MỤC LỤC thiết kế khuôn đúc tấm gắn trong thiết bị báo cháy
MỤC LỤC.. 1
DANH MỤC HÌNH.. 4
DANH MỤC BẢNG.. 10
LỜI NÓI ĐẦU.. 12
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO, CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG SẢN PHẨM NHỰA VÀ KHUÔN ÉP PHUN.. 13
I. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG SẢN PHẨM NHỰA.. 13
1. Phương pháp khuôn nhựa. 13
1.1 Phương pháp đùn ép (Extrusion Molding Method). 13
1.2 Phương pháp phun ép (Injection Mold). 13
1.3 Phương pháp khuôn thổi23
1.4 Phương pháp khuôn nén (Compression Molds). 23
1.5 Khuôn có bộ phận di trượt (Transfer Mold). 23
1.6 Phương pháp nhiệt định hình. 24
2. Phương pháp khuôn đúc. 24
II. TỔNG QUAN VỀ KHUÔN ÉP PHUN.. 24
1. Định nghĩa về khuôn ép nhựa. 24
2. Các kiểu khuôn phổ biến. 25
2.1 Khuôn hai tấm.. 25
2.2 Khuôn ba tấm.. 30
III. VẬT LIỆU CHẾ TẠO SẢN PHẨM NHỰA.. 35
1. Định nghĩa và thành phần. 35
1.1 Định nghĩa về chất dẻo. 35
1.2 Chất phụ gia trong chất dẻo. 36
2. Phân loại38
2.1 Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hóa học. 38
2.2 Phân loại chất dẻo theo công nghệ. 40
2.3 Phân loại chất dẻo theo dạng mạch phân tử. 40
2.4 Phân loại chất dẻo theo công dụng. 40
3. Tính chất và ứng dụng của một số loại vật liệu thông dụng. 40
4. Nhiệt độ gia công và độ co ngót của một số loại vật liệu thông dụng. 43
IV. KẾT LUẬN.. 46
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ KHUÔN CHO CHI TIẾT TẤM GẮN.. 47
I. PHÂN TÍCH CHI TIẾT CẦN THIẾT KẾ KHUÔN.. 47
II. TÍNH TOÁN KHUÔN ĐÚC TẤM GẮN.. 49
1. Chọn mặt phân khuôn (Parting Surface). 49
2. Chọn loại khuôn. 49
3. Số lòng khuôn. 50
4. Kênh dẫn nhựa và tính kênh dẫn nhựa. 50
5. Lực kẹp và máy ép nhựa. 53
6. Cổng dẫn (Gate). 54
7. Vật liệu làm khuôn. 55
8. Kích thước lõi phần tĩnh (Insert Cavity), lõi phần động (Insert Core). 55
9. Khuôn cơ sở (Mold base). 57
10. Hệ thống đẩy. 63
11. Hệ thống thoát khí65
12. Hệ thống làm mát67
12.1 Các phương pháp làm nguội67
12.2 Thiết kế hệ thống làm mát67
13. Vòng định vị70
14. Tấm kẹp. 74
15. Chốt dẫn hướng. 75
16. Chốt phụ và bạc chốt phụ. 78
17. Chốt hồi (Return Pin). 82
18. Bạc dẫn hướng (Guide Bushing). 84
19. Bulong dừng (Stop Bolt). 85
20. Bulong chạy (Puller Bolt). 86
21. Khóa khuôn (Parting Lock). 88
22. Trụ đỡ, khối đỡ (Support Pillar). 89
23. Khóa khuôn ngoài90
24. Chầy đẩy (Ejector Rod). 91
25. Bulong công dàn đẩy. 91
26. Lò xo (Spring). 92
27. Móc cẩu (Eye Bolt). 93
III. THIẾT KẾ BỘ KHUÔN TẤM GẮN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM NX11. 93
1. Tách khuôn. 94
2. Chọn áo khuôn. 100
IV. KẾT LUẬN.. 103
CHƯƠNG III: GIA CÔNG CHI TIẾT LÕI KHUÔN ĐỘNG.. 104
I. GIỚI THIỆU.. 104
II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG.. 104
1. Phân tích tính công nghệ của chi tiết tấm lõi khuôn động. 104
2. Xác định dạng sản xuất104
3. Chọn phôi105
4. Thiết kế quy trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn động. 105
5. Quy trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn động. 105
III. GIA CÔNG CNC LÕI KHUÔN CHO CHI TIẾT TẤM GẮN TRÊN PHẦN MỀM NX 11 114
1. Giới thiệu các module gia công trong phần mềm NX 11. 114
1.1 Module gia công CNC trong NX 11. 114
1.2 Các thanh công cụ chính. 114
2. Ứng dụng gia công lõi khuôn động cho chi tiết tấm gắn. 116
IV. SẢN PHẨM GIA CÔNG THỬ.. 133
V. KẾT LUẬN.. 133
KẾT LUẬN ĐỒ ÁN.. 134
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 135
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Phương pháp đùn ép
Hình 1.2: Các sản phẩm nhựa
Hình 1.3: Các bộ phận của máy ép phun
Hình 1.4: Hệ thống hỗ trợ ép phun
Hình 1.5: Cấu tạo hệ thống phun
Hình 1.6: Cấu tạo trục vít
Hình 1.7: Vị trí vòi phun (Nozzle)
Hình 1.8: Cấu tạo hệ thống kẹp
Hình 1.9: Quá trình phun
Hình 1.10: Máy ép đứng
Hình 1.11: Máy ép ngang
Hình 1.12: Phương pháp khuôn nén
Hình 1.13: Mô hình khuôn
Hình 1.14: Khuôn 2 tấm
Hình 1.15: Cấu tạo khuôn 2 tấm
Hình 1.16: Các loại cổng dẫn nhựa (Gate)
Hình 1.17: Khuôn 3 tấm
Hình 1.18: Cấu tạo khuôn 3 tấm
Hình 1.19: Khuôn ở trạng thái đóng hoàn toàn
Hình 1.20: Khi khuôn bắt đầu mở
Hình 1.21: Mặt phân khuôn phụ A tiếp tục được mở ra
Hình 1.22: Mặt phân khuôn chính C được mở ra sau cùng
Hình 1.23: Sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy
Hình 1.24: Phân loại chất dẻo
Hình 2.1: Thiết bị cảm biến chống cháy
Hình 2.2: Chi tiết tấm gắn
Hình 2.3: Xác định mặt phân khuôn
Hình 2.4: Hình dạng kênh dẫn
Hình 2.5: Bảng tra đường kính kênh dẫn tham khảo [5]
Hình 2.6: Bảng tra hệ số chiều dài [5]
Hình 2.7: Đuôi nguội chậm
Hình 2.8: Tính toán lực kẹp với khuôn 3 tấm
Hình 2.9: Kích thước cổng dẫn điểm (Pin point gate)
Hình 2.10: Kích thước lõi phần tĩnh (Insert Cavity), lõi phần động (Insert Core)
Hình 2.11: Kích thước đảo định vị trên lõi khuôn
Hình 2.12: Kích thước khuôn cơ sở (Mold base)
Hình 2.13: Kích thước hốc lắp lõi khuôn
Hình 2.14: Kích thước bulong bắt lõi khuôn
Hình 2.15: Kích thước khuôn 2 tấm từ phần mềm Futaba
Hình 2.16: Khuôn cơ sở 2 tấm lấy từ phần mềm Futaba
Hình 2.17: Kích thước khuôn 3 tấm từ phần mềm Futaba
Hình 2.18: Khuôn cơ sở 3 tấm lấy từ phần mềm Futaba
Hình 2.19: Dung sai lắp ghép hốc lõi khuôn trên khuôn cơ sở (không có nêm côn)
Hình 2.20: Khuôn cơ sở cho chi tiết tấm gắn
Hình 2.21: Các loại chốt đẩy thường dùng
Hình 2.22: Hệ thống đẩy dùng ống đẩy
Hình 2.23: Nấm khí đẩy sản phẩm
Hình 2.24: Dung sai lắp ghép chốt đẩy với các tấm.
Hình 2.25: Rãnh thoát khí
Hình 2.26: Cách bố trí rãnh thoát khí
Hình 2.27: Số rãnh thoát khí cần thiết
Hình 2.28: Làm nguội bằng nước hoặc hỗn hợp Ethylene Glycol
Hình 2.29: Hệ thống làm mát
Hình 2.30: Kênh làm mát không nên quá dài
Hình 2.31: Kích thước kênh làm mát
Hình 2.32: Các kiểu đường làm mát khuôn
Hình 2.33: Lưu ý đầu cắm nước
Hình 2.34: Lưu ý đầu cắm nước
Hình 2.35: Tiêu chuẩn dung sai lắp ghép vòng định vị
Hình 2.36: Bạc phun khuôn 2 tấm
Hình 2.37: Bạc phun khuôn 3 tấm
Hình 2.38: Kích thước vòng giữ bạc
Hình 2.39: Tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bạc phun
Hình 2.40: Tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bạc phun khuôn 3 tấm
Hình 2.41: Tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bạc phun khuôn 2 tấm
Hình 2.42: Kích thước tấm kẹp
Hình 2.43: Kích thước chốt dẫn hướng
Hình 2.44: Kích thước rãnh dầu trên chốt
Hình 2.45: Tiêu chuẩn dùng chốt dẫn hướng
Hình 2.46: Tiêu chuẩn chiều dài chốt dẫn hướng
Hình 2.47: Tiêu chuẩn dung sai lắp ghép cho chốt dẫn hướng
Hình 2.48: Tiêu chuẩn lắp ghép chốt dẫn hướng với khuôn
Hình 2.49: Tiêu chuẩn chốt phụ cho khuôn 3 tấm
Hình 2.50: Tiêu chuẩn chiều dài chốt phụ
Hình 2.51: Tiêu chuẩn rãnh dầu trên chốt phụ
Hình 2.52: Tiêu chuẩn dung sai cho chốt phụ
Hình 2.53: Tiêu chuẩn lắp ghép chốt phụ với khuôn
Hình 2.54: Kích thước bạc chốt phụ
Hình 2.55: Tiêu chuẩn chốt hồi
Hình 2.56: Tiêu chuẩn lắp ghép chốt hồi với khuôn
Hình 2.57: Tiêu chuẩn bạc dẫn hướng
Hình 2.58: Tiêu chuẩn lắp bạc dẫn hướng với khuôn
Hình 2.59: Tiêu chuẩn bạc dẫn hướng cho chốt phụ
Hình 2.60: Tiêu chuẩn bulong dừng
Hình 2.61: Hành trình bulong dừng
Hình 2.62: Tiêu chuẩn lắp ghép bulong dừng
Hình 2.63: Bulong chạy
Hình 2.64: Hành trình của bulong chạy
Hình 2.65: Kích thước của bulong chạy
Hình 2.66: Tiêu chuẩn lắp ghép bulong chạy
Hình 2.67: Kích thước khóa khuôn
Hình 2.68: Trụ đỡ
Hình 2.69: Dung sai chiều dài trụ đỡ, khối đỡ
Hình 2.70: Tiêu chuẩn lắp ghép khối đỡ
Hình 2.71: Tiêu chuẩn lắp ráp khóa khuôn
Hình 2.72: Tiêu chuẩn lắp ghép chầy đẩy
Hình 2.73: Kích thước bulong công dàn đẩy
Hình 2.74: Tiêu chuẩn lắp ghép bulong công dàn đẩy
Hình 2.75: Lò xo
Hình 2.76: Tiêu chuẩn khi vặn móc cẩu
Hình 2.77: Vị trí đặt móc cẩu
Hình 2.78: Tạo sản phẩm thiết kế khuôn
Hình 2.79: Dùng lệnh Delete Face để xóa 2 lỗ
Hình 2.80: Dùng lệnh Block để tạo khối trong tách khuôn
Hình 2.81: Dùng lệnh Replace Face để sửa hình dạng các khối Block
Hình 2.82: Dùng lệnh Move Oject để tiến hành nhân đôi khối Block
Hình 2.83: Phủ kín sản phẩm bằng lệnh Block
Hình 2.84: Sử dụng lệnh Subtract để trừ khối Block vừa tạo
Hình 2.85: Sử dụng lệnh Remove Parameters để xóa giằng buộc tất cả
Hình 2.86: Ẩn lõi phần động vừa tách để xóa phần thừa
Hình 2.87: Sản phẩm lõi phần động
Hình 2.88: Sản phẩm lõi phần động sau khi khắc phục vấn đề
Hình 2.89: Sử dụng lệnh Block để tạo khối phủ
Hình 2.90: Dùng lệnh Subtract để tạo phần lõi khuôn tĩnh
Hình 2.91: Áo khuôn 3 tấm trong Futaba
Hình 2.92: Áo khuôn trên phần mềm NX 11
Hình 2.93: Bộ khuôn hoàn chỉnh trên phần mềm NX 11
Hình 3.1: Kích thước phôi lõi khuôn động
Hình 3.2: Sơ đồ gá đặt nguyên công 2
Hình 3.3: Sơ đồ gá đặt khoan đường nước Ø14
Hình 3.4: Sơ đồ gá đặt khoan đường nước Ø8
Hình 3.5: Sơ đồ vị trí gia công đường nước làm mát
Hình 3.6: Sơ đồ gá đặt nguyên công 6
Hình 3.7: Vị trí các lỗ ren M10 của nguyên công 6
Hình 3.8: Kiểm tra độ song song của mặt phân khuôn và đáy
Hình 3.9: Kiểm tra độ vuông góc thành lòng khuôn và đáy
Hình 3.10: Môi trường gia công trong phần mềm NX 11
Hình 3.11: Thanh công cụ Manufacturing Insert
Hình 3.12: Thanh công cụ Manufacturing Operation
Hình 3.13: Thanh công cụ Manufacturing Actions
Hình 3.14: Thanh công cụ Manufacturing Workpiece
Hình 3.15: Thanh công cụ Operation Navigator
Hình 3.16: Chọn chuẩn phôi cho lõi khuôn động
Hình 3.17: Chọn phôi cho chi tiết lõi khuôn động
Hình 3.18: Chọn dao cho quá trình gia công
Hình 3.19: Chọn dao cho quá trình gia công
Hình 3.20: Hộp thoại Create Operation (tạo chương trình gia công và đường chạy dao)
Hình 3.21: Hộp thoại Geometry (chọn mục quản lý chứa đối tượng)
Hình 3.22: Hộp thoại Path Setting (chỉnh sửa các thông số và phương pháp cắt)
Hình 3.23: Hộp thoại Cut Levels (thông số về lớp cắt)
Hình 3.24: Hộp thông số cắt Cutting Parameters
Hình 3.25: Tab Stock trong hộp thoại Cutting Parameters
Hình 3.26: Hộp thoại Non Cutting Moves
Hình 3.27: Hộp thoại Feeds and Speeds
Hình 3.28: Đường chạy dao chu trình phay thô mặt phân khuôn
Hình 3.29: Đường chạy dao chu trình phay bán tinh mặt phân khuôn
Hình 3.30: Đường chạy dao chu trình phay tinh mặt phân khuôn
Hình 3.31: Đường chạy dao chu trình phay thô đảo định vị
Hình 3.32: Đường chạy dao chu trình phay tinh đảo định vị
Hình 3.33: Đường chạy dao chu trình phay thô tạo hình sản phẩm
Hình 3.34: Đường chạy dao chu trình phay tinh tạo hình sản phẩm
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Tính chất và ứng dụng của một số loại vật liệu thông dụng
Bảng 1.2: Nhiệt độ gia công một số loại vật liệu thông dụng
Bảng 1.3: Độ co ngót của một số loại vật liệu
Bảng 1.4: Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa
Bảng 2.1: Kích thước cổng dẫn (Gate)
Bảng 2.2: Tra chiều dày kích thước T theo máy ép
Bảng 2.3: Kích thước đảo định vị trên khuôn
Bảng 2.4: Kích thước khuôn cơ sở (Mold base)
Bảng 2.5: Kích thước hốc lắp lõi khuôn (Insert)
Bảng 2.6: Chọn bulong bắt lõi khuôn
Bảng 2.7: Kích thước bạc phun khuôn 2 tấm
Bảng 2.8: Kích thước bạc phun khuôn 3 tấm
Bảng 2.9: Kích thước chốt dẫn hướng
Bảng 2.10: Tiêu chuẩn dung sai lắp ghép cho chốt dẫn hướng
Bảng 2.11: Tiêu chuẩn chốt phụ cho khuôn 3 tấm
Bảng 2.12: Tiêu chuẩn rãnh dầu trên chốt phụ
Bảng 2.13: Tiêu chuẩn dung sai cho chốt phụ
Bảng 2.14: Kích thước bạc chốt phụ
Bảng 2.15: Tiêu chuẩn chốt hồi
Bảng 2.16: Tiêu chuẩn Bulong dừng
Bảng 2.17: Chọn khóa khuôn
Bảng 2.18: Kích thước khóa khuôn ngoài cho khuôn 3 tấm
Bảng 2.19: Chọn đường kính bulong công dàn đẩy
Bảng 3.1: Chế độ cắt nguyên công 2
Bảng 3.2: Chế độ cắt cho nguyên công 4
Bảng 3.3: Chế độ cắt cho nguyên công 5
Bảng 3.4: Chế độ cắt cho nguyên công 6
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, ngành công nghiệp nhựa phát triển mạnh mẽ kéo theo các lĩnh vực tạo hình sản xuất và chế tạo các sản phẩm từ nhựa phát triển theo, đặc biệttrongđóphảikểđếnngànhcôngnghiệpchếtạokhuônépphunđãtạoravôsốcác sản phẩm với đủ kiểu dáng chủng loại phục vụ cho đời sống của con người. Nhưng vấn đề chính là làm thế nào để nâng cao được chất lượng, độ chính xác, tính thẩm mỹ của sản phẩm nhựa. Theo công nghệ cũ thì việc thiết kế, gia công, lắp ghép là vô cùng khó khăn, nhà sản xuất mất nhiều thời gian và tiền của cho việc sản xuất thử và sửa lại khuôn. Ngày nay những vấn đề đó được khắc phục bằngcácphầnmềmthiếtkếchuyêndụngnhưNX,Catia,ProEngineer.
Việc nghiên cứu và tìm hiểu về công nghệ chế tạo khuôn mẫu là một nhu cầu thiết thực đối với sinh viên chuyên ngành công nghệ chế tạo máy sắp ra trường, để đáp ứng lại nhu cầu tuyển dụng từ thị trường lao động. Hơn nữa đây là công việc sáng tạo không lặp lại, đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức rộng và sâu sắc vềvấn đề công nghệ chế tạo gia công sản phẩm cơ khí. Điều này rất phù hợp để sinh viên làm đồ án tốt nghiệp tìm hiểu và nghiên cứu công nghệ phục vụ cho công việc thực tế sau này.
Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo, giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế khuôn đúc tấm gắn trong thiết bị báo cháy”
Các nội dung chúng em sẽ nghiên cứu gồm có tìm hiểu tổng quan về vật liệu dẻo, các phương pháp gia công vật liệu dẻo, khuôn ép phun. Tính toán, thiết kế một bộ khuôn hoàn chỉnh kèm theo đó là xây dựng một quy trình công nghệ và gia công CNC cho lõi khuôn của bộ khuôn tấm gắn.
Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế trong sản xuất còn hạn chế, nên trong quá trìnhtínhtoánvàthiếtkếvẫnchưalườnghếtđượccácyếutốsẽnảysinhởsảnxuất ngoàithựctế, dovậysẽgặpphảisaisótnhấtđịnh.Emrấtmongđượcsựchỉbảo của các thầy cô giáo trong Bộ môn Máy và Ma sát học cùng với sự đóng góp ý kiến của các bạn.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO, CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG SẢN PHẨM NHỰA VÀ KHUÔN ÉP PHUN
I. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG SẢN PHẨM NHỰA
Ngày nay, có nhiều phương pháp xử lí nhựa theo quy trình công nghiệp, từ các phương pháp xử lí ta có thể chia ra thành hai phương pháp lớn đó là phương pháp khuôn nhựa và phương pháp khuôn đúc.
1. Phương pháp khuôn nhựa
Phương pháp này thường dùng khuôn cho vật liệu nhựa nóng chảy, được biến hình thông qua áp suất và hình dạng sản phẩm theo cùng hình dạng khuôn.
Phương pháp này lại chia thành nhiều phương pháp khác nhau như đùn ép, phun ép,…
1.1 Phương pháp đùn ép (Extrusion Molding Method)
Quy trình này có thể sản xuất ra các sản phẩm dài với tiết diện ngang không đổi như dây điện và lớp phủ bên ngoài của dây, các ống nhựa cho các thiết bị, các hình dạng rỗng và một vài hình dạng khối khác. Vật liệu là các hạt hay các mảnh nhựa thường được sấy trong một phễu trước khi đến phần cấp liệu của vít. Để tiến hành quy trình đùn thì cần sử dụng máy ép, vật liệu được gia nhiệt ở xi lanh đến trạng thái nóng chảy sau đó được đưa vào lòng khuôn để tạo hình dạng mong muốn, như hình 1.1.
Hình 1.1: Phương pháp đùn ép
1.2 Phương pháp phun ép (Injection Mold)
Quá trình này cũng gia nhiệt các viên hoặc hạt nhựa tới trạng thái nóng chảy. Rồi được phun vào khuôn áp lực cao, và sẽ tạo hình sản phẩm sau khi được làm nguội xong. Sau đó khuôn được mở và sản phẩm được đẩy ra, rồi chu kì phun tiếp tục lặp lại.
Hiện nay các sản phẩm nhựa có mặt ở khắp nơi từ những sản phẩm dân dụng đến những sản phẩn công nghiệp. Hầu hết các sản phẩm này đều có hình dáng, màu sắc rất phong phú đa dạng và chúng là những sản phẩm không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại ngày nay (Hình 1.2). Phần lớn các sản phẩm nhựa này được tạo ra bằng công nghệ épphun.
Hình 1.2: Các sản phẩm nhựa
Với những tính chất ưu việt như: dẻo, dai, nhẹ, có thể tái chế, an toàn với con người, ít có những phản ứng hoá học trong điều kiện bình thường...Vật liệu nhựa đã thay thế các loại vật liệu khác như: sắt, nhôm, gang, đồng ... đắt tiền và khó chế tạo. Trong tương lai các sản phẩm nhựa vẫn còn được con người sử dụng phổ biến cho đến khi tìm ra được một vật liệu khác ưu việt hơn để thay thế vị thế ngành công nghiệp ép phun các sản phẩm nhựa vẫn giữ một vị trí quan trọng.
- Khả năng công nghệ:
- Tạo ra được các sản phẩm có hình dạng phức tạp.
- Trên cùng một sản phẩm hình dáng giữa mặt trong và mặt ngoài có thể khác nhau.
- Khả năng tự động hóa và chi tiết có tính lặp lại cao.
- Sản phẩm sau khi ép phun có màu sắc rất phong phú, độ nhẵn bóng bề mặt cao nên không cần gia công lại.
- Thời gian gia công sản phẩm rất ngắn và có thể tạo ra nhiều sản phẩm trong một chu trình ép phun nên năng suất cao.
- Phù hợp cho cả sản xuất hàng khối và đơn chiếc
1.2.1 Tổng quan về máy ép phun
Máy ép phun gồm các hệ thống cơ bản sau như hệ thống kẹp, hệ thống khuôn,…(Hình 1.3).
Hình 1.3: Các bộ phận của máy ép phun
- Hệ thống hỗ trợ ép phun
Là hệ thống giúp vận hành máy ép phun. Bao gồm bốn hệ thống nhỏ gồm thân máy, hệ thống thủy lực, hệ thống điện, hệ thống làm nguội. Hình 1.4 là hệ thống hỗ trợ ép phun trên máy ép phun.
Hình 1.4: Hệ thống hỗ trợ ép phun
- Thân máy (Frame): liên kết các hệ thống trên máy lại với nhau.
- Hệ thống thủy lực (Hydraulic system): cung cấp lực để đóng và mở khuôn, duy trì lực kẹp làm cho trục vít quay và chuyển động tiến và lùi đồng thời tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi mặt bên. Hệ thống này gồm: bơm, van, motor, ống dẫn, thùng dầu…
- Hệ thống điện (Electric system): cấp nguồn cho motor điện và hệ thống điều khiển nhiệt cho khoang chứa vật liệu nhờ các băng nhiệt. Hệ thống này bao gồm: tủ điện (Electric Power Cabinet), dây dẫn.
- Hệ thống làm nguội: cung cấp dung dịch etylenglycol…để làm nguội khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phễu bị nóng chảy (vì khi nhựa ở cuống phễu bị nóng chảy thì phần nhựa thô phía trên khó chạy vào khoang chứa nhiên liệu), bộ điều khiển nhiệt nước cung cấp lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng lòng khuôn.
- Hệ thống phun
Làm nhiệm vụ đưa 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.
Bao gồm các bộ phận sau (Hình 1.5):
Hình 1.5: Cấu tạo hệ thống phun
- Phễu cấp liệu (Hopper): chứa vật liệu dạng viên để cấp vào khoang trộn.
- Khoang chứa liệu (Barrel): chứa nhựa và để vít trộn di chuyển qua lại bên trong nó, khoang trộn được gia nhiệt bằng các băng cấp nhiệt, nhiệt độ xung quanh khoang chứa liệu cung cấp từ 20 – 30% nhiệt độ cần thiết để làm nóng chảy lỏng vật liệu nhựa.
- Các băng gia nhiệt (Heater band): giúp duy trì nhiệt độ khoang chứa liệu để nhựa bên trong khoang luôn có trạng thái chảy dẻo.
- Trục vít (Screw): có chức năng nén, làm chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa chảy dẻo vào lòng khuôn. Trục vít cấu tạo có 3 vùng được thể hiện trong hình 1.6.
Hình 1.6: Cấu tạo trục vít
+ Vùng cấp liệu: là vùng gần phễu cấp liệu nhất, chiếm khoảng 50% chiều dài hoạt động của trục vít và có chức năng làm cho vật liệu đặc lại thành khối và chuyển vật liệu qua vùng nén.
+ Vùng nén (vùng chuyển tiếp): chiếm khoảng 25% chiều dài hoạt động của trục vít. Ở vùng này đường kính ngoài của trục vít không đổi nhưng chiều sâu các cánh vít thay đổi nhỏ dần từ vùng cấp liệu đến cuối vùng định hướng. Do cấu tạo này mà các cánh vít làm cho nhựa bị nén chặt vào thành trong của khoang chứa liệu điều này tạo ra nhiệt ma sát. Nhiệt ma sát cung cấp 70-80% lượng nhiệt làm chảy dẻo vậtliệu.
+ Vùng định lượng: khoảng 25% chiều dài hoạt động của trục vít. Có chức năng cung cấp nhiệt độ để vật liệu chảy dẻo một cách đồng nhất và làm bắn vật liệu chảy dẻo vào khuôn qua cuống phun. Chiều sâu cánh vít ở vùng này là bé nhất và hầu như khôngđổi.
+ Để đánh giá khả năng làm chảy dẻo vật liệu của trục vít cao hay thấp dựa vào hai thông số L/D và Df/Dm. Tỉ lệ L/D nhỏ nhất 20:1, tỷ lệ Df/Dm thường là 3:1, 2,5:1 và 2:1.
- Bộ hồi tự hở (Non-return Assembly): Chức năng của nó là tạo ra dòng nhựa bắn vàokhuôn.
- Vòi phun (Nozzle): Có chức năng nối khoang trộn với cuống phun và phải có hình dạng đảm bảo bịt kín khoang trộn và khuôn. Nhiệt độ ở vòi phun được cài đặt lớn hơn hoặc bằng nhiệt độ chảy của vật liệu. Trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn vòi phun phải đảm bảo thẳng hàng với bạc cuống phun và đầu vòi phun nên được lắp kín với phần lõm của bạc cuống phun thông qua vòng định vị để đảm bảo nhựa không bị phun ra ngoài và tránh mấtmát (Hình 1.7).
Hình 1.7: Vị trí vòi phun (Nozzle)
Để chọn vòi phun ta căn cứ vào các thông số sau:
+ Đường kính lỗ của đầu vòi phun phải nhỏ hơn đường kính lỗ của bạc cuống phun một chút (khoảng 0,125 – 0,75mm) để cuống phun dễ thoát ra ngoài và tránh cản dòng.
+ Chiều dài của vòi phun nên dài hơn chiều sâu của bạc cuống phun (tạo dòng ổn định trước khi vào bạc cuống phun).
+ Độ côn tùy thuộc vào vật liệu ép phun.
- Hệ thống khuôn (sẽ trình bày ở phần II)
- Hệ thống kẹp
Hệ thống kẹp (Hình 1.8) có chức năng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá trình làm nguội và đẩu sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ épphun.
Hệ thống này bao gồm các bộ phận:
- Cụm đẩy của máy (Machine ejectors):
Gồm các xilanh 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 2 loại chính:dùng trục khuỷu và dùng xilanh thủy lực. Hệ thống này có chức năng cung cấp lực để đóng mở khuôn và lực để giữ khuôn(kìm khuôn) đóng trong suốt quá trìnhphun.
- Tấm di động (Moveable planten):
Là một tấm thép lớn với bề mặt có nhiều lỗ thông với tấm di động của khuôn, nhờcáclỗnàymàcầnđẩycóthểtác dụnglựcvàotấmđẩytrên khuôn. Ngoàiratrên tấm di động còn có các lỗ ren để kẹp tấm di động của khuôn. Tấm này dichuyển qua lạidọctheo4thanhnốitrongquátrìnhépphun.
- Tấm cố định (Stationary planten):
Cũng là những tấm thép lớn có nhiều lỗ thông. Ngoài 4 lỗ dẫn hướng và các lỗ ren để kẹp tấm cố định của khuôn, có lỗ vòng định vị để định vị tấm cố định của khuôn và đảm bảo sự thẳng hàng giữa cần đẩy và cụm phun (vòi phun và bạc cuống phun).
- Những thanh nối (Tie bar):
Cókhảnăngcogiãnđểchốnglạiápsuấtphunkhikìmtạolực,ngoàiracòntác dụngdẫnhướngchotấmdiđộng.
Hình 1.8: Cấu tạo hệ thống kẹp
- Hệ thống điều khiển:
Hệ thống này sẽ giúp người vận hành máy theo dõi và điều chỉnh các thông số giacôngnhư:nhiệtđộ,ápsuất,tốcđộphun,vậntốcvàvịtrítrụcvít,vịtrícủacácbộ phận trong hệ thống thủy lực.
Hệ thống này bao gồm: bảng nút điều khiển, màn hình máy tính.
1.2.2 Chu kỳ ép phun
Gồm 4 giai đoạn:
- Giai đoạn kẹp: khuôn được đóng lại.
- Giai đoạn phun: nhựa điền đây vào khuôn.
- Giai đoạn làm nguội: nhựa được làm đặc lại trong khuôn.
- Giai đoạn đẩy: đẩy sản phẩm nhựa ra khỏi khuôn.
- Giai đoạn kẹp:
Lúc đầu cụm kìm đóng khuôn lại rất nhanh nhưng sau đó chậm dần cho đến khi khuôn đóng hoàn toàn. Một khi khuôn đã đóng cũng là lúc áp lực kìm rất lớn được 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 cao thì sẽ gây ra sai lệch của sản phẩm nếu như có épđược.
- Giai đoạn phun (Hình 1.9):
Trong suốt giai đoạn này xảy ra 3 quá trình. Đầu tiên nhựa nóng chảy được phun vào khuôn rất nhanh do trục vít tiến về phía trước. Một khi các lòng khuôn gần như được điền đầy (điền đầy khoảng 95% lòng khuôn) thì quá trình định hình sản phẩm diễn ra do lòng khuôn có nhiệt độ thấp hơn. Nhựa nóng sẽ nguội dần và xảy ra hiện tượng co rút. Do đó một lượng nhựa nữa (khoảng 5%) sẽ tiếp tục được phun vào để bù trừ vào sự co rút cho đến khi miệng phun bị cứng lại. Ta gọi đây là quá trình giữ hay quá trình kìm. Quá trình này giúp ngăn dòng chảy ngược của nhựa qua miệngphun.
- Giai đoạn làm nguội:
Giai đoạn này bắt đầu ngay sau khi quá trình giữ kết thúc. Khuôn vẫn đóng và nhựa nóng trong lòng khuôn được làm nguội cho đến khi đủ độ cứng để có thể đẩy rời khỏi khuôn. Trong suốt giai đoạn này trục vít vẫn quay và lùi dần lại để chuẩn bị cho lần phun kế tiếp. Thời gian tiêu tốn trong giai đoạn này phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa mà taép.
Hình 1.9: Quá trình phun
- Giai đoạn đẩy sản phẩm:
Đây là giai đoạn cuối cùng của một 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 một cách chậm chạp và sau đó là nhanh dần đều cho đến gần cuối hành trình thì nó chuyển động chậm lại để tránh va đập mạnh. Khi khuôn mở ra thì tấm đẩy của khuôn bị cần đẩy của máy đẩy về phía trước để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn. Một khi sản phẩm rời khỏi khuôn thì cần đẩy sẽ hồi về để sẵn sàng cho một chu kỳ ép phun kế tiếp.
1.2.3 Thời gian chu kỳ ép phun và cách rút ngắn thời gian chu kỳ
- Thời gian chu kì ép phun:
Thời gian chu kỳ ép phun là khoảng thời gian cần thiết để cho nhựa điền đầy lòng khuôn và bề dày sản phẩm đông đặc khoảng 90%.Bao gồm các khoảng thời gian:
+ Thời gian phun.
+ Thời gian giữ: gồm thời gian định hình và thời gian làm lạnh.
+ Thời gian mở khuôn.
+ Thời gian đóng khuôn: không đáng kể có thể bỏ qua.
- Cách rút ngắn thời gian chu kỳ:
Thông thường thời gian chu kỳ tăng là do:
- Nhiệt độ của khuôn và nhiệt chảy dẻo của nhựa cao.
- Hệ thống làm nguội thiết kế không tốt.
- Tốn nhiều thời gian trong giai đoạn phun và giữ.
Để giảm thời gian chu kỳ ta sẽ:
+ Giảm thời gian phun: liên quan vấn đề mất áp, số lòng khuôn, bề dày sản phẩm.
+ Giảm thời gian giữ: giảm đường kính miệng phun để giảm thời gian giữ, nếu không giảm được dường kính miệng phun thì tối thiểu hóa thời gian giữ trên máy épphun.
+ Giảm thời gian làm lạnh tới mức tối thiểu: có 2 yếu tố ảnh hưởng đến thời gian làm lạnh đó là nhiệt độ khuôn và nhiệt độ chảy dẻo của nhựa. Nếu một trong hai yếu tố này tăng thì thời gian làm lạnh sẽ tăng. Vì vậy muốn giảm thời gian làm lạnh phải điều chỉnh nhiệt độ của khuôn và nhiệt độ chảy dẻo của nhựa một cách hợp lý.
1.2.4 Phân loại máy ép phun
Máy ép phun được chia làm 2 loại:
- Máy ép đứng.
- Máy ép ngang.
Hình 1.10: Máy ép đứng
Hình 1.11: Máy ép ngang
1.3 Phương pháp khuôn thổi
Nhựa được gia nhiệt đến trạng thái nóng chảy. Sau đó nó được đùn qua một đầu khuôn để hình thành nên các ống rỗng được gọi là phôi parison. Parison được kéo xuống giữa hai nửa khuôn, và được kẹp lại.
Khuôn thổi được chia thành 4 loại:
- Khuôn đùn thổi
- Khuôn ép thổi
- Khuôn kéo thổi
- Gia nhiệt và thổi
1.4 Phương pháp khuôn nén (Compression Molds)
Khuôn nén là phương pháp trong đó vật liệu nhựa thường được gia nhiệt trước, được đặt trong một khuôn mở được gia nhiệt. Chúng gồm có 4 bước khi nén gồm tác động tải, tác động nén, điều chỉnh độ nén và quá trình đẩy sản phẩm. Phần kết cấu chính là Chày (bên lòng khuôn) và lõi khuôn và hệ thống đẩy (Hình 1.12).
Hình 1.12: Phương pháp khuôn nén
1.5 Khuôn có bộ phận di trượt (Transfer Mold)
Là khuôn mà sản phẩm được di chuyển từ lòng khuôn này qua lòng khuôn khác nhằm phun nhiều vật liệu khác nhau, hay tạo vật liệu nhiều màu.
Hai lòng khuôn được phun đồng thời, một lòng khuôn tạo lõi tạo điều kiện cho lòng khuôn tiếp theo được phun thành sản phẩm hoàn chỉnh.
1.6 Phương pháp nhiệt định hình
Là quá trình gia công cho các tấm nhựa nhiệt hoặc các màng được gia nhiệt và dùng chân không để hút các tấm vào bề mặt khuôn tạo hình. Sản phẩm của phương pháp này là các hộp đựng đồ ăn nhanh, các tấm, biển hiệu quảng cáo.
2. Phương pháp khuôn đúc
Đúc là quá trình sản xuất bằng cách cho chất lỏng nhựa qua một khuôn, cho phép chúng đông đặc trong khuôn, đặc tính của khuôn này là điền đầy khuôn nhờ trọng lực. Các loại khuôn đúc bao gồm:
- Vật liệu nhựa lỏng (epoxy)
- Vật liệu được gia nhiệt nóng chảy và rót vào khuôn đúc (nylon)
- Đúc loãng cho các sản phẩm thành mỏng (giày đi tuyết, găng tay, đồ chơi)
- Wet spinning – fiber bằng cách cho các dung dịch qua khuôn có nhiều lỗ
II. TỔNG QUAN VỀ KHUÔN ÉP PHUN
1. Định nghĩa về khuôn ép nhựa
- Khuôn là dụng cụ tạo hình để sản xuất một sản phẩm với hình dạng và kích thước đã định, kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước, hình dáng sảnphẩm.
- Khuôn gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau trong đó vật liệu được điền đầy vào phần rỗng của khuôn. Phần rỗng của khuôn được tạo thành bởi hai phần khuôn. Phần trên được khoét rỗng gọi là lòng khuôn, phần dưới xác định hình dạng trong khuôn gọi là lõi khuôn. Lòng khuôn và lõi khuôn tiếp xúc với nhau qua mặt phânkhuôn (Hình 1.13).
- Yêu cầu kĩ thuật của khuôn:
- Đảm bảo độ chính xác về kích thước, hình dáng, biên dạng của sản phẩm.
- Đảm bảo độ bóng cần thiết cho cả bề mặt của lòng khuôn và lõi để đảm bảo độ bóng của sảnphẩm.
- Đảm bảo độ chính xác về vị chí tương quan giữa hai nửakhuôn.
- Đảm bảo lấy được sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễ dàng.
- Vật liệu chế tạo khuôn phải có tính chống mòn cao và dễ gia công.
- Khuôn đảm bảo độ cứng vững khi làm việc, tất cả các bộ phận của khuôn không được biến dạng hay lệch khỏi vị trí cần thiết khi chịu lực ép lớn (vài trăm tấn).
- Khuôn phải có hệ thống làm lạnh bao quanh lòng khuôn sao cho lòng khuôn phải có nhiệt độ ổn định để vật liệu đễ điền đầy vào lòng khuôn và định hình nhanh chóng trong lòng khuôn từ đó rút ngắn chu kì ép và tăng năng suất.
- Khuôn phải có kết cấu hợp lí không quá phức tạp sao cho phù hợp với khả năng công nghệ hiện có.
Hình 1.13: Mô hình khuôn
- Hai phần cơ bản của một bộ khuôn:
- Phần tĩnh (Stationary side): Phần này được gắn vào bộ phận cố định của máy ép, chúng sẽ không có chuyển động tương đối trong quá trình làm việc.
- Phần động (Moveable side): Phần này được gắn vào bộ phận chuyển động của máy ép, chúng sẽ chuyển động tương đối trong quá trình làm việc.
2. Các kiểu khuôn phổ biến
2.1 Khuôn hai tấm
- Khuôn hai tấm: là khuôn có 2 tấm chính nằm trên phía tĩnh (Hình 1.14)
- Cấu tạo khuôn 2 tấm (Hình 1.15):
1: Tấm kẹp trên (Clamping plate)
2: Áo khuôn tĩnh (Fixed mold plate)
3: Áo khuôn động (Moveable mold plate)
Hình 1.14: Khuôn 2 tấm
4: Gối đỡ (Spacer block)
5: Tấm giữ (Upper ejector plate)
6: Tấm đẩy (Lower ejector plate)
7: Tấm kẹp dưới (Base clamping plate)
8: Lò xo (Coil spring)
9: Chốt hồi (Return pin)
10: Chốt dẫn hướng (Leader pins)
11: Bạc dẫn hướng (Leader Bushing)
12: Kênh dẫn (Runner)
13: Cổng dẫn nhựa (Gate)
14: Lõi phần động (Core Insert)
15: Lõi phần tĩnh (Cavity Insert)
16: Vòng định vị (Locating ring)
17: Bạc phun (Sprue Busing)
18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25: Bulông (Bolts)
22: Sản phẩm (Product)
26: Chày đẩy (Ejector Rods)
27: Chốt đẩy (Ejector pins)
Hình 1.15: Cấu tạo khuôn 2 tấm
Khuôn ép nhựa thường được cấu tạo gồm hai bộ phận cơ bản là phần lõi khuôn (INSERT) và khuôn cơ sở (MOLD BASE).
- Phần lõi khuôn bao gồm tất cả các bộ phận nhỏ phục vụ trực tiếp cho việc tạo nên hình dạng của sản phẩm cần ép. Insert thường được chia thành 2 nửa và được gọi là Cavity Insert – lõi phần tĩnh (15) và Core Insert – lõi phần động (14).
- Khuôn cơ sở bao gồm các phần còn lại của khuôn. Trong kỹ thuật, vì lợi ích kinh tế, các kỹ thuật gia luôn có xu hướng tiêu chuẩn hóa các chi tiết gần giống nhau và thiết kế một quy trình sản xuất riêng cho các loại chi tiết này. Làm như vậy sẽ tiết kiệm được thời gian và hạ giá thành sản phẩm. Vì lý do đó mà Mold Base cũng đã được tiêu chuẩn hóa thành một số dạng cơ bản.
Một số khuôn kích thước lớn thì để đảm bảo về mặt kết cấu, kinh tế thì ta làm liền lõi khuôn (Insert) trên 2 tấm số 2 và số 3 của khuôn cơ sở (Mold Base).
Chức năng của các chi tiết trong khuôn:
- Tấm số (1) - Clamping plate: là tấm dùng để kẹp cố định vào phần tĩnh của máy ép (phần này sẽ không chuyển động trong quá trình ép). Tấm này dùng để lắp locating ring, eye bolt và sprue bush.
- Tấm số (2) - Fixed mold plate: là tấm được gắn cố định vào tấm Clamping plate (1) nhờ các bulông (21). Tấm này dùng để lắp Insert Cavity, Leader Bushing, Puller bolts, Angular pin, …
- Tấm (3) - Movable mold plate, cùng với tấm Spacer Block (4) và tấm Base Clamping plate (7) được nối cứng với nhau tạo thành một khối nhờ các bulông (24). Tấm này dùng để lắp Insert Core, Guide pin, return pin, ejecter pin, slider…
- Tấm số (4) - Spacer Block: Gồm 2 tấm L-R (left, right), để tạo khoảng trống cho các chốt đẩy hoạt động để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn.
- Tấm số (5) - Upper Ejector plate: là tấm dùng để lắp các chốt đẩy sản phẩm (27) và các Return pins (9).
- Tấm số (6) - Lower Ejector plate: là tấm dùng để chặn các chốt đẩy và Return pins. Tấm Upper Ejector plate (5) cùng với tấm Lower Ejector plate (6) và hệ thống chốt đẩy được gắn với nhau tạo thành một khối nhờ các bulông (25).
- Tấm số (7) - Base clamping plate: là tấm dùng để kẹp cố định vào phần động của máy ép.
- (8) - Coil spring: Lò xo hồi giàn đẩy về vị trí ban đầu.
- (9) - Return pins: mặt trên của chốt hồi tỳ vào mặt PL trên tấm Fix mold plate (2) để đẩy giàn đẩy về vị trí ban đầu khi khuôn đóng lại (khi lò xo bị hỏng).
- (10) - Leader pin: Pin dẫn hướng cho tấm Movable mold plate (3) chuyển động chính xác với tấm Fix mold plate (2) trong quá trình ép.
- (11) - Leader Bushing: Bạc dẫn hướng cho Leader pin (10), chống mài mòn trong quá trình chuyển động.
- (12) - Runner: Kênh dẫn nhựa, phần nhựa được dẫn từ Sprue Busing đến Gate (13) trước khi vào sản phẩm.
- (13) - Gate: Cổng dẫn nhựa vào sản phẩm, là phần tiếp nối giữa Runner (12) và sản phẩm (22). Tùy thuộc vào mỗi dạng sản phẩm khác nhau mà ta bố trí các dạng cổng dẫn nhựa khác nhau cho phù hợp. Thông thường ta làm 4 dạng Gate: Side gate, Submarin gate, Pin point gate và Banana gate (Hình 1.16).
Hình 1.16: Các loại cổng dẫn nhựa (Gate)
- (14) - Core Insert là phần Insert tạo nên hình dạng sản phẩm nằm trên tấm số (3) Movable mold plate (nằm về phía chuyển động tương đối của khuôn trong quá trình ép).
- (15) - Cavity Insert là phần Insert tạo nên hình dạng sản phẩm nằm trên tấm số (2) - Fixed mold plate, phần này sẽ đứng yên trong quá trình ép.
- (16) - Locating Ring là vòng định vị để định vị nòng phun nhựa trên máy ép vào vị trí cần phun nhựa trên khuôn.
- (17) - Sprue Busing là bạc phun, dùng dẫn nhựa từ đầu phun vào khuôn.
Nguyên lí hoạt động:
- Khái niệm về mặt phân khuôn chính: Mặt phân khuôn chính, kí kiệu là PL (parting line) là mặt được tạo bởi Stationary side và Movable side. Đây là mặt ngăn cách giữa 2 phần của khuôn và sản phẩm sau khi ép sẽ được lấy ra từ mặt này. Trên khuôn 2 tấm thì chỉ có một mặt phân khuôn, đó là mặt phân khuôn chính.
- Khi khuôn ở trạng thái đóng, đầu phun nhựa sẽ phun nhựa vào Sprue Busing qua kênh dẫn nhựa → gate → vào lòng khuôn tạo hình dạng sản phẩm.
- Khi sản phẩm được điền đầy máy ép sẽ kéo tấm số (7) - Base clamping plate ra, và theo đó khối các tấm 3-4-7 cũng được kéo ra theo. Mặt khác, nhờ lò xo (8) luôn bị nén nên các tấm 5-6 cùng với hệ thống Ejector pins và Return Pins cũng chuyển động theo khối các tấm 3-4-7. Sản phẩm cùng với runner và phần nhựa thừa trong Sprue busing lúc này sẽ nằm trên phía Core.
- Tiếp theo máy ép sẽ đẩy một lực vào tấm số 6 và sản phẩm cùng với phần nhựa thừa sẽ được đẩy ra khỏi khuôn. Sản phẩm lúc này có thể được Robot lấy ra hoặc tự rớt vào khay chứa.
- Tiếp theo, nhờ lò xo (8) bị nén nên các tấm 5-6 cùng với hệ thống Ejector pins và Return pins sẽ được đẩy về vị trí cũ khi máy ép thôi tác dụng lực lên tấm số 6.
- Sau khi tấm số 6 chạm vào tấm số 7 thì máy ép sẽ có tín hiệu (nhờ các limits) và toàn bộ khuôn được đóng trở về vị trí ban đầu. Quá trình ép kết thúc và lại tiếp tục quá trình ép tiếp theo.
2.2 Khuôn ba tấm
- Khuôn ba tấm: là khuôn có 3 tấm chính nằm trên phía tĩnh (Hình 1.17)
- Cấu tạo khuôn ba tấm (Hình 1.18):
- Về cơ bản cấu tạo khuôn 3 tấm giống như khuôn 2 tấm.
- Các tấm 1~7 giống khuôn 2 tấm, khuôn 3 tấm có thêm tấm số (8) - Runner Stripper plate (Tấm ngắt kênh dẫn), là tấm nằm giữa tấm 1 và tấm 2. Tấm này có tác dụng ngắt runner ra khỏi sản phẩm.
- Ngoài các phụ kiện như khuôn 2 tấm thì khuôn 3 tấm còn có thêm các phụ kiện sau:
- (9) - Runner lock pin (khóa runner): có tác dụng giữ lại runner trên tấm số 8 khi mặt phân khuôn B được mở ra.
- (10) - Stopper Bolts (Bulong dừng): Tạo khoảng mở giữa tấm số 1 và tấm số 8 khi mặt phân khuôn A được mở ra.
- (11) - Coil spring (lò xo): Lò xo luôn nén và tạo ra xu hướng luôn đẩy tách hai tấm số 2 và số 8 ra trước khi khuôn bắt đầu mở.
- (12) - Puller Bolts (Bulong chạy): Tạo khoảng mở giữa tấm số 2 và tấm số 8 khi mặt khân khuôn phụ B được mở ra. Stopper bolts và Puller bolts được gắn chặt với nhau trong quá trình hoạt động của khuôn.
Hình 1.17: Khuôn 3 tấm
Hình 1.18: Cấu tạo khuôn 3 tấm
- (13) - Parting Lock (khóa khuôn) và Parting Lock Bushing (vỏ khóa): Dùng để khóa chặt tấm số 2 và số 3, mục đích là không cho mặt phân khuôn chính C mở ra trước.
- Ngoài các phụ kiện trên thì trên cả khuôn 2 tấm và 3 tấm đều có bộ (14) - Ejector leader bushing (Bạc chốt dẫn hướng giàn đẩy) và (15) - Ejector leader pins (Chốt dẫn hướng giàn đẩy) dùng để dẫn hướng cho giàn đẩy.
- Nguyên lý hoạt động:
- Mặt phân khuôn (PL): Trên khuôn 3 tấm thì ngoài mặt phân khuôn chính C ra còn có thêm 2 mặt phân khuôn phụ là A và B.
- Ở trạng thái đóng an toàn thì nhựa sẽ được rót vào bạc phun qua runner rồi và tới sản phẩm giống như khuôn 2 tấm (Hình 1.19).
- Khi mở khuôn (Hình 1.20): Khi máy ép kéo tấm số 7 để mở khuôn thì mặt phân khuôn B sẽ được mở ra đầu tiên nhờ các lò xo (11) luôn bị nén. Lúc này nhờ có các Runner lock pins mà Runner được tách ra khỏi sản phẩm và nằm lại trên tấm số (8).
- Sau khi đi hết chiều dài của Puller bolts - (12) thì mặt phân khuôn phụ A tiếp tục được mở ra cho đến hết chiều dài của Stopper bolts - (10). Sở dĩ mặt phân phân C không mở trước A bởi giữa tấm 2 và 3 có bố trí các khóa khuôn (13) bắt chặt hai tấm này lại với nhau. Mục đích của việc mở mặt A là để phần nhựa thừa không còn dính vào bạc phun - Sprue bushing (Hình 1.21).
- Sau khi khuôn đi hết chiều dài của Stopper bolts thì lúc này lực máy ép thắng lực của các khóa khuôn (13) nên mặt phân khuôn chính C được mở ra (Hình 1.22).
- Mặt PL - C được mở ra đến khoảng cách an toàn thì tấm 5-6 cùng với hệ thống Ejector pins sẽ được đẩy lên để sản phẩm thoát ra khỏi khuôn. Lúc này sản phẩm sẽ được robot tự động lấy ra cùng runner hoặc tự rớt vào khay đựng (Hình 1.23).
- Sau khi sản phẩm được lấy ra khỏi khuôn thì hành trình đóng khuôn được thực hiện ngược với hành trình mở khuôn.
Hình 1.19: Khuôn ở trạng thái đóng hoàn toàn
Hình 1.20: Khi khuôn bắt đầu mở
Hình 1.21: Mặt phân khuôn phụ A tiếp tục được mở ra
Hình 1.22: Mặt phân khuôn chính C được mở ra sau cùng
Hình 1.23: Sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy
III. VẬT LIỆU CHẾ TẠO SẢN PHẨM NHỰA
1. Định nghĩa và thành phần
1.1 Định nghĩa về chất dẻo
Chất dẻo (Plastics, nhựa tổng hợp) là vật liệu được tạo thành bởi nhiều phần tử hữu cơ (cao phân tử Polyme). Các phần tử Polyme này được tổng hợp từ các thành phần nhỏ khác gọi là Monome. Chất dẻo là vật liệu dạng rắn trong điều kiện thường và có tính dẻo hoặc chảy lỏng khi được nung nóng ở nhiệt độ nhất định. Có thể minh hoạ chất dẻo qua biểu đồsau (Hình 1.19).
Các cao phần tử Polyme có nguồn gốc nhân tạo thường dược tổng họp 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 được xác định bằng các phân tử lượng trung bình. Sự tạo thành phân tử Polyme từ các Monome nhờ các phản ứng hoá học như: sự trùng hợp, sự trùng ngưng, đồng trùng hợp. Cấu tạo của Polyme (thành phần hoá học) và các phản ứng hoá học là các yếu tố quyết định cơ - lý - hoá của từng loại vật liệu.
Hình 1.24: Phân loại chất dẻo
1.2 Chất phụ gia trong chất dẻo
1.2.1 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 dưới tác dụng của nhiệt.
Chất bôi trơn ngoài nhằm làm tránh sự bám dính giữa nhựa với bề mặt trong lòng xylanh, bề mặt trục vít và lòng khuôn.
Các loại bôi trơn gồm có: rượu béo, axit béo, xà phòng kim loại…
1.2.2 Chất hóa 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 rượu, dầu thơm và béo Parafin, các loại rượu như Butanol,Glycol…
1.2.3 Chất ổn định
Gồm các loại ổn định nhiệt, ổn định tia tử ngoại, chất chống lão hoá... Nhằm mục đích tránh phá huỷ đặc biệt do nhiệt trong quá trình gia công hoặc sử dụng sản phẩm chất dẻo.
1.2.4 Chất ổn định nhiệt
Chủ yếu dùng cho nhựa PVC cứng và PVC mềm nhằm tránh tạo thành nói đuôi trong quá trình gia công. Chất ổn định nhiệt đưa 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…
1.2.5 Chất ổn định ánh sáng
Chất ổn định ánh sáng dùng để bảo vệ chất dẻo dưới ánh nắng mặt trời bằng cách làm chậm quá trình giảm chất lượng khi sử dụng ngoàitrời.
Các chất ổn định ánh sáng gồm: Cacbon đen, bột màu…
1.2.6 Chất ổn định chống lão hóa
Chất phòng 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. Phản ứng phát triển do Oxy hay Peroxit tác độngvào.
Chất phòng lão gồm: Phòng lão Fenolic, phòng lão Amin…
1.2.7 Chất chống tĩnh điện
Sự tích điện trên bề mặt vật liệu không dẫn điện có thể được khử bằng cách sử dụng chất chống tĩnh điện để tạo nên một lớp bề mặt háo nước.
Các chất chống tĩnh điện gồm các chất hoạt động bề mặt, muối vô cơ…
1.2.8 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 thường có chứa Aluminium, Autimon, Brom...Chất chậm cháy thường dưới dạng oxit vô cơ hay phân tử hữu cơ có chứa yếu tố halogen.
1.2.9 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 như 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 dưới tác dụng củanhiệt.
1.2.10 Chất tạo màu
Màu được chia làm hai loại là thuốc nhuộm và chất màu.
- Thuốc nhuộm là chất hữu cơ tan trong nhựa, nhưng không bền nhiệt.
- Chất màu là loại chất vô cơ không tan trong nhựa, kháng nhiệt hơn thuốc nhuộm màu.
1.2.11 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 tan...được sử dụng nhiều hơncả.
2. 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 người ta phân loại chất dẻo theo nhiều phương pháp khác nhau như: 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 chuyêndùng).
2.1 Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hóa 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 được xếp khít nhau theo một trật tự nhất định thì ta có vật liệu Polyme kết tinh.
Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme được 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 thường ở trạng thái đục mờ. Các Polyme ở trạng thái không kết tinh có độ trong suốt. Ví dụ như 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 cho 1- 3% tia cực tím đi qua.
Vật liệu dẻo vô định hình: có thể dễ dàng nhận thấy bởi các tính chất cứng trong suốt của nó. Ngoài ra nó có màu sắc tự nhiên là màu trắng như nước hoặc gần như màu cát vàng hoặc màu mờ đục. Loại vật liệu này có độ co rút rất nhỏ chỉ bằng 0,54 - 0,8%. Một vật liệu thuộc dạng này có tên thương mại là: Polycarbonate (PC), Styrene Acrylonitrile (SAN), Polystyrene (PS), Polymethylmethacrylate... Chúng được sử dụng rất thông dụng cho các mặt công nghiệp và gia dụng đòi hỏi độ trong suốt cao.
Vật liệu tinh thể: Loại vật liệu nhiệt dẻo này thường cứng và bền dai về đặc tính nhưng thường không trong suốt do cấu trúc tinh thể đã gây cản trở cho sự đi qua của ánh sáng. Các vật liệu này thường được sử dụng trong công nghiệp làm đồ gia dụng bao gồm: Polypropylene (PP), Low density polyethylene (LDPE), High density polyethylene (HDPE)... Còn đối với một số lĩnh vực công nghiệp thì các loại vật liệu sau được sử dụng thông dụng: Polyester (PBT &PETP), Polyacetal (POM), Nylon…
Nhận thấy rằng sự phát triển tinh thể của cả hai loại vật liệu nêu trên đều đóng vai trò quan trọng tới sự thay đổi các tính chất của chúng, ở Polyme vô định hình thì tinh thể của chuỗi thiên về bất định còn các tinh thể thì lại có cấu trúc trật tự và đối xứng làm cho lực giữa các mắt xích có khả năng phát triển làm cho tinh thể lớn lên chiếm hết khoảng trống. Mức độ hình thành tinh thể (độ trong suốt) của vật liệu dẻo phụ thuộc một phần vào tốc độ làm nguội trong quá trình gia công. Tốc độ nguội thấp sẽ tạo ra độ trong suốt cao hơn. Do đó các chuỗi polymer chuyển động có quy luật đòi hỏi quá trình làm nguội diễn ra nhanh để ngăn cản chuyển động của chuỗi và ngăn cản sự phát triển của tinh thể. Tính chất của các vật liệu có thể bị thay đổi bởi sự sửa đổi trọng lượng phân tử và sự chia nhánh chuỗi. Sự thay đổi như thế sẽ có hiệu quả không chỉ đối với các tính chất cơ học mà còn ảnh hưởng tới quá trình điền đầy khuôn của vật liệu.
2.2 Phân loại chất dẻo theo công nghệ
Chất dẻo được 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 dưới tác dụng của nhiệt và trở nên cứng rắn (định hình) khi được 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 dưới 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 sửdụng.
2.3 Phân loại chất dẻo theo 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 lưới không gian, cấu trúc hình dây thang, cấu trúc lưới phang, cấu trúc hình sao, cấu trúc rănglược…
2.4 Phân loại chất dẻo theo công dụng
Trong thực tế sản xuất và sử dụng nhựa thường được phân thành 3 loại: Nhựa thông dụng, nhựa kĩ thuật và nhựa hỗn hợp.
- Nhựa thông dụng: Là loại nhựa được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới với khối lượng lớn. Có ưu điểm là giá thành thấp và dễ gia công thành sản phẩm.
- Nhựa kĩ thuật: Là loại nhựa có nhiều đặc tính ưu việt hơn nhựa thông dụng như độ bền kéo, bền va đập, độ kháng nhiệt...Loại nhựa này thường để sản xuất các chi tiết máy hoặc các chi tiết có yêu cầu tính năngcao.
- Nhựa kĩ thuật chuyên dùng: Là loại nhựa có trọng lượng phân tử rất cao (1.000.000 hoặc lớn hơn). Mỗi loại chỉ được sử dụng ở một số lĩnh vực riêngbiệt.
3. Tính chất và ứng dụng của một số loại vật liệu thông dụng
- Tính chất và ứng dụng của một số loại vật liệu thông dụng được thể hiện trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Tính chất và ứng dụng của một số loại vật liệu thông dụng
|
STT |
Loại nhựa |
Tính chất |
Ứng dụng |
|
1 |
PE |
- Nhẹ, mềm dẻo, biến dạng tốt. - Cách điện tốt. - Rất ít hấp thụ nước, dễ bị thẩm thấu khí. - Khi tỉ trọng PE tăng, độ bền hóa chất tăng. - Nhiệt độ gia công thấp, dễ nhuộm màu. |
- Vỏ bọc cáp điện (PE – LD), ống nước, ống dẫn khí (PE – HD), bình đựng xăng dầu, bình ắc quy… |
|
2 |
PP |
- Nhẹ, độ cứng vững và độ bền cơ học cao - Tương đối giòn ở nhiệt độ thấp (<5oC) - Tính cách điện tốt - Kém bền thời tiết |
- Các loại bao bì trong y tế, dân dụng và công nghiệp. - Thảm thể thao, lưới thể thao, cỏ nhân tạo. - Cánh quạt gió, đồ chơi, trẻ em… |
|
3 |
PVC |
- Độ bền cơ học, độ cứng vững và độ cứng bề mặt cao. - Dễ bị đập vỡ ở nhiệt độ thấp. - Độ bền hóa học cao. - Tính cách điện tốt. |
- Sản xuất bao bì nhựa PVC - Sản xuất ống nhựa PVC |
|
4 |
PS |
- Giòn, trong suốt, độ cứng bề mặt và độ cứng vững cao. |
- Bao bì bảo vệ mĩ phẩm, thuốc, đồng hồ, chi tiết điện tử… |
|
5 |
PA |
- Tính chất cơ học tốt, vật liệu hầu như không có hiện tượng mỏi. - Hệ số ma sát thấp, chịu tải trọng động tốt. - Không bền với thời tiết, bền nhiệt độ, bền hóa chất. - Độ hấp thụ nước cao, độ thẩm thấu khí thấp. - Độ kết tinh phụ thuộc nhiều vào tốc độ làm nguội sản phẩm. |
- Bao bì thực phẩm cao cấp, bàn chải đánh răng, lưới đánh cá. - Bánh răng, ổ trượt, bulong, ốc vít nhựa, vỏ thiết bị điện – điện tử. Lưới lọc dầu, ống dẫn nhiên liệu, bình đựng dầu phanh, phao trong bình xăng ô tô - xe máy, vòi phun nhiên liệu, tóc búp bê. |
|
6 |
PMMA |
- Độ bền bề mặt, độ bền cào xước và độ bóng bề mặt cao. - Trong suốt, không nát vụn khi đập vỡ. - Cách điện tốt, bền với sự thay đổi của nhiệt độ. - Rất bền thời tiết, bền với ánh sáng, chậm lão hóa. |
- Mặt kính, thấu kính, kính lúp, mặt đồng hồ, kính đèn chiếu. - Đèn đường, đui đèn, đèn giao thông, đèn sau, đèn xi nhan ô tô – xe máy. - Thiết bị WC: chậu rửa, chậu tắm, cánh cửa… |
|
7 |
PC |
- Khả năng biến dạng, độ bền cơ học (kéo, nén, uốn, va đập) cao. - Trong suốt, ít hấp thụ nước, cách điện tốt. - Rất bền thời tiết, bền nhiệt. - Khó cháy, có khả năng tự tắt khi dời xa ngọn lửa. |
- Vỏ các thiết bị điện tử, thiết bị y tế, telephone. - Ống nhòm, thủy tinh an toàn, lớp ngoài đĩa CD. - Kính chống đạn, lá chắn chống bạo loạn, vỏ máy rút tiền tự động… |
|
8 |
ABS |
- Độ cứng bề mặt ngoài cao và khó bị xước. Nhuộm màu tốt có ánh quang bề mặt và dễ tạo hình bằng phun. |
- Làm chi tiết máy, các chi tiết vỏ hộp của các loại máy móc. - Thiết bị gia dụng - Các chi tiết chuyển động trong các máy văn phòng, đồ chơi trẻ em. |
4. Nhiệt độ gia công và độ co ngót của một số loại vật liệu thông dụng
- Nhiệt độ gia công một số loại vật liệu thông dụng được thể hiện trong bảng 1.2.
Bảng 1.2: Nhiệt độ gia công một số loại vật liệu thông dụng
|
STT |
Nhựa |
Tên đầy đủ |
Nhiệt độ khuôn (< 0C) |
Nhiệt độ cuối Piston (0C) |
|
1 |
PP |
PolyPropylen |
10 – 80 |
220 – 235 |
|
2 |
PS |
PolyStyren |
10 – 75 |
200 – 280 |
|
3 |
ABS |
Acrylonitri Butadiene Styren |
10 – 80 |
220 – 270 |
|
4 |
PVC |
PolyVinyl Clorit |
20 – 60 |
170 – 200 |
|
5 |
PMMA |
PolyMetyl Metacrylat |
30 – 70 |
190 – 240 |
|
6 |
PA6 |
PolyAmit (Nylon6) |
50 – 80 |
250 – 280 |
|
7 |
PPO |
PolyPhenylen Oxit |
40 – 80 |
300 – 330 |
|
8 |
PC |
PolyCacbonat |
70 – 115 |
300 – 350 |
|
9 |
POM |
Polyacetat Resins |
60 – 90 |
190 – 210 |
Chú ý: Nhựa ABS dễ bị oxy hóa trong khuôn nếu gián đoạn sản xuất quá 15 phút.
- Độ co ngót của một số loại vật liệu nhựa (Bảng 1.3)
Bảng 1.3: Độ co ngót của một số loại vật liệu
|
STT |
Nhựa |
Độ co (%) |
Mật độ (g/cm3) |
|
1 |
PS |
0,3 – 0,6 |
1,05 |
|
2 |
ABS |
0,4 – 0,7 |
1,06 |
|
3 |
PP |
1,0 – 2,5 |
1,15 |
|
4 |
PVC mềm |
> 0,5 |
1,38 |
|
5 |
PVC cứng |
0,5 |
1,38 |
|
6 |
PMMA |
0,1 – 0,8 |
1,18 |
|
7 |
POM |
1,9 – 2,3 |
1,42 |
|
8 |
PC |
0,5 – 0,8 |
1,2 |
|
9 |
PPO |
0,5 – 0,7 |
1,06 |
|
10 |
PA6 |
0,5 – 2,2 |
1,14 |
- Độ bền của một số loại nhựa (Bảng 1.4).
Bảng 1.4: Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa
|
STT |
Nhựa |
Nhiệt độ phá hủy (0C) |
|
1 |
ABS |
310 |
|
2 |
PA6,6 |
320 – 330 |
|
3 |
PS |
250 |
|
4 |
PP |
280 |
|
5 |
PVC |
180 – 220 |
IV. KẾT LUẬN
Chương này trình bày tổng quan về vật liệu dẻo, phân loại chất dẻo, các phương pháp gia công chất dẻo, công nghệ ép phun, khuôn ép phun.
Một máy ép phun gồm bốn hệ thống chính: hệ thống hỗ trợ ép phun, hệ thống phun, hệ thống kẹp và bộ phận điều khiển. Với mỗi bộ khuôn thiết kế ta cần tính toán để chọn được máy ép phun phù hợp nhất với sản phẩm. Một chu kỳ ép phun bao gồm bốn bước: kẹp – phun – làm nguội – đẩy sản phẩm.
Phần II tìm hiểu về cấu tạo cũng như nguyên lí làm việc của một số loại khuôn phổ biến hiện nay đó là khuôn hai tấm và khuôn ba tấm. Khuôn hai tấm gồm có hai phần đó là phần cố định và phần di động, còn khuôn ba tấm thì như một khuôn hai tấm được cải tiến. Khuôn 2 tấm và khuôn 3 tấm đều có các ưu, nhược điểm khác nhau nên khi thiết kế ta cần chọn loại khuôn sao cho phù hợp nhất. Sản xuất với số lượng lớn, yêu cầu kĩ thuật cao thì việc chọn loại khuôn tối ưu sẽ giúp giảm giá thành và nhân công sản xuất.
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ KHUÔN CHO CHI TIẾT TẤM GẮN
I. PHÂN TÍCH CHI TIẾT CẦN THIẾT KẾ KHUÔN
Thiết bị cảm biến khói và khí gas (CO/GAS DETECTOR) sử dụng pin (Hình 2.1) của hãng VNPT là thiết bị vô cùng quan trọng đối với cuộc sống cũng như trong việc phát triền các giải pháp quản lí xe thông minh dành cho ôtô và xe bus thông qua các ứng dụng.
Công dụng của sản phẩm: cảnh báo nguy hiểm khi phát hiện có khí gas hoặc khói. Sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong các hộ gia đình, khu đô thị, trên ôtô, xe bus.
Chi tiết tấm gắn (Mounting Plate) có nhiệm vụ là đỡ các chi tiết quan trọng của thiết bị cảm biến.
Kích thước chi tiết tấm gắn được trình bày trong hình 2.2.
Hình 2.1: Thiết bị cảm biến chống cháy
...................
- Trên thanh Operation Navigator chọn Geometry View sau đó click đúp vào MCS_MILL để đặt chuẩn phôi.
+ Specify MCS: Chỉ định 1 điểm làm gốc phôi (3T: trên, trái, trước)
+ Clearance: xác định khoảng cách an toàn để bảo vệ chi tiết tránh va chạm trong quá trình dao chuyển động không cắt (khoảng cách an toàn ở đây là 10 mm).
Hình 3.16: Chọn chuẩn phôi cho lõi khuôn động
- Tiếp theo click đúp vào Workpiece để xác nhận hình dạng chi tiết và phôi cho chương trình gia công.
Hình 3.17: Chọn phôi cho chi tiết lõi khuôn động
+ Specify Part: Chọn chi tiết cần gia công
+ Specity Blank: Chọn phôi ban đầu
+ Description Material: Chọn vật liệu cho phôi và chi tiết
- Bước 2: Tạo dụng cụ cắt cho quá trình gia công
- Trên thanh Manufacturing Insert → chọn Creat Tool
- Trước khi tạo dụng cụ cắt ta nên tạo ra một mâm dao: Trong hộp thoại Creat Tool, tab Tool Subtype, chọn Carrier, rồi xác nhận OK để hoàn thành.
- Sau đó ta tạo các hốc chứa dao: Trong hộp thoại Creat tool, tab Tool Subtype, chọn MCT_Pocket, rồi Location chọn trong Carrier vừa tạo, Name đặt tên là Pocket_01, rồi nhấp OK, trong tab Pocket ID chọn Pocket Number 1 (trùng với các tên hốc). Tương tự tạo các hốc sau đó.
- Chọn dao:
+ Type: Chọn phương pháp gia công (Mill planar - phay mặt phẳng, Mill contour - phay biên dạng, Drill – Khoan, Turning – Tiện…
+ Tool Subtype: Chọn dao (mỗi Type có một nhóm dao riêng tương ứng).
+ Location: Vị trí đặt dao chọn các Pocket tương ứng đã tạo trước đó.
+ Name: Đặt tên cho dao
+ Click OK: để tiếp tục chỉnh sửa các thông số dao như đường kính D, số lưỡi cắt Fultes, chiều dài dao L, chiều dài phần cắt FL, bán kính góc lượng R1 hay góc côn nếu cần dao (Hình 3.18)
- Sau bước này ta tạo được một bộ các con dao cần thiết cho chương trình gia công lòng khuôn, mỗi dao được đặt trong một hốc Pocket được đánh số tương ứng dễ dàng gọi ra trong chương trình NC (Hình 3.19).
Hình 3.18: Chọn dao cho quá trình gia công
Hình 3.19: Chọn dao cho quá trình gia công
- Bước 3: Tạo chương trình gia công và đường chạy dao (Hình 3.20)
- Để tạo một chương trình gia công và các đường chạy dao nói chung như sau:
+ Trên thanh Manufacturing Insert → chọn Creat Operation
- Type: chọn phương pháp gia công
Mill_planar: phay mặt phẳng
Mill_ contour: phay mặt cong
Drill: khoan
Turning: tiện
…
- Operation Subtype: Chọn chu trình gia công mỗi type sẽ có 1 nhóm tương ứng riêng.
- Location: Xác định chu trình gia công về:
Program: Chương trình tổng chứa chu trình
Tool: Chọn dụng cụ cho chu trình
Geometry: Chọn đối tượng gia công cho chu trình
Method: Chọn phương pháp gia công như Mill_Rough (phay thô), Mill_Semi_Finish (phay bán tinh), Mill_Finish (phay tinh) …
- Name: Đặt tên cho chu trình gia công.
+ Xong chọn OK, để tiếp tục tạo lập đường chạy dao trong hộp thoại kế tiếp
Hình 3.20: Hộp thoại Create Operation (tạo chương trình gia công và đường chạy dao)
- Geometry: chọn mục quản lý chứa đối tượng (Hình 3.21)
Specify Part: Xác định chi tiết
Specify Blank: Xác định phôi
Specify Check: Xác định đồ gá nếu cần
Specify Cut Area: Xác định vùng gia công
Specify Trim Boundaries: Xác định vùng không gia công
Hình 3.21: Hộp thoại Geometry (chọn mục quản lý chứa đối tượng)
- Tool: Hiển thị dao đã chọn, có thể chọn 1 dao khác có sẵn nếu cần, hộp thoại gồm có tạo dao mới cho chu trình, chỉnh sửa dao hiện hành. Các mục khác nên để mặc định.
- Tool Axis: Chọn trục dao so với hệ tọa độ WCS, mặc định là + ZM Axis
- Path Settings: Chỉnh sửa các thông số cắt và phương pháp cắt (Hình 3.22).
Method: Chọn phương pháp gia công (thô, bán tinh, tinh, …)
Cut Pattern: Chọn đường chạy dao gồm:
+ Follow Part: chiến lược chạy dao tối ưu.
+ Follow Periphery: chạy dao theo hình dạng chu vi.
+ Profile: chạy dao theo biên dạng của chi tiết.
+ Trochoidial: chạy dao theo kiểu Xicloit.
+ Zig: chạy dao theo 1 phương nhất định.
+ Zig – Zag: chạy dao theo đường zig – zag (tiết kiệm được khoảng thời gian chạy không).
+ Zig with contour: đường chạy dao thẳng theo biên dạng chi tiết.
Hình 3.22: Hộp thoại Path Setting (chỉnh sửa các thông số và phương pháp cắt)
Stepover: Bước chạy dao ngang
Constant: Giá trị hằng số được nhập vào ô Maximum Distance nằm dưới ô Stepover, đơn vị là mm hoặc % đường kính dao.
% Tool Flat: Giá trị tính theo đường kính dao, được nhập vào ô Percent of Flat Diameter, đơn vị là %.
Common Depth per: Giá trị chiều sâu mỗi lớp cắt.
Maximum Distance: Chiều sâu lớp cắt lớn nhất.
Cut Levels: Thông số về lớp cắt (Hình 3.23).
Hình 3.23: Hộp thoại Cut Levels (thông số về lớp cắt)
+ Tab Range Defintion: chỉ ra danh sách vị trí các lớp cắt. Ta có thể thêm, xóa đi các mặt ta mong muốn.
+ Tab Top of Range 1: Nhập giá trị cao nhất của phôi (thường được tự động tính toán).
- Cutting Parameters: Các thông số cắt, click vào (Hình 3.24).
Tab Strategy:
+ Cut Direction: climb cut (phay thuận)
+ Coventional cut (phay nghịch)
+ Cut order: thứ tự cắt. Gồm có Level first (cắt theo từng lớp, rồi giảm dần chiều sâu); Depth first (cắt theo chiều sâu trước)
+ Extend at Edges: khoảng cách kéo dài thêm của đường chạy dao vào và ra
+ Add Finish Passes: cắt pass cuối
Hình 3.24: Hộp thông số cắt Cutting Parameters
Tab Stock (Hình 3.25):
+ Use Floor Same As Side: Lượng dư để lại cho tường và đáy là như nhau
+ Part Side Stock: Giá trị lượng dư để lại cho đáy và tường.
+ Tolerance: Giá trị dung sai khi dao vào và ra đối với chi tiết gia công.
- Non Cutting Moves: Các thông số liên quan đến chạy dao không cắt, rút dao lên, dao ăn vào chi tiết, ra khỏi chi tiết…Click vào
Tab Engage (Hình 3.26):
+ Closed Area: đường vào dao nên chọn là Helical hoặc Arc để dao không cắt vào cho tiết đột ngột.
+ Open Area: đường ra dao nên chọn là đường thẳng để tiết kiệm thời gian.
+ Các thông số khác để mặc định.
Hình 3.25: Tab Stock trong hộp thoại Cutting Parameters
Hình 3.26: Hộp thoại Non Cutting Moves
- Feeds and Speeds: Cài đặt lượng chạy dao và nhập tốc độ trục chính, click (Hình 3.27).
+ Spindle Speed: Tốc độ trục chính, đơn vị vòng/phút…
+ Feed Rates: nhập lượng chạy sao, đơn vị mm/phút…
+ Sau đó nhấn vào để phần mềm tự động tính toán các thông số có liên quan. Click OK để kết thúc cài đặt.
Hình 3.27: Hộp thoại Feeds and Speeds
- Actions: Hiển thị mô phỏng đường chạy dao
+ Generate : tạo đường chạy dao
+ Replay : hiển thị lại đường chạy dao
+ Verify : mô phỏng gia công
+ List : danh sách các lệnh
- Gia công lõi khuôn động cho chi tiết tấm gắn được chia ra các chu trình sau:
- Chu trình phay thô mặt phân khuôn (Hình 3.28).
- Chu trình phay bán tinh mặt phân khuôn (Hình 3.29).
- Chu trình phay tinh mặt phân khuôn (Hình 3.30).
- Chu trình phay thô đảo định vị (Hình 3.31).
- Chu trình phay tinh đảo định vị (Hình 3.32).
- Chu trình phay thô tạo hình sản phẩm (Hình 3.33).
- Chu trình phay tinh tạo hình sản phẩm (Hình 3.34).
Kết quả: Áp dụng các chu trình ta có một vài hình ảnh về đường chạy dao và bề mặt gia công.
Hình 3.28: Đường chạy dao chu trình phay thô mặt phân khuôn
Hình 3.29: Đường chạy dao chu trình phay bán tinh mặt phân khuôn
Hình 3.30: Đường chạy dao chu trình phay tinh mặt phân khuôn
Hình 3.31: Đường chạy dao chu trình phay thô đảo định vị
Hình 3.32: Đường chạy dao chu trình phay tinh đảo định vị
Hình 3.33: Đường chạy dao chu trình phay thô tạo hình sản phẩm
Hình 3.34: Đường chạy dao chu trình phay tinh tạo hình sản phẩm
- Bước 4: Xuất Code
- Tiến hành xuất code
+ Để xuất code cho 1 chu trình nào đó ta chỉ cần click vào chu trình đó, nếu muốn xuất code cho cả toàn bộ chương trình ta click chọn Program tổng.
+ Trên thanh Manufacturing Operations chọn Post Process
+ Hộp thoại PostProcess hiện ta quan tâm tới:
- Postprocessor: Chọn loại máy NC gia công. Ở đây ta chọn “MILL_3AXIS” là máy phay 3 trục.
- File Extention: đuôi file chương trình mặc định là .ptp
- Browse for an Output File: chọn nơi lưu file chương trình.
- Units: Chọn đơn vị là Metric/Part
+ Click OK xuất code.
Một đoạn code sau khi xuất và mở bằng Notepad
%
N0010 G40 G17 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
N0030 T00 M06
N0040 G00 G90 X-4.2842 Y.6064 S0 M03
N0050 G43 Z.748 H00
N0060 Z.4163
N0070 G01 Z.2982 F9.8 M08
N0080 X-2.7583 Y.6052
N0090 Y.5938
N0100 X-2.7585 Y.5914
N0110 X-2.7561
N0120 X-2.7547 Y.5913
N0130 X-2.7546
N0140 X-1.4891
N0150 G03 X-.7668 Y.8979 I.0019 J.9999
N0160 G01 X-.5795 Y1.0867
N0170 X-.5656 Y1.101
N0180 G03 X-.2961 Y1.7981 I-.7338 J.6844
N0190 G01 X-.296 Y2.46
N0200 X-.2958 Y2.4624
N0210 X-.2983 Y2.4623
N0220 X-.313 Y2.463
N0230 X-.3133
N0240 X-.3214 Y2.4625
N0250 Y2.4606
N0260 Y1.8018
N0270 G02 X-.6068 Y1.1087 I-.9839 J-.0001
N0280 G01 X-.8066 Y.9074
N0290 G02 X-1.505 Y.6166 I-.6983 J.6931
N0300 G01 X-2.7559
N0310 X-2.7583
N0320 Y.6052
N0330 X-4.2842 Y.6064
…
IV. SẢN PHẨM GIA CÔNG THỬ
Sau khi mô phỏng gia công lõi khuôn động trên phần mềm NX 11, chúng em có gia công thử chi tiết lõi khuôn động trên vật liệu nhựa. Tuy nhiên do kinh phí hạn chế cùng thời gian gia công khá dài nên chúng em chỉ gia công sơ bộ một số biên dạng nhất định.
V. KẾT LUẬN
Chương này chúng em đã xây dựng quy trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn động với đầy đủ các bước từ nhập phôi, gia công đường nước, gia công biên dạng lõi khuôn, gia công các lỗ ren và cuối cùng là bước kiểm tra cho toàn bộ tấm lõi khuôn động.
Dựa trên các kiến thức đã học và thực tế sản xuất qua các đợt thực tập tại nhà máy, mỗi bước gia công em đã chọn được loại máy gia công, loại dao và chế độ cắt cho từng nguyên công khác nhau.
NX Manufacturing mô phỏng quá trình gia công lõi khuôn trên máy phay CNC ba trục qua các nguyên công: phay đảo định vị, phay biên dạng lõi khuôn, phay thành vách và phay tinh. Tuy nhiên có một số vị trí mà dao không thể gia công được nên muốn lõi khuôn đạt được biên dạng mong muốn cần phải có các phương pháp gia công khác như xung điện,…Cuối cùng chúng em xuất chương trình gia công.
KẾT LUẬN ĐỒ ÁN
Trên đây là toàn bộ đồ án của chúng em với đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế khuôn đúc tấm gắn trong thiết bị báo cháy”
Đồ án được chúng em trình bày trong bốn chương:
- Chương I trình bày tổng quan về chất dẻo, các phương pháp gia công chất dẻo, khuôn ép phun ngoài ra còn có cấu tạo của máy ép phun.
- Chương II thiết kế khuôn cho chi tiết tấm gắn. Bao gồm các bước bắt đầu từ việc xây dựng mô hình 3D, xác định các kích thước, dung sai, các yêu cầu kĩ thuật, đặc điểm đặc biệt trong biên dạng chi tiết (các ngách, hốc), rồi từ đó có cơ sở để xác định được đường phân khuôn và mặt phân khuôn. Qua đó đảm bảo thuận lợi cho việc đẩy sản phẩm ra và đảm bảo yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm. Tiếp theo dựa trên lý thuyết từ chương I và phân tích chi tiết ở mục trên cùng với sự giúp đỡ của phần mềm NX 11, chúng em đã lựa chọn số lòng khuôn dựa trên số lượng sản phẩm, chọn loại khuôn, thiết kế kênh dẫn nhựa, hệ thống làm mát,…Kết quả cuối cùng là bộ khuôn hoàn chỉnh cùng bản vẽ các chi tiết, bản vẽ lắp của khuôn.
- Chương III là xây dựng quy trình công nghệ gia công lõi khuôn động cho chi tiết tấm gắn. Ở chương này em đã xây dựng một quy trình gia công với đầy đủ các bước từ nhập phôi, gia công đường nước, gia công biên dạng lõi khuôn, gia công các lỗ ren và cuối cùng là bước kiểm tra cho toàn bộ tấm lõi khuôn động.
- Chương IV gia công CNC lõi khuôn động trên phần mềm NX 11. Kết quả thu được là quá trình mô phỏng gia công biên dạng lõi khuôn trên máy CNC 3 trục và chúng em xuất ra chương trình gia công NC code thực nghiệm gia công lõi khuôn động.
Sau khi mô phỏng gia công lõi khuôn động trên phần mềm NX 11, chúng em có gia công thử chi tiết lõi khuôn động trên vật liệu nhựa. Tuy nhiên do kinh phí hạn chế cùng thời gian gia công khá dài nên chúng em chỉ gia công sơ bộ một số biên dạng nhất định.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Vũ Hoài Ân, Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa, 1999
[2]. GS. TS Trần Văn Địch, Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật 2003
[3]. PGS. TS Ninh Đức Tốn, Dung sai và lắp ghép, NXB Giáo dục 2006
[4]. Catalog MISUMI Standard Components for Plastic Mold; MISUMI Corporation 2015
[5] Tài liệu thiết kế khuôn của công ty TNHH Cơ Khí HTMP Việt Nam
[6] Tài liệu phục vụ gia công của công ty TNHH Cơ khí HTMP Việt Nam
