THIẾT kế sản PHẨM NHỰA và KHUÔN ỨNG DỤNG PHẦN mềm SOLIDWOKS

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA : CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ SẢN PHẨM NHỰA VÀ KHN
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWOKS

Giảng viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Tuấn Hùng
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Chương
Trần Diễm
Lớp :
ĐHCK3ALT
Khóa :
2007-2020

TP.HỒ CHÍ MINH,Tháng 5 năm 2020


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây,chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ
của phần mềm cơ khí trong việc ứng dụng thiết kế khuôn cho sản phẩm
nhựa.Một số phần mềm nổi tiếng như pro/engineer wifi 4.0, Catia VR15.7,
Unigrafic NX6,Inventer 8,Solidworks 2020…Trong các phần mềm nổi
tiếng kể ở trên chúng em chọn phần mềm Solidworks 2020 ( phần mềm khá
nổi tiếng của hãng Dassault systemn) để thiết kế khn cho sản phẩm nhựa
vì Phần mềm này có ưu điểm là giao diện đẹp, thân thiện, khả năng thiết kế
nhanh hơn các phần mềm khác rất nhiều nhờ vào sự xắp xếp và bố trí các
toolbar một cách có hệ thống và hợp lý.Thiết kế cơ khí, tạo khn, thiết kế
kim loại tấm… nói chung, về các chức năng này thì Solidworks tỏ ra có

khơng thua kém Catia, unigraphics thậm chí cịn hay hơn và tốt hơn, bởi lẽ
nó chỉ chuyên về những lĩnh vực đó, cùng với người anh em Catia của
mình, Solidworks trở thành một trong những phần mềm nổi tiếng thế giới
của hãng Dassault systemn.Đề tài của chúng em là một đề tài có tính ứng
dụng thực tiển cao vì thế chúng em đã chọn nguyên cứu để đi sâu vào lĩnh
vực này.Mục tiêu của đề tài không những phục vụ cho tham khảo cho các
bạn sinh viên sau này mà cịn có thể úng dụng thực tế để gia công một số
sản phẩm của ngành khuôn mẫu.Do sự phát triển về ngành khuôn mẫu nước
ta còn chưa cao cộng với thực tiễn chúng em chưa được va chạm nhiều
nhưng chúng em đã hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp của mình.


LỜI CẢM ƠN
Qua một thời gian tìm hiểu với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của Thầy
Nguyễn Tuấn Hùng, chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp được giao.Với kiến
thức được trang bị và quá trình tìm hiểu các tài liệu có liên quan và cả trong thực
tế. Tuy nhiên sẽ khơng tránh khỏi những sai sót ngồi ý muốn do thiếu kinh
nghiệm thực tế trong thiết kế. Do vậy, chúng em rất mong đựơc sự chỉ bảo của các
thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy trường ĐHCN TP.HCM và sự
đóng góp ý kiến của bạn bè để hoàn thiện hơn vốn kiến thức của mình. Cuối
cùng , chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tuấn Hùng đã tận tình
hướng dẫn chúng em trong q trình thiết kế và hồn thiện đồ án tốt nghiệp này.


NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................


NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................


MỤC LỤC
Trang
Chưong 1 GIỚI THIỆU CÁC BỘ PHẬN MÁY VÀ CHỨC NĂNG.................1
1.1 MƠ TẢ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ....................................................................... 1
1.2 CƠNG NGHỆ ÉP PHUN CÓ THẾ LÀM ĐƯỢC CÁC SẢN PHẨM
PHỨC TẠP.................................................................................................................................... 1
1.3 CÔNG NGHỆ ÉP PHUN TẠO RA SẢN PHẨM CĨ CHẤT LƯỢNG
CAO.................................................................................................................................................. 1
1.4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT VỚI SỐ LƯỢNG LỚN............................................ 1
1.5 KẸP KHUÔN VÀ CHỨC NĂNG CỦA CHÚNG................................................ 1
1.6 HỆ THỐNG NGÀM KẸP THUỶ LỰC................................................................... 2
1.7 HỆ THỐNG NGÀM KẸP KHUỶU........................................................................... 2
Chương 2 THIẾT KẾ SẢN PHẨM NHỰA................................................................... 3
2.1 THIẾT KẾ BỀ DÀY THÀNH CHÍNH.................................................................... 3
2.1.1 Bề dày chính càng mỏng càng tốt nhưng phải đủ dày.................................. 3

2.1.2 Bề dày thành đồng nhất............................................................................................... 3
2.1.3 Tránh các vùng dày........................................................................................................ 3
2.1.4 Các lỗi khi sản phẩm có bề dày khơng đồng nhất........................................... 3
2.2 THIẾT KẾ GĨC THỐT KHN.......................................................................... 6
2.3 THIẾT KẾ GÂN.................................................................................................................. 7
2.4 THIẾT KẾ NÚM LỒI...................................................................................................... 8
2.5 THIẾT KẾ BÁN KÍNH CƠNG CHO SẢN PHẨM........................................ 10
Chương 3 VẬT LIỆU NHỰA ÉP PHUN...................................................................... 12
3.1 GIỚI THIỆU...................................................................................................................... 12
3.1.1 Polymer.............................................................................................................................. 12
3.1.2 Mắc xích cơ sở................................................................................................................ 12
3.1.3 Độ trùng hợp................................................................................................................... 12


3.1.4 Tên gọi................................................................................................................................ 12
3.1.5 Phân loại........................................................................................................................... 13
3.2 ĐẶC TÍNH CỦA MỘT SỐ LOẠI NHỰA THÔNG DỤNG........................13
3.2.1 Polyetylen(PE)................................................................................................................ 13
3.2.2 Polypropylen(PP).......................................................................................................... 15
3.2.3 Polystyrene (PS)............................................................................................................ 15
3.2.4 Polyvinyl chorire(PVC)............................................................................................. 16
3.2.5 Polymethylmethacrylate(PMMA)........................................................................ 16
3.2.6 Styrene-acrylonit-copol(SAN)................................................................................ 16
3.2.7 Polyoxymethylene(POM).......................................................................................... 16
3.2.8 Polyamide(PA)................................................................................................................ 17
Chương 4 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SOLIDWORKS...................................... 27
Chưong 5 CÁC KIỂU KHUÔN NHỰA CƠ BẢN................................................... 31
5.1 CÁC KIỂU KHUÔN CƠ BẢN.................................................................................. 31
5.2 CÁC CHI TIẾT KHUÔN CƠ BẢN........................................................................ 34
Chương 6 THIẾT KẾ SẢN PHẨM: NẮP ỐNG CỨNG....................................... 38

Chương 7 THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NẮP ỐNG CỨNG......41
7.1 XÁC ĐỊNH KIỂU KHUÔN........................................................................................ 41
7.2 TẠO MẶT PHÂN KHUÔN,TÁCH THÀNH PHẦN ÂM - D ƯƠNG . 43
7.3 XÁC ĐỊNH SỐ LỊNG KHN.............................................................................. 45
7.4 BỐ TRÍ LỊNG KHN.............................................................................................. 48
7.5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN NHỰA................................................................... 49
7.5.1 Thiết kế cuống phun.................................................................................................... 49
7.5.2 Thiết kế hệ thống rãnh dẫn...................................................................................... 49
7.5.3 Thiết kế miệng phun................................................................................................... 50


7.5.4 Vòng định vị bạc keo................................................................................................... 51
7.6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIẬT ĐI KEO...................................................... 52
7.6.1 Quy trình mở khn như sau................................................................................. 55
7.6.2 Những điều cần lưu ý.................................................................................................. 57
7.7 THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÓI..................................................................................... 58
7.8 THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI................................................................ 61
Chương 8 PHỤ LỤC 1.......................................................................................................... 64
8.1 PHỤ LỤC 2......................................................................................................................... 65
8.2 PHỤ LUC 3......................................................................................................................... 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 70
1.Công nghệ ép phun (Trung tâm kỹ thuật chất dẻo TPHCM)
2.Misumi: Standard Component For Plastic Mold
3.Plastic Injection Mould Design and Making (Carlos A. Reyes)
4.Thiết kế khn cho sản phẩm nhựa (PTS Vũ Hồi Ân)

PHẦN MỀM HỖ TRỢ...................................................................................................... 70
1.SolidWorks 2007
2.MasterCam 9.1

3.AutoCad 2007


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 1
__________________________________________________________________________

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CÁC BỘ PHẬN MÁY VÀ CHỨC NĂNG
Phần đầu tiên của chương giới thiệu này cung cấp một cách tổng thể kiến thức về các đặc
tính quy trình ép phun.nó giúp ta hiểu được làm thế nào để tạo ra một sản phẩm có chất
lượng cũng như tăng năng suất trong quá trình sản xuất.
1.1. MƠ TẢ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
Kỹ thuật ép phun được mơ tả như là một q trình chuyển đổi nhiệt của vật liệu nhựa: 1chảy;2-bơm vào trong khuôn,3-làm nguội;4-sau khi sản phẩm cứng,khn mở ra và lói sản
phẩm để lấy sản phẩm.khn sẽ đóng lại và bắt đầu một chu trình mới.
Sự lặp đi lặp lại của một chuổi các sản phẩm gọi là chu trình làm khn.mỗi khn và
mỗi loại vật liệu gia cơng trong đó sẽ có một thời gian cho chu trình tối ưu. điều này bắt
buộc người điều khiển máy phải điều chỉnh thời gian của một chu kỳ máy tối ưu để đạt được
sản phẩm có chất lượng cao.
1.2. CƠNG NGHỆ ÉP PHUN CĨ THẾ LÀM ĐƯỢC CÁC SẢN PHẨM PHỨC TẠP
Khuôn được xem là trái tim của quy trình cơng nghệ, được làm từ thép cứng và thường
được chứa một hoặc nhiều cốc khn,có hình dạng của sản phẩm.khn có hình dạng khơng
giới hạn,có thể phức tạp hoặc lớn và được điền đầy bằng một lần phun.sản phẩm đi từ công
nghệ ép phun có thể thiết kế có nhiều lỗ,gân và mặt cắt giao nhau trên thành.
1.3. CÔNG NGHỆ ÉP PHUN TẠO RA SẢN PHẨM CĨ CHẤT LƯỢNG CAO
Vật liệu nhựa có thể làm được các sản phẩm có hình dạng và bề mặt giống như cốc
khuôn. điều này nghĩa là làm ra các sản phẩm có hình dạng khơng tương xứng với khn thì
khơng phù hợp.sản phẩm có hình dạng giống với khn có nghĩa là vật liệu điền tốt trong
khn.
1.4. QUY TRÌNH SẢN XUẤT VỚI SỐ LƯỢNG LỚN

Quy trình ép phun có thể sản xuất với một số lượng sản phẩm lớn là đo vật liệu nhựa có
thể chảy và đơng cứng lại trong một thời gian ngắn.với sản phẩm thành mỏng thời gian ép có
thể nhỏ hơn 10 giây. Đa số sản phẩm thường từ 20 đến 30 giây.Một điểm thuận lợi khác là
quy trình ép phun có thể sản xuất được nhiều sản phẩm chỉ trong một chu kỳ ép. Điều này
đạt được khi dùng khn có nhiều cốc khn.Cứ mỗi lần nhựa bơm vào khn thì sản phẩm
được hình thành trong một cốc khn.
1.5. KẸP KHN VÀ CHỨC NĂNG CỦA CHÚNG
Khn chuẩn gồm hai nửa,chúng được đóng lại để ép sản phẩm và mở ra để lấy sản
phẩm.Khuôn được ép với nhau ở một áp suất lớn để giử cho chất lỏng khi ép vào khuôn
không bị chảy ra.Khuôn duy chuyển và giử áp suất bằng một hệ thống kẹp gọi là kẹp
________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 2
__________________________________________________________________________
khn.Có hai cơ chế dùng để đóng và kẹp khn là hệ thống ngàm kẹp thuỷ lực và hệ thống
ngàm kẹp trục khuỷu.
1.6. HỆ THỐNG NGÀM KẸP THUỶ LỰC
Hệ thống ngàm kẹp thuỷ lực sử dụng xi lanh thuỷ lực để duy chuyển một trong hai thới
khuôn gắn trên thới khuôn di động.Sản phẩm được thiết kế sao cho dính vào phần nửa khn
di chuyển.Hệ thống lói được gắn trên phần di động dùng để lói sản phẩm.hệ thống lói được
điều khiển bằng ống thuỷ lực.Nó sẽ duy chuyển tới trước khi mở khuôn ra.
1.7. HỆ THỐNG NGÀM KẸP KHUỶU
Cơ chế làm việc của ngàm kẹp khuỷu là dùng một hệ thống thanh khuỷu là dùng một hệ
thống thanh khuỷu.Chúng co lại khi mở khuôn và thẳng ra khi đóng khn.Hệ thống ngàm
khuỷu cũng dùng thuỷ lực để duy chuyển các bộ phận.Ghi nhớ rằng,làm thế nào mà các

thanh khuỷu chính có thề khố ở vị trí thẳng khi khn đóng.Nhờ một thiết kế cơ học đặc
biệt mà các thanh khuỷu này tập trung đủ lực để kẹp khuôn.

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 3
__________________________________________________________________________

CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ SẢN PHẨM NHỰA
Thiết kế sản phẩm nhựa là công đoạn rất quan trong trong ép phun. Đặc tính của sản
phẩm sẽ ảnh hưởng đến thời gian gia công và các khuyết tật của sản phẩm,ví vậy, ảnh hưởng
chất lượng sản phẩm.
2.1. THIẾT KẾ BỀ DÀY THÀNH CHÍNH
2.1.1. Bề dày chính càng mỏng càng tốt nhưng phải đủ dày
Khi chọn bè dày chinh,mục tiêu của nhà thiết kế là cần phải tối thiểu bề dày đồng thời
thoả mãn các yêu cầu về chức năng sản phẩm.Khi tăng bề dày thành,sẽ làm tăng co rút sản
phẩm.Co rút nhiều nghĩa là nguy cơ cong vênh lớn.Mặt khác,sản phẩm thành mỏng sẽ làm
tăng sản xuất,do ít sử dụng nguyên liệu và thời gian chu kỳ ép.Theo tính toán người ta nhận
thấy rằng nguyên liệu sử dụng và thời gian làm nguội chiếm 70% giá thành sản phẩm.Bề dày
tối thiểu của sản phẩm được giới hạn bởi quá trình chảy của vật liệu và áp suất điền khn,
áp suất điền khn khơng được vượt q 500bar.Khi thiết kế,có thể sử dủng giản đồ sau để
xác định bề dầy thành phẩm cho tối ưu.
2.1.2. Bề dày thành đồng nhất:
Bề dày là yếu tố chính quyết định đến co rút, bề dày không đồng đều sẽ làm co rút

không đều dẫn đến cong vênh . Mục tiêu chính của các nhà thiết kế sản phẩm nhựa ép phun
là cần giữ bề dày thành chính đồng nhất trên sản phẩm. Ngồi ra, người ta còn phải sử dụng
hệ thống dẫn dòng và hạn chế dịng nhằm mục đích cân bằng dịng trong q trình điền
khn. Vì vậy làm cho sản phẩm được nén ép đều và hạn chế cong vênh.
2.1.3. Tránh các vùng dày:
Các phần dày thường gây hậu quả là bọt khí, vết lõm, cong vênh, chu kỳ ép kéo dài.
Người thiết kế cần hạn chế các vùng dày hoặc tạo các phần rỗng tại các vị trí này. Các phần
dày có thể tránh bằng cách thay đổi thiết kế hoặc tạo lỗ, khoét lõm. tạo gân thay vì làm thành
dạng nguyên khối.
2.1.4. Các lỗi khi sản phẩm có bề dày khơng đồng nhất :
Sản phẩm có bề dày khơng đồng nhất trong quá trình ép gây ra các khuyết tật như :
tạo bọt khí, cong, vênh, bề mặt khơng bằng phẳng và tạo ứng suất nội.
Với cách thiết kế này, khi ép nhựa v khn, nhựa sẽ chảy theo đường có lực cản ít
nhất. Vì vậy, phần sản phẩm dày sẽ điền khn trước rồi sau đó phần sản phẩm mỏng mới
điền khn nên tạo bẩy khí trong sản phẩm.
Các thiết kế có bề dày khơng đồng nhất sẽ ảnh hưởng đến cong vênh được mơ tả
trong hình sau :
________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 4
__________________________________________________________________________

Sản phẩm thiết

Sản phẩn sẽ bị cong vênh

kế có bề dày

như hình này vì vùng dày

không đồng nhất

co rút nhiều hơn

HÌNH 2.1

Hướng khắc phục cong
vênh bằng cách thiết kế
bề dày đồng nhất

HÌNH 2.2

Sau đây là một hình ành phân tích dịng chảy bằng chương trình Molflow của các sản
phẩm có bề dày thành khơng đồng nhất. Các hình ảnh phân tích cho ta thấy sự điền khuôn
không đồng nhất và các khuyết tật của sản phẩm trong q trình điền khn.

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 5
__________________________________________________________________________

HÌNH 2.3
Hình ảnh trên mơ tả ảnh hưởng của bề dành sản phẩm không đồng nhất đến khả năng
điền khuôn của sản phẩm. Sản phẩm trên có vùng dày bên ngồi và mỏng bên trong, cổng
phun được đặt tại vùng này. Khi nhựa bơm vào khuôn thì sẽ điền đầy vùng dày trước và tạo
dịng chảy khơng đồng nhất khi điền phần trong. Trên hình cho thấy sản phẩm bị bẩy khí tại
vùng mỏng, vùng này khơng được điền đầy.
Ảnh hưởng của dịng chảy khơng đồng nhất thường gây ra hiện tượng phun thiếu
trong sản phẩm có bề dày khơng đồng đều. Hình sau đây mơ tả ảnh hưởng của dịng chảy
đến hiện tượng phun thiếu.

HÌNH 2.4
________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 6
__________________________________________________________________________
Sau đây là một số cách thiết kế làm cho bề dày sản phẩm đồng nhất :

NÊN

KHÔNG NÊN

HÌNH 2.5
2.2. THIẾT KẾ GĨC THỐT KHN
Góc thốt khn được thiết kế sao cho sản phẩm được lói ra khỏi khn một cách dễ

dàng. Khi thiết kế góc thốt khn phải làm sao giảm lực lói sản phẩm. Thường góc thốt
cho gân khoảng ½ độ, với sản phẩm có hình dáng phức tạp thì có thể tăng góc thốt khn,
thường góc thốt từ ½ đến 2 độ.

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 7
__________________________________________________________________________
Sau đây là một số ví dụ về góc thốt khn cho sản phẩm và gân:

Hình mô tả góc thoát khuôn cho sản phẩm

Hình mô tả góc thoát khuôn cho gân
HÌNH 2.6

2.3. THIẾT KẾ GÂN
Gân có tác dụng làm tăng tốc độ bền của sản phẩm và giúp cho q trình điền khn dễ
dàng hơn.Tuy nhiên,việc thiết kế đúng là rất quan trọng bởi vì đơi khi nó sẽ gây ra các vết
lõm.Gân được sử dụng khi sản phẩm cần độ cứng và bền.
Độ dày cơ bản của gân khoảng 50-75% độ dày thành chính và phụ thuộc co rút của vật
liệu. Độ dày gân bằng khoảng 50% độ dày thành chính đối với vật liệu co rút cao và 75%
cho vật liệu có độ co rút thấp.vật liệu có độ co rút cao(thường lớn hơn 1.5% như PE,PP)
những vật liệu có độ co rut thấp (thường nhỏ hơn 1.0% nhu ABS,PC).
Để đảm bảo sản phẩm có độ chịu lực,người ta thiết kế gân nhỏ hơn là sử dụng một gân
lớn.Khoảng cách tối thiểu giửa các gân bằng hai lần bề dày thành sản phẩm.

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 8
__________________________________________________________________________

HÌNH 2.7

2.4. THIẾT KẾ NÚM LỒI
Núm lồi thuờng là các chi tiết trịn cứng,nhơ cao khỏi thành chính.Các núm lồi thưịng
được đặt giữa các gân,như các thành chuyển tiếp hay các vách tam giác.Các núm lồi này
thưịng có thể đứng một mình hay kết nối với các thành phần bên gân.Núm lồi khơng nhất
thiết phải đính trên thành sản phẩm vì các vùng giao tiếp với thành sẽ tạo ra vùng dày gây ra
các vết lõm tạo lỗ hoặc tạo ra cấu trúc yếu do hiện tương giao dịng.
Các vách tam giác có cấu trúc mỏng thường được gia cố cho các núm lồi.Các vách này
được thiết kế theo nguyen lý về độ dầy và bán kính giống như thiết kế gân.Chúng khơng
được cao q 4 lần so với thành chính:

1-2°
2-4°

HÌNH 2.8

Với việc thiết kế trên phần thành đối diện với lỗ không được nhỏ hơn 0.7w nhằm mục
đích giảm các vết lõm.
Để sản phẩm khơng bị các vết lõm ở chân núm,chúng ta cần tạo một vòng lõm ngay

chân núm để tránh sự tập trung của vật liệu.
________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 9
__________________________________________________________________________
Tạo cấu trúc cạnh vạt

Cấu trúc rãnh để giảm
vết lõm phía đối diện

HÌNH 2.9

Khi thiết kế lỗ bắt vis thơng thì chiều cao có thể cao gấp hai lần chiều cao của lỗ
bít.chiều cao này có thể gấp năm lần chiều dày thành sản phẩm.

HÌNH 2.10

Với các chi tiết nhựa dùng trong các chi tiết lắp ghép thì cần thiết núm bắt vis.Thơng
thường có hai loại núm bắt vis là núm lỗ bít và núm lỗ thông.
Phương pháp giảm chiều cao của núm lỗ thông không cho dễ gia công bằng cách tăng
chiều dài của phần lỗ thông lắp ghép với chúng.

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng

Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 10
__________________________________________________________________________

HÌNH 2.11

2.5. THIẾT KẾ BÁN KÍNH CONG CHO SẢN PHẨM
Với các cấu trúc cho dù đó là kim loại hay là nhựa,thì tốt nhất các góc của sản phẩm nên
được bo trịn.Khi bo trịn các góc cạnh của sản phẩm thì sẽ giảm đi sự tập trung ứng
suất,không những giảm các vết rạn gây hư hại cho sản phẩm trong q trình sử dụng mà cịn
dễ dàng gia cơng với nhiều loại nhựa khác nhau.
Bán kính cong càng lớn thì càng tốt,nhưng tối thiểu bán kính cong phải bằng 25% bề dầy
thành sản phẩm.

Ứng suất tập trung lực
tác dụng

Tạo bán kính cong tại góc

HÌNH 2.12

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm

Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 11
__________________________________________________________________________

Để giữ cho bề dày sản phẩm đồng nhất thì phải thiết kế bán kính cong ở hai bên góc.

Cần tạo bán kính
cong tại góc này

Bán kính cong ở trong và ngoài
để tạo bề dày đồng nhất

HÌNH 2.13

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 12
__________________________________________________________________________

CHƯƠNG 3
VẬT LIỆU NHỰA ÉP PHUN
3.1. GIỚI THIỆU
3.1.1. Polymer
Plolymer là những hợp chất mà trong phân tử của chúng gồm nguyên tử được nối với
nhau bằng những liên kết hoá học thành những mạch dài và có khối lượng phân tử lớn.Trong

mạch chính của polymer những nhóm nguyên tử này được lặp đi lặp lại nhiều lần.
Ví dụ: polyetylen [-CH2-CH2-]n
3.1.2. Mắc xích cơ sở
Mắc xích là cơ sở là những nhóm nguyên tử nhất định tham gia lăp đi lặp lại nhiều
lần trong mạch phân tử polymer.
Nhóm –CH2-CH2- trong mạch polyetylen được gọi mắc xích cơ
sở 3.1.3. Độ trùng hợp
Độ trùng hợp,ký hiệu là DP, biểu thị số mắt xích có tron đại phân tử.
Ví dụ : Polyetylen ( C2H4)n thì
n – là độ trùng hợp
M - trọng lượng một mạch phân tử polymer
M - trọng lượng phân tử một mắt xích cơ sở
Thì ta có :
DP=M/m  M = DP . m
Ví dụ HDPE có trọng lượng phân tử trung bình M = 25000, trọng lượng phân tử mắt
xích cơ sở m = 28  DP = 25000/28 =893
Giá trị Dp thường nằm trong khoảng từ vài đơn vị cho đến 5000 – 10000 hoặc lớn
hơn nữa.
3.1.4. Tên gọi
Tên gọi polymer chủ yếu dựa vào tên monome ( mắt xích cơ sở ), hợp chất tổng hợp
thành polymer trước đó thêm vào chữ poly
Ví dụ : Etylen  PE : polyetylen
Propylen  PP : polypropylen

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm

Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 13
__________________________________________________________________________
3.1.5. Phân loại
 Dựa vào nguồn gốc : có polymer thiên nhiên, polymae nhân tạo và polymer tổng hợp.
 Dựa vào tính chất cơ lý là chất dẻo và chất đàn hồi. Đây là cách phân loại phổ
biến nhất. Liên hệ mật thiết với cấu trúc và chúng xác định sự thích ứng với u cầu
cơng nghiệp
-Nhựa nhiệt dẻo : là nhóm vật liệu cao phân tử quan trọng nhất trong các polymer
tổng hợp, bao gồm các cao phân tử có kích thước nhất định, mạch thẳng hay phân nhánh. Từ
nhiệt dẻo chỉ ra rằng các polymer có thể chuyển trạng thái rắn sang trạng thái dẻo bởi sự gia
tăng nhiệt độ và quá trình này thuận nghịch, có thể lặp đi lặp lại nhiều lần. Do đó đối với
nhựa nhiệt dẻo ta có thể tái sinh ( ngoại trừ PTFE , polytetraflouethylene )
-Trong kỹ thuật, nhựa nhiệt dẻo để chỉ tất cả polymer mà lực liên kết phân tử là các
liên kết thứ cấp ( lực Van der Waals, Hydro… ), các loại này nhạy nhiệt và dung mơi.
-Cao su, chất đàn hồi : đó là những polymer mạch thẳng mà lực liên kết thứ cấp rất
yếu, vệt liệu ở dạng chất lỏng rất nhớt. Để sử dụng ta phải tạo các liên kết ngang giữa các
mạch phân tử để tạo thành mạng lưới không gian ba chiều. Đặc trưng của cao su là chúng có
khả năng dãn dài cao có thề lên đến 1000% ( cao su tự nhiên lưu hoá ). Tuy nhiên do tạo liên
kết ngang nên chúng không thể tái sinh được
-Nhựa nhiệt rắn : mật độ nối ngang dày đặc cao hơn từ 10 đến 1000 lần so với cao su.
Do cấu trúc khơng gian ba chiều, tính chất nhựa nhiệt rắn rất cao so với nhựa nhiệt dẻo, nhất
là khả năng chịu nhiệt. Nhựa nhiệt rắn tạo thành mạng khơng gian ba chiều tạo thành cao
phân tử kích thước vô cùng lớn so với nguyên tử. Do vậy, nhựa nhiệt rắn không tan, không
chảy và cũng không tái sinh được.
Ví dụ : PF , PU , nhựa epoxy, silicone ….
 Dựa vào công dụng
-Nhựa thông dụng : PE , PP, PVC,PS,ABS , HIPS …
-Nhựa kỹ thuật : PA, PC ,POM , Teflon…
-Nhựa chuyên dùng : PE khối lượng phân tử cực cao, PTFE , PPS , PPD

3.2. ĐẶC TÍNH CỦA MỘT SỐ LOẠI NHỰA THÔNG DỤNG
3.2.1. Polyetylen(PE)
i2 : chỉ số chảy MFR đo ở điều kiện 190*C, 2160 g ( ASTM D1248 )
Trong ép phun, loại PE dễ chảy ( i2 >25) được sử dụng để gia công các sản phẩm
khối. Độ co ngót ( liên quan tỷ trọng sản phẩm ) chịu tác động của nhiệt độ khi hoá dẻo khối
vật liệu và khi làm nguội.
Với PE tỷ trọng cao có chỉ số chảy thấp yêu cầu nhiệt độ khn 40 – 70*C để sản
phẩm có độ bóng cao. Loại có i2 = 2.5-4 dễ bị rạn do tập trung ứng suất. Để khắc phục hiện
________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 14
__________________________________________________________________________
tượng giịn do tính định hướng phân tử mạnh, tăng nhiệt độ phun và dùng loại nhựa với chỉ
số chảy cao phù hợp
Bảng 3.2.1: Gia công và áp dụng PE dùng cho ép phun
Tỷ trọng

0.92

0.93

0.94 (1)

0.95

>25-15(2)

Dễ
chảy
nhất,không
tập
trung
ứng suất

Dễ
chảy,
sản
phẩm
đúc có bề
mặt lớn, bị
rạn chút ít,
độ bóng tốt

Dễ
sản
chịu
động

15-5

Sản
phẩm
có độ bền
lớn hơn, bề
mặt ít bóng

Sản
phẩm
đúc
chịu
được
lực
kéo
căng
nhỏ, bề mặt
bóng tốt

Kháng
va Dễ
gia
chạm
tốt, cơng,
sản
phẩm kháng chấn
kỹ
thuật động,
làm
chịu
kéo các
sản
cao
phẩm
kỹ
thuật,
vật

làm kín, mũ
đinh vít

 1.5

Độ bền cơ
học rất tốt,
kháng mịn

0.96

MFI
190/2.16

<1

chảy, Dễ
chảy, Dễ
chảy,
phẩm rạn
thấp, cứng, chắc
chấn khó
phun dùng
làm
dùng
cho chậu, rổ, đồ
các
sản chuyên chở
phẩm trong (3), mũ đội
nhà

bảo vệ
Kháng dốc
và rão, sản
phẩm chịu
kéo cơ học
mạnh( như
thùng rác) ,
vỏ ghế ngồi

Kháng rão Kháng gãy
tốt,
sản do
kéo
phẩm
làm căng,
bề
kín
chịu mặt tốt, sản
kéo tốt
phẩm
kỹ
thuật
chịu
kéo
căng
cao
Khối lượng
phân
tử
cao,

cốt
chịu áp ổn
định
cao,

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 15
__________________________________________________________________________
khớp nối
ống
(1) Đa số là blend của PE-LD/HD, cũng có thể là PE-LLD
(2) Loại siêu chảy lên tới MFI >=100
(3) Thùng đựng chai lọ hay thùng rác
3.2.2. Polypropylene(PP)
PP dùng cho ép phun thông thường ở dạng hạt, có một số loại dạng bột.
Với PP sử dụng ở nhiệt độ cao, hỗn hợp PP được ổn định chống oxy hố và các tác
động có hại :
 Kháng lão hố nhiệt thơng thường, có phụ gia bơi trơn khơng hại về sinh học
 Kháng lão hố nhiệt cao, có ổn định quang, khơng ảnh hưởng về mặt sinh học
 Kháng thời tiết- ổn định bằng than đen, dùng amine có cấu trúc khơng gian cồng kềnh
cho các áp dụng ngồi trời.
 Kháng lão hố nhiệt cao với dung dịch tẩy rửa nóng, nước nóng, khơng độc.
 Kháng lão hoá nhiệt cao khi tiếp xúc với đồng và các kim loại khác.
Với công nghệ ép phun, thông thường compoud PP có ổn định được dùng sản xuất các

trang thiết bị nhà bếp và nội thất, thiết bị vệ sinh, gót giày, đồ dùng gia đình( chén đĩa…) ,đồ
chơi…PP kháng nhiệt có ổn định chịu đựơc dung dịch tẩy rửa dùng sản xuất các bộ phận
máy giặt gia đình và trong cơng nghiệp dệt, ví dụ lõi quấn chỉ bộ phận nhuộm, các phần của
máy móc điện tiếp xúc dây đồng. Trong lĩnh vực phương tiện vận chuyển, nhiều loại PP
khơng hoặc có gia cường được dùng: vỏ acquy, cửa thơng gió xe hơi, vơlăng xe hơi , bộ lọc
khí, thanh chắn bùn. Cái hãm phanh.
3.2.2. Polystyrene (PS)
Đa số các sản phẩm làm từ họ nhựa styrene gia công ép phun. Nhựa styrene có độ co rút
nhỏ, độ chính xác kích thước cao. Nhựa styrene có biến tính cao su có ưu điểm tạo sản phẩm
lớn do dịng chảy tốt.
Các loại nhựa styrene có tính chất dẫn điện rất tốt, khả năng đúc các chi tiết chính xác cao,
giá thành vừa phải. Chúng dùng cho các áp dụng cách điện, các phần kết cấu của công nghệ
điện tử và truyền thông: như điện thoại ( vỏ bọc ABS, các phần bên trong SB và SAN )
SB và ABS kháng va đập ở nhiệt độ thấp tốt nên được dùng để sản xuất các phần vỏ
bọc trong và ngoài trong kỹ nghệ lạnh.
Trong ngành phương thiện giao thông, SB và terpolymer dùng làm lớp lót . vỏ bọc,
bảng điều khiển, bộ tải nhiệt, ABS dùng làm thân xe hơi thể thao…
________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 16
__________________________________________________________________________
3.2.3. Polyvinyl chlorire(PVC)
PVC không thể gia cơng một mình mà phải trộn các phu6 gia : chất ổn định nhiệtquang, chất bơi trơn, chất hố dẻo. chất trợ gia công…
Bảng 3.2.4: Áp dụng của các loại PVC
Loại PVC

E

S

M

Giá trị K(DIN 52 726 : 0.25g PVC hoà tan trong 50 ml
cyclohexanone )
PVC cứng

-

55 -

60

56 -

60

PVC hoá dẻo

-

65 -

70

55 -

60

Tính co rút của PVC trong ép phun phụ thuộc cấu hình khn và điều kiện phun. Giá
trị thơng thường 2 – 4% theo hướng phun và 1 – 2 % theo phương ngang, có thể lớn hơn tuỳ
trường hợp.
PVC cũng thường ép khớp nối ống và các chi tiết kỹ thuật, PVC dẻo thường ép thảm,
mũ trùm bảo vệ, nút bấm, khung bảo vệ và gắn kính xe, đồ chơi dẻo, xe đạp, thanh hãm
vơlăng xe hơi, phích cắm điện, đế giày, ủng, sandal.
3.2.4. Polymethylmethacrylate(PMMA)
Trong ép phun, PMMA khó chảy hơn polystyrene, nên đầu lị hoặc cổng phun cần có
đường kính lớn.Cần thiết sấy khơ vật liệu trước khi gia công để bề mặt sản phẩm đẹp ( vật
liệu để ở nhiệt độ 70 – 100*C , 4 – 5 giờ, dộ cao của khối vật liệu không quá 4 cm ). Nhiệt
độ khuôn cao làm giảm năng suất nhưng giảm ứng suất trong sản phẩm đúc.
PMMA dùng làm kính đèn các loại; các đồ dùng vệ sinh nhà tắm, đĩa vi tính…
3.2.5. Styrene-acrylonit-copol(SAN)
SAN ép phun ở 210*C, 150 bar, độ co rút 0.5%. Vật liệu phải giữ khơ, Vật liệu này
phải nóng chảy khi có độ nhớt cao.
SAN dùng cho các dạng bao bì trong suốt, khơng vỡ, tiếp xúc thực phẩm nhạy oxy
hoá và UV.
3.2.6. Polyoxymethylene(POM)
POM là 1 lọai nhựa kỹ thuật,có tính cứng cao ngay cả ở nhiệt độ thấp (nhiệt độ
chuyển tinh -60*C,duy trì tính kháng và va đập ở -40*C),độ mài mịn thấp.POM thường
được dùng làm các chi tiết kỹ thuật trong may đo kiểm,điện tử,cơ khí chính xác
________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm

Đồ Án Tốt Nghiệp
Trang 17
__________________________________________________________________________
Khuôn nên gia nhiệt lên tới 60 – 130*C để tạo kết tinh và cấu trúc bề mặt tốt.Độ co
ngót gia cơng phụ thuộc vào nhiệt độ khuôn,lớn hơn 3% xuống đến khỏang 1%.Nhiệt độ gia
công khơng q 220*C vì gây nguy hiểm do phân hủy tạo khí formaldehyde
3.2.7. Polyamide(PA)
PA,gia cường khoảng 50%,là chất dẻo kỹ thuật thường sử dụng nhất,áp dụng trong
các lĩnh vực chủ yếu yêu cầu độ bền va đập,kháng chấn động,hấp thu tiếng ồn và rung
động,bền ăn mòn và mòn: Đệm ma sát,con lăn,thanh dẫn chuyển động trượt,chốt an tồn…
PA cịn được dùng trong công nghệ điện và điện tử như vật liệu cách nhiệt có độ bền kéo và
chịu nhiệt độ như thanh chuyển mạch,các phần đúc kỹ thuật thuật kháng xăng dầu dưới mui
xe hơi
Khuôn nên giữ nhiệt ở nhiệt độ cao >10O*C cho độ kết tinh cao,không tập trung ứng
suất,cấu trúc đồng nhất và độ cứng bề mặt cao.Thường gia nhiệt khuôn ở 140 – 170*C
Bảng 3.2.8: Các lỗi trong ép phun
Mơ tả

Ngun Nhân

Cách khắc phục

Thường có hình chữ nhật
,sọc màu bạc trên bề mặt,
xuất hiện theo hướng

Thành phần độ ẩm quá
cao, hơi nước được hình
thành trong suốt quá trình

1.Phải sấy vật liệu trước
khi ép, độ ẩm của vật liệu
<0.1%

dòng chảy. Vật liệu được

chạy làm cho bề mặt sản

2. Tăng áp suất ngược.

1.1 các đường sọc do ẩm:

phun ra khỏi xilanh hình

phẩm hỏng.

thành các vùng bị dộp
trên bề mặt
1.2. các sọc do cháy/sọc màu bạc/sọc do khí gây ra
Các sọc bạc hoặc xám
được sinh ra do sự biến
màu

1.Nhựa bị phân huỷ do
nhiệt độ quá cao, hoặc
thời gian lưu của vật liệu
trong máy quá lâu.
2. Nhiệt ma sát sinh ra do
sự trượt của vật liệu qua
cổng phun hẹp hoặc do

thay đổi dòng chạy trong
sản phẩm.

1. Giảm tốc độ phun
2.Tránh dùng cổng phun
quá nhỏ và thay đổi dòng

chảy trong sản phẩm.
3. Kiểm tra nhiệt của hot
runner và các vòng nhiệt
trên xilanh.
4. Giảm nhiệt độ chảy,
tốc độ quay của trục vít,
thời gian lưu nguyên liệu

________________________________________________________________________
SVTH: Nguyễn Ngọc Chương
GVHD: Th.s Nguyễn Tuấn Hùng
Trần Diễm