Nghiên cứu Thiết Kế & Gia Công Khuôn Chi Tiết Vỏ Điện Thoại (ĐH Lâm Nghiệp)

Thiết kế khuôn vỏ điện thoại: Nghiên cứu chuyên sâu quy trình thiết kế và gia công khuôn. Tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng, kỹ thuật chế tạo khuôn vỏ điện thoại.

• Tác giả: Đặng Đình Sơn
• Người hướng dẫn: TS. Trần Công Chi
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế gia công khuôn chi tiết vỏ điện thoại
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ
• MỤC LỤC
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. PHẦN MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 2. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới
• 2.2. Tình trạng khuôn mẫu tại Việt Nam
• 2.3. Mục tiêu, đối tượng , phạm vi và phương pháp nghiên cứu
• 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1:
• 3. CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN, XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẢN PHẨM, ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ THIẾT KẾ KHUÔN
• 3.1. Tìm hiểu vật liệu polymer
• 3.1.1. Khái niệm chất dẻo
• 3.1.2. Phân loại và tính chất
• 3.1.2.1. Phân loại
• 3.2. Công nghệ gia công chất dẻo
• 3.2.1. Sử dụng chất dẻo trong khoa học kỹ thuật
• 3.2.2. Các phương pháp gia công chất dẻo
• 3.3. Máy ép phun nhựa
• 3.4. Công nghệ ép phun
• 3.5. Cấu tạo máy ép phun:
• 3.6. Phân loại các loại máy phun nhựa
• 3.7. Chu kỳ phun nhựa của máy ép phun nhựa dùng vít chuyển động qua lại
• 3.8. Các thông số của máy phun nhựa
• 3.9. Phương pháp thiết kế khuôn sản phẩm chất dẻo
• 3.10. Các bộ phận chính của khuôn và chức năng của chúng
• 3.11. Yêu cầu kĩ thuật đối với khuôn ép sản phẩm nhựa
• 3.12. Cơ sở dữ liệu cần thiết trước khi thiết kế khuôn
• 3.13. Các kiểu khuôn phổ biến
• 3.14. Các hệ thống cơ bản của khuôn
• 3.15. Các chi tiết cơ bản của khuôn
• 3.16. Phương pháp thiết kế khuôn
• 3.17. Sử dụng và bảo quản khuôn
• 3.18. Tìm hiểu phần mềm thiết kế khuôn
• 3.19. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2:
• 4. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT VỎ ĐIỆN THOẠI
• 4.1. Sử dụng phần mềm Catia để xây dựng mô hình sản phẩm
• 4.2. Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế khuôn
• 4.3. Tạo mặt phân khuôn
• 4.4. Thiết kế kết cấu khuôn cho sản phẩm
• 4.5. Lắp ráp chi tiết vào khuôn
• 4.6. Lập quy trình gia công 2 nửa khuôn
• 4.7. Gia công khuôn dưới (Core)
• 4.8. Gia công khuôn trên (Cavity)
• 4.9. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3:
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Hướng dẫn tổng quan về thiết kế khuôn vỏ điện thoại

Thiết kế khuôn vỏ điện thoại là một quy trình kỹ thuật phức tạp, đóng vai trò nền tảng trong việc sản xuất hàng loạt các sản phẩm ốp lưng và vỏ bảo vệ. Quá trình này không chỉ đòi hỏi độ chính xác cơ khí cao mà còn là sự kết hợp giữa nghệ thuật thiết kế và khoa học vật liệu. Trong bối cảnh ngành công nghiệp điện tử phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về các sản phẩm phụ kiện chất lượng cao ngày càng tăng, thúc đẩy công nghệ chế tạo khuôn mẫu phải liên tục đổi mới. Nghiên cứu của Đặng Đình Sơn (2022) tại trường Đại học Lâm nghiệp đã chỉ ra rằng, việc ứng dụng các phần mềm thiết kế có sự trợ giúp của máy tính (CAD/CAM) và máy gia công CNC đã cách mạng hóa ngành này, giúp rút ngắn thời gian sản xuất và đảm bảo độ chính xác gần như tuyệt đối. Quá trình này bắt đầu từ việc phân tích mô hình 3D của sản phẩm, sau đó tiến hành thiết kế các thành phần của bộ khuôn như lõi và lòng khuôn (core and cavity), hệ thống kênh dẫn nhựa, hệ thống đẩy sản phẩm và hệ thống làm mát. Mỗi bộ phận đều phải được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo khuôn ép nhựa hoạt động hiệu quả, ổn định và cho ra sản phẩm cuối cùng đạt yêu cầu về thẩm mỹ cũng như chức năng. Sự thành công của một dự án phụ thuộc lớn vào giai đoạn thiết kế ban đầu, nơi các kỹ sư phải lường trước các vấn đề tiềm ẩn như độ co ngót của vật liệu, dòng chảy của nhựa và các khuyết tật có thể xảy ra trong quá trình gia công ép nhựa.

1.1. Vai trò của công nghệ ép phun trong sản xuất hiện đại

Công nghệ ép phun (công nghệ ép phun) là phương pháp sản xuất chủ đạo để tạo ra các chi tiết nhựa phức tạp với số lượng lớn, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất ốp lưng điện thoại. Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là làm nóng chảy vật liệu nhựa, sau đó phun vào một khoang khuôn khép kín dưới áp suất cao. Sau khi nhựa nguội và đông cứng, khuôn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra ngoài. Ưu điểm vượt trội của phương pháp này là khả năng sản xuất hàng loạt với tốc độ cao, chi phí trên mỗi sản phẩm thấp, và khả năng tái tạo các chi tiết phức tạp với độ đồng nhất cao. Như đã nêu trong tài liệu nghiên cứu, chu trình ép phun bao gồm các giai đoạn chính: kẹp khuôn, phun nhựa, giữ áp, làm nguội và đẩy sản phẩm. Việc tối ưu hóa từng giai đoạn này giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thời gian chu kỳ, từ đó tăng năng suất. Đối với vỏ điện thoại, công nghệ này cho phép tạo ra các sản phẩm có bề mặt bóng mịn, màu sắc đa dạng và tích hợp các chi tiết nhỏ một cách chính xác.

1.2. Các yếu tố cốt lõi trong quy trình chế tạo khuôn mẫu

Một quy trình chế tạo khuôn mẫu thành công đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng nhiều yếu tố. Đầu tiên là cơ sở dữ liệu thiết kế, bao gồm bản vẽ chi tiết sản phẩm, loại vật liệu nhựa sẽ sử dụng và các thông số kỹ thuật của máy ép phun. Yếu tố thứ hai là lựa chọn kết cấu khuôn phù hợp, phổ biến nhất là khuôn hai tấm và khuôn ba tấm. Khuôn hai tấm đơn giản và thông dụng, trong khi khuôn ba tấm cho phép bố trí cổng phun linh hoạt hơn, đặc biệt với các sản phẩm cần nhiều cổng phun hoặc yêu cầu thẩm mỹ cao tại vị trí cổng phun. Tiếp theo, các hệ thống cơ bản của khuôn phải được thiết kế tối ưu, bao gồm hệ thống cấp nhựa (bạc cuống phun, kênh nhựa), hệ thống đẩy sản phẩm (chốt đẩy, tấm đẩy) và hệ thống làm nguội. Theo nghiên cứu, "hệ thống làm nguội chiếm 50-60% toàn bộ thời gian của chu kỳ phun khuôn", do đó việc thiết kế hệ thống này hiệu quả là cực kỳ quan trọng để giảm giá thành sản phẩm. Cuối cùng, việc lựa chọn vật liệu làm khuôn và phương pháp gia công cũng là yếu tố quyết định đến tuổi thọ và độ chính xác của khuôn.

II. Top thách thức kỹ thuật khi gia công khuôn ép nhựa

Quá trình gia công khuôn ép nhựa cho vỏ điện thoại đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật đòi hỏi sự chính xác và kinh nghiệm cao. Thách thức lớn nhất nằm ở việc đảm bảo dung sai kích thước cực kỳ nhỏ, bởi vỏ điện thoại phải ôm khít thiết bị, với các lỗ khoét cho camera, nút bấm và cổng sạc phải trùng khớp hoàn hảo. Bất kỳ sai lệch nhỏ nào cũng có thể khiến sản phẩm trở thành phế phẩm. Một khó khăn khác là việc xử lý các chi tiết có thành mỏng và hình dạng phức tạp, dễ gây ra các khuyết tật trong quá trình ép phun như chảy thiếu, cong vênh, hoặc vết lõm. Việc lựa chọn vật liệu làm vỏ điện thoại cũng là một bài toán phức tạp. Mỗi loại nhựa như nhựa ABS, nhựa PC (Polycarbonate) hay TPU đều có đặc tính co ngót, nhiệt độ nóng chảy và độ nhớt khác nhau. Kỹ sư thiết kế phải tính toán chính xác độ co ngót để bù trừ vào kích thước lòng khuôn. Hơn nữa, quá trình gia công CNC chính xác các bề mặt phức tạp của lõi và lòng khuôn đòi hỏi máy móc hiện đại và chiến lược chạy dao được tối ưu hóa để vừa đạt được độ bóng bề mặt yêu cầu, vừa tiết kiệm thời gian gia công. Cuối cùng, việc tối ưu hóa hệ thống làm nguội để nhiệt độ được phân bổ đồng đều trên toàn bộ khuôn là rất quan trọng để tránh ứng suất nội và đảm bảo sản phẩm không bị biến dạng sau khi lấy ra khỏi khuôn.

2.1. Phân tích các loại vật liệu làm vỏ điện thoại phổ biến

Việc lựa chọn vật liệu làm vỏ điện thoại ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, tính thẩm mỹ và cảm giác cầm nắm của sản phẩm. Các vật liệu phổ biến bao gồm: Nhựa ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), nổi bật với độ cứng, khả năng chống va đập tốt và dễ gia công, thường được dùng cho các loại ốp lưng cứng cáp. Nhựa PC (Polycarbonate) có độ bền va đập vượt trội và độ trong suốt cao, lý tưởng cho các loại ốp lưng trong suốt hoặc cần độ cứng vững cao. Nhựa TPU (Thermoplastic Polyurethane) là vật liệu dẻo, có khả năng chống sốc, chống mài mòn tốt, mang lại cảm giác cầm nắm chắc chắn và linh hoạt, phù hợp cho các loại ốp dẻo. Ngoài ra, silicone lỏng cũng được ưa chuộng vì bề mặt mềm mại, chống bám bẩn và màu sắc đa dạng. Theo Bảng 2 "Độ co của một số loại nhựa" trong tài liệu nghiên cứu, mỗi vật liệu có tỷ lệ co ngót khác nhau (ví dụ: ABS là 0,4-0,7%, PP là 1,0-2,5%), đòi hỏi kỹ sư phải hiệu chỉnh kích thước lòng khuôn một cách chính xác để sản phẩm cuối cùng đạt kích thước mong muốn.

2.2. Sự phức tạp trong thiết kế lõi và lòng khuôn core cavity

Thiết kế lõi và lòng khuôn (core and cavity) là trái tim của bộ khuôn ép nhựa. Lòng khuôn (cavity) tạo ra hình dạng bề mặt bên ngoài của vỏ điện thoại, trong khi lõi (core) định hình bề mặt bên trong. Sự phức tạp nằm ở việc xác định đường phân khuôn (parting line) một cách hợp lý để sản phẩm có thể được lấy ra dễ dàng mà không để lại ba via sắc cạnh. Các chi tiết như gờ, rãnh trang trí hay lỗ bên hông đòi hỏi phải sử dụng các cơ cấu phức tạp như slide (lõi mặt bên) hoặc lifter. Các cơ cấu này phải di chuyển đồng bộ với quá trình đóng mở khuôn để tạo hình và sau đó rút ra khỏi sản phẩm trước khi đẩy. Hơn nữa, góc thoát (draft angle) phải được tính toán cẩn thận trên các bề mặt thẳng đứng để giảm lực cản khi đẩy sản phẩm, tránh gây trầy xước hoặc làm biến dạng chi tiết. Độ chính xác về vị trí tương quan giữa lõi và lòng khuôn là tuyệt đối quan trọng để đảm bảo độ dày thành sản phẩm đồng đều trên mọi vị trí.

III. Phương pháp thiết kế khuôn vỏ điện thoại bằng CAD CAM

Các phần mềm CAD/CAM là công cụ không thể thiếu trong ngành công nghiệp chế tạo khuôn mẫu hiện đại. Chúng cho phép các kỹ sư xây dựng mô hình 3D chi tiết của cả sản phẩm và bộ khuôn, mô phỏng quá trình hoạt động và tối ưu hóa thiết kế trước khi đưa vào gia công vật lý. Quy trình bắt đầu trong môi trường CAD (Computer-Aided Design), nơi kỹ sư nhập mô hình vỏ điện thoại, phân tích hình học và xác định các yếu tố quan trọng như đường phân khuôn, hướng rút khuôn. Dựa trên đó, các thành phần của khuôn như lõi và lòng khuôn, tấm khuôn, chốt dẫn hướng, hệ thống đẩy và hệ thống làm mát được thiết kế và lắp ráp thành một bộ khuôn hoàn chỉnh. Tài liệu nghiên cứu của Đặng Đình Sơn đã ứng dụng phần mềm CATIA để thực hiện toàn bộ quá trình này, từ việc "Tạo mặt phân khuôn" đến "Thiết kế kết cấu khuôn cho sản phẩm". Sau khi thiết kế hoàn tất, dữ liệu được chuyển sang môi trường CAM (Computer-Aided Manufacturing) để lập trình gia công. Tại đây, các kỹ sư xác định chiến lược chạy dao, lựa chọn dụng cụ cắt và tạo ra mã G-code để điều khiển máy gia công CNC chính xác. Việc ứng dụng công nghệ này giúp giảm thiểu sai sót của con người, tăng độ chính xác và rút ngắn đáng kể thời gian từ ý tưởng đến sản phẩm.

3.1. Ứng dụng phần mềm SolidWorks và CATIA trong thiết kế

Các phần mềm CAD/CAM như SolidWorks và CATIA cung cấp các module chuyên dụng cho thiết kế khuôn mẫu, giúp tự động hóa nhiều công đoạn phức tạp. Ví dụ, trong CATIA, như được mô tả trong khóa luận, người dùng có thể sử dụng module "Core & Cavity Design" để tự động tách lõi và lòng khuôn từ mô hình sản phẩm. Các phần mềm này cũng cho phép người dùng nhập các thư viện chi tiết tiêu chuẩn (vòng định vị, bạc cuống phun, chốt đẩy), giúp đẩy nhanh quá trình thiết kế và đảm bảo tính tương thích. SolidWorks cũng là một lựa chọn phổ biến, được biết đến với giao diện thân thiện và khả năng mô phỏng mạnh mẽ. Các phần mềm này không chỉ hỗ trợ thiết kế hình học mà còn cho phép thực hiện các phân tích kỹ thuật sơ bộ, chẳng hạn như kiểm tra góc thoát, phát hiện các vùng undercut, giúp kỹ sư khắc phục các vấn đề tiềm ẩn ngay từ giai đoạn đầu.

3.2. Vai trò của phân tích dòng chảy nhựa Moldflow

Phân tích dòng chảy nhựa (thường được biết đến qua phần mềm phân tích dòng chảy nhựa (Moldflow)) là một bước mô phỏng quan trọng trước khi chế tạo khuôn. Công nghệ này dự đoán cách nhựa lỏng sẽ chảy và điền đầy lòng khuôn, giúp tối ưu hóa thiết kế và tránh các sai sót tốn kém. Bằng cách mô phỏng, kỹ sư có thể xác định vị trí đặt cổng phun lý tưởng để đảm bảo dòng chảy cân bằng, tránh các khuyết tật như đường hàn (weld lines), bọt khí (air traps) hay hiện tượng chảy thiếu (short shot). Phân tích này cũng giúp dự đoán áp suất và nhiệt độ trong lòng khuôn, ước tính thời gian làm nguội và mức độ cong vênh của sản phẩm sau khi ép. Kết quả từ mô phỏng cung cấp thông tin quý giá để điều chỉnh thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa, hệ thống làm mát và các thông số của quá trình ép phun, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất.

IV. Quy trình gia công khuôn vỏ điện thoại chính xác cao

Sau khi bản thiết kế được hoàn thiện và phê duyệt, quy trình gia công khuôn vỏ điện thoại được bắt đầu tại các xưởng gia công cơ khí. Đây là giai đoạn biến những mô hình kỹ thuật số thành một bộ khuôn vật lý có độ chính xác cao. Quy trình này thường bắt đầu bằng việc lựa chọn vật liệu làm khuôn, thường là các loại thép chuyên dụng có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt. Các phôi thép sau đó được đưa lên máy phay CNC để gia công thô, tạo ra hình dáng cơ bản của các tấm khuôn, lõi và lòng khuôn. Giai đoạn tiếp theo là gia công tinh, sử dụng các dao phay có kích thước nhỏ hơn và chiến lược chạy dao phức tạp hơn để đạt được biên dạng và kích thước chính xác theo thiết kế. Bước này đòi hỏi máy móc có độ chính xác cao và người vận hành có tay nghề. Sau khi gia công CNC chính xác, các bề mặt định hình sản phẩm của khuôn sẽ trải qua công đoạn đánh bóng bề mặt khuôn. Tùy thuộc vào yêu cầu của sản phẩm, bề mặt có thể được đánh bóng như gương hoặc tạo các loại vân bề mặt khác nhau. Cuối cùng, tất cả các chi tiết của khuôn được lắp ráp lại với nhau, kiểm tra độ chính xác, sự ăn khớp và hoạt động của các cơ cấu cơ khí trước khi đưa vào ép thử.

4.1. Các bước gia công CNC chính xác cho lõi và lòng khuôn

Gia công lõi và lòng khuôn là công đoạn quan trọng nhất, quyết định trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Quy trình gia công CNC chính xác được thực hiện theo các bước nghiêm ngặt. Đầu tiên, file CAD 3D của lõi và lòng khuôn được nạp vào phần mềm CAM. Kỹ sư sẽ lập trình các đường chạy dao, bao gồm gia công thô (roughing) để loại bỏ phần lớn vật liệu dư, gia công bán tinh (semi-finishing) để định hình gần đúng và gia công tinh (finishing) để đạt được kích thước và độ bóng cuối cùng. Trong khóa luận, quá trình này được mô phỏng chi tiết, từ "Chọn kích thước phôi", "Chọn hệ trục tọa độ" đến "Mô phỏng quá trình gia công thô" và "tinh". Việc lựa chọn dao cụ, tốc độ cắt và bước tiến dao phải được tối ưu hóa cho từng loại vật liệu và độ phức tạp của bề mặt để đảm bảo độ chính xác và tránh làm hỏng chi tiết. Đối với các chi tiết quá nhỏ hoặc phức tạp, công nghệ gia công tia lửa điện (EDM) có thể được sử dụng bổ sung.

4.2. Kỹ thuật đánh bóng bề mặt khuôn và lắp ráp hoàn thiện

Độ bóng của sản phẩm nhựa phụ thuộc hoàn toàn vào chất lượng bề mặt của khuôn. Do đó, đánh bóng bề mặt khuôn là một công đoạn thủ công đòi hỏi tay nghề cao. Sau khi gia công CNC, bề mặt khuôn vẫn còn lại các vết dao rất nhỏ. Người thợ sẽ sử dụng các dụng cụ chuyên dụng như đá mài, giấy nhám có độ mịn tăng dần, và cuối cùng là bột kim cương để đánh bóng bề mặt lòng khuôn và lõi. Quá trình này loại bỏ mọi vết xước, giúp bề mặt khuôn đạt độ bóng gương, từ đó sản phẩm ép ra sẽ có bề mặt sáng bóng, không tì vết. Sau khi đánh bóng, tất cả các thành phần của khuôn, bao gồm tấm khuôn, lõi, lòng, chốt dẫn hướng, bạc cuống phun, hệ thống đẩy và hệ thống làm mát, sẽ được lắp ráp cẩn thận. Quá trình lắp ráp phải đảm bảo mọi chi tiết đều thẳng hàng, di chuyển trơn tru và kín khít tại đường phân khuôn.

V. Nghiên cứu điển hình Gia công khuôn ốp lưng điện thoại

Nghiên cứu "Thiết kế gia công khuôn chi tiết vỏ điện thoại" của sinh viên Đặng Đình Sơn là một ví dụ điển hình minh họa cho toàn bộ quy trình từ lý thuyết đến thực tiễn. Đề tài này đã áp dụng một cách hệ thống các kiến thức về công nghệ ép phun và kỹ thuật chế tạo khuôn mẫu để giải quyết một bài toán cụ thể. Điểm nổi bật của nghiên cứu là việc ứng dụng phần mềm CATIA V5R20 một cách toàn diện, không chỉ để xây dựng mô hình 3D cho sản phẩm ốp lưng mà còn để thiết kế chi tiết toàn bộ bộ khuôn ép nhựa. Quá trình này bao gồm các bước kỹ thuật quan trọng như xác định độ co ngót của vật liệu, tạo mặt phân khuôn, tách lõi và lòng khuôn, thiết kế hệ thống kênh dẫn, hệ thống đẩy và làm mát. Nghiên cứu này không dừng lại ở thiết kế trên máy tính mà còn đi sâu vào việc lập quy trình công nghệ gia công cho hai nửa khuôn trên máy CNC. Việc mô phỏng quá trình chạy dao và tính toán thời gian gia công cho thấy sự chuẩn bị kỹ lưỡng, giúp đảm bảo quá trình sản xuất thực tế diễn ra thuận lợi và hiệu quả, cung cấp một cái nhìn tổng quan và chi tiết về quy trình sản xuất vỏ điện thoại.

5.1. Phân tích thiết kế chi tiết vỏ điện thoại trên CATIA

Trong khuôn khổ nghiên cứu, phần mềm CATIA được sử dụng làm công cụ chính để hiện thực hóa ý tưởng. Quá trình bắt đầu với việc xây dựng mô hình 3D hoàn chỉnh của chi tiết vỏ điện thoại. Sau đó, kỹ sư tiến hành các bước thiết kế khuôn chuyên sâu trong module Mechanican Design. Bước quan trọng đầu tiên là "Xác định đường phân khuôn cho chi tiết", quyết định cách hai nửa khuôn sẽ tách ra. Tiếp theo là "Xác định các bề mặt Core/Cavity" để phân chia các bề mặt thuộc về lõi và lòng khuôn. Sau khi tách khuôn thành công, các chi tiết tiêu chuẩn như chốt dẫn hướng, bạc cuống phun, vòng định vị được lắp ráp vào bộ khuôn theo tiêu chuẩn DME. Nghiên cứu đã mô tả chi tiết từng bước, từ "Lắp chốt dẫn hướng" đến "Tạo rãnh làm mát cho khuôn", cho thấy một quy trình thiết kế bài bản và chuyên nghiệp, là nền tảng vững chắc cho việc sản xuất ốp lưng điện thoại.

5.2. Kết quả mô phỏng và gia công thực tế từ bản thiết kế

Một trong những thành công của nghiên cứu là việc chuyển đổi thành công từ bản vẽ thiết kế sang chương trình gia công. Sau khi hoàn thành thiết kế khuôn trên CATIA, mô hình 3D của lõi và lòng khuôn được xuất sang modul gia công. Tại đây, quá trình gia công CNC chính xác được mô phỏng chi tiết. Nghiên cứu đã trình bày các bước khai báo phôi, thiết lập hệ tọa độ, chọn dao và chương trình chạy dao cho cả gia công thô và gia công tinh. Các hình ảnh mô phỏng trực quan hóa quá trình dao cụ di chuyển và loại bỏ vật liệu, giúp kiểm tra và phát hiện các va chạm tiềm ẩn trước khi gia công thực tế. Việc "Tính toán thời gian gia công" cũng được thực hiện, cung cấp dữ liệu quan trọng để lập kế hoạch sản xuất. Mặc dù nghiên cứu dừng lại ở bước lập quy trình, nó đã đặt nền móng vững chắc, chứng minh rằng bản thiết kế có tính khả thi cao để được gia công bởi các công ty làm khuôn hoặc xưởng gia công cơ khí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương I, em đã trình bày thực trạng về ngành công nghiệp khuôn mẫu trên thế giới và Việt Nam. Những thuận lợi và khó khăn để phát triển ngành công nghiệp này. Đồng thời em đã đưa ra các mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu cũng như phương pháp nghiên cứu cho bài khóa luận tốt nghiệp. 6 CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN, XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẢN PHẨM, ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ THIẾT KẾ KHUÔN 2.

Tìm hiểu vật liệu polymer 2. Khái niệm chất dẻo Chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu được tạo thành bởi nhiều phần tử (các cao phân tử Polyme). Nó có thể được tổng hợp hoặc thay đổi từ thành phần nhỏ (gọi là Monome). Chất dẻo là vật rắn (có thể là trạng thái lỏng trong quá trình gia công).

Định nghĩa chất dẻo (nhựa) có thể phân loại bằng sự phân loại theo biểu đồ dưới đây: Vật liệu các loại Vật liệu vô cơ Vật liệu hữu cơ Vật liệu Vật liệu Vật liệu Vật liệu gốm sứ kim loại cao phân thấp phân tử tử Sợi Cao su Chất dẻo Chất kết dính Nhựa nhiệt Nhựa nhiệt rắn dẻo Tái sinh được Không tái sinh Hình 2.1: Phân loại chất dẻo 2. Phân loại và tính chất 2.Phân loại Dựa trên tính chất vật lí, tính chất hoá học, cấu trúc phân tử, khả năng gia công và các yếu tố tác động lên vật liệu mà người ta phân loại chất dẻo theo nhiều phương pháp khác nhau như: phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học (Polyme kết tinh, polyme định hình), phân loại chất dẻo theo công nghệ (nhựa 7 nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn), phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch đại phân tử, phân loại chất dẻo theo công dụng (nhựa thông dụng, nhựa kĩ thuật, nhựa kĩ thuật chuyên dùng). Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học. Trong các vật liệu Polyme,tuỳ theo trạng thái sắp sếp chuỗi mạch của nó mà ta có thể phân ra loại nhựa có dạng kết tinh hay không kết tinh (vô định hình).

Phân loại chất dẻo theo công nghệ. Chất dẻo được chia thành 2 loại: Chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn. Phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch phân tử. Theo cách này có thể phân biệt các loại Polyme có hình dạng sợi tuyến tính, hình dạng sợi phân nhánh, cấu trúc lưới không gian, cấu trúc hình dây thang,cấu trúc lưới phẳng, cấu trúc hình sao, cấu trúc răng lược.

Phân loại chất dẻo theo công dụng: Trong thực tế sản xuất và sử dụng nhựa thường được phân thành 3 loại: Nhựa thông dụng,nhựa kĩ thuật và nhựa hỗn hợp.Tính chất hoá học a. Tính chịu hoá chất Khác với kim loại, đa số các loại nhiệt thường bền khi chịu tác động của môi trường khí quyển. Hơn nữa chúng còn bền với các loại hoá chất như axit, kiềm, muối và nhiều hoá chất khác. Tính chịu thời tiết khí hậu Tính chịu thời tiết khí hậu là tính thay đổi về chất lượng độ bền của sản phẩm dưới ảnh hưởng của ánh sáng (tia cực tím), nhiệt độ không khí (oxy, Ozon).

quá trình giảm độ bền dưới tác động của khí hậu gọi là sự lão hoá của nhựa. Để giảm lão hoá người ta thường dùng thêm một số chất phụ gia. Các chất phụ gia này có tác dụng hạn chế sự lão hoá của nhựa. Công nghệ gia công chất dẻo 2.

Sử dụng chất dẻo trong khoa học kỹ thuật Sau đây là một số bảng thống kê số liệu các loại nhựa. Nhiệt độ gia công các loại nhựa: Nhiệt độ Nhiệt độ khuôn TT Nhựa Tên đầy đủ cuối Piston (<C) (C) 1 PP PolyPropylen 10-80 220-235 2 PS PolyStyren 10-75 200-280 3 ABS Acrylonitrile 10-80 220-270 Butadiene Styrene 4 PVC PolyVinyl Clorit 20-60 170-200 5 PMMA PolyMetyl Metacrylat 30-70 190-240 6 PA6 PolyAmit (Nylon6) 50-80 250-280 7 PA6,6 PolyAmit (Nylon6,6) 50-80 250-280 8 PPO PolyPhenylen Oxit 40-80 300-330 9 PC PolyCacbonat 70-115 300-350 10 POM Polyacetat Resins 60-90 190-210 11 Elastomer Nhựa đàn hồi cao su Nhiệt độ lưu hóa 75-110 12 LDPE LowDensity 50-70 160-260 PolyEtylen 13 HDPE HighDensiy 30-70 75-110 PolyEtylen Về độ co ngót của nhựa ta xem bảng sau: Bảng 2. Độ co của một số loại nhựa TT Nhựa Độ co () Mật độ 3 (g/cm ) 1 PS 0,3- 0,6 1,05 2 ABS 0,4- 0,7 1,06 3 LDPE 1,5- 5,0 0,954 4 HDPE 1,5- 3,0 0,92 5 PP 1,0- 2,5 1,15 6 PVC mềm >0,5 1,38 7 PVC cứng 0,5 1,38 8 PMMA 0,1- 0,8 1,18 9 POM 1,9- 2,3 1,42 10 PPO 0,5- 0,7 1,06 11 PC 0,8 1,2 12 PA6 0,5- 2,2 1,14 13 PA6,6 0,5- 2,5 1,15 9 2.2 Các phương pháp gia công chất dẻo 2. Quá trình cán là một trong những phương pháp sản xuất của công nghiệp gia công chất dẻo mà trong đó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo được chế tạo thành tấm hoặc màng.

Các máy cán thường sử dụng đoá là các máy có 4 hoặc 5 trục cán xếp theo các dạng chữ I, L, F, Z Hình 2. Các loại thiết bị cán I,L,F,Z. Phương pháp cán được sử dụng rộng rãi và có ý nghĩa nhất là để gia công PVC cứng và PVC mềm và các copolyme từ PVC. Công nghệ phủ chất dẻo.

Công nghệ tráng phân lớp được hiểu là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật liệu cốt dạng tấm mềm dễ uốn (như vải, giấy, sợi tự nhiên, sợi tổng hợp…). Để tráng phủ lớp vật liệu cốt thì có nhiều phương pháp: - Phương pháp phét bằng dao phết: Nhờ dao phết chất dẻo (bột nhão)được phết lên vật liệu làm cốt đang dịch chuyển phía dưới dao phết. - Phương pháp tráng phân lớp bằng trục trụ tròn: Sử dụng hệ thống nhiều trục trụ tròn làm cho bột chất dẻo dãn ra một độ dài nhất định sau đó mang lớp chất dẻo này phủ lên vật liệu cốt. - Phương pháp tẩm nhúng: Vật liệu cốt được di chìm qua lớp bột PVC có độ nhớt nhỏ, lượng dư được các thanh gạt gạt xuống.

10 - Tráng phủ bằng máy đùn: Cho chất dẻo nóng chảy từ máy đùn qua đầu đùn có khe rộng và phủ lên các vật liệu cốt. Sau đó chất dẻo cùng vật liệu cốt đi qua khe của các trục cán đang quay, chất dẻo được ép lên vật liệu cốt. - Tráng phủ bằng máy cán: Vật liệu cốt cùng với chất dẻo được dẫn vào một khe hở thứ hai hoặc thứ ba của máy cán, khi đó các trục cán sẽ ép chất dẻo lên vật liệu cốt. - Tráng phủ bằng phương pháp tiếp xúc: Sử dụng để tráng phân lớp cho chất dẻo PVC hoặc Polyurethan.

Công nghệ đùn Máy đùn thực chất là một thành viên trong dây truyền sản xuất, nó gồm có thiết bị tạo hình, bộ phận chỉnh hình, bộ phận kéo sản phẩm, bộ phận thu sản phẩm hoặc cắt sản phẩm thành từng đoạn nhất định.3: Công nghệ đùn chất dẻo Gia công đùn được sử dụng để gia công đối vớ sản lượng lớn chủ yếu là các chất dẻo như PVC cứng, PVC mềm, PE và PP. Công nghệ ép và ép phun Công nghệ ép là quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ hoặc đã được nung nóng sơ bộ được tạo viên, được định lượng vào khoang khuôn. Sau đó ở nhiệt độ xác định sau khi khuôn đóng,dưới áp lực vật liệu ép được tiến hành tạo lưới thành sản phẩm. Công nghệ ép phun khác công nghệ thường ở chỗ vật liệu ép không đổ thẳng vào khoang khuôn mà được đổ vào khoang nung riêng, sau khi đến một 11 nhiệt độ nhất định dưới tác dụng của Piston vất liệu được phun vào khoang khuôn kín.

Ta có sơ đồ quá trình ép phun như sau: Hình 2.4: Sơ đồ ép phun trục 1.Nửa khuôn di động 4.Nửa khuôn cố định 7.Phần tử nung9.Phễu định lượng Quá trình ép là quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ hoặc đã được nung nóng sơ bộ được tạo viên, được định lượng vào khoang khuôn. Sau đó ở nhiệt độ xác định sau khi khuôn đóng, dưới áp lực vật liệu ép được tiến hành tạo lưới thành sản phẩm. Dây truyền công nghệ ép phun 12 2. Máy ép phun nhựa 2.

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. Bằng cách quan sát thông thường nhất chúng ta có thể thấy có rất nhiều sản phẩm nhựa xung quanh chúng ta. Từ các sản phẩm đơn giản là dụng cụ học tập như: thước , bút…đồ chơi cho đến các sản phẩm phức tạp như: bàn ghế, máy tính…đều được làm bằng nhựa.

Các sản phẩm này đều có màu sắc và hình dáng đa dạng chúng đã làm cho cuộc sống của chúng ta thêm đẹp và tiện nghi hơn. Điều này đồng nghĩa với việc sản phẩm nhựa mà phần lớn tạo ra bằng công nghệ ép phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Với các tính chất như: độ dẻo dai, có thể tái chế, không có phản ứng hóa học nào với không khí ở điều kiện bình thường….vật liệu nhựa đã đang thay thế dần các loại vật liệu khác như: sắt, nhôm, gang…. Đang ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên.

Hiện nay có rất nhiều loại máy ép phun hiện đại phục vụ cho công nghệ ép phun. Máy ép phun TM- 250G 13 Hình 2. Máy ép phun WL1680. Cấu tạo máy ép phun: Các phần nguyên lý của máy phun nhựa: Hình 2.

Cấu tạo méy ép phun - Bộ phận kẹp gồm có: • Đầu xy lanh thuỷ lực chính; • Cơ cấu khuỷu (đòn); • Xà Knock Out. - Các tấm gồm: Các tấm di động; Các tấm tĩnh tại. - Cụm phun: Đầu xilanh thuỷ lực chính; Xi lanh phun; Vít xoắn phun; Ống phun mỏ vịt; Hộp bánh răng; Đai nhiệt; Bơm thuỷ lực chính và động cơ. - Bảng điều khiển trung tâm: Van kiểm tra thuỷ lực (áp suất); Hệ thống kiểm tra nhiệt (nhiệt độ); Hệ thống kiểm tra thời gian (thời gian chu kỳ).

14 - Các phụ tùng khác: Công tắc giới hạn (N.O); Báo sự cố; Chỉ thị nhiệt độ dầu thuỷ lực; RPM gauge (máy đo) đồng hồ đo vòng quay; Van kiểm tra nước. Máy ép phun nhựa thực tế 2. Phân loại các loại máy phun nhựa - Máy phun nhựa nhiệt dẻo. - Máy phun nhựa đặt nhiệt.

Các loại máy phun nhựa: - Máy phun nhựa thẳng đứng. - Máy phun nhựa nằm ngang. Các kiểu máy phun nhựa: - Đường phun: Phun chiều trục (đường từng đoạn); Phun theo đường. - Hệ thống kẹp: Chuyển động thuỷ lực; Chuyển động cơ - thuỷ lực.

Sơ đồ đầu phun của máy ép phun dùng xoắn vít Hình 2. Máy ép phun dựng Piston-Vít 2 giàn 2.