một cụm 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. Khoảng trống ở giữa hai
phần khuôn được điền đầy nhựa và nó sẽ mang hình dáng sản phẩm. Phần lõm vào
sẽ xác định hình dạng ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn, phần xác định
hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi.
Kho¶ng trèng gi÷a lßng
khu«n vµ lâi khu«n

Lßng khu«n

Lâi khu«n

Hình 1.10: Các bộ phận chính của khuôn


25
Phần tiếp xúc lõi và lòng khuôn gọi
các bộ phận khác:
1. Tấm kẹp trước
2. Tấm khuôn trước
3. Vòng định vị
4. Bạc cuống phun
5. Sản phẩm
6. Bộ định vị
7. Tấm đỡ
8. Khối đỡ
9. Tấm kẹp phía sau
19.Chốt dẫn hướng

là đường phân khuôn. Ngoài ra khuôn còn có
10. Chốt đẩy
11. Tấm giữ
12. Tấm đẩy
13. Bạc dẫn hướng chốt
14. Chốt hồi về
15. Bạc mở rộng
16. Chốt đỡ
17. Tấm khuôn sau
18. Bạc dẫn hướng

Kết cấu cơ bản của một bộ khuôn phun nhựa:
2

3

4

5

6

1
19
18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

Hình 1.11: Kết cấu cơ bản của một bộ khuôn
1. Tấm kẹp phía trước: kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun.
2. Tấm khuôn phía trước: là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và
phần ngoài của sản phẩm.
3. Vòng định vị: đảm bảo vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn.
4. Bạc cuống phun: nối vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía
trước và khuôn trước.