THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA KHAY ĐỰNG THỰC PHẨM CẢI TIẾN
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
NỘI DUNG
Thiết kế khuôn Nhựa khay cơm văn phòng cải tiến.
Với các yêu cầu sau:
- PHẦN BẢN VẼ
- Bản vẽ sản phẩm (2D, 3D)
- Bản vẽ lắp và lắp cụm khuôn
- Bản vẽ các chi tiết của khuôn
- Bản vẽ sơ đồ nguyên công của qui trình công nghệ gia công 1 chi tiết của khuôn
- PHẦN THUYẾT MINH
1 - Tổng quan
2 - Phân tích sản phẩm cần thiết kế khuôn khay nhựa.
3 - Thiết kế khuôn
4 - Ứng dụng phần mềm Pro.E 5.0 để thiết kế khuôn
5 - Ứng dụng phần mềm Pro.E 5.0.. để gia công chi tiết khuôn đực.
6 - Lập qui trình công nghệ gia công chi tiết khuôn đực.
7 - Hướng dẫn lắp đặt, sử dụng, bảo quản khuôn
Ngày giao đề ............, ngày hoàn thành .............-2012.
Giám Hiệu duyệt Khoa Cơ khí GV hướng dẫn
LỜI NÓI ĐẦU KHUÔN ÉP NHỰA KHAY ĐỰNG THỰC PHẨM
Xã hội ngày càng phát triển và kèm theo đó là nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng cao hơn. Ngành sản xuất đồ gia dụng và công nghiệp cũng nhớ đó mà phát triển đi lên, trong đó không thể không nói đến ngành nhựa.
Sự hiện diện của các sản phẩm nhựa trong đời sống với vô số những ưu điểm nổi trội hơn so với các sản phẩm cùng loại, nhưng được làm từ các vật liệu khác đã nói lên tiềm năng to lớn của ngành nhựa trong tương lai. Công nghệ ép nhựa khay đựng thực phẩm là một trong những lĩnh vực quan trong của ngành nhựa. hiện nay người ta không những yêu các loại sản phẩm thổi có mẫu mã đa dạng mà họ còn quan tâm nhiều đếnchất lượng của nó, nhất là trong lĩnh vực công nghiệp.
Trong bài thuyết minh nay chúng em sẽ thực hiện đề tài thiết kế khay đựng thực phẩm bằng máy ép nhựa.
Mục Lục
Nội dung …………………………………………..............................................…….Trang
Chương 1.
1.Tổng Quan Về Sản Phầm. ……………………………………….................…………4
1.1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGÀNH CÔNG NGHIỆP NHỰA ..............................4
1.2 Đặc điểm của sản phẩm ……………………………………............................… …5
1.3 .Giới thiệu công nghệ ép nhựa…………………………………...................………6
2. Phân tích sản phẩm cần thiết kế khuôn…………………………..............………..17
2.1.Công dụng,hình dáng và đặc điểm của sản phẩm…………...................……..17
2.2.Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm cho sản phẩm………………....................…………18
2.3.Vật liệu cho sản phẩm nhựa…………………………......................………………18
2.4.Chọn mặt phân khuôn…………………………………........................…………….19
2.5.Dạng khuôn thiết kế……………………………….....................…… …………….20
2.6.Thông số sản phẩm và số lòng khuôn………………………..........………..25
2.8 .Tính Toán Lực Tác Dụng CủaKhuôn…………………………................…..29
2.9. Thiết kế hệ thống làm nguội……………………………………..............……48
2.10. Thiết kế kênh dẫn nhựa……………………………………...............………..51
3. Ứng dụng phần mềm Pro.E 5.0 để thiết kế khuôn………………...........………63
3.1.Trình tự thiết kế khuôn…………………………………………...................…63
4. Lập qui trình công nghệ gia công khuôn đực………………….........….………72
5. LẮP ĐẶT VÀ BẢO QUẢN KHUÔN……………………………….....................……..85
5.1. Cách lắp đặt khuôn……………………………………..................………….85
5.2 Bảo Quản Khuôn……………………………………...........................….….88
6.KẾT LUẬN………………………………………………………….......................……..89
7.TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………......................……..…...89
1.3.2). Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa.
Ta biết rằng khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một chủng loại sản phẩm nhất định (hình dáng và vật liệu...), ở đây là sản phẩm nhựa. Nó được lắp ráp từ nhiều chi tiết cơ khí khác nhau. Khi khuôn được lắp với các bộ phận cung cấp chuyển động thích hợp (máy ép nhựa…),nó sẽ có khả năng thực hiện đóng mở khuôn theo một chu kỳ xác định, để tạo ra được những khoảng không gian hợp lý có tác dụng tạo hình cho sản phẩm hoặc tạo khoảng không gian cần thiết để sản phẩm thoát ra khỏi khuôn một cách dễ dàng (Không phải ngừng máy, sản phẩm ra một cách tự động…) sau khi có hình dạng đạt yêu cầu. Nhờ đó mà năng suất ép ra sản phẩm nhựa rất cao.
1.3.3 .Quy trình ép ra một sản phẩm nhựa trên máy ép nhựa như sau:
- Trình tự ép sản phẩm trên máy ép nhựa nằm ngang.
a.Ban đầu hệ thống thuỷ lực của máy ép nhựa thực hiện chuyển động đóng khuôn để tạo ra khoảng không gian đóng kín, lúc này dòng nhựa được cụm hoá dẻo (Xylanh hoặc Piston) hoá lỏng bơm vào có nhiệt độ và áp suất cao chảy qua cuống phun vào khuôn thực hiện công việc điền đầy lòng khuôn. Cụm đóng khuôn của máy ép vẫn phải tác dụng vào khuôn một lực lớn (lực kẹp khuôn) để không có một chút chất dẻo nào được chảy ra tại bề mặt phân khuôn (gây tổn thất nhựa và tạo phế phẩm).
b.Trên cơ sở phân cách nhiệt độ giữa lòng khuôn và cụm hoá dẻo, cả hai đều có mức nhiệt độ rất khác nhau. Liên kết này chỉ được duy trì một lúc cho đến khi chất dẻo lỏng không còn khả năng chảy nữa. Bởi vì sau khi nhựa được bơm vào lòng khuôn thì hệ thống làm mát ( không khí, nước, dung dịch làm mát…) hoạt động thực hiện công việc làm nguội nhựa, làm cho quá trình nhựa từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn nhanh hơn (nâng cao năng suất làm việc). Do đó mà sau khi điền đầy khuôn nhựa bắt đầu đông cứng lại, khi đó thể tích của sản phẩm sẽ bị co lại (phụ thuộc vào hệ số co ngót của vật liệu). Do đó để tạo ra sản phẩm có hình dạng đúng theo yêu cầu thì bằng cách ép tiếp và bơm nhựa điền đầy tiếp thì thể tích thiếu hụt do co ngốt nhựa sẽ được bổ xung thêm. Cho nên phải duy trì áp lực lên chất dẻo cho đến lúc nó đông cứng lại.
c.Vì quá trình hoá dẻo nhựa từ trạng thái rắn sang lỏng cần một thời gian nhất định, trục xoắn vít thực hiện việc ép chất dẻo vào lòng khuôn nhờ thực hiện chuyển động quay. Do đó để tạo ra từng liều lượng nhằm làm chảy nó và xếp đặt trước khi bơm vào khuôn, trục xoắn tạo ra khoảng không gian trống bằng cách trượt lùi lại trong lòng Xylanh phun bằng chuyển động tịnh tiến dọc trục. Khi sản phẩm được làm đông lại cụm hoá dẻo sẽ chuyển động rời khỏi khuôn nhờ đó mà chất dẻo ở đầu vòi phun không bị đông đặc lại. Cụm đóng khuôn vẫn tiếp tục duy trì lực ép khuôn cho đến khi sản phẩm đông đặc tới mức có thể tống ra ngoài được chuyển động mở khuôn kết hợp với hệ thống chốt đẩy. Quá trình được tiếp tục để chế tạo sản phẩm tiếp theo.
*) Tóm lại chu kỳ hoạt động của máy ép tạo ra một sản phẩm như sau:
- Khung kẹp thực hiện đóng chặt khuôn.
- Vật liệu dẻo được hoá dẻo từ trước được bơm vào lòng khuôn.
- áp lực tiếp tục duy trì (áp lực giữ).
- Tại thời điểm này trục vít tiếp tục chuyển động quay để hoá dẻo vật liệu chuẩn bị cho lần bơm tiếp theo.
- Khi đó chất dẻo bắt đầu nguội nhờ hệ thống làm mát của khuôn.
- Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài.
1.3.4 Các loại khuôn nhựa phổ biến.
Kết cấu của khuôn thường gồm hai phần, một phần ở phía vòi phun nó được bắt chặt, cố định với máy ép nhựa gọi là tấm khuôn trước, phần còn lại được ở phía hệ thống đẩy, khi hoạt động nó thực hiện chuyển động đóng mở khuôn gọi là tấm khuôn sau. Tuỳ theo kết cấu của tấm khuôn trước và sau cũng như là cách thực hiện chuyển động đóng mở khuôn khi làm việc mà có các loại khuôn phổ biến sau:
- Kết cấu của khuôn ép nhựa hai tấm.
-Khuôn hai tấm: Là loại khuôn chỉ gồm hai phần khuôn trước (phần khuôn được lắp cố định trên máy ép nhựa) và khuôn sau (phần thực hiện chuyển động tịnh tiến thực hiện công việc đóng mở khuôn). Đây là loại khuôn có kết cấu đơn giản (giá thành thấp) được sử dụng rộng rãi để chế tạo các sản phẩm có kích thước nhỏ, sử dụng ít miệng phun, hình dạng đơn giản, sản lượng chế tạo ít…
b. Kết cấu khuôn ép nhựa ba tấm.
- Khuôn ba tấm: Hệ thống này gồm có các bộ phận sau: Khuôn trước, khuôn sau và hệ thống thanh đỡ. Nó có khả năng tạo ra hai vùng không gian khi đóng mở khuôn. Một vị trí mở để lấy ra sản phẩm còn một vị trí mở dùng để lấy kênh nhựa.
-Nhược điểm của dạng khuôn này là khoảng cách giữa vòi phun của máy ép nhựa với lòng khuôn cần bơm nhựa vào khá dài, làm giảm áp lực của dòng nhựa từ vòi phun vào lòng khuôn và lượng nhựa phế phẩm tiêu tốn ở hệ thống kênh dẫn nhựa lớn.
c.Kết cấu khuôn ép nhựa nhiều tầng.
- Khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng cho các loại máy có kích thước nhỏ giảm tiền vốn đầu tư vào máy), nhờ sử dụng được hệ thống đẩy ở cả hai nửa khuôn. Do đó vẫn giữ được giá thành sản phẩm hạ trong khi có thể sản xuất được một số lượng sản phẩm lớn.
II - Phân tích sản phẩm cần thiết kế khuôn.
2.1 Đặc điểm sản phẩm thiết kế.
2.1.1 Công dụng,hình dáng và đặc điểm của sản phẩm.
- Khay nhựa có công dụng đựng thức ăn hằng ngày cho công nhân,nhân viên văn phòng và cho người dân.
-Khay nhựa có nhiều hình dạng khác nhau,vì khay nhựa làm ra là để phục vụ nhu cầu thực phẩm cho thực khách,nên mỗi loại khay nhựa đều đáp ứng lượng dinh dưỡng cho mỗi người khác nhau.
- Nhưng nhìn chung,các loại khay nhựa có một đặc điểm là:chia ra một khẩu phần ăn nhất định như:phần đựng cơm,phần đựng thức ăn,phần đựng canh và nhiều loại có thêm phần đựng nước mắm.
*Và em chọn loại khay nhựa có đủ các phần như hình sau:
2.1.2.Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm cho sản phẩm:
- Sản phẩm sau ép đạt hình dạng tốt nhất mà tốn ít công sửa lại nhất.
- Sản phẩm sau ép ít tồn tại khuyết tật nhất như: cong vênh, rỗ khí, vật phun bị ngắn, có tồn tại đường hàn, hõm co…
- Cơ tính ổn định ở nhiệt độ khoảng 30-60
- Không gây độc hại cho người sử dụng.
- Sử dụng loại vật liệu thông dụng nhất.
-Mỗi phần đựng thực phẩm phải vừa đủ cho một khẩu phần ăn.
* Căn cứ vào các đặc tính đó ta chọn vật liệu để chế tạo khay đá là nhựa PP có độ co ngót là 1,6 %. Căn cứ vào đó để thiết kế hình dạng khuôn để sau khi ép tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu.
2.1.3.Vật liệu cho sản phẩm nhựa.
a.Đặc điểm nhựa polypropylen.
-Là chất dẻo trong suốt không màu, không vị.
-Mức độ tinh thể hóa là 56-63%.
-Không hòa tan trong dung môi hữu cơ ở nhiệt độ thường.
-Độ bền kéo đứt ,độ ổn định nhiệt cao hơn PE.
-Là chất dẻo có trọng lượng nhẹ .
-Khó dán.
- Dể cháy.
b.Ứng dụng:
-PP dùng để làm nắp chai nước ngọt ,thân chai,nắp bút,hộp nử trang,két bia,hộp đựng thịt.
-Dùng làm lọ thuốc y tế,màng mỏng bao bì,ống dẫn ,thùng chứa dung môi.
-Dùng làm vật liệu cách điện ở tần số cao,vật kẹp cách điện,đồ dân dụng....
-Dùng trong ngành dệt ,giả da.
- Điều kiện gia công:
- Sấy khô:không cần nếu được bảo quản tốt.
- Nhiệt độ chảy: Tm=220-280 độ C và không vượt quá 280 dộ C.
- Nhiệt độ đóng rắn : 10 – 20 độ C.
- Nhiệt độ khuôn: Từ 20- 80 độ C,thường là 50 độ C,Mức độ kết tinh được xác định theo nhiệt độ khuôn.
- Áp suất phun:Lên tới 1800 bar.
- Tốc độ phun: Theo nguyên tắc thì tốc độ phun phải nhanh để giảm ứng suất nội,Nhưng nếu bề mặt phun xuất hiện khuyết tật thì phải dùng tốc độ phun chậm nhưng nhiệt độ cao.
- Nhiệt độ ở cuối piston-vít: 220-235 độ C.
- Hệ số co rút : 1% - 2.5%, mật độ: 1.15 (g/), nhiệt độ phá hủy: 280.
2.2 Dùng phần mềm Moldfold để phân tích sản phẩm.
2.2.1 Giới thiệu phần mềm Moldflow:
Phần mềm Moldflow là phần mềm CAE (Computer Aided Engineering) chuyên dùng, dùng để mô phỏng quá trình ép phun nhựa. Khả năng ứng dụng của phần mềm Moldflow(Đây là phần mềm được hợp nhất từ CMOLD 2000 và MPI 2.0) trong việc mô phỏng quá trình mô phỏng :
- Xác định vị trí miệng phun keo hợp lí cho mô hình phân tích cụ thể.
- Mô phỏng quá trình điền đầy nhựa vào lòng khuôn khi phun.
- Dự đoán các khuyết tật có thể xảy ra trên sản phẩm khi ép phun: co ngót và cong vênh, đường hàn, lỗ khí…, từ đó ta có thể tìm biện pháp xử lý thích hợp.
- Xác định các thông số công nghệ ép phun: áp lực phun, nhiệt độ dòng nhựa, thời gian điền đầy lòng khuôn, ….
- Phần mềm cho phép thiết kế sản phẩm trong các phần mềm CAD/Cam rồi chuyển sang Adviser
- Cách bố trí các sản phẩm hợp lí.
Thông qua đó giúp giảm chi phí và thời gian sản xuất, làm hạ giá thành sản phẩm.
- Các bước thực hiện một bài phân tích trên phần mềm Moldflow:
- Chọn dạng bài toán cần phân tích: tìm vị trí miệng phun, sự ảnh hưởng của hệ thống kênh dẫn đến quá trình ép phun, sự ảnh hưởng của các điều kiện ép phun đến quá trình ép phun.
- Nhập mô hình sản phẩm.
- Chia lưới mô hình phân tích.
- Thiết lập hệ thống bơm keo: cuống phun, kênh dẫn và miệng phun theo kích thước đã định. Nếu không chạy part only thì cần phải thiết kế kênh dẫn và thiết kế khuôn.
- Khi phân tích plastic Flow cần chọn loại vật liệu nhựa, vật liệu khuôn.
- Chạy phân tích.
- Đọc kết quả phân tích : vị trí miệng phun, vật liệu và điều kiện quá trình, khuôn và hệ thống kênh dẫn tốt nhất.
Sau khi phân tích plastic flow tiến hành xem các kết quả Confidence of fill hình thành từ thời gian điền đầy (fill time), áp suất phun (injection pressure), áp suất rơi (pressure drop), và kết quả Flow Front Temperature.
- Đọc kết quả confidence fill để cải thiện các chỗ yếu. Nếu kết quả Confiddence chỉ ra các vấn đề thì hãy đọc các kết quả khác để tìm ra nguyên nhân.
- Nếu kết quả Confidence chỉ ra vấn đề về khuôn hãy đọc kết quả áp suất và nhiệt độ. Ngoài ra, thông tin về đường hàn, lỗ khí cũng cho biết về quá trình phân tích.
- Sau khi phân tích cavity, runner, mold các kết quả cho biết khả năng điền đầy đồng thời như thế nào? Thay đổi hệ thống kênh dẫn để đạt kết quả tốt nhất.
Nếu sản phẩm cần phân tích chi tiết hơn thì chuyển sang dạng file .mfl để phân tích ở Moldflow Plastic Insight.
5.2 Dùng Moldflow phân tích xác định điều kiện ép phun tối ưu:
l.Mục đích :
- Sự phân tích Molding Window Analysis sẽ tính toán chế độ phun ép sơ bộ tốt nhất cho một mô hình đưa vào, cung cấp những chế độ phân tích tham khảo như: thời gian phun, nhiệt độ khuôn và nóng chảy, áp suất nên sử dụng như dữ liệu sơ bộ được nhập vào cho một sự phân tích dòng chảy đầy đủ.
l.Hoạt động :
- Sự phân tích Molding Window của MPI với hình dạng mô hình sản phẩm, loại vật liệu của mô hình và vật liệu khuôn và vị trí phun đã lựa chọn, phạm vi chế độ ép phun. Với đầu vào này, sự phân tích Molding Window chạy một loạt sự tính toán rất nhanh, thay đổi quá trình đặt mỗi lần.
l.Các thông số cài đặt lúc đầu:
- Vật liệu PP (Polypropylene).
- Mô hình sản phẩm cần phân tích như sau:
