Đồ án thiết kế khuôn ép nhựa sản phẩm khay nhựa làm đá

Mục lục
Mục lục

1

Nội dung Đề tài tốt nghiệp.

5

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

7

Nhận xét của giáo viên duyệt đồ án:

8

Mở đầu.

9

Chương I. Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer.
I.1. Giới thiệu về vật liệu chất dẻo Polymer.
I.1.1. Phân loại chất dẻo.

11

11

11

I.1.2. Cơ sở hoá học của chất dẻo.

12

I.2. Điều kiện kỹ thuật cần có đối với một sản phẩm nhựa.
I.3. Đặc điểm công nghệ của nhựa Polypropylen (PP).

14

17

I.3.1. Tính chất của PP. 17
I.3.2. ứng dụng của PP. 18
Chương II. Tổng quan về công nghệ làm khuôn. 20
II.1. Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa.

20

II.2. Giới thiệu chung về khuôn. 21
II.2.1. Các thuật ngữ kỹ thuật cơ bản.

22

II.2.2. Các loại khn phổ biến. 23
II.3. Trình tự thiết kế, đặc điểm cơng nghệ chế tạo khn.
II.3.1. Trình tự thiết kế khuôn. 25
II.3.2. Đặc điểm của công nghệ sản xuất khn. 26
II.4. Tính tốn và lựa chọn loại máy ép nhựa.

26

II.5. Thiết kế sơ bộ kết cấu của khuôn ép nhựa. 28
II.5.1. Chọn mặt phân khn.

29

II.5.2. Xác định hình dạng của lịng khn.

29

25


II.5.3. Hình dạng và kết cấu của hệ thống dẫn nhựa.
II.5.4. Thiết kế hệ thống làm mát lịng khn:
II.5.5. Thiết kế hệ thống đẩy.

33

II.5.6. Chọn kết cấu khuôn.

35

30

33

Chương III. Tổng quan về gia công tia lửa điện. 43
III.1. Giới thiệu chung về phương pháp gia công tia lửa điện.

43

III.1.1. Bản chất của phương pháp gia công tia lửa điện. 44
III.1.2. Q trình phóng điện trong khi gia cơng tia lửa điện:
III.1.3. Các phương pháp gia công bằng tia lửa điện.

47

III.2. Khả năng công nghệ của gia công tia lửa điện.

49

45

III.3. Các thơng số điều chỉnh q trình xung định hình. 50
III.3.1. Dịng phóng tia lửa điện Ie.
III.3.2. Độ kéo dài xung t1.

52

III.3.3. Khoảng cách xung to.

53

III.3.4. Điện áp đánh lửa UZ.

54

III.3.5. Khe hở phóng điện.

54

50

III.3.6. Các hiện tượng xấu khi gia công tia lửa điện.
III.4. Chất lượng bề mặt gia công.

56

58

III.4.1. Các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt gia công.
III.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng gia công.
III.5. Vật liệu sử dụng làm điện cực.

59

61

III.5.1. Yêu cầu của vật liệu sử dụng làm điện cực.

61

III.5.2. Các loại vật liệu thường được sử dụng làm điện cực.
III.5.3. Kích thước của điện cực.65
III.6. Chất điện mơi trong gia công tia lửa điện. 65
III.6.1. Các loại chất điện môi. 67

58

61


III.6.2. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của chất điện mơi.
III.6.3. Các yếu tố an tồn của chất điện mơi.

68

III.6.4. Cách thức vận chuyển chất điện mơi.

69

III.6.5. Vài trị của chất điện môi.

67

70

III.7. Xu hướng phát triển trong lĩnh vực gia công tia lửa điện ở tương lai.

71

Chương IV. Thiết kế và lập quy trình cơng nghệ gia cơng biên dạng lịng khn. 72
IV.1. Điều kiện kỹ thuật của khn.

76

IV.2. Lựa chọn vật liệu thích hợp để chế tạo các chi tiết. 77
IV.3. Lập phương án thiết kế và chế tạo lịng khn.

78

IV.4. Lập Qui trình cơng nghệ gia cơng chế tạo lịng khn.

81

IV.4.1. Thiết kế qui trình cơng nghệ gia cơng tấm áo khn trước.

81

IV.4.1.1. Trình tự cơng nghệ gia công tấm áo khuôn trên. 81
IV.4.1.2. Thiết kế các nguyên công.

83

IV.4.1.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia cơng.83
IV.4.1.2.2. Ngun cơng 2: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên B.

84

IV.4.1.2.3. Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên D. .

84

IV.4.1.2.4. Nguyên công 4: Gia công biên dạng trên mặt phẳng A của phôi.

85

IV.4.1.2.5. Nguyên công 5: Gia cơng các biên dạng có trên mặt phẳng C. 86
IV.4.1.2.6. Nguyên công 6: Gia công một phần của hệ thống kênh dẫn nhựa.

IV.4.1.2.7. Nguyên công 7: Mài mặt phẳng đáy C của tấm áo khuôn trên. 91
IV.4.1.2.8. Nguyên công 8: Mài mặt phẳng phân khuôn trên lõi khuôn.

91

IV.4.1.2.9. Nguyên cơng 9: Gia cơng nguội tồn bộ cụm khn trên

92

IV.4.2. Qui trình cơng nghệ gia cơng lõi khn trước.

93

IV.4.2.1. Lập tiến trình cơng nghệ gia cơng tấm lõi khn trước. 93
IV.4.2.2. Thiết kế các nguyên công.

94

IV.4.2.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phơi cho q trình gia cơng cơ.

94

88


IV.4.2.2.2. Ngun cơng 2: Phay chiều rộng phơi đạt kích thước140h7.

95

IV.4.2.2.3. Ngun cơng 3: Phay chiều dài phơi đạt kích thước 240 h7

95

IV.4.2.2.4. Nguyên công 4: Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B.

96

IV.4.2.2.5. Nguyên công 5: Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 120 mm trên bề mặt bên D.

97

IV.4.2.2.6. Nguyên công 6: Gia công hệ thống các lỗ có trên bề mặt C.

98

IV.4.2.2.7. Ngun cơng 7: Gia công nguội phôi để ghép vào áo khuôn. 99
IV.4.2.2.8. Nguyên công 8: Gia công biên dạng lõi khuôn.

99

IV.4.2.2.9. Nguyên cơng 9: Gia cơng xung các r•nh của lịng khn.

103

IV.4.2.2.10. Nguyên công 10: Gia công một phần của hệ thống dẫn nhựa. 106
IV.4.2.2.11. Nguyên công 11: Gia công xung thủng lỗ dẫn nhựa. 107
IV.4.2.2.12. Nguyên công 12: Mài mặt phẳng phân khuôn trên lõi khuôn. 110
IV.4.2.2.13. Nguyên công 13: Gia cơng nguội tồn bộ cụm khn trên

110

IV.4.3. Thiết kế qui trình cơng nghệ gia cơng tấm áo khn sau. 110
IV.4.3.1. Lập tiến trình cơng nghệ gia cơng tấm khn sau.
IV.4.3.2. Thiết kế các nguyên công.

110

113

IV.4.3.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phơi cho q trình gia cơng cơ.

113

IV.4.3.2.2. Ngun cơng 2: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B.

113

IV.4.3.2.3. Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B.

114

IV.4.3.2.4. Nguyên công 4: Gia công biên dạng trên mặt phẳng A của phôi.

114

IV.4.3.2.5. Nguyên công 5: Gia công các biên dạng trên mặt C.

115

IV.4.3.2.6. Nguyên công 6: Gia công hệ thống lỗ lắp chốt đẩy.

117

IV.4.3.2.7. Nguyên công 7: Mài mặt phẳng C của tấm khn trên.

117

IV.4.3.2.8. Ngun cơng 8: Gia cơng nguội tồn bộ tấm khn trên.

118

IV.4.4. Qui trình cơng nghệ gia cơng lịng khn sau.

119

IV.4.4.1. Trình tự cơng nghệ gia cơng lịng khuôn sau.

119

IV.4.4.2. Thiết kế các nguyên công.

120


IV.4.4.2.1. Ngun cơng 1: Chuẩn bị phơi cho q trình gia công.120
IV.4.4.2.2. Nguyên công 2: Phay chiều rộng phôi đạt kích thước 140h7. 121
IV.4.4.2.3. Ngun cơng 3: Gia cơng chiều dài phơi đạt kích thước 240h7.

121

IV.4.4.2.4. Ngun cơng 4: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 80 mm trên bề mặt bên B.

122

IV.4.4.2.5. Nguyên công 5: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 65 mm trên bề mặt bên D.

123

IV.4.4.2.6. Nguyên công 6: Gia công hệ thống các lỗ trên bề mặt C.

124

IV.4.4.2.7. Nguyên công 7: Gia công nguội tấm phôi để ghép vào vỏ khn.
IV.4.4.2.8. Ngun cơng 8: Gia cơng biên dạng lịng khuôn sau. 125
IV.4.4.2.9. Nguyên công 9: Gia công hệ thống lỗ lắp chốt đẩy sản phẩm. 126
IV.4.4.2.10. Nguyên công 10: Gia cơng nguội tồn bộ cụm khn sau.
IV.5. Tính tốn q trình cắt gọt khi gia cơng vật liệu.

126

IV.5.1. Chế độ cắt khi khoan lỗ có đường kính d(mm).

127

IV.5.2. Chế độ cắt khi phay r•nh.

126

130

IV.5.3. Chế độ cắt khi phay mặt phẳng. 132
IV.5.3.1. Chế độ cắt khi phay mặt phẳng sử dụng dao phay ngón. 132
IV.5.3.2. Chế độ cắt khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu. 135
IV.5.4. Chế độ cắt khi doa lỗ sau khi khoan.

137

IV.6. Thiết kế đồ gá cho tương ứng với mỗi nguyên công.

139

IV.6.1. Chọn cơ cấu êtô để cố định phôi. 141
IV.6.1.1. Xác định khoảng không gian tối đa của đồ gá. 141
IV.6.1.2. Xác định phương pháp định vị: 142
IV.6.1.3. Xác định phương chiều và điểm đặt lực của lực kẹp chặt.
IV.6.1.4. Tính tốn lực kẹp W cần thiết. 143
IV.6.1.5. Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá ?CT.
IV.6.2. Đồ gá là thanh kê và Bulong-đai ốc.

145

146

IV.6.2.1. Xác định khoảng không gian tối đa của đồ gá. 146

142

124

IV.6.2.2. Xác định phương pháp định vị: 147
IV.6.2.3. Xác định phương chiều và điểm đặt của lực kẹp chặt.

147

IV.6.2.4. Tính tốn lực kẹp W cần thiết. 147
IV.6.2.5. Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá ?CT.

150

IV.7. Các lưu ý trong q trình tính tốn ,thiết kế, chế tạo hai cụm lịng khn.
IV.8. Chương trình sử dụng để điều khiển máy gia cơng. 152
IV.8.1. Chương trình cho ngun cơng 1.

153

IV.8.2. Chương trình cho ngun cơng 2.

154

IV.8.3. Chương trình cho ngun cơng 3.

154

IV.8.3.1. Chương trình phay hốc chữ nhật (240x140x40mm).

154

IV.8.3.2. Chương trình phay 4 hốc lắp nêm cơn. 156
IV.8.3.3. Chương trình khoan 8 lỗ ?20 sâu 43,5 mm.

157

IV.8.3.4. Chương trình khoan 8 lỗ ?10,5 sâu 55 mm.

158

IV.8.4. Chương trình cho ngun cơng 4.

159

IV.8.4.1. Chương trình khoan 4 lỗ ?11,5 sâu 45mm

159

IV.8.4.2. Chương trình gia cơng hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8.

160

IV.8.4.3. Chương trình gia cơng hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8.

161

IV.8.5. Chương trình cho ngun cơng 5.

163

IV.8.5.1. Chương trình khoan 18 lỗ ?7,8 sâu 45 mm

163

IV.8.5.2. Chương trình doa 18 lỗ ?8 sâu 45 mm 165
Chương V. Lắp đặt, Bảo dưỡng và bảo quản khuôn
Tài liệu tham khảo:

170

167

151


Nội dung Đề tài tốt nghiệp.
Đề: - Thiết kế khuôn ép nhựa: Sản phẩm khay nhựa làm đá - Thiết kế và lập quy trình cơng nghệ gia
cơng hai lịng khn - Tìm hiểu cơng nghệ gia cơng xung định hình.

Các nhiệm vụ cần giải quyết.
A.

Thuyết minh và tính tốn.

Mở đầu.
Chương 1. Tổng quan về chất dẻo POlymer.
1.1.

Giới thiệu chung về chất dẻo Polymer.

1.2.

Phân tích các điều kiện kỹ thuật của sản phẩm.

1.3.

Đặc điểm của chất dẻo Polypropylen (PP).

Chương 2. Tổng quan về công nghệ làm khuôn.
2.1.

Nguyên lý hoạt động của khn ép nhựa.

2.2

Giới thiệu chung về khn.

2.2.

Trình tự thiết kế, đặc điểm của cơng nghệ chế tạo khn.

2.3.

Tính tốn và lựa chọn loại máy ép nhựa phù hợp với sản phẩm.

2.4

Thiết kế sơ bộ về kết cấu của khuôn ép nhựa.

Chương 3. Tổng quan về gia công tia lửa điện.
3.1.

Giới thiệu chung về phương pháp gia công tia lửa điện.

3.2.

Khả năng công nghệ của phương pháp gia công tia lửa điện.

3.4.

Các thống số điều khiển quá trình xung định hình.

3.5.

Chất lượng bề mặt gia cơng.

3.6.

Vật liệu sử dụng làm điện cực.

3.7.

Chất điện môi trong gia công tia lửa điện.

3.8.

Xu hướng phát triển trong tương lai của gia công bằng tia lửa điện.

Chương 4. thiết kế và lập qui trình cơng nghệ gia cơng biên dạng lịng khn.
4.1.

Xác định điều kiện kỹ thuật chung cần thiết cho khuôn.

4.2.

Lựa chọn vật liệu thích hợp cho các chi tiết có trong khn.

4.3.

Lập phương án thiết kế và chế tạo lịng khn.

4.4.

Lập qui trình cơng nghệ gia cơng chế tạo biên dạng lịng khn.

4.4.1

Thiết kế qui trình cơng nghệ gia cơng tấm áo khn trước.

4.4.2

Thiết kế qui trình cơng nghệ gia cơng tấm lõi khn trước.

4.4.3

Thiết kế qui trình cơng nghệ gia cơng tấm áo khn sau.

4.4.4

Thiết kế qui trình cơng nghệ gia cơng tấm lịng khn trước.

4.5.

Tính tốn q trình cắt cắt lượng kim loại dư.

4.6.

Thiết kế đồ gá kẹp chặt cho mỗi ngun cơng.

4.7.

Thiết kế lập chương trình điều khiển máy để thực hiện gia công.

Chương 5. lắp đặt, bảo dưỡng và bảo quản khuôn.

B. Các bản vẽ cần có.
•

Bản vẽ sản phẩm nhựa cần chế tạo với đầy đủ các u cầu kỹ thuật.

•

Bản vẽ lắp khn ép nhựa ở cả hai vị trí đóng và mở.

•

Bản vẽ tách các chi tiết có trong khn với đầy đủ các u cầu kỹ thuật (các chi tiết chính).

•

Bản vẽ quy lồng phôi của hai long khuôn cần chế tạo.

•

Bản vẽ quy trình cơng nghệ gia cơng hai lịng khn.

•

Bản vẽ giới thiệu về cơng nghệ gia cơng xung định hình.

Ngày giao nhiệm vụ:
Ngày hồn thành:

Sinh viên thực hiện.

08/02/2004.
05/05/2004.

Giáo viên hướng dẫn.


Chu Quốc Hiếu.

Th.S_Nguyễn Hiệp Cường.

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………
Giáo viên hướng dẫn

Th.S_Nguyễn Hiệp Cường.
Nhận xét của giáo viên duyệt đồ án:
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………


………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………
Giáo viên duyệt đồ án.

PGS.TS_Trần Văn Địch.
Mở đầu.
Trước đây, các sản phẩm được sản xuất nhờ công nghệ đúc áp lực, ép phun, ép đùn, đột dập… nói chung
và các sản phẩm nhựa nói riêng ít phát triển. Do kiểu dáng mẫu m• đơn điệu, ít xuất hiện trên thị trường.
Bởi vì lúc đó lĩnh vực gia cơng chế tạo khn chưa có điều kiện phát triển do gặp phải khó khăn về trình
độ khoa học cơng nghệ của đội ngũ kỹ thuật.
Ngày nay, con người không ngừng nghiên cứu khoa học nên đạt được các thành tự nhất định trong các
lĩnh vực: Vật liệu, điều khiển điện tử, cơ khí tự động hố… Cho nên đ• chế tạo thành cơng được nhiều
loại vật liệu mới có khả năng tạo hình nhanh nhờ phương pháp định hình (như vật liệu polymer, composit
…) mang các ưu điểm vượt trội về mặt vật lý,hoá học và kinh tế nên được sử dụng rất nhiều để phục vụ

nhu cầu sinh hoạt của con người. Đồng thời nền cơ khí đ• chế tạo thành công được nhiều chủng loại máy
khả năng gia công chế tạo linh hoạt hơn như: Máy phay CNC, máy tiện CNC, máy gia công tia lửa điện
EDM… Các loại máy này có các ưu điểm nổi trội hơn hẳn so với các loại máy gia công truyền thống như:
Phay, tiện, bào… ở các điểm sau:
- Chuyện động tạo hình của dụng cu cắt phong phú hơn.


- Độ chính xác gia cơng và định vị của dụng cụ tốt hơn (cỡ phần nghìn).
- Độ cứng của vật liệu cần gia công chế tạo hầu như không hạn chế.
- Việc thiết lâp chương trình để máy gia cơng được các bề mặt định hình một cách tự động diễn ra nhanh
tróng và thuận lợi hơn nhờ sự hỗ trợ của máy tính điện tử.
………….
Cho nên lĩnh vực khn mẫu đ• có điều kiện phát triển nhanh và mạnh, để đáp ứng kịp thời nhu cầu sử
dụng của con người trên thị trường. Do con người ngày nay càng ngày càng quan tấm tới hình thức và
mẫu m• của sản phẩm họ sử dụng. Đứng trước tình hình đó các đơn vị sản xuất kinh doanh muốn sản
phẩm của họ làm ra có thể cạnh tranh tốt trên trên thị trường thì ngồi việc nâng cao chất lượng và giảm
giá thành cho sản phẩm thì việc tạo mẫu hay thay đổi mẫu m• cũng là cơng việc rất cần thiết.
Do đó việc nghiên cứu và tìm hiểu về công nghệ chế tạo khuôn mẫu mẫu là một nhu cầu cấp bách đối với
người kỹ sư công nghệ chế tạo máy sắp ra trường như em, để tạo điều kiện thuận lợi việc xin việc làm.
Hơn nữa đây là cơng việc sáng tạo khơng lặp lại, địi hỏi người thiết kế phải có kiến thức cơ bản và trắc
chắn về công nghệ chế tạo gia công ra sản phẩm cơ khí. Vậy vấn đề thiết kế và chế tạo khuôn mẫu là một
đề tài hay rất phù hợp với nội dụng đồ án ttốt nghiệp cho một sinh viên năm cuối chuyên ngành công
nghệ chế tạo máy như em.
Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo, giúp đỡ rất nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn
Th.S_Nguyễn Hiệp Cường và thầy duyệt đồ án PGS.TS_Trần Văn Địch cùng các thầy cô giáo trong bộ
môn công nghệ chế tạo trường đại học Bách Khoa – Hà Nội và các kỹ sư trong trung tâm khuôn mẫu và
máy CNC thuộc viện Máy và Dụng cụ Công Nghiệp, đến nay em đ• hồn thành xong tồn bộ nội dung
của đồ án tốt nghiệp đ• được giao.
Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế trong sản xuất còn hạn chế, nên trong q trình tính tốn và thiết kế vẫn
chưa lường hết được các yếu tố sẽ nẩy sinh trong sản xuất thực tế, cho nên sẽ gặp phải những sai sót nhất

định. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng
góp ý kiến của các bạn để em được hiểu rõ vấn đề này hơn.

Sinh viên thực hiện

Chu Quốc Hiếu.

Chương I. Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer.
I.1. Giới thiệu về vật liệu chất dẻo Polymer.


Chất dẻo có thể được định nghĩa như sau: Vật liệu dẻo là loại vật liệu có thể nung nóng cho mềm ra nhiều
lần sau khi nguội. Nó có thể được phun vào khuôn, được nghiền vụn lại và lập lại q trình đó một số lần.
Tất nhiên là vật liệu dẻo sẽ bị mất phẩm chất (độ bền, cơ tính…) khi q trình đó lặp đi lặp lại nhiều lần.
Vậy chất dẻo là loại vật liệu bao gồm:
- Chất cao phân tử: là các hợp chất hữu cơ mà tính chất cơ lý của nó chỉ thay đổi chút ít trong khi đại phân
tử của nó tiếp tục tăng.
- Các chất độn gia cường (Dạng bột, dạng sợi…) nhằm tăng cường cơ tính cho vật liệu.
- Chất phụ gia tăng cường phù hợp cho mục đích sử dụng (Chất ổn định, chất bơi trơn, chất hố dẻo…).
- Chất tạo màu sắc cho sản phẩm để đáp ứng nhu cầu người sử dụng về mặt cảm quang.
I.1.1. Phân loại chất dẻo.
•

Theo cấu trúc phân tử.

- Vật liệu vơ định hình: Vật liệu dẻo vơ định hình có thể dễ dàng nhận thấy bởi các tính chất cứng trong
suốt của nó. Ngồi ra nó có màu sắc tự nhiên là màu trắng như nước hoặc gần như màu cát vàng hoặc
màu mờ đục. Loại vật liệu này có độ co rút rất nhỏ chỉ bằng 0,5 ? 0,8%. Một vật liệu thuộc dạng này có
tên thương mại là: Polycarbonate (PC), Styrene Acrylonitrile (SAN), Polystyrene (PS),
Polymethylmethacrylate … Chúng được sử dụng rất thông dụng cho các mặt công nghiệp và gia dụng đòi

hỏi độ trong suốt cao.
- Vật liệu tinh thể: Loại vật liệu nhiệt dẻo này thường cứng và bền dai về đặc tính nhưng thường khơng
trong suốt do cấu trúc tinh thể đ• gây cản trở cho sự đi qua của ánh sáng. Các vật liệu này thường được sử
dụng trong công nghiệp làm đồ gia dụng. Bao gồm: Polypropylene (PP), Low density polyethylene
(LDPE), High density polyethylene (HDPE)… Còn đối với một số lĩnh vực cơng nghiệp thì các loại vật
liệu sau được sử dụng thông dụng: Polyester (PBT ?PETP), Polyacetal (POM), Nylon …
Nhận thấy rằng sự phát triển của tinh thể của cả hai loại vật liệu nêu trên đều đóng vai trị quan trọng tới
sự thay đổi các tính chất của chúng. ở Polyme vơ định hình thì tinh thể của chuỗi thiên về bất định còn
các tinh thể thì lại có cấu trúc trật tự và đối xứng làm cho lực giữa các mắt xích có khả năng phát triển
làm cho tinh thể lớn lên chiếm hết khoảng trống. Mức độ hình thành tinh thể (độ trong suốt) của vật liệu
dẻo phụ thuộc một phần vào tốc độ làm nguội trong q trình gia cơng. Tốc độ nguội thấp sẽ tạo ra độ
trong suốt cao hơn. Do đó các chuỗi polymer chuyển động có quy luật địi hỏi quá trình làm nguội diễn ra
nhanh để ngăn cản chuyển động của chuỗi và ngăn cản sự phát triển của tinh thể. Tính chất của các vật
liệu có thể bị thay đổi bởi sự sửa đổi trọng lượng phân tử và sự chia nhánh chuỗi. Sự thay đổi như thế sẽ
có hiệu quả khơng chỉ địi với các tính chất cơ học mà cịn ảnh hưởng tới q trình điền đầy khn của vật
liệu.
•

Theo cơng nghệ gia cơng.

- Chất dẻo nhiệt dẻo: Là loại vật liệu dưới tác dụng của nhiệt hoặc dung mơi thì nó nóng chảy hoặc hồ
tan. Khi làm nguội hoặc làm bay hơi dung mơi thì nó trở lại trạng thái rắn (Loại này có khả năng tái sinh
được).


- Chất dẻo nhiệt rắn: Là loại vật liệu mà ngun liệu ban đầu sẽ nóng cháy và hồ tan được khi có nhiệt
độ hoặc dung mơi tác dụng. Nhưng khi gia công thành sản phẩm hoặc bán sản phẩm thì nó chuyển sang
trạng thái rắn, khơng nóng chảy và hồ tan nữa (Loại này khơng có khả năng tái sinh được). Sở dĩ có hiện
tượng đó vì trong q trình gia cơng dưới tác dụng của nhiệt độ và các nhân tố hoá học được trộn trong
nguyên liệu ban đầu, chúng gây ra phản ứng hoá học với nhau gọi là phản ứng khâu mạch. Năng lượng

cần để phá vỡ liên kết hố học này có khi lớn hơn năng lượng cần thiết để phá huỷ vật liệu.
•

Theo cấu trúc phân tử.

- Cấu trúc của nhiệt dẻo ở dạng sợi: Sợi trơn và sợi phân nhánh.
- Cấu trúc của nhiệt rắn ở dạng lưới: lưới phẳng và lưới không gian.
I.1.2. Cơ sở hố học của chất dẻo.
VD: Hình thành chất dẻo Polypropylene (PP).
Ban đầu các đơn vị cơ sở hình thành nên của chất dẻo Polypropylene (PP) là propylen (CH2= CH - CH3)
tồn tại độc lập. Dưới tác dụng của điều kiện môi trường xung quanh (Nhiệt độ, áp suất và các chất hoá
học khác) các đơn tinh thể đó liên kết lại với nhau tạo thành một đa tinh thể (Q trình này gọi là Polymer
hố). Nếu coi đơn tinh thể là một mắt xích thì đa tinh thể chính là một chuỗi các mắt xích được ghép lại
với nhau.

Hình I 1: Sơ đồ hình thành một mạch polymer thẳng loại đơn giản.
* Các thông số công nghệ của chất dẻo.
•

Phân tử lượng và độ trùng hợp:

Đây là hai đại lượng phụ thuộc và ảnh hưởng tới nhau.
VD: PE có phân tử lượng trung bình M = 56000 đơn vị cịn phân tử khí Etylen = 28 đơn vị. Như vậy mức
độ trung hợp sẽ là nTH = 56000/28 = 2000.
Như vậy cùng một loại Polyme (Cao phân tử) thì khi phân tử lượng tăng thì tất cả các tính chất cơ lý: độ
bền hố học, độ bề khí hậu, độ bền cơ học đều tăng theo. Tuy nhiên khi phân tử lượng tăng lên thì độ nhớt
của phân tử khi nóng chảy cũng tăng theo sẽ làm cho q trình gia cơng khó khăn hơn.
•

Tỷ trọng ? và hệ số lèn chặt ?.

- Tỷ trọng ? (g/cm3) là đại lượng sử dụng để xác địch xem vật liệu dẻo ở dạng hạt hay dạng bột. Đại
lượng này được sử dụng trong tính tốn cơng nghệ và thiết kế khác.
- Hệ số lèn chặt ? của một chất dẻo được sử dụng để tính tốn kích thước cần thiết cho khoang nạp nhiên
liệu. Hệ số lèn chặt được xác định bởi tỉ số giữa thể tích (hoặc khối lượng) của vật liệu trước gia cơng với
thể tích (hoặc khối lượng) của vật liệu đó sau khi đ• thành sản phẩm.


(I.1)

Trong đó:

- V1 là thể tích của vật liệu trước khi gia cơng.

- V2 là thể tích của chính vật liệu sau khi gia cơng.
•

Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt dẻo.

Đây là một trong những đặc điểm cần phải biết của vật liệu dẻo khi muốn chế tạo sản phẩm từ chất dẻo.
Đặc trưng này phụ thuộc vào mức độ trùng hợp, hình dạng của đại phân tử, tốc độ và nhiệt độ của dịng
vật liệu khi nóng chảy. Được biểu thị quá hai chỉ số: Chỉ số chảy MFI (melt-flow-index), giá trị K.
- Chỉ số chảy MFI (melt-flow-index): Với nhiệt độ to xác định, áp suất xác định trong khoảng thời gian
10 phút. Người ta tiến hành ép chất dẻo nóng chảy qua một khe hẹp hình trụ với kích thước chuẩn và tiến
hành đo khối lượng vật liệu chảy qua đó. Số chỉ MFI sử dụng để so sánh các nhóm vật liệu cơ sở cùng
loại và dùng để định hướng khi xác định các thông số công nghệ để gia công chất dẻo.
- Chỉ số K: Giá trị này đặc trưng cho phân tử lượng của Polyvinyclorid (PVC). Nó thay đổi như độ nhớt.
Nghĩa là giá trị K càng lớn thì phân tử lượng của PCV càng lớn.
•

Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt rắn.

Đối với chất dẻo nhiệt rắn thì với cùng một nhiệt độ mà ta có thể đo được đặc trưng chảy thì quá trình tạo
lưới do phản ứng khâu mạch cũng xảy ra. Khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt của vật liệu giảm đồng thời vật
liệu tạo lưới tăng. Hai quá trình này ln đi đồng hành với nhau.
- Độ dài đường chảy: Vật liệu từ một khoang trụ tròn được nung nóng và bị ép vào một kênh bị thu hẹp
lại trong cùng một điều kiện nhiệt độ, áp suất… như nhau. Ta tiến hành so sánh chiều dài các thanh được
ép ra thanh nào có độ dài lớn thì đặc trưng chảy của vật liệu đó càng tốt.
- Đo thời gian chảy: Cách phổ biến nhất của phương pháp này là tạo mẫu thử có dạng hình cái chén. Bằng
phương pháp ép ta chế tạo ra một chiếc chén rồi tiến hành đo thời gian cần thiết để vật liệu đùn đầy
khuôn. Với các điều kiện như nhau thời gian điền đầy khuôn của mẫu thử nào nhỏ hơn thì vật liệu đó có
đặc trưng chảy cao hơn.
I.2. Điều kiện kỹ thuật cần có đối với một sản phẩm nhựa.
Để sản phẩm nhựa, khay làm đá viên, có khả năng chế tạo được bằng phương pháp đúc trong khuôn kim
loại nhờ máy ép nhựa thì kết cầu của sản phẩm phải thoả m•n một số điều kiện nhất định sau.
- Tỉ lệ giữa chiều cao và chiều dày của thành sản phẩm phải thích hợp để tạo điều kiện dịng nhựa nóng
chảy bơm vào lịng đầy khn dễ dàng.
- Thành sản phẩm phải có góc nghiêng nhất định tạo điều kiện để sản phẩm thốt nhanh ra khỏi khn khi
khuôn được mở ra, hạn chế bớt hiện tượng sản phẩm bị dính vào lịng khn.


- Chiều dày thành sản phẩm tại các vị trí chuyển tiếp không được chênh lệch nhau quá nhiều.
…
Bảng I 1: Chiều dày thành sản phẩm nhựa nhiệt dẻo.
TT
(mm)

Vật liệuChiều dày nhỏ nhất (mm)

1

PA

0,38

1,6

3,2

2

PC

1,00

2,4

9,5

3

LDPE 0,50

1,6

6,4

4

HDPE 0,90

1,6

6,4

5

PP

0,63

2,0

7,6

6

PS

0,76

1,6

6,4

7

PVC

1,00

2,4

9,5

Chiều dày trung bình (mm)

Bảng I 2: Quan hệ giữa độ cao, chiều dày và độ nghiêng thành sản phẩm.
1/40

1/20

10

20

30

40

50

Chiều cao thành sản phẩm (mm)

0.11

0.22

0.44

0.87

1.31

1.74

2.19

0.22

0.44

0.88

1.75

2.62

3.50

4.37

0.33

0.65

1.31

2.62

3.93

5.24

6.56

0.44

0.87

1.75

3.49

5.24

7.00

8.75

0.55

1.09

2.19

4.36

6.55

8.74

1.94

0.66

1.31

2.63

5.24

7.86

10.49

13.12

0.77

1.52

3.06

6.11

9.17

12.23

15.31

0.88

1.74

3.50

6.98

10.48

13.98

17.50

0.99

1.96

3.94

7.85

11.97

15.73

19.68

1.10

2.18

4.38

8.73

13.10

17.48

21.87

1.21

2.39

4.81

9.60

14.41

19.21

24.06

Chiều dày lớn nhất

1.32

2.61

5.25

10.47

15.72

20.97

45.84

Chiều dày thành sản phẩm (mm)
Căn cứ vào bản vẽ chi tiết sản phẩm nhựa, ta thấy rằng các thông số kích thước trong kết cấu hồn tồn
phù hợp để chế tạo ra sản phẩm nhờ phương pháp đúc phun trong khn kim loại.

Hình I 2: Hình dạng sơ bộ của sản phẩm cần chế tạo.
Căn cứ thực tế sản xuất, ta nhận thấy rằng các cạnh của viên đá nếu là góc nhọn (90o) thì việc gia cơng
gặp rất nhiều khó khăn. Cho nên để việc q trình gia cơng chế tạo sản phẩm được thuận lợi thì các cạnh
viền của khay đá nên có dạng cung trịn có bán kính thích hợp với kích thước của dụng cụ cắt.

Hình I 3: Hình dạng của sản phẩm nhựa cần chế tạo.
Các thơng số chính xác về kích thước tham khảo bản vẽ chi tiết sản phẩm trang sau (A3).
* Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm nhựa như sau:
- Sản phẩm sau khi bơm đạt hình dạng tốt nhất mà tốn ít cơng sửa lại nhất.
- Sản phẩm sau khi bơm không tồn tại khuyết tật nhất như: cong vênh, rỗ khí, vật phun bị ngắn, có tồn tại
đường hàn, hõm co…

- Cơ tính ổn định ở nhiệt độ thấp –100C
- Không gây độc hại cho người sử dụng.
- Sử dụng loại vật liệu thông dụng nhất.
Căn cứ vào các đặc tính đó ta chọn vật liệu để chế tạo khay đá là nhựa PP có độ co ngót là 1,6 %. Căn cứ
vào đó để thiết kế hình dạng khuôn để sau khi ép tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu.
I.3. Đặc điểm công nghệ của nhựa Polypropylen (PP).
Polypropylen (PP) là loại polymer có dạng tinh thể. Trong q trình chế tạo các nhà sản xuất đ• tạo ra
polypropylen có cấu trúc điều chỉnh lập thể, các mạch đại phân tử của nó có cấu trúc cân đối gọn.


- Phân tử lượng:80000 ? 200000 đơn vị.
- Mức độ tinh thể:

80% ? 90%.

- Tỷ trọng:

0,90 ? 0,91 (g/cm3).

- Công thức hố học:

I.3.1. Tính chất của PP.
•

Tính chất về nhiệt.

PP có nhiệt độ nóng chảy là 160 ? 175oC, bền vững với sự sơi 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 hố học.

PP bền vững đối với các axit lo•ng, muối, kiềm , khó tan trong các dung mơi ở nhiệt độ thường… Nhưng
tới nhiệt độ 90oC thì tính bền vững kém đi.
•

Tính chất cơ học:

Tính chất cơ học của PP phụ thuộc vào phân tử lượng, chữ lượng các pha có quy luật, độ phân tán các pha
có quy luật của nó.
- Phân tử lượng của PP được xác định thơng qua chỉ số chảy 0,2 ? 5 (g/10’).
- 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 các sản phẩm của nó được kéo định hướng.
ưu điểm: PP có độ cách điện và độ bền nước (khơng thấm nước) khá hồn hảo và khơng gây độc hại cho
người sử dụng. Nên rất thích hợp làm các sản phẩm gia dụng.
Bảng I 3: Thông số kỹ thuật của một số chất dẻo thông dụng như sau:
Nhựa
Tên gọi
ABS

Nhiệt độ khn Nhiệt độ tại vịi phun
Styrene co-polyme

10 ? 80 (oC)

Nhiệt độ phá huỷ

170 ? 200 (oC) 310 (oC)

Độ co ngót %
(0,4 ? 0,7)

PA 6,6 Polyamide

50 ? 80 (oC)

250 ? 280 (oC) 320 ? 330 (oC) 0,5 ? 2,5

PS

Polystyrene

10 ? 75 (oC)

200 ? 280 (oC) 250 (oC)

0,3 ? 0,6

PP

Polypropylene 10 ? 80 (oC)

220 ? 235 (oC) 280 (oC)

1,0 ? 2,0


PVC

Polyvinylclorid 20 ? 60 (oC)

190 ? 240 (oC) 180 ? 220 (oC) 0,5

I.3.2. ứng dụng của PP.
PP có thể phối hợp với các loại vật liệu để gia công: Cao su tự nhiên hoặc cao su nhân tạo và các loại vật
liệu khác. Người ta dùng máy chộn có bộ phận nung nóng để phối hợp chúng rồi tạo hạt.
Để ổn định 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 khi gia công.
- ống PP: Vật liệu dùng để làm ống có chỉ số chảy 0,5 ? 3 g/10 phút, ống có đường kính ? 25 ?150 mm.
Chúng được sử dụng để vận chuyển nước nóng, chất lỏng hố chất… trong cơng nghiệp hố học.
- Màng và tấm: Màng PP có độ trong suốt ngang giấy bóng kính lại có độ bền cơ học cao hơn đồng thời
chịu được nước.
- Bọc dây điện: Sử dụng cho kỹ thuật điện, điện tử và những nơi có độ bền nhiệt cao.
- Sản phẩm dập nóng hoặc hút chân khơng từ các tấm PP có bề dày 0,2 3 mm. Các sản phẩm này dùng
cho cơng nghiệm hố học, dệt, sơn, ô tô …
- Sản phẩm đúc để chế tạo các chi tiết máy và đồ dùng phục vụ đời sống hàng ngày trong các lĩnh vực ô
tô, xe máy, máy giặt, máy lạnh, điện thoại, máy thực phẩm, máy tính …
- Tạo sợi do PP nhẹ, bền thích hợp sử dụng để bện cáp, lưới đánh cá, túi lưới, thảm, dệt vải bọc trong
công nghệ dệt vải…
- Tạo lớp phủ bảo vệ cho các chi tiết chống ăn mịn của mơi trường.

Chương II. Tổng quan về cơng nghệ làm khuôn.
II.1. Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa.
Ta đ• biết rằng khn là một dụng cụ dùng để định hình cho một chủng loại sản phẩm nhất định (hình
dáng và vật liệu...), ở đây là sản phẩm nhựa. Nó được lắp ráp từ nhiều chi tiết cơ khí khác nhau. Khi
khuôn được lắp với các bộ phận cung cấp chuyển động thích hợp (máy ép nhựa…),nó sẽ có khả năng
thực hiện đóng mở khn theo một chu kỳ xác định, để tạo ra được những khoảng không gian hợp lý có
tác dụng tạo hình cho sản phẩm hoặc tạo khoảng khơng gian cần thiết để sản phẩm thốt ra khỏi khuôn
một cách dễ dàng (Không phải ngừng máy, sản phẩm ra một cách tự động…) sau khi đ• có hình dạng đạt

u cầu. Nhờ đó mà năng suất ép ra sản phẩm nhựa rất cao.


* Quy trình ép ra một sản phẩm nhựa trên máy ép nhựa như sau:

Hình II 1: Trình tự ép sản phẩm trên máy ép nhựa nằm ngang.
Ban đầu hệ thống thuỷ lực của máy ép nhựa thực hiện chuyển động đóng khn để tạo ra khoảng khơng
gian đóng kín, lúc này dịng nhựa đ• được cụm hố dẻo (Xylanh hoặc Piston) hố lỏng bơm vào có nhiệt
độ và áp suất cao chảy qua cuống phun vào khuôn thực hiện cơng việc điền đầy lịng khn. Cụm đóng
khn của máy ép vẫn phải tác dụng vào khuôn một lực lớn (lực kẹp khn) để khơng có một chút chất
dẻo nào được chảy ra tại bề mặt phân khuôn (gây tổn thất nhựa và tạo phế phẩm).
Trên cơ sở phân cách nhiệt độ giữa lịng khn và cụm hố dẻo, cả hai đều có mức nhiệt độ rất khác nhau.
Liên kết này chỉ được duy trì một lúc cho đến khi chất dẻo lỏng khơng cịn khả năng chảy nữa. Bởi vì sau
khi nhựa đ• được bơm vào lịng khn thì hệ thống làm mát ( khơng khí, nước, dung dịch làm mát…)
hoạt động thực hiện công việc làm nguội nhựa, làm cho quá trình nhựa từ trạng thái lỏng chuyển sang
trạng thái rắn nhanh hơn (nâng cao năng suất làm việc). Do đó mà sau khi điền đầy khn nhựa bắt đầu
đơng cứng lại, khi đó thể tích của sản phẩm sẽ bị co lại (phụ thuộc vào hệ số co ngót của vật liệu). Do đó
để tạo ra sản phẩm có hình dạng đúng theo u cầu thì bằng cách ép tiếp và bơm nhựa điền đầy tiếp thì
thể tích thiếu hụt do co ngốt nhựa sẽ được bổ xung thêm. Cho nên phải duy trì áp lực lên chất dẻo cho đến
lúc nó đơng cứng lại.
Vì q trình hoá dẻo nhựa từ trạng thái rắn sang lỏng cần một thời gian nhất định, trục xoắn vít thực hiện
việc ép chất dẻo vào lịng khn nhờ thực hiện chuyển động quay. Do đó để tạo ra từng liều lượng nhằm
làm chảy nó và xếp đặt trước khi bơm vào khuôn, trục xoắn tạo ra khoảng không gian trống bằng cách
trượt lùi lại trong lòng Xylanh phun bằng chuyển động tịnh tiến dọc trục. Khi sản phẩm được làm đông lại
cụm hố dẻo sẽ chuyển động rời khỏi khn nhờ đó mà chất dẻo ở đầu vịi phun khơng bị đơng đặc lại.
Cụm đóng khn vẫn tiếp tục duy trì lực ép khuôn cho đến khi sản phẩm đông đặc tới mức có thể tống ra
ngồi được chuyển động mở khn kết hợp với hệ thống chốt đẩy. Q trình được tiếp tục để chế tạo sản
phẩm tiếp theo.
*) Tóm lại chu kỳ hoạt động của máy ép tạo ra một sản phẩm như sau:
- Khung kẹp thực hiện đóng chặt khn.

- Vật liệu dẻo đ• được hố dẻo từ trước được bơm vào lịng khn.
- áp lực tiếp tục duy trì (áp lực giữ).
- Tại thời điểm này trục vít tiếp tục chuyển động quay để hố dẻo vật liệu chuẩn bị cho lần bơm tiếp theo.
- Khi đó chất dẻo bắt đầu nguội nhờ hệ thống làm mát của khn.
- Mở khn và đẩy sản phẩm ra ngồi.
II.2. Giới thiệu chung về khuôn.
Khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một sản phẩm nhựa. Nó được thiết kế sao cho có thể được
sử dụng cho một số lượng lớn chu trình để gia cơng ra sản phẩm thoả m•n yêu cầu cho trước.


Kích thước và kết cấu của khn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản phẩm. Số lượng sản
phẩm cần được chế tạo ra từ một bộ khuôn (Số lần ép, số sản phẩm trong một lần ép…) là một yếu tố rất
quan trọng cần xét tới trong q trình thiết kế khn. Bởi vì đối với dạng sản xuất nhỏ thì khơng cần đến
loại khn có nhiều lịng khn hoặc có kết cấu đặc biệt. Các yếu tố đó có ảnh hưởng trực tiếp tới giá
thành của khuôn cũng như là giá thành của sản phẩm cần chế tạo trên khn đó.
II.2.1. Các thuật ngữ kỹ thuật cơ bản.

- Khuôn: là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ráp lại với nhau, ở đó nhựa được bơm vào, được làm nguội,
rồi sản phẩm được đẩy ra. Sản phẩm được tạo hình giữa hai phần của khn. Khoảng trống giữa hai phần
đó được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm cần chế tạo.
- Một phần của khuôn lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngồi của sản phẩm được gọi là lịng khn,
cịn phần lồi ra xác định hình dạng bên trong của sản phẩm gọi là lõi khuôn.
- Đường phân khuôn (mặt phân khuôn) là mặt phẳng phần tiếp xúc giữa lịng khn và lõi khn.
*) Ngồi lõi khn và lịng khn thì cịn có các bộ phận cơ bản sau:
- Tấm kẹp phía trước: kẹp phần cố định của khn vào máy ép phun.
- Tấm khn phía trước: là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và phần ngồi của sản phẩm.
- Tấm khn phía sau: là phần chuyển động của khuôn, tạo nên phần trong và phần ngồi của sản phẩm.
- Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun.
- Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài.
- Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy hoạt động được.

- Tấm giữ: Giữ chốt đẩy với tâm đẩy.
- Vịng định vị: Bảo đảm vị trí thích hợp của vịi phun với khn.
- Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn.
- Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn dẫn tới làm hỏng nửa khuôn sau.
- Bạc mở rộng: Cùng với bạc để tránh mài mịn làm hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn và tấm đỡ.
- Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần chuyển động và phần cố định của khn.
- Chốt hồi về: làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khi khn đóng lại.
- Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm ra khi khuôn mở.
- Bạc dẫn hướng chốt: để tránh mài mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tám giữ do chuyển động tương đối
giữa chúng.


- Chốt đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ tránh khỏi bị cong vênh do áp lực cao.
- Bạc cuống phun: nối giữa vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía trước và tấm khuôn trước.
Đây chỉ là các chi tiết hay được sử dụng trong một bộ khn, ngồi ra tuỳ theo độ phức tạp của khuôn mà
sử dụng thêm bộ phận khác như: Van dầu, van khí… hoặc bớt đi một số chi tiết nào đó để khn hoạt
động hiệu quả nhất (Tham khảo trong bản vẽ lắp khuôn).
II.2.2. Các loại khuôn phổ biến.
Kết cấu của khuôn thường gồm hai phần, một phần ở phía vịi phun nó được bắt chặt, cố định với máy ép
nhựa gọi là tấm khuôn trước, phần cịn lại được ở phía hệ thống đẩy, khi hoạt động nó thực hiện chuyển
động đóng mở khn gọi là tấm khuôn sau. Tuỳ theo kết cấu của tấm khuôn trước và sau cũng như là
cách thực hiện chuyển động đóng mở khn khi làm việc mà có các loại khuôn phổ biến sau:
- Khuôn hai tấm: Là loại khuôn chỉ gồm hai phần khuôn trước (phần khuôn được lắp cố định trên máy ép
nhựa) và khuôn sau (phần thực hiện chuyển động tịnh tiến thực hiện cơng việc đóng mở khn). Đây là
loại khn có kết cấu đơn giản (giá thành thấp) được sử dụng rộng r•i để chế tạo các sản phẩm có kích
thước nhỏ, sử dụng ít miệng phun, hình dạng đơn giản, sản lượng chế tạo ít…

Hình II 2: Kết cấu của khn ép nhựa hai tấm.
- Khn ba tấm: Hệ thống này gồm có các bộ phận sau: Khuôn trước, khuôn sau và hệ thống thanh đỡ.
Nó có khả năng tạo ra hai vùng khơng gian khi đóng mở khn. Một vị trí mở để lấy ra sản phẩm cịn một

vị trí mở dùng để lấy kênh nhựa.
Nhược điểm của dạng khuôn này là khoảng cách giữa vòi phun của máy ép nhựa với lòng khuôn cần bơm
nhựa vào khá dài, làm giảm áp lực của dịng nhựa từ vịi phun vào lịng khn và lượng nhựa phế phẩm
tiêu tốn ở hệ thống kênh dẫn nhựa lớn.

Hình II 3: Kết cấu của khn ép nhựa ba tấm.
- Khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng cho các loại máy có kích
thước nhỏ giảm tiền vốn đầu tư vào máy), nhờ sử dụng được hệ thống đẩy ở cả hai nửa khn. Do đó vẫn
giữ được giá thành sản phẩm hạ trong khi có thể sản xuất được một số lượng sản phẩm lớn.

Hình II 4: Kết cấu của khn ép nhựa nhiều tầng.
Ngồi các vấn đề đ• trình bày ở trên thì trong q trình thiết kế khuôn ta cũng cần quan tâm giải quyết tới
một số vấn đề sau:
- Hệ thống kênh dẫn nhựa phải giải quyết như thế nào ?


- Hệ thống làm mát khuôn thiết kế như thế nào ?
- Cần phải thiết kế chế tạo bộ phận, chi tiết nào? cịn chi tiết nào thì mua theo tiêu chuẩn ?
Đây là các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành chế tạo khuôn, đồng thời chúng cũng ảnh hưởng trực
tiếp tới năng suất và chất lượng của sản phẩm được ép ra trên khuôn ta thiết kế
II.3. Trình tự thiết kế, đặc điểm cơng nghệ chế tạo khn.
II.3.1. Trình tự thiết kế khn.
Để hạn chế bớt sự bất cập giữa nhu cầu từ phía khác hàng và điều kiện sản xuất thực tế tại nhà máy, tăng
hiệu quả của công việc thiết kế. Ta nên lập ra một trình tự các cơng việc cần phải tiến hành sau khi nhận
được các số liệu về đơn đặt hàng, để có thể thiết kế và chế tạo ra một sản phẩm khn đạt u cầu.

Hình II 5: Trình tự công việc khi thiết kế khuôn ép nhựa.
II.3.2. Đặc điểm của công nghệ sản xuất khuôn.
Điểm nổi bật nhất của công nghệ sản xuất khuôn mẫu là thuộc dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ. Bởi vì
khn dùng để định hình cho một loại sản phẩm có hình dạng, vật liệu đ• được xác định từ trước. Cho nên

khi mà sản phẩm có sự thay đổi một trong hai yếu tố: hình dạng hoặc vật liệu thì ngay lập tức khuôn cũ
không sử dụng được nếu muốn sử dụng tiếp thì cần phải tiến hành gia cơng sửa chữa lại khn, chi phí
cho cơng việc nay khơng nhỏ.
Hơn thế trong khn lại có các chi tiết, bộ phận địi hỏi có biên dạng cần chế tạo rất phức tạp (hình dạng
của sản phẩm phức tạp: mặt định hình, lỗ, r•nh hẹp lại sâu…), đồng thời lại địi hỏi rất cao về chất lượng
sau gia công giữa các các chi tiết với nhau (do phải lắp ráp), giữa các vị trí cần gia cơng khác nhau trên
cùng một sản phẩm… Cho nên máy móc sử dụng để gia cơng chế tạo trong lĩnh vực khn mẫu khơng
những có độ linh hoạt và vạn năng mà cao đồng thời độ chính xác đạt được sau khi gia công cũng phải
tốt. Điều này nếu chỉ sử dụng các biện pháp công nghệ truyền thống như là: Phay, tiện, bào, mài, đúc,
hàn, rèn … thì để gia cơng chế tạo được sản phẩm khn đạt u là rất khó khăn, thậm chí là khơng thể
gia cơng được, nếu gia cơng được thì bài tốn kinh tế cũng khơng cho phép.
Thế nhưng nhờ áp dụng được các thành tựu mới từ các ngành khoa học như: Điện tử, vật lý, toán học, vật
liệu …vào ngành cơ khí. Đ• tạo ra được các phương pháp gia công mới như là: Gia công tia lửa điện, gia
công tia nước, gia công bằng Laze…hay là các máy cơng cụ có khả năng linh hoạt hơn như: Máy NC
(máy điều khiển số); Máy CNC (máy điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính); Máy gia cơng bằng
phương pháp phóng tia lửa điện (máy cắt dây, máy gia công xung… )… Nhờ sử dụng các loại máy đó ta
có thể gia cơng được bề mặt định hình phức tạp, có độ chính xác cao hay là các loại vật liệu có độ cứng
cao mà các biện pháp truyền thống khó hoặc khơng thể gia cơng được.
II.4. Tính tốn và lựa chọn loại máy ép nhựa.
Ta đ• biết rằng sản phẩm nhựa ta cần chế tạo có dạng tấm bề dày nhỏ 1mm trong khi diện tích bề mặt của
sản phẩm cần điên dầy nhựa khá lớn. Cho nên để nhựa dẻo có thể điền đầy được tồn bộ lịng khn để


khi nguội tạo ra được sản phẩm đạt hình dạng và chất lương theo u cầu thì dịng nhựa bơm cần có áp
lực (p) cao lên tới 400 ? 1200 atm (Kg/cm2) (Theo kinh nghiệm có như vậy thì nhựa mới được bơm đầy
kín tồn bộ lịng khn).
Do đó trong q trình bơm nhựa vào khn thì tấm khn sau ln chịu một lực đẩy bằng tích số của áp
lực bơm (p) với diện tích bề mặt của sản phẩm (S) cần ép ra. Khiến cho khn có xu hướng chuyển động
lùi lại sẽ tạo khe hở giữa hai lòng khn làm cho nhựa bị phịi ra làm cho sản phẩm sau khi nguội có ba
via (gây tốn nhựa và tốn cơng để cắt ba vía sau này). Tỉ lệ ba ví này tuỳ thuộc vào khe hở to hay bé. Cho

nên để tạo ra sản phẩm có hình dạng đẹp đồng thời tiêu tốn lượng nhựa và công lao động ít nhất thì ta
phải chọn máy ép nhựa tạo lực hố khn (F) và áp lực bơm phù hợp.
Tức là máy tốt nhất là máy có thể tạo ra lực khố khn vừa đủ để sản phẩm khơng có (hoặc có rất ít) ba
ví dưới áp lực của dịng bơm nhựa hố dẻo được bơm vào lịng khn. Tuy nhiên lực khố khn cũng
khơng được thừa q nhiều sẽ tiêu tốn kinh phí việc mua máy và vận hành máy trong khi lại không sử
dụng được triệt để khả năng công nghệ của máy.
Vậy ta phải lựa chọn máy tạo ra lực khố khn thoả m•n điều kiện.
F ? p.S (II.1)

Trong đó:

- F là lực khố khn của máy ép nhựa.

- p là áp lực của dịng nhựa hố lỏng bơm vào lịng khn.
- S là diện tích của sản phẩm chiếu lên lịng khn sau.
Căn cứ vào kích thước của sản phẩm cần chế tạo ta có thể tính tốn được lực khố khn cần thiết để cố
định vị trí của các tấm khn trong q trình bơm nhựa như sau:

Tính diện tích của sản phẩm (S) được xác định như sau:
S = 206.107 = 22042 (mm2) = 22,042 (cm2).
Do đó lực khố khn của máy tối thiểu là:
F = p.S = (400?1200).22,042 = 88168 ? 264504 (Kg)= 88 ? 265(Tấn).
Căn cứ vào lực khố khn cần phải có và tình trạng máy móc hiện có tại nơi sản xuất, ta sẽ chọn được
máy phù hợp cho quá trình gia cơng. ở đây em chọn máy ép 160 tấn (Phù hợp với chỉ tiêu kinh tế nhất) để
ép ra sản phẩm nhựa.
Trong quá trình ép sản phẩm để thử khn, căn cứ vào tình trạng thực tế của sản phẩm ta có các biện pháp
xử lý thích hợp để sản phẩm đạt chất lượng. Nếu sản phẩm có tồn tại ba via thì sử dụng các biện pháp
cơng nghệ để xử lý hệ thống kênh dẫn nhựa để làm giảm áp lực bơm, còn nếu áp lực của dòng nhựa

khơng đủ để điền dầy khn thì ta chọn máy có lực khố khn lớn hơn để tiến hành gia công như là: 190
tấn hay là 260 tấn.
Bảng II 1: Thông số kỹ thuật của máy TW-160 S II (Máy ép nhựa 160 tấn).
Model TW-160 S II
A

B

C

Screw diameter Mm

42

Injection pressure

Kg/cm22496

2174

Capacity

332.4

471.12

cm2

Sot weight of injection gr
oz

10.5

12.1

Injection rate

cm3/sec

Nozzle stroke

mm

45

381.6

50

299.16 343.44 424.0
14.9
114.26 131.17 161.94

350

Screw rotation -

Hydraulic motor

Screw speed

0 – 167

rpm

Mould clamping force ton

160

Dayligt openingmm

850

Clamping stroke

mm

400

Mould thickness

mm

200 – 450

Distance between tie rods
Mould plate

mm

1761

mmx(HxV)

470x470

700x700

Ejector stroke mm/ton 100/4.3
Pump motor

I-P (Kw)

25(18.65)

Heater capacity Kw

6.67

Max. load capacity

Kw

Machine weightTon

6

Machine dimersion

m(LxWxH)

Hydraulic operation weight

25.32

l

5.5x1.3x2.1
400


Cooling water capacity m3/hr 1.4
II.5. Thiết kế sơ bộ kết cấu của khuôn ép nhựa.
Để chế tạo ra được sản phẩm khn có khả năng làm việc tốt: Năng suất hoạt động của khn cao, tỉ lệ
phế phẩm ít, vật liệu sử dụng tiết kiểm… Thì trong quá trình thiết kế và chế tạo khuôn cần giải quyết tốt
các vấn đề sau:
- Thiết kế mặt phân khn.
- Thiết kế lịng khn có biên dạng.
- Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa.
- Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm.
- Thiết kế hệ thống làm mát.
- Chọn loại khuôn phù hợp.
- Sử dụng tối đa các chi tiết trong khn đ• được tiêu chuẩn hoá như: Vành định vị, bạc phun, chốt đẩy
sản phẩm, chốt hồi, chốt dẫn hướng, kết cấu khuôn có sẵn … để rút ngắn thời gian và giảm chi phí cho
q trình chế tạo.
II.5.1. Chọn mặt phân khn.
Mặt phân khuôn là bề mặt phân cách giữa hai nửa khn với nhau. Nó được lựa chọn làm sao để:
- Tạo điều kiện cho việc thiết kế và chế tạo hai lịng khn được thuận lợi nhất trong điều kiện cụ thể.
- Hình dạng của sản phẩm sau khi ép ra có hình dạng đẹp nhất, tốn ít ngun liệu nhất, tốn ít cơng sửa
chữa nhất.

- Sản phẩm sau khi làm nguội lấy ra nhanh và dễ nhất.
II.5.2. Xác định hình dạng của lịng khn.
Hình dạng của lịng khn phải phù hợp với biên dạng của sản phẩm cần chế tạo và bề mặt phân khn đ•
lựa chọn. Cho nên căn cứ vào hình dạng và đặc tính vật lý của vật liêu sử dụng để làm ra sản phẩm ta sẽ
xác định được hình dạng cần thiết của mỗi lịng khn.

Hình II 6: Hình dạng của sản phẩm khay làm đá viên.
Do sản phẩm được làm từ vật liệu PP có hệ số co ngót là 1,6%. Cho nên kích thước và hình dạng trên mỗi
lịng khn (Khn trước và khn sau) được xác định bằng cách đem kích thước của bề mặt chi tiết cần
chế tạo nhân với hệ số tỉ lệ k = 1,016 ta sẽ xác định được kích thước và hình dạng của mỗi lịng khuôn
tương ứng.