Trong quá trình phát triển sản phẩm nhựa, thiết kế sản phẩm và thiết kế khuôn đều quan trọng và phụ thuộc vào nhau nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thiết kế, chế tạo khuôn mẫu, giảm tối đa nguy cơ trong quá trình chế tạo khuôn, vận hành sử dụng khuôn. Vì vậy, Khi thiết kế sản phẩm nhựa cần đảm bảo một số nguyên tắc như sau:</span
1. Góc thoát khuôn:
Để dễ dàng tháo sản phẩm khỏi lòng khuôn, mặt trong cũng như mặt ngoài sản phẩm phải có độ côn nhất định theo hướng mở khuôn. Yêu cầu này cũng cần áp dụng đối với các chi tiết như gân gia cường, vấu lồi, rãnh,…
– Ở các khuôn có lõi ngắn hay lòng khuôn nông (nhỏ hơn 5 mm) góc côn ít nhất khoảng 0.25° mỗi bên.- Chiều sâu lòng khuôn và lõi tăng từ 1 đến 2 inch (25.4 ÷ 50.8 mm) góc côn nên tăng lên là 2° mỗi bên.
– Đối với nhựa Polyolefins và Acetals và có kích thước nhỏ góc côn chỉ khoảng 0.5°,nhưng đối với sản phẩm có kích thước lớn, góc côn yêu cầu có thể tới 3°.
– Với vật liệu cứng hơn như Polystyrene, Acrylic,… ngay cả đối với sản phẩm có kích thước nhỏ, góc côn tối thiểu cũng phải là 1,5°
– Cần chú ý rằng góc côn càng nhỏ, yêu cầu lực đẩy càng lớn; do đó, có thể làm hỏng sản phẩm nếu sản phẩm chưa đông cứng hoàn toàn.
Khi không thiết kế góc thoát khuôn hay thiết kế không đúng thì ma sát giữa bề mặt sản phẩm và mặt khuôn sẽ rất lớn. Khi đó, sản phẩm sẽ bị kẹt lại trong khuôn hoặc nếu đẩy ra ngoài đi chăng nữa thì bề mặt sản phẩm cũng sẽ bị lỗi bởi lực chốt đẩy quá lớn làm thụn bề mặt
Đồ thị thể hiện mối quan hệ góc vát và chiều sâu vát. Với giá trị chiều sâu vát và bề rộng vát có thể tra đồ thị (hình 3.2.4) để tìm ra góc vát hợp lí. Hoặc có thể tính theo công thức sau: [C: chiều cao vát (mm) ; A: bề rộng vát (mm)]. Ví dụ: Tính góc thoát khuôn cho sản phẩm ly nhựa uống nước như hình: A = 5 (mm) C = 93 (mm)
Giá trị góc thoát khuôn (góc vát) là: → β ≈ 3°4°25.79 (góc thoát khuôn B có giá trị gần đúng với đồ thị)
2. Góc bo:
a) Hiệu quả thiết kế
– Giảm sự tập trung ứng xuất.
– Giúp sản phẩm được làm nguội đồng đều hơn.
– Giảm khả năng sản phẩm bị cong vênh.
– Giảm cản trở dòng chảy làm cho nhựa điền đầy vào lòng khuôn tốt hơn.
Với giải pháp bo tròn chi tiết, điều quan trọng là phải xác định giá trị hợp lý cho bán kính bo vì góc sắc cạnh sẽ tạo nên sự tập trung ứng xuất và có thể sẽ tạo ra khuyết tật cho sản phẩm.
Đối với sản phẩm ép phun, nên chọn giá trị bán kính bằng nửa bề dày thành. Cũng cần xác định giá trị bán kính bo ngoài để đảm bảo sự đồng đều bề dày cho thành bên, nên chọn giá trị bán kính khoảng 1.5 lần bề dày thành.
b) Giải pháp thiết kế góc bo
– Yêu cầu về sự đồng đều bề dày sản phẩm cũng cần được áp dụng đối với các chi tiết khác trên sản phẩm như các vấu lồi để tránh hình thành các vết lõm, bọng rỗng và tạo nên sự cong vênh sản phẩm.
– Tránh thiết kế sản phẩm có hình dáng hình học không đối xứng, ví dụ như các gân tăng bền nằm về một phía của sản phẩm, điều này làm cho quá trình làm nguội xảy ra không đồng đều gây ra sự co rút không đồng đều dẫn đến sự cong vênh.
Bán kính bo trong nên nằm trong khoảng từ 0.25 đến 0.6, tốt nhất là 0.5 lần bề dày sản phẩm, bán kính ngoài bằng bán kính trong cộng thêm bề dày sản phẩm. Bán kính ngoài nên bằng bán kính trong cộng thêm bề dày sản phẩm: R = r + T.
Một khi điều này không được thỏa mãn thì sản phẩm dễ bị cong vênh bởi việc nguội không đều giữa phần nhựa bên trong và bề mặt ngoài sản phẩm khiến sự co rút không đều. Thêm vào đó ứng suất tập trung cũng tăng lên.
3. Gân:
a) Hiệu quả thiết kế
– Tăng độ bền vững cho sản phẩm.
– Tăng khả năng chống uốn của sản phẩm.
b) Thiết kế gân
– Nếu mặt khuôn được mài bóng, thì độ nghiêng của gân có thể là 0.5°.
– Thông thường, bề dày đáy gân từ 0.5-0.8 lần bề dày sản phẩm tại nơi đặt gân.
4. Vấu lồi Vấu lồi trên sản phẩm thường dùng để bắt vít hay là các chốt kết hợp với lỗ trong quá trình lắp ráp.
– Bề dày vấu lồi nên nhỏ hơn 0.7 lần bề dày đặt vấu, nếu quá lớn sẽ tạo vết lõm trên sản phẩm ở mặt đối diện
– Bán kính bo nên chọn khoảng 0.25 lần bề dày thành sản phẩm
– Các góc nghiêng trên vấu tuân thủ theo góc thoát khuôn.
– Ngoài ra, để tăng độ cứng vững có thể đặt gân cho vấu lồi
– Khoảng cách giữa hai vấu nên lớn hơn 2 lần bề dày sản phẩm, vì nếu quá gần thì sản phẩm sẽ lâu nguội.
Để sản phẩm không bị các vết lõm ở chân vấu cần phải tạo một vòng lõm ngay chân vấu để tránh sự tập trung vật liệu.
