Chương 1. Giới thiệu web “researchgate. Bài báo này trình bày cách tối ưu các kênh làm mát trên sản phẩm có hình dạng phức tạp. Bài báo giải quyết được vấn đề về hệ thống làm mát trên slider của khuôn.
- Bài báo của nhóm tác giả Hong-Seok Park, Đặng Xuân Phương: Optimization of Conformal Cooling Channels with Array of Baffles for Plastic Injection Mold” trên wed “researchgate. Bài báo nghiên cứu về thuật toán để tính toán sự phân bố nhiệt thông qua độ dày khuôn để qua đó tối ưu hệ thống làm mát bằng vách ngăn.2 Tính cấp thiết của đề tài Sản phẩm của đề tài sẽ là nguồn tài liệu trực quan, đem lại giá trị cho việc học tập và nghiên cứu cho sinh viên. Đề tài sẽ đóng góp một phần vào công tác giảng dạy tại Khoa Cơ khí chế tạo máy ĐH SPKT TP.HCM Thông qua đề tài này, nhóm muốn áp dụng những kiến thức đã học được để góp phần hỗ trợ việc học môn học Thiết kế, chế tạo khuôn mẫu cho các khóa sau của trường.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.1 Ý nghĩa khoa học Áp dụng những kiến thức đã học được để đi sâu nghiên cứu thêm về các loại khuôn nhằm khẳng định tầm quan trọng của công nghệ khuôn mẫu trong đời sống hiện nay.2 Ý nghĩa thực tiễn Tạo thêm tiền đề cho nhiều ý tưởng sáng tạo nhằm thúc đẩy phát triển ngành công nghệ khuôn mẫu nói chung và tăng năng suất cho quá trình sản xuất rổ nhựa công nghiệp nói riêng.4 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: - Nghiên cứu về công nghệ phun ép nhựa. - Tìm hiểu về slide trượt sử dụng chốt xiên của khuôn ép các sản phẩm có hình dạng phức tạp.
- Thiết kế và gia công mô hình khuôn ép nhựa. - Lắp ráp và thử nghiệm cơ cấu của bộ khuôn. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Mô hình khuôn ép nhựa hai tấm có cơ cấu mở slider ép ra sản phẩm sọt nhựa công nghiệp.2 Phạm vi nghiên cứu - Đề tài tập trung tính toán, nghiên cứu, mô phỏng, thiết kế và chế tạo mô hình khuôn dựa trên lý thuyết khuôn ép nhựa. - Kích thước của sản phẩm sọt nhựa theo tỉ lệ thu nhỏ so với thực tế nhằm tiết kiệm chi phí: 79 mm × 79 mm × 43 mm.
- Vật liệu nhựa: HDPE. - Kích thước mô hình khuôn: 250 mm × 240 mm × 220 mm. - Mô hình khuôn có vật liệu: Nhôm A7075.6 Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài, nhóm tác giả đã tiến hành các phương pháp sau: - Nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng các kiến thức căn bản về khuôn, thiết kế và gia công cơ khí để tính toán, xây dựng bản vẽ và chế tạo các chi tiết của mô hình. - Phương pháp so sánh: đưa ra các phương án thiết kế dựa trên mô phỏng và giá thành từ đó đưa ra được phương án tốt nhất.
- Phương pháp thực nghiệm: Nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát, mô phỏng qua phần mềm, học hỏi kinh nghiệm từ các chuyên gia trong lĩnh vực, tiến hành gia công.7 Kết cấu của đồ án ĐATN bao gồm 8 chương: - Chương 1: Giới thiệu - Chương 2: Tổng quan về vật liệu nhựa - Chương 3: Cơ sơ lý thuyết - Chương 4: Thiết kế sản phẩm và tính toán dòng chảy nhựa - Chương 5: Tính toán thiết kế lòng khuôn - Chương 6: Ứng dụng cae thiết kế bộ khuôn hoàn chỉnh - Chương 7: Quy trình công nghệ gia công - Chương 8: Kết luận 13 Chương 2. Tổng quan CHƯƠNG 2.1 Tổng quan về vật liệu nhựa 2.1 Khái niệm Nhựa (chất dẻo) hay Polime là các hợp chất cao phân tử được hình thành do sự lặp lại của một hoặc nhiều lần các chuỗi mắc xích Monome. Các Monome này được cấu thành từ các nguyên tử cacbon (C) kết hợp với oxy (O), lưu huỳnh (S), nito (N),…. trong đó các nhóm phân tử khác nhau sẽ được liên kết vào mạch cacbon (C) để hình thành tính chất của nhựa.
Vật liệu nhựa có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ nguyên sự biến dạng đó khi thôi tác dụng. Nhựa được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong công nghệ ép phun.2 Phân loại Nhựa được phân làm nhiều loại, thông thường thì nhựa sẽ được phân loại theo các tiêu chí như: ứng dụng, tính chất. - Phân loại theo ứng dụng, nhựa được chia làm 3 loại: + Nhựa thông dụng: là loại nhựa được sử dụng rộng rãi trong chế tạo các vật dụng thường ngày. Loại nhựa này có giá thành thấp, nguồn nguyên liệu dồi dào, tuy nhiên có một số loại sử dụng nhiều lần sẽ gây hại cho sức khỏe con người + Nhựa kỹ thuật: đây là loại nhựa có cơ tính vượt trội hơn so với các loại nhựa thông thường.
Được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm công nghiệp, trong hàng không, quân sự vì ưu điểm nhẹ nhưng vẫn đảm bảo được độ bền. Một số loại nhựa kỹ thuật thông dụng như: POM (Polyacetal), Teflon, PA (Polyamid),…. + Nhựa chuyên dụng: đây là loại nhựa được tổng hợp chỉ để dùng trong các trường hợp đặc biệt. - Phân loại theo tính chất, nhựa được chia làm 2 loại: + Nhựa nhiệt dẻo: đây là loại nhựa sẽ hóa lỏng khi ở nhiệt độ cao và hóa rắn khi làm nguội mà không làm thay đổi tính chất cơ học, vì thế nên đây là loại nhựa có thể tái chế.
Nhựa nhiệt dẻo thường được sử dụng phổ biến trong đời sống hằng ngày, được ứng dụng để làm đồ gia dụng,… Một số loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến: Polypropylene (PP), Polystyrene (PS), Polyethylene terephthalate (PET hay PETE),… + Nhựa nhiệt rắn: đây là loại nhựa có nhiệt độ nóng chảy cao, không thể tái định hình hay nấu chảy khi đã qua một lần xử lý nhiệt hoặc đúc, đùn, vì thế đây là loại nhựa không thể tái chế. Nhựa nhiệt rắn có độ bền cơ học tốt, chồng mài mòn, chịu 14 Chương 2. Tổng quan được nhiệt độ cao. Một số loại nhựa nhiệt rắn: Nhựa epoxy, phenol formaldehyde (PF),… 2.2 Vật liệu nhựa HDPE Vật liệu nhựa mà nhóm chọn cho đề là nhựa HDPE (High Density Polyethylene).
Đây là nhựa tổng hợp dùng phổ biến nhất trong sản xuất hiện nay. Nhựa HDPE có cấu trúc phân tử đặc biệt bao gồm các etylen kết hợp với nhau để tạo thành chuỗi dài. Điều này tạo ra cấu trúc linh hoạt, chịu áp lực, va đập, đồng thời chống lại sự hòa tan, ăn mòn bởi hóa chất, tác nhân môi trường khác. Với các đặc tính trên, HDPE ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như đóng gói, chế tạo sản phẩm nhựa, sóng nhựa, pallet nhựa, ống dẫn nước, hệ thống thoát nước, đồ chơi,… 2.1 Ưu điểm của HDPE - Trọng lượng nhẹ nhưng chịu được va đập cao.
- Chịu được hóa chất độc hại, chống ăn mòn, chống ẩm. - Tái chế được, giá thành rẻ. - Độ bền vượt qua cả nhựa LLDPE và LDPE.2 Nhược điểm - Giãn nở nhiệt cao. - Khó liên kết bằng mối hàn.
- Dễ bị nứt, liên kết nhựa bị phá vỡ do thay đổi nhiệt đột ngột.3 Đặc điểm của nhựa HDPE - Thừa hưởng các tính chất của nhựa PE. - Ít chịu tác động từ ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trực tiếp. - Khả năng chống ăn mòn tốt.1: Bảng thông số nhựa HDPE Chỉ số Giá trị Tỉ trọng 0.27g/cc Độ cứng, Rockwell R 80.0 - 112 Độ bền kéo tối đa 15.0 MPa Độ bền kéo ở điểm uốn 2.7 MPa Độ hấp thụ nước 0.300% Độ giãn dài ở điểm gãy 3. Tổng quan Độ giãn dài ở điểm uốn 7.0% Mô đun đàn hồi 0.75 GPa Độ bền uốn 16.0 MPa Mô đun uốn 0.83 GPa Điện trở suất 1.00e+20 ohm-cm Điện trở bề mặt 100 - 1.00e+17 ohm Nhiệt độ hóa rắn 111.9 °C Khả năng cháy, UL94 HB - V-0 Nhiệt độ xử lý 180 - 255°C Nhiệt độ nóng chảy 126 °C Hệ số dãn nở nhiệt x 10-5 12.4 Ứng dụng của nhựa HDPE Nhựa HDPE được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
- Điện tử, viễn thông: Dùng làm ống dẫn, cáp, vỏ bọc cáp quang. - Công nghiệp đóng gói: Dùng làm sọt nhựa, thùng nhựa, ống dẫn. - Ngoài ra nhựa HDPE còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực đồ gia dụng. Cơ sở lý thuyết CHƯƠNG 3.1 Tổng quan về khuôn nhựa Khuôn nhựa là dụng cụ được áp dụng phổ biến để chế tạo các sản phẩm nhựa có hình dạng từ đơn giản đến phức tạp với nhiều kích cỡ khác nhau bằng phương pháp định hình.
Khuôn được thiết kế và chế tạo dựa vào hình dáng, kích thước và các yêu cầu cụ thể của sản phẩm. Khuôn sản xuất sản phẩm là một cụm gồm nhiều chi tiết được lắp ghép lại với nhau, được chia ra làm 2 phần khuôn chính là: - Core (phần khuôn đực, khuôn di động): được gá trên tấm di động của máy ép nhựa. - Cavity (phần khuôn cái, phần khuôn cố định): được gá trên tấm cố định của máy ép nhựa. Ngoài ra, khoảng trống giữa cavity và core (phần tạo ra sản phẩm) được điền đầy bởi nhựa nóng chảy.
Sau đó, nhựa được làm nguội, đông đặc lại rồi lấy ra khỏi khuôn bằng hệ thống lấy sản phẩm hoặc thao tác bằng tay. Sản phẩm thu được có hình dạng của lòng khuôn. Trong một bộ khuôn phần lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn (hay còn gọi là khuôn âm, khuôn cái, cối, cavity), còn phần lồi ra sẽ xác định hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi (hay còn gọi là khuôn dương, khuôn đực, chày, core) một bộ khuôn có thể có một hoặc nhiều lòng khuôn và lõi. Phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi được gọi là mặt phân khuôn.1: Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng 3.2 Kết cấu chung của một bộ khuôn Ngoài core và cavity ra thì bộ khuôn còn nhiều bộ phận khác.
Các bộ phận này lắp ghép với nhau tạo thành hệ thống cơ bản của bộ khuôn, bao gồm: 17 Chương 3. Cơ sở lý thuyết Hệ thống dẫn hướng và định vị: gồm tất cả các chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, vòng định vị, bộ định vị, chốt hồi,… có nhiệm vụ giữ đúng vị trí làm việc của hai phần khuôn khi ghép lại với nhau để tạo thành lòng khuôn chính xác. Hệ thống dẫn nhựa vào lòng khuôn: gồm bạc cuốn phun, kênh dẫn nhựa và miệng phun làm nhiệm vụ cung cấp nhựa từ đầu phun máy ép vào lòng khuôn. Hệ thống đẩy sản phẩm: gồm các chốt đẩy, chốt hồi, chốt đỡ, bạc chốt đỡ, tấm đẩy, tấm giữ, khối đỡ,… có nhiệm vụ đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi ép sau khi ép xong.