CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, tại các nhà máy sản xuất, việc sử dụng công nghệ ép nhựa hiện đại giúp sản xuất ra số lượng lớn sản phẩm nhựa đồng nhất, chất lượng cao mà không tốn nhiều thời gian hay nhân lực. Phương pháp này mang lại hiệu quả sản xuất cao và tạo ra doanh thu đáng kể từ các sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật đơn giản và mức sử dụng cao. Nhưng khi nhu cầu sử dụng các sản phẩm ép phun cao cùng với phạm vi ứng dụng rộng rãi thì đã tạo ra nhiều vấn đề phức tạp liên quan. Ví dụ như cảm biến, tấm chắn nhiệt, kính bảo hộ.
thì hình dáng hình học cũng trở lên ngày càng phức tạp như là các bộ phận có độ dày khác nhau, các lỗ, pin,… Để đáp ứng được những nhu cầu của thị trường, các đặc tính của sản phẩm phải được kiểm soát ở mức độ cao. Một trong những vấn đề của ngành nhựa về ép phun phải nhắc đến là liên quan đến kích thước sản phẩm. Một sản phẩm có kích thước nhỏ hoặc rất nhỏ sẽ gây ra khó khăn rất lớn đến vấn đề điền đầy các dòng chảy polymer, gây ra các khuyết tật hoặc làm giảm năng suất sản phẩm. Thời đại mới, nhu cầu về các sản phẩm có kích thước nhỏ gọn, độ bền cao ngày càng được ưa chuộng.
Điều này thì phổ biến đối với nhiều các sản phẩm có hình dáng hình học phức tạp như hiện nay. Đường hàn trong các sản phẩm ép phun gây ra giảm mạnh về cường độ. Để đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng, các đặc tính của polymer cần được cải thiện thông qua một quy trình nghiêm ngặt hơn mà không làm giảm năng xuất. Hơn nữa, để đáp ứng một cách thích hợp cho những nhu cầu này, bộ xử lý polymer cần phải được cải tiến trang bị với việc thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm mới.
Các quy trình này phải thực tế và hiệu quả chi phí. Tiếp đến, một số kĩ thuật ép phun dường như có tiềm năng giải quyết vấn đề phải đối mặt với sự tiến bộ của ngành công nghệ nhựa. Có nhiều hình thức khác nhau về kĩ thuật ép phun kết hợp với những yếu tố khác để tăng cường độ đường hàn như là việc hỗ trợ nhiệt, hỗ trợ cơ học, thêm một số chất phụ gia vào vật liệu gốc hay trộn 2 loại vật liệu lại với nhau và cuối cùng là tối ưu hóa thông số ép để tạo ra sản phẩm chất lượng. Trong các ngành công nghiệp, ngành công nghiệp sản xuất nắp chai là ngành công nghiệp có vai trò quan trọng, vì tính thuận tiện cũng như thời gian sản xuất ngắn nên những dụng cụ chai, lọ có sử dụng nắp nhựa dường như xuất hiện ở mọi nơi trong cuộc sống.
Bên 1 cạnh đó, nắp keo hay nắp cho tuýp kem là một loại ngành sản xuất khó và phức tạp vì kích thước nhỏ và kèm ren trong. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn và mong muốn ứng dụng công nghệ phần mềm hiện đại vào trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo khuôn mẫu nhóm lựa chọn đề tài: “ NGUYÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA DÀNH CHO NÚT TUÝP KEM” 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Vận dụng các kiến thức về khuôn ép nhựa, đi sâu vào nghiên cứu để thiết kế bộ khuôn một cách hiệu quả. - Ý nghĩa thực tiễn: Đây là đề tài thực tế, góp phần tăng năng suất sản xuất, đáp ứng được nhu cầu của doanh nghiệp.3 Mục tiêu của đề tài 1.1 Mục tiêu chung - Tổng hợp, đánh giá và phân tích những đề tài đã công bố (trong nước và quốc tế) về áp dụng trong các khuôn ép phun sản phẩm nhựa từ đó nắm bắt nội dung và đưa ra mục tiêu nghiên cứa của đề tài sản phẩm. - Tìm kiếm, chọn lọc ghi chép lại các tài liệu tham khảo, website, phần mềm… từ nhiều nguồn có liên quan để so sánh tổng hợp lại nội dung.
- Nêu ra một số phương án và lựa chọn phương án phù hợp nhất.2 Mục tiêu cụ thể - Tính toán, thiết kế và chế tạo khuôn ép mẫu thử nút tuýp kem. - Tính toán, thiết kế và chế tạo bộ truyền động bánh răng phù hợp. - Thí nghiệm quá trình ép phun và sau đó sử dụng hệ truyền động để tháo sản phẩm. - Kiểm nghiệm khả năng hỗ trợ truyền động bánh răng của khuôn ép phun.
- Đánh giá bộ khuôn chế tạo từ đó nêu ra hướng phát triển đề tài.4 Đối tượng và phạm vi nguyên cứu 1.1 Đối tượng nguyên cứu Khuôn ép phun 3 tấm 24 lòng với cơ cấu mở khuôn theo hệ truyền động bánh răng.2 Phạm vi nguyên cứu Thiết kế, chế tạo khuôn ép phun được với cơ cấu mở khuôn hợp lý hợp lý, hỗ trợ tốt cho quá trình đóng mở khuôn và trong sản phẩm ép phun. Đảm bảo chất lượng sản phẩm ép ra đạt hiệu suất trên 90%. Từ đó kết luận và đánh giá yêu cầu kỹ thuật của bộ khuôn được thiết kế. Cụ thể: - Thông số hình học mẫu ép.
- Năng suất 24 pcs mỗi lần ép. - Đảm bảo tỉ lệ phế phẩm thấp. - Độ bền sử dụng cao. - Vật liệu nhựa PP.
1 Mẫu sản phẩm 1.5 Phương pháp nguyên cứu 1.1 Các cơ sở pháp luận - Đánh giá tổng hợp các đặc điểm tính chất của đề tài. - Luận chứng xác định các cơ sở của đề tài. - Giải pháp xây dựng đề tài. - Giải pháp thực hiện và hành động.
- Đánh giá kết quả thực hiện. - Xây dựng hệ thống hóa đề tài.2 Các phương pháp nguyên cứu cụ thể - Tham khảo tài liệu về khuôn mẫu. Kiến thức theo thời gian đã được tích lũy. Tài liệu tham khảo được thu thập qua sách vở, giáo trình và Internet.
- Sử dụng phần mềm PTC Creo Parametric 8.0, Inventor để thiết kế sản phẩm, từ đó tiến hành các bước tiếp theo như tách khuôn, thiết kế bộ khuôn cho sản phẩm. - Sử dụng phần mềm Moldex 3D để phân tích dòng chảy quá trình ép phun. - Tìm hiểu các thông số và đặc tính của vật liệu mà doanh nghiệp yêu cầu để tiến hành thiết kế khuôn cho phù hợp. - Gia công các chi tiết khuôn đạt đúng yêu cầu kỹ thuật đề ra.
- Lắp ráp và hiệu chỉnh khuôn đúng với bản vẽ thiết kế. - Tiến hành ép phun với sản phẩm sau khi ép đạt đúng yêu cầu.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp - Chương 1. Giới thiệu - Chương 2. Tổng quan nguyên cứu đề tài - Chương 3.
Cơ sở lý thuyết - Chương 4. Phương hướng và các giải pháp về khuôn 3 tấm có under cut - Chương 5. Tính toán thiết kế khuôn 3 tấm - Chương 6. Chế tạo thử nghiệm và thực hiện đánh giá khuôn 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGUYÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan về vật liệu polymer 2.1 Khái niệm Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa polymer, là các hợp chất cao phân tử, được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hàng ngày cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người.
Chất dẻo là chất liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng. Có một số chất dẻo chỉ chứa polymer song đa số chất dẻo có chứa thành phần khác ngoài polymer bao gồm chất độn (như muội than, cao lanh, mùn cưa, bột amiăng, sợi thủy tinh…làm tăng một số tính năng cần thiết của chất dẻo và hạ giá thành sản phẩm) và chất dẻo hóa (làm tăng tính dẻo và dễ gia công hơn). Chất dẻo có thể được phun vào khuôn, được nghiền vụn lại và lập lại quá trình đó một số lần. Tuy nhiên vật liệu dẻo sẽ bị mất phẩm chất (độ bền, cơ tính, …) khi quá trình đó lặp đi lặp lại nhiều lần.2 Phân loại Để phân loại Polymer, cần xét theo nhiều tiêu chí: - Theo nguồn gốc: + Polyme thiên nhiên: đây là những loại polymer có xuất xứ từ thiên nhiên.
Bao gồm như: Xenlulozơ, tơ tằm, cao su thiên nhiên, hay cao su thiên nhiên… + Polyme tổng hợp: thường sản xuất loại polyme này bằng những phản ứng trùng ngưng hoặc trùng hợp. Ví dụ như: Polypropylene ( hay còn gọi là nhựa PP), Polyvinyl clorua ( hoặc nhựa PVC), polyethylene ( hay nhựa PE)… + Polime bán tổng hợp, nhân tạo: từ các loại polime thiên nhiên con người có thể chế tạo thành những loại polymer mới này. - Theo cấu trúc hình học: + Polime mạch không phân nhánh. Chẳng hạn như: Nhựa PVC, nhựa PE, cao su, xenlulozơ, hay tinh bột… + Polyme có nhánh.
Chẳng hạn như: Glycogen, amilopectin… 5 + Polime mạch không gian. Chẳng hạn như: Cao su lưu hóa, nhựa rezit, hay nhựa bakelit… - Theo ứng dụng: + Polymer thông dụng: Dùng để sản xuất các chi tiết khối kỹ thuật đòi hỏi tính chất cơ lý hóa cao. Ví dụ như: PP, PE, PMMA,… + Polymer kỹ thuật: Dùng để sản xuất các chi tiết kỹ thuật đòi hỏi tính chất cơ lý hóa cao hơn. Ví dụ như: PA, PC, PF (teflo)… - Theo tính chất chịu nhiệt: + Polymer nhiệt dẻo: Polymer mạch thẳng dưới tác dụng của nhiệt độ nó bị chảy dẻo ra, khi làm nguội nó rắn lại, quá trình này được lặp đi lặp lại.
Loại Polymer này có ưu điểm tái sinh được, nên được dùng làm đồ gia dụng. + Polymer nhiệt rắn: Hay còn gọi là Polymer đặc nhiệt là loại Polymer mạng không gian, dưới tác dụng của nhiệt độ hay chất đóng rắn, nó trở nên cứng, quá trình này không lặp lại. Ưu điểm của loại này là có cơ tính tốt, nên được dùng nhiều trong kỹ thuật.2 Kết cấu của bộ khuôn 3 tấm Khuôn 3 tấm là khuôn ép phun dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn được bố trí trên 2 mặt phẳng và khi mở khuôn thì có một khoảng mở để lấy sản phẩm ra và khoảng mở kia để lấy kênh nhựa. Do đó, nếu lấy sản phẩm và kênh dẫn ra khỏi khuôn dùng hệ thống đẩy thì phải bố trí 2 hệ thống nên kết cấu khuôn sẽ phức tạp và lớn hơn khuôn 2 tấm.
Đối với khuôn 3 tấm thì sản phẩm và kênh dẫn nhựa luôn tự động tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa được lấy ra khỏi khuôn. Đối với sản phẩm loại lớn cần nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn cần nhiều miệng phun thì có thể dùng khuôn ba tấm.1: Cấu tạo của khuôn ba tấm [1] 1.