Chương 1: Giới thiệu đề tài - Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài và cơ sở lý thuyết - Chương 3: Phương hướng và các giải pháp thiết kế khuôn - Chương 4: Tính toán thiết kế khuôn - Chương 5: Mô phỏng và phân tích CAE - Chương 6: Chế tạo, thử nghiệm và đánh giá bộ khuôn 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về công nghệ ép phun 2.1 Khái niệm về công nghệ ép phun Công nghệ ép phun nhựa là phương pháp sản xuất sản phẩm nhựa hoàn chỉnh hoặc một phần cơ bản nhất hiện nay. Là công nghệ sản xuất sản phẩm bằng cách phun vật liệu nóng chảy vào lòng khuôn. Sau khi vật liệu nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì sản phẩm được đẩy ra nhờ hệ thống đẩy. Trong quá trình này không có phản ứng hóa học nào xảy ra.
Được sử dụng phổ biến để chế tạo ra các bộ phận, sản phẩm, linh kiện, chi tiết bằng nhựa với nhiều kích thước, độ phức tạp, độ cứng, dẻo, độ chính xác khác nhau. Ưu điểm của công nghệ ép phun: - Sản xuất ra được nhiều sản phẩm trong thời gian ngắn. - Độ bóng bề mặt cao, đa dạng màu sắc. - Đa dạng về kiểu dáng.2 Giới thiệu về máy ép phun Máy ép phun dùng trong trong quá trình sản xuất các sản phẩm nhựa và kim loại.
Quá trình ép phun bao gồm ép vật liệu nhựa hoặc kim loại vào khuôn để sản xuất ra các sản phẩm đa dạng như bàn phím máy tính, chai nhựa, đồ chơi, linh kiện điện tử, phụ tùng ô tô, vật dụng y tế và nhiều sản phẩm khác.3 Cấu tạo của máy ép phun Cấu tạo chung: Hình 2.1: Cấu tạo máy ép nhựa 4 Hệ thống kẹp Hệ thống kẹp là một phần quan trọng của máy ép phun, có chức năng giữ và kẹp khuôn ép khi vật liệu được đưa vào khuôn để tạo ra sản phẩm. Nó gồm các bộ phận: - Cụm kìm: Cụm kìm của hệ thống kẹp trong máy ép phun có tác dụng giữ chặt khuôn ép và phần mẫu sản phẩm trong quá trình ép phun. Khi hoạt động, hệ thống kẹp sẽ đóng cửa khuôn ép và giữ chặt phần mẫu sản phẩm trong đó. Sau đó, chất nhựa được ép phun vào trong khuôn, tạo nên sản phẩm cuối cùng.
Để bảo đảm chất lượng sản phẩm và an toàn trong quá trình sản xuất, cụm kìm phải được thiết kế chính xác và đáp ứng đủ các yêu cầu về độ bền, độ chính xác, độ cứng và độ ổn định. Nếu cụm kìm không hoạt động tốt, nó có thể gây ra các vấn đề như lỗi khuôn, chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu hoặc thậm chí là tai nạn lao động. - Cụm đẩy: Cụm đẩy của hệ thống kẹp trong máy ép phun có tác dụng đẩy phần mẫu sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi quá trình ép phun đã hoàn tất. Nó giúp cho sản phẩm dễ dàng được lấy ra và chuẩn bị cho quá trình gia công và hoàn thiện tiếp theo.
Tùy thuộc vào thiết kế của máy ép phun và loại sản phẩm được sản xuất, cụm đẩy có thể được điều khiển bằng tay hoặc bằng hệ thống tự động. - Tấm di động: Tấm di động trong hệ thống kẹp của máy ép phun có tác dụng di chuyển phần mẫu sản phẩm và khuôn ép đến vị trí phù hợp trước khi quá trình ép phun bắt đầu, và tháo rời khuôn sau khi quá trình hoàn tất. Nó được điều khiển bằng tay hoặc tự động để đảm bảo tính an toàn và độ chính xác trong quá trình sản xuất. - Thanh nối: Có tác dụng giữ chặt khuôn ép và phần mẫu sản phẩm.
Nó được thiết kế có độ chính xác giúp sản phẩm đạt chất lượng tốt và đúng kích thước. Nó có thể được điều chỉnh để phù hợp hình dạng của sản phẩm, và được kiểm soát bằng tay hoặc bằng hệ thống tự động. - Tấm cố định Tấm cố định trong hệ thống kẹp của máy ép phun có tác dụng giữ chặt khuôn ép trong quá trình ép. Nó được thiết kế để giữ cho khuôn ép ở vị trí cố định và đảm bảo tính ổn định của quá trình ép phun.
Vật liệu chế tạo nó thường có chất lượng cao và được kiểm soát bằng tay hoặc bằng hệ thống tự động để đảm bảo độ chính xác của quá trình sản xuất. Hệ thống khuôn 5 Hệ thống khuôn trong máy ép phun là thành phần không thể thiếu, gồm hai phần chính là khuôn chụp và khuôn đệm. Khuôn chụp có chức năng tạo hình cho sản phẩm, còn khuôn đệm giúp tạo độ bám và định hình cho sản phẩm. Hệ thống phun Bao gồm bộ phận ép nhựa, bộ phận chuyển động và bộ phận điều khiển.
Nó đưa chất nhựa vào khuôn và điều chỉnh lượng chất nhựa, áp suất ép và tốc độ ép phù hợp để tạo ra sản phẩm. Hệ thống phun cũng có thể sử dụng nhiều loại chất nhựa khác nhau. Hệ thống phun gồm các bộ phận: - Bộ hồi tự lực: Bộ hồi tự lực (hay còn gọi là bộ hồi lực) của hệ thống phun trong máy ép phun là một bộ phận có nhiệm vụ giúp duy trì áp suất và lực ép tại khuôn trong quá trình phun nhựa. Khi bộ phận ép nhựa đẩy chất nhựa vào khuôn, bộ hồi tự lực sẽ tích trữ năng lượng và tạo ra lực ngược lại, giúp đẩy bộ phận ép nhựa trở lại vị trí ban đầu.
- Phễu cấp liệu: Chịu trách nhiệm đưa chất liệu nhựa từ bình chứa vào trong hệ thống phun để tạo hình sản phẩm. Phễu cấp liệu thường được làm bằng vật liệu nhựa chịu được nhiệt độ cao và được thiết kế để đảm bảo dòng chảy liên tục của chất liệu nhựa vào trong hệ thống phun. - Các băng gia nhiệt: Các băng gia nhiệt trong hệ thống phun của máy ép phun là các băng gia nhiệt được gắn trên các khuôn ép nhựa để tăng nhiệt độ và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Các băng gia nhiệt thường được làm bằng thép không gỉ hoặc đồng thau, có thể được điều khiển bằng một bộ điều khiển nhiệt độ để đảm bảo sự ổn định và đồng nhất trong quá trình ép nhựa.
Các băng gia nhiệt giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm, tăng năng suất và giảm thiểu thời gian sản xuất. -Trục vít: Trục vít là bộ phận đẩy chất liệu nhựa từ phễu cấp liệu vào hệ thống phun trong máy ép phun. Nó được điều khiển bằng động cơ điện và bộ truyền động, và cần được lựa chọn phù hợp với loại chất liệu để đảm bảo chất lượng sản phẩm. - Khoang chứa liệu Khoang chứa liệu của hệ thống phun trong máy ép phun là nơi chứa chất liệu nhựa trước khi được đẩy vào hệ thống phun và phun vào khuôn để tạo hình sản phẩm.
Khoang chứa liệu có thể được thiết kế với nhiều kích thước và hình dạng khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu sản xuất và loại chất liệu được sử dụng. 6 - Vòi phun Vòi phun của hệ thống phun trong máy ép phun là bộ phận chịu trách nhiệm cho việc phun chất nhựa vào khuôn để tạo hình sản phẩm. Nó được kết nối với khoang chứa liệu và bơm ép nhựa để tạo áp suất và đẩy chất nhựa qua đầu phun. Vòi phun được thiết kế với nhiều kích thước và hình dạng khác nhau tùy thuộc vào loại sản phẩm cần sản xuất và yêu cầu về độ chính xác của sản phẩm.
Hệ thống hỗ trợ ép phun Là bộ phận chịu trách nhiệm cho việc giúp tăng áp suất ép và đẩy chất nhựa qua đầu phun một cách hiệu quả hơn. Nó bao gồm các bộ phận như bơm ép, van áp suất, bộ phận điều khiển áp suất và bộ phận hỗ trợ khác. Bằng cách tăng áp suất ép và điều chỉnh lượng chất nhựa được ép vào khuôn, hệ thống hỗ trợ ép phun giúp tăng độ chính xác và độ bền của sản phẩm được sản xuất. Gồm 4 hệ thống: - Thân máy Là bộ phận đảm bảo tính ổn định của máy khi hoạt động và được thiết kế để chịu được áp lực lớn từ hệ thống phun và các bộ phận khác trong quá trình sản xuất.
- Hệ thống điện Là phần cung cấp nguồn điện và điều khiển các bộ phận khác trong hệ thống phun. Hệ thống điện bao gồm một bộ nguồn điện và các phần khác như các cảm biến, đèn báo, công tắc và hệ thống điều khiển PLC (Programmable Logic Controller) để quản lý quá trình ép phun. Hệ thống điện cũng có chức năng giám sát và bảo vệ các bộ phận khác trong hệ thống phun. - Hệ thống thủy lực: Hệ thống thủy lực của hệ thống hỗ trợ ép phun trong máy ép phun có nhiệm vụ cung cấp áp suất và lực ép cho quá trình ép phun nhựa vào khuôn.
Nó bao gồm bơm thủy lực, van điều khiển và các ống dẫn thủy lực. Khi bơm thủy lực hoạt động, nó sẽ đẩy dầu thủy lực chảy qua van điều khiển và các ống dẫn thủy lực để tạo lực ép cần thiết để ép nhựa vào khuôn. Các thông số áp suất và lực ép được điều chỉnh thông qua van điều khiển để đảm bảo sản phẩm đạt được chất lượng và kích thước mong muốn. - Hệ thống làm nguội: Có chức năng giúp giải nhiệt cho các bộ phận của hệ thống phun, như motor, bơm thủy lực, van, đầu phun, để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của máy ép phun.
Nó bao gồm bộ tản nhiệt, bộ làm mát dầu thủy lực và bộ làm mát nước, tùy thuộc vào từng loại máy và ứng dụng cụ thể. Các bộ phận này giúp điều tiết nhiệt độ của hệ thống phun, giảm thiểu quá trình mài mòn và giúp bảo vệ hệ thống khỏi các sự cố do quá nhiệt. Các chức năng của máy ép phun 7 Máy ép phun có các chức năng chính như sau: - Bơm ép phun và hệ thống nạp vật liệu giúp đưa vật liệu vào khuôn ép phun. - Máy nén khí đẩy vật liệu vào khuôn ép phun để tạo hình sản phẩm.
- Sau khi sản phẩm được tạo hình, các chức năng của máy ép phun tiếp tục để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn. - Hệ thống điều khiển giúp kiểm soát sản phẩm để đảm bảo chất đúng yêu cầu kỹ thuật.2 Tổng quan về khuôn ép nhựa 2.1 Khái niệm về khuôn ép nhựa Khuôn là dụng cụ (thiết bị) 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 là một lần và cũng có thể là nhiều lần.