Thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm quà lưu niệm

LỜI MỞ ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

1. CHƯƠNG 1: Lý do chọn đề tài

1.1. Mục tiêu đề tài

1.2. Giới hạn đề tài

1.3. Phương pháp nghiên cứu và kế hoạch thực hiện

1.3.1. Phương pháp nghiên cứu

1.3.2. Kế hoạch thực hiện

1.4. Giới thiệu công nghệ ép phun

1.4.1. Khái niệm về công nghệ ép phun

1.4.2. Chu trình ép phun

1.4.3. Khả năng công nghệ

1.4.4. Tổng quan về máy ép phun

1.4.5. Hệ thống kẹp

1.4.6. Hệ thống hỗ trợ ép phun

1.4.7. Hệ thống phun

1.5. Hệ thống khuôn

1.5.1. Hệ thống điều khiển

1.5.2. Tổng quan về khuôn ép nhựa

1.5.3. Khái niệm chung về khuôn ép nhựa

1.5.4. Kết cấu chung của một bộ khuôn

1.5.5. Phân loại khuôn ép phun

1.5.5.1. Khuôn hai tấm

1.5.5.2. Khuôn ba tấm

1.5.5.3. Khuôn nhiều tầng

1.5.5.4. Khuôn có kênh dẫn nóng

1.5.6. Tổng quan về một số loại nhựa

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SẢN PHẨM VÀ BỘ KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM CREO

3.1. Khảo sát một số sản phẩm quà lưu niệm và chọn sản phẩm làm đề tài

3.2. Thiết kế sản phẩm

3.3. Bố trí bộ sản phẩm trên khuôn

3.4. Tính toán thiết kế các chi tiết

3.5. Thiết kế hệ thống kênh dẫn

3.6. Hệ thống làm nguội

3.7. Hệ thống thoát khí

3.8. Hệ thống dẫn hướng

3.9. Phân tích CAE

3.10. Tìm vị trí cổng vào nhựa

3.11. Phân tích dòng chảy nhựa

4. CHƯƠNG 4. GIA CÔNG, LẮP RÁP HOÀN CHỈNH BỘ KHUÔN VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ÉP

4.1. Gia công khuôn

4.2. Gia công tấm đẩy

4.3. Gia công tấm giữ

4.4. Gia công tâm kẹp dưới

4.5. Gia công tấm kẹp trên

4.6. Gia công khuôn âm

4.7. Gia công khuôn dương

4.8. Quá trình làm nguội

4.9. Đánh bóng bộ khuôn

4.10. Bộ khuôn hoàn chỉnh sau khi gia công

4.11. Quá trình ép thử

4.12. Khuyết tật trên sản phẩm

4.13. Đánh giá và biện pháp khắc phục các lỗi có trên sản phẩm

4.13.1. Đường hàn và rỗ khí

4.13.2. Không điền đầy

4.13.3. Vết nứt bề mặt

4.14. Điều chỉnh thông số phần mềm và thông số phần cứng (sửa khuôn)

4.14.1. Điều chỉnh thông số phần mềm

4.14.2. Điều chỉnh thông số phần cứng

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. Kết quả đạt được sau khi làm đồ án

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế sản phẩm quà lưu niệm bằng nhựa

Phần này tập trung vào thiết kế sản phẩm quà lưu niệm bằng nhựa. Khảo sát thị trường quà lưu niệm nhựa hiện có, phân tích xu hướng quà lưu niệm nhựa, đặc biệt là quà lưu niệm nhựa cao cấp và quà lưu niệm nhựa giá rẻ. Thiết kế sản phẩm cần đáp ứng các yêu cầu về tính thẩm mỹ, khả năng sản xuất, và giá thành. Thiết kế sản phẩm quà lưu niệm cân nhắc đến các yếu tố như kích thước (120x55x100mm theo đề tài), số lượng sản phẩm trong một khuôn (3 lòng khuôn), và tính năng sử dụng. Việc chọn lựa vật liệu nhựa phù hợp (như nhựa ABS, nhựa PP, nhựa PE, nhựa PVC) cũng được xem xét kỹ lưỡng, dựa trên tính chất vật lý, hóa học, và chi phí. Công đoạn này liên quan mật thiết đến các phần mềm thiết kế khuôn ép nhựa, trong đó có phần mềm thiết kế khuôn ép nhựa 3D. Thiết kế sản phẩm phải đảm bảo tính khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế.

1.1 Khảo sát và phân tích thị trường quà lưu niệm

Phần này tập trung vào việc khảo sát thị trường quà lưu niệm nhựa. Cần nghiên cứu xu hướng quà lưu niệm nhựa, bao gồm phân khúc quà lưu niệm nhựa cao cấp và quà lưu niệm nhựa giá rẻ. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn của người tiêu dùng như thiết kế, chất lượng, giá cả, và tính độc đáo của sản phẩm. Dữ liệu thu thập được từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm quan sát trực tiếp, nghiên cứu tài liệu, và phỏng vấn người tiêu dùng. Mục tiêu là xác định nhu cầu thị trường, xu hướng thiết kế, và các đặc điểm nổi bật của sản phẩm cạnh tranh. Điều này giúp định hướng cho việc thiết kế sản phẩm quà lưu niệm sao cho phù hợp với thị trường mục tiêu. Quà lưu niệm bằng nhựa có tiềm năng lớn, việc hiểu rõ thị trường sẽ giúp thiết kế sản phẩm thành công hơn. Các sản phẩm tương tự cần được phân tích kỹ lưỡng để tìm ra điểm khác biệt.

1.2 Thiết kế chi tiết sản phẩm và lựa chọn vật liệu

Phần này chi tiết hoá thiết kế sản phẩm quà lưu niệm. Dựa trên kết quả khảo sát thị trường, thiết kế sản phẩm cụ thể được thực hiện, bao gồm bản vẽ kỹ thuật, mô hình 3D, và mô tả chi tiết các đặc điểm của sản phẩm. Việc chọn lựa vật liệu nhựa (ví dụ nhựa ABS, nhựa PP, nhựa PE, nhựa PVC) cần được cân nhắc kỹ lưỡng dựa trên các tiêu chí: độ bền, tính thẩm mỹ, khả năng gia công, và giá thành. Nhựa ABS thường được ưa chuộng do độ bền cao và khả năng tạo hình tốt. Nhựa PP có tính chất nhẹ, dẻo dai, và dễ tái chế. Nhựa PE và nhựa PVC cũng có những ứng dụng riêng. Thiết kế sản phẩm cần tính đến khả năng sản xuất hàng loạt và tối ưu hoá chi phí. Thiết kế sản phẩm cần cân nhắc các yếu tố kỹ thuật như độ dày thành khuôn, vị trí mối nối, và hệ thống thoát khí để đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi ép.

II. Chế tạo khuôn ép nhựa

Phần này tập trung vào chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm quà lưu niệm. Quá trình này bao gồm các bước: thiết kế khuôn ép nhựa, gia công khuôn ép nhựa, lắp ráp khuôn ép nhựa, và kiểm tra chất lượng khuôn ép nhựa. Thiết kế khuôn ép nhựa sử dụng phần mềm chuyên dụng, phân tích CAE để tối ưu hoá cấu trúc khuôn và quá trình ép. Gia công khuôn ép nhựa được thực hiện bằng máy móc hiện đại như máy CNC, đảm bảo độ chính xác cao. Vật liệu khuôn ép nhựa (thép C45, CT3 theo đề tài) được chọn lựa sao cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. Gia công khuôn ép nhựa bao gồm nhiều công đoạn phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật cao và kinh nghiệm. Quy trình chế tạo khuôn ép nhựa cần được lập kế hoạch kỹ lưỡng để đảm bảo tiến độ và chất lượng. Chi phí chế tạo khuôn ép nhựa cần được tính toán kỹ lưỡng để tối ưu hoá hiệu quả kinh tế. Khuôn ép nhựa đa năng hoặc khuôn ép nhựa đơn năng được lựa chọn dựa trên số lượng sản phẩm và yêu cầu sản xuất.

2.1 Thiết kế và phân tích khuôn ép nhựa

Phần này trình bày thiết kế khuôn ép nhựa. Sử dụng phần mềm thiết kế khuôn ép nhựa chuyên nghiệp để tạo ra bản vẽ kỹ thuật 2D và 3D của khuôn. Thiết kế khuôn ép nhựa bao gồm các chi tiết: khuôn âm, khuôn dương, hệ thống dẫn hướng, hệ thống đẩy, hệ thống làm nguội, hệ thống thoát khí. Phân tích CAE (Computer Aided Engineering) được thực hiện để mô phỏng quá trình ép nhựa, dự đoán các vấn đề có thể xảy ra như: ép nhựa tiêm, ép nhựa nhiệt dẻo, ép nhựa nhiệt rắn, co rút, biến dạng, và lỗi bề mặt. Thiết kế khuôn ép nhựa cần đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về độ chính xác, độ bền, và khả năng sản xuất hàng loạt. Khuôn ép nhựa chất lượng cao cần được thiết kế với độ chính xác cao, sử dụng vật liệu chất lượng, và có cấu trúc bền vững. Thiết kế khuôn ép nhựa chính xác là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.2 Gia công và lắp ráp khuôn ép nhựa

Phần này mô tả quá trình gia công khuôn ép nhựa. Các chi tiết khuôn được gia công bằng máy CNC hoặc các phương pháp gia công khác. Độ chính xác của gia công khuôn ép nhựa rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Gia công khuôn ép nhựa bao gồm các công đoạn: phay, tiện, khoan, mài, đánh bóng. Sau khi gia công, các chi tiết khuôn được lắp ráp thành một bộ khuôn hoàn chỉnh. Lắp ráp khuôn ép nhựa đòi hỏi sự chính xác và cẩn thận. Kiểm tra chất lượng khuôn ép nhựa được thực hiện sau khi lắp ráp để đảm bảo khuôn hoạt động đúng chức năng. Khuôn ép nhựa bền cần được gia công và lắp ráp cẩn thận. Mấy móc chế tạo khuôn ép nhựa cần được bảo trì định kỳ để đảm bảo hiệu quả làm việc.

III. Ép thử và đánh giá sản phẩm

Phần này trình bày quá trình ép thử sản phẩm và đánh giá chất lượng. Ép thử sản phẩm được thực hiện bằng máy ép nhựa. Các thông số ép như nhiệt độ, áp suất, và thời gian được điều chỉnh để tối ưu hoá chất lượng sản phẩm. Kiểm tra chất lượng khuôn ép nhựa bao gồm kiểm tra kích thước, hình dạng, và bề mặt sản phẩm. Các lỗi thường gặp trong quá trình ép như: đường hàn, rỗ khí, co rút, biến dạng, vết nứt, cháy đen được phân tích. Sửa chữa khuôn ép nhựa được thực hiện nếu có lỗi xảy ra. Báo cáo chi phí chế tạo khuôn ép nhựa và báo giá thiết kế khuôn ép nhựa cũng được xem xét. Kết quả ép thử được đánh giá dựa trên các tiêu chí chất lượng đã đề ra. Quá trình ép thử giúp tối ưu hoá quá trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

3.1 Quá trình ép thử và thu thập dữ liệu

Phần này tập trung vào việc ép thử sản phẩm. Sử dụng máy ép nhựa để sản xuất một số lượng sản phẩm mẫu. Các thông số ép như nhiệt độ nhựa (Tn), nhiệt độ khuôn (tk), áp suất ép, tốc độ tiêm, và thời gian giữ áp được ghi nhận. Quá trình ép thử được thực hiện nhiều lần với các điều kiện khác nhau để tìm ra thông số tối ưu. Dữ liệu thu thập được bao gồm: hình ảnh sản phẩm, kích thước sản phẩm, trọng lượng sản phẩm, và các khuyết tật trên sản phẩm (nếu có). Ép nhựa nhiệt dẻo là phương pháp được sử dụng trong đề tài này. Chất lượng sản phẩm được đánh giá dựa trên các tiêu chí khách quan và chủ quan. Việc ghi chép cẩn thận các thông số và kết quả quan sát là rất quan trọng.

3.2 Phân tích kết quả và đề xuất giải pháp

Phần này phân tích kết quả ép thử. Các lỗi thường gặp như: đường hàn, rỗ khí, co rút, biến dạng, vết nứt, cháy đen được tìm hiểu nguyên nhân và đề xuất giải pháp khắc phục. Sửa chữa khuôn ép nhựa có thể bao gồm việc điều chỉnh thông số ép, sửa đổi thiết kế khuôn, hoặc thay đổi vật liệu. Kiểm tra chất lượng khuôn ép nhựa cần được thực hiện lại sau khi sửa chữa. Kết luận về hiệu quả của quá trình ép thử và tính khả thi của thiết kế khuôn được đưa ra. Chi phí chế tạo khuôn ép nhựa được xem xét lại. Các đề xuất cho quá trình sản xuất hàng loạt được đưa ra dựa trên kinh nghiệm thu được từ quá trình ép thử. Kết quả ép thử sẽ quyết định tính khả thi của dự án.

Đồ án HCMUTE: Tính toán thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm quà lưu niệm