Chương 1: Giới thiệu - Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài - Chương 3: Cơ sở lý thuyết về công nghệ ép phun - Chương 4: Phương hướng và các giải pháp về khuôn 2 tấm có undercut - Chương 5: Tính toán thiết kế khuôn - Chương 6: Chế tạo – Thực nghiệm – Đánh giá - Kết luận 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu Đối tượng nghiên cứu của đồ án này là sản phẩm tay xách nguồn năng lượng của Drone. Bao gồm việc nghiên cứu, thiết kế sản phẩm và thiết kế chế tạo khuôn ép phun cho chi tiết tay xách có undercut.2 Cơ sở thiết kế sản phẩm - Sản phẩm được thiết kế lại dựa trên sản phẩm mẫu từ công ty. - Sử dụng vật liệu nhựa PP (Polypropylene). - Sản phẩm được thiết kế đúng với kích thước của sản phẩm mẫu.
- Lỗ trên sản phẩm được lắp với trục trên hộp nguồn năng lượng vừa khít nên chọn kiểu lắp hở với dung sai là G7/h6 để sản phẩm được tháo lắp dễ dàng.3 Khuôn ép phun của sản phẩm có Undercut Khuôn ép phun của sản phẩm có Undercut Hình 2.1: Khuôn 2 tấm có undercut [12] Khuôn ép nhựa 2 tấm là loại khuôn phổ biến nhất trong ngành công nghiệp sản xuất nhựa. Tuy nhiên, loại khuôn này có hạn chế là không thể tạo ra các sản phẩm có 4 undercut. Undercut là những chi tiết, kết cấu trên sản phẩm có những lỗ, hốc, bậc… có hướng tháo khuôn riêng biệt, khác với hướng tháo khuôn của sản phẩm. Muốn lấy được sản phẩm cần phải tháo các lỗ, các hốc ra trước.
Để giải quyết vấn đề này, người ta đã phát triển ra khuôn ép nhựa 2 tấm có undercut. Loại khuôn này có cấu tạo phức tạp hơn so với khuôn 2 tấm thông thường, nhưng nó có thể tạo ra các sản phẩm có undercut với độ chính xác cao. Tháo Undercut bằng hệ thống trượt Hình 2.2: Tháo undercut mặt ngoài sử dụng lõi trượt[1] Một hệ thống trượt cơ bản gồm các thành phần sau: - Chốt xiên: chức năng dùng để tác động di chuyển khối trượt. Góc nghiêng của chốt xiên hợp với phương đứng thường khoảng 5→28°.
Độ lớn của góc nghiêng và chiều dài chốt quyết định hành trình trượt của lõi mặt bên. - Lõi trượt: là một phần của khuôn tạo hình chi tiết, thường trượt trên tấm chống mòn và được giữ trong hệ thống ray dẫn hướng. - Ray dẫn: giữ lõi trượt, đảm bảo cho lõi trượt chuyển động chính xác và nhẹ nhàng không có bất kì sự xê dịch nào. - Tấm chống mòn: tạo bề mặt cho lõi trượt di chuyển, chống mài mòn trong suốt vòng đời của bộ khuôn.
- Cơ cấu giữ: giữ lõi trượt tại thời điểm khuôn mở hoàn toàn. - Khối nêm: khóa lõi trượt đứng yên trong quá trình phun ép. Nêm chịu toàn bộ lực ép, chốt xiên không chạm vào lõi trượt trong suốt quá trình này.4 Tổng quan về ngành công nghiệp khuôn mẫu 2.1 Tình hình nghiên cứu hiện nay Trên thế giới nói chung, hiện nay đã đạt được rất nhiều những thành tựu về ngành công nghiệp khuôn mẫu, từ những sản phẩm đơn giản đến phức tạp, hay khuôn cho những sản phẩm to nhỏ bất kì. Trên thế giới áp dụng các phần mềm tự động hoá cho các nguyên công thiết kế, vì vậy thời gian thiết kế bộ khuôn khá nhanh so với Việt Nam, giá thành làm ra sản phẩm củng giảm bớt và chất lượng sản phẩm củng tốt hơn do áp dụng những công nghệ tiên tiến.
Ở nước ta, thời gian gần đây mặc dù ngành công nghiệp khuôn mẫu phát triển rất mạnh nhưng so với thế giới thì còn khá non trẻ và đang tiếp cận dần với tốc độ phát triển của ngành công nghiệp thế giới. Tại Việt Nam, do còn hạn chế về năng lực thiết kế và chế tạo, các doanh nghiệp chỉ mới đáp ứng được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ cho các sản phẩm tiêu dùng và một phần cho các công ty nước ngoài. Với những sản phẩm có yêu cầu kĩ thuật cao hầu hết đều phải nhập bán thành phẩm hoặc khuôn từ nước ngoài về để sản xuất. Mặt khác, công ty TNHH REAL-TIME ROBOTICS VIỆT NAM là công ty chuyên sản xuất những mẫu Drone.
Cùng với đó là những mẫu tay xách được lắp trên nguồn năng lượng của những mẫu Drone cần được sản xuất hàng loạt để đáp ứng nhu cầu thực tế. Chính vì vậy, nhiệm vụ cấp thiết cần phải thực hiện là nghiên cứu thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa cho chi tiết tay xách, nhằm đáp ứng được những yêu cầu sau: - Chủ động trong sản xuất. - Thay thế cho công nghệ gia công sản xuất bằng phương pháp in 3D. - Mở rộng thị trường tiêu thụ trong nước và ngoài nước.
- Nâng cao năng lực, làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa.2 Tình hình nghiên cứu đề tài Có một số nghiên cứu về thiết kế chế tạo khuôn có undercut như: Thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa chi tiết mặt ga lăng xe tải[3], Thiết kế và chế tạo khuôn cho sản phẩm khớp chuyển động bánh xe đẩy hàng trong sân bay[4],. Hiện tại, nhóm vẫn chưa tìm thấy nghiên cứu nào về đề tài thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa cho chi tiết quai xách này. Xuất phát từ thực tế trên, nên nhóm chúng em đã 6 chọn đề tài “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA CHI TIẾT BATTERY HANDLING STRAP CHO CÔNG TY TNHH REAL-TIME ROBOTICS VIỆT NAM”. Với mục tiêu ứng dụng công nghệ CAD, CAE, CAM, CNC để thiết kế khuôn, mô phỏng quá trình ép phun, gia công và thử nghiệm khuôn ép phun để xác định các thông số tối ưu cho sản phẩm.
7 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 3.1 Tổng quan về vật liệu ép phun 3.1 Vật liệu polymer Chất dẻo, còn được gọi là nhựa polymer. Là các hợp chất cao phân tử, được dùng làm vật liệu sản xuất cho những sản phẩm trong công nghiệp cũng như các sản phẩm vật dụng hằng ngày mà chúng ta sử dụng. Khi bị tác dụng bởi nhiệt độ, áp suất thì chất dẻo sẽ bị biến dạng và chúng vẫn giữ được hình dạng đó khi ngừng tác dụng. Đa số các chất dẻo chứa các chất hữu cơ hoặc hợp chất vô cơ khác.
Và thành phần các chất phụ gia trung bình 20% theo khối lượng của chất dẻo. Điển hình các chất phụ gia hay có trong chất dẻo: - Chất ổn định: kéo dài tuổi thọ cho chất dẻo - Chất làm đầy: cải thiện hiệu suất hoặc giảm chi phí sản xuất - Chất dẻo: cải thiện tính lưu biến - Phẩm màu: Thay đổi màu sắc [16] 3.2 Phân loại Polymer được phân loại theo các tiêu chí sau: - Phân loại theo hiệu ứng của polyme với nhiệt độ Nhựa nhiệt dẻo: là polymer có khả năng lập lại nhiều lần quá trình chảy mềm khi tác dụng bởi nhiệt, không xảy ra phản ứng hóa học và được định hình lại khi làm nguội. Loại này có khả năng tái sinh nhiều lần nên được dùng làm đồ gia dụng là chính. Ví dụ: polyethylen (PE), polypropylene (PP), polyvinylchloride (PVC), … Nhựa nhiệt rắn: là polymer khi bị tác dụng bởi nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác sẽ xảy ra phản ứng hóa học chuyển sang cấu trúc không gian 3 chiều.
Sau đó không còn nóng chảy hay hòa tan được như cũ nữa và không có khả năng tái sinh. Vì thế thường được sử dụng trong kỹ thuật thô. Ví dụ: Nhựa epoxy, nhựa melamin, poly este không no,… Vật liệu đàn hồi: Điển hình là cao su - Phân loại theo ứng dụng: 8 Polymer thông dụng: vì có tính cơ lý cao nên được dùng nhiều trong đời sống hằng ngày và giá rẻ. Ví dụ: Polypropylene (PP), polyethylen (PE), polystyrene (PS), Acrylonitrile butadiene styrene (ABS),… Nhựa kỹ thuật: Có tính cơ lý trội hơn so với polyme thông dụng, thường được dùng trong công nghiệp .3 Tính chất cơ bản của Polymer Nhựa có tính chất cơ bản sau: - Tỷ trọng thấp - Cách điện tốt, cách nhiệt và cách âm - Chịu hóa chất - Không rỉ, khó phân hủy - Tính chảy tốt, dễ định hình với thời gian ngắn 3.4 Ứng dụng của một số Polymer thường gặp - Polystiren (PS): Cấu trúc: (CH[C6H5]-CH2)n, được tạo thành bởi phản ứng trùng hợp stiren.
Đặc điểm: Trong suốt dễ tạo màu, kháng hóa chất kém, khả năng chống lại dung môi, cứng giòn dễ gãy, không bền dưới tác dụng của thời tiết. Ứng dụng: Dùng làm hộp đựng trang sức, đồ chơi, vỏ các thiết bị điện, chi tiết bánh răng cam, vật liệu cách nhiệt. - Polyethylen (PE): 9 Cấu trúc: (-C2H4)- Polyethylen được điều chế bằng phản ứng trùng hợp các monomer ethylen (C2H4) Đặc điểm: Màu trắng hơi trong, không dẫn nhiệt và điện, chống thấm nước và khí, không hòa tan trong nước và trên 70o thì hòa tan kém trong một vài dung môi. Ứng dụng: Dùng làm bao bì, vỏ boc dây điện, chai lọ, chế tạo các thiết bị trong ngành sản xuất hóa học.
- Polycacbonat (PC) Được sản xuất giữa phản ứng bisphenol A (BPA) và Phosgene (COCl2) Đặc điểm: Đặc tính cơ học tốt, bền và chịu lực cao. Ứng dụng: Làm nguyên liệu được sử dụng trong các linh kiện điện tử, tấm nhà kính, kính, … - Polyvinylchloride (PVC): Cấu trúc: (-CH2=CHCl)- , được tạo thành bởi phản ứng trùng hợp nylchoride Đặc điểm: Độ bền cơ học cao, chống cháy tốt, cách điện, chống thấm ẩm và bám bụi chống ăn mòn và khả năng tái chế xử lí dễ dàng. Ứng dụng: Làm mái che, ống nhựa, áo mưa, găng tay,… - Acrylonitrile butadiene styrene (ABS): Cấu trúc: (C8H8 .C3H3N)n Đặc điểm: Cứng, nhẹ, rắn, dễ uốn, bền với hóa chất, chịu nhiệt tốt, không thấm và cách điện Ứng dụng: Là nguyên liệu để sản xuất đồ chơi, vỏ các thiết bị điện, ống, mũ bải hiểm,… - Polymethyl methacrylate (PMMA): Cấu trúc: ( C5O2H8)n Đặc điểm: Trong suốt, chịu nhiệt thấp, cách điện, nhẹ, độ bền cao Ứng dụng: Làm kính áp tròng, làm viền đèn hậu của xe, trong ngành xây dựng thì còn được sử dụng làm các gian hàng trưng bày.2 Công nghệ ép phun 3.1 Khái niệm Ép phun là công nghệ sản xuất sản phẩm bằng quá trình phun nguyên vật liệu đang nóng chảy vào khuôn và ép vào khuôn định hình cho ra sản phẩm. Trong công nghiệp gia công Polymer thì đây là công nghệ được ưa chuộng nhất.2 Quy trình ép phun Bước 1: Nguyên liệu được làm nóng với một nhiệt độ thích hợp từng loại bằng máy ép nhựa.
Nguyên liệu thô là hạt nhựa cứng được đưa vào phễu cấp liệu của máy ép nhựa.