Luận văn thiết kế bàn nhựa CÔNG NGHỆ ép PHUN – vật LIỆU ép PHUN

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nghành thiết kế khuôn
Trong vòng 10 năm trở lại đây,ngành nhựa trở thành nghành có tốc độ tăng trưởng
nhanh nhất trong cả nước.Sản phẩm nhựa có mặt hầu hết ở mọi quốc gia và không
ngừng tăng trưởng.Ngành nhựa phát triển lớn mạnh kéo theo sự ra đời nền công
nghiệp khuôn mẫu để hỗ trợ là điều tất yếu. Hiện nay không những quá trình gia công
cần phải nhanh chóng để đảm bảo về tính kinh tế mà còn cần độ chính xác,bền đẹp và
đặc biệt phải đáp ứng được yêu cầu về chất lượng sản phẩm.
Sử dụng khuôn mẫu trong sản xuất có một ưu điểm vượt trội so với các công nghệ
gia công khác là tạo ra năng suất cao, số lượng sản phẩm lớn ít phải gia công lại nên
đáp ứng được yêu cầu đa dạng hóa các sản phẩm từ đơn giản đến phưc tạp với thời
gian triển khai sản xuất nhanh.
Bản thân khuôn mẫu cũng là sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo tích hợp rất sâu
các lĩnh vực công nghệ và giá trị trí thức. Rất nhiều tiến bộ kỹ thuật hàng đầu thế giới
hiện nay trong lĩnh vực thiết kế, công nghệ vật liệu, công nghệ gia công chế tạo, tự
động hóa đã và đang thể hiện trong ngành chế tạo khuôn mẫ. Một số nước như: Đài
Loan, Trung Quốc,..đã phát triển ngành chế tạo khuôn trở thành ngành công nghệ xuất
khẩu quan trong,và có nguồn thu ngoại tệ tương đối lớn.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ về nghành công nghệ thông tin thì nghành công
nghiệp chế tạo khuôn ngày càng hiện đại và tiên tiến.Các mô hình liên kết tổ hợp để
sản xuất các khuôn mẫu có chất lượng cao cho từng lĩnh vực công nghệ khác nhau:


-

Thiết kế chế tạo khuôn nhựa,khuôn dập nguội,khuôn dập nóng,khuôn đúc áp

lực,khuôn ép chảy,khuôn dập tự động,..

-

Thiết kế chế tạo các cụm chi tiết tiêu chuẩn phục vụ chế tạo khuôn mẫu
như:các bộ đế khuôn tiêu chuẩn,trụ dẫn hướng,lò xo,các loại cơ cấu cấp phôi
tự động,..

-

Chuyên thực hiện các dịch vụ nhiệt luyện cho các công ty chế tạo khuôn

-

Chuyên cung cấp các dụng cụ cắt gọt để gia công khuôn

-

Chuyên cung cấp các phần mềm chuyên dụng để thiết kế khuôn
CAD/CAM/NX/CAE,…

-

Chuyên thực hiện các dịch vụ đo lường,kiểm tra chất lượng khuôn,..

Các mô hình trên giúp các doanh nghiệp có điều kiện đầu tư chuyên sâu trong lĩnh
vực thiết kế khuôn theo hương tự động hóa kéo theo đó nâng cao chất lượng của sản
phẩm và phát huy tối đa năng suất của thiết bị [7].
1

Tình hình phát triển nghành khuôn mẫu trong nước
Hiện tại trong nước có hàng nghìn doanh nghệp công nghiệp thuộc các lĩnh vực

khác nhau sử dụng khuôn mẫu trong sản xuất. Có thể nói khuôn mẫu có vai trò quyết
định hàng đầu về sản lượng sản xuất, độ chính xác, giá trị gia tăng của sản phẩm
Nhu cầu các loại khuôn mẫu nhựa,cơ khí đúc áp lực,vật liệu xấy dựng,.. ngày càng
lớn nên ngành chế tạo khuôn mẫu những năm gần đây có bước phát triển mới.Hầu hết
các doanh nghiệp nghành cơ khí chế tạo,nghành nhựa lớn như Xuân Kiên, Kim khí
Thăng Long, Dung cụ cơ khí xuất khẩu, Nhựa Hà Nội, Xích líp Đông Anh,..đã đầu tư
mạnh cho chế tạo khuôn.Một số khuôn mẫu có trình độ phức tạp, độ khó cao như bộ
khuôn mẫu kích thước lớn để dập vỏ ô tô của Công ty ô tô Xuân Kiên,bộ khuôn mẫu
linh kiện nhựa chính xác cao cho xe tay ga Honda, Yamaha của Công ty nhựa Hà Nội,
khuôn mẫu dập nóng cơ khí cho ô tô xe máy của Công ty dụng cu cơ khí xuất khẩu,..
đã chế tạo thành công, tạo bước ngoặt mới cho sự phát triển cho dòng sản phẩm ô tô
thương hiệu Việt Nam, góp phần đưa ngành công nghiệp hỗ trợ ô tô xe máy Việt Nam
tham gia sâu rộng vào chuỗi giá trị sản phẩm ô tô xe máy của các hãng đa quốc gia lơn
trên thế giới.


Với chuyên môn hóa ngày càng sâu, Việt Nam đã bắt đầu hình thành một hệ thống
gồm nhiều doanh nghiệp chế tạo khuôn trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Qúa nửa trong
số đó là các doanh nghiệp vốn FDI đến từ Nhật Bản, Đài Loan, Trung Quốc,…Trong
số này các doanh nghiệp khuôn mẫu Nhật Bản đóng vai trò rất quan trọng trong hệ
thống công nghiệp hỗ trợ cho các doanh nghiệp sản xuất lắp ráp lớn của Nhật Bản tại
Việt Nam.Về năng lực các doanh nghiệp trong hệ thống chế tạo khuôn mẫu ở Hà Nội
thu hút khoảng 1500 lao động, tạo ra doanh thu một năm trên 500 tỷ đồng. Lớn nhất
trong hệ thống này là các doanh nghiệp đến từ Nhật Bản như Tsukuba, Toho, Ohara,
Zion,…
Theo khảo sát các doanh nghiệp khuôn mẫu tại Hà Nội của Sở Công Thương Hà
Nội cho thấy rằng một thực tế là công nghiệp chế tạo khuôn trong nước chưa được các

doanh nghiệp trong nước đánh giá cao.Các doanh nghiệp sử dụng khuôn mẫu thường
cho rằng khuôn mẫu trong nước không đáp ứng được yêu cầu độ chính xác, độ khó, độ
bền, độ phức tạp.Vì vậy số doanh nghiệp sản xuất sản phẩm yêu cầu kỹ thuật cao
thường lựa chọn phương án đặt hàng hoặc mua khuôn từ nước ngoài.
Về phía các doanh nghiệp có chế tạo khuôn trong nước, dù rất tự tin sản phẩm của
mình nhưng đa phần chỉ dừng ở việc tự chế tạo khuôn mẫu cho sản xuất của chính
mình mà chưa hướng ra hàng hóa cung cấp cho thị trường.Số doanh nghiệp sống bằng
chế tạo khuôn còn rất ít,năng lực sản xuất còn rất thấp so với các doanh nghiệp chế tạo
khuôn mẫu FDI từ Nhật Bản,Đài loan,..
Khuôn mẫu là một sản phẩm công nghiệp đặc biệt, có giá trị từ vài chục đến vài
trăm USD. Các bộ khuôn mẫu khó và phức tạp có giá trị hàng triệu USD.Người cần
sản phẩm không phải số đông người tiêu dùng thông thường mà là các nhà sản
xuất.Khuôn mẫu có vai trò ảnh hưởng rất quyết định để tạo ra chất lượng uy tín thương
hiệu cho nhà sản xuất.
Chế tạo khuôn là một ngành nghề công nghiệp được Nhà nước khuyến khích hỗ
trợ. Các chính sách ưu đãi khuyến khích nghành công nghiệp chế tạo khuôn đã thể hiệ
tại Luật thuế xuất nhập khẩu,luật Đầu tư các nghị định,Thông tư hướng dẫn thực
hiện.Thiết kế khuôn mẫu cũng đã được nhà nước đưa vào chương trình Đại học chính
qui khối nghành kỹ thuật. Phát triển chế tạo khuôn mẫu cũng là nội dung quan trọng


trong nhiều bản quy hoạch phát triển các nghành công nghiệp then chốt,quan trọng của
đất nước[7].
2

Quy trình thiết kế khuôn
Nhu cầu thực tế,thiết kê sản phẩm và xác định hệ số co rút,tính số lòng khuôn,chọn

loại khuôn,bố trí các lòng khuôn,thiết kế hệ thống kênh dẫn,thiết kế hệ thống làm
nguội,thiết kế hệ thống đẩy,thiết

kế hệ thống thoát khí,thiết kế hệ thống dẫn

hướng,định vị và các chi tiết của khuôn, Yêu cầu kỹ thuật về các tấm khuôn,chọn chất
liệu làm khuôn,hoàn thiện thiết kế.
Có rất nhiều phần mềm dùng để thiết kế khuôn cúng như mô tả dòng chảy nhựa
hiện nay.Một số phần mềm nổi tiếng như: Creo, NX, Catia, Solidworks, ….Phần mềm
em muốn sử dụng trong luận văn này là Creo lý do em chọn phần mềm này là giao
diện dễ sử dụng,khả năng thiết kế nhanh chóng, được sử dụng phổ biến trong các công
ty hiện nay.Nghiên cứu về phương pháp thiết kế, mô phỏng trên Creo.
1.1.1.1. Nhiệm vụ CAD
 Thiết kế sản phẩm
Sản phẩm có thể là do khách hàng đưa đến hoặc là tự thiết kế,CAD dùng để thực
hiện các công việc sau:
Thiết kế biên dạng, hình dáng hình học của sản phẩm bằng cách mô phỏng 3D.
Ngoài ra phân tích kỹ thuật của sản phẩm,chi tiết và xuất bản vẽ.
 Thiết kế bộ khuôn
Công việc và các số liệu đặt hàng: Thiết kế từng phần, số lượng, vật liệu của sản
phẩm.
Xác định áp lực phun, lực ép, dung tích nhựa, kích thước tấm gá
Xác định loại khuôn, độ co rút, vật liệu làm khuôn, lòng khuôn, bố trí lòng khuôn,
tiết diện kênh dẫn nhựa, hệ thống miệng phun, hệ thống tháo khuôn,…
1.1.1.2. Nhiệm vụ CAE
CAE là sử dụng phần mềm máy tính để mô phỏng và thử nghiệm tính công nghệ và
đặc tính của sản phẩm sau khi thiết kế. CAE mang lại nhiều lợi ích trong việc gia công


và sản xuất sau này. CAE cho phép người thiets kế và chế tạo khuôn rút ngắn được
thời gian thiết kế cũng như chi phí trong việc sản xuất khuôn.
CAE với những công việc như sau:

-

Phân tích dòng chảy của nhựa lỏng (quá trình điền đầy của nhựa vào lòng
khuôn)

-

Phân tích quá trình đông đặc và định hình của sản phẩm trong lòng khuôn

-

Tính toán trạng thái điền dầy và tản nhiệt

-

Biết được những khuyết tật của sản phẩm.

Vì thế ứng dụng phân tích CAE vào quá trình này để tối ưu hóa việc thiết kế bằng
các mô phỏng và tính toán.
1.1.1.3. Nhiệm vụ CAM
CAM là công nghệ sản xuất dưới sự hỗ trợ của máy tính. Qúa trình sản xuất chế tạo
được quản lý và điều khiển bởi hệ thống máy tính.
CAM làm các nhiệm vụ như sau:
Lập quy trình chế tạo khuôn từ sản phẩm
Phân tích lựa chọn vật liệu làm khuôn vật liệu sản phẩm sao cho hợp lý.
Lựa chọn loại máy, các thông số cần thiết cho việc ép sản phẩm.
Gia công theo quy trình công nghệ sau khi đã được thực hiện các bước trên.
Đánh bóng lòng khuôn, lắp ráp thành bộ khuôn hoàn chỉnh.
1.1.1.4. Ép thử khuôn
Nhằm đảm bảo khuôn hoạt động tốt, đáp ứng yêu cầu ban đầu của khách hàng. Sau

khi thiết kế và chế tạo khuôn xong, tiến hành ép thử sản phẩm, nếu đạt thì cả sản phẩm
ép thử và khuôn sẽ giao cho khách hàng.


CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ ÉP PHUN – VẬT LIỆU ÉP PHUN
2.1. Công nghệ ép phun
3

Khái niệm Ép phun
Ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy để điền đầy vào trong lòng khuôn. Một

khi nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra và
sản phẩm sẽ được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy, trong quá trình này không có
bất một phản ứng hóa học nào.
Bằng cách quan sát thông thường nhất chúng ta có thể quan sát rất nhiều sản phẩm
nhựa xung quanh chúng ta. Từ các sản phẩm đơn giản là các dụng cụ học tập như bút,
thước kẻ,… đến các sản phẩm phức tạp như bàn, ghế, đồ chơi, máy tính, vỏ xe máy,…
tất cả đều làm bằng nhựa. Các sản phẩm này đêù có hình dáng và màu sắc đa dạng làm
cho cuộc sống ta tiện nghi và đẹp hơn. Điều này đồng nghĩa với việc các sản phẩm
nhựa mà phần lớn tạo ra công nghệ ép phun đã trở thành một phần không thể thiếu
trong cuộc sống chúng ta. Với các tính chất: độ dẻo dai, có thể tái chế, không có phản
ứng hóa học nào ở điều kiện bình thường,… chính vì thế vật liệu nhựa đang dần thanh
thế các vật liệu khác [6].
4

Công nghệ ép phun


Nguyên liệu

Ép phun sản phẩm

Định hình sản phẩm

Xử lý phế liệu

Lấy sản phẩm

Kiểm tra chất
lượng

Nhập kho

Hình 2.1: Quy trình công nghệ ép phun [6].
Nguyên lý vận hành như sau
-

Nguyên liệu được cấp cho máy ép phun theo chu kỳ.Nguyên liệu sau khi
đã được hóa dẻo được phun vào trong khuôn (đã được kẹp chặt ) hình
dạng của khuôn sẽ tạo ra hình dạng của sản phẩm. Sau khi được định
hình và làm nguội trong khuôn, quá trình mở khuôn được thực hiệ để lấy
sản phẩm ra bên ngoài

-

Đặc điểm của công nghệ ép phun là quá trình diễn ra theo chu kỳ.

-

Thời gian chu kỳ sẽ phụ thuộc vào trọng lượng của sản phẩm, nhiệt độ

nước làm nguội khuôn và hiệu quả hệ thống làm nguội khuôn.

-

Chất lượng và năng suất của sản phẩm phụ thuộc vào chất lượng của máy
ép phun và chất lượng của khuôn mẫu [6].


Máy ép phun có cấu tạo chung gồm các bộ phận như sau :

Hình 2.2: Hệ thống máy ép phun.
2.1.1.1. Hệ thống phun
Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua quá trình cấp nhựa,
nén, khử khí, làm chảy, phun nhựa lỏng và các định hình của sản phẩm.
Hệ thóng này bao gồm hai bộ phận chính đầu béc phun có dạng trụ rỗng chứa trục
vít đảm nhận việc tải nguyên liệu vào buồng nhiệt, bên ngoài được bọc bởi các băng
gia nhiệt là các điện trở cấp nhiệt làm nóng chảy nhựa trước khi bơm vào khuôn.
Một đầu béc phun sẽ được nối với trục xylanh thủy lực,đầu này được giải nhiệt
nhằm hạn chế nhựa trong vùng nhập liệu bị ghẽn nòng.Đầu còn lại nối với bản cố định
phần âm của khuôn
-

Phễu cấp liệu (hopper)

-

Khoang chứa liệu (barrel)

-

Các băng gia nhiệt (heater band)

-

Trục vít (screw)

-

Van một chiều ( non-return Assembly)

-

Đầu béc phun (nozzle) [3].


Hình 2.3: Hệ thống phun.
Phễu cấp liệu: chứa vật liệu dạng viên để cấp vào khuôn trộn.
Khoang chứa phễu: chứa nhựa và để trục vít di chuyển qua lại bên trong. Khoang
trộ được gia nhiệt bởi các băng giải nhiệt. Nhiệt độ bên trong khoang chứa liệu cung
cấp từ 20-30% nhiệt độ cần thiết để làm chảy nhựa
Băng gia nhiệt : Giúp duy trì nhiệt độ khoang chứa để nhựa bên trong luôn trang
thái chảy dẻo. Thông thường trên một máy ép nhựa có thể có nhiều băng gia nhiệt (> 3
băng ) được cài đặt với nhiệt độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ thích hợp cho
quá trình ép phun.

Hình 2.4: Vòng gia nhiệt.
Trục vít: đây là một bộ phận rất quan trọng, vừa giữ nhiệm vụ nhựa hóa vừa tạo áp
suất đẩy nguyên liệu vào khuôn tạo hình. Trục vít có hai chuyển động vừa quay tròn
vừa tịnh tiến.Nhiệm vụ tải vật liệu và nhựa hóa được thực hiện bởi tác động quay tròn

của trục vít . Nhiệm vụ tạo ra áp suất đẩy đẩy vật liệu ra khỏi xylanh nguyên liệu và
lấy vật liệu được thực hiện bởi chuyển động tới lui của trục vít.

Hình 2.5: Trục vít.
Trục vít được chia thành 3 phần: phần cấp liệu, vùng nén ép, vùng định lượng

Hình 2.6: Cấu tạo chi tiết trục vít.
Van một chiều (Non-return assmply): Bộ phận này gồm vòng chắn hình nêm, đầu
trục vít. Chức năng của nó là tạo ra dòng nhựa bắn vào trong khuôn.


Hình 2.7: Hệ thống van một chiều.
Khi trục vít lùi về thì vòng chắn hình nêm di chuyển về hướng vòi phun và cho
phép nhựa chảy về trước đầu trục vít. Còn khi trục vít di chuyển về phía trước thì vòng
chắn hình nêm sẽ di chuyển về hướng phễu và đóng kín với seat không cho nhựa chảy
về phía sau.

Hình 2.8: Cấu tạo vòi phun.
Vòi phun: có chức năng nối khoang trộn với cuốn phun và phải có hình dạng đảm
bảo bịt kín khoang trộn và khuôn. Nhiệt độ của vòi phun nên cài đặt lớn hơn hoặc
bằng nhiệt độ chảy của vật liệu. Trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn, vòi phun
phải thẳng hàng với bạc cuốn phun và đầu vòi phun nén được lắp kín với phần lõm của
bạc cuống phun thông qua vòng định vị để đảm nhựa không bị phun ra ngoài và gây
nên mất áp

Hình 2.9: Hệ thống đầu phun.
Có nhiều vòi phun khác nhau,tùy vào từng trường hợp cụ thể mà ta dùng loại vòi
phun thích hợp. Thông thường người ta quan tâm đến một số thông số như:

-

Đường kính lỗ phun của đầu vòi phun phải nhỏ hơn đường kính của lox
của bạc cuống phun một chút (khoảng 0.125-0.75mm) để cuống phun dex
thoát ra ngoài tránh nghẽn dòng.

-

Chiều dài của vòi phun nên dài hơn chiều sâu của bạc cuống phun

-

Độ côn tùy thuộc vào vật liệu phun

Hình 2.10: Một số van một chiều.
2.1.1.2. Hệ thống khuôn
Sau quá trình nhựa hóa, nhựa nóng chảy được phun vào khuôn, lực ép khuôn phải
đủ lớn để đóng khuôn cho đến khi nào nhựa nguội và đóng rắn sau đó khuôn được mở
để lấy sản phẩm.
Cấu tạo của hệ thống khuôn gồm hai phần chính
-

Phần cavity( phần khuôn cái, phần khuôn cố định): được gá trên tấm cố
định của máy ép phun nhựa

-

Phần core ( phần khuôn di động ): được gá trên tấm di động của máy ép
nhựa .

Ngoài ra trong một bộ khuôn phần lõm vào sẽ được xác định hình dạng bên ngoài
của sản phẩm được gọi là lòng khuôn( hay còn gọi là khuôn âm, khuôn cái, cavity) còn
phần lồi ra sẽ xác định được hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi( hay
còn gọi là khuôn dương, chày, core ) một bộ khuôn có thể có một hoặc nhiều lòng
khuôn và lõi. Phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi được gọi là mặt phân khuôn.


Hình 2.11: Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng [3].
Cấu tạo chung của một hệ thống khuôn bao gồm các bộ phận sau:

Hình 2.12: Cấu tạo hệ thống khuôn

1.Tấm kẹp trước

10. Tấm giữ

2. Tấm khuôn âm

11. Tấm đẩy

3. Bạc cuốn phun

12. Tấm kẹp sau

4. Vòng định vị

13. Chốt đẩy

5. Vít lục giác

14. Lò xo

6. Đường nước

15. Chốt hồi

7. Tấm khuôn dương

16. Bạc dẫn hướng

8. Tấm lót

17. Lòng khuôn

9. Gối dỡ

18. Chốt dẫn hướng


Chức năng của các bộ phận khuôn
1.Tấm kẹp trước : kẹp phần cố định của khuôn với tấm cố định của máy ép nhựa.
2. Tấm khuôn âm : chứa lòng khuôn hoặc phần insert định hình sản phẩm, được lắp
vào tấm kẹp trước.
3. Bạc cuống phun : đưa nhựa vào lòng khuôn, thông thường nó nằm trên tấm kẹp
trước.
4. Vòng định vị: đảm bảo cho bạc cuống phun và đầu phun được trùng nhau
5. Vít lục giác : cố định các chi tiết với nhau.
6. Đường nước : dẫn nước hoặc dung môi để làm nguội khuôn trong quá trình làm
mát.

7. Tấm khuôn dương : Chứa lòng khuôn hoặc phần insert định hình sản phẩm, được
lắp chặt vào gối đỡ hay tấm lót.
8. Tấm lót : giữu cho tấm khuôn không bị cuốn vào.
9. Gối đỡ: tạo khoảng không gian cho lõi sản phẩm.
10. Tấm giữ: giữu tấm đẩy và ty lõi.
11. Tấm đẩy: kết hợp với tấm giữ và chốt đẩy để đẩy chi tiết ra khỏi khuôn.
12. Tấm kẹp sau: kẹp phần di động của khuôn với tấm di động của máy ép nhựa.
13. Chốt đẩy: để đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn.
14. Lò xo: để đảm bảo các tấm giữu và tấm đẩy hồi về vị trí cũ
15. Chốt hồi: cùng với lò xo đưa tấm giữ và tấm đẩy hồi về vị trí cũ sao khi lói
16. Bạc dẫn hướng : dẫn hướng cho trục dẫn hướng hạn chế mòn tấm khuôn
17. Lòng khuôn : tạo nên hình dáng của chi tiết
18. Chốt dẫn hướng : dẫn hướng cho tấm khuôn âm và khuôn dương.


2.1.1.3. Hệ thống ép
Có chức năng đóng mở khuôn, tạo lực ép giữ khuôn trong quá trình làm nguội và
đẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép phun.

Hình 2.13: Cấu tạo hệ thống ép
Hệ thống này gồm các bộ phận:
-

Cụm đẩy của máy (Machine ejector): Gồm các xylanh thủy lực, tấm đẩy
và cân đẩy chúng có chức năng tạo ra lực đẩy tác động vào các tấm đẩy
trên khuôn để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn.

-

Cụm kìm (Clamp cylindero) : thường có hai loại chính, đó là loại dùng cơ

cấu khủy và loại dùng các xylanh thủy lực.Hệ thống này có chức năng
cung cấp lực để đóng mở khuônvà giữ để khuôn đóng trong suốt quá trình
phun.


Hình 2.14: Cơ cấu kẹp khuôn.
-

Tấm di động (Moverable platen) : là một tấm thép lớn với bề mặt có nhiều
lỗ thông với tấm di động của khuôn.Chính nhờ các lỗ thông này mà cần
đẩy có thể tác động lực đẩy lên khuôn. Ngoài ra, trên tấm di động còn có
các lỗ ren để kẹp tấm di động của khuôn. Tấm này di chuyển tới dọc lui
theo 4 thanh nối trong quá trình ép phun.


Hình 2.15: Cấu tạo hệ thống tấm cố định.
-

Tấm cố định (Stationary platen): cũng là tấm thép có nhiều lỗ thông với
tấm cố định của khuôn. Ngoài 4 lỗ dẫn hướng và các lỗ có ren để kẹp tấm
cố định của khuôn tương tự như tấm di động, tấm cố định còn có thêm lỗ
vòng định vị để định vị tấm cố định của khuôn để đảm bảo sự thẳng hàng
của cần đẩy và cụm phun.

-

Những thanh nối (Tie bars) : có khả năng co dãn để chống lại áp suất phun
khi kìm tạo lực. Ngoài ra có tác dụng dẫn hướng cho tấm di động.

2.1.1.4. Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển giúp người vận hành máy móc theo dõi và điều khiển các
thông số gia công như nhiệt độ, áp suất, thời gian, tốc độ phun, áp suất phun và các vị
trí trên bộ phận thủy lực. Qúa trình điều khiển có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng
sau cùng của sản phẩm cũng như hiệu quả kinh tế của quá trình hệ thống điều khiển
với người vận hành máy thông qua bảng điều khiển và màn hình máy tính.
Bên trong hệ thống điều khiển là bộ phận xử lý các rơle, công tắc hành trình, các bộ
phận điều khiển nhiệt độ, áp suất, thời gian,..


2.1.1.5. Hệ thống hỗ trợ ép phun
Bao gồm 4 hệ thống nhỏ:

Hình 2.16: Hệ thống hỗ trợ ép phun.
-

Thân máy ( Frame ) :Liên kết hệ thống trên máy lại với nhau

-

Hệ thống thủy lực (Hydraulic system) : cung cấp lực để đóng mở khuôn,
tạo ra và duy trì lực ép, làm cho trục vít quay và chuyển động tới lui, tạo
lực cho chốt đẩy và sự trượt của lỗi bề mặt. Hệ thống này bao gồm bơm,
motor, hệ thống ống,..

-

Hệ thống điện ( Electrical ): cấp nguồn cho motor điện và hệ thống điều
khiển đẩm bảo an toàn điện cho người vận hành máy bằng các công tắc.
Hệ thống này gồm tủ điện, và hệ thống dây dẫn.

-

Hệ thống làm nguội (cooling system) : cung cấp nước hay dung dịch
ethylenglycol,.. Để làm khuôn nguội và dầu thủy lực.Nhiệt độ trao đổi
với dầu thủy lực vào khoảng 90-1200C. Bộ điều khiển sẽ cung cấp một
lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng chảy
trong khuôn.

2.2. Vật liệu ép phun
5

Điều kiện kỹ thuật cần có đối với một sản phẩm nhựa
Để sản xuất sản phẩm nhựa bằng phương pháp ép phun thì kết cấu sản phẩm phải

thõa mãn một số điều kiện nhất định sau đây:


-

Tỷ lệ chiều cao và bề dày sản phẩm phải thích hợp để tạo dòng nhựa
nóng chảy bơm vào lòng khuôn và điền đầy một cách dễ dàng

-

Thành sản phẩm phải có góc nghiêng nhất định tạo điều kiện để sản
phẩm thoát nhanh ra khỏi khuôn khi khuôn được mở ra, hạn chế hiện
tượng sản phẩm bị dính vào lòng khuôn

-

Chiều dày thành sản phẩm tại các vị trí chuyển tiếp không được lệch
nhau quá nhiều.

Bảng 2.1: Tính chất một số loại nhựa [5].
T
T

V
ật
liệu

1

Chiều
dày Min
(mm)

Chiều dày trung
bình (mm)

Chiều dày
Max (mm)

P

0.38

1.6

3.2

P

1.0

2.4

9.5

3

L
DPE

0.5

1.6

6.4

4

H
DPE

0.9

1.6

6.4

5

P

0.63

2.0

7.6

P

0.76

1.6

6.4

A
2
C

P
6
S


7

P
VC

1.0

2.4

9.5

Bảng 2.2: Quan hệ giữa độ cao và chiều dày thành [5].

Yêu cầu kỹ thuật đối với một sản phẩm nhựa như sau:
-

Sản phẩm sau khi bơm nhựa vào phải đạt hình dạng tốt nhất mà tốn ít
công sức sữa chữa

-

Sản phẩm sau khi bơm không tồn tại khuyết tật như: cong vênh, rỗ khí,
vật phun bị ngắn, có tông tại đường hàn, ..

-

Cơ tính ổn định ở nhiệt độ thấp

-

Không gây độc hại cho người sử dụng

-

Sử dụng loại vật liệu thông dung nhất, với chi phí chấp nhận được.

Căn cứ vào các thông số kích thước trên ta chọn vật liệu PP để chế tạo bàn nhựa
hoàn toàn phù hợp để tạo ra một sản phẩm đạt yêu cầu.
Nhựa Polyethylene
Polypropylen là loại polymer có dạng tinh thể, có tính ứng dụng cao.
a) Thông số cơ bản


Bảng 2.3: Bảng thông số nhựa cơ bản PE [2].
Thông số

Đơn vị

Khối lượng riêng

g/cm3

Độ hút nước

%

<0.01

<0.02

Độ kết tinh

%

85-95

60-70

hóa

o

C

120

90

Nhiệt độ nóng
chảy

o

C

133

112

Chỉ số chảy

g/10p

0.1-20

0.1-60

Độ cứng Brinel

Kg/cm3

4-

1.8 - 2.5

Độ dãn dài

%

200-400

400 - 600

Lực kéo đứt

Kg/cm2

220-300

114 – 150

Nhiệt

mềm

độ

HDPE
0.920.93

LDPE
0.95-0.965

b) Tính chất
Trong suốt có bề mặt bóng láng, hơi có ánh mờ, mềm dẻo.
Dưới tác động có ánh sáng mặt trời hoặc nhiệt độ trong thời gian dài thì PE sẽ bị
lão hóa. Khi bị lão hóa thì tính chất của PE sẽ giảm, do đó nên sẽ bị giòn và nứt.
Chống thấm nước và hơi nước tốt.
Chống thấm khí O2, CO2, N2 và dầu mỡ kém.
Chịu được nhiệt độ cao ( dưới 230oC ) trong thời gian ngắn.
Bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy như
ancol, Acetone, H2O2,…
Có thể cho khí, hương thẩm thấu xuyên qua, do đó PE cũng có thể hấp thu giữ
mùi trong bản thân bao bì, và cũng chính mùi này có thể hấp thụ bởi thực phẩm
chứa đựng, gây mất giá trị cảm quan của sản phẩm.
c) Ứng dụng
Làm túi xách các loại, thùng có thể tích 1- 20 lít với các độ dày khác nhau,
Sản xuất nắp chai lọ. Do nắp chai bị hấp thụ mùi nên chai đựng thực phẩm đậy
bằng nắp PE phải được đảm bảo trong môi trường không có chất gây mùi.
Dùng để sản xuất ống nhựa và các vỏ cáp điện.


Dùng làm các loại túi xách, bao bì, bao dệt,…[2].

Nhựa Polypropylene
a) Thông số cơ bản
Bảng 2.4: Bảng các thông số cơ bản của nhựa PP [2].
Thông số

Đơn vị

PP

Khối lượng riêng

g/cm3

1.15

Độ hút nước

%

<0.01

Độ kết tinh

%

70

Độ dãn dài

%

300-800

Độ co ngót

%

1-2

Nhiệt độ gia công

o

C

220

-

180

–

240
Nhiệt độ nóng
chảy

o

C

190

Nhiệt độ khuôn

o

Áp suất phun

Kg/cm2

Độ cứng Brinel

Kg/cm3

6 – 6.5

Chỉ số chảy

g/10p

1 – 60

Lực kéo đứt

Kg/cm2

250

C

50 - 60
1000
1800

–

-

400
b) Tính chất
 Tính chất về nhiệt:
PP có nhiệt độ nóng chảy 160 – 175 oC, bền vững với sự sôi có thể tiến hành khử
trùng ở nhiệt độ 120oC mà sản phẩm không bị biến dạng, độ chịu lạnh có thể xuống
tới -65oC.
 Tính chất hóa học:
PP bền vững với axit loãng, muối, kiềm, khó tan trong dung môi ở nhiệt độ thường.
Nhưng tới nhiệt độ 90oC thì tính bền vững kém đi.
 Tính chất cơ học:


Có tính bền cơ học cao ( bền xé và bền kéo đứt ) khá cứng vững, không mềm dẻo
như PE, không bị kéo dãn dài do đó được ứng dụng rất nhiều trong gia công đồ dân
dụng cũng như chế tạo sợi.
Trong suốt độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao nét in rõ.
Giới hạn bền kéo của PP phụ thuộc vào tốc độ chất tải. Tốc độ kéo thấp thì giới hạn
bền tăng và ngược lại.
Tính chất cơ học của PP cứng sẽ tăng nếu cấu trúc của PP được định hướng.
 Ưu điểm:
PP có độ cách điện và độ bền nước khá hoàn hảo, không gây độc hại với người sử
dụng nên thích hợp làm vật liệu cho các sản phẩm gia dụng

 Ứng dụng:
PP có thể phối hợp với các vật liệu khác để gia công, để ổn định tính chất của PP
người ta dùng các amin và muối công nghiệp. Để tạo màu cho sản phẩm người ta
dùng hạt màu vô cơ hoặc hữu cơ để nhuộm màu cho sản phẩm PP để gia công.
ống PP : vật liệu làm ống có chỉ số chảy 0.5-3 gram/ 10 phút. Chúng được ứng dụng
để vận chuyển nước nóng, hóa chất trong nghành hóa.
Màng và tấm : Màng PP có độ trong suốt và độ bền cơ học cao đồng thời chịu được
nước.
Bọc dây điện: Sử dụng cho kỹ thuật điện, điện tử và những nơi có độ bền nhiệt cao
Chế tạo các chi tiết máy và đồ dùng hằng ngày như một số chi tiết trong ô tô, xe
máy, máy giặc, tủ lạnh, máy tính,…
Tạo sợi do PP nhẹ bền thích hợp sử dụng để bện cáp, lưới đánh cá, thảm,…[2].
Nhựa Arylonitrile Butadien Styrene
a) Thông số cơ bản
Bảng 2.5: Bảng thông số cơ bản nhựa ABS [2].
Thông số

Đơn vị

Khối lượng riêng

g/cm3

Độ dãn dài

%

ABS
1.041.06
10-50

Độ cứng shore
Nhiệt độ nóng
chảy

90 - 95
o

C

200

-

230

Nhiệt độ khuôn

o

Áp suất phun

Kg/cm2

800
1500

-

Lực kéo đứt

Kg/cm2

350

-

C

40 - 85

600
b) Tính chất
Trắng đục bán trong suốt độ nhớt và độ bền cao như PS.
Rất cứng rắn, bền với nhiệt và hóa chất, rất dẻo dai, chịu lực chịu nhiệt rất tốt và
dễ dàng gia công.
Khi hàm lượng Acrylonitrle tăng : Độ bền kéo giảm, độ cứng và độ cách điện
tăng, độ bền va đập tăng, kháng nhiệt, kháng dung môi.
Khi hàm lượng Butadien tăng : Độ bền kéo giảm, độ bền va đập tăng.
Khi hàm lượng Styrene tăng : Độ chảy khi gia nhiệt tăng.
c) Ứng dụng
Nhựa ABS kết hợp đặc tính về điện và có khả năng ép phun không giới hạn và
giá cả tương đối hợp lý, thường được sử dụng trong vật liệu cách điện, trong kỹ
thuật điện tử và thông tin liên lạc.
Làm các sản phẩm nhẹ cứng dễ uốn cong như ống, công cụ nhạc, đầu gậy đánh
golf, các bộ phận tự động, vỏ bánh răng, lớp bảo vệ hộp số, đồ chơi. Trong kỹ
thuật nhiệt lạnh chúng được sử dụng làm vỏ bên trong, các cửa trong và vỏ bọc
bên ngoài chịu va đập ở nhiệt độ thấp.
Các sản phẩm ép phun như các vỏ bọc, bàn phím, sử dụng trong các máy văn

phòng, máy ảnh,…
Trong công nghiệp xe : Làm các bộ phận xe hơi, xe máy, thuyền,..
Trong công nghiệp bao bì đặc biệt dùng trong thực phẩm, các sản phẩm ép
phun, thùng chứa, màng, nón bảo hiểm , đồ chơi,…[2]
 Kết luận:


Dựa vào các thông số kỹ thuật, tính chất của các loại nhựa nêu trên em lwuaj
chọn PP là nguyên liệu cho sản phẩm bàn nhựa của đề tài em.
Nguyên nhân:
Có độ bóng cao, kháng nhiệt tốt
Có khả năng chịu va đạp tốt, dễ gia công, không độc hại và có thể tái sử dụng
được nhiều lần.
Có giá thành rẻ làm cho giá sản phẩm giảm theo tăng khả năng cạnh tranh trên
thị trường.

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ KHUÔN VÀ MÔ TẢ QUÁ TRÌNH HOẠT
ĐỘNG CỦA KHUÔN
3.1. Giới thiệu chung về khuôn mẫu
6

Khái niệm về khuôn
Khuôn là dụng cụ để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình, tạo ra sản

phẩm, khuôn có thể được sử dụng nhiều lần.
Kết cấu và kích thước của khuôn được thiết kế và chế tạo phụ thuộc vào hình dáng,
kích thước, chất lượng, số lượng của sản phẩm. Ngoài ra còn phải quan tâm đến như
các thông số công nghệ của sản phẩm (góc nghiêng, nhiệt độ khuôn, áp suất gia công,
…), tính chất vật liệu gia công. Khuôn sản xuất sản phẩm nhựa là một cụm gồm nhiều
chi tiết lắp ghép lại với nhau.

Khuôn được chia thành hai phần khuôn chính:
-

Phần Cavity (phần khuôn cái, phần khuôn cố định): được gá trên tấm cố
định của máy ép nhựa.