Đặt vấn đề: Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa hoặc polymer được dùng làm vật liệu sản xuất nhiều loại sản phẩm góp phần quan trọng vào đời sống xã hội cũng như phục vụ phát triển cho nhiều ngành và lĩnh vực kinh tế khác trong nuớc như nông nghiệp, điện , điện tử…Cùng với tính chất đặc trưng như: nhẹ, dẻo dai, bền, dễ tái chế, giá thành rẻ, không phản ứng hóa học với không khí ở điều kiện thường… và sự phát triển của khoa học công nghệ thì ngành công nghiệp nhựa ngày càng có vai trò quan trọng trong đời sống cũng như sản xuất. Bên cạnh đó, ngành sản xuất khuôn mẫu nói chung và khuôn nhựa nói riêng đang được các nước trên thế giới đầu tư ngày càng phát triển, nhằm nâng cao chất lượng tạo ra các sản phẩm có hình dạng phức tạp, màu sắc đa dạng tăng sức cạnh tranh trên thị trường. Do đó, trong tương lai nhu cầu sử dụng vật liệu nhựa sẽ rất lớn.1: Tiềm năng tăng trưởng của ngành công nghiệp nhựa Việt Nam Chính những nhu cầu thị trường rộng lớn đã tạo ra cơ hội cho những doanh nghiệp sản xuất nói chung và kỹ sư thiết kế nói riêng. Tuy nhiên, cơ hội lớn cũng đồng nghĩa thách thức lớn được đặt ra, đó là làm cách nào để đưa sản phẩm đến tay người tiêu dùng.
Điều đó đòi hỏi sản phẩm không những đẹp mắt, chất lượng tốt, giá cả phải chăng mà còn phải có thiết kế độc đáo riêng. Lý do chọn đề tài: Với mong muốn tìm hiều và học hỏi quá trình chế tạo một bộ khuôn hoàn chỉnh, kiểm nghiệm lại những kiến thức bằng chính thực nghiệm của mình áp dụng vào những đề tài thực tế. Tạo điều kiện tiếp xúc, lấy kinh nghiệm cho bản thân trước khi ra trường và tham gia vào sản xuất. Bên cạnh đó dựa trên nhu cầu thực tế của người dân về ứng dụng công nghệ hồng sấy vào sản xuất, thì nhóm đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế khuôn cho sản phẩm móc treo hồng sấy” cho nghiên cứu khoa học này.
Nhóm thực hiện cũng mong giúp người dân thuận lợi và dễ dàng hơn trong việc sản xuất. Mục tiêu đề tài: Thiết kế bộ khuôn ép chi tiết nhựa móc treo hồng sấy với sự hỗ trợ của CAD và CAE. Kết quả để lấy dữ liệu thiết kế, đây là dữ liệu quan trọng để xây dựng các quỹ đạo 11 Luan van chạy dao và chạy thử trên phần mềm hỗ trợ. Điều này không những giảm được chi phí chế thử mà còn tang độ chính xác hình dáng hình học của bề mặt chi tiết Ứng dụng lý thuyết và kỹ thuật cad/cam để thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép nhựa phục vụ cho ngành nông nghiệp ép nhựa, đó là khuôn ép nhựa móc treo hồng sây.
Bộ khuôn này đảm bảo và có khả năng thương mại hóa. Đặc biệt kết quả của đề tài là mô hình mẫu để sinh viên nắm bắt về công nghệ ép nhựa, góp phần nâng cao kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn. Giúp sinh viên hình thành được những bước làm cụ thể khi ứng dụng công nghệ CAD/CAM để mô phỏng hay gia công những chi tiết máy tương tự hoặc phức tạp hơn trong học tập hoặc thực tế sản xuất. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng các kiến thức căn bản về thiết kế cơ khí nhằm xây dựng cách thức tiến hành tính toán thiết kế kích thước, thiết kế để xây dựng được bản vẽ chế tạo các chi tiết của bộ khuôn ép nhựa.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát, phân tích và đánh giá mô hình trên phần mềm; gia công chi tiết trong cơ sở sản xuất. Phạm vi nghiên cứu: Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu, thiết kế, tính toán về bộ khuôn ép nhựa dựa trên lý thuyết thiết kế khuôn ép nhựa và phạm vi ứng dụng trong các công ty sản xuất dụng cụ sản xuất hồng sấy. Cụ thể là đề tài nghiên cứu, thiết kế, tính toán về bộ khuôn ép nhựa móc treo hồng sấy. 12 Luan van CHƯƠNG 2.
Tổng quan về khuôn: 2. Khái niệm về khuôn ép nhựa: Khuôn là dụng cụ dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình, khuôn được thiết kế và chế tạo để sử dụng cho một số lượng chu trình nào đó, có thể một lần và có thể là nhiều lần. 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 của sản phẩm cần tạo ra. Ngoài ra còn phụ thuộc vào rất nhiều vấn đề khác.
Khuôn sản xuất sản phẩm nhựa là một cụm gồm nhiều chi tiết được lắp ghép lại với nhau, được chia ra làm hai phần khuôn chính là: -Phần cavity (phần khuôn cái, phần khuôn cố định): được gá trên tấm cố định của máy ép nhựa. -Phần core (phần khuôn đực, phần khuôn di động): được gá trên tấm di động của máy ép nhựa. Ngoài ra, khoảng trống giữa cavity và core được điền đầy bởi nhựa nóng chảy. Sau đó, nhựa được làm nguội, đông đặc lại rồi lấy ra khuôn bằng hệ thống lấy sản phẩm hoặc thao tác bằng tay.
Sản phẩm thu được có hình dạng của lòng khuôn.1: Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng 2. Phân loại khuôn ép nhựa: a. Khuôn hai tấm: Khuôn hai tấm là loại khuôn phổ biến nhất. So với khuôn ba tấm thì khuôn hai tấm đơn giản hơn, rẻ hơn và có chu kỳ ép phun ngắn hơn.
Đối với khuôn hai tấm có một lòng khuôn thì không cần đến kênh dẫn nhựa mà nhựa sẽ điền đầy trực tiếp vào lòng khuôn thông qua bạc cuống phun. Đối với khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn thì ta cần quan tâm đến việc thiết kế kênh dẫn và miệng phun sao cho nhựa có thể điền đầy các lòng khuôn cùng lúc (vấn đề cân bằng dòng chảy của nhựa). Trước khi bắt đầu thiết kế khuôn loại này ta nên dùng một mẫu để phân tích thử trên phần mềm để ra vị trí đặt miệng phun thích hợp nhất. Khi xét thấy vị trí miệng phun có thể đặt thẳng hàng với các lòng khuôn thì việc dùng khuôn hai tấm là thích hợp.
13 Luan van Khuôn gồm có hai phần: Cavity (khuôn âm) và Core (khuôn dương). Kết cấu khuôn đơn giản, dễ chế tạo nhưng khuôn hai tấm thường chỉ sử dụng để chế tạo ra những sản phẩm dễ bố trí cổng vào nhựa.2: Khuôn hai tấm cơ bản *Ưu điểm: + So với khuôn 3 tấm thì khuôn 2 tấm đơn giản hơn, rẻ hơn, chu kỳ ép ngắn hơn. Việc thiết kế đơn giản. + Kết cấu khuôn đơn giản hơn khuôn 3 tấm và khuôn nhiều tầng (khuôn chỉ có 2 phần core và cavity do đó chỉ cần mở 1 lần để lấy sản phẩm và kênh dẫn nhựa).
+ Thời gian để gia công và chế tạo khuôn ngắn hơn các loại khuôn khác (do cấu tạo khuôn đơn giản, số kênh vào nhựa ít). + Giá thành thấp hơn so với khuôn 3 tấm hay khuôn nhiều tầng, khuôn 2 tấm chỉ có 2 tấm nên ít tốn vật liệu và việc thiết kế ít thời gian và công sức nên giá thành thấp hơn. *Nhược điểm. + Khuôn 2 tấm chỉ sử dụng được cho các chi tiết đòi hỏi có độ chính xác thấp hơn so khuôn có kênh dẫn nóng.
+ Quá trình tự động hóa hoàn toàn trong quá trình làm việc thấp hơn khuôn 3 tấm do không có hệ thống cắt đuôi keo, hệ thống này tự động tách ra trong quá trình tách khuôn nên đuôi keo vẫn còn lớn (do đó phải thuê nhân công để cắt đuôi keo). + Phải tốn nhiều nguyên liệu hơn khuôn có kênh dẫn nóng (do sản phẩm khi sử dụng tới đuôi keo vì vậy lượng đuôi keo phế phẩm tái chế khá nhiều). + Khuôn 2 tấm thì không thể dùng để ép các sản phẩm phức tạp. Vì sự điền đầy nhựa trong khuôn 2 tấm là không kiểm soát được, và các sản phẩm của khuôn 2 tấm có rất ít 14 Luan van miệng phun nên quá trình đưa nhựa vào sản phẩm thì rất lâu nên có thể gây nhiều biến dạng cho sản phẩm.
Khuôn ba tấm: Khuôn 3 tấm là khuôn ép phun dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn được bố trí trên 2 mặt phẳng và khi mở khuôn thì có một khoảng mở để lấy sản phẩm ra và khoảng mở kia để lấy kênh dẫn nhựa. Do đó, nếu lấy sản phẩm và kênh dẫn nhựa ra khỏi khuôn dùng hệ thống đẩy thì phải bố trí 2 hệ thống nên kết cấu khuôn sẽ phức tạp hơn khuôn 2 tấm. Đối với khuôn 3 tấm thì sản phẩm và kênh dẫn nhựa luôn tự động tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa được lấy ra khỏi khuôn. Đối với sản phẩm loại lớn cần nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn cần nhiều miệng phun thì nên dùng khuôn 3 tấm.
Nhược điểm của khuôn 3 tấm là khoảng cách giữa vòi phun máy ép và lòng khuôn dài nên có thể làm giảm áp lực phun khi nhựa vào lòng khuôn. Có thể khắc phục điều này bằng cách dùng hệ thống kênh dẫn nhựa nóng. Khuôn ba tấm được dùng khi mà toàn bộ hệ thống kênh dẫn không thể bố trí trên cùng một mặt phẳng như ở khuôn hai tấm. So với khuôn hai tấm thì hệ thống kênh dẫn của khuôn ba tấm được đặt trên tấm thứ hai song song với mặt phân khuôn chính.
Chính nhờ tấm thứ hai mà kênh dẫn và cuống phun có thể được tách rời ra khỏi sản phẩm khi khuôn mở (tự cắt đuôi keo).3: Khuôn 3 tấm *Ưu điểm: + Giá thành thấp hơn so với khuôn kênh dẫn nóng cao hơn so với khuôn 2 tấm. + Ít bị hỏng hóc hơn khuôn có kênh dẫn nóng. + Có thể phù hợp với những vật liệu chịu nhiệt kém. * Nhược điểm: + Chu kỳ ép phun tăng do hành trình của dòng nhựa để đến được lòng khuôn dài.
15 Luan van + Lãng phí nhiều vật liệu hơn khuôn có kênh dẫn nóng (do còn có thêm hệ thống kênh dẫn trên sản phẩm). + Cần áp suất phun lớn hơn để điền đầy. Khuôn nhiều tầng: Khuôn nhiều tầng là khuôn ép phun do 2 hay nhiều bộ khuôn ghép lại với nhau, để tăng năng suất (tăng số lượng sản phẩm trong 1 chu kỳ ép). Khuôn nhiều tầng có thể dùng hệ thống kênh dẫn nguội hoặc kênh dẫn nóng.
Hiện nay, khuôn nhiều tầng dùng kênh dẫn nóng được sử dụng rộng rãi hơn do chiều dài kênh trên khuôn nhiều tầng quá dài, khó đảm bảo nhiệt độ và áp suất.4: Khuôn nhiều tầng * Ưu điểm: + Do 2 hay nhiều khuôn ghép lại nên năng suất cao nhất trong các loại khuôn còn lại. + Thu hồi vốn nhanh. + Giảm số lượng máy, diện tích nhà xưởng.