NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CATIA THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN CHI TIẾT THÂN TRÊN CHUỘT MISUMI
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.51 MB, 109 trang )
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại công nghiệp hiện nay chất dẻo đóng vai trò rất quan trọng với
cuộc sống con ngƣời, và mỗi chúng ta ai cũng thấy sản phẩm nhựa dùng trong cuộc
sống hàng ngày là vô cùng phong phú và đa dạng, từ các sản phẩm đơn giản nhƣ dụng
cụ học tập: bút, thƣớc,… hay đồ chơi trẻ em, tới những sản phẩm phức tạp nhƣ: bàn,
ghế, vỏ tivi, vi tính, máy in hay các chi tiết dùng trong ô tô và xe máy… Với những tác
dụng to lớn của nhựa mạng lại chứng tỏ sự thân thiện và cần thiết của nó.
Với các tính chất nhƣ: độ dẻo, nhẹ, có thể tái chế… vật liệu nhựa đã thay thế các
loại vật liệu khác nhƣ: sắt, đồng, nhôm, gang… đang ngày càng cạn kiệt trong tự
nhiên. Vì vậy trong tƣơng lai, khả năng thay thế của nhựa đối với các vật dụng kim
loại là rất lớn và ngành nhựa có tiểm năng phát triển rất cao. Công nghệ sản xuất các
mặt hàng từ nhựa rất phong phú và một trong số đó là công nghệ ép phun.
Là một sinh viên đại học với những kiến thức đƣợc giảng dạy trên giảng đƣờng
và một phần tiếp thu từ thực tế, em cũng hiểu đƣợc phần nào về công nghệ ép phun và
những công cụ hỗ trợ cho việc thiết kế sản phẩm cũng nhƣ thiết kế khuôn ép phun. Với
những kiến thức mà chúng em đã đƣợc trang bị trong quá trình học chuyên nghành
“Tự động hóa thiết kế công nghệ Cơ khí” trong 4 năm qua em đã hoàn thành đề tài
tốt nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng CATIA thiết kế, chế tạo khuôn chi tiết thân
trên chuột Misumi”
Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Thân Văn Thế và
các thầy, cô trong bộ môn “Tự động hóa thiết kế công nghệ Cơ khí” trƣờng
ĐHSPKT Hƣng Yên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành Đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hƣng Yên, ngày 12 tháng 06 năm 2012.
Sinh viên
Nguyễn Văn Quang
GVHD: ThS Thân Văn Thế
1
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Giáo viên hƣớng dẫn
Thân Văn Thế
GVHD: ThS Thân Văn Thế
2
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Giáo viên phản biện
GVHD: ThS Thân Văn Thế
3
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ...........................................................................................................1
PHẦN MỘT. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN ............................................................6
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO ........................................................6
1.1.
Khái niệm và phân loại chất dẻo ...................................................................6
1.1.1.
Khái niệm chất dẻo .................................................................................6
1.1.2.
Phân loại chất dẻo ...................................................................................6
1.2.
Tính chất chung của chất dẻo ........................................................................7
1.3.
Các đặc trƣng gia công của chất dẻo .............................................................8
1.4.
Một số loại chất dẻo thông dụng ...................................................................9
1.4.1.
Chất dẻo nhiệt dẻo ..................................................................................9
1.4.2.
Chất dẻo nhiệt rắn .................................................................................10
CHƢƠNG II. MÁY ĐÚC ÁP LỰC .......................................................................12
2.1.
Cấu tạo chung ..............................................................................................12
2.2.
Phân loại máy đúc áp lực .............................................................................17
2.3.
Các thông số kỹ thuật của máy đúc áp lực ..................................................17
2.4.
Các thông số cơ bản của một số máy đúc phun...........................................19
2.5.
Chu trình ép phun ........................................................................................21
CHƢƠNG III. KHUÔN ÉP NHỰA ......................................................................23
3.1.
Khái niệm về khuôn ép nhựa .......................................................................23
3.2.
Cấu tạo chung của khuôn.............................................................................23
3.3.
Cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn ...................................................25
3.4.
Các kiểu khuôn phổ biến .............................................................................25
3.4.1.
Khuôn hai tấm .......................................................................................25
3.4.2.
Khuôn ba tấm ........................................................................................26
3.4.3.
Khuôn nhiều tầng ..................................................................................27
3.5.
Kết cấu các hệ thống trong khuôn ...............................................................27
3.6.
Các chi tiết khuôn cơ bản ............................................................................44
3.7.
Trình tự thiết kế khuôn ................................................................................46
3.8.
Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn...................................................................46
3.9.
Bảo dƣỡng khuôn ........................................................................................47
GVHD: ThS Thân Văn Thế
4
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
PHẦN HAI. THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA ............................49
CHƢƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM CATIA.........................49
1.1.
Giới thiệu phần mềm CATIA ......................................................................49
1.2.
Lịch sử phát triển phần mềm .......................................................................50
1.3.
Một số modul chính trong phần mềm CATIA ............................................50
CHƢƠNG II. THIẾT KẾ KHUÔN NẮP TRÊN CHUỘT MISUMI .................54
2.1.
Thiết kế chi tiết ............................................................................................54
2.2.
Phân tích tìm điểm phun ..............................................................................55
2.3.
Thiết kế khuôn cho chi tiết nắp trên chuột Misumi .....................................57
2.3.1.
Tách lòng lõi khuôn ..............................................................................57
2.3.2.
Thiết kế khuôn cơ sở .............................................................................58
2.3.3.
Thiết kế tấm ghép lòng khuôn, lõi khuôn .............................................61
2.3.4.
Thiết kế hệ thống dẫn hƣớng trong khuôn ............................................64
2.3.5.
Thiết kế hệ thống đẩy............................................................................66
2.3.6.
Thiết kế hệ thống chốt đẩy xiên Loose Core ........................................71
2.3.7.
Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa ..........................................................72
2.3.8.
Thiết kế miệng phun .............................................................................73
2.3.9.
Thiết kế hệ thống làm mát ....................................................................74
2.3.10. Thiết kế các chi tiết tiêu chuẩn khác trong khuôn ................................77
CHƢƠNG III. LẬP TRÌNH GIA CÔNG .............................................................85
3.1.
Gia công lòng khuôn....................................................................................85
3.1.1.
Chọn phôi ..............................................................................................85
3.1.2.
Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn............................................85
3.2.
Gia công tấm lõi khuôn ...............................................................................89
3.2.1.
Chọn phôi ..............................................................................................89
3.2.2.
Quy trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn. ......................................89
3.3.
Xuất file NC.................................................................................................96
CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN ....................................................................................98
Tài liệu tham khảo .....................................................................................................99
Phụ lục.....................................................................................................................100
GVHD: ThS Thân Văn Thế
5
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
PHẦN MỘT
LÝ THUYẾT TỔNG QUAN
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO
1.1. Khái niệm và phân loại chất dẻo
1.1.1. Khái niệm chất dẻo
Chất dẻo là một loại hỗn hợp vật liệu dựa trên cơ sở vật liệu polymer và các
chất phụ gia khác. Trong đó:
Polymer chiếm tỷ lệ lớn, nó là loại vật liệu có phân tử lƣợng cao, là loại hợp
chất hữu cơ đƣợc cấu thành từ các đại phân tử, các đại phân tử này đƣợc cấu thành
bởi các đơn phân cùng loại (monomer) hoặc một vài đơn phân các loại và mối liên
kết giữa các đơn phân này là mối liên kết điện hoá .
Các chất phụ gia: chất gia cƣờng, chất ổn định: ánh sáng, nhiệt độ, thời tiết…,
chất bôi trơn, hoá dẻo, chống tĩnh điện, chất tạo màu. Chất phụ gia chiếm tỷ lệ từ
20-30% với vật liệu nhiệt dẻo và 5-6% với vật liệu nhiệt rắn.
Chất dẻo (Plastic) còn có tên gọi phổ biến ở nƣớc ta là: nhựa.
1.1.2. Phân loại chất dẻo
Chất dẻo đƣợc phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau:
-
Phân loại theo hiệu ứng của polyme với nhiệt độ:
Nhựa nhiệt dẻo: Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm Tm thì nó
chảy mềm ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đóng rắn lại. Thƣờng tổng hợp bằng phƣơng
pháp trùng hợp. Các mạch đại phân tử của nhựa nhiệt dẻo liên kết bằng các liên kết
yếu (liên kết hydro, vanderwall). Tính chất cơ học không cao khi so sánh với nhựa
nhiệt rắn. Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh đƣợc nhiều lần, ví dụ nhƣ : polyetylen
(PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), polymetylmetacrylat (PMMA), poly
butadien (PB), polyetylenterephtalat (PET), ...
Hình 1.1. Cấu trúc của nhựa nhiệt dẻo tinh thể và vô định hình.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
6
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng
thái không gian 3 chiều dƣới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau
đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại đƣợc nữa, không có khả năng tái sinh. Một
số loại nhựa nhiệt rắn: ure focmadehyt [UF], nhựa epoxy, phenol focmadehyt [PF],
nhựa melamin, poly este không no...
Vật liệu đàn hồi (elastome): Là loại nhựa có tính đàn hồi nhƣ cao su.
-
Phân loại theo ứng dụng:
Nhựa thông dụng: là loại nhựa đƣợc sử dụng số lƣợng lớn, giá rẻ, dùng nhiều
trong những vật dụng thƣờng ngày, nhƣ : 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, thƣờng dùng trong các mặt hàng công nghiệp, nhƣ : PC, PA, ...
Nhựa chuyên dụng: Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt cho từng
trƣờng hợp.
-
Phân loại theo thành phần hóa học mạch chính:
Polyme mạch cacbon: polymer có mạch chính là các phân tử cacbon liên kết
với nhau: PE, PP, PS, PVC...
Polyme dị mạch: polymer trong mạch chính ngoài nguyên tố cacbon còn có
các nguyên tố khác nhƣ O, N, S... Ví dụ nhƣ PET, POE, poly sunfua...
Polyme vô cơ: nhƣ poly dimetyl siloxan, sợi thủy tinh, poly photphat, ...
Ngoài ra có thể chia thành 2 nhóm:
Nhựa gia dụng dùng để chế tạo các chi tiết hay các sản phẩm có độ chính xác và
cơ tính không yêu cầu cao nhƣ vỏ bọc dây điện, dép nhựa, thau giặt đồ, ống nƣớc…
Nhựa kỹ thuật dùng để chế tạo các chi tiết máy, các chi tiết lắp hay các sản
phẩm có yêu cầu về độ chính xác và cơ tính cao nhƣ bánh răng, bu lông, đai ốc,
vỏ máy…
1.2.
Tính chất chung của chất dẻo
-
Polymer có các đặc tính cơ bản sau:
Tỷ trọng nhỏ ρ = 0,8 ÷ 2,3 g/cm3.
Mềm dẻo, mô đuyn đàn hồi E nhỏ.
-
Khả năng thấu quang tốt (ánh sáng dễ dàng truyền qua).
Dễ bị thẩm thấu bởi các chất khí.
Dẫn nhiệt kém, độ dẫn nhiệt 4,2.10-2 ÷ 4,2.10-1(W/m.k).
Bền với hóa chất.
Khả năng tái sử dụng cao, tái sinh hoặc làm chất đốt.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
7
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Nhiệt độ gia công thấp: 250÷4000C.
- Dễ dàng gia công bằng các phƣơng pháp có khả năng tự động hóa đem lại
năng suất và chất lƣợng cao nhƣ: đùn, đúc áp lực, dập nóng, hút chân không…
Các đặc trƣng gia công của chất dẻo
Phân tử lƣợng và mức độ trùng hợp:
Với cùng loại vật liệu cơ sở nếu phân tử lƣợng tăng thì tính chất cơ lý hoá của
nó càng hoàn thiện nhƣng đồng thời gia công ra sản phẩm càng khó vì độ nhớt, khi
1.3.
-
nóng chảy sẽ tăng theo mức độ tăng của phân tử lƣợng .
Tỷ trọng và hệ số lèn chặt:
Khi đƣa vào máy gia công, vật liệu dạng hạt hay dạng bột thƣờng đƣợc định
lƣợng bằng các lƣợng thể tích hay khối lƣợng (trọng lƣợng).
-
Cách định lƣợng bằng thể tích là đơn giản và rẻ hơn cả, song định lƣợng bằng
trọng lƣợng lại chính xác hơn. Để sử dụng phép định lƣợng bằng thể tích chúng ta
cần phải biết khối lƣợng của một đơn vị thể tích của vật liệu chất dẻo, giá trị này
cho bằng g/cm3 và đƣợc chuẩn hóa: Tỷ trọng: ρ = 0,8÷2,3 g/cm3 (polymer là vật
liệu nhẹ).
Trong thực tế, để xác định khoang nạp liệu, chúng ta cần phải biết hệ số lèn
chặt. Đó là tỷ lệ gữa thể tích một đơn vị khối lƣợng vật liệu hạt hoặc bột tơi xốp với
thể tích của nó sau khi đƣợc ép tạo lƣới (hoặc lèn chặt).
Hệ số lèn chặt: n = (Vvật liệu / Vsản phẩm) = 2,2 ÷2,5.
Đặc trƣng chảy của chất dẻo:
Nhƣ chúng ta đã biết, hiện tƣợng chảy của các chất dẻo phụ thuộc vào cấu trúc
riêng của đại phân tử (độ trùng hợp, hình dạng phân tử). Ngoài ra, các đặc trƣng
chảy còn phụ thuộc vào tốc độ chảy và nhiệt độ dòng vật liệu chảy.
-
+ Đặc trƣng chảy của chất dẻo nhiệt dẻo:
a. Chỉ số chảy MFI (Melt Flow Index)
Chỉ số MFI đánh giá mức độ linh động của vật liệu khi nóng chảy. Với nhiệt
độ, áp suất đã cho, trong khoảng thời gian xác định, ngƣời ta ép khối chất dẻo nóng
chảy chảy qua khe hở hình trụ có kích thƣớc chuẩn và đo khối lƣợng vật liệu chảy
qua nó. MFI dùng để so sánh độ linh động giữa các vật liệu cơ sở.
b. Thử nghiệm xoắn ốc
Thử nghiệm này dùng cho việc kiểm tra đối chiếu vật liệu cơ sở. Nguyên lý
của phép thử nghiệm này là bên cạnh các thông số cố định (nhiệt độ, áp suất) ngƣời
ta đo khối lƣợng vật liệu chảy vào khuôn qua rãnh dài hình xoắn ốc và trên cơ sở số
đo này ngƣời ta so sánh các chất dẻo. Vật liệu chảy càng nhiều vào khuôn thì đặc
trƣng chảy càng hoàn thiện hơn.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
8
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
c. Giá trị K
Giá trị K thay đổi giống nhƣ độ nhớt của vật liệu khi nóng chảy và giá trị K
càng lớn thì phân tử lƣợng càng lớn.
+ Đặc trƣng chảy của chất dẻo nhiệt rắn:
a.Độ dài thanh mẫu:
Ở đây, khối chất dẻo nhiệt rắn dạng trụ tròn đƣợc nung nóng tới nhiệt độ xác
định, ngƣời ta ép khối chất dẻo nhiệt rắn này đi qua một khe hẹp dần. Khi thành
hình thanh mẫu, ngƣời ta đo chiều dài để phân tích đặc trƣng chảy.Thanh nào có độ
dài lớn hơn chứng tỏ đặc trƣng chảy lớn hơn. Nhƣ vậy có thể so sánh các mẻ vật
liệu khác nhau.
b. Đo thời gian điền đầy khuôn:
Với mẫu thử hình bát hoặc hình chén tròn, bộ khuôn tạo ra mẫu thử đó, đo thời
gian nhựa điền đầy khuôn khi bị ép.Ở nhiệt độ, áp suất xác định vật liệu nào có thời
gian điền đầy càng nhanh thì độ chảy càng tốt.
c. Kiểm tra nhào trộn:
Với thử nghiệm này, ngƣời ta đo sự thay đổi tạng thai vật lý của vật liệu phụ
thuộc vào thời gian.
Nguyên lý của phƣơng pháp này là vật liệu đƣợc đặt vào khoang và nung nóng
đến nhiệt độ nhất định, trong khoảng thời gian đó ngƣời ta cho quay cánh trộn với
vận tốc quay 10÷300 vòng/phút và đo mômen cần thiết để quay cánh trộn đó.
Sự thay đổi mômen đo đƣợc trong quá trình quay cho ta thông tin sự tạo lƣới
không gian, “sự mềm” xảy ra giữa các điều kiện xác định. Trên cơ sở các giá trị
mômen có thể so sánh hoàn chỉnh các chất dẻo có đặc trƣng chảy khác nhau.
1.4. Một số loại chất dẻo thông dụng
1.4.1. Chất dẻo nhiệt dẻo
-
PE (Poly Etylen)
Không màu, độ cứng không cao, dạng tinh thể, oxy hoá chậm ở nhiệt độ
thấp nhƣng tƣơng đối nhanh ở nhiệt độ cao. PE bền trong nƣớc, chống thấm khí tốt.
Do độ bền không cao nên dùng để chế tạo các sản phẩm dạng màng, các sợi,
dây bọc dây điện, các ống dẫn nƣớc chịu áp lực không cao, chế tạo các chai lọ bằng
phƣơng pháp thổi …
-
PP ( Poly Propylen)
Trong suốt, không màu, dạng tinh thể, độ dai va đập kém, có độ bền kéo và độ
ổn định nhiệt cao, khó dán. Nhựa PP dùng làm nắp chai, vỏ bút, chai lọ trong y tế,
bao bì, dùng trong ngành dệt, giả da, bọc dây điện …
GVHD: ThS Thân Văn Thế
9
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
PS (Poly Styren)
Không màu, dạng vô định hình, có độ cứng khá tốt, độ dai va đập kém, dễ
gia công bằng phƣơng pháp ép phun hoặc đúc áp lực, chịu ăn mòn hoá học tốt.
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…
-
PVC (Poly Vinyclorid)
Nhựa PVC có màu trắng, dạng vô định hình, độ bền thấp, kháng thời tiết tốt, ổn
định kích thƣớc, độ bền sử dụng cao, dễ tạo màu sắc.
Nhựa PVC có thể cán mỏng 0,01 - 0,05 mm, làm ống nƣớc bằng phƣơng pháp
đùn liên tục, các sản phẩm dạng tấm, cách điện, có thể cán lên vải …
-
PA (Poly Amide)
Còn gọi là nylon, có cấu trúc tinh thể, màu từ trắng đục đến vàng xám, độ bền
cao, chống va đập tốt nhƣng lão hoá bởi ánh sáng, các loại tia.
Nhựa PA dùng để chế tạo bánh răng, ổ lăn, ổ trƣợt, đai ốc… các chi tiết trong
máy dệt, ống dẫn xăng, vật liệu trong các sợi dệt, dây cƣớc, độn với cao su làm vỏ
xe…
-
PC (Poly Cacbonat)
Có cấu trúc phân tử, độ cứng cao nên khó gia công, ổn định kích thƣớc khá
cao, lão hoá chậm, độ dãn dài cao và chịu va đập tốt nhƣng chịu tải có chu kỳ yếu,
tính cách điện ở nhiệt độ cao tốt.
Nhựa PC dùng để chế tạo các chi tiết giống nhƣ nhựa PA.
1.4.2. Chất dẻo nhiệt rắn
-
ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)
Đƣợc tạo từ ba đơn phân tử: acrylonitrile, butadiene, và styrene. Mỗi đơn phân
tử có tính chất khác nhau nhƣ: tính cứng, bền với nhiệt độ và hoá chất là của
acrylonnitrile, dễ gia công, độ bền của styrene và độ dẻo độ dai va đập của butadiene.
ABS là chất hỗn hợp có ƣu điểm hơn HIPSvà AS cũng nhƣ HDT, độ chống va
đập cƣờng độ chống co dãn, độ cứng, độ dai bề mặt và tính chịu nhiệt…đều tốt hơn
HIPS và có độ bóng tốt.
ABS là chất hỗn hợp có lý tính có thể thay đổi tuỷ theo sự điều chỉnh của tổ
hợp. Nhƣ hàm lƣợng tỷ lệ của Acrylonitrile càng cao thì độ cứng và tính chống
chảy càng tốt, nhƣng tính lƣu động càng kém và màu nhựa sẽ hơi vàng.
ABS có tính hút ẩm khá mạnh nên trƣớc khi gia công phải sấy ở trong khoảng
nhiệt độ 75-80oC trong thời gian 2-3 giờ.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
10
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Nhiệt độ ép phun đình hình 200-300oC nếu cho quá cao có thể thay đổi màu.
Mát cắt quá nhanh cũng có thể tạo nên việc thay đổi màu.
Nhiệt độ khuôn khi gia công đƣợc giữ trong khoảng 45-55oC, khi đó sẽ đạt
đƣợc độ bóng của sản phẩm rất tốt.
Độ co rút khi định hình khoảng 0.4-0.8 %.
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 chế biến
thực phẩm, bàn phím máy tính, điện thoại bàn, ván trƣợt tuyết…)
-
PA6 (Polyamide 6, hay Nylon 6, hay Polycaprolactam)
Phân tử gồm các nhóm amide (CONH). Có độ bền, độ cứng cao, chịu nhiệt
tốt. Đƣợc 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 chảy
cao nhất, hấp thụ độ ẩm trong quá trình ép phun. Thuỷ tinh là chất thêm vào thông
dụng nhất để tăng cơ tính vật liệu, ngoài ra còn thêm các chất đàn hồi nhƣ: EPDM,
SBR để tăng độ bền. Có độ nhớt thấp, dễ dàng chảy vào lòng khuôn, do đó cho 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 định nhiệt tốt, ít
bị ảnh hƣởng bởi hoá chất, dễ gia công. Cả hai nhựa Homopolymers và Polymers là
nhựa tinh thể, hút ẩm kém. Nhựa Acetals có hệ số ma sát thấp và ổn định kích thƣớc
tốt, nên thích hợp cho việc chế tạo bánh răng và trục. Nhựa Acetals chịu nhiệt tốt,
nên đƣợc sử dụng chế tạo các chi tiết trong máy bơm, van…
-
PBT (Polybutylene Terephthalates)
Là một trong những nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật có cơ tính rất cao. PBT là một
loại 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 dƣới các điều kiện môi trƣờng.
Nhựa PBT dùng để chế tạo các thiết bị, dụng cụ trong gia đình và công
nghiệp (lƣỡi 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 trong ngành
điện (công tắc, vỏ cầu chì, bàn phím máy tính, những đầu nối …)
GVHD: ThS Thân Văn Thế
11
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
CHƢƠNG II. MÁY ĐÚC ÁP LỰC
2.1.
Cấu tạo chung
Hình 2.1. Máy đúc áp lực.
Một máy đúc áp lực cơ bản bao gồm các hệ thống sau :
Hệ thống kẹp (cụm kẹp).
Hệ thống khuôn (cụm khuôn).
Hệ thống phun (cụm phun).
Hệ thống tạo chuyển động và điều khiển chuyển động.
Hệ thống hỗ trợ ép phun (cụm ép phun).
Hệ thống kẹp
Hệ thống kẹp có chức năng đóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá
trình làm nguội và đẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép phun.
-
Hệ thống này bao gồm các bộ phận :
Cụm đẩy của máy (Machine ejectors): gồm xylanh thủy lực, tấm đẩy và cần
đẩy. Chúng có chức năng tạo ra lực đẩy tác động vào tấm đẩy trên khuôn để đẩy
sản phẩm rời khỏi khuôn .
Cụm kìm (Clamp cylinders): có hai loại chính là loại dung cơ cấu khuỷu và loại
dùng xylanh thủy lực. Chức năng chính là cung cấp lực để đóng mở khuôn và lực để
giữ khuôn đóng trong suốt quá trình phun.
Cụm kìm dùng cơ cấu khuỷu:
Hình 2.2. Cụm kìm dùng cơ cấu khủy.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
12
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Cụm kìm dùng xy lanh thủy lực:
Hình 2.3. Cụm kìm dùng cơ cấu xylanh thủy lực.
Tấm di động (Moveble platen).
Hình 2.4. Tấm di động và vị trí của nó trên máy.
Tấm cố định (Stationary platen):
Hình 2.5. Tấm cố định và vị trí của nó trên máy.
Thanh nối ( Tie bars ).
Hình 2.6. Thanh nối.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
13
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Cấu tạo chung của hệ thống kẹp.
Hình 2.7. Cấu tạo chung của hệ thống kẹp.
-
Hệ thống khuôn
Cụm khuôn gồm hai nửa đƣợc kẹp lên bàn kẹp, một phần nửa cố định đứng
yên, phần nửa còn lại di động. Dịch chuyển của bàn kẹp di động cùng nửa khuôn
đƣợc thực hiện có thể bằng cơ học hoặc bằng xilanh thủy lực. Nhiệm vụ của các cơ
cấu truyền động này là tạo ra lực đóng khuôn và giữ khuôn khít trong quá trình đúc
sản phẩm. Chi tiết về cụm thiết bị này sẽ đƣợc trình bày ở chƣơng III.
Hệ thống phun
Hệ thống phun có nhiệm vụ đƣa nhựa vào khuôn thông qua các quá trình:
cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy dẻo nhựa, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm.
-
Hình 2.8. Hệ thống phun.
Hệ thống này gồm các bộ phận :
Phễu cấp liệu ( Hopper ).
Khoang chứa liệu ( Barrel ).
Các băng gia nhiệt ( Heater band ): Gia nhiệt và duy trì nhiệt độ cho nhựa dẻo.
Hình 2.9. Băng gia nhiệt.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
14
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Trục vít ( Screw ): Có chức năng nén, làm chảy nhựa dẻo và tạo áp lực để đẩy
nhựa dẻo vào khuôn.
Hình 2.10. Cấu tạo trục vít.
Bộ hồi tự hở ( Non-return Assembly ).
Vòi phun ( Nozzle ).
Hệ thống tạo chuyển động và điều khiển chuyển động
Các máy đúc áp lực đƣợc truyền động và dẫn động nhờ hệ thống điện từ hoặc
hệ thống thủy lực. Ngày nay ngƣời ta thƣờng sử dụng hệ thống thủy lực với đặc
điểm đơn giản dễ sử dụng.
Truyền động bằng thủy lực:
Phục vụ cho chuyển động quay: Dùng động cơ thủy lực.
Phục vụ cho chuyển động qua lại: Dùng xilanh thủy lực.
-
Truyền động nhờ hệ thống điện từ:
Đối với chuyển động quay: Dùng động cơ điện.
Đối với chuyển động tính tiến: Dùng động cơ bƣớc.
Khi sử dụng các động cơ điện ngƣời ta sử dụng các bộ phận tạo áp lực cũng
nhƣ truyền lực và năng lƣợng bằng máy nén khí, thủy lực hoặc cơ khí. Sự chuyển
động bằng cơ khí chủ yếu là cơ cấu bánh răng hoặc bản lề. Trƣờng hợp truyền động
bằng thủy lực thì năng lƣợng đƣợc truyền đi bằng dầu thủy lực chịu áp lực cao do
bơm cao tạo lên. Khi dùng khí nén thì bằng không khí có áp lực cao do máy nén khí
tạo ra. Phổ biến nhất là truyền động bằng thủy lực.
Máy đúc áp lực đƣợc điều khiển bằng các thiết bị điện và điện tử. Để vận
hành chúng cần có các cụm công tác và điều khiển đƣợc lắp trong một tủ riêng.
Chuyển động của trục vít thƣờng đƣợc thực hiện bằng động cơ điện hoặc
động cơ thủy lực có điều chính vô cấp thông qua hộp truyền bánh răng. Các trục vít
có kích thƣớc lớn thƣờng đƣợc truyền động bằng động cơ điện thông qua hộp giảm
tốc vô cấp hoặc phân cấp. Khi truyền động bằng động cơ thủy lực phải dùng van
điều chỉnh lƣu lƣợng chất lỏng.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
15
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Các máy đúc áp lực hiện đại đƣợc trang bị dẫn động điện tử, trong đó các
mạch điện đƣợc lắp trên các tấm có thể thay thế đƣơc. Ngày nay các hoạt động quan
trọng của máy đúc áp lực đƣợc máy tính điều khiển.
-
Hệ thống hỗ trợ ép phun
Hình 2.11. Hệ thống hỗ trợ ép phun.
Đây là hệ thống giúp vận hành máy ép phun. Hệ thống này bao gồm :
Thân máy : làm giá đỡ liên kết các chi tiết trên máy với nhau.
Hệ thống thủy lực : cung cấp lực đóng mở khuôn, duy trì lực kẹp…
Hình 2.12. Hệ thống thủy lực
Hệ thống điện : cung cấp nguồn điện cho hệ thống
Hình 2.13. Hệ thống điện.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
16
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Hệ thống làm nguội: cung cấp nƣớc hay dung dịch lảm nguội để làm mát
khuôn hay làm nguội chi tiết…
Hình 2.14. Hệ thống làm nguội.
Phân loại máy đúc áp lực
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại máy ép phun đƣợc sản xuất, ngƣời ta
phân chia loại máy ép phun theo các cách sau:
Phân loại theo lực kẹp khuôn, có các loại: 50; 100; 200... (tấn).
Phân loại theo trọng lƣợng sản phẩm một lần phun tối đa: 2; 3; 8; 10;...50; 120.
Phân loại theo vật liệu gia công: máy ép phun nhựa nhiệt dẻo; máy ép phun nhựa
nhiệt rắn.
2.2.
Phân loại theo hệ thống kẹp: hệ thống kẹp thủy lực; hệ thống kẹp cơ khí; hệ
thống kẹp cơ khí - thủy lực.
Phân loại theo hệ thống phun: Piston phun; có bộ phận dẻo hóa sơ bộ; trục
vít phun.
Phân loại theo cách bố trí máy: máy ép phun kiểu đứng; máy ép phun kiểu nằm.
Các thông số kỹ thuật của máy đúc áp lực
Thể tích đúc
Thông số này đƣợc coi là thông số dữ liệu.Hiện tồn tại các máy đúc phun có
thể tích đúc từ 2÷30.000cm3
Máy đúc phun thƣờng sử dụng nhất là loại máy có thể tích 63,125,250,500cm3
2.3.
Các hãng và các nhà máy thƣờng ra đời những loại máy của một vài dạng kích
thƣớc khác nhau bởi thể tích đúc.Điều đó cũng có thể dùng hệ số φ (tỷ số giữa thể
tích đúc của loại máy đứng sau so với thể tích đúc của loại máy kế trƣớc) để phân
biệt.Hệ số này không nhất thiết phải ổn định.Phần lớn các hang cho ra các loại máy
có hệ số φ =1,5÷2,5.Ví dụ ở Liên Xô(cũ) tồn tại các loại máy mà φ = 2, 16, 32, 63,
120, 250, 500, 1000 cm3.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
17
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Tốc độ phun
Thông số này cần đƣợc đảm bảo là tối ƣu, sao cho trong quá trình điền đầy
khuôn nó không bị đông cứng ( vận tốc không đƣợc quá nhỏ) và đồng thời cũng
không lớn quá để xảy ra hiện tƣợng phân hủy vật liệu do ma sát. Lƣu lƣợng
phun( tốc độ tính= cm3/s) đƣợc đặc trƣng bởi thời gian phun.
Từ kinh nghiệm vận hành máy cho thấy rằng máy với thời gian phun 1-3
giây ( giới hạn trên máy đối với có thể tích đúc >500 cm3) thì đạt đƣợc các chỉ số
công nghệ phù hợp.
Để sản xuất các sản phẩm có thành mỏng (δ=0,2÷1mm) đòi hỏi tốc độ phun
phải rất cao (thời gian phun<1 giây).
Việc điều chỉnh tốc độ phun từ giá trị cực đại đến giá trị tối ƣu cần thiết đƣợc
thực hiện bằng cách thay đổi lƣu lƣợng chất lỏng trong hệ thống thủy lực.
Kết cấu dẫn động của pistong phun có ảnh hƣởng trực tiếp đến chỉ số kinh tế
kỹ thuật và đặc biệt là khả năng công nghệ của máy. Trong khi đó kết cấu dẫn động
của pistong phun phụ thuộc vào tốc độ đã cho.
Tốc độ phun là yếu tố cơ bản quyết định dung lƣợng nhiệt của máy.
Áp lực phun
Áp lực đúc đƣợc ấn định khi máy hoạt động. Nó đƣợc xác định trong từng
trƣờng hợp cụ thể có tính đến kết cấu của khuôn,tính chất của vật liệu và chế độ gia
công.
Áp lực đúc ảnh hƣởng đến chất lƣợng và tính chất của chi tiết. Áp lực cần
thiết để điền đầy khuôn, phụ thuộc vào thời gian phun. Áp lực đúc cao đƣợc sử
dụng khi sản xuất chi tiết có thành mỏng và vật liệu có độ nhớt cao. Xong cũng cần
lƣu ý rằng áp lực tạo hình (áp lực đúc) mà nhờ nó ta nhận đƣợc sản phẩm có chất
lƣợng tốt thì thƣờng lại không cao. Đối với phần lớn các trƣờng hợp áp lực đó ở
khoảng 2500÷5000 N/cm2.
Để định hình phần lớn các vật liệu trên các máy có dẻo hóa sơ bộ thƣờng áp
lực đúc ở khoảng 6000÷10000 cm2. Còn đối với vật liệu độ nhớt cao, chi tiết thành
mỏng và vật liệu nhiệt cứng thì áp lực 12000÷18000 N/cm2.
Diện tích đúc
Là hình chiếu bề mặt chi tiết lên bề mặt khuôn. Diện tich đúc của các sản
phẩm khác nhau đƣợc đúc trên máy có thể tích đúc danh nghĩa xác định thì khác
nhau.
Diện tích đúc đƣợc xác định cho loại chi tiết riêng biệt và nó là một trong
những thông số cơ bản của máy đúc phun. Thông số này có ảnh hƣởng tới lực kẹp
khuôn tới kích thƣớc khổ bàn kẹp và tiếp theo là chỉ số kinh tế kỹ thuật của máy.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
18
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Khi xác định thông số này cần tính đến ảnh hƣởng của nó tới khả năng sử
dụng rộng rãi của máy để sản xuất các chi tiết khác nhau có cùng trọng lƣợng và
ảnh hƣờng tới chỉ số công nghệ kỹ thuật của máy.
Lực kẹp khuôn
Đƣợc xác định bởi diện tích đúc và sự phân bố áp lực trong khuôn. Với sự
tăng diện tích đúc làm xuất hiện khả năng tăng lực kẹp khuôn. Lực kẹp khuôn quyết
định đến kết cấu của bộ phận ép của máy.
Giá trị lực kẹp khuôn phụ thuộc vào công nghệ đúc, tính chất của vật liệu và
nhiều yếu tố khác của quá trình đúc.Làm việc trên máy có lực kẹp khuôn nhỏ có thể
thu nhận chi tiết có chất lƣợng tốt với điều kiện chế độ công nghệ đặc biệt và trình
độ sản xuất cao. Thông thƣờng lực kẹp khuôn tính toán cho áp lực trung bình
Ptb = 2500÷3500 N/cm2
P = Ptb.S
Các thông số cơ bản của một số máy đúc phun
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất máy ép phun áp lực nhƣ:
Haitian Meiki, Kawaguchi, Toshiba, Jsw, Fu Chun Shin, Nissei, Fanuc, Engel,
GoldStar… với lực ép khác nhau từ 50 tấn đến 8000 tấn. Dƣới đây sẽ trình bày các
2.4.
thông số kỹ thuật của một số máy ép phun của một số hãng trên thế giới.
Máy 350MM-240 của hãng Toshiba sản xuất:
Nhóm hiệu
Brand
Toshiba
Đời máy
Model
IS55FPA-1.5A
Đƣờng kính trục vít (mm)
Dia
28
Lực kẹp khuôn (tấn)
Clamp
55
Năm sản xuất
Year
1995
Khối lƣợng nhựa 1 lần phun (gam)
Shot weight
63
Loại điều khiển
Control type
S1
GVHD: ThS Thân Văn Thế
19
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Máy DISK-A-MII của hãng Sumitomo sản xuất:
Nhóm hiệu
Brand
Sumitomo
Đời máy
Model
DISK-A-MII (C160)
Đƣờng kính trục vít (mm)
Dia
23
Lực kẹp khuôn (tấn)
Clamp
75
Năm sản xuất
Year
1993
Khối lƣợng nhựa 1 lần phun (gam)
Shot weight
53
Máy HTF 58X5 của hãng Haitian sản xuất:
Nhóm hiệu
Brand
Haitian
Đời máy
Model
HTF 58X5
Đƣờng kính trục vít (mm)
Dia
26
Lực kẹp khuôn (tấn)
Clamp
580
Khối lƣợng nhựa 1 lần phun (gam)
Shot weight
60
Hành trình di động (mm)
Toggle stroke
270
Áp suất bơm lớn nhất (MPa)
Max.Mold pressure
16
Công suất động cơ bơm (KW)
Pump Motor Power
13
GVHD: ThS Thân Văn Thế
20
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.5.
1.
2.
3.
4.
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Chu trình ép phun
Chu trình ép phun gồm 4 giai đoạn :
Giai đọan kẹp ( Clamping phase): Khuôn đƣợc đóng lại.
Giai đoạn phun ( Injection phase) : Nhựa đƣợc điền đầy vào khuôn.
Giai đoạn làm nguội ( Cooling phase ) : Nhựa đƣợc làm đặc lại trong khuôn.
Giai đoạn đẩy ( Injection phase ) : Đẩy sản phẩm nhựa ra khỏi khuôn.
Hình 2.15. Chu kỳ ép phun.
Giai đoạn kẹp:
Lúc đầu cụm kìm đóng khuôn lại rất nhanh nhƣng sau đó chậm dần cho đến khi
khuôn đóng lại hoàn toàn ( không xảy ra tiếng động lớn). Một khi khuôn đã đóng cũng
là lúc áp lực kìm rất lớn đƣợc tạo ra để chống lại áp cao từ dòng nhựa bắn vào khuôn.
Điều này rất quan trọng vì nếu lực kìm không chống lại nổi áp lực phun thì khuôn sẽ
bị hƣ hại và sản phẩm có ép phun đƣợc nữa thì cũng gặp nhiều khuyết tật.
Hình 2.16. Diễn biến giai đoạn kẹp.
Giai đoạn phun :
Trong suốt giai đoạn này xảy 3 quá trình. Đầu tiên, nhựa nóng chảy đƣợc phun
vào khuôn rất nhanh do trục vít tiến về phía trƣớc. Một khi các lòng khuôn gần nhƣ
đƣợc điền đầy (điền đầy khoảng 95 %lòng khuôn) thì quá trình định hình sản phẩm
diễn ra do lòn khuôn có nhiệt độ thấp hơn, nhựa nóng sẽ nguội dần và xảy ra hiện
trƣợng co rút. Do đó, một lƣợng nhựa nữa(khoảng 5% sẽ đƣợc ohun vào đẻ bù trừ vào
sự co rút cho đến khi miệng phun bị đặc cứng lại. Ta gọi đây là quá trình giữ hay quá
trình kìm. Quá trình này giúp ngăn dòng chảy ngƣợc của nhựa qua miệng phun.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
21
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
a)
b)
Hình 2.17. a) Quá trình phun nhanh.
b) Quá trình định hình và quá trình giữ.
Giai đoạn làm nguội:
Giai đoạn này bắt đầu ngay sau khi giai doạn giữ kết thúc. Khuôn vẫn đƣợc đóng
và nhựa trong lòng khuôn đƣợc làm nguội cho đến khi đủ độ cứng để có thể đƣợc đầy
rời khỏi khuôn. Trong suốt giai đoạn này trục vít vẫn qua và lùi dần lại để chuẩn bị
cho lần phu kế tiếp. Thời gian tiêu tốn trong giai đoạn này phụ thuộc vào loại vật liệu
mà ta ép.
Hình 2.18. Giai đoạn làm nguội khuôn.
Giai đoạn đẩy:
Đây là giai đoạn cuối cùng của 1 chu kỳ ép phun. Trong giai đoạn này cụm kìm
làm chức năng mở khuôn ra một cách nhanh chóng và an toàn. Lúc đầu cụm kìm mở
khuôn 1 cách chậm chạp và sau đó nhanh dần cho đến gần cuối hành trình thì nó
chuyển động chậm lại tránh va đập mạnh. Khi khuôn mở ra thì tấm đẩy của khuôn bị
cần đẩy của máy đẩy về phía trƣớc để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn. Một khi sản phẩm
đã rời khỏi khuôn thì cần đẩy sẽ hồi về để sẵn sàng cho 1 chu kỳ ép kế tiếp.
Hình 2.19. Giai đoạn đẩy.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
22
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
CHƢƠNG III. KHUÔN ÉP NHỰA
Khái niệm về khuôn ép nhựa
Khuôn là dụng cụ để định hình cho sản phẩm nhựa, nó đƣợc thiết kế chế tạo
sao cho có thể đƣợc sử dụng cho một số lƣợng chu trình yêu cầu sản xuất. Kích thƣớc
và kết cấu khuôn phụ thuộc vào kích thƣớc và hình dạng sản phẩm. Tùy theo số
lƣợng sản phẩm, yêu cầu chất lƣợng sản phẩm cần sản xuất mà ngƣời ta thiết kế
khuôn, độ chính xác khuôn cao, khuôn làm việc thủ công, bán tự động hoặc tự động.
3.1.
Khuôn gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa đƣợc phun vào, đƣợc làm
nguội rồi đẩy sản phẩm ra ngoài.
Sản phẩm đƣợc tạo hình giữa 2 phần của khuôn (nửa khuôn di động và nửa
khuôn cố định), khoảng trống giữa 2 phần đó đƣợc điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang
hình dáng và kích thƣớc của sản phẩm.
Nửa khuôn cố định:
Thông thƣờng nó là phần lõm của khuôn hình thành ra hình dáng ngoài của sản
phẩm, nó đƣợc gắn cố định trên bàn cố định của máy ép phun và là nơi nhựa đƣợc
phun vào trong khuôn để hình thành sản phẩm.
Nửa khuôn di động:
Nó là phần lồi của khuôn và hình thành ra hình dáng trong của sản phẩm.
Khuôn di động thƣờng đƣợc gắn trên bàn di động của máy ép phun. Khi thiết kế ngƣời
ta thƣờng cho sản phẩm bám vào khuôn di động, ở đó các cơ cấu đẩy sản phẩm sẽ
tháo sản phẩm ra khỏi khuôn.
Mặt phân khuôn:
Là mặt phẳng tiếp xúc giữa nửa khuôn di động và nửa khuôn cố định. Mặt
phân khuôn có thể là mặt phẳng hoặc mặt bậc thang, hoặc mặt nghiêng… tùy theo
hình dạng sản phẩm và sự bố trí.
3.2.
Cấu tạo chung của khuôn
Hình 3.1. Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
23
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Cấu tạo chung của một bộ khuôn gồm các thành phần sau đây: Chức năng
chính của các chi tiết:
Tấm kẹp khuôn phía trƣớc: có nhiệm vụ kẹp phần cố định của khuôn vào bàn
máy ép phun.
Tấm khuôn phía trƣớc: là phần cố định trên khuôn, nơi hình thành hình dáng
ngoài (phần lõm) của sản phẩm.
Vòng định vị: dùng để xác định vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn.
Bạc cuống phun: nối vòi phun và kênh dẫn nhựa với nhau thông qua tấm kẹp
phía trƣớc và tấm khuôn trƣớc.
Dòng nhựa nóng chảy từ máy ép phun qua vòi phun, bạc cuống phun, rãnh dẫn
nhựa tới điền đầy vào các khoảng trống của khuôn hình thành sản phẩm.
Chốt dẫn hƣớng: dẫn phần khuôn di động tới phần khuôn cố định dể liên kết
chính xác giữa hai phần cố định và di động của khuôn.
Tấm khuôn sau: là phần chuyển động của khuôn, là nơi hình thành dáng trong
của sản phẩm.
Bạc dẫn hƣớng: bảo đảm cho sự phù hợp chính xác giữa phần khuôn cố định
và phần khuôn di động của khuôn.
Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào bàn chuyển động
của máy ép phun.
Tấm đỡ: đỡ cho các phần ghép của các chi tiết khuôn kép trên tấm khuôn sau
cố định, cứng vững trong quá trình hoạt động của khuôn.
Khối ngăn (chân khuôn): Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía
sau để cho tấm đẩy sản phẩm hoạt động của khuôn họat động dễ dàng, ổn định.
Tấm giữ bàn đẩy sản phẩm: Có nhiệm vụ giữ chốt đẩy vào tấm đẩy.
Tấm đẩy bàn đẩy sản phẩm: Có nhiệm vụ đẩy chốt đội sản phẩm đồng thời
với quá trình đẩy sản phẩm của khuôn trong chu trình ép phun.
Bạc ghép nối: Dùng để nối, kẹp chặt chính xác, tránh mài mòn giữa các tấm
kẹp phía sau, khối ngăn, tấm đỡ của khuôn.
Chốt hồi: Có nhiệm vụ làm cho chốt đẩy sản phẩm quay về vị trí ban đầu
khi khuôn đóng lại.
Chốt đẩy sản phẩm: Dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở.
Bạc dẫn hƣớng bàn đội sản phẩm: để tránh bào món và dẫn hƣớng chính xác
cho bàn đội sản phẩm và chốt đẩy sản phẩm.
Chốt dẫn hƣớng bàn đội sản phẩm: Dùng để dẫn hƣớng chính xác cho bàn đội
sản phẩm và chốt đội sản phẩm.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
24
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
3.3. Cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn
- Bản vẽ chi tiết với đầy đủ kích thƣớc.
- Vật liệu chế tạo chi tiết (loại nhựa).
- Vật liệu của lòng khuôn (do khách hàng yêu cầu).
- Độ chính xác của chi tiết bao gồm độ chính xác về kích thƣớc độ chính xác
về hình dáng hình học và vị trí tƣơng quan giữa các bề mặt.
- Số lƣợng các chi tiết yêu cầu.
-
Các bề mặt làm việc và không làm việc của chi tiết.
Các thông số kĩ thuật của máy ép:
Lực kẹp khuôn lớn nhất của máy.
Khối lƣợng vật liệu lớn nhất của máy có thể gia công đƣợc.
Kích thƣớc bàn máy để lắp khuôn.
Áp lực phun lớn nhất của máy.
Khoảng mở tối thiểu và tối đa của máy .
Kích thƣớc lỗ định vị khuôn trên bàn máy.
3.4. Các kiểu khuôn phổ biến
3.4.1. Khuôn hai tấm
Loại khuôn này chỉ gồm có hai tấm và đƣợc coi là đơn giản nhất gồm khuôn
cố định, khuôn di động. Loại này dùng kênh dẫn nóng hoặc kênh dẫn nguội.
Khuôn 2 tấm dùng kênh dẫn nguội:
Đối với khuôn hai tấm có một lòng khuôn thì không cần đến kênh dẫn nhựa mà
nhựa sẽ điền đầy trực tiếp vào lòng khuôn thông qua bạc cuống phun.
Đối với khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn thì ta cần thiết kế kênh dẫn và
miệng phun sao cho nhựa có thể điền đầy các lòng khuôn cùng lúc.
Vì vấn đề cân bằng dòng và đòi hỏi các miệng phun phải đƣợc bố trí thẳng
hàng với các lòng khuôn mà việc thiết kế khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn gặp
nhiều hạn chế với một số sản phẩm nhựa nhất định, do đó để khắc phục tình trạng
này, ngƣời ta dùng khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng hoặc khuôn ba tấm.
Hình 3.2. Khuôn hai tấm.
GVHD: ThS Thân Văn Thế
25
Sinh viên: Nguyễn Văn Quang
