CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang từng bước phát triển vượt bậc về mọi lĩnh vực qua nhiều thập kỷ. Đặc biệt là sự phát triển khoa học công nghệ. Khoa học công nghệ đi liền với sự phát triển của một quốc gia. Nó không những là những minh chứng cho khả năng sáng tạo từ khối óc và trí tuệ của con người, mà còn giúp cuộc sống và xã hội ngày nay ngày càng trở nên tiên tiến.
Những sản phẩm tiến bộ luôn luôn được con người tạo ra theo thời gian. Từ những thứ đơn giản như vật dụng sinh hoạt hằng ngày đến những máy móc thiết bị hỗ trợ con người. Một trong số các vật dụng đơn giản gắn liền với đời sống sinh hoạt là bàn chải đánh răng. Nhận thấy được việc chăm sóc sức khỏe, răng miệng tuy đơn giản nhưng không thể không chú trọng, đề tài nghiên cứu này sẽ triển khai phát minh bộ khuôn ép bàn chải.
Một phần tăng thêm tính đa dạng về chức năng của bàn chải, mặt khác, đề tài muốn hướng đến thị trường tiêu dùng Việt Nam những sản phẩm chất lượng và sáng tạo. Vì những nguyên nhân trên mà nhóm sinh viên trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh quyết định thực hiện đề tài nghiêm cứu và tiến hành chế tạo bộ khuôn ép nhựa sản phẩm bàn chải đánh răng.2 Ý nghĩa khoa học Vận dụng những kiến thức đã được học, lĩnh hội và tiếp thu, từ đó áp dụng tri thức vào thực hành, vẽ và làm khuôn ép ra sản phẩm hoàn chỉnh.3 Ý nghĩa thực tiễn Đóng góp cho ngành y tế, sức khỏe và đời sống về lĩnh vực chăm sóc răng miệng một sản phẩm mới có tính năng tốt. Phục vụ và đáp ứng cho nhu cầu của con người trong đời sống. Là một sản phẩm có tính ứng dụng cao, gắn liền với cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của con người, mang lại những lợi ích song giá thành lại không mang tính cạnh tranh trên thị trường tiêu dùng, có thể giúp mọi phân khúc khách hàng tiếp cận được với sản phẩm.4 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài -Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tổng quan về công nghệ phun ép nhựa.
-Tìm hiểu và thiết kế mô hình 3D của bàn chải đánh răng qua các phần mềm hỗ trợ. -Thiết kế và gia công bộ khuôn phun ép hoàn chỉnh. -Lắp ráp, ép thử nghiệm và đánh giá ép phun của sản phẩm.5 Phạm vi nghiên cứu của đề tài Đề tài này tập trung nghiên cứu và chế tạo gia công bộ khuôn ép nhựa cho sản phẩm bàn chải đánh răng hoàn chỉnh. Thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép phun được với cơ cấu mở khuôn hợp lý, hỗ trợ tốt cho quá trình đóng mở khuôn và trong sản phẩm ép phun.
Đảm bảo 1 CHƯƠNG 1 chất lượng sản phẩm ép ra. Đưa đó kết luận và đánh giá yêu cầu kỹ thuật của bộ khuôn được thiết kế 1.6 Phương pháp nghiên cứu Tham khảo các tài liệu về thiết kế khuôn mẫu, phương pháp gia công các kiến thức đã được tích lũy qua thời gian trải nghiệm. Tài liệu tham khảo được thu thập thông qua nhiều nguồn khác nhau như sách, vở, giáo trình và Internet. Một trong những phương pháp thu thập dữ liệu sơ cấp là tìm hiểu về các sản phẩm có tính năng tương tự đang có trên thị trường khảo sát các mẫu mã của các sản phẩm đã có trên thị trường, cũng như nắm bắt những mong muốn mà khách hàng đặt ra, nhằm tạo ra sản phẩm đáp ứng được nhu cầu của họ.
Sử dụng phần mềm Creo Parametric 8.0, MasterCam 2022, CIMATRON E14, Moldex3D Studio R14, Solid work 2021 để thiết kế, mô phỏng và gia công sản phẩm để đạt được kết quả tốt nhất cùng với sự hướng dẫn từ giảng viên phụ trách. Kết cấu đề tài gồm 6 chương: Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Phương hướng và các giải pháp mô phỏng Chương 5: Tính toán thiết kế khuôn 2 tâm Chương 6: Gia công 2 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan về công nghệ ép phun Công nghệ ép phun là công nghệ sản xuất ra sản phẩm bằng cách nung vật liệu đến nhiệt độ nóng chảy và phun vào khuôn. Nơi tạo ra hình dạng của sản phẩm gọi là lòng khuôn, vật liệu sẽ được làm nguội và đông đặc thành hình dạng của lòng khuôn thì khuôn được mở ra và sản phẩm được lấy ra nhờ hệ thống đẩy.1: Hệ thống ép phun Bước 1: Sử dụng máy ép nhựa để gia nhiệt nóng chảy nhựa với một nhiệt độ thích hợp Ở bước này, những nguyên liệu thô còn đang ở dạng rắn như các loại nhựa tái chế, nhựa nguyên sinh sẽ được đưa vào cổng nguyên liệu của máy ép nhựa. Tại đây, nguyên liệu sẽ được trộn đều và đẩy về phía trước để nung nóng chảy bằng hệ thống gia nhiệt đã được bố trí nằm xung quanh xilanh của máy.
Bước 2: Hệ thống trục vít của máy ép nhựa sẽ tạo ra một áp lực lớn để bơm nhựa đun nóng chảy vào khuôn ở trạng thái đóng. Hệ thống trục vít của máy ép nhựa sẽ đóng vai trò như một pít tông đẩy phần nhựa đã được nung nóng chảy về phía trước bằng một áp lực rất lớn. Hệ thống kênh dẫn nhựa sẽ chứa phần nhựa lỏng. Lúc này, lòng khuôn đang ở trạng thái đóng để làm nhiệm vụ tạo hình sản phẩm.
Bước 3: Làm mát bộ phận khuôn để phần nhựa được đun nóng chảy chuyển sang trạng thái rắn. Để có thể lấy được nhựa ra ngoài thì phần nhựa đã được đun nóng chảy bắt buộc phải được làm đông cứng. Ở bước này, hệ thống làm mát của máy sẽ hoạt động để làm khuôn nguội đồng thời làm rắn phần nhựa nóng chảy. Bước 4: Lấy sản phẩm ra ngoài.
Đây là bước cuối cùng của quy trình ép phun. Hệ thống kim khuôn của máy ép nhựa sẽ kéo ra một nửa khuôn một cách từ từ, để ra một khoảng nhất định để có thể lấy sản phẩm ra bên ngoài. Sau đó, lại đóng khuôn để tiếp tục quy trình mới.2 Tổng quan về vật liệu nhựa 2.1 Khái niệm Vật liệu nhựa là một loại vật liệu tổng hợp, được sản xuất từ các hợp chất hữu cơ không phân huỷ như các polymer, copolymer và một số chất hóa học khác. Các loại nhựa khác nhau có tính chất vật lý, hóa học, cơ học và độ bền khác nhau, tùy thuộc vào cách sản xuất và thành phần chính của chúng.
Carbon là thành phần chính trong hầu hết các loại nhựa, trừ trường hợp nhựa silicone với thành phần chính là silicon (Si).2: Phân loại chất dẻo Vật liệu nhựa rất đa dạng và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đồ gia dụng, đồ chơi, đồ dùng điện tử, đồ nội thất, bao bì, y tế, ô tô, hàng không vũ trụ, và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác. Sự phát triển của công nghệ sản xuất vật liệu nhựa cũng đã mang lại nhiều lợi ích cho môi trường, bởi vì nhựa có thể được tái chế và sử dụng lại để giảm thiểu lượng rác thải và khí thải gây ô nhiễm môi trường.3 Tổng quan về khuôn ép phun 2.1 Khái niệm Khuôn ép phun sản phẩm nhựa khuôn là dụng cụ (thiết bị) dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình. Kết cấu và kích thước của khuôn được thiết kế và chế tạo phụ thuộc vào hình dáng, kích thước, chất lượng và số lượng kết cấu, độ phức tạp, độ bền, thẩm mỹ của của sản phẩm cần tạo ra.2 Các loại khuôn ép sản phẩm nhựa 4 CHƯƠNG 2 2.1 Khuôn 2 tấm Khuôn 2 tấm bao gồm hai thành phần chính: khuôn âm (Cavity) và khuôn dương (Core). Khi khuôn 2 tấm được định vị bằng các cốt và bạc, nhựa sẽ được điền vào trong lòng khuôn.
Sau khi nhựa đông đặc được làm nguội, phần khuôn di động sẽ mở ra một khoảng nhất định, khi đó sản phẩm vẫn dính trên phần khuôn di động và tách ra khỏi phần khuôn cố định. Khuôn di động tiếp tục di chuyển đến vị trí cuối cùng của hành trình mở khuôn và lúc đó tấm lói sẽ đẩy các ty lối sản phẩm ra khỏi khuôn di động và lấy sản phẩm. Tùy vào kết cấu của khuôn mà ta có thể lấy được sản phẩm có xương keo dính liền sản phẩm hay sản phẩm và xương keo được tách rời nhau. Đây là kiểu khuôn cơ bản và thông dụng nhất chỉ có 2 phần là khuôn trước và khuôn sau, trên đó gồm có một hay nhiều lòng khuôn và lõi.
Được cấu tạo gồm 5 hệ thống chính là: hệ thống định vị, hệ thống cấp nhựa, hệ thống đẩy sản phẩm, hệ thống làm nguội, hệ thống thoát khí.2 Khuôn 3 tấm 5 CHƯƠNG 2 Khuôn 3 tấm là một loại khuôn ép nhựa có kết cấu với 3 tấm chính: Tấm cố định, tấm di động và tấm giữ đuôi keo. Khi mở khuôn để lấy sản phẩm ra ngoài thì khuôn sẽ tách ra 2 khoảng hở. Một khoảng đầu tiên dùng để lấy kênh dẫn ra còn một khoảng thứ hai dùng để lấy sản phẩm ra ngoài. Sản phẩm và kênh dẫn nhựa luôn tự động tách rời trong quá trình lấy sản phẩm.
Trong trường hợp khuôn ba tấm, hệ thống kênh dẫn được đặt trên tấm thứ hai và song song với mặt phân khuôn chính. Điều này cho phép kênh dẫn và cuống phun có thể rời ra khỏi sản phẩm khi khuôn mở. Tấm hỗ trợ trong khuôn ba tấm chịu trách nhiệm tạo không gian bổ sung để đặt hệ thống kênh dẫn và cuống phun, giúp quá trình sản xuất diễn ra một cách hiệu quả và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Nhờ có tấm thứ hai này, việc rời ra và đặt lại kênh dẫn và cuống phun trở nên dễ dàng khi khuôn mở và đóng.
Tính linh hoạt trong việc lựa chọn vị trí cổng: Khuôn ba tấm cho phép linh hoạt trong việc lựa chọn vị trí cổng, giúp tối ưu hóa quá trình ép phun và đạt được kết quả tốt hơn cho sản phẩm. Trong khuôn ba tấm, không cần thực hiện cắt cổng keo với sản phẩm do khi lói sản phẩm và kênh dẫn nhựa tự động tách rời giúp tiết kiệm thời gian và công sức lao động. Giá cả phải chăng so với khuôn hot runner: Khuôn ba tấm có thể được sử dụng như một phương án tiết kiệm chi phí thay thế cho khuôn hot runner, giúp giảm thiểu chi phí sản xuất.