Thiết kế sản phẩm nhựa và khuôn ứng dụng phần mềm Solidwoks

cao su. Do cấu trúc không gian ba chiều, tính chất nhựa nhiệt rắn rất cao so với nhựa nhiệt dẻo, nhất là khả năng chịu nhiệt. Nhựa nhiệt rắn tạo thành mạng không gian ba chiều tạo thành cao phân tử kích thước vô cùng lớn so với nguyên tử. Do vậy, nhựa nhiệt rắn không tan, không chảy và cũng không tái sinh được. Ví dụ : PF , PU , nhựa epoxy, silicone …. Dựa vào công dụng -Nhựa thông dụng : PE , PP, PVC,PS,ABS , HIPS … -Nhựa kỹ thuật : PA, PC ,POM , Teflon… -Nhựa chuyên dùng : PE khối lượng phân tử cực cao, PTFE , PPS , PPD ĐẶC TÍNH CỦA MỘT SỐ LOẠI NHỰA THÔNG DỤNG Polyetylen(PE) i2 : chỉ số chảy MFR đo ở điều kiện 190*C, 2160 g ( ASTM D1248 ) Trong ép phun, loại PE dễ chảy ( i2 >25) được sử dụng để gia công các sản phẩm khối. Độ co ngót ( liên quan tỷ trọng sản phẩm ) chịu tác động của nhiệt độ khi hoá dẻo khối vật liệu và khi làm nguội. Với PE tỷ trọng cao có chỉ số chảy thấp yêu cầu nhiệt độ khuôn 40 – 70*C để sản phẩm có độ bóng cao. Loại có i2 = 2.5-4 dễ bị rạn do tập trung ứng suất. Để khắc phục hiện tượng giòn do tính định hướng phân tử mạnh, tăng nhiệt độ phun và dùng loại nhựa với chỉ số chảy cao phù hợp Bảng 3.2.1: Gia công và áp dụng PE dùng cho ép phun Tỷ trọng 0.92 0.93 0.94 (1) 0.95 0.96 MFI 190/2.16 >25-15(2) Dễ chảy nhất,không tập trung ứng suất Dễ chảy, sản phẩm đúc có bề mặt lớn, bị rạn chút ít, độ bóng tốt Dễ chảy, sản phẩm chịu chấn động Dễ chảy, rạn thấp, khó phun dùng cho các sản phẩm trong nhà Dễ chảy, cứng, chắc dùng làm chậu, rổ, đồ chuyên chở (3), mũ đội bảo vệ 15 - 5 Sản phẩm có độ bền lớn hơn, bề mặt ít bóng Sản phẩm đúc chịu được lực kéo căng nhỏ, bề mặt bóng tốt Kháng va chạm tốt, sản phẩm kỹ thuật chịu kéo cao Dễ gia công, kháng chấn động, làm các sản phẩm kỹ thuật, vật làm kín, mũ đinh vít Kháng dốc và rão, sản phẩm chịu kéo cơ học mạnh( như thùng rác) , vỏ ghế ngồi Độ bền cơ học rất tốt, kháng mòn Kháng rão tốt, sản phẩm làm kín chịu kéo tốt Kháng gãy do kéo căng, bề mặt tốt, sản phẩm kỹ thuật chịu kéo căng cao <1 Khối lượng phân tử cao, cốt chịu áp ổn định cao, khớp nối ống Đa số là blend của PE-LD/HD, cũng có thể là PE-LLD Loại siêu chảy lên tới MFI >=100 Thùng đựng chai lọ hay thùng rác Polypropylene(PP) PP dùng cho ép phun thông thường ở dạng hạt, có một số loại dạng bột. Với PP sử dụng ở nhiệt độ cao, hỗn hợp PP được ổn định chống oxy hoá và các tác động có hại : Kháng lão hoá nhiệt thông thường, có phụ gia bôi trơn không hại về sinh học Kháng lão hoá nhiệt cao, có ổn định quang, không ảnh hưởng về mặt sinh học Kháng thời tiết- ổn định bằng than đen, dùng amine có cấu trúc không gian cồng kềnh cho các áp dụng ngoài trời. Kháng lão hoá nhiệt cao với dung dịch tẩy rửa nóng, nước nóng, không độc. Kháng lão hoá nhiệt cao khi tiếp xúc với đồng và các kim loại khác. Với công nghệ ép phun, thông thường compoud PP có ổn định được dùng sản xuất các trang thiết bị nhà bếp và nội thất, thiết bị vệ sinh, gót giày, đồ dùng gia đình( chén đĩa…) ,đồ chơi…PP kháng nhiệt có ổn định chịu đựơc dung dịch tẩy rửa dùng sản xuất các bộ phận máy giặt gia đình và trong công nghiệp dệt, ví dụ lõi quấn chỉ bộ phận nhuộm, các phần của máy móc điện tiếp xúc dây đồng. Trong lĩnh vực phương tiện vận chuyển, nhiều loại PP không hoặc có gia cường được dùng: vỏ acquy, cửa thông gió xe hơi, vôlăng xe hơi , bộ lọc khí, thanh chắn bùn. Cái hãm phanh. Polystyrene (PS) Đa số các sản phẩm làm từ họ nhựa styrene gia công ép phun. Nhựa styrene có độ co rút nhỏ, độ chính xác kích thước cao. Nhựa styrene có biến tính cao su có ưu điểm tạo sản phẩm lớn do dòng chảy tốt. Các loại nhựa styrene có tính chất dẫn điện rất tốt, khả năng đúc các chi tiết chính xác cao, giá thành vừa phải. Chúng dùng cho các áp dụng cách điện, các phần kết cấu của công nghệ điện tử và truyền thông: như điện thoại ( vỏ bọc ABS, các phần bên trong SB và SAN ) SB và ABS kháng va đập ở nhiệt độ thấp tốt nên được dùng để sản xuất các phần vỏ bọc trong và ngoài trong kỹ nghệ lạnh. Trong ngành phương thiện giao thông, SB và terpolymer dùng làm lớp lót . vỏ bọc, bảng điều khiển, bộ tải nhiệt, ABS dùng làm thân xe hơi thể thao… Polyvinyl chlorire(PVC) PVC không thể gia công một mình mà phải trộn các phu6 gia : chất ổn định nhiệt- quang, chất bôi trơn, chất hoá dẻo. chất trợ gia công… Bảng 3.2.4: Áp dụng của các loại PVC Loại PVC E S M Giá trị K(DIN 52 726 : 0.25g PVC hoà tan trong 50 ml cyclohexanone ) PVC cứng - 55 - 60 56 - 60 PVC hoá dẻo - 65 - 70 55 - 60 Tính co rút của PVC trong ép phun phụ thuộc cấu hình khuôn và điều kiện phun. Giá trị thông thường 2 – 4% theo hướng phun và 1 – 2 % theo phương ngang, có thể lớn hơn tuỳ trường hợp. PVC cũng thường ép khớp nối ống và các chi tiết kỹ thuật, PVC dẻo thường ép thảm, mũ trùm bảo vệ, nút bấm, khung bảo vệ và gắn kính xe, đồ chơi dẻo, xe đạp, thanh hãm vôlăng xe hơi, phích cắm điện, đế giày, ủng, sandal. Polymethylmethacrylate(PMMA) Trong ép phun, PMMA khó chảy hơn polystyrene, nên đầu lò hoặc cổng phun cần có đường kính lớn.Cần thiết sấy khô vật liệu trước khi gia công để bề mặt sản phẩm đẹp ( vật liệu để ở nhiệt độ 70 – 100*C , 4 – 5 giờ, dộ cao của khối vật liệu không quá 4 cm ). Nhiệt độ khuôn cao làm giảm năng suất nhưng giảm ứng suất trong sản phẩm đúc. PMMA dùng làm kính đèn các loại; các đồ dùng vệ sinh nhà tắm, đĩa vi tính… Styrene-acrylonit-copol(SAN) SAN ép phun ở 210*C, 150 bar, độ co rút 0.5%. Vật liệu phải giữ khô, Vật liệu này phải nóng chảy khi có độ nhớt cao. PAN dùng cho các dạng bao bì trong suốt, không vỡ, tiếp xúc thực phẩm nhạy oxy hoá và UV. Polyoxymethylene(POM) POM là 1 lọai nhựa kỹ thuật,có tính cứng cao ngay cả ở nhiệt độ thấp (nhiệt độ chuyển tinh -60*C,duy trì tính kháng và va đập ở -40*C),độ mài mòn thấp.POM thường được dùng làm các chi tiết kỹ thuật trong may đo kiểm,điện tử,cơ khí chính xác Khuôn nên gia nhiệt lên tới 60 – 130*C để tạo kết tinh và cấu trúc bề mặt tốt.Độ co ngót gia công phụ thuộc vào nhiệt độ khuôn,lớn hơn 3% xuống đến khỏang 1%.Nhiệt độ gia công không quá 220*C vì gây nguy hiểm do phân hủy tạo khí formaldehyde Polyamide(PA) PA,gia cường khoảng 50%,là chất dẻo kỹ thuật thường sử dụng nhất,áp dụng trong các lĩnh vực chủ yếu yêu cầu độ bền va đập,kháng chấn động,hấp thu tiếng ồn và rung động,bền ăn mòn và mòn: Đệm ma sát,con lăn,thanh dẫn chuyển động trượt,chốt an toàn…PA còn được dùng trong công nghệ điện và điện tử như vật liệu cách nhiệt có độ bền kéo và chịu nhiệt độ như thanh chuyển mạch,các phần đúc kỹ thuật thuật kháng xăng dầu dưới mui xe hơi Khuôn nên giữ nhiệt ở nhiệt độ cao >10O*C cho độ kết tinh cao,không tập trung ứng suất,cấu trúc đồng nhất và độ cứng bề mặt cao.Thường gia nhiệt khuôn ở 140 – 170*C Bảng 3.2.8: Các lỗi trong ép phun Mô tả Nguyên Nhân Cách khắc phục 1.1 các đường sọc do ẩm: Thường có hình chữ nhật ,sọc màu bạc trên bề mặt, xuất hiện theo hướng dòng chảy. Vật liệu được phun ra khỏi xilanh hình thành các vùng bị dộp trên bề mặt Thành phần độ ẩm quá cao, hơi nước được hình thành trong suốt quá trình chạy làm cho bề mặt sản phẩm hỏng. 1.Phải sấy vật liệu trước khi ép, độ ẩm của vật liệu < 0.1 % 2. Tăng áp suất ngược. 1.2. các sọc do cháy/sọc màu bạc/sọc do khí gây ra Các sọc bạc hoặc xám được sinh ra do sự biến màu 1.Nhựa bị phân huỷ do nhiệt độ quá cao, hoặc thời gian lưu của vật liệu trong máy quá lâu. 2. Nhiệt ma sát sinh ra do sự trượt của vật liệu qua cổng phun hẹp hoặc do thay đổi dòng chạy trong sản phẩm. 1. Giảm tốc độ phun 2.Tránh dùng cổng phun quá nhỏ và thay đổi dòng chảy trong sản phẩm. 3. Kiểm tra nhiệt của hot runner và các vòng nhiệt trên xilanh. 4. Giảm nhiệt độ chảy, tốc độ quay của trục vít, thời gian lưu nguyên liệu ( nếu cần thiết có thể thêm vào một ít chất hoá dẻo) 1.3 Các sọc sẫm màu : Các sọc màu từ xám đến đen Ép phun dùng trục vít có rãnh quá sâu. Các điểm chết trong vùng hoá dẻo hoặc hot runner. Các điểm khuyết trong hệ thống van một chiều. Sự giảm áp của trục vít quá lớn và nhanh. 1.Tăng nhiệt độ trong vùng nhập liệu để vật liệu chảy dễ dàng; dùng trục vít phù hợp. 2.Kiểm tra vùng hoá dẻo và hot runner làm cản trở dòng chạy. 3.Thay thế van một chiều bị khuyết. 4.Giảm đường đi của trục vit để giảm tốc độ giảm áp. 5.Cải thiện hệ thống van thoát khí và thiết kế 1.4 Các sọc màu Màu sắc khác nhau 1.Chất tạo màu phân tán không đều, sự tập trung của màu, màu không phù hợp, sự định hướng theo dòng chạy của các chất màu vô cơ, màu bị phân hủy nhiệt. 2. Điểm chết trong vùng hoá dẻo và hot runner 3. Chất bẩn 1.Dùng chất tạo màu phù hợp; chắc chắn là màu phân bố đều, tránh nhiệt quá cao. 2. Tránh điểm chết trong vùng hoá dẻo và hệ thống hot runner 3. Đảm bảo vùng hoá dẻo luôn sạch 2. Bề mặt bong/ không bằng phẳng : Bề mặt bị tách thành phiến, vảy khi cắt ngang. Rất khó nhận dạng bởi vì bề mặt không bị nứt. Bề mặt thường hư khi ta dùng vật cứng cào nhẹ vào. Sản phẩm thường tạo bong bóng khi làm ấm. Ứng suất trượt cao hình thành các lớp,sự tương hợp giữa các lớp. Các chất bẩn không tương hợp với nhiệt độ dẻo và master batch tạo màu. 1.Tăng nhiệt độ chảy và giảm tốc độ phun. 2. Tránh các chất bẩn và dùng master batch phù hợp. 3. Weld line Các vết hình chữ V, các đường màu khác nhau, đặc biệt khi dùng màu vô cơ thì wild line xuất hiện là các đường màu xám. Dễ thấy trong bóng tối,bóng hoặc sản phẩm có bề mặt bóng Xuất hiện trong nhiều hệ như: ABS hoặc ASA. Các dòng chạy nguội lạnh gặp nhau. Ảnh hưởng của màu, các vị trí wild line thường ảnh hưởng đến cơ tính. Có thể thiết kế để đưa các đường wild line vào các vị trí không thấy được và không chịu va đập( cải thiện dòng chảy, hạn chế dòng chảy ), kiểm tra thiết kế: nếu cần thiết thì mở rộng cuốn phun, cổng và bec phun của máy, tránh thay đổi bề dày sản phẩm đột ngột và điền khuôn không đồng nhất, đặt van khí phù hợp. Tối ưu nhiệt độ chảy, nhiệt độ bề mặt khuôn và tốc độ phun, dùng chất tạo màu mới( hữu cơ hoặc vô cơ, có thành phần màu cao hơn ). Dùng vật liệu có độ nhớt thấp hơn. 4.1 Bọt khí : Bọt khí trong quá trình ép được hiện hữu trong sản phẩm. Các bọt khí này hình thành các lỗ bên trong sản phẩm. 1. Trong suốt quá trình điền khuôn, không khí được giữ lại trong sản phẩm tại những vùng gần bề mặt sản phẩm. 1.Giảm sự mất áp suất của trục vít hoặc giảm lực ép bằng cách giảm tốc độ(đặc biệt khi bọt khí được hình thành ngay gần cổng phun) 2.Cần thiết phải tối ưu hình dạng của khuôn. 3.Kiểm tra thiết kế và điều kiện van thoát khí 4.2Hình thành bong bóng và lỗ Sự co rút của vật liệu chảy hình thành các bong bóng khí có thể thấy được( vật liệu trong suốt) hoặc không thấy được trong sản phẩm ép Lớp vỏ cứng bên ngoài đã co rút, trong khi lớp lõi bên trong vẫn còn nóng chảy trong quá trình làm nguội. Phần nhựa nóng chảy trong lõi không co rút theo toàn bộ khối sản phẩm nên hình thành lỗ rỗng bên trong sản phẩm. 1.Tối ưu hoá thời gian và áp suất giữ 2.Tăng nhiệt độ khuôn 3.Tăng kích thước cuống phun, cổng phun và béc phun. 4.Tăng nhiệt độ chảy 5. Tạo vùng đệm 6.Tăng tốc độ phun 5. Sự so rút Tạo ra các chỗ lõm trên bề mặt sản phẩm ép Co rút thường tập trung tại vùng chứa vật liệu nhiều. Tại đây vấn đề co rút tăng lên trong quá trình làm nguội mà không bù lại được bằng áp suất duy trì. Tránh các vùng có bề dày khác biệt lớn và tập trung nhiều vật liệu ( VD: các gân.); bề dày của gân nên bằng 0.5-0.7 lần bề dày của thành chính là tốt nhất Kiểm tra nhiệt độ đúng chưa. Tối ưu nhiệt độ khuôn và nhiệt độ ép; cài áp suất duy trì, thời gian giữ áp và vùng đệm tương ứng với kích thước. Tăng kích thước cổng tại vị trí có thành dày,thiết kế cuống và cổng khuôn có đường kính phù hợp để vật liệu điền khuôn tốt. Làm nguội các vùng thành dày bằng nước lạnh với mục đích rút ngắn thời gian làm nguội. 6. Các lỗ nhỏ : Thường không thể nhìn thấy được từ bên ngoài trừ trường hợp vật liệu trong suốt. Với sản phẩm dày khi cắt ra thì thấy xuất hiện các lỗ nhỏ. Khi lớp da ngoài đủ dày để hấp thu được ứng suất co rút. Lớp nhựa chảy trong lõi co rút vào trong hình thành các lỗ tại những vùng nhựa còn dẻo. Điều này xảy ra khi thời gian làm nguội đủ lâu. Tránh các vùng có bề dày khác biệt lớn và tập trung nhiều vật liệu ( VD: các gân.); Kiểm tra xem nhiệt độ điều khiển đúng chưa, cài áp suất giữ,thời gian giữ và vùng đệm phù hợp. Tăng kích thước cổng phun tại những vùng dày và tăng đường kính của cuống phun và cổng phun cho nhựa điền đầy sản phẩm. 7.Các vùng có độ bóng mờ khác nhau Sản phẩm ép phun thường có những chỗ có độ bóng rất thấp và có những chỗ có độ bóng rất cao. Không có sự đồng nhất về màu sắc hoặc độ bóng giữa các vùng. 1.Bởi vì có sự khác biệt về bề dày, như là sự thay đổi bất ngờ về bề dày, các gân để điều khiển co rút là nơi có độ bóng cao trên bề mặt của kết cấu. 2.Các vùng mờ thường xuất hiện trên các sản phẩm láng có kết cấu phức tạp( sự gia tăng bề dày đột ngột,gân ). Trong cùng một thời gian thì quá trình điền khuôn không đều. 3.Trên các đường liên lưu và giao lưu gây ra do dòng chảy. 4.Cổng phun và cuống phun có kích thước nhỏ. 5.Nhiệt độ khuôn và nhiệt độ chảy và tốc độ phun không thích hợp 6. Áp suất giữ và thời gian duy trì áp quá ngắn. 7.Nhựa chảy không đồng nhất khi tiếp xúc với thành khuôn. 1.Tránh các vùng dày và sự thay đổi bất ngờ về bề dày; nếu có thể nên dùng bề dày thành đồng nhất. 2.Tối ưu hình dáng sản phẩm và điền khuôn. VD: thay đổi tốc độ phun ở các vùng khác nhau. Đánh bóng sản phẩm cuối cùng 3. Đưa các vị trí wild line vào những vùng không nhìn thấy bằng cách tăng tính chảy hay hạn chế. 4. Kích thước của cuống phun và cổng phun phù hợp. 5.Tối ưu nhiệt độ gia công. 6. Điều chỉnh đúng áp suất duy trì và thời gian duy trì áp. 7.Cải thiện hệ thống van thoát khí 8.Kiểm tra hệ thống làm nguội của khuôn. 8. Các vết rạn Dạng các vân trắng( do sự khuếch tán ánh sáng ) Gây ra do tác động vượt quá mức cho phép. Tác động tử bên ngoài,xuất hiện do lực lấy sản phẩm. Do ứng suất dư tạo thành. Ứng suất nội trong sản phẩm do điều kiện gia công không phù hợp. Có thể do phun chất róc khuôn, sinh ra ứng suất nứt. 1.Giảm lực tác động lên khuôn từ bên ngoài hoặc dùng nhựa nhiệt dẻo ít nhảy cảm với ứng suất hơn.Tối ưu thiết kế khuôn. 2.Xem lại thiết kế sản phẩm để cải thiện tính chảy. 3.Tăng nhiệt độ bề mặt khuôn và nhiệt độ chảy của nhựa, giảm áp suất duy trì, cài lại thời gina và tốc độ phun cho phù hợp, mục đích là giảm ứng suất trong gia công, không lấy ra khỏi khuôn với một ứng suất quá dư,chọn cơ cấu lói sản phẩm và đảm bảo lấy sản phẩm ở một lực đủ lớn mà không hư sản phẩm, thay đổi điều kiện cuống và cổng phun; thay đổi thiết kế sản phẩm. 4. Dùng lói sản phẩm phù hợp. 9. Hiệu ứng mối hàn: Các vết đen ở cuối dòng chảy hoặc ở vị trí hợp dòng chảy ( không khí bị giữ lại ) 1.Khuôn có hệ thống thoát khí kém ở cuối dòng chảy. 2.Sự hợp dòng của một số dòng chảy.Trong cả hai trường hợp khí được hình thành trong cốc khuôn được nén cao và nhựa bị quá nhiệt. 1. Đặt van khí tại những vùng đặc biệt, giảm tốc độ phun và nhiệt độ chảy. 2. Nhận dạng các vùng đặc trung bằng phân tích moldfolw, VD, thiết kế hình dạng đúng và phân bố bề dày sản phẩm hợp lý. 3. Giảm lực kẹp khuôn để giải quyết tình huống nhất thời 10. Biến dạng khi lói sản phẩm : 1.Bề mặt có dấu lói của sản phẩm, ứng suất nứt và biến dạng 2.Sản phẩm bị hỏng , các khe nứt hoặc bị nén khép. 3. Sản phẩm bị cong vênh 1.Hệ thống lấy sản phẩm: quá ít hoặc các thanh lói đặt khong đúng vị trí hoặc diện tich bề mặt của thành lói quá nhỏ. 2.Cắt xén, phồng hoặc các rãnh. 3.Hình dạng khuôn không thích hợp, ví dụ các gân không phù hợp 4.Sự co rút của lõi trong suốt quá trình ép và làm nguội. Nhiệt độ lói sản phẩm quá cao. Tốc độ lói hoặc áp suất lói cao. 5.Hiện tượng sản phẩm bị quá nén 6.Nhiệt độ khuôn không cân bằng. 1.Chắc chắn rằng biến dạng xảy ra trong quá trình lói sản phẩm là không phải do cong vênh. 2.Tối ưu hệ thống lấy sản phẩm, chắc chắn số lượng thanh lói phù hợp. Các thanh lói cần đặt ở những vùng cần lực lói lớn hơn như tại gân 3.Kiểm tra khuôn thường xuyên nếu cần thiết 4.Làm nguội lõi sản phẩm. tăng thời gian làm nguội, giảm tốc độ và áp suất lói. 5. Tăng thời gian cài đật, kiểm tra điểm chuyển từ áp suất phun sang áp suất duy trì ( tranh hiện tượnf quá chen) và giảm áp suất duy trì. 6. Giảm áp suất khuôn thông qua áp suất phun và nhiệt độ chảy. 11. Các đường vằn : Các đường tròn đồng tâm toả ra từ cuống phun, xuất hiện dạng vân trắng , đen trên bề mặt. Hệ nhựa nhiệt dẻo đa pha có khuynh hướng toả ra theo dòng chảy: Do cuống phun và cổng phun nhỏ. Sự giảm áp suất nhanh ở máy và ở hot runner. Bề dày sản phẩm quá nhỏ hoặc quá khác biệt. Dòng chảy không phù hợp. Điều kiện gia công không phù hợp. 1.Tăng kiéch thước cuống phun hoặc hot runner. 2. Giảm sự thất thoát áp suất máy và hot runner. 3.Trong trường hợp sản phẩm có phần thành mỏng lớn thì phải tăng bề dày. 4.Dùng vật liệu có tính chảy tốt 5.Tối ưu các thông số gia công( tăng nhiệt độ chảy, tăng nhiệt độ khuôn, phun với tốc độ trung bình và tăn áp suất giữ, cải thiện hệ thống van thoát khí ) 12.Bề mặt bị vân : Các gân trên bề mặt xuất hiện theo chiều dòng chảy, phần lớn là ở cuối dòng chảy, có hình dạng giống như vân tay. 1.Nhiệt độ chảy,nhiệt độ khuôn và tốc độ phun quá thấp 2.Do dòng chảy bị làm lạnh quá nhanh ở bề mặt khuôn, làm cản trở dòng chảy trong khuôn, do đó dòng chảy giữa các lớp không đồng nhất.Các lớp nhựa không tiếp xúc tốt với khuôn. 1.Tăng nhiệt độ chảy, nhiệt độ khuôn và tốc độ trục vít. 2. Mở rộng các đường dẫn nhựa và tối ưu hình dạng khuôn. 3.Giảm chiều dòng chảy bằng cách thêm cuống phun. 13.Hiện tượng phun thiếu Khuôn không được điền đầy 1.Nhiệt độ chảy,nhiệt độ phun và tốc độ phun quá thấp. 2.Nhựa chưa được dẻo hoá hoàn toàn. 3. Áp suất phun không phù hợp. Đường kính trục vít quá lớn. 4.Hệ thống van thoát khí không phù hợp. 5.Dòng chảy nhựa không phù hợp. 6.Bề dày sản phẩm quá nhỏ hoặc quá dài 7.Hình dáng cuốn phuôn không phù hợp 1. Tăng nhiệt độ chảy vào hoặc nhiệt độ khuôn cùng với sự tăng tốc độ phun. 2.Tăng thể tích ohun và kiểm tra hệ thống van một chiều ( thể tích phun quá nhỏ, không có vùng đệm). Tăng áp suất ngược. 3. Cài đặt phù hợp giữa áp suất phun và thể tích phun. 4.Cải thiện hệ thống van thoát khí, giảm lực kẹp khuôn. 5. Thay đổi dòng chảy nhựa cho phù hợp. 6.Sửa khuôn cho phù hợp với loại vật liệu. 7. Nới rộng đầu phun, cuống phun và runner 14.Ba via Ba via được hình thành trên đường giáp mí sản phẩm 1.Sai số giữa 2 nửa khuôn quá lớn hoặc khuôn bị hư. 2.Lực kẹp khuôn không phù hợp hoặc cài quá thấp. 3. Nhiệt độ chảy, tốc độ phun, hoặc áp suất trong khuôn quá cao. 1. Điều chỉnh khuôn cho thích hợp hoặc sửa lại các chỗ hư hỏng. 2. Cài lại lực kẹp khuôn cao hơn hoặc thay đổi máy lớn hơn. 3. Áp suất phun thấp, tốc độ phun hoặc áp suất giữ nhỏ hơn. Chuyển qua áp suất duy trì sớm hơn. 4.Giảm nhiệt độ chảy và nhiệt độ khuôn. 15.Hiện tượng phun tia Thường dòng chạy có dạng ngoằn ngoèo, có thể nhìn thấy trên bề mặt khuôn. Các vết dòng chạy thô, có màu sắc hoặc độ bóng khác nhau. Dòng chảy được phun trực tiếp vào cốc khuôn mà không tiếp xúc với thành khuôn. Do lớp ngoài bị nguội nên có sự chảy không đồng nhất với phần còn lại. Kết quả gây hiện tượng weld lines, không đồng nhất về làm nguội và ứng suất nội.Gây ra do vị trí cổng phun sai. Tối ưu tốc độ phun Đặt vị trí cổng để dòng chảy đập vào thành khuôn Dùng vật liệu có độ nhớt cao hơn Sử dụng tốc độ phun thay đổi 16. Hiện tượng cong vênh Sản phẩm bị biến dạng và xoắn. 1.Thiết kế khuôn không phù hợp và sản phẩm có sự khác biệt về bề dày dẫn đến áp suất khuôn khác nhau và co rút khác nhau. 2. Vị trí và thiết kế cuống phun không phù hợp 3. Gây ra do cài nhiệt độ khuôn và tốc độ phun không đúng 1. Tránh ứng suất nội bằng cách chọn vật liệu và hình dạng sản phẩm ( cân bằng vật liệu và hình thành sản phẩm ( cân bằng bề giày). Tối ưu khuôn bằng chương trính 2.Kiểm tra vị trí cưống phun 3.Tối ưu điều kiện gia công. 17. Hiện tượng cầu vòng Ánh sáng khúc xã trên bề mặt sản phẩm tạo hiệu ứng cầu vồng. 1.Gây ra do tốc độc trượt cao 2. Thường thấy ở nhựa LURANS 7975 dạng màu gì 1. Tăng nhiệt độ dòng chạy 2.Giảm tốc độ fun 3..Nới lôngn ra CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SOLIDWORKS Hình 4.1: Màn hình lúc khởi động solidword 2007 Đây là một trong những sản phẩm nổi tiếng của hãng Dassault systemn, bên cạnh một sản phẩm nổi tiếng khác của hãng này là Catia.Phần mềm SolidWorks® 3D CAD là phần mềm trực quan và cho phép bạn thiết kế các sản phẩm cơ khí nói riêng và hình khối nói chung tốt nhất bằng cách cho phép thiết kế theo nhóm làm việc do đó sẽ nhanh và mạnh hơn. SolidWorks đưa ra sáng kiến điều khiển tập thể và hàng trăm các yêu cầu khách hàng phản hồi được nâng cấp, mang đến cho tổ chức của bạn một cuộc cạnh tranh hết sức sôi động.Việc thiết kế sản phẩm tốt hơn thông qua các khả năng 3D CAD mà chưa phần mềm nào địch nổi, nó còn dễ cho việc sử dụng. Với phần mềm SolidWorks , dữ liệu thiết kế là 100% có thể hiệu chỉnh, và có quan hệ chặt chẽ giữa các phần, tổ hợp và các bản vẽ luôn luôn được cập nhật.Dễ dàng sử dụng. Giảm bớt các bước thiết kế thông qua hàng tác các sáng kiến tiết kiệm thời gian. Sự lộn xộn được giảm đi đáng kể và giảm tối đa sự mệt mỏi với sự tích hợp của hệ thống Heads-up User Interaction, một tập các chức năng hiển thị và điều khiển trực quan đã được đưa ra.Thống nhất dữ liệu 2D và 3D. Sửa đổi và bảo dưỡng các file DWG theo cách thức định dạng tự nhiên với công cụ DWGeditor™, một công cụ biên tập cung cấp giao diện sử dụng thân thiện cho gia đình người dùng AutoCAD®. Nắm lấy các công cụ cao cấp nhất cho việc chuyển đổi dữ liệu 2D thành 3D, duyệt lại cấu trúc hình học 2D, và cho phép làm mịn với công nghệ 3D CAD, và thêm các thành phần mở rộng về tài liệu hướng dẫn với người dùng AutoCAD.Khả năng duy nhất. Làm cho việc sử dụng một số lượng lớn các công cụ xây dựng sẵn và các chức năng mới mà chỉ có ở phần mềm SolidWorks 3D CAD: SolidWorks Intelligent Feature Technology (SWIFT™) (Công nghệ đặc trưng thông minh SolidWords) – Cơ bản thì các bản thiết kế xử lý với công nghệ mới là dùng cho công nghệ mức chuyên gia với 3D CAD’s là phép thiết kế bằng tay với mọi người dùng bình thường dễ dàng hơn. Ví dụ, SWIFT cho phép bạn đặt thuộc tính thứ tự từng phần như phác hoạ và bo tròn (fillets) tự động. Phân tích các phần bên trong – Xác thực tính nguyên vẹn thiết kế và giảm giá thành của vật liệu với công cụ COSMOSXpress™, chỉ cần một cú nhấp chuột để mở bảng phân tích cho phép bất kì ai cũng có thể kiểm tra bản thiết kế một cách nhanh chóng và dễ dàng. Kết nối Design – chia sẻ các bản thiết kế dễ dàng với eDrawings®, công cụ cho phép dùng email đầu tiên này dễ dàng tạo các sản phẩm thiết kế theo dạng kết nối design. Đơn giản chi sẻ các định nghĩa thiết kế qua bộ máy bên ngoài và các nhóm làm việc bằng các thiết kế SolidWorks 3D qua lại và các tài liệu Adobe® PDF. Các công cụ thiết kế máy (Machine) – Làm việc với một tập hợp đầy đủ các thiết kế kết nối, mối hàn, phân tích và các công cụ tài liệu. Lấy các lớp tốt nhất, kết hợp đầy đủ với khả năng kim loại cho phép bạn di chuyển nhanh chóng từ thiết kế từng thời kỳ đến thiết kế cuối cùng. Tiết kiệm thời gian với một thư viện các đặc điểm thiết kế máy. Công cụ thiết kế Mold – Tự động tạo các lõi và lỗ với công cụ mold xây dựng sẵn. Sử dụng MoldflowXpress với một thiết kế dựa trên các hộp thoại wizard để phê chuẩn, điều đó sẽ nhanh hơn và dễ dàng hơn trong việc kiểm tra sự giao nhau của các phần chất dẻo. Công cụ thiết kế sản phẩm Consumer – Tăng tốc thiết kế các sản phẩm hàng hóa (consumer) bằng các công cụ tiện ích tạo và sản xuất các bề mặt hảo hạng. Khả năng tìm kiếm toàn cầu – Tìm kiếm nhanh chóng tất cả các file SolidWorks, cho dù nó có lưu nội bộ tại máy hay được chia sẻ trên mạng. Truy cập trực tuyến để lấy các thành phần – Tiết kiệm thời gian với công cụ 3D ContentCentral®, một khu tài nguyên web cung cấp các file CAD có các thành phần được cung cấp.Các mô hình từng phần. Tạo các thiết kế dễ dàng với các đặc điểm extrudes (nâng chiều cao hình 2D thành 3D), revolves (tròn xoay), advanced shelling, tạo các vùng mẫu - patterns, và giữ các đặc điểm từng phần. Tăng tốc mô hình các phần sử dụng đặc điểm theo cấp độ điều khiển trên nhiều phần. Tạo thiết kế tức thì (real-time) thay đổi thông qua các đặc điểm biên tập động và phác.Các mô hình kết hợp. Thao khảo trực tiếp tất cả các phần và duy trì liên kết quan hệ khi tạo ra một phần mới. Lợi ích này chưa phần mềm nào làm được cho khối lượng thiết kế lớn với hàng nghìn phần. Làm việc nhanh hơn với chế độ Lightweight. Đặc điểm kéo thả rất nhanh các thành phần. Tăng tốc thiết kế kết hợp với công cụ bắt dính (snap-to-fit SmartMates) và dùng lại Smart Components cho phép kích thước tự động với các thành phần khác. Giả lập chuyển động và tương tác cơ khí giữa các khối (solids) bằng khả năng công cụ độc nhất Physical Simulation. Giả lập các hành động belts, chains, racks, pinions, và gear, đồng thời đặt sự khác nhau thông qua màu, kết cấu vật liệu, và các thuộc tính khác trên màn hình.Vẽ 2D. Phát triển các chức năng bộ máy vẽ bỏ qua các đối tượng đơn line hoặc arc. Cấu trúc liên kết đầy đủ với các bản vẽ - quan sát bản vẽ và nhóm cụm vật liệu cập nhật mỗi khi bạn sửa đổi phần nào đó hoặc cả bản thiết kế. Tự động tạo nhiều khung nhìn hoàn chỉnh đầy đủ các chiều quan sát. Tạo ra các cụm vật liệu cho toàn bộ dự án với một cú click đơn. Tự động thêm các quả bóng vào tất cả các thành phần trong một bản vẽ để gióng hàng chúng dễ dàng. Dễ dàng thay đổi kích thước, kiểm tra lỗi chính tả văn bản, chú thích. Tạo các sản phẩm và các bảng thông số dễ dàng như các bảng người sử dụng tạo ra So sánh các bản vẽ dễ hơn với việc làm nổi lên và nhìn thấy sự thay đổi rõ ràng với các phiên bản khác. Tạo ra sự độc nhất trong các chức năng của bản vẽ 3D. Chức năng 3D Drawing View cho phép bạn xem từng phần 3D không cần ở trong môi trường vẽ. Thiết kế phác họa sử dụng các khối bố bụ cho phép bạn thiết kế nhanh chóng và xử lý từng phần cơ cấu 2D trước khi tạo thành 3D. Tạo bề mặt (Surfacing), chụp Capture và hiệu chỉnh với các khả năng phác họa cao cấp 3D.Sử dụng công cụ bề mặt dạng tự do Freeform để "kéo và đẩy" - “push and pull” nhằm điều khiển các điểm dễ dàng và tạo kiểu dáng, các bề mặt liên tục. Tạo các bề mặt phức tạp với công cụ lofts và sweep có hướng dẫn bằng các đường cong curvers, điều khiển dễ dàng với các điểm tuyến tính và đặc điểm tô sáng tạo. Các công cụ khác như Trim, extend, fillet, và knit làm việc với cả bề mặt. Chức năng CAD: Phần mềm này có ưu điểm là giao diện đẹp, thân thiện, khả năng thiết kế nhanh hơn các phần mềm khác rất nhiều nhờ vào sự xắp xếp và bố trí các toolbar một cách có hệ thống và hợp lý. Phần mềm này không có nhiều modul như Catia hay unigraphics vốn là những phần mềm lớn thiết kế trong nhiều lĩnh vực như ôtô, hàng không, điện tử, … Solidworks chủ yếu được dùng trong cơ khí chính xác, điện tử, ôtô, thiết kế cơ khí, tạo khuôn, thiết kế kim loại tấm… nói chung, về các chức năng này thì Solidworks tỏ ra có không thua kém Catia, unigraphics thậm chí còn hay hơn và tốt hơn, bởi lẽ nó chỉ chuyên về những lĩnh vực đó, cùng với người anh em Catia của mình, Solidworks trở thành một trong những phần mềm nổi tiếng thế giới của hãng Dassault systemn. chúng ta phải sử Chức năng CAM:, SolidWorks còn có 1 Modul riêng về phần CAM nữa,đó là SolidCam,Modul này chạy ngay trên giao diện của solidworks, việc sử dụng của SolidCam quả thật vô cùng thân thiện, hơn hẳn Mastercam và các phần mềm khác về tính dễ sử dụng.Nó có thể tạo dường chạy dao 1 cách nhanh chóng và có kiểm soát,cho phép bạn chọn loại máy gia công để có thể tính toán tốc độ phù hợp.Hơn nữa việc hiệu chỉnh lại đường chạy dao khi chỉnh lại mẫu thiết kế gốc là điều hoàn toàn có thể thực hiện. Chức năng CAE: có lẽ đây là một ưu điểm của hãng sản xuất, khi mà họ mua trọn gói bộ phần mềm phân tích cức kì nổi tiếng thế giới là Cosmos để tích hợp và chạy ngay trong môi trường của solidworks, làm cho chức năng Phân tích của Solid khó có thể có phần mềm khác so sánh được được. Với modul phân tích của Solidworks là cosmos, chúng ta có thể thực hiện được những bài phân tích vô cùng phức tạp nhưng rất hay, dưới đây là liệt kê một vài bài toán mà tôi đã dùng để tính với cosmos:- Phân tích tĩnh học (bài toán cẩu xuồng cứu sinh – là đề tài tốt nghiệp của mình).- Phân tích động học (bài toán chuyển động của cẩu xuồng) .- Phân tích động lực học(bài toán phân tích ứng suất khi cơ cấu chuyển động con lăn di chuyển trên ray).- Phân tích dao động.- Phân tích nhiệt học.- Phân tích sự va chạm của các chi tiết.- Phân tích thuỷ khí động học ( thông qua bài toán phân tích lượng nước chảy qua cái robine và bố trí quạt thông gió cho CPU máy tính nhằm tản nhiệt tốt hơn).- Phân tích quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn và mức độ gia nhiệt cần thiết cho quá trình đó. Bên cạnh những modul phân tích này thì Cosmos còn cho phép thực hiện nhiều bài toán khác nữa, nhưng do điều kiện thời gian không cho phép nên mình cũng chưa học được. Nói chung là chương trình tính toán nhanh và cho phép thực hiện phân tích cụm rất nhiều chi tiết, với các thông số kết quả là: ứng suất, sức căng, chuyển vị, hệ số an toàn kết cấu … Hình 4.2: Cánh tay Robot được thiết kế bằng Solidword 2007 CHƯƠNG 5 CÁC KIỂU KHUÔN NHỰA CƠ BẢN CÁC KIỂU KHUÔN CƠ BẢN Để tiêu chuẩn hóa các loại khuôn,người ta tính toán và đưa chúng vào những tiêu chuẩn nhất định.Do đó,tùy theo loại khuôn và kích thước khuôn mà cách bố trí các chi tiết khuôn như chốt,bạc,bulon… sẽ khác nhau. Ở đây chúng ta sẽ áp dụng tiêu chuẩn FUTABA của Nhật. Theo tiêu chuẩn FTABA thì khuôn gồm có các loại sau: -Kiểu S: bơm keo trực tiếp.Trong đó gồm có: SA: có tấm đỡ phía dưới tấm đực SB: có thêm tấm bửng để lói sản phẩm SC: giống SA,nhưng không có tấm đỡ SD: giống SB,nhưng không có tấm đỡ SE,SF: kiểu khuôn dùng cho việc lấy đuôi keo bằng Robot -Kiểu D: bơm keo gián tiếp.Trong đó gồm có các loại DA,DB,DC,DD,DE,DF giống kiểu S -Ngoài ra còn có các kiểu E,F…. nhưng chúng không thông dụng nên tạm thời không bàn tới ở đây Sau đây là ví dụ về 1 số kiểu khuôn thông dụng: Kiểu SC T1: tấm trần (Top Plate) A: tấm cái (Cavity Plate) B: tấm đực (Core Plate) C: gối đỡ (Spacer) E: tấm đội trên (Ejector Retainer) F: tấm đội dưới (Ejector Plate) T2: tấm đáy (Bottom Plate) KIỂU SA KIỂU DA U: Tấm đỡ (Support Plate) R: Tấm giựt đuôi keo (Runner Plate) Kiểu DB S: tấm lói bửng (Stripper Plate) CÁC CHI TIẾT KHUÔN CƠ BẢN HÌNH 5.5 HÌNH 5.6 HÌNH 5.7 HÌNH 5.8 CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ SẢN PHẨM : NẮP ỐNG CỨNG Để minh hoạ cho việc thiết kế sản phẩm nhựa đã nêu ở phần trước,ta thiết kế 1 sản phẩm làm mẫu.Ở đây ta chọn sản phẩm nắp để đậy vào ống đựng viên sủi bọt.Gọi là Nắp ống cứng (Hình 6.1) Sản phẩm được làm từ vật liệu là PP (Polypropylene).Vật liệu này có ưu điểm là có tính chống oxi hóa,các hóa chất thông dụng,có độ đàn hồi tương đối cao,giá thành trung bình. Phần đòi hỏi độ chính xác nhất của nắp là ở đường kính ø24,16.Phần này dùng để đậy chặt vào miệng của ống cứng,đường kính ngoài của nó phải lớn hơn đường kính trong của ống 1 lượng nhất định để có thể đậy chặt được Ở các mặt trụ hoặc mặt phẳng có độ cao lớn hơn 1mm (kích thước của sản phẩm chiếu song song so với hướng tách khuôn) ta phải làm cho chúng nghiêng 1 góc nhất định để sau này sản phẩm dễ lấy khỏi khuôn.Tuỳ theo độ chính xác của mặt làm việc đó mà ta chọn góc nghiêng lớn hay nhỏ Thiết kế các gân dọc bên ngoài nắp để có thể dùng tay vặn nắp ra khỏi phần ống dễ dàng,với các kích thước ở Detail B Đối với sản phẩm này,ta chọn vi trí bơm keo vào chính giữa,phía trên của nắp.Do vậy,nếu làm mặt trên hoàn toàn phẳng,sản phẩm khi ép ra sẽ còn dấu của đuôi keo cộm lên gây mất thẩm mỹ,chưa kể đến việc không thể để nắp nằm trên 1 mặt phẳng được do cấn phần thừa của đuôi keo.Vì vậy ta phải tạo vết lõm ở mặt trên của sản phẩm,ngay tại vị trí bơm keo để hạn chế các khuyết điểm trên (Detal D) Ngoài ra,để cho nhựa có thể bơm vào đều,ta tạo thêm phần lồi ở bên trong nắp để làm giếng nguội,tránh sự cản trở dòng chảy (Detail D) HÌNH 6.1: Bản vẽ nắp ống cứng Ở dưới cùng của nắp phải làm thêm phần lưỡi gà để sau này khi bỏ vào những hạt hút ẩm,và miếng giấy chặn,thì phần lưỡi gà này sẽ ngăn không cho miếng giấy không bị rớt ra ngoài.Tuy nhiên phần lưỡi gà này không được dày quá,vì lúc đó sản phẩm sẽ bị côn ngược (UnderCut) quá nhiều,không thể lói ra khỏi khuôn (Detail E) Ta còn phải thiết kế thêm các ở bên trong,dọc theo phần miệng lớn của nắp để chịu lực,giúp cho nắp được cứng vững.Ngoài ra,các gân này còn tránh cho sản phẩm bị biến dạng do co rút nhựa. CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NẮP ỐNG CỨNG XÁC ĐỊNH KIỂU KHUÔN Với cách thiết kế sản phẩm như lúc đầu (chọn vị trí bơm keo vào trên đầu sản phẩm),cho nên ta sẽ áp dụng kiểu khuôn bơm keo gián tiếp (bơn kim),và lói bằng ty lói.Vậy kiểu khuôn sẽ áp dụng là FUTABA DA Sau khi xác định kiểu khuôn,dựa vào kích thước sản phẩm và việc bố trí sản phẩm,ta tiến hành vẽ bản vẽ phác,xác định kích thước bao của khuôn,độ dày các tấm để tiến hành đặt MOLDBASE (Hình 7.1).Các bước tính toán cụ thể sẽ trình bày ở phần sau. Về phần vật liệu làm khuôn.Ta lấy theo tiêu chuẩn Futaba là thép C45.Riêng tấm đực và tấm cái: 2 tấm này cần đạt độ bóng bề mặt (theo yêu cầu của khác hàng).Vì vậy ta chọn vật liệu là thép 2083.Đây là loại thép không rỉ và cho khả năng đánh bóng tuyệt vời sau khi gia công. Trong đó: chỉ chọn các kích thước: Kích thước bao của khuôn (rộng x dài): 230x350mm Độ dày tấm cái: 30mm Độ dày tấm đực: 35mm Độ dày tấm đỡ: 35mm Các kích thước khác: lấy theo tiêu chuẩn TẠO MẶT PHÂN KHUÔN,TÁCH THÀNH PHẦN ÂM-DƯƠNG Việc đầu tiên ta phải làm trước khi tách khuôn là xác định độ co rút của sản phẩm.Việc xác định độ co rút có ảnh hưởng lớn đến kích thước và độ chính xác của sản phẩm sau này.Vì khi nhựa được điền đầy khuôn,khi nguội đi thì sẽ co lại 1 lượng nhất định (gọi là độ co rút),và mỗi loại nhựa có độ co rút khác nhau.(Tham khảo bảng thông số các loại nhựa trang 14) Đối với loại nhựa PP thì độ co rút tương ứng là từ 0.012 đến 0.02.Ta sẽ lấy giá trị theo kinh nghiệm thực tế là 0.016. Sau khi xác định độ co rút ta sẽ Scale sản phẩm lớn lên với tỷ lệ là 1.016 để tạo lòng khuôn. Tiếp theo ta sẽ tạo mặt phân khuôn để tách sản phẩm ra thành 2 phần đực (Hình 7.3) và cái (Hình 7.2) Đối với phần cái gồm nhiều gân sẽ ảnh hưởng tốc độ xử lý của máy khi thiết kế và lập trình gia công,ta có thể cắt bớt các gân này đi,và sẽ tạo chúng riêng thành 1 điện cực để bắn tạo hình trên máy EDM (Hình 7.4) Đối với với chiều sâu rãnh tạo hình sản phẩm như vậy sẽ rất khó gia công hoặc thay thế,sửa chữa sau này.Nên ta sẽ tách phần lõi bên trong ra thành cục ghép (Hình 7.5).Phần cục ghép này bên trong lại chứa ty lói sản phẩm (sẽ trình bày ở phần hệ thống lói) nên ta chọn vật liệu là thép 2311 (P20).Đây là loại thép có độ cứng cao,và chịu ma sát rất tốt.Tuy không khả năng đánh bóng không bằng thép 2083 nhưng chi tiết này tạo hình phần bên trong của sản phẩm,nên ta ko cần quan tâm đến độ bóng bề mặt. XÁC ĐỊNH SỐ LÒNG KHUÔN Các yếu tố quyết định số lòng khuôn (số sản phẩm trên 1 khuôn): Kích thước đầu phun của máy ép Kích thước,hình dáng sản phẩm Tốc độ hóa dẻo Lực kẹp cần thiết để thắng áp lực phun của nhựa vào lòng khuôn Diện tích lớn nhất của thớt máy Yêu cầu của khác hàng về thời gian (sản lượng hàng tháng,hàng năm) Số lượng sản phẩm Trình độ sản xuất Các công thức xác định số lòng khuôn Theo công suất phun của máy Trong đó: Thể tích phun lớn nhất của máy Thể tích sản phẩm Thể tích cuống phun Thể tích rãnh dẫn Theo tốc độ phun Với Trong đó: tốc độ dòng nhựa số phần phun (lần/ph) V: Thể tích sản phẩm + rãnh dẫn Dựa vào lực kẹp lớn nhất: Trong đó: Lực kẹp lớn nhất của máy (KN) hệ số an toàn.Tường chọn f = 1.2 – 5 áp suất phun lớn nhất (MPA) tổng diện tích hình chiếu khuôn và rãnh dẫn Công thức số 3 còn có thể được tính theo cách đơn giản hơn như sau: Trong đó: 400: áp lực nhựa trung bình trong lòng khuôn (lấy theo giá trị thực nghiệm) Như vậy,áp dụng công thức 7.3.4, ta sẽ tính được lực kẹp khuôn tối thiểu cho 1 lòng khuôn là: Đối với máy ép hiện có (90 tấn) dùng để ép ra sản phẩm này,ta tính ra được số lòng khuôn =90/2,6= 36 (lòng khuôn) Tuy nhiên vì yêu cầu sản lượng hàng năm không nhiều (khoảng 20 ngàn SP/năm) nên ta chọn số lòng khuôn = 8 để tiết kiệm vật liệu và chi phí gia công BỐ TRÍ LÒNG KHUÔN: Để tối ưu cho việc bơm nhựa vào sản phẩm,ta bố trí lòng khuôn gồm 2 cột,mỗi cột 4 hàng và bố trí đối xứng nhau. Chọn khoảng cách an toàn giữa 2 sản phẩm là 20mm,sau đó kết hợp với bản vẽ lắp của MOLDBASE chuẩn ta xác định được kích thước bao của khuôn là 230x350mm Sau đó ghép các lòng khuôn vừa tạo thành vào tấm đực (Hình 7.6) và tấm cái (Hình 7.7) ,ta được: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN NHỰA Thiết kế cuống phun -Cuống phun là nơi vật liệu được bơm vào khuôn.Béc phun (đầu lò) của máy ép phun tiếp xúc với bề mặt của cuống phun.Để sản phẩm và hệ thống rãnh dẫn dễ lói ra khỏi khuôn thì cuốn phun phải được vuốt từ 1.5 – 3.5mm theo dọc chiều dài của cuống và phải được làm bóng. -Thường thì cuốn phun được tạo hình từ bên trong của 1 chi tiết gọi là bạc bơm keo -Người ta thường thiết kế đường kính lỗ của đầu lò nhỏ hơn đường kính trong của bạc keo từ 0.125 – 0.75mm.Điều này đảm bảo vật liệu chuyển từ đầu lò vào bạc keo được êm,không tạo điều kiện trượt và giảm áp làm cho sản phẩm có độ nén không thích hợp gây ra các khuyết tật trên bề mặt -Đường kính của cuống phun ở vị trí giao với hệ thống rãnh dẫn chính tới thiểu phải bằng hoặc lớn hơn đường kính hoặc độ sâu của rãnh -Kích thước cuống phun phụ thuộc vào kích thước sản phẩm và đặc biệt là bề dày sản phẩm -Dựa vào các yêu cầu trên,ta chọn ra 1 loại bạc keo theo tiêu chuẩn với đường kính cuống phun bên ngoài là 16mm (Hình 7.8) Thiết kế hệ thống rãnh dẫn Thiết kế hệ thống rãnh dẫn là khâu rất quan trọng trong thiết kế khuôn.Các yêu cầu chính khi thiết kế hệ thống rãnh dẫn: Giảm tối thiểu sự hạn chế dòng chảy trong hệ thống rãnh dẫn,như diện tích ngang của rãnh không phù hợp Chiều dài tổng cộng của hệ thống rãnh nên hạn chế tối đa nếu có thể để tránh hiện tượng giảm áp suất và nhiệt độ của vật liệu Diện tích ngang của hệ thống rãnh phải đủ lớn để cho thời gian nguội của nhựa trong rãnh không vượt quá thời gian nguội của miệng phun.Điều này giúp cho áp suất duy trì đúng với tính toán Khoảng cách dòng chảy của nhựa từ tâm cuống phun đến mỗi sản phẩm phải bằng nhau Giảm tỉ lệ khối lượng nhựa trong rãnh dẫn mà không mâu thuẫn với các yêu cầu trên Dựa vào các yêu cầu trên ta thiết kế rãnh dẫn trên tấm giựt đuôi keo như sau (Hình 7.9) Thiết kế miệng phun Do chúng ta áp dụng kiểu bơm keo gián tiếp,khuôn gồm 8 sản phẩm nên cũng sẽ có 8 miệng phun (cổng vào keo tương ứng) 1 số yêu cầu khi thiết kế miệng phun: Tránh thiết kế cổng gây ra dòng chảy dài hội tụ tạo thành bẫy khí,tại các vị trí đó có thể thiết kế các van thoát khí Nếu có thể thì thiết kế vị trí của cổng ở vùng sản phẩm dáy nhất Lựa chọn vị trí cổng để sán phẩm đạt độ bền cao nhất theo chiều dòng chảy,đặc biệt vật liệu có độn hoặc gia cường Miệng phun phải được đặt xa các phần sẽ chịu va chạm hay chịu uốn.Khu vực miệng phun có khuynh hướng chịu ứng suốt dư do quá trình điền đầy khuôn và thường là vị trí yếu nhất Hạn chế các dòng chảy giao nhau,đặc biệt là tại các vị trí chịu ứng suất và va đập cao.Nên định hướng các dòng chảy giao nhau tại những chỗ dày của sản phẩm Với những khuôn có nhiều cốc khuôn,yêu cầu miệng phun của mỗi cốc phải có cùng kích thước (đường kính và bề dày).Điều này đảm bảo có sự cân bằng dòng chảy đến mỗi cốc khuôn Dòng chảy phun thẳng trực tiếp vào thành cốc khuôn để tránh sự ửng đỏ và phun tia Nếu có thể,nên đặt cổng tại những chỗ khuất của sản phẩm Với các yêu cầu trên,ta thiết kế 8 cổng vào keo bên tấm cái với kích thước như sau (Hình 7.10) Ngoài ra để cho 1 hệ thống bơm keo hoàn chỉnh,ta còn phải thiết kế thêm vòng định vị bạc keo Vòng định vị bạc keo Khi lắp khuôn lên máy ép phun,để đầu lò máy ép và bạc keo được đồng tâm,người ta gắn thêm 1 vòng định vị phía trên cùng của khuôn,vòng định vị này sẽ được định tâm vào 1 lỗ định tâm có sẵn trên tấm thớt của máy ép. Tùy lọai máy ép người ta sẽ gắn lên khuôn 1 vòng định vị có kích thước khác nhau Ngoài ra vòng định vị còn có chức năng giữ chặt bạc keo không cho rớt ra ngoài Đường kính ngoài của vòng định vị phải nhỏ hơn đường kính lỗ định tâm trên máy ép Đối với máy ép đã chọn,với đường kính lỗ trên thớt máy = 100mm ,ta sử dụng vòng định vị sau (Hình 7.11) THIẾT KẾ HỆ THỐNG ỐNG GIẬT ĐUÔI KEO 1 yêu cầu nữa khi thiết kế hệ thống bơm keo kiểu gián tiếp như trên là khi mở khuôn,ta phải làm sao cho đường keo tách rời với sản phẩm và phần keo thừa ở chỗ rãnh dẫn và cổng phun phải tách ra khỏi khuôn để có thể lấy ra dẽ dàng.Đó cũng chính là lý do ta chọn kiểu khuôn D vì các kiểu khác không làm được điều này.Hệ thống giật đuôi keo hoạt động như sau: Đầu tiên ta phải đảm bảo khi mở khuôn,tấm dương (7) và tấm âm (6) không được tách ra trước,nếu không như vậy thì đuôi keo không thể lấy ra được.Do đó ta gắn vào giữa tấm dương và tấm âm 4 chốt nhựa (8),chốt này nằm cố định trên tấm đực và có công dụng tạo lực ma sát không cho 2 tấm dương và âm tách ra trước.Tuy nhiên,sau 1 thời gian hoạt động,chốt này chịu lực ma sát rất nhiều nên chắc chắn sẽ bị mòn phần bên ngoài.Do đó bên trong chốt ta gắn vào 1 bạc côn và 1 bulon điều chỉnh để khi xiết bulon cho bạc côn đi vào chốt nhựa thì phần côn của bạc sẽ nong cho chốt lớn ra 1 lượng nhất định,phần lớn ra này có thể thay thế cho phần nhựa đã bị mất đi do lực ma sát. (Hình 7.14) Quy trình mở khuôn như sau Khi mở khuôn (Hình 7.15) ,tấm giật đuôi keo và tấm âm sẽ tách ra trước do lực liên kết giữa 2 tấm này là yếu nhất Ta thiết kế 8 ty giật đuôi keo (4) ở 8 vị trí miện phun.Ty giật đuôi keo này được gắn cố định vào tấm trần (5) và có thể trượt trong tấm giật đuôi keo.Nhiện vụ của nó là giữ chặt đuôi keo để khi mở khuôn,phần đầu đuôi keo,chỗ tiếp xúc với sản phẩm sẽ bị đứt ra.Phần keo thừa lúc này sẽ dính lại trên bề mặt tấm giựt đuôi keo Ngoài ra,ta gắn 4 pat giật bên hông khuôn.Pat này có rãnh ỡ giữa đễ 2 bulon trên tấm giựt đuôi keo và tấm cái có thể trượt bên trong.Vì hiện tại phần đầu ty giật đôi keo còn nằm trong phần keo thừa nên không thể lấy phần này ra được.Do đó ta phải tiếp tục tách 2 tấm trần và tấm giật đuôi keo ra (Hình 7.16) để ty giật đuôi keo này rút ra khoải phần keo thừa.Vì vậy ta gắn 4 pat dẫn này là để khi phần thân bulon gắn trên tấm cái đụng vào cử chặn trên pat dẫn thì tấm giật đuôi keo và tấm cái không tiếp tục tách ra được nữa.Do mặt phân khuôn vẫn tiếp tục mở nên lúc này 2 tấm trần và tấm giựt đuôi keo sẽ bắt đầu tách ra Ta gắn vào giữa 2 tấm trần và tấm giựt đuôi keo 4 lò xo (9) để đảm bảo chúng tách ra hoàn toàn Lúc này phần keo thừa (10) đã được thoát ra khỏi ty giật đuôi keo,chỉ còn phần cuống còn mằm trong bạc bơm keo.Do đó phần này có thể lấy ra dễ dàng bằng tay,bằng Robot hoặc cho rớt tự động (Ở kiểu khuôn này chúng ta thiết kế lấy đuôi keo thừa bằng Robot) Do hành trình mở khuôn vẫn tiếp tục,cho nên khuôn vẫm tiếp tục mở đến khi phần long đền (3) ở đầu 4 chốt bung chạm vào mặt tấm cái,khi đó 4 chốt bung này sẽ giữ nhiệm vụ tách tấm âm ra khỏi tấm dương,để sản phẩm có thể lấy ra sau này (Hình 7.17) Những điều cần lưu ý Thiết kế cử hành trình của pat chặn dài hơn tổng chiều cao(tính cả phần cuống) của phần keo thừa 1 khoảng an toàn để phần keo thừa có thể lấy ra dễ dàng Thiết kế cử hành trình của chốt bung dài hơn cử hành trình của pat chặn 1 đoạn lớn hơn phần đầu của ty giật đuôi keo,như vậy ty giật đuôi keo mới có thể rút ra hết khỏi đuôi keo thừa.Tuy nhiên sự chênh lệch khoảng cách này không được lớn hơn độ dày của tấm giật đuôi keo,nếu lớn hơn thì lúc mở khuôn ty giật đuôi keo sẽ rút ra bên ngoài tấm giật đuôi keo,điều này rất nguy hiểm khi đóng khuôn.Thường thì ta thiết kế khoảng chênh lệch này khoảng 5-10mm 1 điều nữa cần lưu ý khi thao tác trên máy ép phun để chỉnh khoảng mở khuôn: khoảng cách giữa tấm cái và tấm đực sau khi tách ra phải lớn hơn gấp đôi chiều cao của sản phẩm,để sản phẩm có thể lói ra dễ dàng sau này Thiết kế hệ thống lói Hệ thống lói đóng vai trò quan trọng trong khuôn ép phun,việc bố trí hệ thống lói phù hợp sẽ giúp lấy sản phẩm ra khỏi khuôn dễ dàng,đảm bảo phần ngoại quan bên ngoài của sản phẩm,nó còn góp phần giảm chu kỳ ép ra 1 sản phẩm.Những lưu ý khi thiết kế hệ thống lói đối với kiểu lói ty như khuôn trên: Phải đảm bảo độ cứng vững của ty lói,tránh trường hợp khoảng lói quá dài mà đường kính ty lói lại quá nhỏ Bố trí độ lớn khoảng cách giữa các ty lói phù hợp.Khoảng cách quá dài sẽ không đủ lực để lói sản phẩm,ngược lại khoảng cách ngắn sẽ tốn chi phí gia công và không đủ chỗ bố trí hệ thống làm nguội Khoảng cách lói phải lớn hơn chiều cao sản phẩm ít nhất là 5mm Ty lói được gắn từ tấm đội trên cho đến tấm mặt trên cùng của tấm dương (hoặc cục ghép dương).ta không thể nào gia công chính xác hết các lỗ để gắn ty lói qua nhiều tấm khuôn được.Vì vậy có những chỗ có thể gia công với sai số lớn được để có thể rút ngắn thời gian gia công (Hình 7.19) Chiều cao gối đỡ phải tính toán sao cho khi khuôn lói hết khoảng lói đã tính toán thì giữa tấm đội trên và tấm đỡ phải có 1 khoảng hở an toàn Đối với sản phẩm Nắp ống cứng,vì có thêm phần UnderCut nên cần phải có lực lói thật lớn mới có thể lói sản phẩm ra được,nên ta thiết kế ty lói ø12 lồng vào giữa cục ghép dương (Hình 7.18) Ta có hành trình lói sản phẩm như sau 8 ty lói (1) được lồng vào khuôn như hình 7.19 ở vị trí tâm của 8 sản phẩm Theo Moldbase có sẵn 4 chốt lùi (2) để khi khuôn đóng lại,mặt tấm cái chạm vào chốt lùi,sẽ đẩy cả 2 tấm đội về lại vị trí ban đầu Ở giữa tấm đáy,ta gia công lỗ ø50 để xy lanh đẩy trên máy ép phun có thể đẩy 2 tấm đội lên Để lói sản phẩm,xilanh đẩy trên máy ép phun đẩy 2 tấm đội lên,theo đó,ty lói sẽ lói sản phẩm (8) ra khỏi khuôn (Hình 7.20) Ta bố trí 4 lò xo (7) lồng trong 4 chốt lùi,chúng có công dụng sau khi xi lanh lói trên máy ép phun rút về thì dưới lực đẩy của lò xo,2 tấm đội cũng tự lui về.Do vậy,nếu có trường hợp sản phẩm đã ra khỏi cục đực nhưng ty lói vẫn còn nằm trên sản phẩm thì khi ty lói lùi về,sản phẩm vướng lại ở phần đầu của cục dương và sẽ tự rớt ra ngoài. Ngoài ra ta còn phải tính đến sự liên quan giữa chiều dài của lò xo và khoảng cách lói để tính chiều cao gối đỡ,để khi 2 tấm đội lói lên 1 khoảng đã tính toán thì lo xo vẫn chưa nén hết.Theo đó ta chọn lò xo cọng dẹp với chiều dài 40mm và độ nén là 50% Thiềt kế hệ thống làm nguội Để điều khiển nhiệt độ khuôn và để thời gian làm nguội ngắn,cần phải biết đặt hệ thống làm nguội chỗ nào và dùng hệ thống làm nguội nào.Điều này rất quan trọng vì thực tế là thời gian làm nguội chiếm khoảng 50 ÷ 60% toàn bộ thời gian của chu kỳ khuôn.Do đó làm cho quá trình làm lạnh rất quan trọng để làm giảm thời gian của cả chu kỳ Phải điều khiển nhiệt độ khuôn để có dòng nhựa êm chảy vào trong khuôn.Để tránh làm nguội quá nhanh,về lý thuyết tốt nhất là giữ nhiệt độ khuôn cao ở cuối dòng chảy Để điều khiển tốt nhiệt độ trong khuôn cần lưu ý những điểm sau: Kênh làm nguội phải đặt gần bề mặt khuôn càng tốt,nhưng chú ý đế độ bền cơ học của vật liệu khuôn Các kênh làm nguội phải đặt gần nhau 1 khoảng nhất định Nên chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vòng làm nguội để tránh các kênh làm nguội quá dài dần đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa đầu vào và đầu ra Đặc biệt chú ý đến việc làm nguội những phần dày của sản phẩm Chú ý tính dẫn nhiệt của vật liệu khuôn Dù hệ thống làm nguội đóng vai trò quan trọng như vậy nhưng ta vẫn phải thiết kế chúng sau cùng để tránh đụng chạm với hệ thống lói sản phẩm và các hệ thống khác Ở khuôn trên ta thiết kế hệ thống làm nguội cho 2 chi tiết chịu nhiệt nhiều nhất là tấm dương và tấm âm.Vì kích thước khuôn tương đối nhỏ nên ta bố trí hệ thống làm nguội gồm những lỗ tròn xuyên suốt từ đầu này đến đầu kia của tấm. Như vậy về cơ bản ta đã thiết kế xong các hệ thống và chi tiết khuôn.Ta có bản vẽ lắp như sau: CHƯƠNG 8 PHỤ LỤC 1: BẢN THÔNG SỐ NHỰA NHIỆT DẺO BẢNG 8.1: THÔNG SỐ NHỰA NHIỆT DẺO STT VẬT LIỆU KÝ HIỆU ĐỘ CO RÚT ĐỘ CỨNG TỶ TRỌNG Tº BIẾN DẠNG ÁP LỰC ÉP (kgf/cm³) Tº KHUÔN 1 Ny lon 6 PA 6 1 - 1.5 R100 - 120 R100 - 120 66 80 700 - 1750 60 -80 2 Nylon 6-GR PA 6 - GR 0.5 3 Nylon 6/6 PA 6.6 1 - 2. R108 - 120 R102 - 120 66 - 86 700 -1750 60 - 80 4 Nylon 6/6-GR PA 6.6- GR 0.5 5 Low Density Polyethylene LDPE 1.5 - 3 D41 - 46 0.91 - 0.93 32 - 41 560 -2100 20 - 60 6 Hight Density Polyethylene HDPE 2 - 3. D60 - 70 0.94 - 0.97 43 - 49 700 - 1400 10. - 60 7 Polystyrene PS 0.5 - 0.7 M65 - 80 M65 - 80 <104 700 - 2100 20 - 60 8 Styrene - Acryllonitrile AS 0.4 - 0.6 M80 - 90 1.08 - 1.1 88 - 102 700 - 2310 50 - 70 9 Polymethyl Methacrylate (ACRYLIC) PMMA 0.3 - 0.6 R99 - 120 1.08 - 1.18 74 - 102 700 - 1400 40 - 70 10 Polycarbonate PC 0.8 R115 1.2 130 - 138 700 - 1400 90 - 110 11 Polyoxymeth (Acatal) POM 2 M94 (R120) 1.42 124 700 - 1400 95 POM 30% Glass) M75-90 1.56 157 - 174 700 - 1400 95 12 Polyvinyl Chloride,rigid PVC - R 0.5 - 0.7 D 65 - 85 1.35 - 1.45 54 - 80 700 - 2800 10. - 60 13 Polyvinyl Chloride,soft PVC - S 1 - 3. 14 Acrylonitrile - Butadiene-Styrene ABS(chịu nhiệt) 0.4 - 0.6 R110 - 115 1 - 1.08 114 - 118 560 - 1750 50 - 60 ABS(chịu va cham) R100 105 1.02 - 1.04 102 -103 560 - 1750 60 - 80 15 Polypropylene PP 1.2 - 2 R85 - 110 0.9 - 0.91 57 - 64 700 - 1400 10. - 60 PHỤ LỤC 2 : KẾT CẤU MỘT SỐ KHUÔN PHỤ LỤC 3: MỘT SỐ SẢN PHẨM THIẾT KẾ BẰNG SOLIDWORKS Hình 1: Nón bảo hiểm Hình 2 : Thiết kế chai nhựa Hình 3: Thiết kế kim loai dập tấm Hình 4 : Kết cấu khuôn ép nhựa TÀI LIỆU THAM KHẢO -Công nghệ ép phun (Trung tâm kỹ thuật chất dẻo TPHCM) -Misumi: Standard Component For Plastic Mold -Plastic Injection Mould Design and Making (Carlos A. Reyes) -Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa (PTS Vũ Hoài Ân) PHẦN MỀM HỖ TRỢ -SolidWorks 2007 -MasterCam 9.1 -AutoCad 2007