LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
TÓM TẮT
Nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất là mục tiêu quan trọng trong ngành công nghiệp ép phun nhựa. Đồ án này trình bày quy trình thiết kế và chế tạo khuôn ép phun hai tấm cho mẫu thử độ bền kéo và uốn theo tiêu chuẩn ASTM D638 và ASTM D790. Phần mềm thiết kế Autocad, Creo,... được sử dụng để tạo mô hình mẫu thử và các chi tiết của khuôn, bao gồm lòng khuôn, hệ thống kênh dẫn, hệ thống đẩy sản phẩm và hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer. Điểm đặc biệt của hệ thống Cooling Layer là sử dụng các viên bi được đặt trong kênh dẫn nước nằm dưới tấm insert, góp phần tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt và phân bố nhiệt độ đồng đều hơn.. Khuôn được chế tạo bằng các phương pháp gia công CNC, mài,... Kết quả thử nghiệm ép phun cho thấy khuôn đáp ứng yêu cầu về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt của mẫu thử. Ngoài ra, hệ thống Cooling Layer giúp rút ngắn thời gian làm mát, giảm cong vênh sản phẩm,....
iv
ABSTRACT
Enhancing product quality and production efficiency are crucial goals in the plastic injection molding industry. This project presents the design and manufacturing process of a two-plate injection mold for tensile and flexural test specimens, adhering to ASTM D638 and ASTM D790 standards. Design software such as AutoCAD and Creo were utilized to create the specimen model and mold components, including the cavity, runner system, ejection system, and a Cooling Layer system. Notably, the Cooling Layer system incorporates small spheres within the water channels beneath the insert, enhancing heat transfer efficiency and ensuring a more uniform temperature distribution. The mold was manufactured using CNC machining, grinding, and other fabrication techniques. Injection molding trials demonstrate that the mold meets the required specimen shape, dimensions, and surface quality standards. Furthermore, the Cooling Layer system effectively reduces cooling time and minimizes product warpage.
v
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP..........................................................................i
LỜI CAM KẾT .........................................................................................................ii
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... iii
TÓM TẮT ................................................................................................................iv
MỤC LỤC................................................................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................x
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................xi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................xv PHÂN CHIA NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ..............................................................xvi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.......................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................1 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài...................................................1 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài..................................................................2 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .............................................................2 1.5. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................3 1.6. Kết cấu của ĐATN.....................................................................................4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ....................................................................................5 2.1. Giới thiệu ...................................................................................................5 2.2. Tổng quan về công nghệ ép phun ..............................................................6
2.2.1. Khái niệm về công nghệ phun ép....................................................6 2.2.2. Quy trình ép phun theo từng bước ..................................................6 2.2.3. Những yếu tố giúp tối ưu quá trình ép phun...................................7 2.2.4. Máy ép phun ...................................................................................7 2.2.5. Lợi thế của ép phun.........................................................................8
2.2.6. Hệ thống gia và giải nhiệt ............................................................... 8 vi
2.3. Tổng quan về vật liệu Polymer ................................................................11 2.3.1. Khái niệm......................................................................................11 2.3.2. Phân loại [3]..................................................................................11 2.3.3. Những cơ tính cơ bản của Polymer...............................................12 2.3.4. Một số loại Polymer thông dụng và ứng dụng..............................14
2.4. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài ........................................................23
2.5. Kết cấu của bộ khuôn...............................................................................25 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .......................................................................26 3.1. Tổng quan về khuôn phun ép...................................................................26 3.1.1. Khái niệm về khuôn......................................................................26 3.1.2. Phân loại khuôn.............................................................................27 3.1.3. Kết cấu chung của bộ khuôn.........................................................28 3.1.4. Một số loại khuôn ........................................................................30 3.2. Tiêu chuẩn ASTM D638..........................................................................37 3.3. Tiêu chuẩn ASTM D790..........................................................................39 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHUÔN.........................................................................41 4.1. Thiết kế mô hình 3D của mẫu thử kéo.....................................................41 4.2. Thiết kế mô hình 3D của mẫu thử uốn ....................................................42 4.3. Thiết kế tấm Insert ...................................................................................42 4.4. Tính toán, thiết kế bộ khuôn ....................................................................44 4.4.1. Loại khuôn và số lòng khuôn........................................................44 4.4.2. Tính toán thiết kế kênh dẫn nhựa..................................................44 4.4.3. Các chi tiết tiểu chuẩn trong bộ khuôn .........................................48 4.5. Bộ khuôn hoàn chỉnh ...............................................................................51 CHƯƠNG 5: GIA CÔNG VÀ LẮP RÁP ..............................................................53
vii
5.1. Chuẩn bị trước khi gia công.....................................................................53 5.1.1. Máy gia công.................................................................................53 5.1.2. công cụ cắt ...................................................................................53 5.1.3. Xác định chuẩn phôi và hiệu chỉnh dao........................................54
5.2. Gia công 6 mặt tấm khuôn.......................................................................54 5.3. Gia công các tấm khuôn...........................................................................55 5.3.1. Tấm đế khuôn âm..........................................................................55 5.3.2. Tấm khuôn dương.........................................................................57 5.3.3. Tấm khuôn âm ..............................................................................59 5.3.4. Tấm giữ ty đẩy ..............................................................................62 5.3.5. Tấm đẩy ........................................................................................63 5.3.6. Tấm đế khuôn dương ....................................................................63 5.3.7. Gối đỡ ...........................................................................................64 5.3.8. Tấm insert .....................................................................................65 5.4. Gia công các chi tiết phụ..........................................................................67 5.5. Đánh bóng lòng khuôn.............................................................................68 5.5.1. Vai trò của việc đánh bóng lòng khuôn ........................................68 5.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đánh bóng ...........................68 5.5.3. Phương pháp và quy trình đánh bóng lòng khuôn........................69 5.5.4. Các lưu ý khi đánh bóng lòng khuôn............................................69 5.6. Lắp ráp khuôn ..........................................................................................69 CHƯƠNG 6: ÉP THỬ............................................................................................74 6.1. Các bước chuẩn bị trước khi ép ...............................................................74 6.2. Quy trình ép .............................................................................................76 6.2.1. Các bước trong quy trình ép .........................................................76
viii
6.2.2. Thông số ép sản phẩm...................................................................76
6.2.3. Sản phẩm sau khi ép .....................................................................79 6.3. Đánh giá kết quả sau khi ép .....................................................................79 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN ......................................................................................81 7.1. Kết luận....................................................................................................81 7.2. Những nội dung hoàn thành.....................................................................81 7.3. Hướng phát triển đề tài ............................................................................81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................83
ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Hệ số co rút các loại nhựa thông dụng [4]...............................................13 Bảng 3.1 Phân loại theo lực kẹp khuôn [1].............................................................28 Bảng 5.1 Quy trình gia công đế khuôn âm .............................................................56 Bảng 5.2 Quy trình gia công tấm khuôn dương......................................................57 Bảng 5.3 Quy trình gia công tấm khuôn âm ...........................................................60 Bảng 5.4 Quy trình gia công tấm giữ ty đẩy...........................................................62 Bảng 5.5 Quy trình gia công tấm đẩy .....................................................................63 Bảng 5.6 Quy trình gia công tấm đế khuôn dương.................................................64 Bảng 5.7 Quy trình gia công gối đỡ........................................................................65 Bảng 5.8 Quy trình gia công tấm insert ..................................................................66 Bảng 5.8 Quy trình gia công vòng định vị..............................................................67 Bảng 6.1. Thông số ép phun cho ba trường hợp thử nghiệm..................................76
x
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Mô hình máy ép thông dụng ......................................................................7 Hình 2.2 Thành phần hệ thống làm nguội [1]...........................................................8 Hình 2.3 Hệ thống làm lạnh vách ngăn [1]...............................................................9 Hình 2.4 Hệ thống làm nguội vòi phun [1].............................................................10 Hình 2.5 Làm nguội kiểu lỗ góc [1]........................................................................10 Hình 2.6 Hệ thống làm nguội lỗ bước [1]...............................................................11 Hình 2.7 Hạt nhựa PE .............................................................................................14 Hình 2.8 Sản phảm làm từ nhựa PE........................................................................15 Hình 2.9 Hạt nhựa PVC màu đen ...........................................................................15 Hình 2.10 Sản phẩm nhựa PVC..............................................................................17 Hình 2.11 Hạt nhựa ABS ........................................................................................17 Hình 2.12 Keycap bàn phím làm từ ABS ...............................................................18 Hình 2.13 Hạt nhựa PC ...........................................................................................19 Hình 2.14 Vỏ điện thoại làm từ PC.........................................................................20 Hình 2.15 Hạt nhựa PA6.........................................................................................20 Hình 2.16 Các mô hình làm từ PA phục vụ cho STEM .........................................21 Hình 2.17 Nhựa PP nguyên sinh.............................................................................21 Hình 2.18 Các sản phẩm được ứng dụng từ nhựa PP .............................................23 Hình 2.19 Biểu đồ mối liện hệ giữa áp suất phun và chiều dài dòng chảy [7] .......23 Hình 2.20 Biểu đồ mối liện hệ giữa nhiệt độ nhựa và chiều dài dòng chảy [7] .....24 Hình 2.21 Nhiệt độ bề mặt khuôn với khí nóng theo thời gian gia nhiệt [8]..........24 Hình 2.22 Mô hình khuôn sau khi được thiết kế ....................................................25 Hình 2.23 Mô hình phân rã khuôn ..........................................................................25 Hình 3.1 Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng [1]....................................27 xi
Hình 3.2 Kết cấu chung của một bộ khuôn [1].......................................................30 Hình 3.3 Kết cấu khuôn 2 tấm [1]...........................................................................31 Hình 3.4 Kết cấu khuôn 3 tấm [1]...........................................................................33 Hình 3.5 Khuôn nhiều tầng [1] ...............................................................................34 Hình 3.6 Khuôn nhiều tầng dùng kênh dẫn nóng [1]..............................................35 Hình 3.7 Kết cấu cơ bản của khuôn nhiều màu [1] ................................................36 Hình 4.1 Sketch 2D mẫu kéo ..................................................................................41 Hình 4.2 Tạo khối cho mẫu kéo..............................................................................41 Hình 4.3 Bo cạnh mẫu kéo......................................................................................41 Hình 4.4 Sketch 2D mẫu uốn..................................................................................42 Hình 4.5 Tạo khối cho mẫu kéo..............................................................................42 Hình 4.6 Bo cạnh mẫu uốn .....................................................................................42 Hình 4.7 Thiết kế 3D hình dạng các tấm lòng khuôn Insert...................................43 Hình 4.8 Hình 3D của mẫu kéo và mẫu uốn...........................................................43 Hình 4.9 Kích thước mẫu kéo size nhỏ theo ASTM D638 type V.........................43
Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.14 Hình 4.15 Hình 4.16 Hình 4.17 Hình 4.18 Hình 4.19
Kích thước mẫu nhựa uốn theo ASTM D790........................................43 Các kích thước của cuống phun.............................................................45 Kênh dẫn nhựa ......................................................................................45 Một số tiết diện kênh dẫn.......................................................................46 Miệng phun kiểu gối ..............................................................................46 Kích thước thiết kế cổng vào nhựa ........................................................47 Hệ thống giải nhiệt sử dụng trong khuôn ..............................................47 Bạc cuống phun theo tiêu chuẩn Misumi...............................................48 Bạc cuống phun theo tiêu chuẩn Misumi...............................................48 Tiêu chuẩn chốt dẫn hướng....................................................................49
xii
Hình 4.20 Bạc cuống phun thực tế sử dụng trong khuôn .......................................49 Hình 4.21 Kích thước tiêu chuẩn bạc dẫn hướng theo Misumi ..............................49 Hình 4.22 Bảng chọn kích thước bạc dẫn hướng....................................................50 Hình 4.23 Ty đẩy được sử dụng trong khuôn .........................................................50 Hình 4.24 Kích thước chốt giựt đuôi keo chữ “Z” .................................................50 Hình 4.25 Tổng quan về bộ khuôn..........................................................................51 Hình 4.26 Kết cấu lòng khuôn ................................................................................52 Hình 5.1 Máy phay CNC - trục đứng MAZAK VCN-430.....................................53 Hình 5.2 Dao và Collet kẹp dao..............................................................................53 Hình 5.3 Đế khuôn âm sau khi gia công.................................................................56 Hình 5.4 Tấm khuôn dương đã gia công xong .......................................................59 Hình 5.5 Tấm khuôn âm đã gia công xong.............................................................61 Hình 5.6 Tấm cố định sau khi gia công ..................................................................62 Hình 5.7 Tấm đẩy sau khi gia công ........................................................................63 Hình 5.8 Tấm đế khuôn dương sau khi gia công ....................................................64 Hình 5.9 Gối đỡ sau khi gia công ...........................................................................65 Hình 5.10 Đá mài CERATON ................................................................................66 Hình 5.11 Tấm insert sau khi gia công ...................................................................67 Hình 5.12 Vòng định vị sau khi gia công ...............................................................68 Hình 5.13 Tấm khuôn dương ..................................................................................70 Hình 5.14 Nửa khuôn dưới .....................................................................................70 Hình 5.15 Lắp tấm insert vào tấm khuôn dương ....................................................71 Hình 5.16 Hệ thống ty đẩy......................................................................................71 Hình 5.17 Hệ thống đẩy sản phẩm..........................................................................71 Hình 5.18 Cụm hệ thống đẩy sản phẩm sau khi lắp với khối đỡ ............................72
xiii
Hình 5.19 Bạc cuống phun và đế khuôn âm ...........................................................72 Hình 5.20 Nửa khuôn âm........................................................................................72 Hình 5.21 Nửa khuôn âm hoàn chỉnh .....................................................................73 Hình 5.22 Bộ khuôn hoàn chỉnh .............................................................................73 Hình 6.1 Máy ép nhựa Haitian................................................................................74 Hình 6.2 Máy gia nhiệt nước ..................................................................................74 Hình 6.3 Máy làm lạnh nước ..................................................................................75 Hình 6.4 Hạt nhựa PP .............................................................................................75 Hình 6.5 Bộ khuôn được gá và ép thử ....................................................................76 Hình 6.6 Thiết lập nhiệt độ nước ............................................................................77 Hình 6.7 Thiết lập nhiệt độ nhựa ............................................................................77 Hình 6.8 Thiết lập vị trí, áp lực, tốc độ...................................................................78 Hình 6.9 Cài đặt áp lực, tốc độ phun ......................................................................78 Hình 6.10 Sản phẩm sau khi ép ở nhiệt độ 30°C ....................................................79 Hình 6.11 Sản phẩm sau khi ép ở nhiệt độ 50°C ....................................................79 Hình 6.12 Sản phẩm sau khi ép ở nhiệt độ 70°C ....................................................79
xiv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
PP: POLYPROPYLEN
PE: POLYETHYLENE
PVC: POLYVINYL CHLORIDE
PS: POLYSTYRENE
PMMA: POLYMETHYLMETHACRYLATE
PA: POLYAMIDE
PC: POLYCARBONATE
PF: PHENOLIC FORMALDEHYDE
ABS: ACRYLONITRILE BUTADIENE STYRENE AS: ACRYLONITRILE STYRENE
GPPS: GENERAL PURPOSE POLYSTYRENE HDPE: HIGH DENSITY POLYETHYLEN
LDPE: LOW DENSITY POLYETHYLENE
PET: POLYETHYLENE TEREPHTHALATE
CNC: COMPUTER NUMERICAL CONTROL WEDM: WIRE ELECTRO DISCHARGE MACHINING
xv
PHÂN CHIA NHIỆM VỤ THỰC HIỆN
STT HỌ VÀ TÊN MSSV
NHIỆM VỤ
1
Huỳnh Hửu Trí
20143107
- Chương 1: Giới thiệu
- Chương 2: Tổng quan
- Chương 3: Cơ sở lý thuyết
- Chương 5: Gia công và lắp ráp - Chương 6: Ép thử
- Hoàn thiện thuyết minh
2
Võ Thanh Hoài
20143078
- Chương 2: Tổng quan
- Chương 4: Thiết kế khuôn
- Chương 5: Gia công và lắp ráp - Chương 6: Ép thử
- Chương 7: Kết luận
xvi
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, ngành sản xuất nhựa đang phát triển mạnh mẽ với nhu cầu ngày càng tăng về chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, việc kiểm tra tính chất cơ học của vật liệu nhựa trở nên cực kỳ quan trọng. Các bài kiểm tra độ bền kéo, uốn, va đập,... được thực hiện thường xuyên nhằm đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe, từ đó nâng cao uy tín, khả năng cạnh tranh và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Mẫu thử độ bền kéo và uốn là công cụ không thể thiếu trong quy trình kiểm tra chất lượng vật liệu nhựa. Chất lượng của mẫu thử ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và tin cậy của kết quả kiểm tra, từ đó tác động đến đánh giá chất lượng vật liệu đầu vào và sản phẩm cuối cùng.
Để tạo ra những mẫu thử đạt chuẩn, khuôn ép phun đóng vai trò vô cùng quan trọng. Một khuôn phun ép chất lượng cao dành cho sản xuất mẫu thử phải đảm bảo các yếu tố sau:
Độ chính xác kích thước: Kích thước mẫu thử phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn, đảm bảo tính đồng nhất. Sai số kích thước dù nhỏ cũng có thể dẫn đến kết quả thử nghiệm sai lệch, gây ảnh hưởng đến đánh giá chất lượng vật liệu.
Bề mặt sản phẩm: Bề mặt mẫu thử phải nhẵn, không có khuyết tật như rỗ khí, vết lõm, vết nứt, đảm bảo tính đồng nhất của vật liệu và tránh gây ra ứng suất tập trung trong quá trình thử nghiệm.
Hiệu quả làm mát: Quá trình làm mát mẫu thử sau khi phun ép ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc tinh thể, độ co ngót và biến dạng sản phẩm. Hệ thống gia và giải nhiệt hiệu quả giúp kiểm soát quá trình làm mát, đảm bảo tính đồng nhất về cấu trúc và tính chất của mẫu thử.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ chế tạo khuôn tiên tiến, đặc biệt là hệ thống gia nhiệt, giải nhiệt dạng Cooling Layer là hướng đi cần thiết. Với ưu điểm vượt trội về khả năng làm mát nhanh, đồng đều, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ khuôn, Cooling Layer góp phần nâng cao chất lượng mẫu thử, từ đó đảm bảo độ tin cậy của kết quả thử nghiệm và nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành công nghiệp nhựa.
1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học:
Đề tài góp phần nghiên cứu, ứng dụng và phát triển công nghệ gia công hiện đại như gia công CNC, WEDM,... vào chế tạo khuôn phun ép nhựa có độ chính xác và độ phức tạp cao.
1
Đề tài cung cấp giải pháp gia nhiệt và giải nhiệt hiệu quả cho khuôn phun ép bằng việc ứng dụng hệ thống Cooling Layer, từ đó góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, rút ngắn chu kỳ ép phun, nâng cao hiệu quả sản xuất.
Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực nghiệm cho việc đánh giá ảnh hưởng của hệ thống Cooling Layer đến chất lượng sản phẩm, từ đó tối ưu hóa thiết kế và chế tạo khuôn ép phun cho các sản phẩm nhựa có yêu cầu cơ tính cao.
Ý nghĩa thực tiễn:
Nâng cao chất lượng kiểm tra vật liệu: Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào chế tạo khuôn phun ép cho các sản phẩm nhựa có yêu cầu cao về cơ tính, đặc biệt là mẫu thử độ bền kéo và uốn, phục vụ cho quá trình kiểm tra, đánh giá chất lượng vật liệu.
Tăng năng suất và hiệu quả sản xuất: Hệ thống Cooling Layer giúp rút ngắn thời gian chu kỳ phun ép, tăng năng suất sản xuất mẫu thử. Bên cạnh đó, việc giảm thiểu khuyết tật sản phẩm nhờ hệ thống gia và giải nhiệt tối ưu góp phần giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả kinh tế.
Bảo vệ môi trường: Hệ thống Cooling Layer giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong quá trình phun ép, góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính và bảo vệ môi trường.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Thiết kế mô hình 3D của mẫu thử kéo và uốn theo tiêu chuẩn
- Tạo các lòng khuôn và hệ thống gia và giải nhiệt dạng cooling layer
- Hoàn thiện kết cấu khuôn
- Ép thử nghiệm sản phẩm
- Thống kê đánh giá kết quả thí nghiệm
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung vào hai đối tượng chính:
Khuôn phun ép: Đối tượng chính là khuôn phun ép hai tấm được thiết kế chuyên dụng cho việc chế tạo mẫu thử độ bền kéo và uốn. Khuôn được tích hợp hệ thống gia nhiệt, giải nhiệt dạng Cooling Layer để đảm bảo hiệu quả làm mát và chất lượng sản phẩm.
Mẫu thử độ bền: Đề tài hướng đến việc tạo ra mẫu thử độ bền kéo và uốn từ vật liệu nhựa PP (Polypropylene). Loại nhựa này được lựa chọn do tính ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp, đồng thời cho phép đánh giá hiệu quả của hệ thống Cooling Layer trên vật liệu phổ thông.
Phạm vi nghiên cứu:
Đồ án tập trung vào việc thiết kế và chế tạo khuôn ép phun hai tấm có kích thước 350x190x180 (mm) cho mẫu thử độ bền kéo và uốn theo tiêu chuẩn ASTM D638 và ASTM D790, đồng thời đánh giá hiệu quả của hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer thông qua đánh giá mẫu ép thử. Cụ thể, đồ án sẽ tập trung vào việc sử dụng phần
2
mềm Autocad, Creo,... để thiết kế khuôn ép phun, bao gồm: thiết kế mẫu thử độ bền kéo và uốn theo tiêu chuẩn ASTM D638 và ASTM D790, thiết kế lòng khuôn, hệ thống kênh dẫn, hệ thống đẩy sản phẩm và thiết kế hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer với các viên bi đặt trong kênh dẫn nước nằm dưới tấm insert. Tiếp theo, dựa trên bản vẽ thiết kế, tiến hành chế tạo khuôn bằng cách lựa chọn vật liệu chế tạo khuôn phù hợp, gia công các chi tiết khuôn bằng các phương pháp phù hợp (cắt gọt, WEDM, mài,...) và lắp ráp, hiệu chỉnh khuôn. Sau khi hoàn thiện khuôn, tiến hành ép thử nghiệm trên máy ép nhựa Haitian, hiệu chỉnh thông số máy ép phun phù hợp để tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu. Từ mẫu ép thử, đánh giá chất lượng khuôn và hiệu quả của hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer dựa trên chất lượng bề mặt, hình dạng, kích thước của mẫu thử ở các mức nhiệt độ ép phun khác nhau.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết:
- Nghiên cứu tài liệu, tiêu chuẩn liên quan đến gia công khuôn ép phun, vật liệu khuôn, hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer.
- Phân tích bản vẽ thiết kế khuôn, bao gồm: kết cấu khuôn, chức năng các chi tiết, vật liệu chế tạo, yêu cầu kỹ thuật,...
Lập kế hoạch gia công:
- Lựa chọn phương pháp gia công phù hợp cho từng chi tiết khuôn (CNC, WEDM, mài,...), lựa chọn máy móc, công cụ gia công.
- Lập quy trình gia công, chế tạo đồ gá (nếu cần) cho từng chi tiết khuôn. Chế tạo khuôn ép phun:
- Tiến hành gia công các chi tiết khuôn theo bản vẽ và quy trình đã được lập.
- Lắp ráp các chi tiết thành bộ khuôn hoàn chỉnh, kiểm tra độ chính xác, hiệu
chỉnh khuôn.
Thực nghiệm ép phun và đánh giá:
- Lựa chọn vật liệu nhựa phù hợp, thiết lập thông số máy ép phun, tiến hành ép thử nghiệm trên khuôn mẫu đã chế tạo.
- Kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm nhựa (mẫu thử) theo tiêu chuẩn: độ chính xác kích thước, độ bóng bề mặt, cơ tính (độ bền kéo, độ uốn).
- Phân tích kết quả thực nghiệm, đánh giá chất lượng khuôn, hiệu quả hoạt động của hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer. Đề xuất giải pháp khắc phục nếu có sai sót, khuyết tật.
3
1.6. Kết cấu của ĐATN
Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương: Chương 1: Giới thiệu
Chương 2: Tổng quan
Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Thiết kế khuôn Chương 5: Gia công và lắp ráp Chương 6: Ép thử
Chương 7: Kết luận
4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu
Công nghệ phun ép nhựa đã và đang khẳng định vị thế quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất. Nhu cầu ngày càng cao về sản phẩm nhựa có độ chính xác, tính thẩm mỹ và chất lượng đồng thời đòi hỏi công nghệ chế tạo khuôn ép phun phải không ngừng cải tiến và phát triển.
Bên cạnh việc ứng dụng các công nghệ gia công hiện đại như gia công CNC, WEDM, doa,... cho phép tạo ra khuôn có hình dạng phức tạp, độ chính xác cao, thì việc tối ưu hóa hệ thống gia nhiệt và giải nhiệt cũng đóng vai trò then chốt quyết định đến chất lượng sản phẩm ép phun. Hệ thống Cooling Layer, với ưu điểm vượt trội về khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác và rút ngắn thời gian chu kỳ, đang được nghiên cứu và ứng dụng ngày càng phổ biến.
Hệ thống gia nhiệt, giải nhiệt
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
TÓM TẮT
Nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất là mục tiêu quan trọng trong ngành công nghiệp ép phun nhựa. Đồ án này trình bày quy trình thiết kế và chế tạo khuôn ép phun hai tấm cho mẫu thử độ bền kéo và uốn theo tiêu chuẩn ASTM D638 và ASTM D790. Phần mềm thiết kế Autocad, Creo,... được sử dụng để tạo mô hình mẫu thử và các chi tiết của khuôn, bao gồm lòng khuôn, hệ thống kênh dẫn, hệ thống đẩy sản phẩm và hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer. Điểm đặc biệt của hệ thống Cooling Layer là sử dụng các viên bi được đặt trong kênh dẫn nước nằm dưới tấm insert, góp phần tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt và phân bố nhiệt độ đồng đều hơn.. Khuôn được chế tạo bằng các phương pháp gia công CNC, mài,... Kết quả thử nghiệm ép phun cho thấy khuôn đáp ứng yêu cầu về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt của mẫu thử. Ngoài ra, hệ thống Cooling Layer giúp rút ngắn thời gian làm mát, giảm cong vênh sản phẩm,....
iv
ABSTRACT
Enhancing product quality and production efficiency are crucial goals in the plastic injection molding industry. This project presents the design and manufacturing process of a two-plate injection mold for tensile and flexural test specimens, adhering to ASTM D638 and ASTM D790 standards. Design software such as AutoCAD and Creo were utilized to create the specimen model and mold components, including the cavity, runner system, ejection system, and a Cooling Layer system. Notably, the Cooling Layer system incorporates small spheres within the water channels beneath the insert, enhancing heat transfer efficiency and ensuring a more uniform temperature distribution. The mold was manufactured using CNC machining, grinding, and other fabrication techniques. Injection molding trials demonstrate that the mold meets the required specimen shape, dimensions, and surface quality standards. Furthermore, the Cooling Layer system effectively reduces cooling time and minimizes product warpage.
v
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP..........................................................................i
LỜI CAM KẾT .........................................................................................................ii
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... iii
TÓM TẮT ................................................................................................................iv
MỤC LỤC................................................................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................x
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................xi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................xv PHÂN CHIA NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ..............................................................xvi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.......................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................1 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài...................................................1 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài..................................................................2 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .............................................................2 1.5. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................3 1.6. Kết cấu của ĐATN.....................................................................................4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ....................................................................................5 2.1. Giới thiệu ...................................................................................................5 2.2. Tổng quan về công nghệ ép phun ..............................................................6
2.2.1. Khái niệm về công nghệ phun ép....................................................6 2.2.2. Quy trình ép phun theo từng bước ..................................................6 2.2.3. Những yếu tố giúp tối ưu quá trình ép phun...................................7 2.2.4. Máy ép phun ...................................................................................7 2.2.5. Lợi thế của ép phun.........................................................................8
2.2.6. Hệ thống gia và giải nhiệt ............................................................... 8 vi
2.3. Tổng quan về vật liệu Polymer ................................................................11 2.3.1. Khái niệm......................................................................................11 2.3.2. Phân loại [3]..................................................................................11 2.3.3. Những cơ tính cơ bản của Polymer...............................................12 2.3.4. Một số loại Polymer thông dụng và ứng dụng..............................14
2.4. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài ........................................................23
2.5. Kết cấu của bộ khuôn...............................................................................25 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .......................................................................26 3.1. Tổng quan về khuôn phun ép...................................................................26 3.1.1. Khái niệm về khuôn......................................................................26 3.1.2. Phân loại khuôn.............................................................................27 3.1.3. Kết cấu chung của bộ khuôn.........................................................28 3.1.4. Một số loại khuôn ........................................................................30 3.2. Tiêu chuẩn ASTM D638..........................................................................37 3.3. Tiêu chuẩn ASTM D790..........................................................................39 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHUÔN.........................................................................41 4.1. Thiết kế mô hình 3D của mẫu thử kéo.....................................................41 4.2. Thiết kế mô hình 3D của mẫu thử uốn ....................................................42 4.3. Thiết kế tấm Insert ...................................................................................42 4.4. Tính toán, thiết kế bộ khuôn ....................................................................44 4.4.1. Loại khuôn và số lòng khuôn........................................................44 4.4.2. Tính toán thiết kế kênh dẫn nhựa..................................................44 4.4.3. Các chi tiết tiểu chuẩn trong bộ khuôn .........................................48 4.5. Bộ khuôn hoàn chỉnh ...............................................................................51 CHƯƠNG 5: GIA CÔNG VÀ LẮP RÁP ..............................................................53
vii
5.1. Chuẩn bị trước khi gia công.....................................................................53 5.1.1. Máy gia công.................................................................................53 5.1.2. công cụ cắt ...................................................................................53 5.1.3. Xác định chuẩn phôi và hiệu chỉnh dao........................................54
5.2. Gia công 6 mặt tấm khuôn.......................................................................54 5.3. Gia công các tấm khuôn...........................................................................55 5.3.1. Tấm đế khuôn âm..........................................................................55 5.3.2. Tấm khuôn dương.........................................................................57 5.3.3. Tấm khuôn âm ..............................................................................59 5.3.4. Tấm giữ ty đẩy ..............................................................................62 5.3.5. Tấm đẩy ........................................................................................63 5.3.6. Tấm đế khuôn dương ....................................................................63 5.3.7. Gối đỡ ...........................................................................................64 5.3.8. Tấm insert .....................................................................................65 5.4. Gia công các chi tiết phụ..........................................................................67 5.5. Đánh bóng lòng khuôn.............................................................................68 5.5.1. Vai trò của việc đánh bóng lòng khuôn ........................................68 5.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đánh bóng ...........................68 5.5.3. Phương pháp và quy trình đánh bóng lòng khuôn........................69 5.5.4. Các lưu ý khi đánh bóng lòng khuôn............................................69 5.6. Lắp ráp khuôn ..........................................................................................69 CHƯƠNG 6: ÉP THỬ............................................................................................74 6.1. Các bước chuẩn bị trước khi ép ...............................................................74 6.2. Quy trình ép .............................................................................................76 6.2.1. Các bước trong quy trình ép .........................................................76
viii
6.2.2. Thông số ép sản phẩm...................................................................76
6.2.3. Sản phẩm sau khi ép .....................................................................79 6.3. Đánh giá kết quả sau khi ép .....................................................................79 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN ......................................................................................81 7.1. Kết luận....................................................................................................81 7.2. Những nội dung hoàn thành.....................................................................81 7.3. Hướng phát triển đề tài ............................................................................81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................83
ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Hệ số co rút các loại nhựa thông dụng [4]...............................................13 Bảng 3.1 Phân loại theo lực kẹp khuôn [1].............................................................28 Bảng 5.1 Quy trình gia công đế khuôn âm .............................................................56 Bảng 5.2 Quy trình gia công tấm khuôn dương......................................................57 Bảng 5.3 Quy trình gia công tấm khuôn âm ...........................................................60 Bảng 5.4 Quy trình gia công tấm giữ ty đẩy...........................................................62 Bảng 5.5 Quy trình gia công tấm đẩy .....................................................................63 Bảng 5.6 Quy trình gia công tấm đế khuôn dương.................................................64 Bảng 5.7 Quy trình gia công gối đỡ........................................................................65 Bảng 5.8 Quy trình gia công tấm insert ..................................................................66 Bảng 5.8 Quy trình gia công vòng định vị..............................................................67 Bảng 6.1. Thông số ép phun cho ba trường hợp thử nghiệm..................................76
x
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Mô hình máy ép thông dụng ......................................................................7 Hình 2.2 Thành phần hệ thống làm nguội [1]...........................................................8 Hình 2.3 Hệ thống làm lạnh vách ngăn [1]...............................................................9 Hình 2.4 Hệ thống làm nguội vòi phun [1].............................................................10 Hình 2.5 Làm nguội kiểu lỗ góc [1]........................................................................10 Hình 2.6 Hệ thống làm nguội lỗ bước [1]...............................................................11 Hình 2.7 Hạt nhựa PE .............................................................................................14 Hình 2.8 Sản phảm làm từ nhựa PE........................................................................15 Hình 2.9 Hạt nhựa PVC màu đen ...........................................................................15 Hình 2.10 Sản phẩm nhựa PVC..............................................................................17 Hình 2.11 Hạt nhựa ABS ........................................................................................17 Hình 2.12 Keycap bàn phím làm từ ABS ...............................................................18 Hình 2.13 Hạt nhựa PC ...........................................................................................19 Hình 2.14 Vỏ điện thoại làm từ PC.........................................................................20 Hình 2.15 Hạt nhựa PA6.........................................................................................20 Hình 2.16 Các mô hình làm từ PA phục vụ cho STEM .........................................21 Hình 2.17 Nhựa PP nguyên sinh.............................................................................21 Hình 2.18 Các sản phẩm được ứng dụng từ nhựa PP .............................................23 Hình 2.19 Biểu đồ mối liện hệ giữa áp suất phun và chiều dài dòng chảy [7] .......23 Hình 2.20 Biểu đồ mối liện hệ giữa nhiệt độ nhựa và chiều dài dòng chảy [7] .....24 Hình 2.21 Nhiệt độ bề mặt khuôn với khí nóng theo thời gian gia nhiệt [8]..........24 Hình 2.22 Mô hình khuôn sau khi được thiết kế ....................................................25 Hình 2.23 Mô hình phân rã khuôn ..........................................................................25 Hình 3.1 Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng [1]....................................27 xi
Hình 3.2 Kết cấu chung của một bộ khuôn [1].......................................................30 Hình 3.3 Kết cấu khuôn 2 tấm [1]...........................................................................31 Hình 3.4 Kết cấu khuôn 3 tấm [1]...........................................................................33 Hình 3.5 Khuôn nhiều tầng [1] ...............................................................................34 Hình 3.6 Khuôn nhiều tầng dùng kênh dẫn nóng [1]..............................................35 Hình 3.7 Kết cấu cơ bản của khuôn nhiều màu [1] ................................................36 Hình 4.1 Sketch 2D mẫu kéo ..................................................................................41 Hình 4.2 Tạo khối cho mẫu kéo..............................................................................41 Hình 4.3 Bo cạnh mẫu kéo......................................................................................41 Hình 4.4 Sketch 2D mẫu uốn..................................................................................42 Hình 4.5 Tạo khối cho mẫu kéo..............................................................................42 Hình 4.6 Bo cạnh mẫu uốn .....................................................................................42 Hình 4.7 Thiết kế 3D hình dạng các tấm lòng khuôn Insert...................................43 Hình 4.8 Hình 3D của mẫu kéo và mẫu uốn...........................................................43 Hình 4.9 Kích thước mẫu kéo size nhỏ theo ASTM D638 type V.........................43
Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.14 Hình 4.15 Hình 4.16 Hình 4.17 Hình 4.18 Hình 4.19
Kích thước mẫu nhựa uốn theo ASTM D790........................................43 Các kích thước của cuống phun.............................................................45 Kênh dẫn nhựa ......................................................................................45 Một số tiết diện kênh dẫn.......................................................................46 Miệng phun kiểu gối ..............................................................................46 Kích thước thiết kế cổng vào nhựa ........................................................47 Hệ thống giải nhiệt sử dụng trong khuôn ..............................................47 Bạc cuống phun theo tiêu chuẩn Misumi...............................................48 Bạc cuống phun theo tiêu chuẩn Misumi...............................................48 Tiêu chuẩn chốt dẫn hướng....................................................................49
xii
Hình 4.20 Bạc cuống phun thực tế sử dụng trong khuôn .......................................49 Hình 4.21 Kích thước tiêu chuẩn bạc dẫn hướng theo Misumi ..............................49 Hình 4.22 Bảng chọn kích thước bạc dẫn hướng....................................................50 Hình 4.23 Ty đẩy được sử dụng trong khuôn .........................................................50 Hình 4.24 Kích thước chốt giựt đuôi keo chữ “Z” .................................................50 Hình 4.25 Tổng quan về bộ khuôn..........................................................................51 Hình 4.26 Kết cấu lòng khuôn ................................................................................52 Hình 5.1 Máy phay CNC - trục đứng MAZAK VCN-430.....................................53 Hình 5.2 Dao và Collet kẹp dao..............................................................................53 Hình 5.3 Đế khuôn âm sau khi gia công.................................................................56 Hình 5.4 Tấm khuôn dương đã gia công xong .......................................................59 Hình 5.5 Tấm khuôn âm đã gia công xong.............................................................61 Hình 5.6 Tấm cố định sau khi gia công ..................................................................62 Hình 5.7 Tấm đẩy sau khi gia công ........................................................................63 Hình 5.8 Tấm đế khuôn dương sau khi gia công ....................................................64 Hình 5.9 Gối đỡ sau khi gia công ...........................................................................65 Hình 5.10 Đá mài CERATON ................................................................................66 Hình 5.11 Tấm insert sau khi gia công ...................................................................67 Hình 5.12 Vòng định vị sau khi gia công ...............................................................68 Hình 5.13 Tấm khuôn dương ..................................................................................70 Hình 5.14 Nửa khuôn dưới .....................................................................................70 Hình 5.15 Lắp tấm insert vào tấm khuôn dương ....................................................71 Hình 5.16 Hệ thống ty đẩy......................................................................................71 Hình 5.17 Hệ thống đẩy sản phẩm..........................................................................71 Hình 5.18 Cụm hệ thống đẩy sản phẩm sau khi lắp với khối đỡ ............................72
xiii
Hình 5.19 Bạc cuống phun và đế khuôn âm ...........................................................72 Hình 5.20 Nửa khuôn âm........................................................................................72 Hình 5.21 Nửa khuôn âm hoàn chỉnh .....................................................................73 Hình 5.22 Bộ khuôn hoàn chỉnh .............................................................................73 Hình 6.1 Máy ép nhựa Haitian................................................................................74 Hình 6.2 Máy gia nhiệt nước ..................................................................................74 Hình 6.3 Máy làm lạnh nước ..................................................................................75 Hình 6.4 Hạt nhựa PP .............................................................................................75 Hình 6.5 Bộ khuôn được gá và ép thử ....................................................................76 Hình 6.6 Thiết lập nhiệt độ nước ............................................................................77 Hình 6.7 Thiết lập nhiệt độ nhựa ............................................................................77 Hình 6.8 Thiết lập vị trí, áp lực, tốc độ...................................................................78 Hình 6.9 Cài đặt áp lực, tốc độ phun ......................................................................78 Hình 6.10 Sản phẩm sau khi ép ở nhiệt độ 30°C ....................................................79 Hình 6.11 Sản phẩm sau khi ép ở nhiệt độ 50°C ....................................................79 Hình 6.12 Sản phẩm sau khi ép ở nhiệt độ 70°C ....................................................79
xiv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
PP: POLYPROPYLEN
PE: POLYETHYLENE
PVC: POLYVINYL CHLORIDE
PS: POLYSTYRENE
PMMA: POLYMETHYLMETHACRYLATE
PA: POLYAMIDE
PC: POLYCARBONATE
PF: PHENOLIC FORMALDEHYDE
ABS: ACRYLONITRILE BUTADIENE STYRENE AS: ACRYLONITRILE STYRENE
GPPS: GENERAL PURPOSE POLYSTYRENE HDPE: HIGH DENSITY POLYETHYLEN
LDPE: LOW DENSITY POLYETHYLENE
PET: POLYETHYLENE TEREPHTHALATE
CNC: COMPUTER NUMERICAL CONTROL WEDM: WIRE ELECTRO DISCHARGE MACHINING
xv
PHÂN CHIA NHIỆM VỤ THỰC HIỆN
STT HỌ VÀ TÊN MSSV
NHIỆM VỤ
1
Huỳnh Hửu Trí
20143107
- Chương 1: Giới thiệu
- Chương 2: Tổng quan
- Chương 3: Cơ sở lý thuyết
- Chương 5: Gia công và lắp ráp - Chương 6: Ép thử
- Hoàn thiện thuyết minh
2
Võ Thanh Hoài
20143078
- Chương 2: Tổng quan
- Chương 4: Thiết kế khuôn
- Chương 5: Gia công và lắp ráp - Chương 6: Ép thử
- Chương 7: Kết luận
xvi
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, ngành sản xuất nhựa đang phát triển mạnh mẽ với nhu cầu ngày càng tăng về chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, việc kiểm tra tính chất cơ học của vật liệu nhựa trở nên cực kỳ quan trọng. Các bài kiểm tra độ bền kéo, uốn, va đập,... được thực hiện thường xuyên nhằm đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe, từ đó nâng cao uy tín, khả năng cạnh tranh và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Mẫu thử độ bền kéo và uốn là công cụ không thể thiếu trong quy trình kiểm tra chất lượng vật liệu nhựa. Chất lượng của mẫu thử ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và tin cậy của kết quả kiểm tra, từ đó tác động đến đánh giá chất lượng vật liệu đầu vào và sản phẩm cuối cùng.
Để tạo ra những mẫu thử đạt chuẩn, khuôn ép phun đóng vai trò vô cùng quan trọng. Một khuôn phun ép chất lượng cao dành cho sản xuất mẫu thử phải đảm bảo các yếu tố sau:
Độ chính xác kích thước: Kích thước mẫu thử phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn, đảm bảo tính đồng nhất. Sai số kích thước dù nhỏ cũng có thể dẫn đến kết quả thử nghiệm sai lệch, gây ảnh hưởng đến đánh giá chất lượng vật liệu.
Bề mặt sản phẩm: Bề mặt mẫu thử phải nhẵn, không có khuyết tật như rỗ khí, vết lõm, vết nứt, đảm bảo tính đồng nhất của vật liệu và tránh gây ra ứng suất tập trung trong quá trình thử nghiệm.
Hiệu quả làm mát: Quá trình làm mát mẫu thử sau khi phun ép ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc tinh thể, độ co ngót và biến dạng sản phẩm. Hệ thống gia và giải nhiệt hiệu quả giúp kiểm soát quá trình làm mát, đảm bảo tính đồng nhất về cấu trúc và tính chất của mẫu thử.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ chế tạo khuôn tiên tiến, đặc biệt là hệ thống gia nhiệt, giải nhiệt dạng Cooling Layer là hướng đi cần thiết. Với ưu điểm vượt trội về khả năng làm mát nhanh, đồng đều, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ khuôn, Cooling Layer góp phần nâng cao chất lượng mẫu thử, từ đó đảm bảo độ tin cậy của kết quả thử nghiệm và nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành công nghiệp nhựa.
1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học:
Đề tài góp phần nghiên cứu, ứng dụng và phát triển công nghệ gia công hiện đại như gia công CNC, WEDM,... vào chế tạo khuôn phun ép nhựa có độ chính xác và độ phức tạp cao.
1
Đề tài cung cấp giải pháp gia nhiệt và giải nhiệt hiệu quả cho khuôn phun ép bằng việc ứng dụng hệ thống Cooling Layer, từ đó góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, rút ngắn chu kỳ ép phun, nâng cao hiệu quả sản xuất.
Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực nghiệm cho việc đánh giá ảnh hưởng của hệ thống Cooling Layer đến chất lượng sản phẩm, từ đó tối ưu hóa thiết kế và chế tạo khuôn ép phun cho các sản phẩm nhựa có yêu cầu cơ tính cao.
Ý nghĩa thực tiễn:
Nâng cao chất lượng kiểm tra vật liệu: Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào chế tạo khuôn phun ép cho các sản phẩm nhựa có yêu cầu cao về cơ tính, đặc biệt là mẫu thử độ bền kéo và uốn, phục vụ cho quá trình kiểm tra, đánh giá chất lượng vật liệu.
Tăng năng suất và hiệu quả sản xuất: Hệ thống Cooling Layer giúp rút ngắn thời gian chu kỳ phun ép, tăng năng suất sản xuất mẫu thử. Bên cạnh đó, việc giảm thiểu khuyết tật sản phẩm nhờ hệ thống gia và giải nhiệt tối ưu góp phần giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả kinh tế.
Bảo vệ môi trường: Hệ thống Cooling Layer giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong quá trình phun ép, góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính và bảo vệ môi trường.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Thiết kế mô hình 3D của mẫu thử kéo và uốn theo tiêu chuẩn
- Tạo các lòng khuôn và hệ thống gia và giải nhiệt dạng cooling layer
- Hoàn thiện kết cấu khuôn
- Ép thử nghiệm sản phẩm
- Thống kê đánh giá kết quả thí nghiệm
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung vào hai đối tượng chính:
Khuôn phun ép: Đối tượng chính là khuôn phun ép hai tấm được thiết kế chuyên dụng cho việc chế tạo mẫu thử độ bền kéo và uốn. Khuôn được tích hợp hệ thống gia nhiệt, giải nhiệt dạng Cooling Layer để đảm bảo hiệu quả làm mát và chất lượng sản phẩm.
Mẫu thử độ bền: Đề tài hướng đến việc tạo ra mẫu thử độ bền kéo và uốn từ vật liệu nhựa PP (Polypropylene). Loại nhựa này được lựa chọn do tính ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp, đồng thời cho phép đánh giá hiệu quả của hệ thống Cooling Layer trên vật liệu phổ thông.
Phạm vi nghiên cứu:
Đồ án tập trung vào việc thiết kế và chế tạo khuôn ép phun hai tấm có kích thước 350x190x180 (mm) cho mẫu thử độ bền kéo và uốn theo tiêu chuẩn ASTM D638 và ASTM D790, đồng thời đánh giá hiệu quả của hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer thông qua đánh giá mẫu ép thử. Cụ thể, đồ án sẽ tập trung vào việc sử dụng phần
2
mềm Autocad, Creo,... để thiết kế khuôn ép phun, bao gồm: thiết kế mẫu thử độ bền kéo và uốn theo tiêu chuẩn ASTM D638 và ASTM D790, thiết kế lòng khuôn, hệ thống kênh dẫn, hệ thống đẩy sản phẩm và thiết kế hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer với các viên bi đặt trong kênh dẫn nước nằm dưới tấm insert. Tiếp theo, dựa trên bản vẽ thiết kế, tiến hành chế tạo khuôn bằng cách lựa chọn vật liệu chế tạo khuôn phù hợp, gia công các chi tiết khuôn bằng các phương pháp phù hợp (cắt gọt, WEDM, mài,...) và lắp ráp, hiệu chỉnh khuôn. Sau khi hoàn thiện khuôn, tiến hành ép thử nghiệm trên máy ép nhựa Haitian, hiệu chỉnh thông số máy ép phun phù hợp để tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu. Từ mẫu ép thử, đánh giá chất lượng khuôn và hiệu quả của hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer dựa trên chất lượng bề mặt, hình dạng, kích thước của mẫu thử ở các mức nhiệt độ ép phun khác nhau.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết:
- Nghiên cứu tài liệu, tiêu chuẩn liên quan đến gia công khuôn ép phun, vật liệu khuôn, hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer.
- Phân tích bản vẽ thiết kế khuôn, bao gồm: kết cấu khuôn, chức năng các chi tiết, vật liệu chế tạo, yêu cầu kỹ thuật,...
Lập kế hoạch gia công:
- Lựa chọn phương pháp gia công phù hợp cho từng chi tiết khuôn (CNC, WEDM, mài,...), lựa chọn máy móc, công cụ gia công.
- Lập quy trình gia công, chế tạo đồ gá (nếu cần) cho từng chi tiết khuôn. Chế tạo khuôn ép phun:
- Tiến hành gia công các chi tiết khuôn theo bản vẽ và quy trình đã được lập.
- Lắp ráp các chi tiết thành bộ khuôn hoàn chỉnh, kiểm tra độ chính xác, hiệu
chỉnh khuôn.
Thực nghiệm ép phun và đánh giá:
- Lựa chọn vật liệu nhựa phù hợp, thiết lập thông số máy ép phun, tiến hành ép thử nghiệm trên khuôn mẫu đã chế tạo.
- Kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm nhựa (mẫu thử) theo tiêu chuẩn: độ chính xác kích thước, độ bóng bề mặt, cơ tính (độ bền kéo, độ uốn).
- Phân tích kết quả thực nghiệm, đánh giá chất lượng khuôn, hiệu quả hoạt động của hệ thống gia và giải nhiệt dạng Cooling Layer. Đề xuất giải pháp khắc phục nếu có sai sót, khuyết tật.
3
1.6. Kết cấu của ĐATN
Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương: Chương 1: Giới thiệu
Chương 2: Tổng quan
Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Thiết kế khuôn Chương 5: Gia công và lắp ráp Chương 6: Ép thử
Chương 7: Kết luận
4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu
Công nghệ phun ép nhựa đã và đang khẳng định vị thế quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất. Nhu cầu ngày càng cao về sản phẩm nhựa có độ chính xác, tính thẩm mỹ và chất lượng đồng thời đòi hỏi công nghệ chế tạo khuôn ép phun phải không ngừng cải tiến và phát triển.
Bên cạnh việc ứng dụng các công nghệ gia công hiện đại như gia công CNC, WEDM, doa,... cho phép tạo ra khuôn có hình dạng phức tạp, độ chính xác cao, thì việc tối ưu hóa hệ thống gia nhiệt và giải nhiệt cũng đóng vai trò then chốt quyết định đến chất lượng sản phẩm ép phun. Hệ thống Cooling Layer, với ưu điểm vượt trội về khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác và rút ngắn thời gian chu kỳ, đang được nghiên cứu và ứng dụng ngày càng phổ biến.
Hệ thống gia nhiệt, giải nhiệt
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links