CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý do chọn đề tài Nền công nghiệp nước ta ngày càng phát triển, nhờ vào việc ứng dụng nhiều công nghệ hiện đại vào trong sản xuất. Trong đó, công nghệ ép phun được nhiều doanh nghiệp áp dụng để sản xuất ra nhiều loại mặt hàng về nhựa cho nhiều lĩnh vực khác nhau như điện tử, y tế, xây dựng, đồ gia dụng,…. Ngày nay xã hội đã ngày càng tự động hóa nên các thiết bị điện hay nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao đồng nghĩa với việc rủi ro liên quan đến điện ngày càng lớn. Nhiều tai nạn liên quan đến vấn đề điện đã ảnh hưởng rất nhiều đến tài sản và đời sống công dân, chủ yếu nguyên nhân đến từ chập điện hoặc cháy ổ điện, vận nên nhiều sản phẩm nhựa đã được tạo ra để hạn chế rủi ro này Vì thế, nhóm đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm nắp che ổ cắm điện” nhằm áp dụng các kiến thức đã học và những kinh nghiệm tích lũy thực tế trong quá trình thực tập.
Sản phẩm được tạo ra nhằm che chắn, bịt kín ổ điện nhằm hạn chế rủi ro cháy nổ, giật điện.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Vận dụng những kiến thức về công nghệ ép phun và khuôn mẫu, ứng dụng các phần mềm Solidwork, AutoCAD, Moldex3D, Powermill trong việc thiết kế sản phẩm và khuôn ép phun, mô phỏng và phân tích dòng chảy nhựa, lập trình gia công chi tiết khuôn, để nghiên cứu mang lại hiệu quả cao. - Ý nghĩa thực tiễn: Thương mại bộ khuôn ép, mang lại cho người tiêu dùng sản phẩm hỗ trợ an toàn về điện với hình dạng và kích thước phù hợp với ổ cắm điện. Ngoài ra, nó còn có thể là vật trang trí trên ổ cắm điện trong gia đình hay văn phòng làm việc.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ ép phun, thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa. - Tạo ra sản phẩm nhựa có thể ứng dụng vào trong thực tế.
- Ứng dụng phần mềm Solidwork, thiết kế sản phẩm và bộ khuôn ép nhựa 2 tấm. - Gia công và chế tạo ra bộ khuôn ép cho sản phẩm. - Lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn ép và ép thử mẫu với nhựa ABS.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu - Công nghệ CAD/CAE/CAM/CNC để nghiên cứu thiết kế, mô phỏng, phân tích và chế tạo bộ khuôn. - Công nghệ ép phun.
- Các vật liệu làm khuôn và vật liệu nhựa. - Máy tiện, máy phay, máy khoan để chế tạo khuôn ép. - Máy ép nhựa Haitian MA1200 III để thực hiện ép thử mẫu sản phẩm.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu về công nghệ ép nhựa, kết cấu khuôn và vật liệu của sản phẩm. - Nghiên cứu thông số và thiết kế sản phẩm “Nắp che ổ cắm điện” phù hợp với tiêu chuẩn nghiên cứu.
- Thiết kế và gia công bộ khuôn ép cho sản phẩm. - Lắp ráp và tiến hành ép thử sản phẩm trên máy ép nhựa Haitian.5 Phương pháp nghiên cứu 1.1 Cơ sở phương pháp luận - Tìm hiểu đặc tính vật lý của vật liệu dùng cho sản phẩm. - Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cấu tạo và hướng dẫn vận hành máy ép nhựa. - Nghiên cứu lý thuyết về kết cấu khuôn, nguyên tắc hoạt động và các lưu ý trong thiết kế sản phẩm.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể - Phương pháp khảo sát: Khảo sát tiêu chuẩn, kích thước, hình dạng các phích và ổ cắm trên thị trường, tổng hợp, đánh giá và lên ý tưởng thiết kế.
- Phương pháp tham khảo tài liệu: Đọc các tài liệu kỹ thuật liên quan đến đề tài, tham khảo ý kiến từ giáo viên hướng dẫn và bạn bè. - Ứng dụng các phần mềm hỗ trợ trong việc thiết kế và mô phỏng như Solidworks 2021, Moldex3D 2022, Autocad 2D, Powermill.6 Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp bao gồm 8 chương, trong đó: - Chương 2 trình bày về tổng quan nghiên cứu của đề tài như giới thiệu, đánh giá cải tiến sản phẩm. - Chương 3 đề cập đến phần cơ sở lý thuyết như công nghệ ép phun, máy ép nhựa, các loại khuôn, vật liệu ép nhựa. - Chương 4 đưa ra các phương án thiết kế và thiết kế sản phẩm.
- Chương 5 sẽ đưa ra các phân tích mô phỏng về sản phẩm bằng phần mềm Moldex3D. - Chương 6 trình bày phần thiết kế bộ khuôn ép như tách mặt phân khuôn, lựa chọn tiêu chuẩn khuôn và các linh kiện, thiết kế các hệ thống cho khuôn, đồng thời mô phỏng kiểm nghiệm bền cho tấm khuôn. - Chương 7 sẽ đề cập đến phần gia công bộ khuôn, tiến hành lắp ráp và ép thử khuôn trên máy ép nhựa Haitian. - Chương 8 trình bày về kết luận đề tài và đưa một số hướng phát triển.
3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu sản phẩm Do nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao của con người, người tiêu dùng khi chọn mua một sản phẩm không chỉ về công dụng mà chúng đem lại, mà là còn về độ thân thiện và an toàn của chúng khi sử dụng. Thực tại ngày nay, nhiều tai nạn về điện xảy ra thường xuyên hơn, gây ra nhiều hậu quả về người và tài sản, nguyên nhân được cho là do hiện tượng rò rỉ điện, điều này có thể nhận biết ở các ổ điện cũ, có dấu hiệu hư hỏng hay đặt gần các vật dụng dễ cháy. Ngoài ra, đối với các gia đình có trẻ nhỏ, ổ cắm điện không được che chắn cũng là nơi tiềm ẩn nhiều nguy hiểm do tính tò mò, nghịch phá của chúng. Để hạn chế được các rủi ro này, con người nghiên cứu một loại sản phẩm có thể che toàn bộ ổ cắm điện, sản phẩm đó là một dạng phích cắm nhưng được làm bằng nhựa, với công dụng là để che ô cắm điện lại mỗi khi chúng ta không sử dụng tới.
Người sử dụng gọi với cái tên là “nắp che ổ cắm điện”.2 Các sản phẩm hiện có trên thị trường 2.1 Nắp che chân dẹt Đối với nắp che dạng chấu dẹt có 2 loại: nắp che 2 chấu và 3 chấu.1: Nắp che 2 chân dẹt Đây là sản phẩm được ưa chuộng nhất trên thị trường, với nhiều mẫu mã, hình dạng, kích thước khác nhau, việc có nhiều sản phẩm như này sẽ giúp người tiêu dùng có thêm nhiều lựa chọn.2 Nắp che chân tròn Tương tự như loại chấu dẹt, nắp che chấu tròn cũng có 2 loại: 2 chấu tròn và 3 chấu tròn.2: Nắp che chân tròn 4 2.3 Các hạn chế và vấn đề tồn đọng của các sản phẩm hiện có Nhiều sản phẩm có thiết kế thêm quai cầm để rút sản phẩm ra, tuy nhiên cái quai cầm như vậy trẻ nhỏ vẫn có thể đưa tay vào và rút ra. Khi quai cầm bị gãy sẽ không thể gỡ sản phẩm ra được. Một số sản phẩm khác thiết kế kích thước cho ổ điện 3 chấu, khi cắm vào ổ 2 chấu thì sẽ chiếm phần cắm của ổ điện 2 chấu gây hiện trạng thiếu ổ cắm điện để sử dụng.4 Đánh giá và cải tiến sản phẩm Sau khi xem xét các vấn đề của các sản phẩm hiện có trên thị trường, nhóm cần phải cải tiến sản phẩm theo hướng tiết kiệm nhất nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm, hạn chế các rủi ro và với chi phí sản xuất tối ưu nhất có thể. Sản phẩm của nhóm sẽ không sử dụng phần quai cầm để tháo sản phẩm mà lợi dụng góc nghiêng thoát khuôn để làm điểm tựa giúp lấy sản phẩm ra khỏi ổ cắm điện (hạn chế được việc trẻ nhỏ cầm nắm hoặc cạy sản phẩm ra khỏi ổ cắm), diện tích bề mặt che phủ lên ổ cắm điện vừa đủ cho 2 loại ổ cắm đối với mỗi loại sản phẩm (2 sản phẩm khác nhau trong 1 bộ khuôn), lựa chọn thông số và kiểu dáng chân cắm của sản phẩm sao cho phù hợp được với nhiều loại ổ cắm điện nhất có thể.
Sản phẩm tạo ra với mong muốn không chỉ dùng cho các loại ổ cắm điện trong nước, mà còn dùng được đối với các loại ổ cắm ngoài khu vực. Vì điều kiện chi phí, nhóm sẽ thiết kế và chế tạo bộ khuôn với 4 sản phẩm (2 sản phẩm lớn và 2 sản phẩm nhỏ). 5 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Tổng quan về công nghệ ép phun 3.1 Giới thiệu chung Công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn. Một khi nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy, trong quá trình này không có bất cứ một phản ứng hóa học nào.2 Các bước chính của quy trình ép phun Bước 1: Nguyên liệu cho vào máy ép nhựa được gia nhiệt với mức nhiệt độ thích hợp.
Lúc đầu, nguyên liệu thô đang ở dạng cứng là các hạt nhựa nguyên sinh hoặc nhựa tái chế. Chúng sẽ được cho vào phễu nguyên liệu của máy ép nhựa. Cổng ra của phễu là hệ thống trục vít xoắn để nguyên liệu nhựa được trộn đều và đưa nó về phía trước để nung chảy bằng hệ thống gia nhiệt được bố trí xung quanh xilanh.1: Nguyên liệu được cấp vào phễu Bước 2: Nhựa nóng chảy sẽ được hệ thống trục vít bơm vào khuôn ở trạng thái đóng với một áp suất cao. Hệ thống trục vít có vai trò như một pít tông đẩy phần nhựa đã được nung nóng chảy về phía trước với một áp lực rất lớn.
Phần nhựa nóng sẽ được đưa vào lòng khuôn nhờ vào hệ thống kênh dẫn nhựa. Lúc này, khuôn đang ở trạng thái đóng để thực hiện việc tạo hình sản phẩm.2: Quá trình điền nhựa vào khuôn Bước 3: Làm mát khuôn để phần nhựa nóng chảy trong khuôn chuyển sang trạng thái rắn có hình dạng giống như lòng khuôn. Phần nhựa lỏng sau khi điền đầy trong lòng khuôn phải được đông đặc trước khi được lấy ra bên ngoài. Lúc này, hệ thống làm mát thực hiện chức năng làm nguội giúp nhựa nóng chảy chuyển sang trạng thái rắn.3: Quá trình làm mát sản phẩm Bước 4: Mở khuôn và lấy sản phẩm ra ngoài.
Đây là bước cuối cùng của quy trình ép phun. Hệ thống kìm khuôn của máy ép nhựa sẽ kéo ra từ từ phần khuôn di động ra một khoảng nhất định, sản phẩm được lấy ra ngoài thông qua hệ thống đẩy. Sau đó, thực hiện đóng khuôn để tiếp tục chu kỳ mới.4: Đẩy sản phẩm ra ngoài 7 3.