Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu công nghệ ép phun ứng dụng thiết kế khuôn sản xuất sản phẩm nắp trên ổ cắm điện hình chữ nhật
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.53 MB, 116 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN
ỨNG DỤNG THIẾT KẾ KHUÔN SẢN
XUẤT SẢN PHẨM NẮP TRÊN Ổ CẮM
ĐIỆN HÌNH CHỮ NHẬT
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Th.S Cao Văn Thi
Cao Văn Biền (MSSV: 1080457)
Ngành: Cơ khí chế tạo máy – khóa: 34
Tháng 5/2012
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
===== O0O ====
Cần Thơ, ngày 25 tháng 12 năm 2011
PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HK: II NĂM HỌC: 2011 – 2012
1. Họ và tên sinh viên: Cao Văn Biền
MSSV: 1080457
Ngành: Cơ Khí Chế tạo Máy
Khóa: 34
2. Tên đề tài: “Nghiên cứu công nghệ ép phun, ứng dụng thiết kế khuôn sản xuất
sản phẩm nắp trên của ổ cắm điện hình chữ nhật”
3. Thời gian thực hiện: 2/1/2011 đến 30/4/2012
4. Cán bộ hƣớng dẫn: ThS. Cao Văn Thi
5. Địa điểm thực hiện: Trƣờng Đại Học Cần Thơ
6. Mục tiêu của đề tài:
Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu và sử dụng đƣợc phần mềm pro/Engineer ứng
dụng phần mềm để thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn ổ cắm điện.
Mục tiêu cụ thể:
o Tìm hiểu thực trạng của ngành công nghệ khuôn mẫu và ứng dụng của phần
mềm pro/Engineer trong ngành công nghệ này.
o Nắm đƣợc những kiến thức cơ bản về ngành công nghệ khuôn mẫu.
o Tìm hiểu các bộ khuôn cơ bản để làm nền tảng để tính toán và thiết kế sau này.
o Dựa vào những kiến thức đã học đƣợc để tính toán và thiết kế các khuôn mà cơ
bản là bộ khuôn ổ cắm điện (sản phẩm đƣợc sử dụng rông rãi trong dân dụng và công
nghiệp).
7. Giới hạn của đề tài: Đề tài chỉ nghiên cứu, tính toán, thiết kế và không chế tạo ra
khuôn.
8. Các yêu cầu hỗ chợ cho việc thực hiện đề tài:
9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 500.000 VNđ.
Bộ môn
Cán bộ hướng dẫn
Sinh viên
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
---------- o0o ----------
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cần Thơ, ngày …… tháng …… năm …….
Cán bộ hướng dẫn
Th.S Cao Văn Thi
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
---------- o0o ----------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Cần Thơ, ngày …… tháng …… năm ……
Cán bộ phản biện
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt bốn năm qua từ khi bước chân vào giảng đường đại học là
quãng thời gian khó khăn và hạnh phúc nhất trong lòng tôi, có không ít khó
khăn và thách thức trong học tập và cuộc sống mà tôi đã trải qua. Luận văn tốt
nghiệp là thách thức cuối cùng của q đời sinh viên mà tôi lần nữa vượt qua, để
hoàn thành được mục tiêu này tôi được sự giúp đỡ tận tình từ phía thầy cô của
khoa Công Nghệ, các chú bác trong công ty cơ khí khuôn mẫu Sài Gòn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể quý thầy cô khoa Công
Nghệ đã truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt bốn năm qua. Xin cảm
ơn công ty cơ khí khuôn mẫu Sài Gòn đã giúp đỡ tôi trong trong quá trình tôi
thực tập tại quý công ty. Xin chân thành cảm ơn tất cả người thân, bạn bè đã
động viên giúp đỡ tôi trong những lúc khó khăn. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm
ơn chân thành đến người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài
này đó là thầy Cao Văn Thi.
Tôi xin chúc quý thầy cô khoa Công Nghệ, tập thể chú bác công ty cơ
khí khuôn mẫu Sài Gòn và thầy Cao Văn Thi có nhiều sức khỏe và công tác
tốt.
Tuy đã hết sức cố gắng trong quá trình thực tập và hoàn thành luận văn
nhưng thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những
thiếu sót. Rất mong được quý thầy cô thông cảm và đóng góp ý kiến để luận
văn hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn !
Tóm tắt đề tài
TÓM TẮT ĐỀ TÀI
------ ------
Đề tài “Nghiên cứu công nghệ ép phun, ứng dụng thiết kế khuôn sản
xuất sản phẩm nắp trên của ổ cắm điện hình chữ nhật” sẽ giúp cho chúng ta
hiểu kỹ hơn về ngành công nghiệp nhựa nói chung mà cụ thể là công nghệ ép phun.
Đề tài giới thiệu cũng thiệu cho chúng ta một phần mềm CAD/CAM đang được sử
dụng hầu hết trong các công ty khuôn mẫu hiện nay, đó là phần mềm Pro Engineer
Wildfire 5.0. Phần mềm này hổ trợ cho toàn bộ quá trình sản từ thiết kế mô hình sản
phẩm đến gia công sản xuất ra bộ khuôn hoàn chỉnh.
Đề tài tập trung ứng dụng phần mềm ProE 5.0 để thiết kế hoàn chỉnh bộ
khuôn nắp trên ổ cắm điện hình chữ nhật. Từ việc phân tích các đặt điểm hình học
của nắp ổ cắm ngoài thực tế ta tiến hành thiết kế mô hình 3D cho sản phẩm này.
Tiếp theo, ta tiến hành bố trí số lòng khuôn và chọn mặt phân khuôn, cuối cùng là
thiết kế các chi tiết của khuôn để được bộ khuôn hoàn chỉnh.
Trong quá trình thiết kế đề tài cũng giải thích các chi tiết hình thành nên bộ
khuôn, nguyên tắc hoạt động của bộ khuôn. Đề tài chỉ dừng lại ở việc thiết kế, lắp
ráp và mô phỏng quà trình gia công lòng khuôn trên máy tính mà không đưa ra sản
xuất thực tế bộ khuôn.
SVTH: Cao Văn Biền
Mục lục
MỤC LỤC
PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
PHIẾU NHẬN XÉT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PHIẾU NHẬN XÉT CÁN BỘ PHẢN BIỆN
LỜI CẢM ƠN
TÓM TẮT ĐỀ TÀI
MỤC LỤC
Trang
PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
2. Mục đích chọn đề tài ..................................................................................... 2
3. Nhiêm vụ của đề tài....................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ............................................................... 2
5. Giới hạn của đề tài ........................................................................................ 3
6. Kế hoạch thực hiên đề tài .............................................................................. 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN ................................. 4
1.1. Công nghệ ép phun ..................................................................................... 4
1.1.1. Thực trạng ngành công nghiệp nhựa Việt Nam.................................... 4
1.1.2. Giới thiệu về công nghệ ép phun ......................................................... 4
1.1.3. Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế mà công nghệ ép phun mang lại .. 5
1.1.4. Khái niệm về công nghệ ép phun ......................................................... 5
1.1.5. Khả năng công nghệ ............................................................................ 5
1.1.6. Giới thiệu về máy ép phun................................................................... 6
1.1.6.1. Cấu tạo ......................................................................................... 6
1.1.6.2. Chu kỳ ép phun ............................................................................ 9
1.1.6.3. Thời gian chu kỳ ép phun và cách rút ngắn chu kỳ ép phun .......... 9
SVTH: Cao Văn Biền
Mục lục
1.1.6.4. Các thông số kỹ thuật của máy ép phun...................................... 11
1.2. Vật liệu nhựa dùng trong công nghệ ép phun ............................................ 12
1.2.1. Polymer ............................................................................................. 12
1.2.2. Nhựa nhiệt dẻo .................................................................................. 12
1.2.4. Khuôn ép phun .................................................................................. 14
1.2.4.1. Khái niệm .................................................................................. 14
1.2.4.3. Khuôn hai tấm............................................................................ 16
1.2.4.5. Bố trí lòng khuôn ....................................................................... 17
1.2.4.6. Thiết kế hệ thống dẫn nhựa ........................................................ 17
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PRO ENGINEER 5.0 .............. 20
2.1. Giới thiệu phần mềm Pro Engineer 5.0 ..................................................... 20
2.2. Khả năng ứng dụng của phần mềm Pro Engineer 5.0................................ 23
2.2.1. Khả năng thiết kế Part ....................................................................... 23
2.2.2. Môi trường lắp ráp linh hoạt Assembly ............................................. 28
2.2.3. Môi trường gia công Manufacturing .................................................. 32
2.2.4. Lắp ráp khuôn với EMX.................................................................... 33
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM NẮP TRÊN Ổ CẮM ĐIỆN HÌNH
CHỮ NHẬT ......................................................................................................... 35
3.1. Vật liệu .................................................................................................... 35
3.2. Thuộc tính ................................................................................................ 35
3.3. Đặc tính .................................................................................................... 36
3.4. Công dụng ................................................................................................ 36
3.5. Phân tích sản phẩm nắp trên ổ cắm điện hình chữ nhật ............................. 37
3.5.2. Đặc điểm của nắp trên ổ cắm điện ..................................................... 38
3.5.3. Phân khuôn cho chi tiết ..................................................................... 40
3.6. Xử lý các khuyết tật trên sản phẩm ........................................................... 43
3.6.1. Lỗ khí................................................................................................ 43
3.6.2. Nhựa không điền đầy lòng khuôn ...................................................... 44
3.6.3. Ba via ................................................................................................ 44
SVTH: Cao Văn Biền
Mục lục
3.6.4. Sản phẩm bị cong vênh ..................................................................... 45
3.7. Quy trình công nghệ sản xuất nắp trên ổ cắm điện .................................... 46
3.7.1. Sơ đồ quy trình công nghệ. ................................................................ 46
3.7.1.1. Công đoạn thiết kế ..................................................................... 47
3.7.1.2. Công đoạn gia công.................................................................... 47
3.7.1.3. Công đoạn kiểm tra .................................................................... 47
3.7.1.4. Công đoạn hoàn chỉnh bộ khuôn ................................................ 48
CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PRO ENGINEER 5.0 THIẾT KẾ
KHUÔN ÉP PHUN NẮP TRÊN Ổ CẮM ĐIỆN HÌNH CHỮ NHẬT ............... 49
4.1. Thiết kế mô hình 3D nắp trên ổ cắm điện ................................................. 49
4.1.1. Tạo khối hộp ..................................................................................... 49
4.1.2. Tạo mặt cong phía trên của ổ cắm ..................................................... 50
4.1.3 Khoét lỗ ............................................................................................. 50
4.1.4. Tạo mặt sao chép............................................................................... 50
4.1.5. Cắt biên dạng .................................................................................... 51
4.1.6. Tạo lỗ để liên kết với nắp dưới của ổ cắm. ........................................ 52
4.1.7. Bo tròn các cạnh ................................................................................ 52
4.2. Phân khuôn nắp ổ cắm.............................................................................. 53
4.2.1. Môi trường phân khuôn .................................................................... 53
4.2.2. Tính độ co rút cho sản phẩm.............................................................. 54
4.2.3. Tạo đường phân khuôn ...................................................................... 54
4.3. Các chi tiết hình thành bộ khuôn .............................................................. 57
4.3.1. Tấm khuôn cái................................................................................... 57
4.3.2. Tấm kẹp trên ..................................................................................... 58
4.3.3. Vòi phun và vòng định vị .................................................................. 59
4.4. Quá trình lắp ráp khuôn ............................................................................ 61
CHƯƠNG V: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LÒNG KHUÔN
CÁI ....................................................................................................................... 68
5.1. Lập quy trình công nghệ ........................................................................... 68
SVTH: Cao Văn Biền
Mục lục
5.1.1. Xác định dạng sản xuất ..................................................................... 68
5.1.2. Đặc điểm của chi tiết gia công ........................................................... 68
5.1.3. Chọn dạng phôi và phương pháp chết tạo .......................................... 69
5.2. Thiết kế nguyên công ............................................................................... 70
5.2.1. Đánh số thứ tự các bề mặt gia công ................................................... 70
5.2.2. Các phương pháp gia công bề mặt phôi ............................................. 72
5.2.3. Quy trình công nghệ .......................................................................... 72
5.3. Tính toán chế độ cắt ................................................................................. 82
5.3.1.Nguyên công 1 ................................................................................... 82
5.3.2. Nguyên công 2 .................................................................................. 87
5.3.3. Nguyên công 3 .................................................................................. 89
5.3.4. Nguyên công 4 .................................................................................. 90
5.3.5. Nguyên công 5 .................................................................................. 94
5.4. Mô phỏng gia công với phần mềm ProE 5.0 ............................................. 95
5.4.1. Thiết lập môi trường gia công. .......................................................... 95
5.4.2. Tạo phôi cho sản phẩm và chọn máy ................................................. 95
5.4.3. Tiến hành gia công ............................................................................ 96
5.4.4. Xuất chương trình gia công ............................................................... 99
KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
SVTH: Cao Văn Biền
Phần mở đầu
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong thời gian gần đây nền công nghiệp của Việt Nam đã có những bước
phát triển nhất định. Trong số các ngành công nghiệp thì cơ khí khuôn mẫu đang
từng bước phát triển và có xu hướng phát triển hơn nữa trong thời gian tới.
Các sản phẩm của ngành cơ khí khuôn mẫu mà cụ thể là các sản phẩm làm từ
nhựa hiện đang được sử dụng rất phổ biến trên thị trường. Từ các dụng cụ sử dụng
trong gia đình đến những thiết bị điện tử đều có sử dụng vật liệu nhựa. Các sản
phẩm làm từ nhựa rất đa dạng và có ưu điểm là: Giá thành thấp, trọng lượng nhẹ, dễ
tái chế và dễ sử dụng
Trong những yếu tố góp phần phát triển ngành cơ khí khuôn mẫu, thì các
phần mềm CAD/CAM là một yếu tố hỗ trợ rất quan trọng. Trong đó, Pro Engineer
là phần mềm CAD/CAM được rất công ty sử dụng trong lĩnh vực này. Với các
Module làm việc, phần mềm Pro Engineer hỗ trợ từ giai đoạn hình thành ý tưởng
thiết kế chi tiết ban đầu đến quá trình gia công chế tạo và tạo ra sản phẩm thật được
sử dụng trong thực tế.
Với mong muốn tìm hiểu sâu hơn và có được những kiến thức về ngành công
nghiệp đang phát triển này tôi đã tiến hành tìm hiểu thực tế và thực hiện đề tài
“Nghiên cứu công nghệ ép phun ứng dụng thiết kế khuôn sản xuất sản phẩm
nắp trên của ổ cắm điện hình chữ nhật”.
SVTH: Cao Văn Biền
1
Phần mở đầu
2. Mục đích chọn đề tài
Mục đích của việc chọn đề tài là để có cái nhìn tổng quan về công nghệ ép
phun cũng như nắm được cấu trúc lệnh, khả năng thiết kế, gia công, mô phỏng lắp
ráp, những ưu điểm của phần mềm Pro/Engineer 5.0. Ứng dụng những kiến thức đã
tiếp thu được để thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn sản xuất ổ cắm điện và lập quy trình
công nghệ gia công lòng khuôn.
3. Nhiêm vụ của đề tài
Nghiên cứu công nghệ ép phun.
Tìm hiểu phần mềm Pro/Engineer 5.0, nắm bắt được các thao tác, cấu trúc và
cách sử dụng các lệnh của phần mềm.
Thiết kế sản phẩm nắp trên của ổ cắm dựa vào kích thước thật của sản phẩm
đang có trên thị trường.
Thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn nắp trên của ổ cắm điện hình chữ nhật.
Lập quy trình công nghệ gia công một mảnh khuôn, mô phỏng gia công với
phần mềm Pro/Engineer 5.0.
4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
- Phân tích, tổng hợp các tài liệu về công nghệ ép phun, hướng dẫn sử dụng
phần mềm ProE.
- Phương pháp thảo luận nhóm với các bạn và giáo viên hướng dẫn.
- Tham quan thực tế tại cở sở khuôn mẫu Sài Gòn (Q.6 – TP.HCM).
SVTH: Cao Văn Biền
2
Phần mở đầu
5. Giới hạn của đề tài
Nghiên cứu công nghệ ép phun mà trọng tâm là nghiên cứu phần mềm
Pro/Engineer Wildfire 5.0 để thiết kế sản phẩm nắp trên ổ cắm điện và bộ khuôn
hoàn chỉnh cho sản phẩm này, tiến hành lập quy trình công nghệ gia công lòng
khuôn của một mảnh khuôn. Tuy nhiên, do giới hạn về thời gian cũng như điều kiện
sản xuất và kinh phí nên đề tài chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu công nghệ ép phun,
tìm hiểu phần mềm Pro/Engineering Wildfire 5.0 ứng dụng thiết kế bộ khuôn, lắp
ráp và mô phỏng quá trình gia công lòng khuôn trên máy tính chưa đưa ra sản xuất
thực tế.
6. Kế hoạch thực hiên đề tài
Đề tài gồm có 2 phần:
Phần 1: Nghiên cứu tổng quan (4 tuần)
Tổng quan về công nghệ ép phun (2 tuần).
Giới thiệu về phần mềm pro/Engineer 5.0 Wildfire (1 tuần).
Tìm hiểu phân tích sản phẩm nắp ổ cắm điện hình chữ nhật (1 tuần).
Phần 2: Ứng dụng phần mềm pro/Engineer Wildfire 5.0 thiết kế khuôn ép
phun nắp trên ổ cắm điện hình chữ nhật (7 tuần)
Thiết kế khuôn ép phun nắp trên ổ cắm điện hình chữ nhật (4 tuần).
Lập quy trình công nghệ gia công lòng khuôn một mảnh khuôn (3
tuần).
Hoàn thiện thuyết minh đề tài và in ấn (1 tuần).
SVTH: Cao Văn Biền
3
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN
1.1. Công nghệ ép phun
1.1.1. Thực trạng ngành công nghiệp nhựa Việt Nam
-
Ngành sản xuất sản phẩm nhựa là một trong những ngành công nghiệp đang
phát triển nhanh nhất tại Việt Nam với tốc độ tăng trưởng trung bình trong 10 năm
trở lại đây là 15 – 20%. Hiện nay các sản phẩm của ngành nhựa Việt Nam hiện có
mặt tại hơn 40 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới. Thời gian gần đây, nhựa
được đánh giá là một trong những mặt hàng có tốc độ tăng trưởng xuất khẩu nhanh
nhất cả nước (chỉ đứng thứ 4 sau cơ khí, hạt tiêu và cà phê).
- Do thiếu nguồn nguyên liệu nên hàng năm Việt Nam nhập khẩu từ 70% 80% nguyên liệu nhựa, chủ yếu là PP, PE, PS và Polyester từ các quốc gia khác như
Đài Loan (18%), Hàn Quốc (16%), Thái Lan (14%), Singapore (12%).v.v…
1.1.2. Giới thiệu về công nghệ ép phun
Công nghệ ép phun là công nghệ truyền thống của ngành sản xuất nhựa, sản
xuất ra nhiều chủng loại sản phẩm khác nhau. Các thiết bị ép phun tiên tiến như
máy ép điện, ép gaz đang được áp dụng phổ biến tại các quốc gia có ngành công
nghiệp nhựa phát triển như Mỹ, Nhật, Đức đang thâm nhập vào thị trường Châu Á
trong đó có Việt Nam. Sản phẩm của công nghệ ép phun phục vụ cho các ngành
điện, điện dân dụng, sản xuất xe hơi thẳm chí là những chi tiết có kích thước
SVTH: Cao Văn Biền
4
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
micrometer như công nghệ vi mạch điện tử, nó thay thế cho các vật liệu khác như
gỗ, thép, nhôm.v.v..
1.1.3. Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế mà công nghệ ép phun mang lại
Nhu cầu về các sản phẩm được làm bằng nhựa ở nước ta cũng như các nước
trên thế giới ngày càng tăng. Sản phẩm nhựa mà phần lớn được tạo ra bằng công
nghệ ép phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta.
Với những tính chất như : dẻo, nhẹ, không có phản ứng hóa học với môi trường
không khí bình thường và đặc biệt có thể tái chế được, vật liệu nhựa có thể thay thế
các loại vật liệu bằng kim loại như : thép, nhôm, đồng, thau…và các vật liệu làm
bằng gỗ ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên. Do đó, nhu cầu sử dụng vật liệu nhựa
trong thời gian tới sẽ rất lớn và công nghệ ép phun sẽ đóng một vai trò rất quan
trọng trong lĩnh vực khuôn mẫu.
Hình 1.1 – Các sản phẩm nhựa
1.1.4. Khái niệm về công nghệ ép phun
Công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn.
Khi nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra
và sản phẩm được lấy ra khỏi khuôn.
1.5. Khả năng công nghệ
SVTH: Cao Văn Biền
5
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
Sử dụng được nhiều loại vật liệu nhựa.
Tạo ra những sản phẩm có hình dáng phức tạp phù hợp với nhu cầu sử
dụng.
Tạo ra sản phẩm mà các bề mặt của chúng có hình dạng khác nhau và
đây cũng là thế mạnh so với các công nghệ sản xuất nhựa khác.
Khả năng tự động hóa cao.
Sản phẩm sau khi ép có độ bóng cao nên không cần gia công lại, bên
cạnh đó màu sắc của sản phẩm cũng rất đa dạng.
Phù hợp với sản xuất hàng khối và đơn chiếc (trong những trường hợp
đặc biệt).
1.1.6. Giới thiệu về máy ép phun
1.1.6.1. Cấu tạo
Máy ép phun gồm có 5 hệ thống cơ bản : Hệ thống kẹp, hệ thống khuôn, hệ
thống phun, hệ thống hỗ trợ ép phun, hệ thống điều khiển được minh họa ở hình 1.2
Hệ thống
kẹp
Hệ thống
khuôn
Hệ thống
phun
Hệ thống hỗ
Trợ ép phun
Hệ thống hỗ trợ
điều khiển
Hình 1.2 – Máy ép phun
SVTH: Cao Văn Biền
6
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
a) Hệ thống hỗ trợ ép phun
Là hệ thống vận hành máy ép phun, hệ thống gồm có 4 hệ thống con :
-
Thân máy (Frame) : Liên kết các hệ thống trên máy lại với nhau.
-
Hệ thống thủy lực (Hydraulic system) : Đây là hệ thống cung cấp
lực đẩy đóng mở khuôn, tạo ra và duy trì lực kẹp, làm cho trục vít quay và chuyển
động tới lui, tạo lực đẩy cho chốt và sự trượt bên trong.
-
Hệ thống điện (Electrical system) : Cung cấp nguồn cho môtơ
điện (Electric system) và hệ thống điều khiển nhiệt cho khoang chứa vật liệu nhờ
băng nhiệt (Heater band) và đảm bảo sự an toàn cho sự vận hành máy bằng công
tắc. Hệ thống này gồm tủ điện (electrical power cabinet) và hệ thống dây dẫn.
-
Hệ thống làm nguội (Cooling system) : Cung cấp nước hay dung
dịch để làm nguội khuôn và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phểu (feed throat)
nóng chảy. Vì khi nhựa ở cuống phểu nóng chảy thì phần nhựa thô phía trên khó
chảy vào khoang chứa liệu. Bộ điều khiển nước (Water temperature controller) cung
cấp một lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa trong khuôn.
b) Hệ thống phun
Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua hệ thống cấp
nhựa, nén, khử khí, làm chảy dẻo nhựa, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm. Hệ
thống này gồm các bộ phận :
-
Phểu cấp liệu (Hopper).
-
Khoang chứa liệu (Barrel).
-
Các băng gia nhiệt (Heater band).
-
Bộ tự hồi (Non – return – assembly).
-
Vòi phun (Nozzle).
-
Trục vít (Screw).
SVTH: Cao Văn Biền
7
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
Hình 1.3 – Cấu tạo trục vít
c) Hệ thống khuôn
Là hệ thống định hình sản phẩm nhựa (hệ thống này sẽ được giới thiệu kỹ
hơn trong phần thiết kế khuôn).
d) Hệ thống kẹp
Hệ thống kẹp có chức năng đóng mở khuôn tạo lực kẹp giữ khuôn trong
quá trình làm nguội và đẩy sản phẩm rời ra khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép
phun.
e) Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển giúp cho người vận hành máy theo dõi và điều khiển
các thông số như : Nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, vận tốc và tốc độ của trục vít.
Quá trình điều khiển ảnh hưởng tới chất lượng sau cùng của sản phẩm. Hệ thống
điều khiển giao tiếp với người vận hành máy qua nút điều khiển (Control panel) và
màn hình máy tính (computer screen).
SVTH: Cao Văn Biền
8
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
1.1.6.2. Chu kỳ ép phun
Chu kỳ ép phun gồm 4 giai đoạn :
Giai đoạn kẹp (Claming phase) : Khuôn đóng lại
Giai đoạn phun (Injection phase) : Nhựa điền đầy vào khuôn.
Giai đoạn làm nguội (Cooling phase) : Nhựa đông đặ trong khuôn.
Giai đoạn đẩy (Ejector phase) : Đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn.
Hinh 1.4a. - Giai đoạn kẹp
Hinh 1.4b. - Giai đoạn phun
Trục vít vừa quay
vừa lùi về
Hinh 1.4c. - Giai đoạn làm
Hinh 1.4d. - Giai đoạn đẩy
nguội
1.1.6.3. Thời gian chu kỳ ép phun và cách rút ngắn chu kỳ ép phun
a) Thời gian chu kỳ ép phun
Thời gian chu kỳ ép phun là khoảng thời gian cần thiết để nhựa điền đầy
lòng khuôn và bề dày sản phẩm đông đặc khoản 90%. Như vậy thời gian chu kỳ ép
SVTH: Cao Văn Biền
9
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
phun sẽ là tổng các khoảng thời gian của từng giai đoạn ép phun. Các khoảng thời
gian này là :
Thời gian phun.
Thời gian giữ : gồm thời gian định hình và thời gian làm lạnh.
Thời gian mở khuôn.
Thời gian đóng khuôn.
b) Cách rút ngắn thời gian chu kỳ ép phun
Nguyên nhân thời gian chu kỳ ép phun tăng :
- Do nhiệt độ của khuôn và nhiệt độ chảy dẻo của nhựa cao.
- Do hệ thống làm nguội thiết kế không tốt.
- Do tốn nhiều thời gian trong giai đoạn phun và giữ
Cách giải quyết :
- Giảm thời gian phun : Liên quan đến vấn đề mất áp, số lòng khuôn và
bề dày sản phẩm.
+ Mất áp : Xảy ra trên kênh dẫn và miệng phun. Mất áp ít thì thời gian
điền đầy lòng khuôn nhanh hơn, ta cần bố trí kênh dẫn và miệng phun hợp lý về
kích thước và cách bố trí.
+ Số lòng khuôn : Do yêu cầu của khách hàng chúng ta không thể
giảm số lòng khuôn, do vậy ta cần phải tìm cách giảm thiểu chiều dài hệ thống kênh
dẫn.
+ Bề dày sản phẩm : Ta cần thiết kế sản phẩm một cách hợp lý, bề dày
sản phẩm càng dày thì nhựa sẽ chảy dễ hơn. Trường hợp sản phẩm quá mỏng có thể
bố trí thêm miệng phun để giảm thời gian.
- Giảm thời gian giữ : Ta có thể giảm đường kính miệng phun để giảm
thời gian giữ, nhưng cần phải đảm bảo rằng lòng khuôn được điền đầy hoặc tối
thiểu hóa thời gian giữ trên máy ép phun.
- Giảm thời gian làm lạnh : Ta cần điều chỉnh nhiệt độ của khuôn và
nhiệt chảy dẻo của nhựa một cách hợp lý dựa vào đặc tính của từng loại nhựa.
SVTH: Cao Văn Biền
10
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
1.1.6.4. Các thông số kỹ thuật của máy ép phun
(Máy SC – 310PET, máy ép ngang)
Hệ thống ép phun
Đường kính trục vít
Tỉ lệ L/D của trục vít
Lượng nguyên liệu (p.s)
Thể tích nguyên liệu
Áp lực phun nguyên liệu
Tốc độ phun nguyên liệu
Công suất hóa dẻo (ps)
Khoảng chứa keo
Chu kỳ phun
Hành trình đóng khuôn
Lực đóng khuôn
Bề dày khuôn (min ~ max)
Hệ thống đóng
Khoảng thanh đẩy (H x V)
khuôn
Kích thước tấm giữ khuôn
Hành trình đẩy sản phẩm
Lực đẩy sản phẩm
Động cơ
Áp lực bơm
Hệ thống điện nhiệt Công suất nhiệt
Vùng gia nhiệt
Năng lượng tổng
Thể tích máng chứa hạt nhựa
Kích thước máy (L x W x H)
Khác
Trọng lượng máy
SVTH: Cao Văn Biền
Đơn Vị
mm
mm
gram
oz
cm3
kg/cm2
cm3/s
g/s
mm
s
mm
tấn
mm
mm
mm
mm
tấn
Hp
kg/cm2
kw
Set
kw
I
m
kg
SC-310
55
60
65
22
20 18.5
616 733 861
21.6 25.6 30.1
665 792 929
1691 1421 1210
227 270 318
49
59
69
280
2.93
560
310
200 ~ 620
562 x 562
822 x 862
150
7.0
40
140
14.0
N+5
44.0
450
6.2x1.6x2.4
13100
11
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
1.2. Vật liệu nhựa dùng trong công nghệ ép phun
1.2.1. Polymer
Polymer là những hợp chất mà phân tử của chúng gồm những nguyên tử
bằng liên kết hóa học thành những mạch dài và có kkhối lượng phân tử lớn.Trong
mạch chính của polymer những nhóm nguyên tử này được lặp lại nhiều lần.
1.2.2. Nhựa nhiệt dẻo
-
Là loại nhựa mềm hoặc chảy ra nếu được đốt nóng. Chất dẻo đạt đến
trạng thái mềm hoặc tan chảy được phun vào hốc khuôn trong quá trình đúc. Khi hạ
bớt nhiệt, nhựa sẽ đông cứng lại. Nhựa nhiệt dẻo có thể sử dụng lại được nhiều lần.
-
Nhựa nhiệt dẻo có thể phân thành chất dẻo kết tinh (crystalline
plastics) và chất dẻo vô định hình (amorphous plastics), cả hai đều có thể dùng cho
khuôn ép phun. Chu trình ép của nhựa nhiệt dẻo (molding cycle) có thể ngắn hơn so
với nhựa nhiệt rắn.
Hình 1.5 – Hạt nhựa
SVTH: Cao Văn Biền
12
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
Bảng 2.1 – Tính chất và công dụng nhựa nhiệt dẻo
Tên nhựa
Tính chất
Công dụng
- Màu trắng mờ, độ kết tinh - PE mật độ cao : Sử dụng làm
thấp, nhiệt độ mềm thấp và các túi xách, các loại ống thoát
Polyethylene
(PE)
(- CH2-CH2 -)
lực kéo thấp.
- Kháng nước cao, kháng hóa - PE mật độ thấp : Sử dụng
chất tốt, hệ số giãn nở nhiệt làm các hộp đựng thực phẩm,
cao.
-
(PP)
(- CH2 – CH-)
CH3
đồ uống, lọ đựng thuốc, màng
Độ giãn dài lớn, giòn ở đóng gói, vỏ dây điện, đồ chơi,
nhiệt độ thấp, bám dính kém.
Polypropylene
nước, ống dẫn khí…
đồ gia dụng.
- Không màu hơi đục, cứng - Chi tiết nội thất bên ngoài
hơn PE, chịu va đập kém.
của ô tô, màng bao gói thực
- Dễ phá hủy bởi tia UV, dễ phẩm, bồn máy giặc.
cháy, không mùi, không độc.
-
Thùng nhựa, can nhựa, tủ,
- Giá thành thấp.
ghế, chén, tách mỏng.
Polyvinyl
- Là loại nhựa không kết tinh, - Ống dẫn và thoát nước, ống
-chloride
ở dạng tinh khiết PVC cứng dây điện, lớp vách cho cabin
(PVC)
và dòn.
bồn tắm, khung cửa sổ, ống
( - CH2 – CH2 -) - Nhiệt độ chuyển thuỷ tinh nối, chụp đèn.
Cl
T=700C (1500F).
- Vật liệu lát sàn, vật liệu dán
- Giá thành thấp.
tường, gói thực phẩm.
- Cách điện tốt, độ trong suốt - Hộp nhựa trong suốt đựng
Polystyrene
(PS)
cao, dễ tạo màu, độ bền cơ thức ăn (HIPS), các bộ phận
học kém. Tạo khí đen khi cho thiết bị điện lớn như : tivi,
cháy.
tủ lạnh, máy giặc, máy điều
- Hòa tan trong benzen, hòa, vật liệu cách nhiệt, bình
accten, methylen kenton.
SVTH: Cao Văn Biền
chứa.
13
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
- Độ bền uốn, độ chịu nén - Máy tính cá nhân, máy in,
Polycarbonate
(PC)
cao, độ bền va đập tốt.
-
máy Fax, điện thoại di động,
Cách điện tốt ở nhiệt độ đĩa cứng như CD và DVD, pha
cao. Chịu tải liên tục kém. đèn xe ô tô, mặt đồng hồ, vật
Hấp thụ nước : 0,1% – 0,4%.
-
liệu cách âm trong xây dựng.
Khi Acrylonitrile cao : - ABS được sử dụng trong các
Giảm bền kém, cách điện ở sản phẩm cách điện trong kỹ
tần số cao.
Acrylonitrile
thuật điện tử, và các sản phẩm
- Khi Butadien cao : Giảm trong ngành thông tin liên lạc
-butadienstylene bền kéo, kháng mài mòn, tăng (vỏ điện thoại, các bộ phận bên
(ABS)
va đập.
trong).
- Khi Styrene cao : Tăng độ - Được sử dụng trong kỹ thuật
chảy, cứng, giòn.
lạnh, công nghệ xe hơi, công
nghệ bao bì.
1.2.3. Khuôn ép phun
1.2.3.1. Khái niệm
Khuôn ép phun là một hệ thống dùng để định hình sản phẩm nhựa. Kết cấu
và kích thước của khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng sản phẩm. Tùy
thuộc vào số lượng và độ phức tạp của sản phẩm yêu cầu mà kết cấu khuôn có thể
đơn giản hoặc phức tạp, khuôn gồm nhiều chi tiết lắp với nhau để tạo thành một bộ
khuôn hoàn chỉnh.
SVTH: Cao Văn Biền
14
Chương I: Tổng quan về công nghệ ép phun
1.2.3.2. Kết cấu khuôn
Vòng định vị
Bạc cuống phun
Bulong lục giác chìm
Tấm khuôn trước
Bạc dẫn hướng
Mảnh khuôn cái
Lõi ghép khuôn cái
Lòng khuôn đực
Lõi mặt bên
Mảnh khuôn đực
Chốt dẫn hướng
Tấm đỡ
Gối đỡ
Chốt hồi
Tấm giữ
Lò xo hồi
Tấm đẩy
Tấm kẹp sau
Hình 2.1 – Kết cấu khuôn
Chức năng của các khối cơ bản :
o Bulong lục giác chìm : Liên kết các tấm khuôn và tạo tính thẩm mỹ.
o Vòng định vị : Định tâm giữa bạc cuốn phun và vòi phun.
o Bạc cuống phun : Dẫn nhựa từ máy ép phun vào các kênh dẫn nhựa.
o Khuôn cái : Tạo hình cho sản phẩm.
o Bạc định vị : Đảm bảo vị trí tương quan giữa khuôn đực và khuôn
cái.
o Tấm kẹp trước : giữ chặt phần cố định của khuôn vào máy ép nhựa.
SVTH: Cao Văn Biền
15
