Nghiên ứu ứng dụng kỹ thuật cadcam trong thiết kế hế tạo khuôn mẫu hính xá

CAPP - Computer Aided Process PlanningPHICS – Programers Hierarchica Graphic SystemGKS-3D – Graphic Kernel SystemCGI – Computer Graphic InterfaceCGM – Computer Graphic Metafile IGES – Ini

Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

1.2.4 Các phương án triển khai kết nối liên thông CAD – NC 20

1.2.6 Mục tiêu và ý nghĩa của hệ thống CAD/CAM 24

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO VÀ CÔNG NGHỆ GIA

2.1.1 Tổng quan về ngành nhựa thế giới trong những năm gần đây 28 2.1.2 Tình hình ngành nhựa Việt Nam thời kì 1997-2007 29 2.1.3 Xu hướng phát triển của ngành nhựa tới năm 2010 31

2.2.5 Các loại chất dẻo dùng trong máy ép đúc 34 2.2.6 Những ứng dụng của chi tiết nhựa nhiệt dẻo 36

2.3.3 Chu trình đúc phun 43

2.4.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa 48

3.3.Ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM Catia trong thiết kế khuôn– 76

4.2 Một số trang thiết bị được sử dụng khi gia công 85

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số ệ li u và k t qu nêu trong Luế ả ận văn là trung thực và chưa từng được ai công b ố trong bất kỳ một công trình nào khác Tr các ph ừ ần

tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn

Tác giả

Thân Văn Thế

L Ờ I CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Xuân Việt, người đã hướng dẫn và

giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và

hoàn chỉnh Luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô trong Bộ môn Chế tạo máy-

Viện Cơ khí Đại học Bách Khoa Hà Nội Xin cảm ơn Ban lãnh đạo và Viện– Sau

đại học của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi

hoàn thành Luận văn này

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

Cơ khí Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót,

tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy (cô) giáo, các nhà khoa

CÁC KÝ HI U VÀ CH Ệ Ữ VI Ế T T Ắ T

NC (Number Control) – Điều khiển số

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

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

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

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

CAPP - Computer Aided Process Planning

PHICS – Programers Hierarchica Graphic System

GKS-3D – Graphic Kernel System

CGI – Computer Graphic Interface

CGM – Computer Graphic Metafile

IGES – Initial Graphic Exchange Specification

SET – Standard Exchange transport

VDAFS-VAD – Flachenschnitt

PDES – Produce Data Exchange Specification

STEP – Standard for Exchange of Product Model Data

CAD-NT-CAD – Normteile

APT – Automatically Programmed Tools

MAP – Manufacturing Automation Protocol

TOP – Technical and Office Protocol

DNC – Direct Numerical Control

PPC – Production Planning Control

Hình 2.13 -Khuôn có chốt tháo ngang 45 Hình 2.14- Số lượng sản phẩm trên một khuôn 45

Hình 2.17 - Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật 49 Hình 2.18- Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng vòng tròn 49 Hình 2.19- Một số dạng miệng phun thường dùng 50 Hình 2.20 - Hệ thống làm nguội khuôn bằng nước 51 Hình 2.21- Tháo lõi mặt bên bằng cam chốt xiên 52 Hình 2.22- Tháo lõi mặt bên bằng cam chân chó 52 Hình 2.23- Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống thủy lực 52 Hình 2.24- Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống thanh đẩy xiên 53 Hình 2.25- Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống đường dẫn cam 53 Hình 2.26 - Hình ảnh một số lòng và lõi khuôn 54 Hình 2.27 - Hệ thống dẫn hướng khuôn 55 Hình 2.28 – Các khối định vị k huôn 55 Hình 2.30 - Một số thép làm lòng khuôn và lõi khuôn 59 Hình 3.1- Sơ đồ các module trong Catia 62

Hình 3.4 - Giao diện đồ hoạ trong Sketch 67 Hình 3.5- Giao diện đồ hoạ trong môi trường tạo khối 68 Hình 3.6 - Giao diện đồ họa trong môi trường Generative Shape Design 70 Hình 3.7- Giao diện đồ họa trong môi trường Assembly Design 71

Hình 3.9 - Mô hình chi tiết nắp ca trong MoldFlow 74 Hình 3.10 - Phân tích khả năng điền đầy trên MoldFlow 74

Hình 3.11 -Module Core & Cavity Design 75

Hình 3.13- Kết quả phân tích mặt phân khuôn 76

Hình 3.14- Kiểm tra các bề mặt sau khi phân tích 76 Hình 3.15- Hướng di chuyển của mặt Slide và lòng lõi khuôn 76 Hình 3.16 - Hệ thống mặt phân khuôn sau khi thiết kế 77

Hình 3.18 - B ộ khuôn sau khi thiết kế 79 Hình 4.1- Hình ảnh lòng khuôn sau khi thiết kế 82

M Ở ĐẦ U

Những năm gần đây, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang được đẩy nhanh, nó là một yêu cầu tất yếu cho sự phát triển của công nghiệp nói riêng và nền kinh tế nói chung Trong đó cơ khí hóa, tự động hóa trong các lĩnh vực sản xuất là một phần không thể thiếu của nền sản xuất hiện đại Là một học viên của ngành cơ khí tôi luôn không ngừng học hỏi, nghiên cứu, tiếp cận với các thiết bị, quy trình công nghệ cũng như ứng dụng các phần mềm CAD/CAM Bằng thực nghiệm và thí nghiệm trong quá trình giảng dạy tại các đơn vị trường học, cơ sở sản xuất tôi đã nắm bắt và hiểu rõ hơn về các thiết bị máy móc, công nghệ

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật ngày nay, các máy công

cụ điều khiển số (NC và CNC) tự động và bán tự động hiện đang được sử dụng phổ biến tại hầu hết các nước Trong những năm gần đây các máy CNC được nhập vào Việt Nam với số lượng ngày càng nhiều Việc tìm hiểu khai thác khả năng công nghệ gia công trên máy CNC cũng như trên trung tâm gia công nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao đang là nhiệm vụ cấp bách

Việc sử dụng các phần mềm CAD/CAM để khai thác tính ưu việt của các máy CNC là hết sức cần thiết Máy CNC giúp cho con người có thể gia công được những sản phẩm theo mong muốn mặc dù là rất phức tạp mà trước đây con người chưa thể gia công được Thiết kế và chế tạo khuôn nhựa không phải là một đề tài mới, tuy nhiên cùng với sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM, công nghệ làm khuôn đã có những thay đổi rõ rệt Độ chính xác của khuôn ngày được nâng cao để đáp ứng yêu cầu của thị trường Hiện nay có rất nhiều phần mềm có modul thiết kế, gia công khuôn như Catia, solid Edge, Cadmeister, Delcam, Pro/engineer, Mastercam, Camtool… mỗi phần mềm đều có những thế mạnh riêng Phần mềm CAD/CAM tích hợp Catia là phần mềm rất mạnh trên thế giới đã được các hãng Boeing, BMW, Toyota… dùng thiết kế, lập trình gia công và quản lý vòng đời sản phẩm Ở Việt Nam thì chỉ có một số công ty liên doanh của Nhật như Toyota, Canon… đang sử dụng phục vụ sản xuất Do đó dẫn đến việc tác giả quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác”

Trong đề tài luận văn tốt nghiệp này tác giả sẽ tiến hành thiết kế khuôn trên modul Catia - Mold và lập trình gia công lòng khuôn trên module Catia - CAM

Lịch sử nghiên cứu: Nghiên cứu về ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM

(Catia) trong thiết kế, chế tạo và gia công khuôn mẫu còn khá mới ở Việt Nam Có rất ít doanh nghiệp đang sử dụng phần mềm này, các tài liệu sử dụng phần mềm bằng tiếng Việt chưa có nhiều đặc biệt là modul Mold và CAM

Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu tổng quan về CAD/CAM, công nghệ chất

dẻo, khuôn nhựa và ứng dụng phần mềm Catia vào thiết kế và gia công khuôn nhựa trên máy CNC

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là công nghệ thiết kế khuôn, phần mềm tích hợp CAD/CAM (Catia) trong thiết kế và gia công khuôn mẫu trên máy tính

Ý nghĩa đề tài:

- Đưa ra cái nhìn tổng quan về CAD/CAM đặc biệt là trong sản xuất khuôn mẫu

- Giúp hiểu rõ hơn các tính năng ưu việt và đa dạng của phần mềm tích hợp CAD/CAM- Catia

- Sơ lược về quy trình thiết kế và gia công khuôn mẫu bằng phần mềm tích hợpCAD/CAM – Catia

Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về công nghệ chất dẻo, công nghệ thiết kế khuôn

CHƯƠNG I

CAD/CAM/ CNC TỔNG QUAN VỀ

Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM liên quan trực tiếp với sự phát triển của công nghệ máy tính Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính là dự án triển khai ngôn ngữ APT tại Học viện công nghệ Masschusetts vào giữa thập kỷ 50 của thế kỷ thứ 20 Chữ APT là viết tắt của thuật ngữ Automatically programed tools (Tạm hiểu là: Máy công cụ được lập trình tự động) Dự án này có quan hệ mật thiết với ý tưởng triển khai một phương thức thuận tiện để thông qua máy tính xác định các yếu tố hình học phục vụ cho việc lập trình cho máy công cụ điều khiển số

Từ những năm 60 của thế kỷ 20 nhiều tập đoàn công nghiệp như General Motors, IBM, Lockheed Georgia, Itek Corp… đã thực hiện các dự án về đồ hoạ máy tính Đến cuối thập kỷ 60 một số nhà cung cấp hệ thống CAD/CAM đã được thành lập trong đó phải kể đến hãng Calma vào năm 1968, Applicon và Computervision vào năm 1969 Các hãng này bán trọn gói theo kiểu chìa khoá trao tay trong đó có hầu hết hoặc toàn bộ phần cứng và phần mềm theo yêu cầu của khách hàng Một số hãng khác phát triển theo xu hướng cung cấp phần mềm đồ hoạ như hãng Par Hanratti mà công ty thành viên của nó đã cho ra đời AD2000…

Có thể nói đây là một trong những người mở đường tiêu biểu Ngày nay CAD/CAM đã thực sự trở thành một công nghệ có tốc độ phát triển cực kỳ nhanh chóng trên nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ khác nhau và cũng thật khó có thể liệt kê đầy đủ các hãng sản xuất và cung cấp dịch vụ, sản phẩm trong lĩnh vực này Trong lĩnh vực này phải kể đến một vài hãng quen thuộc như Soft Desk nổi tiếng với phần mềm đồ hoạ Autocad ra đời từ cuối năm 1982, hãng Gulf Publishing với các phần mềm thiết kế máy, hãng MTS với gói phần mềm MTS - CAD/CAM

Hệ tích hợp CAD/CAM ra đời vào giữa những năm 70 80 Ta có thể biểu – diễn lịch sử phát triển của hệ thống CAD/CAM bằng sơ đồ sau đây:

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

CAD (Computer Aided Design- Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính) Công nghệ này cho phép dễ dàng thiết kế được các biên dạng, các bề mặt hoặc các hình khối bất kỳ nhờ máy tính, từ đó có thể thay đổi mẫu mã sản phẩm một cách linh hoạt, thuận lợi cho việc khảo sát, đánh giá kết quả Cạnh tranh về mẫu mã sản phẩm…

CAM (Computer Aided Manufacturing) Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính CAM thực hiện tất cả các công đoạn của quá trình sản xuất như thiết kế quy trình công nghệ gia công, lập chương trình gia công tự động, quản lý và điều hành quá trình gia công nhờ máy tính

CAP (Computers Aided Planning) Lập kế hoạch sản xuất có sự trợ giúp của máy tính) Nhờ máy tính mà các hoạt động cần thiết để chế tạo sản phẩm được thiết lập một cách nhanh chóng, chính xác và tối ưu CAP bao gồm hai công cụ sản xuất quan trọng là MRP (Manufacturing Resource Planning) Cách thức lập kế hoạch sản

xuất và CAPP (Computer Aided Process Planning) Lập quy trình có sự trợ giúp của máy tính CAPP giúp người lập quy trình chọn thứ tự nguyên công tối ưu để chế tạo sản phẩm.

CAQ (Computers Aided Quality Control) Kiểm tra chất lượng sản phẩm và quản lý chất lượng trong hệ thống sản xuất

PP&C (Production Planning and Control) Chức năng PP&C là hoạt động tổ chức của CIM, nó liên quan đến lập kế hoạch sản xuất, lập kế hoạch nhu cầu vật tư, nhu cầu thời gian và kiểm tra hệ thống sản xuất

Tất cả những quá trình trên được tích hợp trong một hệ thống CIM (Computer Intergrated Manufacturing) CIM là hệ thống sản xuất tự động theo dây chuyền với sự tích hợp của các thiết bị: Máy tính, các trung tâm gia công CNC, robot, kho hàng và cấp phôi tự động, các thiết bị điều khiển… Hệ thống được thiết

kế, quản lý và điều hành bằng phần mềm chuyên dùng

Hình 1.2 Mô hình hệ thống OpenCIM

Xu hướng hiện nay, việc hoạch định quy trình công nghệ thường được định hướng linh hoạt hoá Trong ngành Cơ khí đã có sự dịch chuyển từ tự động hoá các doanh nghiệp có quy mô sản xuất lớn sang quy mô vừa và nhỏ, điều đó đã cho phép

dễ dàng thực hiện linh hoạt hoá Với định hướng này, dây chuyền gia công chi tiết

cơ khí có thể thực hiện theo một trong các phương án sau:

Bắt đầu hệ thống CAD/CAM

Tạo lập mô hình học (2D, 3D)

Tệp dữ liệu về m áy

CNC

Tệp vật liệu gia công Tệp dụng cụ cắt Tệp dữ liệu hình học

Gia công chi tiết trên

máy CNC

Xuất băng lỗ NC (ghi

chương trình gia công NC)

Chuẩn bị chương trình gia công NC

Tạo lập quỹ đạo dao (Toolpath)

Đặt các điều kiện về gia công (cắt gọ t) Chọn dụng cụ cắt

Tạo lập bản vẽ chi

tiết

Hình 1.3 Quy trình xử lý thông tin trong kỹ thuật CAD/CAM-NC

+ Phương án 1: Dùng máy vạn năng kết hợp gá lắp, điều chỉnh theo nhóm chi tiết + Phương án 2: Dùng máy chuyên dùng đơn giản có khả năng điều chỉnh theo nhóm chi tiết gia công

+ Phương án 3: Dùng các máy hay trung tâm gia công CNC theo giải pháp tập trung nguyên công, tự động hoá việc điều khiển theo hướng linh hoạt hoá và tự động hoá

Các thủ tục xử lý trong kỹ thuật CAD/CAM CNC có thể khái quát qua sơ đồ hình1.3

-

Quá trình từ thiết kế đến chế tạo ra sản phẩm có sự đóng góp đắc lực của kỹ thuật CAD/CAM CNC nhưng vai trò của con người trong đó có ý nghĩa quyết định -Chương trình gia công NC, CNC dù có được xây dựng từ chuỗi liên thông thì cũng không thể đáp ứng với mọi loại máy, mọi loại vật liệu, mọi phương thức gia công

mà thể hiện rõ nhất là việc sử dụng chế độ cắt trên máy

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

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

Giao diện dữ liệu (tiêu chuẩn/chuyên dụng)

Giao diện dữ liệu (tiêu chuẩn/chuyên dụng)

Hình 1.5 Nguyên lý kỹ thuật CAD/ CAM-CNC

Máy công cụ CNCRobot (IR)

Trung tâm tế bào gia công CNC

FMS DESK…)

+ Cimatron + TRAUB + DENFORD + Master CAM + Heidenhain + Boxfort MTS, v.v…

Hình 1.4 – Mức tiếp cận CAD/CAM với hệ phần cứng và phần mềm

 Giao diện CAD/CAM:

Để đảm bảo tính chất tương thích, tích hợp liên thông, linh hoạt của các hệ CAD/CAM phải có giải pháp chuyển tiếp giữa các phân hệ trong phạm vi của từng

hệ và giữa các hệ CAD/CAM được kết nối với nhau thông qua giao diện CAD/CAM Giao diện xét theo hai phần là phần cứng và phần mềm có những chức năng: Giao diện quá trình, giao diện hệ thống, giao diện nối tiếp với các thiết bị dữ liệu ngoài, giao diện với người vận hành

Giao diện xét về chức năng trao đổi dữ liệu gọi là giao diện dữ liệu, để chuyển đổi dạng dữ liệu của một hệ CAD/CAM này sang dạng dữ liệu của một hệ CAD/CAM khác khi tích hợp hai hệ CAD/CAM với nhau Các hệ CAD/CAM khác nhau có các cấu trúc dữ liệu khác nhau về đối tượng xử lý (chi tiết, sản phẩm) Chuyển giao dữ liệu có nghĩa là dịch dữ liệu theo hai cách: Dịch trực tiếp và dịch gián tiếp thông qua quy cách trung gian tiêu chuẩn như IGES, DXF, STEP, PDES…

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

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

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

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

Ở cách dịch gián tiếp người ta sử dụng hệ chuyển giao dữ liệu gián tiếp thông qua tệp trung gian Tệp trung gian có cấu trúc cơ sở dữ liệu trung gian, không phụ thuộc vào hệ thống nào riêng biệt Hiện tại có nhiều tệp trung gian khác nhau được dùng, mà điển hình là: IGES, DXF, STEP, IGS Tệp trung gian còn được gọi là giao diện dữ liệu tiêu chuẩn, đây là cách chuyển giao dữ liệu gián tiếp giữa các hệ cơ sở dữ liệu khác nhau Tuy vậy ở cách này, từng hệ thống phải có một cặp bộ xử lý để chuyển đổi dữ liệu riêng của nó thành quy cách tệp trung gian

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

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

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

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

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

Việc triển khai các mô hình kỹ thuật đối với các quá trình nối tiếp trong hệ CAD có những ưu điểm như: tránh được công việc trùng lặp nhờ khâu nạp dữ liệu, loại trừ nguồn gốc phát sinh sai số, sử dụng nhiều lần dữ liệu, tăng tốc trao đổi dữ liệu, tích hợp hoá các thành phần có ứng dụng máy tính…

Trong phạm vi chuyển giao dữ liệu giữa hai hệ thống CAD/CAM, khâu trao đổi dữ liệu chỉ có thể thông qua cách diễn tả dữ liệu trung gian Công cụ để thực hiện trao đổi hiện nay đối với các dữ liệu kỹ thuật và các bản vẽ CAD trong lĩnh vực Cơ khí trước hết phải kể đến các giao diện VDAFS và IGES Những thông tin

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

Các cơ sở

dữ liệu gốc

(A)

Bộ tiền xử lý (pro-processor)

Tệp trung gian tiêu chuẩn

Bộ hậu xử lý post- processor

Cơ sở dữ liệu riêng (B) Hình 1.6 Hệ chuyển giao dữ liệu gián tiếp thông qua tệp trung gian

+ Hệ tiền xử lý có chức năng là trợ giúp chuyển đổi các dạng dữ liệu chuyên dụng và đặc trưng của hệ thống thành dạng trung gian, sau đó hệ hậu xử lý sẽ chuyển đổi tiếp dạng trung gian thành dạng phù hợp, có giá trị phù hợp với hệ thống nhập vào Mô hình tổng quan về truyền dẫn dữ liệu giữa các hệ CAD/CAM được thể hiện như sau (hình 1.7)

PHICS – Programers Hierarchica Graphic System

GKS-3D – Graphic Kernel System

CGI – Computer Graphic Interface

CGM – Computer Graphic Metafile

IGES – Initial Graphic Exchange Specification

SET – Standard Exchange transport

VDAFS-VAD – Flachenschnitt

PDES – Produce Data Exchange Specification

STEP – Standard for Exchange of Product Model Data

CAD-NT-CAD – Normteile

APT – Automatically Programmed Tools

MAP – Manufacturing Automation Protocol

TOP – Technical and Office Protocol

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

…

Mô hình sp:

PDES, STEP, CAD - NT

…

Điều khiển máy:

IRDATA, APT, CLDATA

…

Hệ thống tự động:

MAP, TOP,

… Hình1.7 Các giao diện dùng trong lĩnh vực Cơ khí

nghĩa là không phụ thuộc vào sự lựa chọn hệ thống và cấu trúc hệ thống Ngày nay dạng trung gian của dữ liệu được tạo lập theo nhiều hướng khác nhau và có hàm lượng thông tin khác nhau Ngoài ra dạng giao diện dữ liệu trung gian có có giao diện dữ liệu trực tiếp ở dạng các hệ chuyển đổi chuyên dụng phụ thuộc hệ thống -

để hỗ trợ quá trình trao đổi dữ liệu giữa hai hệ thống CAD/CAM

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

Các phương án triển khai thiết kế kết nối liên thông CAD NC được thực hiện – theo sơ đồ ý tưởng sau:

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

Giao diện Người – Máy tính Giao diện nội bộ máy tính

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

Phiếu dụng cụ, gá lắp sơ đồ toạ độ

Môdun CAD - CAM

Phương án 3 Tích hợp CAD và lập trình NC

Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

1.2 5 CAD/CAM thông minh

Quá trình sản xuất sản phẩm ngày càng được chuyên môn hóa, việc chế tạo

ra một loại sản phẩm được chia tách thành nhiều công đoạn riêng biệt nhưng có quan hệ mật thiết với nhau theo một tiêu chuẩn chung thống nhất hợp thành quy trình sản xuất Dưới đây là hai sơ đồ thuật toán của hai chu trình sản xuất hiện nay:

Quy trình thiết kế thuận Quy trình thiết kế đảo chiều

Hình 1.9 Sơ đồ quá trình thiết kế thuận và thiết kế đảo chiều.

Tối ưu thiết kế, bản vẽ thiết kế

(CAE/CAD) Chuẩn bị gia công (CAM/CAPP)

Chế thử, mô phỏng (RP/CNC/CAM)

Sản xuất đại trà

Kiểm tra thực tiễn

Sản phẩmthực

Số hóa sản phẩm (Data Capture)

Xử lý dữ liệu số hóa

CAD/CAM/CAE/CAPP

Chế thử, mô phỏng (RP/CNC/CAM)

Sản xuất đại trà

Kiểm tra thực tiễn

Ứng dụng của công nghệ đảo chiều:

- Trong lĩnh vực nghệ thuật công nghệ đảo chiều được thể hiện ở việc sao chép hay phân tích các đặc điểm nét vẽ của các kiệt tác hội họa, điêu khắc

10 CHình 1 ông nghệ đảo chiều trong nghệ thuật

- Công nghệ đảo chiều có vai trò rất lớn trong cải tiến mẫu mã sản phẩm

Hình 1.11 Công nghệ đảo chiều trong cải tiến mẫu mã

- Công nghệ đảo chiều còn được sử dụng khi cần thay thế một chi tiết, bộ phận

mà nhà sản xuất không còn cung cấp, chúng ta phải chế tạo lại chúng mà không hề

có bản vẽ thiết kế Hay khi muốn sản xuất theo một mẫu mã tối ưu trên thị trường

mà nhà thiết kế ra chúng đã làm mất, làm hỏng, hoặc không muốn cung cấp tài liệu thiết kế

Hình 1.12 Công nghệ đảo chiều trong sửa chữa.

- Trong k ảo cổ ọc, công nghệ đảo chiều cho phép khôi phục hình dạng của h hcác sinh v t th i ti n sậ ờ ề ử ự d a trên các hóa th ch cạ ổ thu được trong đất, đá hay trong băng mà không hề làm t n h i hay phá ho i m u hóa thổ ạ ạ ẫ ạch đó Thiế ế đảt k o chi u ềcòn cho phép chúng ta t o dạ ựng lại các mẫu tượng c , khôi ph c l i các công trình ổ ụ ạ

kiến trúc, nghệ thuật cổ đã bịtàn phá trong lịch sử

Hình 1.13 Công nghệ đảo chiều trong khảo cổ học.

- Trong y học công nghệ ết kế đảo chiều cho phép chúng ta có thể ạo ra các thi t

b phộ ận cơ thể phù hợp cho t ng b nh nhân trong th i gian ngừ ệ ờ ắn để thay thế cho các khuy t tế ật, các bộ ậ ph n bị ỏ h ng, b tị ổn thương, bị hư h i do tai nạn hoặc do bẩm ạsinh như xương, khớp, răng hàm, mảnh s ọnão…

1.2.6 Mục tiêu và ý nghĩa của hệ thống CAD/CAM

Dòng thông tin chính trong một doanh nghiệp được xuất phát từ các lĩnh vực xác định khái niệm sản phẩm (thiết kế, cấu trúc, chuẩn bị gia công) đến các lĩnh vực

Hình 1.14 Công nghệ đảo chiều trong y học.

gia công chế tạo sản phẩm Để cho chất lượng sản phẩm tốt hơn, thời gian sản xuất ngắn hơn, tính linh hoạt tăng lên và như vậy tính kinh tế sự cạnh tranh cao hơn bắt , buộc ở tất cả các khâu của quá trình sản xuất sản phẩm cần phải tìm và ứng dụng các khả năng quay vòng sản xuất

Từ đầu thế kỷ 20 nhiều doanh nghiệp đã sử dụng các phương pháp mới chocác lĩnh vực gia công có hiệu quả cao và từ đó nhằm đa dạng hoá gia công (Tất cả các khâu tăng hơn 1000%) thì trong lĩnh vực xác định sản phẩm chỉ tăng được khoảng 20% Mặt khác việc tạo ra cấu trúc và phát triển chiếm khoảng 75% và chuẩn bị sản xuất chiếm khoảng 10% trong việc ấn định một sản phẩm

Ở hình 1.15 chỉ rõ ở phía bên trái việc thiết kế các kết cấu bằng tay do người giàu kinh nghiệm thực hiện Việc làm thủ công này chiếm mất khoảng 50% Những công việc này hoàn toàn có thể mô tả bằng thuật toán dưới sự hỗ trợ của máy tính trong trường hợp định nghĩa sản phẩm bằng một hệ thống CAD/CAM

Thiết kế truyền thống Thiết kế với CAD/CAM

Hình 1.15 Tác động của hệ thống CAD tới khả năng tạo hình trong thiết kế

Thực chất mục đích ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM ngày nay có thể nâng cao chất lượng sản phẩm Ở bước thứ nhất là phải nhận biết được các lỗi và giải quyết lỗi đó như vậy sẽ không làm ảnh hưởng đến công đoạn kế cận hay không ảnh hưởng đến các chức năng sản xuất sau này Làm như vậy sản phẩm sẽ ít có lỗi và giá thành sản phẩm mới giảm, ở hình 1.16 cho thấy ý nghĩa của việc sử dụng thiết bị phát hiện lỗi sớm.

Hình 1.16 Khả năng phát hiện lỗi và chi phí cho việc khắc phục trong quá trình

thiết kế

Hệ thống CAD/CAM có thể hỗ trợ nâng cao chất lượng sản phẩm qua:

- Tạo hình dáng chính xác cho sản phẩm và thuyết minh sản phẩm mới bằng sự

hỗ trợ của máy tính (Tạo mẫu cho sản phẩm nhanh và chính xác)

- Xây dựng tài liệu nhanh và chính xác (Tiêu chuẩn hoá và công nghệ chuẩn)

- Linh hoạt trong thiết kế và gia công

Mục tiêu này phù hợp cho mọi trường hợp, nó không phụ thuộc vào hệ thống CAD/CAM có là một phần của phương án giải quyết vấn đề hay không hay nó là một khâu của hệ thống CIM Thêm vào đó việc đặt mục tiêu trang bị cho sự kết nối giữa chi tiết của CAD/CAM trong một mối liên kết thông tin đồng bộ

- Để tăng thêm khả năng đáp ứng cho các khách hàng đặc biệt bằng một hệ thống CAD/CAM có khả năng trong mọi công đoạn của hiết kế phát triển sản phẩm đều t

có thể quay vòng một cách linh hoạt để đáp ứng nguyện vọng của khách hàng, ở đó

có thể sự thay đổi dữ liệu có trước hay thực hiện giải quyết các vấn đề theo tiêu chuẩn hoá và từ đó các thay đổi sẽ tác động đến các tài liệu công nghệ một cách nhẹ nhàng

- Có khả năng đồng thời cùng một lúc CAD/CAM thống nhất được các kết quả của quá trình thiết kế phát triển, kết cấu và chuẩn bị sản xuất, nó sẽ bị giảm khi quyết định sử dụng dụng cụ tĩnh của kỹ thuật vĩ mô

- Tại các nước phát triển thời gian chu trình là rất lớn (chu kỳ) nó sẽ được giảm khi sử dụng CAD/CAM, công việc quay vòng sản xuất với sự hỗ trợ của CAD/CAM sẽ được thực hiện nhanh hơn so với các hình thức trước đây (tăng tốc

và dễ hơn trong phạm vi thiết kế và hình thành sản phẩm) nó tránh được sự tăng giờ

và chậm thời gian sản xuất

- Từ cơ sở thời gian thông thường không lấy phương án đặc biệt nhất mà lấy theophương án tối ưu nhất để giành lấy thời gian thông qua việc thiết kế trên hệ thống CAD/CAM, cái đó nó giúp cho ta phát triển và đánh giá các giải pháp (thiết kế & chế tạo) Qua đó nó cho phép tìm ra kết quả tốt nhất cho dự án cũng như cho quy trình mẫu

- Sử dụng CAD/CAM có khả năng sử dụng tiếp các dữ liệu sản xuất mà máy tính lưu dữ cho các công đoạn kế cận hay cho toàn bộ quá trình sản xuất sản phẩm (ví dụ truyền các dữ liệu về hình dạng hình học, cấu trúc của chi tiết đến công đoạn lập kế hoạch sản xuất, gia công và lắp ráp )

- Các doanh nghiệp có trang bị CAD/CAM mạnh họ sẽ luôn có ưu thế trong việc cung cấp khối lượng lớn sản phẩm trong thời gian ngắn, các tài liệu của sản phẩm được đọc và viết dưới dạng số hoá, đôi khi ý nghĩa này được coi như nghĩa vụ trong việc sử dụng hệ thống CAD/CAM Khi các dữ liệu sản xuất hãy còn tồn tại trên máy mà ta sử dụng hệ thống CAD/CAM sẽ cho phép các doanh nghiệp tăng sức cạnh tranh

Do trong nhiều doanh nghiệp tính thuyên chuyển của các kỹ sư và các nhà quản lý theo nguyện vọng trở thành một vấn đề Yêu cầu sử dụng hệ thống

CAD/CAM đã trở thành một hệ thống lưu trữ các Know how (Kinh nghiệm sản xuất, phương thức sản xuất) của doanh nghiệp và với cái đó đã giữ được các kiến thức của các thành viên trong doanh nghiệp Ngoài ra nó còn giúp cho các đồng nghiệp trẻ nhanh chóng tiếp cận được với CAD/CAM.

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO VÀ CÔNG NGHỆ GIA

CÔNG CHẤT DẺO

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

Một trong những khó khăn lớn nhất mà con người phải đối mặt trong thế kỷ mới là sự cạn kiệt về nguồn nguyên vật liệu như gỗ và kim loại… Tuy nhiên, hiện nay, chính nhờ sự phát triển như vũ bão của khoa học kĩ thuật đã đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu của con người về mọi mặt Những vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn đã được tìm thấy, trong đó nổi bật trên hết là vật liệu nhựa Những sản phẩm từ nhựa chiếm một tỉ trọng ngày càng lớn, sản phẩm nhựa được sử dụng hầu hết trong tất cả các lĩnh vực trong công nghiệp cũng như trong dân dụng, từ những vật liệu thông dụng trong cuộc sống cho đến những chi tiết máy đòi hỏi yêu cầu cao Với ưu điểm lí, hóa tính như nhẹ, dẻo dai, đàn hồi tốt, bền, không bị ăn mòn hóa học và đặc biệt có thể tạo hình phức tạp và có thể tái sinh Tại các nước phát triển như Mỹ, Canada, khối liên hiệp Châu Âu, Nhật Bản, các sản phẩm nhựa ngày càng chiếm ưu thế và dần thay thế các sản phẩm bằng gỗ, kim loại… đang ngày càng khan hiếm

Ngày nay, vật liệu nhựa đã tạo ra được những sản phẩm đáp ứng những yêu cầu cao, các chi tiết máy dần dần được thay thế bằng nhựa làm cho giá thành chế tạo giảm xuống đáng kể, tiết kiệm công sức chế tạo và vật liệu quí, trong khi khả năng làm việc của các chi tiết đó vẫn đảm bảo như bánh răng, vỏ máy, vỏ xe… Các sản phẩm nhựa cũng khẳng định được tính đa dạng và thông dụng trong cuộc sống như keo dán, vỏ bọc cách điện, vật liệu cách li, vật liệu làm sàn, ống lắp ráp, các thiết bị phòng tắm, dây cáp, dây điện cách điện, phần lớn các chi tiết đúc và dây dẫn dùng trong hệ thống điện thoại… Trong dân dụng, sản phẩm nhựa đã đi sâu vào những ngóc ngách nhỏ nhất như chén, đĩa, chậu, xô, bàn ghế…

Tóm lại, hiện nay ngành nhựa trên thế giới được quan tâm và phát triển mạnh mẽ Nó là mục tiêu nghiên cứu và chế tạo các sản phẩm nhựa cao cấp của các nước hiện nay

2.1.2 Tình hình ngành nhựa Việt Nam thời kì 1997-2007

Như chúng ta đã biết, ngành nhựa Việt Nam năm 1989 có mức sản lượng bằng với mức sản lượng năm 1975 là 50.000 tấn, có nghĩa là 15 năm không hề có tăng trưởng, mức bình quân tỉ lệ chất dẻo đầu người chỉ có 0,7kg/người Bắt đầu từ năm 1990, sau khi Nhà nước thực hiện chính sách mở cửa, thực hiện nền kinh tế thị trường, ngành nhựa mới phục hồi và phát triển cao: tăng trưởng 35%/năm trong suốt 7 năm 1990 1997 và đến năm 1997 đã đạt sản lượng 380.000 tấn, chỉ số chất -dẻo bình quân đầu người 5kg/người Tốc độ tuy tăng trưởng cao, song trong giai đoạn này mức tăng trưởng tuyệt đối hàng năm mới chỉ đạt 40.000 tấn/năm bởi lẽ xuất phát điểm của ngành nhựa quá thấp

Thời kì 1997 2002 mới thật sự là thời kì bùng nổ của ngành nhựa Việt Nam

-cả về số lượng lẫn chất lượng Tốc độ tăng trưởng bình quân là 26%/năm Mức tăng trưởng tuyệt đối bình quân trên 150.000 tấn/năm Năm 2002 ngành nhựa Việt Nam đạt sản lượng trên 1.260.000 tấn, mức chỉ số chất dẻo bình quân đạt 15,6kg/người Thời kì hiện nay là thời kì phát triển mạnh mẽ và toàn diện của ngành nhựa Việt Nam trên tất cả các lĩnh vực: Bao bì: 460.000 tấn chiếm 37%, vật liệu xây dựng: 190.000 tấn chiếm tỉ trọng 15%, sản phẩm gia dụng thông thường: 500.000 tấn chiếm tỉ trọng 40%, sản phẩm nhựa kĩ thuật: 100.000 tấn chiếm tỉ trọng 8%, sản xuất nguyên liệu: có 2 nhà máy sản xuất PVC với công suất 200.000 tấn và một nhà máy sản xuất DOP và 3 nhà máy sản xuất PVC compound

Lĩnh vực chế tạo thiết bị và khuôn mẫu: nhiều cơ sở đã đầu tư thiết bị hiện đại để chế tạo một số loại khuôn mẫu kĩ thuật cao, và bắt đầu chế tạo một số dạng máy ép thủy lực, máy ép đùn

Trong sự tăng trưởng đó, bao bì có tốc độ tăng trưởng cao và toàn diện trên các mặt: Bao bì mềm đơn lớp và đa lớp, bao bì dạng sợi sệt, bao bì rỗng (dạng chai

lọ, thùng chứa dạng thổi), bao bì dạng tấm, định hình sản phẩm theo phương pháp chân không, bao bì thùng chứa dạng ép phun (két bia, két nước ngọt, két nước khoáng )

Riêng bao bì mềm phát triển rất nhanh các loại màng mỏng nhiều lớp, bao gói mì ăn liền, bánh kẹo, sữa, chè, cà phê, mì chính, các loại thực phẩm và hải sản đông lạnh chế biến, bột giặt, … Dạng túi siêu thị cũng phát triển nhanh và bắt đầu

tham gia xuất khẩu sang các thị trường khó tính như Nhật Bản, châu Úc, châu Âu, châu Mỹ Bao bì mềm đặc biệt tiến bộ nhiều về mặt màu sắc và in ấn Hạn chế và dần dần đi đến chấm dứt việc nhập khẩu các loại bao bì này như trước đây Từ các

cơ sở nhỏ và vừa với doanh số 1 2 triệu USD/năm, một số công ty đã vươn lên thành các công ty có tầm cỡ với doanh số 30 triệu USD/năm, như công ty bao bì nhựa Tân Tiến, Liskin, …

-Bao bì dạng sợi dệt từ chỗ gần 30 triệu sản phẩm vào năm 1997 đã đạt sản lượng 1 tỉ bao vào năm 2002, phục vụ bao bì cho các ngành thực phẩm, lương thực, muối, hóa chất, phân bón, thức ăn gia súc … Một số doanh nghiệp đầu đàn đã có sản lượng từ 50 100 triệu bao/ năm như Sadico Cần Thơ, Công Ty Hóa Chất 76, -Tân Đại Hưng, công ty cổ phần nhựa Tân Hóa, …

Bao bì rỗng cũng phát triển theo xu thế bùng nổ Đặc biệt chai PET có tốc độ tăng trưởng chóng mặt, năm 2002 đạt con số gần 1 tỉ chai tức gấp 450 lần so với 8 năm trước đó Có doanh nghiệp đã được xác định là đứng thứ 3 khu vực Đông Nam

Á là công ty trách nhiệm hữu hạn nhựa Ngọc Nghĩa

Riêng trong lĩnh vực vật liệu xây dựng thì ống cấp nước, dẫn nước, thoát nước, ống cáp điện, cáp viễn thông và sản phẩm “profile” có tốc độ tăng trưởng mạnh nhất Riêng ống có sản lượng tăng gấp 50 lần so với 10 năm trước Các sản phẩm tấm trần, tấm lợp, sàn nhà, vách ngăn, cửa ra vào, cửa sổ đang thay thế dần cho gỗ bởi sự bền chắc, chống ẩm mốc và giá thành hợp lí Cũng như lĩnh vực bao

bì, trong lĩnh vực này cũng xuất hiện nhiều doanh nghiệp tầm cỡ như: Bình Minh, Thiếu Niên Tiền Phong, vật liệu Bưu Điện… với sản phẩm lên đến hàng chục tấn -sản phẩm một năm

Sản phẩm tiêu dùng thông thường ngày càng đa dạng, nhiều mẫu mã, màu sắc đẹp và bền, được người tiêu dùng chấp nhận Không những đẩy lùi hàng nhập khẩu mà còn bắt đầu tham gia xuất khẩu Nhiều doanh nghiệp tầm cỡ như: nhựa Long Thành, nhựa Đại Đồng Tiến, nhựa Sài Gòn, …

Các loại sản phẩm kĩ thuật phục vụ cho ngành điện điện tử, viễn thông, - điện lạnh ô tô, xe máy … ngày càng phát triển và tăng nhanh tỉ trọng Hiện nay, các sản phẩm kĩ thuật đòi hỏi việc đầu tư nghiêm túc về thiết bị và khuôn mẫu, mà đặc biệt là khuôn mẫu vì có những loại khuôn còn đắt hơn thiết bị Năm 1997 các cơ sở

sản xuất còn ít và nhỏ bé Nhưng tới nay các doanh nghiệp đã sản xuất được vỏ tivi,

vỏ video, vỏ điện thoại cố định, vè, bửng, mặt nạ xe máy Nhất là lĩnh vực quạt điện phát triển rất mạnh đến mức giá thành thấp hơn nhiều lần so với hàng ngoại nhập trước kia, trong khi đó chất lượng và mẫu mã không hề thua kém

Trong lĩnh vực nhựa kĩ thuật, việc sản xuất phụ liệu cho ngành giầy da cũng bắt đầu được quan tâm và phát triển

Về thị trường xuất khẩu, chúng ta đã có nhiều thị trường như Nhật Bản, Úc, châu Âu, châu Mỹ với tổng số sản phẩm ước chừng 150 triệu USD trong năm 2002

2.1.3 Xu hướng phát triển của ngành nhựa tới năm 2010

Với tốc độ phát triển trên đây, căn cứ vào những chỉ tiêu phát triển kinh tế 10 năm (2001 2010) của Nhà nước, với mức tăng bình quân GDP 7%/năm thì thu nhập -bình quân đầu người 860 USD/người vào năm 2010 Mức tăng trưởng công nghiệp nói chung từ 13 14%/năm Ngành nhựa Việt Nam hồ hởi bước vào thập niên đầu -của thế kỉ 21

Chúng ta dự kiến mức tăng trưởng của công nghiệp nhựa Việt Nam là 15%/năm trong 10 năm từ 2001 2010, cao hơn mức tăng trưởng công nghiệp chung -

là 2% (mà bình quân trước đó của ngành công nghiệp nhựa là 30%/năm) Tới năm

2010 sản phẩm toàn ngành nhựa sẽ đạt con số 3.850.000 tấn và mức bình quân chỉ

số chất dẻo là 40kg/người, doanh số từ 1,6 tỉ USD/năm tăng lên 7 tỉ USD vào năm

2010

Sự tăng trưởng đó dự kiến sẽ phân ra như sau:

- Bao bì (tốc độ tăng trưởng 15%/năm) đạt sản lượng 1.400.000 tấn

- V ật liệu xây dựng (tốc độ tăng trưởng 15%/năm) đạt sản lượng 600.000 tấn

- Sản phẩm gia dụng thông thường (tốc độ tăng trưởng 13%/năm) đạt sản lượng 1.400.000 tấn

- Sản phẩm kĩ thuật (tốc độ tăng trưởng 20%/năm) đạt sản lượng 450.000 tấn Với tốc độ tăng trưởng như trên, đã đặt ra cho doanh nghiệp nhựa những nhiệm vụ cấp bách về đầu tư chiều sâu và cả đầu tư mở rộng Lượng vốn để có thể đầu tư tối thiểu phải là 1 tỉ USD Ở đây đưa ra những giải pháp hữu hiệu đặt ra cho các doanh nghiệp của nước ta và cả cho Nhà nước Một trung tâm tư vấn đầu tư và xúc tiến thương mại của hiệp hội nhựa Việt Nam(VPA) cần phải được củng cố và

phát triển để góp phần vào hoạt động hữu hiệu cho các doanh nghiệp Bộ Tài Chính

có công văn 27/9/2002 xác định Nhà nước có khoảng tài trợ 50% cho các dự án xúc tiến xuất khẩu mà Hiệp hội nhựa Việt Nam là 1 trong 7 hiệp hội trên cả nước được giao nhiệm vụ này

Riêng về mặt cung cấp nhiên liệu, nếu chỉ yêu cầu đảm bảo 30% nguồn nguyên liệu trong nước cho sản phẩm trên thì chúng ta cần có trên 1 triệu tấn nguyên liệu Như vậy, nhiệm vụ đặt ra cho chúng ta là phải có 2 3 nhà máy sản xuất -PVC với công suất tối thiểu 500.000 tấn Chúng ta cần có hai nhà máy sản xuất PP

và PE với công suất tối thiểu là 700.000 tấn Việc có một nhà máy sản xuất nhiênliệu PS và mở rộng liên doanh sản xuất POP là tất yếu Đầu tư cho nguyên liệu thì vốn phải trên 2 tỉ USD Vì vậy chúng ta cần có được sự hỗ trợ của Nhà nước ngành hóa dầu trong nước và cần sự hợp tác với các doanh nghiệp nước ngoài

2.2.2 Đặc tính chung của polymer

Polymer là loại vật liệu nhẹ (ρ = 0,8 – 2,2 g/cmP

3

P

), mềm dẻo (E nhỏ), có khả năng thấu quang tốt, dễ bị thẩm thấu bởi các chất khí, dẫn nhiệt kém, dẫn điện kém, bền với hóa chất, có khả năng tái sử dụng cao (tái sinh, chất đốt), có nhiệt độ gia công thấp (250P 0

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

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

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

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

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

2.2.4 Phân loại polymer

2.2.4.1 Theo cơ sở nguồn gốc nhận Polymer

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

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

2.2.4.2 Theo tính chất cơ lý đặc biệt

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

CH CH

2

6 5

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

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

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

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

2.2.4.4 Theo phương diện công nghệ.

- Chất dẻo nhiệt dẻo

- Ở nhiệt thường độ kết tinh có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất của PE như: tỷ trọng, độ cứng bề mặt, môđun đàn hồi, độ bền kéo, sự trương nở và độ hòa tan trong các dung môi hữu cơ, độ thấm khí,

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

LDPE, LLDPE, VLDPE

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

Độ kết tinh khoảng 70% PP không mùi, không vị, không độc PP có

độ bóng cao, tính bám dính kém, tính kháng nhiệt tốt hơn PE, cách điện và tính chất hóa học tốt Có khả năng gia công bằng các phương pháp gia công thông thường.2.2.5.3 Polystyren PS

Nhựa Polystyren – PS được sản xuất bằng cách trùng

hợp các Monome styren Công thức hoá học của Polystyren:

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

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

2.2.5.4 Polyvinilclorit PVC

- Nhựa PVC có cấu trúc hoá học như sau:

- Tỷ trọng của PVC vào khoảng từ 1,38 ÷ 1,4g/cmP 3

P

, cao hơn nhiều so với một số loại nhựa khác PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia, hàm lượng Monomer còn lại, và khi gia công sinh khí…

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

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

PVC là vật liệu nhạy nhiệt Ở nhiệt độ ≥140P

dùng các chất ổn định nhiệt như: chất chống việc tách khí HCl, chất trung hòa, chất hấp thụ tia cực tím, chất chống oxy hóa.

C hoặc cao hơn sẽ bị phân huỷ

- Dễ kết hợp với chất hoá dẻo dạng este (ngoại trừ dioctilftalat) Lượng chất hoá dẻo cho vào trong Polymer hạn chế ở 20%

2.2.5.6 Polyamit PA (Nylon)

Cấu trúc phân tử: PA là sản phẩm của quá trình trùng ngưng các axit amin hoặc

hợp chất của nó, vì vậy có nhiều loại Polyamit như PA6, PA11, PA6T

- Polyamit có thể gia công bằng nhiều phương pháp khác nhau: đúc thông thường, đúc phun, ép, cản, đùn, chuốt, dập, quay ly tâm…

- Được dùng trong việc tạo màng, vật liệu phủ lên gỗ, thép, bê tông, gốm, da như

là vật liệu đệm hoặc keo dán Vật liệu dạng này dễ dàng kết hợp với chất hoá dẻo, chất phòng lão, chất màu…

2.2.6 Những ứng dụng của chi tiết nhựa nhiệt dẻo

2.2.6.1 Ứng dụng của Polyetylen (PE)

- Bọc dây điện, dây cáp: Dây điện thoại, điện tín, đài thu phát, dùng cho điện

cao tần,… do PE có tính cách điện cao, độ thấm hơi nhỏ

- Sản xuất ống dẫn: PE là loại Polyme được sử dụng để chế tạo các loại đường

ống nhiều nhất Vì ống PE không bị ăn mòn, sức cản nhỏ khi có chất lỏng chảy qua,

dễ lắp ráp, mềm, chịu lạnh tốt,…

- Màng và tấm PE: Để sản xuất các loại màng mỏng ta dùng LDPE (đặc biệt là

LLDPE, VLDPE) vì HDPE cứng và dòn hơn Màng PE dùng để bao gói hàng, bảo

vệ máy móc và các chi tiết máy, làm các khinh khí cầu, áo mưa, khăn trải bàn, mái che,

- Sản phẩm đúc phun: Đúc phun là phương pháp được áp dụng rộng rãi nhất để

gia công sản phẩm định hình bằng vật liệu Polyetylen Nhiệt độ gia công khoảng

- Loại trong dùng cho bao bì y tế, bao bì thực phẩm, xylanh tiêm, kệ vi deo, sản phẩm loại đặc biệt cho thực phẩm, không mùi và có độ bóng bề mặt cao

2.2.6.3 Ứng dụng của Polystyren (PS)

- Sản phẩm ép phun: Nhựa PS dễ dàng gia công bằng phương pháp đúc phun

với nhiệt độ khoảng từ 185 đến 230P 0

nhiệt độ làm nguội khuôn vào khoảng 450 P

P

C Chu kỳ đúc phun sản phẩm từ nhựa PS không lớn, vào khoảng 30 ÷ 60 giây

phương pháp đùn trên máy trục vít Phương pháp này thường gia công ống, thanh, băng, màng, và sợi Nhiệt độ gia công trong máy trục vít từ 150 ÷ 160P

0

P

C, còn ở đầu đùn là 180 ÷ 190P

2.2.6 .4 Ứng dụng của PVC

PVC được tách thành hai nhóm chính là PVC cứng và PVC mềm

- PVC cứng: Thành phần của nó chủ yếu là bột PVC, chất ổn định nhiệt, chất bôi

trơn và các phụ gia khác (không có chất hoá dẻo) Là loại vật liệu chất dẻo có cơ tính cao so với một số loại chất dẻo khác, nên nó được dùng nhiều trong ngành cơ khí chế tạo máy PVC cứng là bền vững trong môi trường hoá chất Nhưng không thật bền vững với môi trường kiềm Chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hoá học và các ngành công nghiệp khác Có thể dùng để chế tạo ống dẫn, cánh quạt, bộ chia, … ống dẫn và các bộ phận trong thiết bị quạt hơi, gió thường xuyên tiếp xúc với các khí và hơi có chứa các chất ăn mòn

+ Chất dẻo PVC cứng thường được dùng để bọc lót lên kim loại, gỗ, bêtông trong các thiết bị và bể chứa Tấm PVC cứng cũng được dùng để bọc lót các thùng bằng kim loại chứa đựng hoá chất

+ Ống dẫn, tấm PVC cứng thường được gia công bằng phương pháp đùn, cán liên tục Các sản phẩm định hình như các chi tiết trong máy bơm, các bánh răng… thường được chế tạo bằng phương pháp đúc phun

- PVC mềm: Ngoài các chất ổn định nhiệt, chất bôi trơn, chất độn người ta còn

cho chất hoá dẻo vào trong PVC sẽ làm thay đổi hàng loạt tính chất cơ lý của chúng

(PVC mềm) Thường cứ 100% phần trọng lượng của PVC có 20% 80% phần -

trọng lượng chất hoá dẻo Người ta dùng PVC mềm để sản xuất ra các sản phẩm có

tính chất mềm mại, có độ dẻo khi hạ thấp nhiệt độ Nó phù hợp trong gia công các

sản phẩm như màng mỏng, lớp phủ, bột nhão, nhựa xốp, vải giả da, và các loại sản

phẩm khác Nhựa PVC mềm thường được dùng trong công nghiệp cách điện, bền

thời tiết, chống thấm, bền xăng dầu và mềm dẻo,….Ngoài ra nhựa PVC mềm cũng

có thể được gia công trong máy đùn để tạo ra các sản phẩm dạng ống, sợi, …

2.2.6.6 Ứng dụng của PVA

- PVA được ứng dụng trong công nghiệp sơn do tính chất bám dính tốt, mềm

mại, bền thời tiết, không màu của chúng PVA dùng làm keo dán, phủ tráng lên các

vật liệu như da, giấy, vải

- Không dùng PVA trong việc tạo ra các chi tiết máy và hàng tiêu dùng do có độ

bền nhiệt thấp, bền lạnh thấp, không bền trong nước và hoá chất

- Keo PVA tuy có độ bám dính tốt, nhưng nếu làm việc lâu dài, chất lượng sẽ

giảm Chính vì vậy không dùng keo này để dán các cấu kiện chịu lực

- Ứng dụng ưu việt của keo PVA là dán thép với kính vô cơ Để keo đóng rắn

nhanh và bền nước có thể trộn lẫn dung dịch nhũ tương PVA (40 ÷ 50% phần khô)

với 5 ÷12% nước hoà tan ureankyl

2.2.6.7 Ứng dụng của PA

- Sợi Polyamit: Vừa nhẹ, lại có độ bền mòn cao, bề mặt ngoài đẹp dùng để sản

xuất vải nhung, vải quần áo, vải phủ bọc, cốt băng tải, bít tất, các loại lưới đánh cá,

làm mành cho các lốp xe đạp, xe máy, ôtô và cả trong máy bay

- Sản phẩm chống ma sát: Được dùng nhiều trong ngành cơ khí chế tạo ra các

loại chi tiết chịu ma sát: ổ trượt, vòng cách ổ lăn, thanh trượt và bánh răng,…