THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN SẢN PHẨM MÓC KHÓA HÌNH CON MÈO

Đố án thiết kế khuôn nhựa theo tiêu chuẩn Futaba , Thiết kế trên pro engineer 4.0 , phân tích CAE, Gia công , Ép ra sản phẩm

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN SẢN PHẨM MÓC KHÓA HÌNH CON MÈO

GVHD : Ths.Trần Mai Văn SVTH : Ngô Trúc An 06112001

Ngô Văn Mậu 06112041

Tạ Văn Quỳnh 06112053

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2011

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG

THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN SẢN PHẨM

MÓC KHÓA HÌNH CON MÈO

1 Số liệu cho trước

- Phần mềm Pro/Wildfire

- Phần mềm Autodesk Moldflow

- Tài liệu thiết kế khuôn

2 Nội dung thuyết minh

- Tổng quan về công nghệ ép phun

- Tính toán và thiết kế lòng khuôn

- Ứng dụng phần mềm Pro/Wildfire để thiết kế sản phẩm và gia công khuôn

- Mô phỏng phân tích dòng chảy nhựa trên phần mềm Autodesk Moldflow

- Gia công cơ khí lòng khuôn

3 Các bản vẽ

- Bản vẽ sản phẩm

- Bản vẽ chi tiết bộ khuôn

4 Ngày giao nhiệm vụ :

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :

6 Giáo viên hướng dẫn : Ths.Trần Mai Văn

Trần Mai Văn

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn



con mèo.

 Hình thức trình bày đẹp tuân thủ format.

 Nội dung : Trình bày khá đầy đủ từ quá trình thiết kế, tính toán, gia công và thử nghiệm khuôn cho đến khi ra được sản phẩm đạt yêu cầu

 Kỷ luật tốt, tuân theo ý kiến hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn

 Thái độ làm việc tích cực, có tính sáng tạo và xây dựng.

Đề tài này đã được phân công và cả 3 sinh viên đã hoàn thành rất tốt công việc được giao.

» Được bảo vệ

Điểm của Giáo Viên hướng dẫn cho cả 3 sinh viên : 10 điểm ( mười điểm )

Ngày 19 tháng 01 năm 2011 Giáo viên hướng dẫn

Trần Mai Văn

Nhận xét của giáo viên phản biện



Ngày … tháng … năm … Giáo viên phản biện

Huỳnh Đỗ Song Toàn

Lời cảm ơn

Trong suốt quá trình tìm hiểu, đánh giá đề tài, thiết kế và gia công đồ án, nhóm

đã nhận được sự giúp đỡ, động viên vô cùng qúy báu từ gia đình, qúy thầy cô và bạn bè Nhờ đó nhóm đã thực hiện được một số kết quả nhất định Vì thế, tất cả các thành viên trong nhóm xin được cám ơn đến tất cả mọi người, những người đã có sự quan tâm, động viên, giúp đỡ cho nhóm rất nhiều Đặc biệt, nhóm xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến:

Thầy Trần Mai Văn đã hướng dẫn nhóm trong suốt một thời gian dài, giúp em giải quyết những vướng mắc trong quá trình tìm hiểu và thực hiện luận văn của mình

Toàn thể quý Thầy Cô của bộ môn Công Nghệ Tự Động, đã góp ý và truyền thụ những kiến thức cơ bản cần thiết cho nhóm hoàn thành đồ án

những giúp đỡ thiết thực trong quá trình thực hiện đề tài.

Một lần nữa chúng em xin cám ơn tất cả !

Tóm tắt đồ án

Nội dung đồ án bao gồm:

 Tìm hiểu về vật liệu nhựa như cơ tính, các thông số gia công, …

 Xây dựng lý thuyết thiết kế khuôn ép phun Ứng dụng vào thiết kế khuôn móc khóa hình con mèo

 Sử dụng phần mềm Pro Engineer để thiết kế sản phẩm, thiết kế khuôn, gia công và xuất chương trình NC

 Sử dụng phần mềm Autodesk Moldflow để phân tích, mô phỏng trong quá trình ép phun

 Gia công khuôn trên máy CNC

Mục lục

Trang bìa i

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ii

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn iii

Nhận xét của giáo viên phản biện iv

Tóm tắt đồ án vi

Mục lục vii

Danh mục hình vẽ ix

Danh mục bảng biểu xii

Danh mục từ viết tắt xiii

2.4 Phương pháp thiết kế khuôn ép phun 19

Chương 3 Thiết kế khuôn sản phẩm móc khóa 39

3.1 Thiết kế sản phẩm 39

3.2 Thiết kế khuôn51

Chương 4 Gia công khuôn 61

4.1 Gia công lõi di động 61

4.2 Gia công lõi cố định 64

4.3 Gia công các tấm còn lại 67

6.1 Kết quả mô phỏng trên phần mềm 696.2 Kết quả thực nghiệm 73

Chương 6 Kết luận 75

7.1 Kết luận 75

7.2 Hướng phát triển của đề tài 76

Tài liệu tham khảo 77

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1 Một số sản phẩm nhựa thông dụng 1

Hình 1.2 Sản phẩm nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam 3

Hình 1.3 Kim ngạch xuất khẩu nhựa của Việt Nam 2004 -2009 3

Hình 1.4 Kim ngạch nhập khẩu nhựa nguyên liệu của Việt Nam 5

Hình 2.1 Các hệ thống của máy ép phun 6

Hình 2.2 Hệ thống hỗ trợ ép phun 7

Hình 2.3 Hệ thống phun nhựa 7

Hình 2.4 Băng gia nhiệt 8

Hình 2.5 Cấu tạo trục vít 8

Hình 2.6 Hệ thống kẹp 9

Hình 2.7 Hệ thống điều khiển máy ép phun 10

Hình 2.8 Hệ thống kênh nhựa 27

Hinh 2.9 Kích thước cuống phun cho thiết kế 27

Hình 2.10 Kích thước bạc cuống phun 28

Hình 2.11 Bộ phận kéo đuôi keo 29

Hình 2.12 Các dạng tiết diện kênh dẫn 29

Hình 2.13 Kích thước thiết kế tiết diện kênh dẫn 30

Hình 2.14 Quan hệ giữa khối lượng sản phẩm và kênh dẫn 31

Hình 2.15 Quan hệ giữa hệ số chiều dài và chiều dài kênh dẫn 31

Hình 2.16 Kích thước kênh nguội cho thiết kế 33

Hình 2.17 Hệ thống đẩy thông dụng 33

Hình 2.18 In hình chốt đẩy lên sản phẩm 34

Hình 2.23 Các kích thước chốt đẩy 34

Hình 3.1 Tạo Datum Plane 39

Hình 3.3 Extrude cắt biên dạng 1 41

Hình 3.4 Extrude cắt biên dạng 2 41

Hình 3.5 Thiết kế đầu 42

Hình 3.6 Thiết kế vành tai 42

Hình 3.7 Tạo lỗ móc khóa 43

Hình 3.8 Thiết kế thân 43

Hình 3.9 Thiết kế chân mèo 44

Hình 3.10 Tạo Datum Plane của tay 44

Hình 3.11 Các mặt phẳng để thiết kế tay 45

Hình 3.12 Bề dày tay 46

Hình 3.13 Tạo Datum curve cho bàn tay 46

Hình 3.14 Biên dạng tay 47

Hình 3.15 Tay hoàn chỉnh 47

Hình 3.16 Hóa rắn tay 48

Hình 3.17 Tạo curve cho mắt 49

Hình 3.18 Mắt của mèo 49

Hình 3.19 Mũi mèo 50

Hình 3.20 Bo mũi 50

Hình 3.21 Sản phẩm hoàn chỉnh 51

Hình 3.22 Bố trí sản phẩm 51

Hình 3.23 Tạo phôi 52

Hình 3.24 Mặt phân khuôn 52

Hình 3.25 Hai nửa khuôn 53

Hình 3.26 Hệ thống kênh dẫn 54

Hình 3.27 Hệ thống kênh làm nguội 55

Hình 3.28 Sản phẩm ép thử 55

Hình 3.29 Hai tấm kẹp 56

Hình 3.30 Hệ thống đẩy và hệ thống hồi 56

Hình 3.31 Hai gối đỡ 57

Hình 3.32 Hai tấm khuôn 58

Hình 3.34 Các bộ phận khác của khuôn 59

Hình 3.35 Bộ khuôn thiết kế hoàn chỉnh 60

Hình 4.1 Bản vẽ chi tiết gia công - lõi di động 61

Hình 4.2 Mô phỏng gia công lõi di động 63

Hình 4.3 Kết quả gia công lõi di động 63

Hình 4.4 Bản vẽ chi tiết gia công – lõi cố định 64

Hình 4.5 Mô phỏng gia công lõi cố định 66

Hình 4.6 Kết quả gia công lõi cố định 66

Hình 4.7 Kết quả gia công 2 tấm kẹp 67

Hình 4.8 Kết quả gia công hai tấm khuôn 67

Hình 4.10 Khuôn gia công hoàn chỉnh 68

Hình 5.1 Mô hình phân tích 69

Hình 5.2 Quá trình điền đầy 71

Hình 5.3 Nhiệt độ nóng chảy 72

Hình 5.5 Mật độ nhựa sản phẩm 73

Hình 5.6 Sản phẩm ép trên máy SW-120B 73

Hình 5.7 Sản phẩm con mèo 74

Bảng 1.1 Chất dẻo bình quân đầu người ở một số nước 2

Bảng 1.2 Thị trường xuất khẩu sản phẩm nhựa đạt kim ngạch cao 4

Bảng 2.1 Nhiệt độ gia công một số chất dẻo 14

Bảng 2.2 Nhiệt độ phá hủy của một số chất dẻo 16

Bảng 2.3 Độ co rút của một số vật liệu 16

Bảng 2.4 Chiều dày thành sản phẩm nhựa 17

Bảng 2.5 Quan hệ độ nghiêng thành với chiều cao sản phẩm 19

Bảng 2.6 Các loại thép làm khuôn ép 22

Bảng 2.7 Số lòng khuôn theo vật liệu và chiều dày sản phẩm 25

Bảng 2.8 Độ dày tấm đẩy theo diện tích sản phẩm 35

Bảng 2.9 Xác định kích thước chốt đẩy dựa theo kích thước khuôn 36

Bảng 2.10 Xác định độ dày tấm kẹp 37

Bảng 2.11 Chọn ren bulong vòng 37

Bảng 2.12 Chiều sâu rãnh thoát khí dựa theo vật liệu nhựa 38

Bảng 4.1 Phiếu công nghệ gia công lõi di động 62

Bảng 4.2 Phiếu công nghệ gia công lõi cố định 65

CAD : Computer-Aided Design

CAM : Computer-Aided Manufacturing

CNC : Computer Numercial Control

CAE : Computer Aided Engineering

NC : Numercial Control

VPA : Vietnam Plastics Association

AFPI : ASEAN Federation of Plastics Industries

AISI : American Iron and Steel Institute

Chương 1

Tổng quan

1.1 Tình hình sản xuất nhựa trên thế giới

Bước vào thiên niên kỷ mới, con người ngày càng phải đối mặt với rất nhiềukhó khăn của cuộc sống Và một trong những khó khăn lớn nhất mà con người phảiđối mặt là sự cạn kiệt về nguồn tài nguyên như gỗ, dầu mỏ, kim loại… Tuy nhiên,chính nhờ sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật hiện nay đã đáp ứng ngàycàng tốt hơn nhu cầu của con người về mọi mặt, những vật liệu mới có các tínhnăng ưu việt hơn đã được tìm thấy Trong đó nổi bật trên hết chính là chất dẻo.Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa hoặc polymer được dùng làm vật liệu sản xuấtnhiều loại vật dụng góp phần quan trọng vào phục vụ đời sống con người cũng nhưcho sự phát triển của nhiều ngành và lĩnh vực kinh tế khác như: điện, điện tử, viễnthông, giao thông vận tải, thủy sản, nông nghiệp,… (Hình 1.1)

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, chất dẻo còn được ứng dụng

và trở thành vật liệu thay thế cho những vật liệu truyền thống dường như không thểthay thế được là gỗ, kim loại, silicat… Do đó, ngành công nghiệp nhựa ngày càng

có vai trò quan trọng trong đời sống cũng như sản xuất của các quốc gia Nó biểuhiện ở chỉ số chất dẻo bình quân đầu người tăng nhanh qua các năm ( Bảng 1.1 )

Bảng 1.1 Chất dẻo bình quân đầu người ở một số nước (kg/người) [2]

1.2 Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam

Kể từ năm 2000 trở lại đây, ngành công nghiệp sản xuất nhựa của Việt Nam đãduy trì tốc độ tăng trưởng cao nhờ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu khẩu tăngmạnh Tiêu thụ nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam năm 1975 chỉ ở mức1kg/năm và không có dấu hiệu tăng trưởng cho đến năm 1990 Tuy nhiên, kể từnăm 2000 trở đi, tiêu thụ bình quân đầu người đã tăng trưởng đều đặn và đạt ở mức12kg/năm và đỉnh cao là năm 2008 là 34kg/người [2]

Hình 2.2 Tiêu thụ sản phẩm nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam

(đơn vị: kg/người) [1]

Sản phẩm nhựa Việt Nam có tiềm năng phát triển rất lớn để tạo được vị thếvững chắc trên thị trường quốc tế Năm 2008, tổng doanh thu mặt hàng nhựa toàncầu khoảng 400 tỷ USD trong số đó, nhựa vật liệu chiếm 50%, nhựa bán thànhphẩm chiếm 25% và 25% là nhựa hoàn chỉnh [2] Sản phẩm nhựa Việt Nam có vịthế khá cạnh tranh trên trường quốc tế nhờ vào (1) việc áp dụng các công nghệ sảnxuất tiên tiến; (2) được hưởng những ưu đãi về thuế quan và (3) có khả năng thâmnhập thị trường tốt Nó thể hiện qua kim ngạch xuất khẩu tăng qua mỗi năm ( Hình1.3)

Hình 1.3 Kim ngạch xuất khẩu nhựa của Việt Nam từ năm 2004 đến năm 2009

(đơn vị: triệu USD) [2]

Sản phẩm nhựa Việt Nam hiện có mặt tại hơn 70 nước trên thế giới, bao gồmcác nước ở Châu Á, Châu Mỹ, Châu Phi, Châu Âu và Trung Đông 10 thị trườngxuất khẩu lớn nhất của Việt Nam là Hoa Kỳ, Nhật Bản, Campuchia, Đức, Anh, HàLan, Pháp, Đài Loan, Malaysia và Philippines

Nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất nhựa ngày càng tăng do sự gia tăng mạnhtrong tiêu dùng ở cả trong và ngoài nước, Việt Nam đã phải nhập khẩu nhiều hơnnhựa nguyên liệu cũng như thiết bị và máy móc sản xuất Việt Nam nhập khẩu nhựanguyên liệu chủ yếu từ Đài Loan, Hàn Quốc, Thái Lan, Singapore, Nhật Bản,Malaysia, Hoa Kỳ, Trung Quốc và Ả Rập Xê-út Hình 1.4 thể hiện sản lượng vàkim ngạch nhập khẩu nhựa nguyên liệu của Việt Nam

Ngoài việc nhập khẩu 70% - 80% nguyên liệu nhựa đầu vào mỗi năm [1], ViệtNam nhập khẩu hầu như tất cả các thiết bị và máy móc cần thiết để sản xuất các sảnphẩm nhựa Phần lớn các thiết bị và các loại máy sản xuất nhựa được nhập khẩu từmột số nước châu Á bao gồm Đài Loan, Trung Quốc, Hàn Quốc, và Nhật Bản.Ngoài ra, Việt Nam còn nhập khẩu một số lượng các thiết bị sản xuất nhựa và máy

móc từ Đức và Ý Năm 2008, nhập khẩu thiết bị sản xuất nhựa và máy móc từ Hoa

Kỳ ước tính đạt 2,5% tổng kim ngạch nhập khẩu [1]

Hình 1.4 Kim ngạch nhập khẩu nhựa nguyên liệu của Việt Nam

(đơn vị: triệu USD) [1]

Sản lượng nhựa nhập khẩu ( nghìn tấn) Kim ngạch nhập khẩu nhựa ( triệu USD)

Chương 2

Lý thuyết khuôn ép phun

Ép phun là quá trình chuyển hóa từ những hạt nhựa thành nhựa lỏng và đượcnén vào khuôn dưới một áp suất nén của máy Khuôn ép phun được sử dụng phổbiến và đa dạng cho tất cả các sản phẩm Khuôn ép phun được chia làm nhiều loạinhư: khuôn 2 tấm, khuôn 3 tấm, khuôn có kênh dẫn nóng,khuôn nhiều tầng,…

2.1 Máy ép phun

Máy ép phun gồm các hệ thống cơ bản như Hình 2.1

Hình 2.1 Các hệ thống của máy ép phun [3]

2.1.1 Hệ thống hỗ trợ ép phun

Là hệ thống giúp vận hành máy ép phun ( Hình 2.2 )

Hình 2.2 Hệ thống hỗ trợ ép phun [3]

Bao gồm các bộ phận:

 Thân máy: liên kết các bộ phận của máy lại với nhau

 Hệ thống thủy lực: cung cấp lực để đóng và mở khuôn, tạo và suy trì lực kẹp,làm cho trục vít quay và chuyển động, tạo lực đẩy,…

 Hệ thống điện: cung cấp điện cho motor , hệ thống điều khiển nhiệt của khoang chứa vật liệu.Bao gồm dây dẫn và tủ điện

 Hệ thống làm nguội: cung cấp dung dịch làm nguội như nước, …

Các bộ phận quan trọng:

 Phiễu cấp liệu: chứa vật liệu dạng viên để cấp vào khoang trộn

 Băng gia nhiệt: duy trì nhiệt độ để nhựa luôn ở trạng thái chảy dẻo.Một máy

ép có nhiều băng gia nhiệt

Hình 2.4 Băng gia nhiệt

 Khoang chứa liệu: chứa nhựa và để trục vít di chuyển Nhiệt độ khoang chứaliệu từ 20%-30% nhiệt làm nóng chảy nhựa

 Bộ hồi tự hở: tạo ra dòng bắn nhựa vào khuôn.Bao gồm: seat, nêm, đầu trụcvít

 Trục vít: Nằm trong nòng, là bộ phận đẩy nguyên vậtliệu trong nòng vào khuôn Có nhiều kiểu thiết kế khác nhau tùy thuộc vàovật liệu Trục vít có cấu tạo như sau:

Hình 2.5 Cấu tạo trục vít [6]

 Béc phun: Nằm ở đầu nòng, tiếp xúc với đệm cuống phun để phun nhựa vàokhuôn và tạo lực ép khoá kín không cho nhựa tràn ra ngoài Đầu béc phun cần cóbán kính rộng để tạo lực ép lớn mà không gây hỏng hóc.

 Bảng điều khiển: gồm các công tắc và nút nhấn để vận hành máy

 Màn hình hiển thị: cho phép nhập các thông số gia công, hiện thị dữ liệu của quá trình ép phun

2.2 Vật liệu nhựa

Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa polyme, là các hợp chất cao phân tử, được dùnglàm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hàng ngày cho đếnnhững sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người Chúng lànhững vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫngiữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng

2.2.1 Phân loại vật liệu nhựa

a) Phân loại theo tính chất

 Nhựa nhiệt dẻo : Là loại nhựa khi gia nhiệt thì sẽ hóa dẻo, ví dụ như : PP,

PE, PVC, PS, PC, PET

 Nhựa nhiệt rắn : Là loại nhựa khi gia nhiệt sẽ rắn cứng, ví dụ như : PF, MF,

b) Phân loại theo ứng dụng

 Nhựa thông dụng : là loại nhựa được sử dụng số lượng lớn, giá rẻ, dùng nhiều trong những vật dụng thường ngày, như : PP, PE, PS, PVC, PET, ABS,

 Nhựa kỹ thuật : là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn so với các loại nhựa thông dụng, hường dùng trong các mặt hàng công nghiệp như : PC, PA,

 Nhựa chuyên dụng : Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt cho

từng trường hợp

c) Phân loại theo cấu tạo hóa học

 Polyme mạch cacbon: polyme có mạch chính là các phân tử cacbon liên kết với nhau

 Polyme dị mạch: polyme trong mạch chính ngoài nguyên tố cacbon còn có cac nguyên tố khác như O,N,S Ví dụ như polyoxymetylen, polyeste,

polyuretan, polysiloxan

2.2.2 Một số loại nhựa thông dụng

a) Nhựa gia dụng

 PC (Poly Cacbonat)

Có cấu trúc phân tử, độ cứng cao nên khó gia công, ổn định kích thước khácao, lão hoá chậm, độ dãn dài cao và chịu va đập tốt nhưng chịu tải có chu kỳyếu, tính cách điện ở nhiệt độ cao tốt

Nhựa PC dùng để chế tạo các chi tiết giống như nhựa PA

Không màu, dạng vô định hình, có độ cứng khá tốt, độ dai va đập kém,

dễ gia công bằng phương pháp ép phun hoặc đúc áp lực, chịu ăn mòn hoá họctốt

Nhựa PS dùng làm các sản phẩm gia dụng, bàn ghế, ly tách hoặc kết hợp

với cao su làm vỏ ruột xe có tính đàn hồi cao…

 PET (Poly Etylen Terephatale)

Có cấu trúc tinh thể, trong suốt, khá bền Thường dùng để tạo màng mỏng,kéo dài thành các sợi có tính co giãn như len, tơ…

b) Nhựa kỹ thuật

 PA6 (Polyamide 6, hay Nylon 6, hay Polycaprolactam)

Phân tử gồm các nhóm amide (CONH) Có độ bền, độ cứng cao, chịu nhiệttốt Được sử dụng làm khung, dầm, các giá đỡ cần độ bền và độ cứng vững cao

 PA 66 (Polyamide hay Nylon 6,6)

Có độ bền và độ cứng cao, là một trong các loại nhựa có nhiệt độ nóng chảycao nhất, hấp thụ độ ẩm trong quá trình ép phun Thuỷ tinh là chất thêm vào thôngdụng nhất để tăng cơ tính vật liệu, ngoài ra còn thêm các chất đàn hồi như:EPDM, SBR để tăng độ bền Có độ nhớt thấp, dễ dàng chảy vào lòng khuôn, do đócho phép tạo các vật có thành mỏng Độ co rút từ 1% đến 2%

Nhựa PA66 dùng để chế tạo các chi tiết trong xe hơi, dùng làm vỏ các thiết

bị máy móc…

 POM (Poly Acetatic)

Nhựa Acetals có hai loại Homopolymers và Copolymers Homopolymer

có độ bền kéo tốt, độ bền mỏi cao, cứng nên khó gia công Copolymers ổn địnhnhiệt tốt, ít bị ảnh hưởng bởi hoá chất, dễ gia công Cả hai nhựa Homopolymers vàPolymers là nhựa tinh thể, hút ẩm kém Nhựa Acetals có hệ số ma sát thấp và ổn

định kích thước tốt, nên thích hợp cho việc chế tạo bánh răng và trục

Nhựa Acetals chịu nhiệt tốt, nên được sử dụng chế tạo các chi tiết trong máybơm, van…

 ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)

Được tạo từ ba đơn phân tử: acrylonitrile, butadiene, và styrene Mỗi đơnphân tử có tính chất khác nhau như: tính cứng, bền với nhiệt độ và hoá chất là củaacrylonnitrile, dễ gia công, độ bền của styrene và độ dẻo độ dai va đập củabutadiene

Nhựa ABS dùng để chế tạo các chi tiết trong xe hơi (nắp của các ngăn chứa,

vỏ bánh xe…), tủ lạnh, các thiết bị trong gia đình (máy sấy tóc, các thiết bị chếbiến thực phẩm, bàn phím máy tính, điện thoại bàn, ván trượt tuyết…)

 PMMA (Polymethyl Methacrylate)

Có tính chất quang học rất đặc biệt, có thể truyền ánh sáng trắng cao đến92%, các chi tiết đúc có thể có tính lưỡng chiết rất thấp, do đó rất lý tưởng để chếtạo các đĩa hát

Nhựa PMMA dùng trong xe hơi (các thiết bị báo hiệu, các bảng dụng cụ…),công nghiệp (đĩa hát, các kệ trưng bày …), y tế…

 PBT (Polybutylene Terephthalates)

Là một trong những nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật có cơ tính rất cao PBT là mộtloại nhựa bán tinh thể, có tính kháng hoá chất rất tốt, hút ẩm rất ít, có tính trở nhiệt

và trở điện cao, ổn định dưới các điều kiện môi trường

Nhựa PBT dùng để chế tạo các thiết bị, dụng cụ trong gia đình và côngnghiệp (lưỡi trong các thiết bị chế biến thực phẩm, các chi tiết trong máy hút bụi,quạt, máy sấy tóc, cửa, vỏ máy, các chi tiết trong xe hơi …), các thiết bị trongngành điện (công tắc, vỏ cầu chì, bàn phím máy tính, những đầu nối …)

2.2.3 Các thông số gia công của vật liệu nhựa

Mỗi loại nhựa có những thông số gia công riêng Một số thông số quan trọng:

 Nhiệt độ gia công (Bảng 2.2 và 2.3)

 Nhiệt độ phá hủy (Bảng 2.4)

 Độ co rút của vật liệu ( Bảng 2.5)

 Chiều dày sản phẩm cho phép (Bảng 2.6)

Bảng 2.1 Nhiệt độ gia công một số chất dẻo [4]

0C

Nhiệt độchảy dẻo 0C

16 MPF Melamine phenolic 160-180 60-80

Bảng 2.2 Nhiệt độ phá hủy của một số chất dẻo [4]

TT Nhựa Nhiệt độ phá hủy 0C

Bảng 2.4 Chiều dày thành sản phẩm nhựa [5]

TT Vật liệu Chiều dày min

15 Teflon 0.25 1.7 0.9

Bảng 2.5 Quan hệ độ nghiêng thành với chiều cao sản phẩm [4]

0

50

100

50150

200

250

300

2.4 Phương pháp thiết kế khuôn ép phun

Vấn đề chủ yếu trong thiết kế khuôn là phải đảm bảo khuôn sẽ làm việc đúng như định trước, cho ra sản phẩm đúng theo yêu cầu Trước khi lập phương án chế tạo khuôn, người thiết kế chế tạo phải có các thông tin chủ yếu sau:

Kết cấu sản phẩm, số lượng sản phẩm, loại vật liệu sản phẩm, vật liệu khuôn, độ nhẵn các bề mặt khuôn và các yêu cầu về dung sai

0.11 0.22 0.44 0.87 1.31 1.74 2.190.22 0.44 0.88 1.75 2.62 3.50 4.370.33 0.65 1.31 2.62 3.93 5.24 6.560.44 0.87 1.75 3.49 5.24 7.00 8.750.55 1.09 2.19 4.36 6.55 8.74 10.940.66 1.31 2.63 5.24 7.86 10.49 13.120.77 1.52 3.06 6.11 9.17 12.23 15.310.88 1.74 3.50 6.98 10.48 13.98 17.500.99 1.96 3.94 7.85 11.97 15.73 19.681.10 2.18 4.38 8.73 13.10 17.48 21.871.21 2.39 4.81 9.60 14.41 19.21 24.061.32 2.61 5.25 10.47 15.72 20.97 46.48

Các thông tin liên quan đến máy ép phun mà bộ khuôn sẽ được lắp lên.

Xác định độ co của vật liệu

Để đảm bảo tính kinh tế trong giá thành khuôn thì các chi tiết tiêu cần được chuẩn hoá: các chi tiết lắp ghép, các đầu nối, các chi tiết phụ trợ cho khuôn và các phụ tùng thay thế phải đảm bảo theo tiêu chuẩn Cấu trúc khuôn phụ thuộc nhiều vào sản lượng sản phẩm, sản xuất nhỏ hay sản xuất lớn Từ đó sẽ quyết định số lượng lòng khuôn, chỗ đặt đường phân khuôn, chỗ đặt miệng phun, chỗ đặt chốt đẩy để đảm bảo chất lượng bề mặt và hình dáng cho sản phẩm

2.4.1 Chọn vật liệu của sản phẩm

Sản phẩm được làm bằng nhựa là một hợp chất cao phân tử được tổng hợp từcác monome Nhựa ở thể rắn có thể nung nóng cho mềm ra Nó có thể được phunkhuôn, được nghiền lại và lặp lại quá trình Tuy nhiên nếu lặp lại quá nhiều lần nó

sẽ bị mất đi phẩm chất như mong đợi

2.4.2 Xác định độ co rút của sản phẩm

Độ co rút tạo nên sự sai lệch giữa kích thước sản phẩm ép (kích thước thật củasản phẩm) và kích thước lòng khuôn (cavities) Kích thước lòng khuôn (dài, rộng,cao) bao giờ cũng lớn hơn kích thước sản phẩm ép ra một phần do độ co rút gây ra.Thông thường việc kiểm tra độ co rút nên thực hiện từ 24-168 giờ khi sản phẩm đãhoàn thành

* Công thức tính độ co rút

Sự co rút (trên lý thuyết) không phải diễn ra chỉ một phương mà còn theo nhiềuphương khác nhau và các phương này có thể xác định trong toạ độ cầu Độ co thểtích khối Sv là:

Trong đó Vc: nhiệt độ lòng khuôn trong điều kiện phòng

V: thể tích của vật ép trong điều kiện phòng

[7]

2.4.3 Thiết kế sơ bộ khuôn

Trước tiên ta thiết kế sản phẩm và đưa ra bản vẽ chi tiết để xác định mặt phânkhuôn Độ vát nghiêng thành sản phẩm để lấy sản phẩm dễ dàng, vị trí miệngphun.Tuỳ chi tiết, ta có thể bố trí một hay nhiều lòng khuôn Ngoài ra cần phải có

hệ thống thoát khí trên khuôn để tránh hiện tượng xấu xảy ra trong quá trình hìnhthành chi tiết

Thông qua kích thước tổng quát của chi tiết ta có thể xác định kích thướcngoài của các tấm khuôn Khi xác định ta cần chú ý sau cho khuôn có thể bố tríđược các hệ thống dẫn hướng các chốt đẩy, chốt hồi cho phù hợp không nên quá lớnlàm phí vật lịêu tăng giá thành làm khuôn Bề dầy tấm khuôn có thể xác định dựavào áp lực khi đẩy nhựa lỏng vào khuôn sao cho độ võng của khuôn không vượt quágiới hạn cho phép

Bố trí hệ thống chốt đẩy sản phẩm: Chi tiết có dạng hình hộp trụ rỗng đáy vàchỉ có một mặt phân khuôn nên việc bố trí hệ thống cơ khí để đẩy sản phẩm cũngtương đối đơn giản Ta dùng hệ thống đẩy bố trí gần các gờ để đẩy sản phẩm

Bố trí hệ thống làm nguội: Hệ thống làm nguội được bố trí quanh chi tiết đểlàm nguội Việc bố trí hệ thống làm nguội xung quanh chi tiết phải đảm bảo sao chocác lõi, các tấm khuôn và các bạc định vị đều được làm mát

2.4.4 Chọn vật liệu làm khuôn

Để lựa chọn vật liệu làm khuôn, ta phải xem xét:

 Số lượng sản phẩm yêu cầu

 Loại nhựa để phun

Đối với quá trình sản xuất loạt nhỏ, khuôn nhựa có thể làm bằng đồng hoặcnhôm nhưng nói chung các chi tiết khuôn như: thân khuôn, miếng ghép, tấm khuôn,chốt đẩy thường làm bằng các loại thép khác nhau

Tuy nhiên, yêu cầu đối với một vật liệu thép làm khuôn là:

 Kinh tế trong gia công cắt gọt (dễ cắt gọt, không làm mòn dao nhanh)

 Có khả năng xử lý nhiệt tốt Đánh bĩng dễ dàng: bằng tay hay bằngmáy.

 Cơ tính tốt: đủ bền, chịu mài mịn, chịu nhiệt, cĩ tính dẫn nhiệt cao

AISI 4130 Các chi tiết, cấu trúc cơ bản khuơn

AISI 6150 Bạc cuống phun

AISI S1 Các chi tiết trượt: hệ thống lĩi mặt bên v.v…

AISI S7 Các khố bạc, bạc cuống phun

AISI A2 Chi tiết trượt, các tấm cắt keo (runners)

AISI A6 Chi tiết trượt, tấm cắt keo (runners), các lịng khuơn

AISI D2 Các chi tiết trượt

AISI H13 Các tấm lịng khuơn, insert, chốt chịu nhiệt, chốt lĩi,hồi,

giữ runner; tất cả đã được tơi luyện đầy đủ

AISI P2 Các insert

AISI 420 Các insert; chúng phải được tơi luyện đầy đủ

2.4.5 Xác định số lượng, vị trí lịng khuơn, mặt phân khuơn, kiểu Insert

a) Xác định số lượng lịng khuơn

Số lòng khuôn (Cavities) cho ta biết số lượng sản phẩm được tạo thành trongmột chu kì phun của máy Việc xác định số lòng khuôn cho ta biết qui mô sản xuất

ra sản phẩm trong khoảng thời gian mà khách hàng yêu cầu

Xác định được số lòng khuôn từ đó ta mới thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựacho phù hợp (các kênh dẫn, bố trí các lòng khuôn), thông thường số lượng lòngkhuôn thường là 1, 2, 4, 6, 8, 12, 16 …

Các phương pháp xác định số lượng lòng khuôn :

* Xác định số lòng khuôn theo kinh nghiệm :

Dựa vào số lòng khuôn mà khách hàng yêu cầu, dựa vào số lượng sản phẩmsản xuất cho khách hàng trong khoảng thời gian qui định, hay dựa vào kích thướcsản phẩm Nếu kích thước sản phẩm tương đối lớn thì việc bố trí nhiều lòng khuôn

sẽ làm cho kết cấu khuôn trở nên phức tạp, cồng kềnh

* Xác định số lòng khuôn theo lí thuyết :

Dựa trên thời gian giao hàng (n term )

Nếu ngày giao hàng trong phân xưởng đã được thoả thuận trước, trong đa sốtrường hợp, số lượng lòng khuôn được tính từ biểu thức toán học sau:

nterm=36001.05600012 ( )

m o

cycl

t t x x

xSxt x

Trong đó:

+ Cơ sở làm việc là 6000giờ/năm với 3 ca

+ 1.05: tỉ lệ phế phẩm (ở đây là 5 %)

+ S: kích cỡ yêu cầu của mỗi khuôn

+ t cycl : thời gian một chu kì

+ to: thời gian từ khi nhận đơn đặt hàng đến khi hoàn thành (tháng).+ tm: thời gian tạo khuôn (tháng)

+ (to –tm) :thời gian sản xuất (tháng)

[5]

Dựa trên lực đóng khuôn (n t1 ):

Pmax: áp suất phun cực đại (MPa)

Dựa trên tỉ lệ dẻo (n t4 ):

nt4 = p cycl m

V

R t





.

6 , 3

Với t cycl : chu kì phun

R : tỉ lệ dẻo

V : thể tích sản phẩm và hệ thống kênh dẫn

m: khối lượng riêng của vật liệu (kg/dm3)

Ngoài ra, số lượng lòng khuôn còn phụ thuộc vào loại nhựa sử dụng, kíchthước của chi tiết ( Bảng 2.7 )

Tóm lại, dựa trên việc chọn lựa số lượng lòng khuôn theo ước định kích thướcsản phẩm, theo kinh nghiệm và sử dụng công thức tính toán

Bảng 2.7 Số lòng khuôn theo vật liệu và chiều dày sản phẩm [6]

Đường kính chi tiết

A ( Amorphous materials) : vật liệu vô định hình

SC ( semicrystalline materials) : vật liệu định hình

b) Xác định số lượng mặt phân khuôn

Mặt phân khuôn là mặt được dùng để lấy sản phẩm và hệ thống kênh dẫn(runners) trong quá trình mở khuôn Các yếu tố ảnh hưởng tới số mặt phân khuôn:cấu trúc hình học của sản phẩm, số lòng khuôn, hệ thống đường dẫn và hệ thống rót,

hệ thống tháo khuôn

 Khuôn một mặt phân khuôn

- Khuôn tiêu chuẩn (cơ bản): Chuyển động mở khuôn về phía trước, sản phẩm được

 Khuôn có hai mặt phân khuôn

- Loại thiết kế để lấy sản phẩm nhanh: đuôi keo và sản phẩm được lấy ra một cáchriêng biệt, ở hai giai đoạn mở khuôn đều theo một hướng

- Loại có cuống phun cô lập: kênh dẫn có mặt lớn cho phép hình thành điểm trungtâm bởi vỏ bọc cách nhiệt xung quanh.

 Khuôn có nhiều mặt phân khuôn

- Các sản phẩm phức tạp thường có nhiều mặt phân khuôn thường dùng các phầnmềm 3D hỗ trợ xác định mặt phân khuôn

- Nếu sản phẩm và bạc cuống phun được đẩy ra cùng một lúc thì khuôn nên thiết kế

có một mặt phân khuôn là thích hợp

c) Xác định vị trí đặt lòng khuôn

Với khuôn một sản phẩm thì lòng khuôn nên đặt ở giữa các tấm khuôn đực và cái

để tạo ra sự đối xứng trong kết cấu khuôn như việc thiết kế hệ thống kênh dẫn, đẩysản phẩm v.v dễ dàng

d) Xác định kiểu Insert

Tùy theo yêu cầu sản xuât, người thiết kế sẽ chọn kiểu Insert Khuôn có Insert thìgiá thành sẽ cao hơn nhưng sẽ dễ dàng bảo trì, sữa chữa

2.4.6 Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa

Hệ thống kênh nhựa mô tả trong Hình 2.12

Hình 2.8 Hệ thống kênh nhựa [5]

Các bộ phận cấu thành hệ thống kênh dẫn nhựa:

 Cuống phun: Chỗ nối vòi phun của máy phun và kênh nhựa

 Kênh dẫn: đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun

 Cổng: phun nhựa vào lòng khuôn

 Đuôi nguội chậm.Kênh dẫn phụ

a) Cuống phun

Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy phun và kênh nhựa

Hinh 2.9 Kích thước cuống phun cho thiết kế [7]

+ Cuống phun được mở càng nhỏ càng tốt nhưng phải đảm bảo làm đầykhuôn

+ Góc của cuống phun đủ lớn cho phép lấy sản phẩm dễ dàng nhưng khôngquá lớn vì thời gian làm nguội và lượng nguyên liệu sử dụng sẽ tăng khi tăng đườngkính cuống phun

Trong thực tế, người ta ít khi gia công lỗ cuống phun trực tiếp mà dùng bạc cuốn phun để dễ thay thế và gia công