ĐỒ ÁN-ỨNG DỤNG CIMATRON TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN-PHẦN 1-TÀI LIỆU THAM KHẢO

§å ¸n tèt nghiÖp

®Ò tµi:
X©y dùng quy tr×nh thiÕt kÕ vµ sö
dông phÇn mÒm Cimtron E trong gia
c«ng khu«n Ðp nhùa
( Phan 1 )

Đào Thanh

1


Đồ án tốt nghiệp
Mục lục

1. Phân loại........................................................................11
1. Đặc trng của chất dẻo.....................................................15
2. ứng dụng của các loại chất dẻo........................................16
a. Hệ thống cấp nhựa........................................................58
Cơ sở để xác định hệ thống làm nguội :.......................71
1. Chốt dẫn hớng và bạc dẫn hớng.......................................77
2. Các bộ định vị..............................................................78

o Thanh

2


Đồ án tốt nghiệp
Chơng: i Tổng quan về tình hình làm khuôn mẫu

1.1 Tình hình làm khuôn trên thế giới
1.1.1 Lịch sử phát triển
Ngành khuôn nhựa trên thế giới ra đời và phát triển từ rất lâu
đời, từ khi nhu cầu cần thiết của con ngời về sản phẩm làm ra từ
vật liệu nhựa, nh đồ dùng bằng nhựa ( cốc nhựa, chậu, ghế ), vỏ
các thiết bị máy móc cũng làm bằng nhựa ( xe máy, quạt ).
Cách đây gần 200 năm, một nhà nghiên cứu ngời Anh Joseph
Priestley (1733-1809) trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấy
có một hiệu quả ăn mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện.
Đến 1943, hai vợ chồng ngời Nga Lazarenko tìm ra cánh cửa dẫn
tới công nghệ gia công tia lửa điện. Khi các tia lửa điện đợc phóng
ra, vật liệu trên bề mặt phôi bị hớt đi bởi một quá trình điện nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại mà không phụ
thuộc vào độ cứng của vật liệu-đó là quá trình gia công bằng tia
Ngày nay, quá trình gia công EDM đã đợc phát triển rộng rãi ở các
nớc phát triển, nhiều loại máy hoạt động trong lĩnh vực EDM đã đợc
sản xuất với nhiều kiểu khác nhau để phục vụ những mục đích
khác nhau. Với các thuật toán điều khiển mới, với các hệ thống điều
khiển CNC cho phép gia công đạt năng suất và chất lợng cao mà
không cần có sự tham gia trực tiếp của con ngời.
Có hai phơng pháp công nghệ gia công tia lửa điện đợc sử dụng
rộng rãi trong công nghiệp là:
+ Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình, gọi tắt là
phơng pháp xung định hình (EDM-Die sinking). Điện cực là một
hình không gian bất kỳ mà nó in hình của mình lên phôi tạo thành
một lòng khuôn.
+ Gia công tia lửa điện bằng cắt dây (EDM-Wire cutting).
đây điện cực là một dây mảnh (d = 0,1ữ 0,3 mm) đợc cuốn liên

o Thanh

3


Đồ án tốt nghiệp
tục và đợc chạy theo một công tua cho trớc, nó sẽ cắt phôi theo đúng
công tua đó.
Các hệ thống điều khiển CNC hiện có trên thị trờng có tiến bộ
rất nhiều, các hệ thống điều khiển CNC đã có mặt ở các máy xung
định hình, các chuyển động hành tinh và chuyển động theo công
tua của một điện cực có hình dáng đơn giản cho phép gia công
xung định hình các hình dáng phức tạp
Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp trên thế giới
là chế tạo ra các sản phẩm thoả mãn yêu cầu của khách hàng, thị trờng và cung cấp hàng ngày với chất lợng cao đảm bảo tốt các dịch
vụ sửa chữa, bảo hành. Đồng thời các nhà sản xuất phải tìm cách
giảm giá thành chế tạo, tăng năng suất và chất lợng của sản phẩm.
Do đó kỹ thuật CAD/CAM-CNC trở thành trọng tâm nghiên cứu, phát
triển và ứng dụng rộng rãi trên nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam.
Chu kỳ hình thành sản phẩm công nghiệp theo phơng thức hiện
đại là ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM-CNC để thiết kế gia công và lắp
ráp sản phẩm nhằm sáng tạo sản phẩm nhanh đáp ứng nhu cầu của
thị trờng. Trong đó kỹ thuật vi xử lí máy tính và kỹ thuật dò hình
số hoá từ vật mẫu là công cụ đắc lực để sáng tạo sản phẩm công
nghiệp.
Cimatron là hệ thống tích hợp đặc sắc nhất đợc dùng trong lĩnh
vực thiết kế và gia công cơ khí do nhóm chuyên gia của nhật bản
và Isael hợp tác xây dựng từ những năm 1990. Chỉ trong mấy năm
mà hệ thống này đợc các công ti hàng đầu thế giới sử dụng và
khoảng 85% sản phẩm ngành công nghệ cao đợc tạo ra bởi sự trợ
giúp của Cimatron
1.1.2 Tình hình làm khuôn

Trên thế giới hiên nay đã đạt đợc rất nhiều thành tựu về ngành
công nghiệp khuôn mẫu. Các loại khuôn nhựa cho sản phẩm rất phức
tạp, khuôn cho sản phẩm to nhỏ bất kì .
Trên thế giới áp dụng các phân mềm tự động hoá cho tất cả các
nguyên công thiết kế do vậy thời gian cho thiết kế một bộ khuôn
o Thanh

4


Đồ án tốt nghiệp
khá nhanh so với tại Việt Nam và giá thành để làm ra sản phẩm cũng
đợc giảm bớt, do áp dụng công nghệ điển hình lên chất lợng sản
phẩm cũng cao hơn ở Việt Nam.
1.2 Tình hình làm khuôn tại Việt Nam
1.2.1 Lịch sử phát triển
Trớc đây việc chế tạo chày và cối của khuôn ép các sản phẩm
nhựa thờng đợc chế tạo bằng các phơng pháp cắt gọt truyền thống
gặp rất nhiều khó khăn khi lòng khuôn có hình dạng phức tạp. Việc
chế tạo lòng khuôn còn phụ thuộc nhiều vào trình độ ngời thợ, thời
gian chế tạo khuôn dài và độ chính xác lòng khuôn thấp.
Tại Việt Nam thì ngành công nghiệp khuôn mẫu mới chỉ bắt
đầu thực sự từ những

năm 1990 khi cuộc hội thảo đầu tiên về

khuôn ép nhựa diên ra lần đầu tiên tại thành phố Hồ Chí Minh khi
đó thì các nhà máy nhựa đều do Liên Xô để lại các kỹ s lúc đó rất
thiếu những tài liệu tham khảo về khuôn ép nhựa với dự án quốc gia
VIE85/012 những con số, bảng biểu, thông tin kỹ thuật đã đợc hỗ trợ

rất nhiều bởi tài liệu của ngời Nhật và những ngời châu Âu.
Nớc ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống
cũng nh trong kỹ thuật đang đợc phát triển rất mạnh mẽ, số lợng các
cơ sở sản xuất ứng dụng khoa học kĩ thuật các phần mềm công
nghệ vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công khuôn mẫu,
nó đã giải quyết đợc các khó khăn trớc đây và đem lại hiệu quả
kinh tế rất cao.
Sản phẩm nhựa xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ
thuật cũng nh trong đời sống hàng ngày. Trong các ngành công
nghiệp nhẹ, từ trớc đến nay đã sử dụng rất nhiều các chi tiết thiết
bị chế tạo từ vật liệu Polyme. Trong các ngành công nghiệp nặng xa
kia hầu hết các chi tiết máy, các thiết bị đều đđợc chế tạo từ thép.
Ngày nay, các chi tiết ít chịu lực đã bắt đầu đđợc chế tạo từ vật
liệu nhựa, cá biệt một số loại nhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt,
chịu mài mòn và chịu môi trthờng mà các loại thép bị phá huỷ, đợc

o Thanh

5


Đồ án tốt nghiệp
thay thế thép để chế tạo các chi tiết máy làm việc trong các điều
kiện nói trên. Trực quan nhất, trong đời sống hàng ngày, hầu hết các
vật dụng cần thiết phục vụ cho cuộc sống đều là các sản phẩm
nhựa.
1.2.2 Tình hình làm khuôn
Nhng hiên nay công việc làm khuôn tại Việt Nam vẫn còn nhiều
nguyên công mà ngời công nhân còn phải thực hiện rất thô sơ ví dụ
nh nguyên công mài bóng thờng đợc ngời làm khuôn dùng các loại bột

cứng ( bột kim cơng, bột ôxít nhôm) và đợc trà sát bằng vải
những nguyên công này thờng mất rất nhiều thời gian và làm giảm
năng suất làm khuôn và làm tăng giá thành của bộ khuôn.
Nh vậy mặc dù ngành công nghiệp khuôn mẫu ở nớc ta thời gian
gần đây phát triển rất mạnh nhng so với thế giới thì vẫn còn rất
non trẻ và đang tiếp cận dần với tốc độ phát triển của ngành công
nghiệp thế giói.
Các phần mềm tuy mới đợc đa vào Việt Nam trong những năm
gần đây nhng nó đã tạo đợc sự quan tâm thu hút của nhiều công
ty,doanh nghiệp lớn nhỏ và đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực, đặc biệt là trong công nghệ chế tạo các bộ khuôn mẫu. Trang
bị máy công cụ gia công điều khiển số CNC để chế tạo khuôn mẫu
phục vụ cho cơ sở ngày càng phổ biến ở các doanh nghiệp. Đặc
biệt ở các doanh nghiệp miền Bắc có thể kể đến các công ty và
các Viện tiếp cận sớm nhất với máy CNC và chế tạo khuôn mẫu nh:
Viện IMI, Công ty HAMECO, VINASHIOKI, song sản phẩm của họ vẫn
ở mức đơn giản, chất lợng thấp, tuổi thọ ngắn.
Kĩ thuật CAD/CAM có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc
thiết kế và chế tạo ra các bộ khuôn mẫu phức tạp và có độ chính
xác cao. Rất nhiều công ty nh Kim khí Thăng Long, nhựa Hà Nội, Hoà
Phát, HAMECO Đã đầu t vào các phần mềm CAD/CAM nh: CATIA,
Cimatron, Pro/E, MasterCa Sản xuất của các Công ty trên có sự
đóng góp rất lớn của hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM.

o Thanh

6


Đồ án tốt nghiệp

Hiện nay hầu hết các trờng đại học, cao đẳng đã đa vào giảng
dạy môn học CAD/CAM-CNC với các kiến thức mới và đợc cập nhật khá
thờng xuyên nh trờng ĐHBK Hà Nội. Trờng cao đẳng s phạm Hng
Yên, Tuy nhiên sinh viên vẫn phải học chay mà không có điều
kiện thực hành một cách có hệ thống. Ngoài nguyên nhân không có
máy CNC công nghiệp hoặc có nhng mới chỉ mang tính chất trng
bày để sau những bài lý thuyết thì ngời học biết đợc hình thù
thực tế của máy.
Chính vì tình hình phát triển và sản xuất khuôn mẫu nh trên
mà chúng em đã mạnh dạn tìm hiểu nghiên cứu đề tài về thiết kế
và gia công khuôn ứng dụng các phần mềm CAD/CAM/CAE để phục
vụ cho tốc độ phát triển rất cao của ngành công nghiệp khuôn ép
phun tại Việt Nam.

o Thanh

7


Đồ án tốt nghiệp
Chơng: ii Chất dẻo và công nghệ gia công chất dẻo
2.1 Tìm hiểu vật liệu polymer
2.1.1 Khái niệm chất dẻo
Chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu đợc tạo thành bởi nhiều phần tử
(các cao phân tử Polyme). Nó có thể đợc tổng hợp hoặc thay đổi
từ thành phần nhỏ (gọi là Monome). Chất dẻo là vật rắn (có thể là
trạng thái lỏng trong quá trình gia công). Định nghĩa chất dẻo (nhựa)
có thể phân loại bằng sự phân loại theo biểu đồ dới đây:

Vật liệu

các loại
Vật liệu
vô cơ
Vật liệu
gốm sứ

Vật liệu
hữu cơ

Vật liệu
kim loại
Sợi

Vật liệu
cao
phân
tử
Cao su
Chất
dẻo
Nhựa
nhiệt dẻo
Tái sinh đ
ợc

Vật liệu
thấp
phân tử
Chất kết
dính

Nhựa
nhiệt rắn
Không tái
sinh

Sơ đồ 2.1: Phân loại chất dẻo
Các cao phân tử Polyme thờng đợc cấu tạo từ những thành phần
có cấu trúc giống nhau gọi là đoạn mạch thành phần ( monome).
Cao phân tử có nguồn gốc từ thiên nhiên: Cenllulo, len, cao su
thiên nhiên
Cao phân tử có nguồn gốc nhân tạo đợc tổng hợp từ các
monome.

o Thanh

8


Đồ án tốt nghiệp

Phân loại
Thấp phân tử
Cao phân tử thờng

Trọng lợng phấn tử
Trọng lợng phân tử dới 1000
Trọng lợng phân tử 1000-

Cao phân tử có trọng lợng lớn

10.000
Trọng lợng phân tử 10.000-

Siêu cao phân tử

80.000
Trọng lợng

phân

tử

trên

1000.000
Bảng 2.1: Trọng lợng phân tử
Ngời ta phân loại các chất cao phân tử căn cứ vào trọng lợng
phân tử:
Các tính chất của chất dẻo đợc điều chế từ một nhóm đơn phân
tử chủ yếu do độ dài của mạch phân tử quyết định. Độ lớn của
mạch phân tử đợc xác định bằng phân tử lợng trung bình (M) hoặc
độ trùng hợp trung bình (P).
Độ trùng hợp trung bình đợc biểu diễn qua trọng lợng phân tử và
phân tử lợng của monomer.
Các Polyme đợc tạo thành từ các monomer nhờ các phản ng trung
hợp, trùng phối, trùng ngng, đồng trùng hợp.
Sự trùng hợp.
Trong quá trình trùng hợp các cao phân tử đợc tạo thành từ các
đơn phân tử trong phản ứng mạch không có sự tạo thành các sản
phẩm phẩm. Điều kiện của phản ứng trùng hợp là các đơn phân tử

phải có liên kết không bão hoà.
Sự trùng phối.
Trùng phối cũng xảy ra giống trùng hợp vì trong quá trình xảy ra
phản ứng hoá học không xuất hiện các sản phẩm phụ có phân tử
nhỏ.Trong quá trình trùng phối ngời ta có thể sử dụng hai đơn phân

o Thanh

9


Đồ án tốt nghiệp
tử khác nhau. Quá trình trùng phối hợp các chất đơn phân tử có sự
đổi chỗ các nguyên tử.
Sự trùng ngng.
Phản ứng trùng ngng đợc hình thành từ các chất đơn phân tử
mà phản ứng hoà học của nó xảy ra sẽ tạo thành các phân tử nhỏ
khác (nh nớc). Khi trùng ngng sẽ xuất hiện các Polyme có cấu trúc lới.
Trùng ngng có thể thực hiện theo từng giai đoạn. Ví dụ trong quá
trình tạo nhựa Phenol, giai đoạn đầu kết thúc ở phần tạo vật liệu
ép. Sau đó dới tác dụng của áp lực và nhiệt độ quá trình tạo vật
liệu ép sẽ kết thúc ở trong khuôn.
Đồng trùng hợp.
Các chất dẻo khác nhau có thể liên kết với nhau tạo ra chất dẻo mới
copolymer (Polyme đồng trùng hợp).
Trong quá trình đồng trùng hợp các chất đơn phân tử phàn lớn liên
kết các mạch với nhau tạo thành mảng. Cũng có trờng hợp các Polyme
này liên kết vào mạch sẵn của Polyme khác. Quá trình đó gọi là
đồng trùng hợp ghép cấy.
Chất dẻo (Plastics, nhựa tổng hợp) là vật liệu đợc tạo thành bởi

nhiều phần tử hữu cơ (cao phần tử Polyme). Các phần tử Polyme
này đợc tổng hợp từ các thành phần nhỏ khác gọi là Monome. Chất
dẻo là vật liệu dạng rắn trong điều kiện thờng và có tính dẻo hoặc
chảy lỏng khi đợc nung nóng ở nhiệt độ nhất định. Có thể minh
hoạ chất dẻo qua biểu đồ sau:
Các cao phần tử Polyme có nguồn gốc nhân tạo thờng đợc tổng
hợp từ các Monome, còn cao phân tử Polyme có nguồn gốc thiên
nhiên thì gồm: Xenlulô, Len, Cao su thiên nhiên.
Các cao phân tử có tính chất tuỳ thuộc vào độ dài của các mạch
phân tử, độ dài này đợc xác định bằng các phân tử lợng trung
bình. Sự tạo thành phân tử Polyme từ các Monome nhờ các phản
ứng hoá học nh: sự trùng hợp, sự trùng ngng, đồng trùng hợp. Cấu tạo
của Polyme thành phần hoá học của nó và các phản ứng hoá học là
các yếu tố quyết định cơ - lý - hoá của từng loại vật liệu

o Thanh

10


Đồ án tốt nghiệp
2.1.2 Phân loại và tính chất
1. Phân loại
Dựa trên tính chất vật lí, tính chất hoá học, cấu trúc phân tử,
khả năng gia công và các yếu tố tác động lên vật liệu mà ngời ta
phân loại chất dẻo theo nhiều phơng pháp khác nhau nh: phân loại
chất dẻo theo cấu trúc hoá học (Polyme kết tinh, polyme định
hình), phân loại chất dẻo theo công nghệ (nhựa nhiệt dẻo, nhựa
nhiệt rắn), phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch đại phân tử,
phân loại chất dẻo theo công dụng (nhựa thông dụng, nhựa kĩ thuật,

nhựa kĩ thuật chuyên dùng).
a. Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học.
Trong các vật liệu Polyme,tuỳ theo trạng thái sắp sếp chuỗi mạch
của nó mà ta có thể phân ra loại nhựa có dạng kết tinh hay không
kết tinh (vô định hình).
Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme đợc xếp khít nhau theo
mọt trật tự nhất định thì ta có vật liệu Polyme kết tinh.
Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme đợc sắp xếp không theo
một trật tự nhất định nào thì ta có Polyme định hình. Polyme kết
tinh không có nghĩa là toàn bộ khối Polyme đều ở trạng thái kết
tinh mà trong đó vẫn có thể có những pha vô định hình.
Các Polyme ở trạng thái kết tinh thờng ở trạng thi đục mờ. Các
Polyme ở trạng thái không kết tinh có độ trong suốt. Ví dụ nh nhựa
PPMA còn có độ trong suốt hơn cả thuỷ tinh. Nó cho phép 73% tia
cực tím xuyên qua trong khi đó thuỷ tinh Silicat (vô cơ) chỉ
cho13% tia cực tím đi qua.
b. Phân loại chất dẻo theo công nghệ.
Chất dẻo đợc chia thành 2 loại: Chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt
rắn.
- Chất dẻo nhiệt dẻo:
Là loại vật liệu Polyme có khả năng lập lại nhiều lần quá trình
chảy mềm dới tác dụng của nhiệt vầ trở nên cứng rắn (định hình )

o Thanh

11


Đồ án tốt nghiệp
khi đợc làm nguội.Trong quá trình tác dụng của nhiệt nó chỉ thay

đổi tính chất vật lí chứ không có phản ứng hoá học xảy ra.
- Chất dẻo nhiệt rắn:
Là loại vật liệu Polyme khi bị tác dụng của nhiệt hoặc các giải
pháp xử lí hoá học sẽ trở nên cứng rắn (định hình sản phẩm). Nhựa
nhiệt rắn sau khi nóng chảy và đóng rắn nó không còn khả năng
chảy sang trạng thái chảy mềm dới tác động của nhiệt nữa. Do vậy
nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các loại phế phẩm, phế
liệu hoặc các sản phẩm đã qua sử dụng.
c. Phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch phân tử.
Theo cách này có thể phân biệt các loại Polyme có hình dạng sợi
tuyến tính, hình dạng sợi phân nhánh, cấu trúc lới không gian, cấu
trúc hình dây thang,cấu trúc lới phẳng, cấu trúc hình sao, cấu trúc
răng lợc
d. Phân loại chất dẻo theo công dụng:
Trong thực tế sản xuất và sử dụng nhựa thờng đợc phân thành 3
loại: Nhựa thông dụng,nhựa kĩ thuật và nhựa hỗn hợp.
- Nhựa thông dụng: Là loại nhựa đợc sử dụng rộng rãi nhất trên
thế giới với khối lợng lớn có u điểm là giá thành thấp và dễ gia công
thành sản phẩm.
- Nhựa kĩ thuật: Là loại nhựa có nhiều đặc tính u việt hơn
nhựa thông dụng nh độ bền ké, bền va đập, độ kháng nhiệtLoại
nhựa này thờng để sản xuất các chi tiết máy hoặc các chi tiết có
yêu cầu tính năng cao.
- Nhựa kĩ thuật chuyên dùng: Là loại nhựa có trọng lợng phân
tử rất cao (1.000.000 hoặc lớn hơn). Mỗi loại chỉ đợc sử dụng ở một
số lĩnh vực riêng biệt
2.Tính chất hoá học
a. Tính chịu hoá chất
Khác với kim loại, đa số các loại nhiệt thờng bền khi chịu tác động
của môi trờng khí quyển. Hơn nữa chúng còn bền với các loại hoá

chất nh axit, kiềm, muối và nhiều hoá chất khác.
b. Tính chịu thời tiết khí hậu
o Thanh

12


Đồ án tốt nghiệp
Tính chịu thời tiết khí hậu là tính thay đổi về chất lợng độ bền
của sản phẩm dới ảnh hởng của ánh sáng (tia cực tím), nhiệt độ
không khí (oxy, Ozon). quá trình giảm độ bền dới tác động của
khí hậu gọi là sự lão hoá của nhựa.
Để giảm lão hoá ngời ta thờng dùng thêm một số chất phụ gia. Các
chất phụ gia này có tác dụng hạn chế sự lão hoá của nhựa.
1.2.3 Chất phụ gia trong chất dẻo
1. Chất bôi trơn.
Chất bôI trơn trong nhằm giảm ma sát giữa các mạch hay đoạn
mạch cao phân tử của chất dẻo và cảI thiện tính chất chảy dới tác
dụng của nhiệt.
Chất bôi trơn ngoài nhằm làm tránh dự bám dính giữa nhựa với
bề mặt trong lòng xylanh, bề mặt trục vít và lòng khuôn.
Các loại bôi trơn gồm có:Rợu béo, axit béo, xà phòng kim loại
2. Chất hoá dẻo.
Chất hoá dẻo có trong nhựa nhằm cải thiện sự dẻo hoá, dễ dàng
điền đầy vào khuôn tạo ra sự mềm dẻo của sản phẩm.
Chất hoá dẻo gồm:Este của axit hay rợu, dầu thơm và béo Parafin,
các loại rợu nh Butanol, Glycol
3. Chất ổn định.
Gồm các loại ổn định nhiệt, ổn định tia tử ngoại, chất chống lão
hoáNhằm mục đích tránh phá huỷ đặc biệt do nhiệt trong quá

trình gia công hoặc sử dụng sản phẩm chất dẻo.
a. Chất ổn định nhiệt.
Chủ yếu dùng cho nhựa PVC cứng và PVC mềm nhằm tránh tạo
thành nối đuôI trong quá trình gia công.Chất ổn định nhiệt đa
vào trong nhựa nhằm ổn định tính chất của chất dẻo trong quá
trình gia công.
Các chất ổn định nhiệt gồm:Chất hữu cơ, muối Cadmium,
Calcium
b. Chất ổn định ánh sáng.

o Thanh

13


Đồ án tốt nghiệp
Chất ổn định ánh sáng dùng để bảo vệ chất dẻo dới ánh nắng
mặt trời bằng cách làm chậm quá trình giảm chất lợng khi sử dụng
ngoài trời.
Các chất ổn định ánh sáng gồm:Các bon đen, bột màu
c. Chất ổn định chống lão hoá.
Chất phong chống lão hoá nhằm mở rộng khoảng nhiệt độ sử
dụng cho chất dẻo, tạo ra chất dẻo có tuổi thọ sử dụng tăng lên hạn
chế hay làm chem. Phản ứng phát triển do Oxy hay Peroxit tác động
vào.
Chất phòng lão gồm: Phòng lão Fenolic, phòng lão Amin
4. Chất chống tĩnh điện
Sự tích điện trên bề mặt vật liệu không dẫn điện có thể đợc
khử bằng cách sử dụng chất chống tĩnh điện để tạo nên một lớp bề
mặt háo nớc.

Các chất chống tĩnh điện gồm các chất hoạt động bề mặt, muối
vô cơ
5. Chất làm chậm cháy.
Chất làm chậm cháy tạo nên sự kháng cháy cho chất dẻo.Cơ chế
của chất chậm cháy là không cho phát triển phản ứng oxy trên bề
mặt chất dẻo tiếp xúc với lửa hoặc sức nóng bằng cách tạo ra trên lớp
bề mặt một lớp bảo vệ.
Các chất chậm cháy thờng có chứa Aluminium, Autimon,Brom
Chất chem. Cháy thờng dới dạng oxit vô cơ hay phân tử hữu cơ có
chứa yếu tố halogen.
6. Chất tạo xốp
Chất tạo xốp làm cho sản phẩm chất dẻo có những lỗ xốp bên
trong.
Có hai loại chất tạo xốp:
Chất tạo xốp vật lí: Các lỗ xốp tạo thành do thay đổi trạng tháI vật
lí của chất xốp nh sự giãn nở khí nén, bốc hơI chất lỏng, hoà tan
của chất rắn.
Chất tạo xốp hoá học: Các chất xốp tạo thành do sự phóng thích
khí khi chất tạo xốp bị phân huỷ dới tác dụng của nhiệt.
o Thanh

14


Đồ án tốt nghiệp
7. Chất tạo màu
Màu đợc chia làm hai loại là: thuốc nhuộm và chất màu.
Thuốc nhuộm là chất hữu cơ tan trong nhựa,nhng không bền
nhiệt.
Chất màu là loại chất vô cơ không tan trong nhựa, kháng nhiệt

hơn thuốc nhuộm màu.
8. Chất độn
Chất độn là chất trơ thêm vào trong chất dẻo để cải thiện độ
bền và các yêu cầu khác trong khi sử dụng. Chất độn cũng làm cho
giá thành của sản phẩm giảm. Có chất độn vô cơ và hữu cơ. Chất
độn cacbonat canxi và cao lanh, bột tanđợc sử dụng nhiều hơn
cả.
2.2 Công nghệ gia công chất dẻo
2.2.1 Sử dụng chất dẻo trong khoa học kỹ thuật
1. Đặc trng của chất dẻo
Do thành phần cấu tạo và tính chất đặc biệt của chất dẻo nên
một số loại chất dẻo thờng đợc dùng trong kỹ thuật làm các chi tiết
máy thay cho vật liệu kim loại. Đối với những loại chất dẻo ứng dụng
trong kỹ thuật và sản xuất để làm chi tiết máy thì chúng có u nhợc
điểm sau:
u điểm
Nhẹ( tỷ trọng 0,9-2,5)
Tính chống ẩm, tính chống ăn mòn
Khó truyền nhiệt và truyền điện
Dễ gia công dẻo
Nhiều vật liệu trong suốt do vậy có thể nhuộm màu để tạo màu
cho sản phẩm.
Có độ bền riêng( độ bền trọng lợng)
Nhợc điểm
Tính chịu nhiệt thấp
Tính đàn hồi thấp

o Thanh

15

Đồ án tốt nghiệp
Dễ cắt xén
Độ cứng bề mặt thấp dễ bị xớc
Dễ cháy
Bị lão hoá theo thời gian
Giá thành cao
2. ứng dụng của các loại chất dẻo
Chất dẻo trong kỹ thuật thờng đợc phân loại theo phơng pháp
công nghệ gồm có nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn.
Nhựa nhiệt dẻo:
Là loại chất dẻo có khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm
dới tác dụng của nhiệt độ và trở nên cứng rắn khi đợc làm nguội.
Trong quá trình tác động, nó chỉ thay đổi tính chất vật lý chứ
không có phản ứng hoá học xảy ra.
Các loại nhựa nhiệt dẻo:
polyvinyl: Thờng gọi là vinyl ứng dụng làm bao bì, vinyl house, vỏ
bọc dây điện.
polyetylen: Có u điểm chống va đập, chịu đợc ở nhiệt độ thấp,
tính giữ nhiệt. Đợc dùng thay thế cho ống dẫn nớc kim loại và tấm
màng lọc.
Polypropylen: Có tỷ trọng cực kỳ nhỏ, khả năng chịu nhiệt rất cao.
Polystyren: Tính chảy loãng tốt thích hợp cho sản xuất tạo hình
theo cách phun, ứng dụng làm vỏ tivi, radio, máy lạnh Nhựa
polystyren có nhợc điểm là chịu va đập kém.
Nhựa AS: Trong suốt, có tính chất bền trong xăng, ứng dụng làm
ắc quy, vỏ bật lửa.
Nhựa ABS: Tốt cho làm chi tiết máy, độ cứng bề mặt ngoài cao
và khó bị xớc. Nhuộm màu tốt có ánh quang bề mặt và đễ tạo hình

bằng phun.
Nhựa Acrylic: Độ trong suốt cao, tính chịu thời tiết cao, nhuộm
màu tốt, tỷ trọng nhỏ, độ bền cơ học cao, khó bị xớc bề mặt, ứng
dụng thay thế thuỷ tinh, làm một số chi tiết ôtô.

o Thanh

16


Đồ án tốt nghiệp
Polyamit: Thờng gọi là Nylon, là loại nhựa quan trọng đối với nhựa
kỹ thuật đợc dùng trong công nghiệp( Engineering Plastics).
Polycacbonat: Trong suốt, bền va đập, bền kéo, tính chịu nhiệt
cao, là đại biểu cho Plastic dùng trong công nghiệp, ứng dụng làm
bulông, đai ốc, bánh răng đồng hồ, mũ bảo hiểm, nút bấm tivi.
Polyacetat: Đại diện cho Plastics có ma sát và chịu mài mòn tốt
dùng trong công nghiệp, ứng dụng làm bánh răng máy, trục...
Nhựa nhiệt rắn
Là loại chất dẻo khi có tác dụng nhiệt hay hoá học sẽ trở nên đóng
rắn và không có khả năng chảy dẻo nữa. Nhựa nhiệt rắn không có
khả năng tái sinh các sản phẩm đã sử dụng.
Các loại nhựa nhiệt rắn:
Nhựa Phenol, Ure: Không màu, trong suốt có thể nhuộm màu rất
đẹp, dùng làm dụng cụ đồ ăn.
Nhựa Melamine: Vì không màu, độ cứng cao, tính chịu nớc cao,
độ bền cao, đẹp nên đợc dùng làm đồ trang trí, dụng cụ gia đình
hoặc làm sơn.
Polyeste: Thờng gọi là Plastics bền hoá, dùng làm kính. Tỷ trọng
khoảng 1,8; độ bền kéo 48-245 N/m, rất nhẹ và bền đợc ứng dụng

trong chế tạo vỏ xe ôtô, thuyền, thùng, ống và mũ bảo hiểm.
Nhựa Epoxy: Có thể tạo hình ở nhiệt độ thờng và áp lực thờng,
đặc tính bám dính tốt đối với kim loại và bê tông, tính chịu nhiệt,
chịu dung môi, chịu nớc và cách điện tốt. Là Plastics quan trọng
trong công nghiệp.
Nhựa Epoxy dùn làm vật liệu tăng bền sợi thuỷ tinh và sợi cacbon,
làm vật liệu cách điện của mạch tích điện và của máy in...
Nhựa Silicon: Có tính cách điện và chịu nhiệt độ cao, có tính
phát nớc, ứng dụng làm con dấu, li khuôn, phát nớc, cách điện, chịu
dầu và chịu nhiệt.
Mỗi một loại chất dẻo đều có một loại gia công, nhiệt độ phá huỷ
và độ co riêng, do vậy trong quá trình chế tạo phải chú ý để tránh
tạo ra phế phẩm cháy hoặc sai kích thớc gia công.

o Thanh

17


Đồ án tốt nghiệp
Sau đây là một số bảng thống kê số liệu các loại nhựa.
TT

1
2
3
4
5

Nhựa

PP
PS
ABS
PVC
PMMA

Tên đầy đủ

Nhiệt

độ Nhiệt

độ

khuôn

cuối Piston

PolyVinyl Clorit
PolyMetyl

(10-80
10-75
10-80
20-60
30-70

(C)

220-235
200-280
220-270
170-200
190-240

50-80
50-80
40-80
70-115
60-90
Nhiệt độ

PolyPropylen
PolyStyren

6
7
8
9
10
11

PA6
PA6,6
PPO
PC
POM
Elastom

Metacrylat
PolyAmit (Nylon6)
PolyAmit (Nylon6,6)
PolyPhenylen Oxit
PolyCacbonat
Polyacetat Resins
Nhựa đàn hồi cao

12

er
LDPE

su
LowDensity

hóa
50-70

160-260

13

HDPE

PolyEtylen
HighDensiy

30-70

75-110

250-280
250-280
300-330
300-350
190-210
lu 75-110

PolyEtylen
Bảng 2.2- Nhiệt độ gia công các loại nhựa:
Chú ý: Nhựa ABS dễ bị ô xy hóa trong khuôn nếu gián đoạn quá 15
phút.
Về độ bền ta xem bảng sau:
TT
1
2
3
4
5

o Thanh

Nhựa
ABS
PA6,6
PS
PP
PVC

Nhiệt độ phá hủy
310C
320C - 330C
250C
280C
180C - 220C

18


Đồ án tốt nghiệp
Bảng 2.3-

Nhiệt độ phá hủy của một số loại

nhựa:
Về độ co ngót của nhựa ta xem bảng sau:

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
13

Nhựa
PS
ABS
LDPE
HDPE
PP
PVC mềm
PVC cứng
PMMA
POM
PPO
PC
PA6
PA6,6

Độ co (%)
0,3- 0,6
0,4- 0,7
1,5- 5,0
1,5- 3,0
1,0- 2,5
>0,5
0,5
0,1- 0,8
1,9- 2,3
0,5- 0,7
0,8

0,5- 2,2
0,5- 2,5

Mật độ (g/cm3)
1,05
1,06
0,954
0,92
1,15
1,38
1,38
1,18
1,42
1,06
1,2
1,14
1,15

Bảng 2.4: Độ co của một số loại nhựa
2.2.2 Các phơng pháp gia công chất dẻo
1. Công nghệ cán.
Quá trình cán là một trong những phơng pháp sản xuất của công
nghiệp gia công chất dẻo mà trong đó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo đợc chế tạo thành tấm hoặc màng.
Các máy cán thờng sử dụng đoá là các máy có 4 hoặc 5 trục cán
xếp theo các dạng chữ I, L, F, Z

o Thanh

19

Đồ án tốt nghiệp

Các loại thiết bị cán chữ I, L,F, Z.
Về mặt nguyên lí thì hầu hết các chất dẻo đều cán đợc tuy
nhiên ngời ta thờng dùng các chất nhiệt dẻo sau đây để cán vì
những loại vật liệu này thích hợp cho việc tạo ra màng mỏng, tấm
- PVC cứng và PVC mềm.
- Các copolyme từ PVC.
- Polistirol dai và ABS.
- Các ete xenlulo.
- Các chất Polyolefin.
Phơng pháp cán đợc sử dụng rộng rãi và có ý nghĩa nhất là để
gia công PVC cứng và PVC mềm và các copolyme từ PVC.
2. Công nghệ phủ chất dẻo.
Công nghệ tráng phân lớp đợc hiểu là quá trình phủ bọc lớp chất
dẻo lên vật liệu cốt dạng tấm mềm dễ uốn (nh vải, giấy, sợi tự nhiên,
sợi tổng hợp).
Để tráng phủ lớp vật liệu cốt thì có nhiều phơng pháp:
- Phơng pháp phét bằng dao phết: Nhờ dao phết chất dẻo (bột
nhão ) đợc phết lên vật liệu làm cốt đang dịch chuyển phía dới dao
phết.
- Phơng pháp tráng phân lớp bằng trục trụ tròn: Sử dụng hệ
thống nhiều trục trụ tròn làm cho bột chất dẻo dãn ra một độ dài
nhất định sau đó mang lớp chất dẻo này phủ lên vật liệu cốt.
- Phơng pháp tẩm nhúng: Vật liệu cốt đợc di chìm qua lớp bột
PVC có độ nhớt nhỏ, lợng d đợc các thanh gạt gạt xuống.
- Tráng phủ bằng máy đùn: Cho chất dẻo nóng chảy từ máy đùn
qua đầu đùn có khe rộng và phủ lên các vật liệu cốt. Sau đó chất
dẻo cùng vật liệu cốt đI qua khe của các trục cán đang quay, chất dẻo

đợc ép lên vật liệu cốt.
- Tráng phủ bằng máy cán: Vật liệu cốt cùng với chất dẻo đợc dẫn
vào một khe hở thứ hai hoặc thứ ba của máy cán, khi đó các trục cán
sẽ ép chất dẻo lên vật liệu cốt.

o Thanh

20


Đồ án tốt nghiệp
- Tráng phủ bằng phơng pháp tiếp xúc: Sử dụng để tráng
phân lớp cho chất dẻo PVC hoặc Polyurethan.
3. Công nghệ đùn
Từ chất dạng hột hoặc bột ta thu đợc sản phẩm sản xuất liên tục
ví dụ nh sản xuất ống nhờ một thiết bị gọi là máy đùn.
Máy đùn thực chất là một thành viên trong dây truyền sản xuất,
nó gồm có thiết bị tạo hình, bộ phận chỉnh hình, bộ phận kéo sản
phẩm, bộ phận thu sản phẩm hoặc cắt sản phẩm thành từng đoạn
nhất định.
Năn
gl
ợng

Máy
đùn

Chất dẻo
nóng
chảy

Đầu
đùn

Tạo
cỡ

Làm
ngu
ội

Tạo
cỡ

Thiế
t bị
kéo
sản
phẩ
m

Cuộ
n
thu
sản
phẩ
m
Cắt
phâ
n

đoạ
n

Sản
phẩ
m
đợc
đùn

Thiế
t bị
sắp
xếp

Sơ đồ 2.2: Công nghệ đùn chất dẻo
Về mặt nguyên lí thì tất cả các loại chất dẻo nhiệt dẻo đều có
thể gia công đùn đợc. Song đói với khối chất dẻo nóng chảy cần phải
có đọ cứng nhất định, đó là điều cần thiết vì khi chúng ta khởi
đầu định hình trong một thời gian ngắn phải giữ đợc hình dáng
tạo ra nó.
Gia công đùn đợc sử dụng để gia công đối vớ sản lợng lớn chủ yếu
là các chất dẻo nh PVC cứng, PVC mềm, PE và PP.
4. Gia công vật thể rỗng.
o Thanh

21


Đồ án tốt nghiệp
Để tạo hình cho vật thể rỗng chúng ta có nhiều cách nh đùn

thổi,phun thổi đúc ki tâm, ghép 2 nửa vỏ mà ta có thể chế tạo
bằng phơng pháp đúc, phun ép tạo hình nóng.
Công nghệ tạo hình rỗng đợc hiểu là ngời ta tạo hình đoạn ống
chất dẻo nhiệt dẻo đợc đùn ra bằng khí nén áp lực cao từ phía trong
nó thành sản phẩm cần chế tạo,

khuôn thổi sản phẩm đợc tiến

hành trong khuôn rỗng hai nửa sao cho đoạn ống chất dẻo đợc đùn ra
ở trạng thái nóng sẽ tiếp nhận biên dạng của khoang rỗng trong
khoang mẫu sau đó đợc làm nguội.
Với phơng pháp này quá trình sản xuất đợc chia làm hai bớc:Đùn
ống tạo phôi và bớc tạo hình sản phẩm.
Vật liệu cho sản phẩm loại này chủ yếu là Polyetylen (85%) tạo ra
các mặt hàng để đóng gói thực phẩm.
5. Công nghệ ép và ép phun
Công nghệ ép là quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hoá
sơ bộ hoặc đã đợc nung nóng sơ bộ đợc tạo viên, đợc định lợng vào
khoang khuôn. Sau đó ở nhiệt độ xác định sau khi khuôn đóng,dới
áp lực vật liệu ép đợc tiến hành tạo lới thành sản phẩm.
Công nghệ ép phun khác công nghệ thờng ở chỗ vật liệu ép
không đổ thẳng vào khoang khuôn mà đợc đổ vào khoang nung
riêng, sau khi đến một nhiệt độ nhất định dới tác dụng của Piston
vất liệu đợc phun vào khoang khuôn kín.
Cả hai phơng pháp trên đều thích hợp cho việc gia công các sản
phẩm có kích thớc lớn, đặc biệt có bề dày thành nhỏ. Ngời ta sử
dụng quá trình ép để gia công các vật liệu dẻo nh tấm, bảng dày,
bán kính thành phẩm bằng xốp và từ vật liệu có phân tử lợng rất lớn
để tạo thành sản phẩm định hình. Nguyên công ép chủ yếu để
gia công các sản phẩm từ các xốp chất dẻo, từ Polyolefin có phân tử lợng lớn nh PE, PP, các chất dẻo họ xellulo. Khi sản xuất các sản phẩm

định hình, phơng pháp ép chỉ đợc sử dụng khi các phơng pháp có
năng suất khác không thể gia công đợc.
Ta có sơ đồ quá trình ép phun nh sau:

o Thanh

22


Đồ án tốt nghiệp

Hình 2.1: Sơ đồ ép phun trục vít
1.Nửa khuôn di động

6.Phần tử nung

2.Sản phẩm

7.Xilanh

3.Khoang khuôn
4.Nửa khuôn cố định

8.Trục vít
9.Phễu định l-

ợng
5.Vòi phun
Qua phần trình bầy một số công nghệ gia công chất deo nh trên
ta có thể thấy đợc công nghệ ép phun là công nghệ không thể

thiếu đợc trong ngành công nghiệp ép phun. Các sản phẩm nhựa
hầu hết đều có hình dạng phức tạp và có nhu câu sử dụng rất lớn
do vậy phải có một phơng pháp để gia công và tạo ra nó với năng
suất cao do vậy công nghệ ép phun phải đợc đầu t nghiên cứ và
phát triển sâu rông hơn để phục vụ cho ngành công nghiệp sản
xuất nhựa bằng ép phun.
Quá trình ép là quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hoá
sơ bộ hoặc đã đợc nung nóng sơ bộ đợc tạo viên, đợc định lợng vào
khoang khuôn. Sau đó ở nhiệt độ xác định sau khi khuôn đóng, dới
áp lực vật liệu ép đợc tiến hành tạo lới thành sản phẩm.

o Thanh

23


Đồ án tốt nghiệp

Vật Liệu

Máy đúc

Chất dẻ o nóng
Vòi phun
Khuôn ép
Làm mát
Sản phẩm

Sơ đồ 2.3 Dây truyền công nghệ ép phun
a. Trục vít và xy lanh

Xy Lanh ép phun thực chất là ống có thành dày mà một đầu có
ren để tiếp nhận vòi phun còn đầu kia có khoang định lợng cùng với
phễu dữ liệu.
Vật liệu xy lanh đúc có độ cứng lớn, và có độ bền mòn cao, dọc
theo xy lanh lắp thêm hệ thống nung nóng xy lanh đến nhiệt độ
cần thiết cho từng vùng.
Trên xy lanh có lắp thêm cụm định lợng vật liệu cần phải
đợc làm mát bằng nnớc với mục đích bảo vệ cụm định lợng và ổ đỡ
trục vít không bị quá nóng.
Trong xy lanh có trục vít có thể chuyển động quay và tịnh tiến
qua lại. Trong quá trình quay và tịnh tiến nó tiếp nhận nhiên liệu về
phía mình dới tác dụng của áp lực đẩy hình thành trong xy lanh nó
bị kéo về phía sau, chuyển động dọc trục của xy lanh về phía vòi
phun của trục vít đợc thực hiện nhờ xy lanh thủy lực. Vật liệu của
trục cũng đợc làm bằng thép có độ cứng lớn, độ bền, độ chịu mòn
cao.
b. Vòi phun
Là một chi tiết hoặc cụm chi tiết đợc gá lắp ở đầu phía trớc của
xy lanh nó là cầu nối giữa xy lanh và khuôn trong quá trình phun

o Thanh

24


Đồ án tốt nghiệp
nhựa vào lòng khuôn. Giữa vòi phun và khoang tạo hình của khuôn
là đậu ngót và hệ thống kênh dẫn, mối ghép giữa vòi phun và xy
lanh đúc là mối ghép ren ống. Sau đây là kết cấu của một loại vòi
phun hay dùng có đờng kính khoảng 3-6mm, đối với các sản phẩm

lớn thì dùng vòi phun có lỗ khoan lớn hơn 6 mm.
c. Nung nóng vật liệu gia công
Để nung nóng xy lanh máy ép phun thờng dùng phần tử nung
bằng điện, dây điện trở đợc nung nóng sinh ra đợc truyền vào
trong xy lanh. Để thực hiện việc truyền nhiệt tốt thì dây điện trở
phải đợc gắn sát vào xy lanh và giữa chúng phải có lớp cách điện.
d. Truyền động và dẫn động của máy ép phun
Các máy ép phun đợc truyền động và hoạt động nhờ một hay
nhiều động cơ điện, hệ thống truyền động bằng cơ khí, hệ
thống truyền động bằng khí nén, hệ thống truyền động bằng thủy
lực.
- Truyền động bằng cơ khí: chủ yếu là cơ cấu bánh răng hoặc
cơ cấu bản lề.
- Truyền động bằng thủy lực: nhờ vào áp lực cao do các bơm thủy
lực tạo ra.
- Truyền động bằng khí nén: không khí có áp suất cao do các
máy nén khí tạo ra.
e. Cụm đóng mở khuôn
Trớc khi phun vật liệu vào trong lòng khuôn cần đóng khít hai nửa
khuôn với nhau. Nhiệm vụ của cụm này là đóng mở khuôn khi cần
thiết.
f. Quá trình ép phun
Sau khi máy đợc cấp vật liệu vào trong phễu định vật liệu trong
xy lanh dới tác dụng của áp lực vật liệu đợc dịch chuyển dần vào
trong xy lanh tại đây vật liệu đợc dẻo hóa và nóng chảy, vật liệu đợc nóng chảy nhờ một hệ thống nung nóng bằng điện trở trên các xy
lanh. Sau khi vật liệu đợc nhuyễn ra thì dòng chất lỏng nóng chảy
này sẽ qua vòi phun của máy ép phun và đợc phun vào trong lòng
khuôn, trớc khi vật liệu đợc phun vào lòng khuôn thì hai nửa khuôn
o Thanh

25