CHƯƠNG 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngành khuôn mẫu Việt Nam đang ngày càng có nhiều cơ hội phát triển mạnh mẽ. Nhu cầu ở rất nhiều lĩnh vực công nghiệp sản xuất hiện nay đều cần đến khuôn mẫu. Có thể nói rằng chế tạo khuôn mẫu là ngành công nghiệp phụ trợ mang tính chất nền móng cho sự phát triển công nghiệp hiện đại Ở Việt Nam hiện nay, trong hệ đào tạo cao đẳng và đại học của những trường đào tạo về kỹ thuật nói chung, về cơ khí nói riêng, cụ thể là công nghệ khuôn mẫu thì chỉ đếm được trên đầu ngón tay số trường có tổ chức đào tạo cơ bản về khuôn đối với sinh viên.
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM là 1 trong số trường có các môn học chuyên ngành cho sinh viên có cơ hội hiểu và bước đầu đam mê với ngành khuôn Để giúp sinh viên tiếp với các loại khuôn phức tạp hơn ví dụ các sản phẩm có undercut thì phải dùng đến các khuôn có slide để có thể ép và lấy sản phẩm ra dễ dàng, với mong muốn đó nên nhóm đã quyết định chọn đề tài này để làm khuôn có slide Ngày nay ngành công nghiệp đang phát triển rất mạnh mẽ, trong đó các ngành dùng khí nén cũng là một phần tất yếu. Vậy nên nhóm đã tìm tòi nghiên cứu phát triển ra một sản phẩm từ nhựa nhằm phục vụ các ngành này trong việc truyền dẫn khí đi nhiều hướng khác nhau một cách đơn giản. Xuất phát từ yêu cầu tạo ra sản phẩm mới của công ty và mong muốn phía trên nên nhóm đã chọn đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ KHUÔN ÉP PHUN SẢN PHẨM CO CHỮ T KHÍ NÉN” Thông qua đề tài, nhóm cũng hy vọng có thể sử dụng những kiến thức đã học và tiếp thu các kiến thức mới để áp dụng vào thực tiễn trong việc tạo ra bộ khuôn co chữ T khí nén hoàn chỉnh 1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Vận dụng những kiến thức đã học về khuôn ép phun, sử dụng phần mềm Creo Parametric, Autocad, Inventor trong việc thiết kế khuôn ép phun, sản phẩm, phân tích dòng chảy nhựa, xuất bản vẽ 2D, bản vẽ lắp ráp.
Vận dụng những kiến thức gia công vào thực tiễn để gia công hoàn thành bộ khuôn ép phun - Ý nghĩa thực tiễn: Sau khi hoàn thành khuôn có thể ép ra sản phẩm hoàn chỉnh, có đầy đủ các công năng, có thể thương mại hóa với giá thành cạnh tranh 1 1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu thiết kế sản phẩm, gia công, lắp ráp bộ khuôn ép phun - Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lí hoạt động của bộ khuôn ép phun - Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lí hoạt động của máy ép phun => Từ đó có thể thiết kế, gia công, lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn và ép thử với loại nhựa phù hợp 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu - Kết cấu, chức năng của các chi tiết trong khuôn 2 tấm, các con trượt trong khuôn - Ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC-CAE để nghiên cứu, thiết kế, kiểm nghiệm, phân tích, và chế tạo bộ khuôn cho sản phẩm “Co chữ T” - Vật liệu kim loại - Vật liệu nhựa PP - Sử dụng máy phay CNC Mazatrol VQC 20/40 B để gia công khuôn 1.
Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về khuôn ép nhựa, máy ép nhựa, công nghệ ép phun - Đo đạc kích thước chi tiết co chữ T, dùng trong việc truyền dẫn của các hệ thống khí nén, hệ thống thoát nước, hệ thống tưới tiêu - Tính toán, thiết kế sản phẩm dựa vào kích thước tiêu chuẩn mà công ty giao cho nhóm sau đó được chỉnh sửa và thảo luận để đưa ra kích thước cuối cùng - Thiết kế và chế tạo bộ khuôn 2 tấm có slider có kích thước 230x230x220mm - Lắp ráp và ép thử với nhựa PP - Đường kính ngoài 11mm của ba đầu ống co chữ T 1. Phương pháp nghiên cứu đề tài 1. Cơ sở phương pháp luận - Đánh giá tổng hợp các đặc điểm tính chất của đề tài - Luận chứng xác định các cơ sở của đề tài 2 - 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 1. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể Các phương pháp mà nhóm áp dụng để thực hiện đồ án này: - Phương pháp khảo sát: khảo sát về hình dáng, kích thước của co chữ T thực tế - Phương pháp tham khảo tài liệu: các tài liệu liên quan đến đồ án, nguồn từ các thư viện sách, catalog, internet, thầy cô và bạn bè - Phương pháp dự đoán: Dự đoán các khả năng có thể xảy ra đối với vấn đề cần giải quyết; từ đó đưa ra các phương án khắc phục, né tránh Ngoài ra: - Sử dụng phần mềm Creo Parametric 8.0 trong việc thiết kế mẫu và khuôn ép phun và phân tích dòng chảy nhựa trong sản phẩm - Sử dụng phần mềm AutoCAD để dựng layout khuôn, xuất bản vẽ 1.
Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương, trong đó: - 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 thiết kế sản phẩm và khuôn mẫu - Chương 5: Tính toán thiết kế sản phẩm, bộ khuôn co chữ T - Chương 6: Chế tạo thử nghiệm và thực hiện đánh giá 3 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2. Giới thiệu về công nghệ ép phun - 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 [11] - Quá trình ép phun được thực hiện được trên nhiều loại vật liệu, phần lớn là kim loại vật liệu đàn hồi, vật liệu pha trộn và phổ biến nhất là nhựa dẻo và nhựa nhiệt rắn - Các ứng dụng: Công nghiệp ép phun được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt trong ngành sản xuất nhựa, có thể dễ dàng quan sát thấy xung quanh ta có rất nhiều sản phẩm nhựa như: ghế, thau, bàn, chai, lọ,…[12] Quy trình ép phun: [13] - Chu trình xử lý cho quá trình ép phun rất ngắn, thường từ 2s đến 2 phút bao gồm 4 giai đoạn: + Giai đoạn 1 kẹp: Trước khi bơm vật liệu nhựa vào khuôn, hai nửa khuôn phải đóng chặt bằng bộ phận kẹp.
Một nửa khuôn được gắn vào máy ép phun và một nửa được phép trượt + Giai đoạn 2 tiêm: Nguyên liệu thô được đưa vào máy và tiến về phía trước khuôn bằng bộ phận phun. Nhựa bị nung nóng dưới nhiệt và áp suất của máy. Nhựa nóng chảy sau đó được bơm vào khuôn rất nhanh và tích tụ các gói áp lực và giữ nguyên liệu Hình 2.1: Quá trình giai đoạn kẹp và tiêm nhựa [13] 4 - Giai đoạn 3 làm mát: Làm mát bộ phận khuôn để nhựa nóng chảy chuyển sang trạng thái nguội và hóa rắn. Ở giai đoạn này hệ thống làm mát của máy sẽ hoạt động để làm nguội khuôn đồng thời làm rắn nhựa nóng chảy trong khuôn.
- Giai đoạn 4 đẩy ra: Đây là giai đoạn cuối cùng của quy trình ép. Hệ thống thủy lực sẽ mở kéo một nửa khuôn ra một khoảng để đẩy sản phẩm ra ngoài qua hệ thống đẩy của khuôn. Sau đó về lại trang thái đóng để chuẩn bị cho chu kỳ ép mới Hình 2.2: Quá trình làm nguội và lấy sản phẩm [13] 2. Máy ép phun Hình 2.3: Máy ép nhựa - Máy ép nhựa hay còn có tên gọi là máy thành hình, máy ép phun, máy ép keo.
Chúng được sử dụng phổ biến trong các dây chuyền công nghệ ép phun. Máy ép nhựa có tác dụng giữ khuôn đóng cố định trong quá trình đẩy nhựa nóng chảy bằng một áp lực phun vào lõi khuôn để điền đầy lòng khuôn và mở khuôn sau khi sản phẩm được làm nguội. Sản phẩm sau đó sẽ được đẩy ra ngoài thông qua hệ thống lõi - Máy ép nhựa bao gồm 2 thành phần chính là phần kẹp khuôn và phần phun nhựa 5 Hình 2.4: Cấu tạo của máy ép nhựa - Phần kẹp khuôn: bao gồm phần kẹp khuôn cố định và phần kẹp khuôn di động. Phần kẹp khuôn cố định có chức năng kẹp, giữ phần khuôn cố định để khuôn được định vị chính xác nhờ vào vòng định vị trên khuôn và lỗ định vị trên máy.
Phần kẹp khuôn di động được dùng để kẹp nửa khuôn phía di động. Phần này di chuyển tịnh tiến theo phương song song với hướng đóng mở khuôn để đóng và mở khuôn trong chu kỳ ép phun, đồng thời được bố trí lói đẩy giúp tác động lên tấm đẩy pin, đẩy sản phẩm ra ngoài - Phần phun nhựa là phần sử dụng nhiệt độ để chuyển hoá nhiên liệu nhựa từ dạng rắn sang dạng lỏng, sau đó đẩy nhựa đã nóng chảy vào trong khuôn nhờ áp lực đẩy thông qua hệ thống vít xoắn và vòi phun - Bên cạnh 2 bộ phận chính này thì máy ép nhựa còn được bổ sung thêm hệ thống làm nguội, robot hoặc các hệ thống hỗ trợ khác 2. Tổng quan về khuôn ép phun 2. Khái niệm về khuôn ép nhựa - Khuôn là dụng cụ (thiết bị) để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất nhưng đồng thời vẫn giữ được chất lượng và mức độ ổn định với chi phí tương đối thấp 2.
Cấu tạo của khuôn ép nhựa - Khuôn ép nhựa bao gồm hai phần chính là phần di động (khuôn đực) và phần cố định (khuôn cái): 6 - Phần cố định (khuôn cái): phần này được gắn vào thành máy ép nhựa và sẽ luôn luôn cố định tại vị trí được gắn trong suốt quá trình phun ép. Hệ thống vòi phun vật liệu nhựa nóng chảy vào lòng khuôn được nối với phần cố định này của khuôn. - Phần đi động (khuôn đực): phần này thực hiện các chuyển động đóng khuôn để ép sản phẩm và mở khuôn để lấy sản phẩm. Một hệ thống pin đẩy được thiết kế tại phần khuôn di động để đẩy sản phẩm ra ngoài.5: Cấu tạo khuôn ép nhựa - Hai phần chính trên của khuôn ép được cấu thành từ 17 bộ phận cơ bản trong kết cấu của khuôn ép nhựa (như trong hình trên), với các chức năng như sau: 1.
Tấm kẹp trước: dùng để kẹp vào phần cố định của thành máy.