BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA
( SẢN PHẨM: BỘ CỜ TƯỚNG)

Giảng viên hướng dẫn:

ThS. DƯƠNG THỊ VÂN ANH

Sinh viên thực hiện:

MSSV
LÊ HÙNG CƯỜNG
11144013
TRƯƠNG QUANG VINH 11144120
VŨ NGỌC CƯỜNG
11144015
HUỲNH VĂN HIẾU
11144034

Lớp:

111441A


11144015
HUỲNH VĂN HIẾU
11144034

Lớp:

111441A

Khoá:

2011 - 2016


Thành phố Hồ Chí Minh,01/2016
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: ThS. DƯƠNG THỊ VÂN ANH
Sinh viên thực hiện:
LÊ HÙNG CƯỜNG
MSSV:
11144013


 Được phép bảo vệ …………………………………………


(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

LỜI CAM KẾT
- Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa ( sản phẩm: Bộ cờ
tướng).
- GVHD:
Th.s Dương Thị Vân Anh.
- Họ tên nhóm sinh viên:
Lê Hùng Cường
MSSV:
11144013
Trương Quang Vinh MSSV: 11144120
Vũ Ngọc Cường
MSSV: 11144015
Huỳnh Văn Hiếu
MSSV: 11144034
- Lớp: 111441A
- Địa chỉ sinh viên: Quận Thủ Đức, Tp. HCM.
- Số điện thoại liên lạc: 01696367080
- Email:
- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN):
- Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN)
này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi
không sao chép từ bất kỳ bài viết nào đã được công bố mà không trích
dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn
toàn trách nhiệm”.

Trương Quang Vinh
Vũ Ngọc Cường
Huỳnh Văn Hiếu


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA
( SẢN PHẨM: BỘ CỜ TƯỚNG)
Trong sự phát triển lớn mạnh không ngừng của xã hội đòi hỏi ngành
công nghiệp phải tạo ra được sản phẩm nhanh, có tính hàng loạt cao.
Nên ngành công nghệ khuôn mẫu bắt đầu được ra đời và ngày càng phát
triển.
Với mục tiêu vận dụng các môn đã học vào thực tế và tạo loại sản
phẩm thiết thực cho cuộc sống, vừa có tính giải trí, vừa rèn luyện mở
mang trí não. Nên nhóm quyết định chọn đề tài: “thiết kế, chế tạo
khuôn ép nhựa ( sản phẩm: bộ cờ tướng)”
Những nội dung chính của đồ án tốt nghiệp:
- Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun.
- Lịch sử hình thành phát triển của môn cờ tướng.
- Thiết kế sản phẩm trên phần mềm Creo Parametric 3.0.
- Mô phỏng dòng chảy trong khuôn ép nhựa với phần mền Moldflow
Insight 6.2.
- Thiết kế bộ khuôn hoàn chỉnh với phần mềm
- Thiết kế và gia công khuôn ép nhựa cho sản phẩm bộ cờ tướng.
- Tiến hành lắp ráp khuôn
- Ép thử
Kết luận: sau khi thực hiện đề nhóm chúng em đã tích lũy được một
số kinh nghiệm trong thiết kế, trong gia công, cũng như trong quá trình
phun ép nhựa. Điều này sẽ giúp cho nhóm thêm tự tin khi bước vào trong
sản xuất thực tế.

Computer Aided Engineering
Computerized Numerical Control
Expert Moldbase Extention



ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

•

•

-

-

1.1 Tính cấp thiết của để tài
Thế giới
Trong cuộc sống thường nhật hiện nay có thể nhận thấy các sản phẩm
xung quanh mình được làm từ nhựa rất nhiều. Từ những sản phẩm đơn
giản như cái thau, cái rổ, cái lược… đến các sản phẩm tinh xảo như vỏ
điện thoại di động, vỏ xe máy, linh kiện máy tính…..
Với sự phát triển không ngừng của ngành nhựa thì sự ra đời của ngành
công nghiệp khuôn mẫu để hỗ trợ cho nó là tất yếu. Một khi nền công
nghiệp khuôn mẫu phát triển thì sẽ làm đa dạng hóa sản phẩm nhựa trên
thị trường, hạ giá thành sản phẩm làm tăng tính cạnh tranh của doanh
nghiệp, đồng thời giúp người tiêu dùng có nhiều phương án lựa chọn khi
mua một sản phẩm.


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP
-

-

-

-

Chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm thiết kế.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện đề tài này nhóm sinh viên đã tiến hành bằng các phương
pháp:
Khảo sát các mẫu sản phẩm nhựa trên thị trường và nhu cầu sử dụng,
hình thành ý tưởng thiết kế hình dáng sản phẩm cho phù hợp với mục
đích sử dụng.
Tham khảo tài liệu về khuôn mẫu. Kiến thức theo thời gian đã được tích
lũy. Tài liệu tham khảo được thu thập qua sách vở, giáo trình và Internet.
Sử dụng phần mềm Creo 2.0 để thiết kế sản phẩm, từ đó tiến hành các
bước tiếp theo như tách khuôn, phân tích…
Lựa chọn vật liệu cho sản phẩm và vật liệu làm khuôn cho phù hợp.
Sử dụng phần mềm Moldflow Insight 2013 để phân tích quá trình ép
phun.
Tự nghiên cứu từ nguồn tài liệu tin cậy thu thập được, chắt lọc những
thông tin có giá trị, đồng thời suy nghĩ tìm ra cách giải quyết vấn đề.
Lập trình gia công chi tiết ở xưởng khoa cơ khí.
1.5 Kết cấu của ĐATN
Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun.
Tìm hiểu các dạng khay bằng nhựa: yêu cầu chung sản phẩm, yêu cầu


Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer [2],[3]
2.1.1. Khái niệm
Chất dẻo hay còn gọi là nhựa (Plastic) hay Polymer, là các hợp chất
cao phân tử được hình thành do sự lặp lại nhiều lần của một hay nhiều
loại nguyên tử hay nhóm nguyên tử (Monome, đơn vị cấu tạo của
Polymer) liên kết với nhau với số lượng khá lớn để tạo nên một loạt các
tính chất mà chúng không thay đổi đáng kể khi lấy đi hay thêm vào một
vài đơn vị cấu tạo.
Nó có thể được phun vào khuôn, được nghiền vụn lại và lập lại quá
trình đó một số lần. Tuy nhiên vật liệu dẻo sẽ bị mất phẩm chất (độ bền,
cơ tính,…) khi quá trình đó lặp đi lặp lại nhiều lần.
2.1.2. Phân loại
Có nhiều cách phân loại Polymer dưới đây ta chỉ ra các cách thường
dùng.
Theo nguồn gốc:
+ Polymer tự nhiên: Cao su, xenlulo, protein..
+ Polymer nhân tạo: PE, PP, PS…
Theo cấu trúc hình học:
+ Polymer mạch thẳng.
+ Polymer mạch nhánh: Polymer mạch nhánh dạng lưới, Polymer
mạch nhánh dạng không gian.
Theo ứng dụng:
+ Polymer thông dụng: Dùng để sản xuất các chi tiết khối kỹ thuật
đòi hỏi tính chất cơ lý hóa cao hơn. Ví dụ như: PP, PE, PMMA…
+ Polymer kỹ thuật: Dùng để sản xuất các chi tiết kỹ thuật đòi hỏi
tính chất cơ lý hóa cao hơn. Ví dụ như: PA, PC, PF(teflo)…
Theo tính chất chịu nhiệt:

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

• Thông số cơ bản phản ánh độ bền Polymer
Giới hạn bền (�b) là giá trị ứng suất mà mẫu bị phá hoại trong những
điều kiện đã cho. Giới hạn bền có thể được xác định theo một số loại biến
dạng khác nhau như biến dạng kéo đứt, biến dạng nén, biến dạng uốn,…
tương ứng là độ bền kéo đứt, độ bền nén, và độ bền uốn….
Độ bền kéo đứt là khả năng chịu lực của vật liệu khi bị kéo dãn bằng
một lực xác định ở tốc độ kéo dãn xác định cho đến lúc đứt.
Độ bền uốn là khả năng chịu lực của vật liệu khi chịu uốn.
Độ bền nén là khả năng chịu lực của vật liệu khi bị nén.
Giới hạn bền của Polymer phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường thử
nghiệm và thời gian tác dụng của lực nên khi so sánh độ bền các Polymer
với nhau phải so sánh ở cùng điều kiện thử nghiệm.
Độ biến dạng tương đối (e) là giá trị biến dạng tăng đến cực đại tại
thời điểm đứt.
Độ biến dạng cực đại tương đối cũng phụ thuộc loại biến dạng, tốc độ
biến dạng và nhiệt độ. Nói phép suy luận vật liệu đang ở trạng thái nào
khi đứt. Ví dụ: khi vật thể dòn bị đứt, độ biến dạng cực đại tương đối
không vượt quá vài %, còn trạng thái mềm cao từ hàng trăm phần trăm
đến phần ngàn.

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

14


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong trường hợp kéo đơn trục, độ biến dạng tương đối cực đại có thể

1.040 – 1.050
PEMD
0.925 – 0.940
ABS
1.040 – 1.060
PEHD
0.941 – 0.965
PA6, PA66
1.130 – 1.150
PP
0.900 – 0.910
PC
1.190 – 1.200
Bảng 2.1: Tỷ trọng một sống nguyên liệu nhựa thông dụng
•

Chỉ số nóng chảy

Là chỉ số thể hiện tính chảy hay khả năng chảy của vật liệu, rất cần
thiết trong quá trình chọn lựa nguyên vật liệu và công nghệ gia công. Chỉ
số nóng chảy càng lớn thể hiện tính lưu động của nhựa càng cao và càng
dễ gia công.
Đơn vị tính: g/10 phút (ở điều kiện áp suất và nhiệt độ nhất định theo
tiêu chuẩn đo).
Tiêu chuẩn đo chỉ số nóng chảy là ASTM D1238.
GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

15

GPPS
1.04-1.05
3
HIPS
1.04-1.05
4
AS
1.04-1.05
5
ABS
1.04-1.05
6
PMMA
1.04-1.05
7
PC
1.19-1.2
8
PPO
1.06-1.36
9
HDPE
0.9-0.96
10
LDPE
0.9-0.96
11
PP
0.9-0.91
12

0.002-0.008
0.005-0.008
0.007
0.01-0.025
0.01-0.025
0.01-0.025
0.009-0.025
0.009-0.025
0.015-0.035
0.004-0.008
0.019-0.024
0.005-0.03
số loại nhựa

Tính cách điện

Đa số các loại nhựa cách điện tốt nên được ứng dụng trong các thiết
bị điện gia dụng, thiết bị viễn thông, vô tuyến truyền hình…
GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

16


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Nhựa
ABS
PA6,6




Là loại chất dẻo có khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm
dưới tác dụng của nhiệt độ và trở lên cứng rắn khi được làm nguội. Trong
quá trình tác động nó chỉ thay đổi tính chất vật lý chứ không có phản ứng
hóa học xảy ra.
• Nhựa PE (polyethylene)
Tính chất:
+ Mờ và màu trắng, nhiệt độ mềm thấp và lực kéo thấp.
+ Dễ cháy và có mùi parafin.
+ Độ kháng nước cao, kháng hóa chất và tính cách nhiệt và điện
tốt.
+ Độ giãn dài lớn và dòn ở nhiệt độ thấp, hệ số giãn nở cao.
Ứng dụng:
-

-

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

17


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Những sản phẩm cần có độ bền kéo cơ học: Búa nhựa, vật liệu
cách điện và nhiệt, bồn tắm, ống dẫn nước.

+ Dùng trong ngành dệt, sợi dệt PP.
• Nhựa PS (plystyrene)
Tính chất:
+ Vô định hình.
+ Độ bền cao, chịu va đập kém.
+ Tính chất cơ học: không màu, trong suốt, dễ tạo màu, độ cơ bền
thấp, độ giãn dài tốt, độ bền va đập kém.
+ Tính chất nhiệt: nhiệt độ biến dạng thấp, tạo khí đen.
Ứng dụng:
+ Sản phẩm rẻ tiền, sản phẩm nhựa tái sinh như ly, hộp.
+ Cách điện tần số cao dùng làm vỏ hộp điện, ống, vật liệu cách
điện.
• Nhựa ABS (Poly acrylonitrile butadiene styrene)

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

18


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP
-

-

-

-


nhỏ, độ bền cơ học cao, khó bị xước bề mặt, ứng dụng thay thế thủy tinh,
làm một số chi tiết của ô tô.
• Polyamit (PA)
Thường gọi là Nylon, là loại nhựa quan trọng đối với nhựa kĩ thuật
được dùng trong công nghiệp (Engineering Plastic).
• Polycacbonat (PC)

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

19


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong suốt, bền va đập, bền kéo, tính chịu nhiệt cao,là đại biểu cho
Plastic dùng trong công nghiệp, ứng dụng làm bulong, đai ốc, bánh răng
đồng hồ, mũ bảo hiểm, nút bấm tivi.
• Polyacetat
Đại diện cho Plastic có ma sát và chịu mài mòn tốt dùng trong công
nghiệp, ứng dụng làm bánh rang máy, trục…
 Nhựa nhiệt rắn

-

-

-


Dùng làm thuyền, thùng, ống và mũ bảo hiểm…
Vinyester: chống thấm nước rất tốt, dai hơn sau khi đóng rắn. Thường
được dùng làm ống dẫn và bồn nước hóa chất, dùng làm lớp phủ bên
ngoài cho các sản phẩm ngập nước như vỏ tàu, thuyền…

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

20


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

2.2.

Các phương pháp gia công chất dẻo
Qui trình công nghệ chế tạo chất dẻo có thể được mô tả theo sơ đồ

Hình 2.1: Công nghệ chế tạo chất dẻo
Trong đó:
(1): Trộn, Cán, Đùn, Cắt hạt, ép nóng → Nhựa hạt, Nhựa tấm, Thanh
định hình, Nhựa bột…
(2): Đùn, Đúc phun, Đúc thổi, Cán tráng, Hút dẻo, Dập dẻo, Đúc rót→
sản phẩm sơ cấp.
(3) Ghép nối, Lắp ráp, Hàn, Phun phủ, Gia công cơ khí → Thành phần.
(4) Đập vỡ, Nghiền, Xay nhỏ → Nguyên liệu tái sinh.
2.2.1. Công nghệ cán
Quá trình cán là một trong những phương pháp sản xuất của công
nghiệp chất dẻo mà trong dó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo được chế tạo

ta thường dùng các chất nhiệt dẻo sau đây để cán vì những loại vật liệu
này thích hợp cho việc tạo ra màng mỏng, tấm, …
PVC cứng và PVC mềm.
Các CoPolymer từ PVC.
Polistirol dai và ABS.
Các chất Polyolefin.
Phương pháp cán được sử dụng rộng rãi và có ý nghĩa nhất là để gia
công PVC cứng và PVC mềm và các CoPolymer từ PVC.
2.2.2. Công nghệ phủ chất dẻo
Công nghệ trán phân lớp được hiểu là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo
lên vật liệu cốt dạng tấm mềm dễ uốn (như vải, giấy sợi tự nhiên, sợi
tổng hợp…).
Để tráng phủ lớp vật liệu cốt thì có nhiều phương pháp:
Phương pháp phết bằng dao phết: nhờ dao phết chất dẻo( bột nhão)
được phết lên vật liệu làm cốt đang dịch chuyển phía dưới của dao phết.
Phương pháp tráng phân lớp bằng trục trụ tròn: sử dụng hệ thống nhiều
trục trụ tròn làm cho bột chất dẻo dãn ra một độ dài nhất định sau đó
mang lớp chất dẻo này phủ lên vật liệu cốt.
Phương pháp tấm nhúng: vật liệu cốt được đi chìm qua lớp bột PVC có độ
nhớt nhỏ, lượng dư được các thanh gạt gạt xuống.
Tráng phủ bằng máy đùn: cho chất dẻo nóng chảy từ máy đùn qua đầu
đùn có khe rộng và phủ lên các vật liệu cốt. Sau đó chất dẻo cùng vật
liệu cốt đi qua khe của các trục cán đang quay, chất dẻo được ép lên vật
liệu cốt.
Tráng phủ bằng máy cán: vật liệu cốt dùng với chất dẻo được dẫn vào
một khe hở thứ hai hoặc thứ ba của máy cán, khi đó các trục cán sẽ ép
chất dẻo lên vật liệu cốt.
Tráng phủ bằng phương pháp tiếp xúc: sử dụng để phân lớp cho chất dẻo
PVC hoặc Polyurethan.
2.2.3. Công nghệ đùn

Phương pháp nói đến ở đây chủ yếu là để sản xuất các vật thể rỗng
định hình như chai lọ, búp bê…
Có nhiều cách tạo hình cho việc sản xuất vật thể rỗng: đùn thổi, phun
thổi, đúc li tâm, ghép hai nửa vỏ mà ta có thể chế tạo bằng phương pháp
đúc khuôn, ép khuôn, tạo hình nóng… Công nghệ tạo hình rỗng được
hiểu là người ta tạo ra hình đoạn ống chất dẻo nhiệt dẻo được đùn ra
bằng khí nén áp lực cao từ phía trong nó thành sản phẩm cần chế tạo,
khuôn thổi sản phẩm được tiến hành trong khuôn rỗng hai nửa sao cho
đoạn ống chất dẻo được đùn ra ở trạng thái nóng sẽ tiếp nhận biên dạng
của khoảng rỗng trong khoang mẫu sau đó được làm nguội.
Với phương pháp này quá trình sản xuất được chia làm hai bước: Đùn
ống tạo phôi và bước tạo hình sản phẩm.
Vật liệu cho sản phẩm loại này chủ yếu là Polyetylen (85%) tạo ra các
mặt hàng để đóng gói thực phẩm.
Nguyên lý thổi sản phẩm: quá trình thổi được thực hiện như sau:
người ta dẫn khí vào thổi thông qua nút ( miệng cổ đối với các sản phẩm
dạng chai lọ, bình, thùng chưa…) hoặc kim được chọc vào ống (đối với
sản phẩm kĩ thuật như đồ chơi), không khí tổng khoang rỗng được dẫn ra.
Nút tạo thành hình cổ vật thể có thể được đưa vào trước khi đóng khuôn
(đối với vật thể có kích thước lớn) hoặc sau khi khuôn đóng( đối với vật
thể có kích thước nhỏ).
Để tăng cơ tính và độ chính xác cần thiết của kích thước ở một số vị
trí nào đó của sản phẩm, người ta tạo ra bán sản phẩm bằng phương
pháp đúc áp lực để tạo ra kích thước chính xác tại những vị trí mà sản
phẩm yêu cầu, sau đó gia nhiệt lại và dùng công nghệ đùn thổi để tạo
thành sản phẩm hoàn thiện.

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

dán. Trước khi dán các bề mặt cần được ghép nối phải được chuẩn bị sẵn.
Khâu chuẩn bị bề mặt phải được hiểu là các phương pháp sau:
Làm sạch bề mặt, không làm thay đổi thành phần hóa học và cấu trúc bề
mặt.
Bằng phương pháp cơ học xử lí bề mặt như tạo nhám bề mặt.
Xử lí sơ bộ bề mặt bằng phương pháp điện hóa và hóa học.
Khi quá trình dán kết thúc phải sau một thời gian nhất định mới có thể
sử dụng được. Với phương pháp dán người ta có thể tạo ra mối ghép có
thể chịu tải trọng lớn và nhất là trong những mối ghép không thể giải
quyết bằng phương pháp khác.
2.2.7. Công nghệ ép và ép phun
Quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hóa sơ bộ hoặc đã được
nung nóng sơ bộ tạo viên, được định lượng vào khoảng khuôn. Sau đó ở
nhiệt độ xác định sau khi khuôn đóng, dưới áp lực vật liệu ép được tiến
hành tạo lưới thành sản phẩm. Công nghệ ép phun khác với công nghệ
khác ở chỗ vật liệu ép không có đổ thẳng vào khoang khuôn mà được đổ
vào khoang nung riêng, sau đó đến một nhiệt độ nhất định dưới tác dụng
của Piston vật liệu được phun vào khoang khuôn kín.

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

24


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Cả hai phương pháp trên đều thích hợp cho việc gia công các sản
phẩm có kích thước lớn đặc biệt bề dày thành nhỏ. Người ta sử dụng quá


Trang

25