Giáo trình thiết kế phát triển sản phẩm phun ép nhựa

Trong quá trình phát triển sản phẩm nhựa, thiết kế sản phẩm và thiết kế khuôn đều quan trọng và phụ thuộc vào nhau nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thiết kế chế tạo khuôn mẫu. Sẽ thật hữu ích cho cả kỹ sư thiết kế sản phẩm và khuôn hiểu về quá trình thiết kế sản phẩm. Cuốn sách này được biên soạn nhằm hỗ trợ bạn đọc hiểu và thiết kế được các sản phẩm nhựa mà không cần quá nhiều kiến thức về vật liệu nhựa. Kiến thức trong cuốn sách bao gồm nhiều hướng dẫn liên quan đến các vấn đề kết cấu, hình dáng sản phẩm, các chi tiết tiêu chuẩn như bánh răng, ổ bi, ổ đỡ, lò xo, các sản phẩm chịu áp lực cũng như nhiều ứng dụng khác nhau của sản phẩm ép phun nhựa nhiệt dẻo. Cuốn sách giúp bạn đọc hiểu rõ các tính chất của vật liệu nhựa, cũng như lựa chọn vật liệu nhựa phù hợp với yêu cầu của mỗi loại sản phẩm, áp dụng các kỹ thuật thiết kế nhằm đảm bảo tính năng, độ bền, độ cứng sản phẩm, các tiêu chuẩn về kích thước và dung sai, dạng hình học sản phẩm để tránh xảy ra các khuyết tật khi phun ép,… với mục đích cuối cùng là đem lại một sản phẩm nhựa hoàn thiện đến tay người dùng. Cuốn sách là một khởi đầu tốt cho các bạn bắt đầu một hành trình không ngừng, không chỉ mở mang kiến thức về sản phẩm nhựa, mà còn hỗ trợ rất nhiều trong quá trình thiết kế chế tạo khuôn. Nhóm tác giả đã biên soạn cuốn sách này với sự giúp đỡ tận tình của các đồng nghiệp và sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, nhằm dùng làm tài liệu học tập cho môn học THIẾT KẾ PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM, dùng cho sinh viên đại học và học viên cao học thuộc nhóm ngành Kỹ thuật Cơ khí.

TRẦN MINH THẾ UYÊN PHẠM SƠN MINH GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM PHUN ÉP NHỰA NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRẦN MINH THẾ UYÊN PHẠM SƠN MINH GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM PHUN ÉP NHỰA NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2023 LỜI NĨI ĐẦU Trong q trình phát triển sản phẩm nhựa, thiết kế sản phẩm thiết kế khuôn quan trọng phụ thuộc vào nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho trình thiết kế chế tạo khn mẫu Sẽ thật hữu ích cho kỹ sư thiết kế sản phẩm khuôn hiểu trình thiết kế sản phẩm Cuốn sách biên soạn nhằm hỗ trợ bạn đọc hiểu thiết kế sản phẩm nhựa mà không cần nhiều kiến thức vật liệu nhựa Kiến thức sách bao gồm nhiều hướng dẫn liên quan đến vấn đề kết cấu, hình dáng sản phẩm, chi tiết tiêu chuẩn bánh răng, ổ bi, ổ đỡ, lò xo, sản phẩm chịu áp lực nhiều ứng dụng khác sản phẩm ép phun nhựa nhiệt dẻo Cuốn sách giúp bạn đọc hiểu rõ tính chất vật liệu nhựa, lựa chọn vật liệu nhựa phù hợp với yêu cầu loại sản phẩm, áp dụng kỹ thuật thiết kế nhằm đảm bảo tính năng, độ bền, độ cứng sản phẩm, tiêu chuẩn kích thước dung sai, dạng hình học sản phẩm để tránh xảy khuyết tật phun ép,… với mục đích cuối đem lại sản phẩm nhựa hoàn thiện đến tay người dùng Cuốn sách khởi đầu tốt cho bạn bắt đầu hành trình khơng ngừng, khơng mở mang kiến thức sản phẩm nhựa, mà hỗ trợ nhiều q trình thiết kế chế tạo khn Nhóm tác giả biên soạn sách với giúp đỡ tận tình đồng nghiệp sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, nhằm dùng làm tài liệu học tập cho môn học THIẾT KẾ PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM, dùng cho sinh viên đại học học viên cao học thuộc nhóm ngành Kỹ thuật Cơ khí Giáo trình hồn thành với đóng góp: • Chương 1: Phạm Sơn Minh, Trần Minh Thế Uyên • Chương 3: Phạm Sơn Minh • Chương 5: Trần Minh Thế Un Trong q trình biên soạn, khơng thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm tác giả mong nhận góp ý độc giả để lần tái sau hoàn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin vui lịng gửi địa email: uyentmt@hcmute.edu.vn minhps@hcmute.edu.vn TP Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2022 Nhóm tác giả MỤC LỤC CHƯƠNG THIẾT KẾ KẾT CẤU SẢN PHẨM NHỰA 1.1 Độ dày sản phẩm đồng đối xứng 1.2 Góc vát (nghiêng) khn 13 1.3 Thiết kế gân 14 1.4 Góc nhọn rãnh bên sản phẩm 18 1.5 Các vấu lồi 19 1.6 Sản phẩm có ren 22 1.6.1 Lõi tháo lắp cho ren khuôn 23 1.6.2 Ren tiêu chuẩn cho sản phẩm nhựa 24 1.7 Sản phẩm có Undercut 28 1.8 Bản lề tích hợp (Integral Hinges) 34 1.8.1 Thiết kế khớp nối động 36 1.8.2 Chú ý thiết kế khuôn cho lề 40 1.8.3 Thiết kế cổng vào nhựa phù hợp cho độ bền lề 45 1.8.4 Các loại lề thông thường 47 1.9 Insert kim loại cho nhựa nhiệt dẻo phun ép 49 1.9.1 Gia công ren kèm dung sai 52 1.9.2 Độ dày thành sản phẩm cho insert kim loại 54 1.9.3 Lắp ráp insert kim loại phun ép nhựa 57 1.9.4 Các loại insert ren kim loại 57 1.9.5 Phương pháp cố định insert neo 61 1.9.6 Các vấn đề q trình lắp ống lót kim loại 64 1.9.7 Phun ép sản phẩm với insert kim loại 65 CHƯƠNG THIẾT KẾ BÁNH RĂNG NHỰA 72 2.1 Phân loại bánh 72 2.1.1 Bánh truyền động trục song song 73 2.1.2 Bánh truyền động trục giao 77 2.1.3 Bánh truyền động trục chéo 80 2.1.4 Bánh cho truyền động thẳng 83 2.2 Bộ truyền bánh nhựa nhiệt dẻo ép phun tiêu chuẩn 84 2.2.1 Lựa chọn nhựa nhiệt dẻo cho bánh 86 2.2.2 Phương trình cơng suất cho bánh 90 2.2.3 Thuật ngữ định nghĩa bánh thẳng 91 2.3 Các tính chất cần thiết cho bánh nhựa nhiệt dẻo ép phun 96 2.4 Thiết kế bánh nhựa nhiệt dẻo 97 2.4.1 Tác động khe hở kích thước độ trịn bánh nhựa nhiệt dẻo 100 2.4.2 Thiết kế đa chức bánh nhựa nhiệt dẻo 103 2.4.3 Lắp ráp bánh nhiệt dẻo trục kim loại 105 2.4.4 Bánh tiêu chuẩn, phương trình tính tốn 107 2.4.5 Khe hở cạnh bánh trụ thẳng 108 2.4.6 Lựa chọn kích thước bánh tiêu chuẩn 111 2.4.7 Dung sai tổng hợp bánh tiêu chuẩn 113 2.5 Dung sai độ co rút bánh nhựa nhiệt dẻo 117 2.6 Bánh nghiêng tiêu chuẩn 119 2.7 Bánh côn thẳng tiêu chuẩn 121 2.8 Tiêu chuẩn bánh trục vít 123 2.9 Phân tích tiêu chuẩn bánh trục vít 126 2.10 Thiết kế bánh nhựa 127 2.10.1 Bánh thẳng nghiêng kiểu PGT-1 128 2.10.2 Bánh thẳng nghiêng kiểu PGT-2 130 2.10.3 Bánh thẳng nghiêng kiểu PGT-3 131 2.10.4 Bánh thẳng nghiêng kiểu PGT-4 132 2.10.5 Các biến thể thiết kế theo hệ thống PGT 134 2.10.6 Đường kính vòng đỉnh tối đa DO (Max.) 135 2.10.7 So sánh kiểu thẳng 136 2.10.8 So sánh hình dạng bánh trụ thẳng ăn khớp 138 2.10.9 Cân độ bền bánh thẳng ăn khớp PGT 140 2.10.10 Khoảng cách tâm ăn khớp khít bánh thẳng PGT 142 2.10.11 Khoảng cách tâm ăn khớp khít lớn 144 2.11 Bánh trụ nghiêng nhựa nhiệt dẻo PGT 150 2.11.1 PTG-1 Cân lực ăn khớp bánh xoắn 157 2.11.2 PGT-1 Khoảng cách trung tâm bánh nghiêng ăn khớp 160 2.12 Công suất định mức bánh trụ thẳng nghiêng PGT 162 2.13 Thông số kỹ thuật cho bánh trụ thẳng nghiêng 167 CHƯƠNG THIẾT KẾ Ổ TRƯỢT ĐỠ NHỰA 175 3.1 Giới thiệu 177 3.2 Vật liệu dùng cho ổ trượt đỡ 175 3.2.1 Ổ trượt đỡ batbit 176 3.2.2 Ổ trượt đỡ đồng 176 3.2.3 Ổ trượt đỡ kim loại xốp thiêu kết 176 3.2.4 Ổ trượt đỡ tự bôi trơn đồng 177 3.2.5 Ổ trượt đỡ Carbon Graphite 177 3.2.6 Ổ trượt đỡ gang 177 3.2.7 Ổ trục đỡ gỗ 177 3.2.8 Ổ trượt đỡ cao su thô 178 3.2.9 Ổ trượt đỡ nhiệt dẻo tự bôi trơn 178 3.3 Thủy động lực học bôi trơn 179 3.4 Thiết kế ổ trượt đỡ để bôi trơn 184 3.5 Nguyên tắc thiết kế ổ trục 189 3.5.1 Thuật ngữ phương trình ổ trượt đỡ 189 3.5.2 Độ dày thành dọc ổ trượt đỡ nhựa nhiệt dẻo ép phun 192 3.5.3 Lắp ổ trượt đỡ nhiệt dẻo 193 3.6 Ổng lót ổ đỡ nhựa nhiệt dẻo 194 3.7 Ổ trượt nhựa nhiệt dẻo tự định tâm 196 3.8 Bề mặt chịu tải ổ trượt đỡ (C) 198 3.9 Phản ứng tải theo chiều dài ổ trượt đỡ nhiệt dẻo 200 3.10 Khiếm khuyết trình ép ổ trượt đỡ 201 3.11 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ổ trượt 204 3.12 Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước ổ đỡ trục 204 3.12.1 Tỷ lệ đường kính từ ổ đỡ trục 205 3.12.2 Các yêu cầu chuyển động ổ đỡ trục 205 3.12.3 Ủ nhiệt ổ đỡ trục nhựa nhiệt dẻo 205 3.12.4 Ảnh hưởng độ ẩm tới tính chất nhựa Acetal Homopolymer 206 3.12.5 TFE Nylon 6/6 ảnh hưởng độ ẩm 207 3.12.6 Ảnh hưởng nhiệt độ đến ổ đỡ trục nhựa nhiệt dẻo 208 3.12.7 Ảnh hưởng nhiệt độ tới độ hở ổ đỡ trục nhiệt dẻo 209 3.13 Áp suất ổ đỡ trục (PV) giới hạn 210 3.13.1 Phương pháp xác định giá trị giới hạn PV nhựa 212 3.13.2 Hệ số ma sát ổ trục 213 3.13.3 Hư hỏng ổ trượt khoảng hở nhỏ 213 3.13.4 Định nghĩa dạng mòn khác 214 3.14 Vật liệu ảnh hưởng độ cứng hoàn thiện bề mặt 215 3.15 Sự tự bôi trơn ổ trượt đỡ nhựa nhiệt dẻo 216 CHƯƠNG THIẾT KẾ LÒ XO NHỰA 220 4.1 Giới thiệu 220 4.2 Thiết kế lò xo phun ép nhựa nhiệt dẻo 221 4.3 Lò xo nén xoắn nhựa nhiệt dẻo 221 4.4 Lò xo dầm nhựa nhiệt dẻo ép phun 224 4.5 Phân tích thiết kế lị xo dầm 227 4.5.1 Phương pháp phân tích dầm cơng xơn dùng mơ đun đàn hồi E 227 4.5.2 Phương pháp phân tích dầm cơng xơn dùng đường cong quan hệ ứng suất biến dạng 228 4.5.3 Phương pháp phân tích lị xo dầm dùng số liệu thực nghiệm 228 4.6 Ứng dụng lò xo nhựa nhiệt dẻo 233 4.7 Lị xo hình đĩa làm nhựa nhiệt dẻo 245 4.7.1 Phân tích lị xo dạng đĩa làm từ nhựa Acetal 246 4.7.2 Khả tải lò xo dạng đĩa 249 4.7.3 Đặc tính chịu lại lâu dài lị xo dạng đĩa 250 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHI TIẾT NHỰA CHỊU ÁP LỰC 251 5.1 Chi tiết nhựa mỏng chịu áp lực 251 5.2 Nguyên tắc xi lanh có bề dày mỏng 252 5.3 Chi tiết nhựa chịu áp lực có bề dày lớn 255 5.3.1 Phương trình Lame cho xi lanh dày 255 5.3.2 Ứng suất cực đại với áp lực bên bên 260 5.3.3 Ứng suất cực đại áp suất bên 260 5.4 Cách thiết kế ống trụ để giảm chi phí 262 5.5 Thiết kế chi tiết nhựa nhiệt dẻo chịu áp suất hình ống 264 5.6 Kiểm tra nguyên mẫu ống chịu áp suất nhựa nhiệt dẻo 267 5.7 Tiêu chuẩn chi tiết chịu áp suất 268 TÀI LIỆU THAM KHẢO 270 CHƯƠNG THIẾT KẾ KẾT CẤU SẢN PHẨM NHỰA Mục tiêu chương 1: Trình bày kết cấu sản phẩm nhựa Sau học xong chương này, người học có khả năng: 1) Trình bày kết cấu yêu cầu sản phẩm nhựa 2) Trình bày cách thiết kế sản phẩm nhựa để giảm thiểu khuyết tật ép phun 1.1 Độ dày sản phẩm đồng đối xứng Nguyên tắc thiết kế sản phẩm nhựa: đảm bảo độ dày sản phẩm đồng đối xứng Độ dày thành sản phẩm nhựa không đồng gây vấn đề cong vênh khó kiểm sốt kích thước sản phẩm ép phun Thành sản phẩm dày gây không co rút bên lỗ rỗng vết lõm bề mặt, mà cịn co ngót lớn dẫn đến khó kiểm sốt kích thước cong vênh Thiết kế thành vng góc (Hình 1.1) gây vấn đề co rút không đều, cong vênh (lõm) hai thành lỗ rỗng bên góc thành dày Hai thiết kế bên khuyến khích dùng để tránh vấn đề Thiết kế Vấn đề phun ép Góc nhọn Sự vênh Thiết kế tốt Thiết kế tốt r R Lỗ trống r Mặt chuẩn Hình 1.1: Sản phẩm có góc vng Ống trụ với đầu mở, gần xi lanh kín phần loại bỏ khỏi đầu xi lanh Mối quan hệ biến dạng dọc sợi dọc ứng suất tác động lên sợi hình trụ có thành dày kết thúc mở là: (5.10) theo giả định trên, số Ngoài ra, hệ số Poisson, ν mô đun đàn hồi E số vật liệu, dẫn đến: Hằng số ký hiệu 2κ cho thuận tiện Hai phương trình trước cho hai quan hệ ε r ε t Từ hai phương trình này, có được: (5.11) Nhưng phía bên phải phương trình này, nhân với ρ , trở thành đạo hàm, tương ứng với thể viết: , đó, phương trình có Ống trụ với đầu mở, gần xi lanh kín phần loại bỏ khỏi đầu xi lanh Mối quan hệ biến dạng dọc sợi dọc ε ứng suất tác động lên sợi hình trụ có thành dày kết thúc mở là:  ζt   ζr  ε1 = v   -v                                        E   E    theo giả định trên, ε số Ngoài ra, hệ số Poisson, ν mô đun đàn hồi E số vật liệu, dẫn đến: ε t  -  ε r  =  2 κ  =  c o n s t Hằng số ký hiệu  cho thuận tiện Hai phương trình trước cho hai quan hệ  r  t Từ hai phương trình này, có được:  dζ r  κ =  -2 ζ r  -  ρ                                  dρ  (5 1 ) Nhưng phía bên phải phương trình này, nhân với  , trở thành đạo hàm, tương ứng với ρ , – ( ρ ζ r ) đó, phương trình viết: 258 Việc tích hợp phương trình cho:   ρ ζ r  =  -κ ρ + β                                Trong số tích hợp Vì thế:   β  = ζ r   - κ                                     ρ  Và từ phương trình (5 ) ζ t - ζ r  =  c o n s t =  2 κ  β  = ζ t   + κ                                      ρ  (5 ) Các giá trị số β κ tìm thấy cách thay giá trị ζ r ρ thu từ điều kiện vật lý giả định nêu Ví dụ, giả sử hình trụ chịu áp lực bên bên P1 P2, ta nhận thấy rằng: ζ r =P1 where ρ = r1 and ζ t =P where ρ = r Và từ phương trình 5.14, = ζr  β  P1 = -κ +    r1  Từ đó, 2 r2 -r1 = β  thu được:  β  P1 = -κ +    r2  β là: κ P1 r1 -P r2 = κ   β    -κ ρ  r1 × r2 r2 -r1                                       (5 ) 2  P1 -P                                       Việc thay giá trị phương trình 5.14 5.15: ζt  r  2 P1 r1 -P r2 +  r1 × 22   P1 -P ρ   r2 -r1                                                                                    ζr  r  2 P r2 -P1 r1 +  r1 × 22   P1 -P ρ   r2 -r1  259 5.3.3 Ứng suất cực đại áp suất bên 260 260 Bảng 5.1 cung cấp nhiều phương trình để tính tốn loại bình áp lực khác Bảng 5.1: Phương trình bình áp lực hình trụ Hình dạng ống Loại Phương trình bình áp lực tải hình trụ Ống trụ vách mỏng Áp P ×R ζ1 = lực 2×T bên P ×R ζ1 = T R2 bên Δ= R2  ζ -v × ζ  ngồi E     ζY T   P2 = R2  ζY  R    1+4    E  t    P2 = × ζ Ống trụ vách mỏng với đáy hình cầu Ống trụ vách mỏng với mặt đáy phẳng tròn Áp lực bên R -R R +R Ứng suất cực đại hình cầu M a x ζ = P1 × R 2×T Áp Ứng suất cực đại đế lực phẳng trịn bên  × P1 × R  = δ  -v     16×E×T M M= a x ζ  P1 × R = M ax 6×M = T ,7 × P1 × R T 2 261 Ống trụ vách dày Áp lực bên P2 = ζ =0 M a x ζ =P M a x ζ =P1 R R -R R 2 -R 2 2  R  R +R +v   2 E  R -R  Δ R = P1 Áp lực bên P1 = 2 Δ R = P1 2×R  2R   2  E  R -R  R ζ =0 M a x ζ =P M a x ζ =P1 2×R R 2 -R M a x ζ 2 Δ R = P1 2  R  R +R +v   2 E  R -R  Δ R = P1  2R   2  E  R -R  R • R2 = Bán kính ngồi, R1 = Bán kính bên trong, T = Độ dày, υ = hệ số Poisson • δ = Độ lệch, P2 = Áp suất bên ngồi, P1 = Áp suất bên • E = Mô đun uốn, σ = Ứng suất, σY = Ứng suất Yield, M = Mô men lực 5.4 Cách thiết kế ống trụ để giảm chi phí Thiết kế điển hình bình áp lực đóng kín hình cầu sử dụng ống trụ trơn, dày, ứng suất vịng gấp đơi ứng suất dọc trục Việc sử dụng thành mỏng để gia cố ống trụ theo hướng vịng đai giúp cải thiện hiệu q trình, giảm trọng lượng chi tiết, thời gian chu kỳ chi phí sản xuất Một so sánh thiết kế hiển thị Hình 5.13 5.14 262 Hình 5.13: Xi lanh tường dày Hình 5.14: Thiết kế đề xuất, chi tiết mặt cắt ngang Hình 5.13 cho thấy thiết kế bình chịu áp lực điển hình với độ dày 0,250 in Thiết kế có gân đề xuất thể Hình 5.14 5.15 Độ dày thành giảm xuống 0,125 in gân thành bên thêm vào để tăng bền tương tự xi lanh có thành dày, theo hai hướng, vịng trục 0,062 0,250 Góc nghiêng 0,375 0,125 Hình 5.15: Thiết kế đề xuất 263 Bán kính bo góc nghiêng thành bên làm giảm ứng suất đơn giản hóa việc lấy sản phẩm khỏi khn Các ứng suất gây thành xi lanh đóng kín hình cầu kiểm tra phương trình bình áp lực tiêu chuẩn Tiết kiệm chi phí ước tính thiết kế gân 30% Do giảm chu kỳ phun ép từ 85 giây 0,250 in, thiết kế có thành dày xuống 45 giây 0,125 in 5.5 Thiết kế chi tiết nhựa nhiệt dẻo chịu áp suất hình ống Khi thiết kế tốt, lựa chọn nhựa thích hợp, thiết kế khn, ép phun chất lượng thử nghiệm sử dụng, bình áp lực nhựa nhiệt dẻo cung cấp hiệu suất sử dụng tốt an toàn cho người dùng  Thiết kế áp suất ống trụ sơ Một ống trụ coi có thành mỏng tỷ lệ độ dày tường bán kính 0,5 hơn; trường hợp này, nên sử dụng phương trình Barlow từ (phương trình 5.2) Nên sử dụng phương trình Lame (phương trình 5.20) cho hình trụ có thành dày có tỷ lệ lớn 0,5 Khi thiết kế ống trụ chịu áp lực có nắp mặt đầu kín, áp suất bên làm biến dạng thành bình nhiều nắp Điều làm giảm độ kín nắp đậy gây rị rỉ Giải pháp nên thiết kế lại nắp đậy bên thêm vòng chữ “O” để loại bỏ rò rỉ Hình 5.16 cho thấy thiết kế sản phẩm kém, vấn đề vận hành thiết kế đề nghị Khi thiết kế ống trụ có áp suất với nắp đầu bắt vít vịng chữ “O” nằm cùng, cần có tải trọng cao để nén vịng chữ “O” theo chiều dọc, biến dạng rão mặt bích dễ xảy Hiệu ứng trở nên tồi tệ khoảng cách vịng chữ “O” bu lơng tăng lên Khi thiết kế xy-lanh chịu áp suất với nắp đậy sử dụng vít có ren vịng đệm chữ “O” đỉnh, nắp đậy yêu cầu mấu cài chứa vòng đệm cho tâm vòng đệm trùng với tâm xy-lanh Với yêu cầu cho việc lắp đặt van áp suất bên nhỏ, chức mấu cài để lắp nắp đậy dễ hơn, nhanh Hình 5.18 thể cách thiết kế thiếu hợp lý, Hình 5.19 đưa thiết kế khuyên dùng nhiều Để thiết kế chi tiết chịu áp suất nhựa nhiệt dẻo, cần nghiên cứu kĩ đặc tính loại nhựa Chỉ rõ vùng nhạy cảm chi tiết chịu áp suất, ví dụ tên, kích thước, số hiệu vị trí cổng phun, đường hàn, gân tăng cứng góc sắc Áp suất chi tiết phải 150 psi, 15% áp suất tối đa cho phép Giới hạn nhựa phải dựa số liệu có sẵn 264 Áp suất làm cho thành biến dạng chất lỏng rị rỉ ngồi Áp suất bên Thiết kế Áp suất bên Vấn đề phát sinh q trình làm việc Áp suất vịng “O” hạn chế chất lỏng rị rỉ ngồi Áp suất bên Thiết kế khuyên dùng Hình 5.16: Bình áp suất với thiết kế nắp khuyên dùng Vòng chữ “O” Thiết kế tệ Bu-lông đặt song song với trục có lực nén Thiết bị hở Vịng chữ “O” có tâm trùng Vịng chữ “O” Thiết kế khun dùng Hình 5.17: Các thiết kế chi tiết chịu áp suất có nắp đậy sử dụng bu lơng Hình 5.18: Thiết kế khơng tốt, vịng chữ “O” vít ren nắp đậy 265 Hình 5.19: Van với mấu cài, thiết kế tốt 5.6 Kiểm tra nguyên mẫu ống chịu áp suất nhựa nhiệt dẻo Tạo nguyên mẫu chi tiết dạng xy-lanh khuôn mẫu cho nhiều thử Mỗi chi tiết chịu áp suất thử nghiệm, thường đưa vào chung mơi trường có nhiệt độ độ ẩm giống suốt trình mà chi tiết thử nghiệm Mọi thử nghiệm khả bơm độ bền làm môi trường Người thiết kế phải định xem thử nghiệm áp suất có cần thiết hay khơng Nếu chi tiết chịu áp suất có xuất tượng tăng áp giảm áp liên tục, thử nghiệm độ bền mỏi bơm điều cần thiết Xy-lanh chịu áp suất nên kiểm tra từ mơi trường bình thường đến áp suất thiết kế cho chúng quay lại kiểm tra ngồi mơi trường 100.000 lần hơn, tuổi thọ chi tiết không vấn đề quan trọng Nếu thử nghiệm khả bơm thực sản phẩm thử, kiểm tra độ bền cần thực với chung điều kiện giống kiểm tra độ bơm Cách khác, sử dụng mẫu thử tốt để thử nghiệm giống có thể, để kiểm tra đạt kết xác  Thiết kế kiểm tra lại chi tiết chịu áp suất Trong trường hợp cần thiết, thay đổi thiết kế chi tiết dựa kết kết kiểm tra 266 Kiểm tra độ bền với chi tiết chỉnh sửa để đảm bảo cải thiện việc thiết kế lại Xây dựng dây chuyền sản xuất khn mẫu có tính thương mại cao cho chi tiết Kiểm nghiệm lại chi tiết định kì để đảm bảo chất lượng q trình phun nhựa có đủ tiêu chuẩn sản xuất dây chuyền sản xuất hay không 5.7 Tiêu chuẩn chi tiết chịu áp suất Những chi tiết thường quy định mã riêng để tạo quy trình thiết kế an tồn cho việc đo đạc kiểm tra chi tiết với nhiều loại vật liệu sau Một tổ chức bật quy định thiết kế chi tiết chịu áp suất Hiệp hội Cơ khí Hoa Kỳ (ASME) Tiêu chuẩn chi tiết chịu áp suất quy trình sản xuất trở thành tiêu chuẩn Hoa Kỳ (được chấp nhận Viện Tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ) áp dụng sản xuất nhiều bang Khuôn ép phun cho chi tiết chịu áp suất nhựa nhiệt dẻo thường không xếp vào luật ASME kích thước chi tiết thường nhỏ loại chức chi tiết Mặc dù vậy, tổ chức điều kiện vệ sinh quốc gia linh hoạt quy định thiết kế, thử nghiệm sản xuất khuôn ép phun cho chi tiết nhựa nhiệt dẻo  Tiêu chuẩn chi tiết chịu áp suất ASME Tiêu chuẩn dùng cho loại vật liệu có ứng suất uốn thấp 1.0 x 10 psi Một số loại nhựa nhiệt dẻo đạt tiêu chuẩn Độ hao mòn nhựa nhiệt dẻo không đề cập đến luật, phải ý đến thiết kế chi tiết chịu áp suất nhựa nhiệt dẻo Độ bền kéo Những vật liệu có tiêu chuẩn vật liệu có độ bền kéo từ 12,000 psi đến 25,000 psi Quy ước áp suất Áp suất lớn thiết kế 150 psi, 15% áp suất phá hủy Quy ước nhiệt độ Nhiệt độ quy định 150oF luật yêu cầu kiểm tra áp suất phá hủy phải thực nhiệt độ 267 Áp suất làm việc Nên nhỏ hơn, với áp suất thiết kế Áp suất phá hủy Áp suất phá hủy áp suất nước mà sản phẩm thử bị nổ Tải trọng Có nhiều loại áp suất nhắc đến; có loại quan áp suất bên áp suất bên ngồi Những loại khác tải trọng có tác động học, Ứng suất tạo nhiều lực Ứng suất phân tích dựa màng lực tạo ứng suất cắt ứng suất uốn Ứng suất tạo vận hành chi tiết không vượt 15% ứng suất lớn tạo áp suất phá hủy Chứng minh cho việc thiết kế thích hợp Một mẫu thử phải kiểm tra đến 100.000 chu kì áp suất, từ thực tế đến thiết kế Sau kiểm nghiệm, mẫu thử phá hủy áp suất không sáu lần mà thiết kế tính tốn Dung dịch ống phải có nhiệt độ thấp 150oF Thiết bị giảm áp Đây yêu cầu cần thiết, thiết bị chịu áp suất phải có phương pháp an toàn, tránh trường hợp tải áp suất Ba loại thiết bị giảm áp sử dụng: • Van xả trực tiếp • Van xả thí điểm • Đĩa xả gián đoạn Đặt mức áp suất Thiết bị giảm áp đặt theo áp suất tính tốn Dung sai đặt mức áp suất Với mục tiêu an toàn thiết bị giảm áp: • ±2 psi có áp suất vận hành nhỏ 70 psi • ±3 psi có áp suất vận hành lớn 70 psi • Đĩa xả gián đoạn ±5 psi áp suất 268 Áp suất vượt cho phép Các thiết bị giảm áp phải chịu 110% áp suất thiết kế Yêu cầu kiểm nghiệm Áp dụng áp suất tuần hoàn tuân thủ điều kiện thử nghiệm phá hủy: • Dung dịch thử nghiệm phải nước dung dịch khác • Nhiệt độ dung dịch thử nghiệm nên 150oF • Áp suất chu kì từ ngồi mơi trường đến thiết kế ngược lại phải đủ 100.000 lần • Sau chu kì thử nghiệm, chi tiết chịu áp suất phải bị phải hủy Áp suất phá hủy thấp gấp lần áp suất thiết kế 269 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hoàng Trọng Bá, Vật liệu mới, Đại học sư phạm kỹ thuật TP HCM, 1994 [2] Vũ Hồi Ân, Thiết kế khn cho sản phẩm nhựa, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1994 [3] Huỳnh Sáu, Công nghệ ép phun, Trung tâm kỹ thuật chất dẻo - Sở cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh, 2006 Tiếng Anh [4] E Alfredo Campo, The complete part design handbook, Hanser Publications, 2006 [5] Georg Menges, Walter Michaeli, Paul Mohren, How to Make Injection Molds, Hanser Gardner Publications, Inc., Cincinnati, 3rd, 2001 [6] Malloy, Plastic Part Design for injection molding, 2nd Edition, Hanser Publications, 2010 [7] Stoyko Fakirov, Handbook of Thermoplastic Polyesters, Wiley - VCH, 2002 [8] Rosato, Injection molding handbook, Kluwer Academic Publishers, 2000 [9] Charles A Harper, Modern Plastics Handbook, Technology Seminars, Inc, 2007 [10] Peter Jones, The Mould Design Guide, Shawbury, 2008 [11] Dominick V Rosato, Donald V Rosato, Marlene G Rosato, Injection Molding Handbook, Boston, 3rd, 2001 [12] Daniel Frenkler & Henryk Zawistowski, Hot Runners In Injection Moulds, iSmithers Rapra Publishing, 2001 270 Giáo trình Thiết kế phát triển sản phẩm phun ép nhựa Trần Minh Thế Uyên, Phạm Sơn Minh, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, Bộ Giáo Dục Đào Tạo NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trụ sở: Phịng 501, Nhà Điều hành ĐHQG-HCM, phường Linh Trung, thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh ĐT: 028 62726361 E-mail: vnuhp@vnuhcm.edu.vn Văn phòng đại diện: Tòa nhà K-Trường Đại học Khoa học Xã hội & Nhân văn, số 10-12 Đinh Tiên Hồng, phường Bến Nghé, Quận 1,Thành phố Hồ Chí Minh ĐT: 028 62726390 Website: www.vnuhcmpress.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất nội dung TS ĐỖ VĂN BIÊN Biên tập NGUYỄN ANH TUYẾN Sửa in THIÊN PHONG Trình bày bìa TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH Đối tác liên kết TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH Xuất lần thứ Số lượng in: 250 cuốn, khổ 16 x 24cm Số XNĐKXB: 4359-2022/CXBIPH/4-63/ĐHQGTPHCM QĐXB số: 378/QĐNXB cấp ngày 08/12/2022 In tại: Công ty TNHH In & Bao bì Hưng Phú Địa chỉ: 162A/1, KP1A, phường An Phú, TP Thuận An, tỉnh Bình Dương Nộp lưu chiểu: Năm 2022 ISBN: 978-604-73-9455-5 Bản quyền tác phẩm bảo hộ Luật Xuất Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam Nghiêm cấm hình thức xuất bản, chụp, phát tán nội dung chưa có đồng ý tác giả Nhà xuất ĐỂ CÓ SÁCH HAY, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! NXB ĐHQG-HCM ISBN: 978-604-73-9455-5 786047 394555