Bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết ý tưởng thiết kế và quy trình gia công vỏ hộp cơm nhựa cũng như cấu trúc các bộ phận, vật liệu nhựa để phân tích toàn diện, thiết kế công nghệ khuôn mẫu hợp lý.
Từ khóa: khuôn ép phun;Hộp cơm trưa.Quá trình đúc
Phần thứ nhất: Phân tích quy trình các bộ phận nhựa và lựa chọn máy phun chính
1.1Nguyên liệu thô và phân tích hiệu suất của hộp cơm trưa bằng nhựa
Hộp đựng cơm trưa bằng nhựa này là sản phẩm nhựa thông dụng trong đời sống hàng ngày, chủ yếu dùng để đựng thức ăn.Xem xét tính đặc biệt của việc sử dụng nó, phân tích toàn diện về hiệu suất của các loại nhựa khác nhau, lựa chọn vật liệu cho polypropylen (PP).
Polypropylen (nhựa PP) là một loại mật độ cao, không có chuỗi bên, độ kết tinh cao của polymer tuyến tính, có đặc tính toàn diện tuyệt vời.Khi không có màu, màu trắng mờ, như sáp;Nhẹ hơn polyetylen.Độ trong suốt cũng tốt hơn polyetylen.Ngoài ra, mật độ của polypropylen nhỏ, trọng lượng riêng 0,9 ~ 0,91 gram / cm khối, cường độ năng suất, độ đàn hồi, độ cứng và độ bền kéo, cường độ nén cao hơn polyetylen.Nhiệt độ đúc của nó là 160 ~ 220oC, có thể được sử dụng ở khoảng 100 độ, có đặc tính điện tốt và cách nhiệt tần số cao không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm.Tỷ lệ hấp thụ nước của nó thấp hơn polyetylen, nhưng dễ tan chảy, vỡ cơ thể, tiếp xúc lâu dài với kim loại nóng dễ bị phân hủy, lão hóa.Tính lưu động tốt, nhưng tốc độ co ngót hình thành là 1,0 ~ 2,5%, tốc độ co ngót lớn, dễ dẫn đến lỗ co ngót, vết lõm, biến dạng và các khuyết tật khác.Tốc độ làm mát bằng polypropylen nhanh, hệ thống rót và hệ thống làm mát phải được làm mát từ từ và chú ý kiểm soát nhiệt độ tạo hình.Độ dày thành của các bộ phận bằng nhựa phải đồng đều để tránh thiếu keo và góc nhọn để tránh tập trung ứng suất.
1.2Phân tích quá trình đúc hộp cơm trưa bằng nhựa
1.2.1.Phân tích cấu trúc của các bộ phận nhựa
Độ dày thành khuyến nghị của các bộ phận nhựa nhỏ bằng polypropylen là 1,45mm;Kích thước cơ bản của hộp cơm trưa là 180mm×120mm×15mm;Lấy kích thước thành trong của nắp hộp cơm trưa: 107mm;Chênh lệch giữa tường trong và tường ngoài là: 5mm;Góc tròn của tường ngoài là 10mm, góc tròn của tường trong là 10/3mm.Một góc của nắp hộp có một chóp hình khuyên có bán kính 4mm.Do các bộ phận bằng nhựa là các thùng chứa có thành mỏng nên để tránh tình trạng thiếu độ cứng và độ bền do biến dạng của các bộ phận bằng nhựa, nên mặt trên của các bộ phận bằng nhựa được thiết kế dạng vòng cung cao 5mm.
1.2.2.Phân tích độ chính xác kích thước của các bộ phận nhựa
Hai kích thước của vỏ hộp cơm trưa có yêu cầu về độ chính xác là 107mm và 120mm, và yêu cầu về độ chính xác là MT3.Do kích thước bên ngoài của các bộ phận bằng nhựa bị ảnh hưởng bởi dung sai kích thước của bộ phận có thể di chuyển được của khuôn (chẳng hạn như cạnh bay), nên loại dung sai được chọn là cấp B. Nếu không yêu cầu mức dung sai, MT5 được chọn .
1.2.3.Phân tích chất lượng bề mặt của các bộ phận nhựa
Độ chính xác bề mặt của vỏ hộp cơm không cao và độ nhám bề mặt Ra là 0,100 ~ 0,16um.Do đó, có thể sử dụng khuôn phun khoang bề mặt chia tay đơn của máy chạy cổng để đảm bảo độ chính xác của bề mặt.
1.2.4.Đặc tính vật liệu và khối lượng, chất lượng của các bộ phận nhựa
Truy vấn tính chất vật liệu của nhựa PP (bao gồm mô đun đàn hồi, tỷ số Poisson, mật độ, độ bền kéo, độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng) trong SolidWorks và sử dụng phần mềm SolidWorks để tính toán dữ liệu của các chi tiết nhựa (bao gồm trọng lượng, thể tích, diện tích bề mặt và tâm). của trọng lực).
1.3 Xác định các thông số quá trình đúc của chi tiết nhựa
Trong quá trình ép phun, nhiệt độ của xi lanh và vòi phun sẽ ảnh hưởng đến quá trình dẻo hóa và dòng chảy của nhựa, nhiệt độ của khuôn sẽ ảnh hưởng đến dòng chảy và làm mát của nhựa định hình, áp suất trong quá trình ép phun sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình ép phun. dẻo hóa nhựa và chất lượng các bộ phận nhựa.Sản xuất trong trường hợp đảm bảo chất lượng của các bộ phận nhựa sẽ cố gắng rút ngắn chu kỳ đúc của các bộ phận nhựa, thời gian phun và thời gian làm mát có tác động quyết định đến chất lượng của các bộ phận nhựa.
Các câu hỏi cần cân nhắc khi thiết kế:
1) Sử dụng hợp lý chất ổn định, chất bôi trơn để đảm bảo hiệu suất quá trình của nhựa PP và việc sử dụng các bộ phận bằng nhựa.
2) Cần ngăn ngừa sự co ngót, vết lõm, biến dạng và các khuyết tật khác trong quá trình thiết kế.
3) Do tốc độ làm nguội nhanh nên chú ý đến khả năng tản nhiệt của hệ thống rót và hệ thống làm mát, đồng thời chú ý đến việc kiểm soát nhiệt độ tạo hình.Khi nhiệt độ khuôn thấp hơn 50 độ, các bộ phận nhựa sẽ không mịn, hàn kém, để lại dấu vết và các hiện tượng khác;Hơn 90 độ dễ bị biến dạng cong vênh và các hiện tượng khác.
4) Độ dày thành của các bộ phận bằng nhựa phải đồng đều để tránh tập trung ứng suất.
1.4 Model và thông số kỹ thuật của máy ép phun
Theo các thông số quá trình đúc của các bộ phận nhựa, sự lựa chọn ban đầu của máy ép phun mẫu G54-S200/400 trong nước,
Phần thứ hai: Thiết kế kết cấu khuôn ép nhựa hộp đựng cơm trưa
2.1 Xác định bề mặt phân khuôn
Hình dạng cơ bản và tình trạng tháo khuôn của các bộ phận bằng nhựa cần được xem xét khi lựa chọn bề mặt phân chia.Nguyên tắc thiết kế mặt phân khuôn như sau:
1. Bề mặt chia tay phải được chọn ở đường viền tối đa của phần nhựa
2. Việc lựa chọn bề mặt phân chia phải thuận lợi cho việc tháo khuôn trơn tru các bộ phận bằng nhựa
3. Việc lựa chọn bề mặt phân chia phải đảm bảo độ chính xác về kích thước, chất lượng bề mặt của các bộ phận nhựa và yêu cầu sử dụng của chúng
4. Việc lựa chọn bề mặt phân chia phải có lợi cho việc xử lý và đơn giản hóa khuôn
5. Giảm thiểu diện tích chiếu của sản phẩm theo hướng kẹp
6. Nên đặt lõi dài theo hướng mở khuôn
7. Lựa chọn bề mặt chia cắt phải thuận lợi cho việc thoát khí
Tóm lại, để đảm bảo quá trình tháo khuôn trơn tru của các bộ phận nhựa và yêu cầu kỹ thuật của các bộ phận nhựa cũng như việc chế tạo khuôn đơn giản, bề mặt phân chia được chọn làm bề mặt dưới của nắp hộp cơm trưa.Như thể hiện trong hình dưới đây:
2.2 Xác định và cấu hình số khoang
Theo yêu cầu thiết kế của sổ tay thiết kế các bộ phận nhựa, các đặc điểm cấu trúc hình học của bộ phận nhựa và yêu cầu về độ chính xác kích thước và yêu cầu kinh tế của sản xuất, xác định việc sử dụng khuôn một khoang.
2.3 Thiết kế hệ thống rót
Thiết kế này áp dụng hệ thống rót thông thường và nguyên tắc thiết kế của nó như sau:
Giữ quá trình ngắn gọn.
Khí thải phải tốt,
Ngăn ngừa biến dạng lõi và chèn dịch chuyển,
Ngăn chặn sự biến dạng cong vênh của các bộ phận bằng nhựa và hình thành các vết sẹo lạnh, vết lạnh và các khuyết tật khác trên bề mặt.
2.3.1 Thiết kế kênh chính
Kênh chính được thiết kế hình nón và góc hình nón α là 2O-6O và α=3o.Độ nhám bề mặt của kênh dòng chảy Ra<0,8µm, đầu ra của kênh chính là quá trình chuyển đổi phi lê, để giảm lực cản của dòng vật liệu đối với quá trình chuyển đổi, bán kính phi lê r=1 ~ 3mm, được lấy là 1mm .Thiết kế kênh chính như sau;
Cấu trúc của ống bọc cổng được thiết kế thành hai phần sử dụng ống bọc cổng và vòng định vị, được cố định trên tấm ghế khuôn cố định dưới dạng bậc thang.
Đường kính đầu nhỏ của ống bọc cổng lớn hơn đường kính của vòi phun 0,5 ~ 1mm, được lấy là 1mm.Vì mặt trước của đầu nhỏ là hình cầu nên độ sâu của nó là 3~5 mm, được lấy là 3 mm.Do quả cầu của vòi phun của máy phun tiếp xúc và vừa khít với khuôn ở vị trí này nên đường kính của quả cầu của kênh chính phải lớn hơn đường kính của vòi phun 1 ~ 2 mm, được lấy là 2 mm.Hình thức sử dụng và các thông số của tay áo cổng được hiển thị dưới đây:
Khớp chuyển tiếp H7/m6 được sử dụng giữa ống bọc cổng và mẫu và khớp nối H9/f9 được sử dụng giữa ống bọc cổng và vòng định vị.Vòng định vị được lắp vào lỗ định vị của mẫu cố định của máy phun trong quá trình lắp đặt và gỡ lỗi khuôn, được sử dụng để lắp đặt và định vị khuôn và máy phun.Đường kính ngoài của vòng định vị nhỏ hơn 0,2mm so với lỗ định vị trên mẫu cố định của máy phun nên là 0,2mm.Hình dạng cố định của ống bọc cổng và kích thước của vòng định vị được hiển thị bên dưới:
2.3.2 Thiết kế kênh song song
Bởi vì thiết kế là một khuôn một khoang, bề mặt phân chia cho đáy hộp và lựa chọn cổng cho loại trực tiếp cổng điểm, do đó, shunt không cần phải thiết kế.
2.3.3 Thiết kế cổng
Xét thấy yêu cầu đúc của các bộ phận nhựa và quá trình gia công khuôn có thuận tiện hay không và tình hình sử dụng thực tế nên thiết kế vị trí cổng được chọn là tâm trên cùng của nắp hộp cơm.Đường kính của cổng điểm thường là 0,5 ~ 1,5mm và được lấy là 0,5mm.Góc α thường là 6o~15o và được lấy là 14o.Thiết kế của cổng được hiển thị dưới đây:
2.4 Thiết kế lỗ lạnh và thanh kéo
Vì vậy, thiết kế là khuôn và khoang, cổng điểm rót trực tiếp nên không cần thiết kế lỗ nguội và thanh kéo.
2.5 Thiết kế các bộ phận tạo hình
2.5.1Việc xác định cấu trúc khuôn và chày
Bởi vì nó là một bộ phận nhựa nhỏ, có khoang, để đạt hiệu quả xử lý cao, tháo gỡ thuận tiện mà còn để đảm bảo độ chính xác về hình dạng và kích thước của các bộ phận nhựa, thiết kế tổng thể lựa chọn khuôn lồi và khuôn lõm cho toàn bộ.Khuôn lồi được xử lý bằng phương pháp xử lý riêng biệt, sau đó được ép vào mẫu có chuyển tiếp H7/m6.Sơ đồ thiết kế kết cấu của khuôn lồi và khuôn lõm như sau:
2.5.2Thiết kế và tính toán kết cấu khoang và lõi
Mối quan hệ giữa kích thước làm việc của bộ phận khuôn và kích thước bộ phận nhựa được thể hiện dưới đây:
2.6 Lựa chọn khung khuôn
Vì thiết kế này dành cho các bộ phận bằng nhựa cỡ vừa và nhỏ nên khung khuôn là P4-250355-26-Z1 GB/T12556.1-90 và B0×L của khung khuôn là 250mm×355mm.
Sơ đồ lắp khuôn như sau:
2.7 Thiết kế thành phần kết cấu
2.7.1Thiết kế cấu trúc cột dẫn hướng
Đường kính của trụ dẫn hướng là Φ20 và vật liệu được chọn cho trụ dẫn hướng là thép 20, có độ thấm cacbon 0,5 ~ 0,8mm và độ cứng tôi là 56 ~ 60HRC.Góc vát hiển thị trong hình không quá 0,5 × 450.Trụ dẫn hướng được đánh dấu là Φ20×63×25(I) — 20 thép GB4169.4 — 84. Khớp chuyển tiếp H7/m6 được áp dụng giữa phần cố định của cột dẫn hướng và mẫu.Một trụ dẫn hướng khác được đánh dấu Φ20×112×32 — 20 thép GB4169.4 — 84.
2.7.2Thiết kế cấu trúc tay áo hướng dẫn
Đường kính của ống dẫn hướng là Φ28, vật liệu của ống dẫn hướng là thép 20, được cacbon hóa 0,5 ~ 0,8mm và độ cứng của quá trình xử lý nguội là 56 ~ 60HRC.Độ vát thể hiện trong hình không quá 0,5×450.Ống dẫn hướng được đánh dấu là Φ20×63(I) — 20 thép GB4169.3 — 84 và độ chính xác phù hợp của trụ dẫn hướng và ống dẫn hướng là H7/f7.Ống dẫn hướng khác được đánh dấu Φ20×50(I) — 20 thép GB4169.3 — 84.
2.8 Thiết kế cơ chế phóng
Cơ chế đẩy thường bao gồm đẩy, đặt lại và dẫn hướng.
Do các bộ phận bằng nhựa tương đối mỏng nên trong trường hợp cố gắng đảm bảo chất lượng bề ngoài của các bộ phận bằng nhựa, thiết kế của cơ cấu phóng sẽ sử dụng thanh đẩy để đẩy các bộ phận bằng nhựa ra ngoài.
Sơ đồ nguyên lý của cơ chế khởi độnglà như sau:
Cấu tạo và thông số của thanh đẩyđược hiển thị dưới đây:
Dạng cấu tạo và thông số của thanh resetđược hiển thị dưới đây:
2.9 Thiết kế hệ thống làm mát
Vì việc làm mát không đồng đều nên hệ thống làm mát của kênh làm mát phải càng nhiều càng tốt, lựa chọn thiết kế này cho 4. Khoảng cách kênh từ bề mặt khoang bằng nhau và đường dẫn cũng được tăng cường để làm mát.Hệ thống làm mát sử dụng loại tuần hoàn DC, có cấu trúc đơn giản và xử lý thuận tiện.
Sơ đồ hệ thống làm mát như sau:
Phần thứ ba: Kiểm tra tính toán khuôn ép
3.1.Kiểm tra các thông số quy trình liên quan của máy phun
3.1.1 Kiểm tra lượng phun tối đa
3.1.2 Kiểm tra lực kẹp
3.1.3 Kiểm tra hành trình mở khuôn
3.2.Kiểm tra độ dày thành bên và tấm đáy của khoang hình chữ nhật
3.2.1 Kiểm tra chiều dày thành bên của khoang hình chữ nhật liền khối
3.2.2 Kiểm tra chiều dày tấm đáy khoang chữ nhật liền khối
Phần kết luận
Nhà thiết kế Xie Master của nhóm Freshness Keeper thiết kế này chủ yếu dành cho thiết kế khuôn của vỏ hộp cơm bằng nhựa, thông qua việc phân tích chất liệu của vỏ hộp cơm bằng nhựa, cấu trúc của các bộ phận và công nghệ nhựa, sau đó hoàn thiện khuôn ép một cách hợp lý, khoa học thiết kế.
Freshness Keeper Ưu điểm của thiết kế là đơn giản hóa cơ chế ép phun càng nhiều càng tốt để đảm bảo chất lượng của các bộ phận nhựa, rút ngắn chu trình đúc, giảm chi phí sản xuất.Các điểm quan trọng của thiết kế là quy trình ép phun, bố trí khoang, lựa chọn bề mặt phân chia, hệ thống cổng, cơ chế đẩy, cơ chế tháo khuôn, hệ thống làm mát, lựa chọn máy ép phun và kiểm tra các thông số liên quan cũng như thiết kế của các bộ phận chính.
Thiết kế đặc biệt của Freshness Keeper nằm ở việc thiết kế hệ thống rót, ống bọc cổng hệ thống rót và vòng định vị cho một bộ phận duy nhất, đảm bảo tuổi thọ của khuôn, việc lựa chọn, xử lý, xử lý nhiệt và thay thế vật liệu thuận tiện;Cổng là loại cổng trực tiếp, yêu cầu bề mặt chia đôi và bản vẽ khoảng cách cố định được sử dụng để hạn chế chia tay đầu tiên.Cấu trúc đơn giản và hợp lý.
Thời gian đăng: Nov-01-2022