Nghiên cứu ứng dụng NX 7 0 trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu

Các phần mềm thiết kế CAD được sử dụng để tăng năng suất thiết kế, tăng chất lượng thiết kế cũng như cải thiện quá trình truyền tải thông tin qua các tài liệu, bản vẽ và để tạo ra một cơ

1.3 Tình hình ứng dụng công nghệ CAD/CAM ở Việt Nam 25

1.3.2 Ứng dụng CAD/CAM trong thiết kế ngược- Reverse Engineering 26

Chương II: TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO VÀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHẤT DẺO 31

2.1.1 Tổng quan về ngành nhựa thế giới trong những năm gần đây 31

2.1.3 Xu hướng phát triển và triển vọng của ngành nhựa 35

2.2.5 Nhận biết các chất dẻo thông thường 37

2.2.7 Những ứng dụng của chi tiết nhựa nhiệt dẻo 41

2.4.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa 54

2.4.4 Các cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn 54

3.5 Phân tích và thiết kế khuôn cho sản phẩm 88

Chương IV:LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÒNG VÀ LÕI KHUÔN 97

4.1 Đặc điểm của quá trình gia công khuôn mẫu trên máy CNC 97

4.2 Một số trang thiết bị đƣợc sử dụng khi gia công 97

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác Trừ các phần tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn

Tác giả

Hoàng Xuân Huân

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Xuân Việt, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và khoa Sau đại học của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bản Luận văn này

Tác giả cũng chân thành cảm ơn ban lãnh đạo nhà trường và các thầy cô khoa Cơ

khí, Trung tâm Thực hành Điện, Điện tử - Cơ khí Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn này

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy (cô) giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

Tác giả

Hoàng Xuân Huân

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

NC (Number Control) – Điều khiển số

CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính MCU (Machine Control Unit) – Hệ điều khiển máy

CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAM (Computer Aided Manufacturing) - Chế tạo có sự trợ giúp của máy tính CAE (Computer Aided Enginering) - Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CIM (Computer Intergrated Manufacturing) - Hệ thống sản xuất tích hợp

CAPP - Computer Aided Process Planning

PHICS – Programers Hierarchica Graphic System

GKS-3D – Graphic Kernel System

CGI – Computer Graphic Interface

CGM – Computer Graphic Metafile

IGES – Initial Graphic Exchange Specification

SET – Standard Exchange transport

VDAFS-VAD – Flachenschnitt

PDES – Produce Data Exchange Specification

STEP – Standard for Exchange of Product Model Data

CAD-NT-CAD – Normteile

APT – Automatically Programmed Tools

MAP – Manufacturing Automation Protocol

TOP – Technical and Office Protocol

DNC – Direct Numerical Control

PPC – Production Planning Control

RP - Rapid Prototyping

IR – Industry Robot

PS – Power Shape

PE - Polyetylen

HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ lịch sử phát triển của hệ thống CAD/CAM 13

Hình 1.2 Quy trình xử lý thông tin trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC 15

Hình 1.3 Mức tiếp cận CAD/CAM với hệ phần cứng 16

Hình 1.4 – Nguyên lý kỹ thuật CAD/ CAM-CNC 17

Hình 1.5 - Hệ chuyển giao dữ liệu gián tiếp thông qua tệp trung gian 19

Hình1.6 - Các giao diện dùng trong lĩnh vực Cơ khí 19

Hình 1.7- Quá trình truyền dữ liệu qua hai hệ CAD/CAM 21

Hình 1.8 - Các phương án triển khai kết nối CAD – NC 22

Hình 1.9 – Sơ đồ chế tạo Socket 24

Hình 1.10 – Nguyên lý tạo mẫu nhanh 24

Hình 1.11 – Nguyên lý kỹ thuật ngược 25

Hình 1.12: Thiết bị quét 3D 27

Hình 1.13: Máy quyét 3D Vivid 9i và sản phẩm 27

Hình 1.14: Một số sản phẩm quét của trên máy Scan 3D 28

Hình 1.15: Tái tạo các mẫu vật khảo cổ 29

Hình 1.16: Sử dụng công nghệ CAD/CAM trong y tế 29

Hình 2.1: Sản lượng nhựa sản xuất/tiêu thụ trên thế giới 32

Hình 2.2:Cơ cấu ngành nhựa thế giới theo sản phẩm 33

Hình 2.3: Cơ cấu sản phẩm nhựa Việt Nam năm 2009 34

Hình 2.4: Giá trị xuất khẩu sản phẩm nhựa 34

Hình 2.5 : Mô hình máy ép phun 45

Hình 2.6 :Hệ thống kẹp 45

Hình 2.7 :Mô hình khuôn nhựa 46

Hình 2.8: Mô hình trục vít 46

Hình 2.9: Quá trình nhựa hóa 48

Hình 2.10: Giai đoạn bơm nhựa 48

Hình 2.11: Giai đoạn làm nguội 49

Hình 2.12: Giai đoạn lấy sản phẩm 49

Hình 2.13: Cấu tạo chung của khuôn 53

Hình 2.14: Khuôn 2 tấm 55

Hình 2.15: Khuôn 3 tấm 55

Hình 2.16: Khuôn nhiều tầng 56

Hình 2.17: Khuôn 2 tấm có kênh dẫn nóng 56

Hình 2.18: Khuôn có chốt tháo ngang 57

Hình 2.19: Môt số loại chốt đẩy 59

Hình 2.20: Hệ thống cấp nhựa 60

Hình 2.21: Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật 61

Hình 2.22: Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng vòng tròn 61

Hình 2.23: Một số dạng miệng phun thường dùng 63

Hình 2.24: Hệ thống làm nguội khuôn bằng nước 64

Hình 2.25: Tháo lõi mặt bên bằng cam chốt xiên 65

Hình 2.26: Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống thủy lực 65

Hình 2.27: Tháo lõi mặt bên bằng cam chốt xiên 66

Hình 2.28: Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống đường dẫn 66

Hình 2.29: Hình ảnh một số lòng và lõi khuôn thông dụng 66

Hình 2.30: Hệ thống dẫn hướng khuôn 67

Hình 2:31: Một số thép dùng làm thân khuôn 69

Hình 2.32: Một số thép làm lòng khuôn và lõi khuôn 71

Hình 3.1 Hình ảnh giao diện của NX 74

Hình 3.2 Sơ đồ cấu trúc của phần mềm NX 75

Hình 3.3 Hình ảnh giao diện của NX 77

Hình 3.4 Hình ảnh giao diện của NX-Modeling 81

Hình 3.5: Một số mô hình thiết kế trên NX 84

Hình 3.6: Thiết kế thìa nhựa trên NX-Modeling 88

Hình 3.7: Thanh công cụ thiết kế khuôn 89

Hình 3.8: Lòng khuôn và lõi khuôn 94

Hình 3.9: Bộ khuôn hoàn chỉnh 96

Hình 4.1: Hình ảnh lòng khuôn sau khi thiết kế 98

Hình 4.2: Lòng khuôn sau khi gia công 104

Hình 4.3: Hình ảnh lõi khuôn sau khi thiết kế 105

Hình 4.4: Lõi khuôn sau khi gia công 110

Hình 4.5: Sản phẩm sau khi hoàn thành 110

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong sự phát triển mọi mặt của đời sống xã hội, ngành cơ khí chế tạo luôn là một trong những ngành trọng điểm được ưu tiên phát triển của những nhà hoạch định chính sách

Theo quyết định số 2/2011/QĐ-TTg năm 2011 của Thủ tướng Chính phủ về ưu tiên phát triển các ngành công nghiệp phụ trợ, trong đó việc cung cấp các linh kiện, bán thành phẩm cho các nhà máy lắp ráp, các cụm công nghiệp được ưu tiên phát triển Theo đó, Chính phủ cũng khuyến khích việc phát triển các dự án sản xuất sản phẩm công nghiệp hỗ trợ

Trong nền kinh tế toàn cầu hóa, sự hợp tác trong sản xuất giữa các nước, các khu vực khác nhau trên thế giới ngày càng trở nên khăng khít Quá trình sản xuất xe hơi

là một ví dụ điển hình, các nhà sản xuất xe hơi như Mercedes, Toyota, BMW họ cũng chỉ chiếm 30-35% giá trị gia tăng của xe Giá trị đó nằm ở những bộ phận quan trọng nhất của xe như các các hệ thống truyền động, thiết kế phần còn lại, họ hợp tác với các nhà sản xuất linh kiện phụ trợ để sản xuất nội thất của xe, các chi tiết nhỏ như lốp, các đinh ốc Xu hướng này ngày càng tăng, thậm chí giá trị gia tăng mà các nhà sản xuất phụ trợ sẽ nhiều hơn các nhà sản xuất xe trong tương lai Tại Việt Nam, trong một vài năm trở lại đây chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của các nguồn đầu tư từ nước ngoài, đó cũng là cơ hội và thách thức không nhỏ với nền sản xuất phụ trợ trong nước vốn còn non trẻ Xu hướng sử dụng vật liệu nhựa thay thế các nguồn nguyên liệu truyền thống như sắt thép, các vật liệu kim loại ngày càng phổ biến trên thế giới Việc sử dụng vật liệu nhựa được thấy ở hầu hết các sản phẩm từ ô tô, xe máy, điện thoại đến các đồ dùng vật dụng khác Chính điều này

đã kéo theo sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất, gia công nhựa ở Việt Nam

Tại các doanh nghiệp sản xuất, gia công nhựa nhựa có vốn đầu tư nước ngoài thường ứng dụng các thành tựu mới nhất của khoa học kỹ thuật vào sản xuất, một trong số đó là các công cụ thiết kế, gia công các sản phẩm nhựa Các công cụ như

vậy cũng vì thế mà phát triển tại Việt Nam, được các nhà sản xuất Việt Nam sử dụng để nâng cao hiệu quả trong sản xuất cũng như tăng cường năng lực cạnh tranh Phần mềm NX cũng là một công cụ như trên, NX là sự phát triển cao hơn của Unigraphics.Tại các khu công nghiệp ở miền Bắc, NX được sử dụng trong các doanh nghiệp sản xuất, chế tạo khuôn mẫu của Trung Quốc, Nhật Bản

Nghiên cứu về thiết kế, chế tạo khuôn nhựa đã được đề cập tới ở nhiều luận văn trước đó, tuy nhiên cùng với sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM, công

nghệ làm khuôn đã có những bước phát triển mới Tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng NX 7.0 trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu” nhằm tiếp cận kỹ thuật sản

xuất, tìm hiểu các tính năng mới trong công nghệ thiết kế, chế tạo khuôn mẫu

Trong đề tài luận văn tốt nghiệp này tác giả sẽ tiến hành thiết kế khuôn trên phần mềm NX- Modeling, NX – Mold Winzard và lập trình gia công lòng, lõi khuôn trên NX-Manufacturing

Lịch sử nghiên cứu: NX là một phần mềm còn khá mới mẻ ở Việt Nam Việc

ứng dụng NX trong sản xuất, chế tạo khuôn mẫu chưa rộng rãi Nghiên cứu về ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo và gia công khuôn mẫu còn khá mới ở Việt Nam Chưa có nhiều doanh nghiệp sử dụng phần mềm này cũng như chưa có các ấn phẩm viết về NX

Mục đích nghiên cứu: Các nghiên cứu về lý thuyết về CAD/CAM được đề

cập ở phần đầu của luận văn nhằm đưa ra các vấn đề mang tính lý luận, là cơ sở để nghiên cứu, ứng dụng trong thực tiễn sản xuất Phần nghiên cứu ứng dụng đề cập đến các vấn đề liên quan đến chất dẻo cũng như tình hình thực tế, xu hướng, triển vọng phát triển của lĩnh vực gia công chất dẻo tại Việt Nam cùng với phần gia công thực nghiệm để kiểm chứng các kết quả nghiên cứu lý thuyết, tìm ra các tính năng,

cơ hội ứng dụng NX vào thực tế sản xuất

Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máy công cụ

CNC, lập trình gia công khuôn trên các máy CNC, phần mềm tích hợp CAD/CAM -

NX 7.0 cho thiết kế và gia công khuôn mẫu trên máy tính

Ý nghĩa đề tài:

- Tiếp cận việc nghiên cứu CAD/CAM bằng một công cụ mới, mạnh mẽ và hiệu quả

- Đƣa phần mềm CAD/CAM tích hợp NX vào sử dụng ở nhiều doanh nghiệp hơn nữa tại Việt Nam

- Sơ lƣợc về cách tiếp cận và sử dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM – NX

Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về công nghệ chất dẻo, công nghệ ép phun, máy ép phun, các bộ phận cơ bản của khuôn nhựa, tiếp cận phần mềm NX

- Sử dung các công cụ thiết kế khuôn của NX – Modeling để thiết kế, lập trình gia công tấm lòng khuôn, lõi khuôn với NX- Manufacturing

- Gia công hoàn thiện hai tấm lòng khuôn và lõi khuôn trên máy phay CNC

Chương I:TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC 1.1 Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM

Vào đầu những năm 1960 đánh dấu những bước phát triển đầu tiên của công nghệ CAD/CAM/CNC trong nghành công nghiệp máy bay và ô tô, trong lĩnh vực thiết kế cấu trúc bề mặt 3D và chương trình NC

Trước đó, các nghiên cứu về các đường cong được phát triển vào thập niên

1940 bởi Isacc Jacob Schoenberg, Apalatequui (hãng máy bay Douglas) và Roy Liming (hãng máy bay North American), đặc biệt các nghiên cứu về quá trình tạo hình bề mặt của Pierre Bezier, Paul de Casteljiau, S.S.Coons, James Ferguson,Carl

de Boor, Birkhoff và Gara Bedian vào thập niên 1960 và W.Gordon và R.Riesenfeld thập niên 1970 có một ý nghĩa to lớn

Hình 1.1 Sơ đồ lịch sử phát triển của hệ thống CAD/CAM [13]

Bên cạnh đó, việc xây dựng hệ thống SKETCHPAD như là một phần trong luận án tiến sĩ của Ivan Sutherland ở Học viện kỹ thuật Massachusettes vào năm

1963 cũng được cho rằng là một bước ngoặt và được coi là phần mềm CAD nguyên thủy

Tính ưu việt của SKETCHPAD là cho phép người dùng tương tác với máy tính: các thiết kế trên máy tính được tạo ra bằng cách vẽ trực tiếp trên màn hình CRT với

một bút ánh sáng (light pen) tạo ra mô hình của các sản phẩm và là tính năng cho

các chương trình CAD hiện đại

Nếu như SKETCHPAD được coi là phần mềm CAD đầu tiên trên thế giới thì

hệ thống phần mềm CAM đầu tiên đã được phát triển vào năm 1957 bởi tiến sĩ Patrick J Hanratty – Người xây dựng công cụ lập trình điều khiển số đầu tiên có tên

là PRONTO Vì lý do đó tiến sĩ Hanratty thường được gọi là "cha đẻ của CAD CAM"

1.2 Nguyên lý của CAD/CAM/CNC

- CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính là

việc sử dụng hệ thống máy tính để hỗ trợ trong việc tạo, sửa đổi, phân tích, hoặc tối

ưu hóa một thiết kế Máy tính hỗ trợ việc thiết kế để cho ra một bản vẽ kỹ thuật bằng việc sử dụng các phần mềm tích hợp Các phần mềm thiết kế (CAD) được sử dụng để tăng năng suất thiết kế, tăng chất lượng thiết kế cũng như cải thiện quá trình truyền tải thông tin qua các tài liệu, bản vẽ và để tạo ra một cơ sở dữ liệu cho sản xuất.Dữ liệu đầu ra của CAD thường là các file lưu trữ để in ấn hoặc các thông

số gia công

CAD thường được sử dụng không chỉ ở việc thiết kế hình dáng của sản phẩm Trong các bản vẽ kỹ thuật, đầu ra của bản vẽ CAD còn cung cấp những thông tin về vật liệu, quy trình gia công, kích thước, dung sai CAD được sử dụng để thiết kế các đường cong trong không gian 2 chiều (2D), hoặc đường cong, bề mặt và dạng khối trong không gian 3 chiều (3D)

Các ứng dụng của CAD được sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp

ô tô, đóng tàu, hàng không vũ trụ, thiết kế công nghiệp và kiến trúc, thiết kế trong lĩnh vực y tế…Ngoài ra CAD còn được sử dụng rộng rãi để sản xuất phim hoạt hình cho các hiệu ứng đặc biệt trong phim ảnh, quảng cáo

Hình 1.2 Quy trình xử lý thông tin trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC [13]

Khi quá trình thiết kế mô hình sản phẩm hoàn thành, dữ liệu CAD được chuyển trực tiếp hoặc qua các file dữ liệu trung gian Người lập trình CAM sẽ thiết lập các chế độ công nghệ, dụng cụ cắt, thông số của quỹ đạo chạy dao…Các thông số này được thể hiện bằng các chương trình NC với các câu lệnh G – M code…Thông qua các chương trình này, máy CNC sẽ thực hiện quá trình gia công, tạo hình sản phẩm Các yếu tố về chế độ công nghệ, chiến lược chạy dao cũng như các điều kiện về gia công …sẽ quyết định đến giá thành, năng suất cũng như chất lượng sản phẩm

- CAE (Computer Aided Engineering)

Để hỗ trợ cho việc mô phỏng, tính toán,phân tích, kiểm tra các thiết kế trong quá trình CAD, quá trình CAE gồm các lĩnh lực:

+ Phân tích ứng suất trong các kết cấu

+ Phân tích chuyển động của các dòng khí , chất lỏng

+ Mô phỏng, tính toán các quá trình cơ khí như: biến dạng, đúc…

- CNC (Computerized Numerical Control – Điều khiển số bằng máy tính)

CNC là khái niệm để chỉ một trong các chức năng của máy công cụ điều khiển

số thông qua các thông tin được lập trình trong các chương trình NC Quá trình điều khiển này có thể thực hiện các chuyển động với đối tượng là dụng cụ cắt hoặc phôi thông qua việc nhập các thông số như lượng chạy dao, tốc độ trục chính, chiều sâu cắt và các yếu tố như bật, tắt dung dịch trơn nguội, chiều quay trục chính…

Điều khiển số với sự hỗ trợ của máy tính được áp dụng rộng rãi trên các máy công cụ như máy tiện, máy phay, máy khoan, máy mài….hoặc các trung tâm gia công

1.3 Tích hợp CAD và CAM

 Các mức tiếp cận của kỹ thuật CAD/CAM-CNC:

CAD/CAM với hệ phần cứng và phần mềm được kết nối theo sơ đồ sau:

Hình 1.3 Mức tiếp cận CAD/CAM với hệ phần cứng[13]

……

Máy công cụ CNC Robot (IR)

Trung tâm tế bào gia công CNC

FMS DESK…)FMS DESK…)

+ Cimatron + DENFORD + Auto CAD + Designer + Master CAM + Heidenhain

 Nguyên lý CAD/CAM – CNC

Sơ đồ nguyên lý của kỹ thuật CAD/CAM:

Hình 1.4 – Nguyên lý kỹ thuật CAD/ CAM-CNC[13]

 Giao diện CAD/CAM:

Để đảm bảo tính chất tương thích, tích hợp liên thông, linh hoạt của các hệ CAD/CAM phải có giải pháp chuyển tiếp giữa các phân hệ trong phạm vi của từng hệ và giữa các hệ CAD/CAM được kết nối với nhau thông qua giao diện CAD/CAM Giao diện xét theo hai phần là phần cứng và phần mềm có những chức năng: Giao diện quá trình, giao diện hệ thống, giao diện nối tiếp với các thiết

bị dữ liệu ngoài, giao diện với người vận hành

Giao diện xét về chức năng trao đổi dữ liệu gọi là giao diện dữ liệu, để chuyển đổi dạng dữ liệu của một hệ CAD/CAM này sang dạng dữ liệu của một hệ CAD/CAM khác khi tích hợp hai hệ CAD/CAM với nhau Các hệ CAD/CAM khác nhau có các cấu trúc dữ liệu khác nhau về đối tượng xử lý (chi tiết, sản phẩm) Chuyển giao dữ liệu có nghĩa là dịch dữ liệu theo hai cách: Dịch trực tiếp

và dịch gián tiếp thông qua quy cách trung gian tiêu chuẩn như IGES, DXF, STEP, PDES…

Các thành phần của CIM có mục đích cơ bản là tạo lập mối quan hệ tích hợp giữa các hệ thống có máy tính trợ giúp khác nhau trong nội bộ hãng Mục đích đó được quán triệt ngay từ khâu trao đổi dữ liệu nhờ các chương trình chuyển đổi cho tới khâu tạo lập các ngân hàng dữ liệu sản phẩm chung

Giao diện dữ liệu (tiêu chuẩn/chuyên

Giao diện dữ liệu (tiêu chuẩn/chuyên

Ở cách dịch trực tiếp cần có hai bộ phận dịch trực tiếp cho từng cặp hệ thống

có quan hệ giao tiếp dữ liệu với nhau theo hai chiều Như vậy khi có n hệ thống khác nhau thì phải có (n-1) bộ dịch, bởi vì có n/2 cặp hệ thống

Ví dụ: có 5 hệ thống (n=10) thì cần phải có 5(5-1) = 20 bộ dịch trực tiếp để chuyển giao dữ liệu khi chúng tích hợp với nhau Nếu ghép thêm chỉ một hệ dữ liệu vào n hệ có sẵn thì phải có thêm 2n bộ dịch trực tiếp khác nhau để chuyển giao dữ liệu

Ở cách dịch gián tiếp người ta sử dụng hệ chuyển giao dữ liệu gián tiếp thông qua tệp trung gian Tệp trung gian có cấu trúc cơ sở dữ liệu trung gian, không phụ thuộc vào hệ thống nào riêng biệt Hiện tại có nhiều tệp trung gian khác nhau được dùng, mà điển hình là: IGES, DXF, STEP Tệp trung gian còn được gọi là giao diện dữ liệu tiêu chuẩn, đây là cách chuyển giao dữ liệu gián tiếp giữa các hệ

cơ sở dữ liệu khác nhau Tuy vậy ở cách này, từng hệ thống phải có một cặp bộ xử

lý để chuyển đổi dữ liệu riêng của nó thành quy cách tệp trung gian và ngược lại

từ quy cách tệp trung gian thành quy cách tệp gốc của nó Bộ dịch có chức năng chuyển giao dữ liệu từ quy cách cơ sở dữ liệu gốc của một hệ thống thành một quy cách trung gian được gọi là bộ tiền xử lý (pre – processor) Ngược lại bộ dịch

có chức năng chuyển giao dữ liệu từ quy cách trung gian thành quy cách cơ sở dữ liệu của một hệ thống nào đó được gọi là bộ hậu xử lý (post – processor) Như vậy cần có 2n bộ xử lý cho n hệ thống được nối ghép với nhau và nếu thêm một hệ thống mới thì chỉ cần có thêm 2 bộ xử lý nữa

Khâu trao đổi thông tin giữa các phòng kỹ thuật hiện tại còn phổ biến dưới phương thức chuyển giao các bản vẽ kỹ thuật đã được xây dựng theo quy chuẩn Với việc ứng dụng giải pháp dùng máy tính trong nội bộ để diễn tả các sản phẩm

kỹ thuật, điều cần hướng tới là trao đổi các mô hình có máy tính trợ giúp giữa các

hệ thống CAD và các hệ thống khác nối tiếp sau chúng (CAM/CAE…)

Việc triển khai các mô hình kỹ thuật đối với các quá trình nối tiếp trong hệ CAD có những ưu điểm như: tránh được công việc trùng lặp nhờ khâu nạp dữ

liệu, loại trừ nguồn gốc phát sinh sai số, sử dụng nhiều lần dữ liệu, tăng tốc trao đổi dữ liệu, tích hợp hoá các thành phần có ứng dụng máy tính…

Hình 1.5 - Hệ chuyển giao dữ liệu gián tiếp thông qua tệp trung gian[13]

Trong phạm vi chuyển giao dữ liệu giữa hai hệ thống CAD/CAM, khâu trao đổi dữ liệu chỉ có thể thông qua cách diễn tả dữ liệu trung gian

Công cụ để thực hiện trao đổi hiện nay đối với các dữ liệu kỹ thuật và các bản

vẽ CAD trong lĩnh vực Cơ khí trước hết phải kể đến các giao diện VDAFS và IGES Những thông tin dữ liệu sản phẩm được tập hợp thành nhiều giao diện khác nhau

Những giao diện này được quy chuẩn hoá theo quốc gia, cũng như do các hãng tạo lập CAD/CAM cung cấp thông qua các chương trình chuyển đổi dữ liệu Các hãng sẽ cung cấp cho nơi sử dụng, ứng với hệ thống CAD/CAM của từng hãng hai loại chương trình chuyển đổi ở dạng hai hệ vi xử lý là tiền xử lý và hậu

Tệp trung gian tiêu chuẩn

Bộ hậu xử lý post- processor

Cơ sở dữ liệu riêng (B)

…

Mô hình sp:

PDES, STEP, CAD - NT

…

Điều khiển máy:

IRDATA, APT, CLDATA

…

Hệ thống tự động:

MAP, TOP,

…

+ Hệ tiền xử lý có chức năng là trợ giúp chuyển đổi các dạng dữ liệu chuyên dụng và đặc trưng của hệ thống thành dạng trung gian, sau đó hệ hậu xử lý sẽ chuyển đổi tiếp dạng trung gian thành dạng phù hợp, có giá trị phù hợp với hệ thống nhập vào

PHICS – Programers Hierarchica Graphic System

GKS-3D – Graphic Kernel System

CGI – Computer Graphic Interface

CGM – Computer Graphic Metafile

IGES – Initial Graphic Exchange Specification

SET – Standard Exchange transport

VDAFS-VAD – Flachenschnitt

PDES – Produce Data Exchange Specification

STEP – Standard for Exchange of Product Model Data

CAD-NT-CAD – Normteile

APT – Automatically Programmed Tools

MAP – Manufacturing Automation Protocol

TOP – Technical and Office Protocol

Khi thực hiện giải pháp này cần có sự thoả thuận giữa các đối tác về thể thức cung cấp các dữ liệu CAD/CAM, cụ thể là hình thức diễn đạt và mô hình gốc nhằm đảm bảo tính ổn định của dữ liệu, cũng như đảm bảo tuỳ chọn tại mọi thời điểm , nghĩa là không phụ thuộc vào sự lựa chọn hệ thống và cấu trúc hệ thống

Ngày nay dạng trung gian của dữ liệu được tạo lập theo nhiều hướng khác nhau và có hàm lượng thông tin khác nhau

Ngoài ra dạng giao diện dữ liệu trung gian có có giao diện dữ liệu trực tiếp ở dạng các hệ chuyển đổi chuyên dụng - phụ thuộc hệ thống để hỗ trợ quá trình trao đổi dữ liệu giữa hai hệ thống CAD/CAM

Dưới đây là sơ đồ về quá trình chuyển đổi dữ liệu giữa hai hệ thống CAD/CAM A và B

Hình 1.7- Quá trình truyền dữ liệu qua hai hệ CAD/CAM A và B[13]

Khái niệm giao diện bao hàm những điều kiện, quy tắc và những thoả thuận

về sự nối ghép các phân hệ với nhau, phần nhiều là sự trao đổi thông tin nghĩa là các giao diện dữ liệu và giao diện Cơ khí Khả năng hoạt động của một hệ thống

tự động hoá chỉ có thể đảm bảo nếu thông tin chung giữa các đơn vị cấu trúc, các đơn vị dữ liệu và các tín hiệu được tạo lập và đảm bảo Những vị trí chuyển tiếp

từ một đơn vị sang một đơn vị khác phải được thiết lập phù hợp, nghĩa là phải tương thích hoặc tương đồng với nhau Những vị trí chuyển tiếp đảm bảo phù hợp gọi là giao diện Trong thực tế có các lọai giao diện: giao diện quá trình, giao diện

hệ thống, giao diện nối tiếp với các thiết bị dữ liệu bên ngoài, giao diện với người vận hành…

Hệ

CAD/CAM

A

Hệ CAD/CAM

B

Tiền xử lý 1 (preprocessor)

Hậu xử lý 2 (postprocessor)

Tiền xử lý 2 (preprocessor

)

Hậu xử lý 1 (postprocessor)

Dữ liệu chuyển tiếp ở dạng tiêu chuẩn DWG, PDES, STEP, IGES…

Các hệ CAD/CAM khác nhau có cấu trúc khác nhau về hệ dữ liệu xác định đối tượng xử lý, vì vậy khi các hệ CAD/CAM cần tích hợp với nhau người ta phải chuyển đổi dữ liệu xác định sản phẩm của hệ CAD/CAM này sang cấu trúc của hệ CAD/CAM khác nhằm chuyển giao dữ liệu, có nghĩa là cần phải có một bộ dịch xuôi dùng cho việc chuyển đổi dữ liệu

Các phương án triển khai kết nối liên thông CAD – NC

Hình 1.8 - Các phương án triển khai kết nối CAD – NC[13]

Theo chiều ngược lại thì cần phải có bộ dịch ngược Nghĩa là cần phải có hai

bộ dịch cho từng cặp hệ CAD/CAM khác nhau cần đựơc ghép nối với nhau và được gọi là bộ dịch trực tiếp Người ta gọi hệ chuyển giao dữ liệu như trên là hệ chuyển giao trực tiếp

Ngoài ra người ta còn có thể chuyển giao dữ liệu giữa hai hệ CAD/CAM khác nhau bằng một cách gọn gàng hơn, đó là chuyển giao dữ liệu bằng cách dùng cấu

Chương trình NC Hồ sơ gia công CNC Sơ đồ gá đặt,

Phiếu dụng cụ, gá lắp sơ đồ toạ độ

Môdun CAD-CAM

hệ thống lập trình NC

Phương án 3 Tích hợp CAD và lập trình NC

Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

trúc cơ sở dữ liệu trung gian gọi là tệp trung gian không phụ thuộc hệ CAD/CAM hiện có hoặc sẽ có trong tương lai

Người ta gọi cách đó là cách chuyển giao dữ liệu gián tiếp giữa các hệ cơ sở

dữ liệu khác nhau Với cách này từng cặp CAD/CAM cần có một cặp bộ xử lý của

nó để chuyển đổi dữ liệu thành quy cách tệp trung gian và ngược lại từ quy cách tệp trung gian thành quy cách tệp gốc của nó Chức năng của từng bộ xử lý được phân chia như sau:

+ Bộ dịch có chức năng chuyển giao dữ liệu từ quy cách cơ sở dữ liệu gốc của một hệ thành quy cách trung gian, được gọi là bộ tiền xử lý (Pre – processor) + Bộ dịch có chức năng chuyển giao dữ liệu từ quy cách trung gian thanh quy cách cơ sở dữ liệu riêng của một hệ thống nào đó, được gọi là bộ hậu xử lý (Posprocessor)

Các quy cách điển hình về tệp trung gian hiện nay đang được sử dụng là : IGES, DXF, STEP Trong đó IGES hiện nay được dùng phổ biến là tệp trung gian DXF là tệp trung gian dùng cho dữ liệu bản vẽ kỹ thuật STEP là quy cách

dữ liệu tiêu chuẩn dùng lưu trữ dữ liệu trong phạm vi chu kỳ sản xuất bao gồm: Thiết kế, phân tích, chế tạo, đảm bảo chất lượng sản phẩm, kiểm tra và bảo dưỡng cùng với dữ liệu xác định sản phẩm Các hệ CAD dùng IGES đang có định hướng chuyển sang dùng STEP STEP khác với IGES và DXF ở chỗ là các tệp IGES và DXF được tạo lập chỉ để chuyển đổi dữ liệu sản phẩm, còn STEP xử lý dữ liệu sản phẩm là dữ liệu toàn diện về chu kỳ sản phẩm

Các phương án triển khai thiết kế kết nối liên thông CAD – NC được thực hiện theo sơ đồ ý tưởng như trên hình vẽ

CAD/CAM là thiết kế và gia công có sự trợ giúp của máy tính, điều này đã được thực hiện làm chân tay giả từ những năm 80 của thế kỷ trước ở các nước trên thế giới

 Ưu điểm của việc dùng CAD/CAM trong chế tạo dụng cụ chỉnh hình chân tay giả: CAD/CAM trong chế tạo chân tay giả là một phương pháp thiết kế mẫu

socket chính xác về sinh học và nhanh về thời gian trên màn hình máy tính thay vì phải bó bột thủ công và sửa cốt bột

1) Giúp cho quá trình diễn ra nhanh hơn và có thể làm lại bất cứ lúc nào 2) Lưu các mẫu mà không cần bất cứ phòng ốc nào

3) Giúp cho quá trình dóng, dựng chân tay giả được thuận lợi và chính xác

 Phương pháp chế tạo Socket dùng công nghệ CAD/CAM được làm theo các bước:

Hình 1.9 – Sơ đồ chế tạo Socket[13]

 CAD/CAM thông minh

+ Tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping):

Nguyên lý tạo mẫu nhanh được thực hiện theo sơ đồ sau:

Hình 1.10 – Nguyên lý tạo mẫu nhanh[13]

+ Kỹ thuật ngược (Reverse Engineering):

Nguyên lý kỹ thuật ngược được thực hiện theo sơ đồ sau:

Tạo mẫu cốt âm (bó bột mảng cụt)

Quét biên dạng mẫu cốt

âm ( số hóa mô hình) Chỉnh sửa mô hình (trên phần mềm)

Gia công mẫu cốt dương

Mẫu vật thể 3D ( pattern)

Hình 1.11 – Nguyên lý kỹ thuật ngược[13]

1.3 Tình hình ứng dụng công nghệ CAD/CAM ở Việt Nam

Trong thời kỳ mở cửa, hội nhập với thế giới bên ngoài, kinh tế Việt Nam có nhiều khởi sắc, các kỹ thuật sản xuất tiên tiến của nước ngoài cũng vì thế mà được thâm nhập, tiếp thu Ngành cơ khí nói chung và ngành khuôn mẫu nói riêng cũng không phải là ngoại lệ

Năm 1997 là năm mà các phần mềm CAD/CAM bắt đầu du nhập vào Việt Nam, có thể kể đến là phần mềm Cimatron, cho đến nay, thị trường CAD/CAM tại Việt Nam phát triển rất đa dạng như Pro/Engineer, MasterCAM,Catia, NX,SolidCAM….Tuy vậy chỉ có rất ít các cơ sở sản xuất có đủ nguồn lực tài chính

để mua bản quyền các phần mềm này, phần lớn trong đó là các phần mềm được bẻ khóa, hoặc dùng thử Rõ ràng tính năng của phần mềm bẻ khóa hay miễn phí là hạn chế và chúng chỉ giải quyết một lớp nhỏ các bài toán thực tế và chỉ mang tính giới thiệu.Bên cạnh đó nguồn nhân lực sử dụng CAD/CAM được đào tạo bài bản cũng không nhiều dẫn đến hạn chế trong khai thác các tính năng của chúng

Các máy CNC sử dụng trong các xí nghiệp đa phần là các máy đã qua sử dụng từ các nước phát triển như Nhật Bản, Đài loan…dẫn đến sự hạn lạc hậu về công nghệ, sai số lớn trong gia công, chất lượng kém, dễ hư hỏng Các máy CNC của các trường đại học, viện nghiên cứu phần đa được mua từ nguồn ngân sách, nhiều máy CNC mới nhưng không được sử dụng do nguồn nhân lực không được đào tạo dẫn đến sự lãng phí lớn

bộ 3D Digitizer

Lập mô hình 3D của vật thể mẫu (3D-Modeling

Tạo lập tệp STL

Quá trình tạo mẫu nhanh (RP-process)

Bản sao

từ vật mẫu (Replica)

Mặc dù còn nhiều vấn đề khó khăn kể trên nhưng phong trào ứng dụng các phần mềm CAD/CAM vẫn không ngừng phát triển, đặc biệt là ở trong lĩnh vực sau đây:

Hiện nay, phong trào ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM vào trong sản xuất được phát triển mạnh mẽ Các Viện nghiên cứu, các Trường Đại học, các cơ sở sản xuất

đã mạnh dạn đầu tư các công cụ thiết kế, tính toán nhằm tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, nâng khả năng cạnh tranh của hàng nội địa cũng như đáp ứng nhu cầu ngày một cao của xã hội

1.3.1 Ứng dụng CAD/CAM trong chế tạo khuôn mẫu

Do sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam trong những năm gần đây mà yêu cầu về việc tạo ra các sản phẩm nhựa đáp ứng được yêu cầu của xã hội là một nhu cầu cấp thiết Việc ứng dụng các phần mềm CAD/CAM

để thiết kế sản phẩm, thiết kế khuôn và gia công tạo hình vì lẽ đó mà phát triển rộng rãi.Các doanh nghiệp đa phần đều sử dụng các công cụ CAD/CAM trong việc hỗ trợ quá trình sản xuất, phổ biến nhất có thể kể đến là ProEngineer, MasterCAM, Solidworks… Lĩnh vực ứng dụng không chỉ ở thiết kế khuôn nhựa, mà còn ứng dụng trong thiết kế khuôn đột dập, thiết kế vỏ tàu thủy, các tính toán, phân tích động học, ứng suất… , trong gia công đồ mỹ nghệ, đồ gỗ

Trong thiết kế khuôn mẫu, việc ứng dụng CAD/CAM để sản xuất đồ tiêu dùng ở nước ta là phổ biến hơn cả do đặc thù về yêu cầu kỹ thuật không cao của các loại mặt hàng này, cũng như những lý do lạc hậu về công nghệ, thiết bị như đã nói ở trên

1.3.2 Ứng dụng CAD/CAM trong thiết kế ngược- Reverse Engineering

Kỹ thuật “thiết kế ngược” du nhập vào nước ta chưa lâu nhưng đã bắt đầu phát triển mạnh mẽ Các ứng dụng của lĩnh vực thiết kế ngược rất đa dạng trong đó

có thiết kế , chế tạo dụng cụ y tế, dụng cụ chỉnh hình…, các chi tiết có hình dạng phức tạp, có yêu cầu cao về thẩm mỹ,các sản phẩm có tính nghệ thuật, tái tạo các chi tiết trong khảo cổ…

1.3.2.1 Thiết bị sử dụng cho công nghệ thiết kế ngược

Hình 1.12: Thiết bị quét 3D

Hình 1.13: Máy quyét 3D Vivid 9i và sản phẩm khuôn dập chắn bùn xe máy -

Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Nam Định

Các thiết bị máy quét 3D sẽ Scan dữ liệu của mẫu, lưu trữ các dự liệu này thành các dữ liệu điểm Dữ liệu điểm tồn tại dưới dạng các file STL.Các phần mềm Rapid Form, Geomagic là những công cụ chuyên biệt giúp xây dựng các bề mặt từ

các dữ liệu điểm này và chuyển thành các file trung gian như IGES, STEP…làm

cơ sở cho việc thiết kế khuôn trên các phần mềm CAD/CAM cũng như gia công khuôn trên máy CNC

Hình 1.14: Một số sản phẩm quét của trên máy Scan 3D

1.3.2.2 Ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong y tế, khảo cổ

- Trong khảo cổ, người ta sử dụng công nghệ này để tái tạo các mẫu vật là các chi tiết của các công trình cổ đại, các tác phẩm nghệ thuật, các mảnh xương của các sinh vật đã tuyệt chủng…

Hình 1.15: Tái tạo các mẫu vật khảo cổ

Trong y tế, công nghệ thiết kế ngược sử dụng để tái tạo các bộ phận trong cơ thể con người như các mảnh xương, khớp, răng đảm bảo tính thẩm mỹ, phù hợp với cấu tạo sinh lý của con người

Hình 1.16: Sử dụng công nghệ CAD/CAM trong y tế

1.5 Kết luận

Công nghệ CAD/CAM-CNC là thành quả của việc kết hợp giữa công nghệ thông tin, cơ khí, điện tử…là một thành tựu không nhỏ làm thay đổi cơ bản của nền sản xuất cơ khí Việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM –CNC trong sản xuất giúp giảm thiểu các chi phí chạy thử cũng như đưa quá trình sản xuất gần hơn với nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng Sự thay đổi này rõ ràng đã mang lại những hiệu quả to lớn trong sản xuất, tiết kiệm đáng kể về thời gian cũng như

sự linh hoạt trong sản xuất Ứng dụng công nghệ CAD/CAM-CNC, đặc biệt là

sử dụng các phần mềm thiết kế tích hợp sẽ mang lại những lợi ích to lớn không chỉ đối với cơ sở sản xuất mà qua đó còn ảnh hưởng đến cả nền sản xuất của một khu vực Cùng với tốc độ phát triển không ngừng của ngành công nghiệp cơ khí cũng như những ngành khoa học khác thì việc cập nhật liên tục các tiến bộ về kỹ thuật là điều cấp thiết.Điều này có ý nghĩa vô cùng to lớn, đặc biệt hơn là trong thời kỳ mà nước ta đang có những bước phát triển trong giai đoạn tiếp cận nền sản xuất hiện đại

Chương II: TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO

VÀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHẤT DẺO 2.1 Tổng quan về ngành công nghiệp nhựa

2.1.1 Tổng quan về ngành nhựa thế giới trong những năm gần đây

Vật liệu nhựa trong vài năm trở lại đây nổi lên như là loại vật liệu thay thế lý tưởng các loại vật liệu truyền thống trong điều kiện các nguồn nguyên liệu truyền thống ngày càng cạn kiệt Cùng với yêu cầu ngày càng cao của thị hiếu người tiêu dùng cũng như khả năng công nghệ trong gia công chế tạo tạo hình sản phẩm, vật liệu nhựa thể hiện các tính năng nổi trội có thể kể ra sau đây:

- Giá thành sản phẩm chế tạo bằng vật liệu nhựa thấp hơn rất nhiều so với các sản phẩm cùng loại chế tạo bằng thép, hay các loại vật liệu kim loại khác

- Khả năng tạo hình của vật liệu nhựa là tốt hơn hẳn so với các vật liệu kim loại, đặc biệt là với các tạo hình càng phức tạp thì vật liệu nhựa càng phát huy ưu điểm

- Gia công các sản phẩm nhựa có năng suất cao, giúp tiết kiệm các chi phí về máy móc, năng lượng

Ở các nước công nghiệp phát triển ở Châu Âu, Mỹ, Canada, các sản phẩm chế tạo từ nhựa ngày càng chiểm ưu thế không chỉ trong các ngành công nghiệp đồ gia dụng mà ngay cả trong các ngành công nghiệp nặng như chế tạo ô tô, chế tạo máy…

Những đặc điểm của ngành nhựa trong những năm gần đây có thể kể ra là:

 Nhu cầu về nhựa ngày càng tăng, đặc biệt ở khu vực châu Á:

Mặc dù năm 2008 xảy ra khủng hoảng kinh tế tài chính toàn cầu nhưng nhu cầu

về nhựa trên thế giới vẫn không ngừng tăng, tốc độ tăng trưởng ngành nhựa ở các nước khu vực Đông Nam Á đạt gần 20% vào năm 2010 và còn tăng trưởng hơn nữa trong các năm tới

 Nguồn cung phục hồi mạnh trong năm 2010, dần trở lại mức trước khủng hoảng nhưng vẫn chưa đủ cho nhu cầu ngày càng lớn:

Năm 2010, sản lượng nhựa thế giới hồi phục mạnh mẽ lên 300 triệu tấn, cao hơn 32%sản lượng của 2009 Sản lượng thế giới năm 2009 giảm chủ yếu do giá thành sản xuất leo thang và ảnh hưởng của kinh tế suy thoái Với các gói kích cầu, khuyến khích sản xuất, đặc biệt tại Thái Lan, sản lượng nhựa thế giới đã quay trở lại mức tăng trưởng trước khủng hoảng tuy vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu của thế giới Cộng thêm với giá NPL đột biến, giá thành sản phẩm nhựa theo đó cũng tăng tới 25% trong năm 2010

Tăng trưởng sản lượng ở châu Á (đặc biệt Trung Quốc, Ấn Độ, Đông Nam Á) đặc biệt ấn tượng trong năm 2009 và 2010 với ~ 15% Đây là nguyên nhân chính giúp tăng trưởng ngành nhựa châu Á đạt trên 2 con số trong năm vừa qua Khu vực châu Á hiện sản xuất 37% tổng sản lượng nhựa sản xuất toàn cầu, với 15% thuộc về Trung Quốc Châu Âu và NAFTA theo sát với 24% và 23% tương ứng Sản lượng sản xuất giảm nhẹ ở hai khu vực này do cạnh tranh lớn với sản phẩm từ châu Á và ảnh hưởng kéo dài của khủng hoảng kinh tế và nợ công châu Âu

Hình 2.1: Sản lượng nhựa sản xuất/tiêu thụ trên thế giới

(Nguồn: Plastic Europe)

 Tốc độ tăng trưởng ngành nhựa phụ thuộc vào các ngành như ô tô, thiết

bị điện tử, thực phẩm…

Trong các ngành công nghiệp thì có thể thấy ngành sản xuất bao bì chiếm khối lượng tiêu thụ mạnh nhất, ngành này được dự báo sẽ còn tăng trưởng ổn định trong vài năm tới Kế đến là ngành xây dựng có tỷ trọng tiêu thụ các sản phẩm về nhựa rất lớn, đặc biệt là các ống nhựa sử dụng trong xây dựng Các ngành thiết bị điện tử, xe

hơi là các thị trường hứa hẹn về tiêu thụ sản phẩm nhựa Trong điều kiện khan hiếm

về nguyên liệu truyền thống như sắt, thép…thì vật liệu nhựa đang trở thành một công nghệ lý tưởng để thay thế, các ngành này được dự báo sẽ còn phát triển hơn nữa

Hình 2.2:Cơ cấu ngành nhựa thế giới theo sản phẩm

(Nguồn: Plastic Europe)

2.1.2 Thực trạng ngành nhựa ở Việt Nam

Theo thống kê của hiệp hội nhựa Việt Nam, tính đến nay cả nước có khoảng 2,000 doanh nghiệp ngành nhựa, trong đó ngành nhựa bao bì có 702 doanh nghiệp (chiếm 35%); nhựa gia dụng có 794 doanh nghiệp (chiếm 40%); trong khi nhựa kỹ thuật cao chỉ có 272 doanh nghiệp (chiếm 14%) Theo Hiệp hội Nhựa Việt Nam, cơ cấu sản phẩm nhựa qua các năm dịch chuyển theo hướng nâng cao dần tỷ trọng các sản phẩm nhựa bao bì và nhựa kỹ thuật

Nhựa bao bì Nhựa xây dựng

Hình 2.3: Cơ cấu sản phẩm nhựa Việt Nam năm 2009

(Nguồn: Hiệp hội nhựa Việt Nam-VPA)

Hình 2.4: Giá trị xuất khẩu sản phẩm nhựa của Việt Nam 2006-2010(Triệu USD)(Nguồn: Hiệp hội nhựa VN)

Trong quá trình phát triển, ngành nhựa Việt Nam cũng có những đặc điểm đặc thù có thể kể ra sau đây:

- Với dân số đông (trên 84 triệu dân) nên nhu cầu về nhựa ở nước ta còn rất lớn

- Ngành hóa dầu nước ta đang phát triển mạnh tạo điều kiện cho các doanh nghiệp chủ động hơn trong việc tìm nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất

- Sản lượng nhựa xuất khẩu của nước ta không ngừng tăng qua các năm

2.1.3 Xu hướng phát triển và triển vọng của ngành nhựa

Thống kê cho thấy, chi phí nguyên liệu chiếm khoảng 70 – 80% giá thành sản xuất các sản phẩm nhựa của Việt Nam chịu tác động trực tiếp từ những biến động về giá nguyên liệu thế giới, tỷ giá hối đoái và đặc biệt là có mối tương quan thuận với giá dầu thô trên thế giới Mặc dù tốc độ sản xuất nhựa của Việt Nam phát triển mạnh, xếp trên một số nước ở Đông Nam Á như Philipine, Indonesia,…nhưng hầu hết các nguyên liệu phải nhập từ nước ngoài Để nguồn nguyên liệu trong nước

có thể đáp ứng nhu cầu gia, Chính phủ đã xác định nhựa là ngành công nghiệp ưu tiên phát triển ở Việt Nam Theo đó Chính Phủ chủ trương tập trung đầu tư các nhà máy sản xuất nguyên liệu, bán thành phẩm, hóa chất, phụ gia cho ngành nhựa, ứng dụng công nghệ và thiết bị hiện đại, xu hướng chủ động hơn về nguồn nguyên liệu cũng là một xu hướng chính đồng thời đẩy mạnh việc xây dựng nền công nghiệp tái chế là những xu hướng phát triển chủ đạo của ngành nhựa Việt Nam nhằm chủ động về giá cả cũng như tăng sức cạnh tranh của sản phẩm nhựa trong nước

Độ lớn của mạch phân tử được xác định bằng phân tử lượng trung bình M hoặc độ trùng hợp trung bình P

2.2.2 Đặc tính chung của polymer

Polymer là loại vật liệu nhẹ (ρ = 0,8 – 2,2 g/cm3), mềm dẻo (E nhỏ), có khả năng thấu quang tốt, dễ bị thẩm thấu bởi các chất khí, dẫn nhiệt kém, dẫn điện kém, bền với hóa chất, có khả năng tái sử dụng cao (tái sinh, chất đốt), có nhiệt độ gia công thấp (2500 – 4000), được gia công bằng nhiều phương pháp (đùn, đúc phun, thổi, ép,…)

- Một số loại chất dẻo: Polyuretan, nhựa Epoxy,…

- Không xuất hiện các sản phẩm phụ có phân tử thường

- Phản ứng dùng hai chất đơn phân tử khác nhau Có sự đổi chỗ cho các nguyên

tử Các nhóm chức trong monomer thường là hai và nằm ở hai đầu phân tử monomer

- Mốt số chất dẻo: ABS (bloc), SAN (ghép cấy), PVC (polyblend)

2.2.4 Phân loại polymer

2.2.4.1 Theo cơ sở nguồn gốc nhận Polymer

- Polymer tự nhiên: cao su thiên nhiên, xelluloz và len

- Polymer tổng hợp: tạo thành thông qua PƯHH: PP, PVC, Epoxy,

2.2.4.2 Theo tính chất cơ lý đặc biệt

Nhựa nhân tạo, vật liệu có tính cao su, vật liệu tạo sợi, vật liệu tạo màng

2.2.4.3 Theo cấu trúc hóa học, khả năng gia công và ứng dụng

- Các Polymer mạch cácbon, mạch chính chỉ có nguyên tử C

- Các Polymer mạch không đồng nhất, mạch chính còn có O, N, …

- Các Polymer mạch vô cơ, mạch chính không chứa C

2.2.4.4 Theo phương diện công nghệ

- Chất dẻo nhiệt dẻo

- Chất dẻo nhiệt rắn

2.2.5 Nhận biết các chất dẻo thông thường

2.2.5.1 Dung môi thường gặp: Benzen C6H6, Axeton CH3OCOCH3,…

2.2.5.2 Nhận biết chất dẻo nhiệt dẻo

- PE: ngọn lửa màu xanh, mùi nến, không tan trong dung môi ở t0 thường, tan trong dung môi 2, 9, 10, 17 với t0

≥ 800C

- PP: Cháy sáng, chân ngọn lửa có màu xanh nhạt, có mùi cao su cháy, không tan

trong dung môi ở t0 thường, tan trong dung môi 2, 9, 10 với t0 ≥ 800C

- PS: Ngọn lửa sáng rực có muội, mùi hắc nhẹ như khí ga, tan trong dung môi 2,

3, 9, 10, 11, 17 ở nhiệt độ thường

- PVC: cháy sáng với ngọn lửa xanh lá cây, có mùi khét hắc khó chịu của HCl,

tan trong dung môi 8, 9, 10, 17, 18

- PA: Cháy với ngọn lửa màu xanh, mép màu vàng, chất dẻo chảy nhỏ giọt, có

mùi xương cháy Tan trong dung môi 12, 13, 14, 15

- PMMA: cháy sáng chói có muội, mùi khét hắc và chua nồng Tan trong dung

môi 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 14

- PC: khó cháy, cháy có muội, đưa ngọn lửa ra xa thì tắt, chỗ vật liệu cháy giòn

có bụi than, mùi khét hắc Tan trong dung môi 3, 6, 11, 18

- POM: cháy như cồn, ngọn lửa xanh nhạt, không có muội, có tiếng lép bép Sau

khi cháy khét hắc và cay (CH2O) Tan trong dung môi 12 ở nhiệt độ ≥ 1000C

- PUR: cháy tốt ngọn lửa xanh nhạt cạnh vàng, mùi khét hắc của axit isoxianic

Tan trong dung môi 12, 14, 19

2.2.5.3 Nhận biết chất dẻo nhiệt rắn

-Chất dẻo Pheno: khó cháy, khi cháy có mùi phenol và formandehid (có mùi

thơm của rượu và có vị cay cay)

- Chất dẻo amino: rất khó cháy, than cháy có lớp trắng cứng ở xung quanh, khi

cháy có mùi amoniac

- Chất dẻo Epoxy: dễ cháy hơn, khi cháy thì cháy sáng nhưng rời ngọn lửa thì

tắt, ngọn lửa có muội, mùi phenol

- Polyeste không no: dễ cháy và cháy sáng, có muội, mùi khét hắc

2.2.6 Các loại chất dẻo dùng trong máy ép đúc

- Ở nhiệt thường, độ kết tinh có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất của PE như:

tỷ trọng, độ cứng bề mặt, môđun đàn hồi, độ bền kéo, sự trương nở và độ hòa tan trong các dung môi hữu cơ, độ thấm khí,

- Các loại nhựa PE được chia ra tùy thuộc vào phương pháp sản xuất: HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE

- Sản phẩm từ PE có giá thành rẻ và đạt được nhiều tính chất tốt cho người sử dụng như dùng để chế tạo đệm trong ôtô, màng co, ống, đồ chơi mềm dẻo, bọc cáp

và một số vật dụng khác…

* Tính chất của Polystyren: là loại nhựa cứng trong suốt, không có mùi vị, cháy

sáng, có muội, mùi khí ga PS không màu, dễ tạo mẫu, hình thức đẹp và dễ gia công bằng phương pháp ép và đúc phun PS hòa tan trong cacbua hydro thơm, cacbua hydro clorua hóa, este, xêton và pridin PS không hòa tan trong cacbua hydro no mạch thẳng, rượu thấp, ete, phenol PS bền vững trong các dung dịch kiềm, axit sulfuric, photphoric, bền với nước, rượu, xăng, dầu thảo mộc và các dung dịch muối Axit nitric đậm đặc và các chất oxy hóa khác sẽ phá hủy PS PS có tính chất cách điện tốt, thường được dùng để tẩm và bọc dây cáp cao tần, sản xuất các sản phẩm dùng trong kỹ thuật vô tuyến điện Màng PS dùng để chế tạo các tấm panel đèn, lõi cuộn trở kháng PS tương đối bền với tác dụng của tia γ và noutron, nếu cho bức xạ mạnh bởi tia đó sẽ tạo thành liên kết ngang trong PS, làm tăng độ giòn

và giảm nhiệt độ chảy mềm cực cao

2.2.6.4 Polyvinilclorit PVC

- Nhựa PVC có cấu trúc hoá học như sau:

- Tỷ trọng của PVC vào khoảng từ 1,38 ÷ 1,4g/cm3, cao hơn nhiều so với một số

loại nhựa khác PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia, hàm lượng Monomer còn

lại, và khi gia công sinh khí…

- PVC tồn tại ở 3 dạng là huyền phù: PVC.S, PVC.E, và PVC.M

Tính chất của PVC: PVC có n ≤ 500 dễ tan trong axeton este, cacbuahydro được

clorua hoá Nếu n cao hơn mức độ hoà tan bị hạn chế Ở nhiệt độ bình thường thì PVC gần như không tan trong các chất hoá dẻo Độ hoà tan không những chỉ phụ thuộc vào phân tử lượng mà còn phụ thuộc vào phương pháp thu nhận PVCE khó

tan hơn PVCM, PVCS

PVC là vật liệu nhạy nhiệt Ở nhiệt độ ≥1400C thì bắt đầu phân huỷ, tại nhiệt

độ = 1700C thì quá trình phân huỷ nhanh giải phóng HCl và độ sẫm màu tăng dần từ trắng, vàng thành cam, màu đỏ nâu và thành đen Để ổn định nhiệt cho PVC ta dùng các chất ổn định nhiệt như: chất chống việc tách khí HCl, chất trung hòa, chất hấp thụ tia cực tím, chất chống oxy hóa

- PA là sản phẩm của quá trình trùng ngưng các axit amin hoặc hợp chất của nó,

vì vậy có nhiều loại Polyamit như PA6, PA11, PA6T

b Tính chất của Polyamit