NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CATIA THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN CHI TIẾT THÂN TRÊN CHUỘT MISUMI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại công nghiệp hiện nay chất dẻo đóng vai trò rất quan trọng với cuộc sống con ngƣời, và mỗi chúng ta ai cũng thấy sản phẩm nhựa dùng trong cuộc sống hàng ngày là vô cùng phong phú và đa dạng, từ các sản phẩm đơn giản nhƣ dụng cụ học tập: bút, thƣớc,… hay đồ chơi trẻ em, tới những sản phẩm phức tạp nhƣ: bàn, ghế, vỏ tivi, vi tính, máy in hay các chi tiết dùng trong ô tô và xe máy… Với những tác dụng to lớn của nhựa mạng lại chứng tỏ sự thân thiện và cần thiết của nó. Với các tính chất nhƣ: độ dẻo, nhẹ, có thể tái chế… vật liệu nhựa đã thay thế các loại vật liệu khác nhƣ: sắt, đồng, nhôm, gang… đang ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên. Vì vậy trong tƣơng lai, khả năng thay thế của nhựa đối với các vật dụng kim loại là rất lớn và ngành nhựa có tiểm năng phát triển rất cao. Công nghệ sản xuất các mặt hàng từ nhựa rất phong phú và một trong số đó là công nghệ ép phun. Là một sinh viên đại học với những kiến thức đƣợc giảng dạy trên giảng đƣờng và một phần tiếp thu từ thực tế, em cũng hiểu đƣợc phần nào về công nghệ ép phun và những công cụ hỗ trợ cho việc thiết kế sản phẩm cũng nhƣ thiết kế khuôn ép phun. Với những kiến thức mà chúng em đã đƣợc trang bị trong quá trình học chuyên nghành “Tự động hóa thiết kế công nghệ Cơ khí” trong 4 năm qua em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng CATIA thiết kế, chế tạo khuôn chi tiết thân trên chuột Misumi” Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Thân Văn Thế và các thầy, cô trong bộ môn “Tự động hóa thiết kế công nghệ Cơ khí” trƣờng ĐHSPKT Hƣng Yên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành Đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn! Hƣng Yên, ngày 12 tháng 06 năm 2012. Sinh viên Nguyễn Văn Quang GVHD: ThS Thân Văn Thế 1 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Giáo viên hƣớng dẫn Thân Văn Thế GVHD: ThS Thân Văn Thế 2 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Giáo viên phản biện GVHD: ThS Thân Văn Thế 3 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...........................................................................................................1 PHẦN MỘT. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN ............................................................6 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO ........................................................6 1.1. Khái niệm và phân loại chất dẻo ...................................................................6 1.1.1. Khái niệm chất dẻo .................................................................................6 1.1.2. Phân loại chất dẻo ...................................................................................6 1.2. Tính chất chung của chất dẻo ........................................................................7 1.3. Các đặc trƣng gia công của chất dẻo .............................................................8 1.4. Một số loại chất dẻo thông dụng ...................................................................9 1.4.1. Chất dẻo nhiệt dẻo ..................................................................................9 1.4.2. Chất dẻo nhiệt rắn .................................................................................10 CHƢƠNG II. MÁY ĐÚC ÁP LỰC .......................................................................12 2.1. Cấu tạo chung ..............................................................................................12 2.2. Phân loại máy đúc áp lực .............................................................................17 2.3. Các thông số kỹ thuật của máy đúc áp lực ..................................................17 2.4. Các thông số cơ bản của một số máy đúc phun...........................................19 2.5. Chu trình ép phun ........................................................................................21 CHƢƠNG III. KHUÔN ÉP NHỰA ......................................................................23 3.1. Khái niệm về khuôn ép nhựa .......................................................................23 3.2. Cấu tạo chung của khuôn.............................................................................23 3.3. Cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn ...................................................25 3.4. Các kiểu khuôn phổ biến .............................................................................25 3.4.1. Khuôn hai tấm .......................................................................................25 3.4.2. Khuôn ba tấm ........................................................................................26 3.4.3. Khuôn nhiều tầng ..................................................................................27 3.5. Kết cấu các hệ thống trong khuôn ...............................................................27 3.6. Các chi tiết khuôn cơ bản ............................................................................44 3.7. Trình tự thiết kế khuôn ................................................................................46 3.8. Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn...................................................................46 3.9. Bảo dƣỡng khuôn ........................................................................................47 GVHD: ThS Thân Văn Thế 4 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ PHẦN HAI. THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA ............................49 CHƢƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM CATIA.........................49 1.1. Giới thiệu phần mềm CATIA ......................................................................49 1.2. Lịch sử phát triển phần mềm .......................................................................50 1.3. Một số modul chính trong phần mềm CATIA ............................................50 CHƢƠNG II. THIẾT KẾ KHUÔN NẮP TRÊN CHUỘT MISUMI .................54 2.1. Thiết kế chi tiết ............................................................................................54 2.2. Phân tích tìm điểm phun ..............................................................................55 2.3. Thiết kế khuôn cho chi tiết nắp trên chuột Misumi .....................................57 2.3.1. Tách lòng lõi khuôn ..............................................................................57 2.3.2. Thiết kế khuôn cơ sở .............................................................................58 2.3.3. Thiết kế tấm ghép lòng khuôn, lõi khuôn .............................................61 2.3.4. Thiết kế hệ thống dẫn hƣớng trong khuôn ............................................64 2.3.5. Thiết kế hệ thống đẩy............................................................................66 2.3.6. Thiết kế hệ thống chốt đẩy xiên Loose Core ........................................71 2.3.7. Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa ..........................................................72 2.3.8. Thiết kế miệng phun .............................................................................73 2.3.9. Thiết kế hệ thống làm mát ....................................................................74 2.3.10. Thiết kế các chi tiết tiêu chuẩn khác trong khuôn ................................77 CHƢƠNG III. LẬP TRÌNH GIA CÔNG .............................................................85 3.1. Gia công lòng khuôn....................................................................................85 3.1.1. Chọn phôi ..............................................................................................85 3.1.2. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn............................................85 3.2. Gia công tấm lõi khuôn ...............................................................................89 3.2.1. Chọn phôi ..............................................................................................89 3.2.2. Quy trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn. ......................................89 3.3. Xuất file NC.................................................................................................96 CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN ....................................................................................98 Tài liệu tham khảo .....................................................................................................99 Phụ lục.....................................................................................................................100 GVHD: ThS Thân Văn Thế 5 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ PHẦN MỘT LÝ THUYẾT TỔNG QUAN CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO 1.1. Khái niệm và phân loại chất dẻo 1.1.1. Khái niệm chất dẻo Chất dẻo là một loại hỗn hợp vật liệu dựa trên cơ sở vật liệu polymer và các chất phụ gia khác. Trong đó: Polymer chiếm tỷ lệ lớn, nó là loại vật liệu có phân tử lƣợng cao, là loại hợp chất hữu cơ đƣợc cấu thành từ các đại phân tử, các đại phân tử này đƣợc cấu thành bởi các đơn phân cùng loại (monomer) hoặc một vài đơn phân các loại và mối liên kết giữa các đơn phân này là mối liên kết điện hoá . Các chất phụ gia: chất gia cƣờng, chất ổn định: ánh sáng, nhiệt độ, thời tiết…, chất bôi trơn, hoá dẻo, chống tĩnh điện, chất tạo màu. Chất phụ gia chiếm tỷ lệ từ 20-30% với vật liệu nhiệt dẻo và 5-6% với vật liệu nhiệt rắn. Chất dẻo (Plastic) còn có tên gọi phổ biến ở nƣớc ta là: nhựa. 1.1.2. Phân loại chất dẻo Chất dẻo đƣợc phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau: - Phân loại theo hiệu ứng của polyme với nhiệt độ: Nhựa nhiệt dẻo: Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm Tm thì nó chảy mềm ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đóng rắn lại. Thƣờng tổng hợp bằng phƣơng pháp trùng hợp. Các mạch đại phân tử của nhựa nhiệt dẻo liên kết bằng các liên kết yếu (liên kết hydro, vanderwall). Tính chất cơ học không cao khi so sánh với nhựa nhiệt rắn. Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh đƣợc nhiều lần, ví dụ nhƣ : polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), polymetylmetacrylat (PMMA), poly butadien (PB), polyetylenterephtalat (PET), ... Hình 1.1. Cấu trúc của nhựa nhiệt dẻo tinh thể và vô định hình. GVHD: ThS Thân Văn Thế 6 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiều dƣới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại đƣợc nữa, không có khả năng tái sinh. Một số loại nhựa nhiệt rắn: ure focmadehyt [UF], nhựa epoxy, phenol focmadehyt [PF], nhựa melamin, poly este không no... Vật liệu đàn hồi (elastome): Là loại nhựa có tính đàn hồi nhƣ cao su. - Phân loại theo ứng dụng: Nhựa thông dụng: là loại nhựa đƣợc sử dụng số lƣợng lớn, giá rẻ, dùng nhiều trong những vật dụng thƣờng ngày, nhƣ : PP, PE, PS, PVC, PET, ABS,... Nhựa kỹ thuật: Là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn so với các loại nhựa thông dụng, thƣờng dùng trong các mặt hàng công nghiệp, nhƣ : PC, PA, ... Nhựa chuyên dụng: Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt cho từng trƣờng hợp. - Phân loại theo thành phần hóa học mạch chính: Polyme mạch cacbon: polymer có mạch chính là các phân tử cacbon liên kết với nhau: PE, PP, PS, PVC... Polyme dị mạch: polymer trong mạch chính ngoài nguyên tố cacbon còn có các nguyên tố khác nhƣ O, N, S... Ví dụ nhƣ PET, POE, poly sunfua... Polyme vô cơ: nhƣ poly dimetyl siloxan, sợi thủy tinh, poly photphat, ... Ngoài ra có thể chia thành 2 nhóm: Nhựa gia dụng dùng để chế tạo các chi tiết hay các sản phẩm có độ chính xác và cơ tính không yêu cầu cao nhƣ vỏ bọc dây điện, dép nhựa, thau giặt đồ, ống nƣớc… Nhựa kỹ thuật dùng để chế tạo các chi tiết máy, các chi tiết lắp hay các sản phẩm có yêu cầu về độ chính xác và cơ tính cao nhƣ bánh răng, bu lông, đai ốc, vỏ máy… 1.2. Tính chất chung của chất dẻo - Polymer có các đặc tính cơ bản sau: Tỷ trọng nhỏ ρ = 0,8 ÷ 2,3 g/cm3. Mềm dẻo, mô đuyn đàn hồi E nhỏ. - Khả năng thấu quang tốt (ánh sáng dễ dàng truyền qua). Dễ bị thẩm thấu bởi các chất khí. Dẫn nhiệt kém, độ dẫn nhiệt 4,2.10-2 ÷ 4,2.10-1(W/m.k). Bền với hóa chất. Khả năng tái sử dụng cao, tái sinh hoặc làm chất đốt. GVHD: ThS Thân Văn Thế 7 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Nhiệt độ gia công thấp: 250÷4000C. - Dễ dàng gia công bằng các phƣơng pháp có khả năng tự động hóa đem lại năng suất và chất lƣợng cao nhƣ: đùn, đúc áp lực, dập nóng, hút chân không… Các đặc trƣng gia công của chất dẻo Phân tử lƣợng và mức độ trùng hợp: Với cùng loại vật liệu cơ sở nếu phân tử lƣợng tăng thì tính chất cơ lý hoá của nó càng hoàn thiện nhƣng đồng thời gia công ra sản phẩm càng khó vì độ nhớt, khi 1.3. - nóng chảy sẽ tăng theo mức độ tăng của phân tử lƣợng . Tỷ trọng và hệ số lèn chặt: Khi đƣa vào máy gia công, vật liệu dạng hạt hay dạng bột thƣờng đƣợc định lƣợng bằng các lƣợng thể tích hay khối lƣợng (trọng lƣợng). - Cách định lƣợng bằng thể tích là đơn giản và rẻ hơn cả, song định lƣợng bằng trọng lƣợng lại chính xác hơn. Để sử dụng phép định lƣợng bằng thể tích chúng ta cần phải biết khối lƣợng của một đơn vị thể tích của vật liệu chất dẻo, giá trị này cho bằng g/cm3 và đƣợc chuẩn hóa: Tỷ trọng: ρ = 0,8÷2,3 g/cm3 (polymer là vật liệu nhẹ). Trong thực tế, để xác định khoang nạp liệu, chúng ta cần phải biết hệ số lèn chặt. Đó là tỷ lệ gữa thể tích một đơn vị khối lƣợng vật liệu hạt hoặc bột tơi xốp với thể tích của nó sau khi đƣợc ép tạo lƣới (hoặc lèn chặt). Hệ số lèn chặt: n = (Vvật liệu / Vsản phẩm) = 2,2 ÷2,5. Đặc trƣng chảy của chất dẻo: Nhƣ chúng ta đã biết, hiện tƣợng chảy của các chất dẻo phụ thuộc vào cấu trúc riêng của đại phân tử (độ trùng hợp, hình dạng phân tử). Ngoài ra, các đặc trƣng chảy còn phụ thuộc vào tốc độ chảy và nhiệt độ dòng vật liệu chảy. - + Đặc trƣng chảy của chất dẻo nhiệt dẻo: a. Chỉ số chảy MFI (Melt Flow Index) Chỉ số MFI đánh giá mức độ linh động của vật liệu khi nóng chảy. Với nhiệt độ, áp suất đã cho, trong khoảng thời gian xác định, ngƣời ta ép khối chất dẻo nóng chảy chảy qua khe hở hình trụ có kích thƣớc chuẩn và đo khối lƣợng vật liệu chảy qua nó. MFI dùng để so sánh độ linh động giữa các vật liệu cơ sở. b. Thử nghiệm xoắn ốc Thử nghiệm này dùng cho việc kiểm tra đối chiếu vật liệu cơ sở. Nguyên lý của phép thử nghiệm này là bên cạnh các thông số cố định (nhiệt độ, áp suất) ngƣời ta đo khối lƣợng vật liệu chảy vào khuôn qua rãnh dài hình xoắn ốc và trên cơ sở số đo này ngƣời ta so sánh các chất dẻo. Vật liệu chảy càng nhiều vào khuôn thì đặc trƣng chảy càng hoàn thiện hơn. GVHD: ThS Thân Văn Thế 8 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ c. Giá trị K Giá trị K thay đổi giống nhƣ độ nhớt của vật liệu khi nóng chảy và giá trị K càng lớn thì phân tử lƣợng càng lớn. + Đặc trƣng chảy của chất dẻo nhiệt rắn: a.Độ dài thanh mẫu: Ở đây, khối chất dẻo nhiệt rắn dạng trụ tròn đƣợc nung nóng tới nhiệt độ xác định, ngƣời ta ép khối chất dẻo nhiệt rắn này đi qua một khe hẹp dần. Khi thành hình thanh mẫu, ngƣời ta đo chiều dài để phân tích đặc trƣng chảy.Thanh nào có độ dài lớn hơn chứng tỏ đặc trƣng chảy lớn hơn. Nhƣ vậy có thể so sánh các mẻ vật liệu khác nhau. b. Đo thời gian điền đầy khuôn: Với mẫu thử hình bát hoặc hình chén tròn, bộ khuôn tạo ra mẫu thử đó, đo thời gian nhựa điền đầy khuôn khi bị ép.Ở nhiệt độ, áp suất xác định vật liệu nào có thời gian điền đầy càng nhanh thì độ chảy càng tốt. c. Kiểm tra nhào trộn: Với thử nghiệm này, ngƣời ta đo sự thay đổi tạng thai vật lý của vật liệu phụ thuộc vào thời gian. Nguyên lý của phƣơng pháp này là vật liệu đƣợc đặt vào khoang và nung nóng đến nhiệt độ nhất định, trong khoảng thời gian đó ngƣời ta cho quay cánh trộn với vận tốc quay 10÷300 vòng/phút và đo mômen cần thiết để quay cánh trộn đó. Sự thay đổi mômen đo đƣợc trong quá trình quay cho ta thông tin sự tạo lƣới không gian, “sự mềm” xảy ra giữa các điều kiện xác định. Trên cơ sở các giá trị mômen có thể so sánh hoàn chỉnh các chất dẻo có đặc trƣng chảy khác nhau. 1.4. Một số loại chất dẻo thông dụng 1.4.1. Chất dẻo nhiệt dẻo - PE (Poly Etylen) Không màu, độ cứng không cao, dạng tinh thể, oxy hoá chậm ở nhiệt độ thấp nhƣng tƣơng đối nhanh ở nhiệt độ cao. PE bền trong nƣớc, chống thấm khí tốt. Do độ bền không cao nên dùng để chế tạo các sản phẩm dạng màng, các sợi, dây bọc dây điện, các ống dẫn nƣớc chịu áp lực không cao, chế tạo các chai lọ bằng phƣơng pháp thổi … - PP ( Poly Propylen) Trong suốt, không màu, dạng tinh thể, độ dai va đập kém, có độ bền kéo và độ ổn định nhiệt cao, khó dán. Nhựa PP dùng làm nắp chai, vỏ bút, chai lọ trong y tế, bao bì, dùng trong ngành dệt, giả da, bọc dây điện … GVHD: ThS Thân Văn Thế 9 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ PS (Poly Styren) Không màu, dạng vô định hình, có độ cứng khá tốt, độ dai va đập kém, dễ gia công bằng phƣơng pháp ép phun hoặc đúc áp lực, chịu ăn mòn hoá học tốt. Nhựa PS dùng làm các sản phẩm gia dụng, bàn ghế, ly tách hoặc kết hợp với cao su làm vỏ ruột xe có tính đàn hồi cao… - PVC (Poly Vinyclorid) Nhựa PVC có màu trắng, dạng vô định hình, độ bền thấp, kháng thời tiết tốt, ổn định kích thƣớc, độ bền sử dụng cao, dễ tạo màu sắc. Nhựa PVC có thể cán mỏng 0,01 - 0,05 mm, làm ống nƣớc bằng phƣơng pháp đùn liên tục, các sản phẩm dạng tấm, cách điện, có thể cán lên vải … - PA (Poly Amide) Còn gọi là nylon, có cấu trúc tinh thể, màu từ trắng đục đến vàng xám, độ bền cao, chống va đập tốt nhƣng lão hoá bởi ánh sáng, các loại tia. Nhựa PA dùng để chế tạo bánh răng, ổ lăn, ổ trƣợt, đai ốc… các chi tiết trong máy dệt, ống dẫn xăng, vật liệu trong các sợi dệt, dây cƣớc, độn với cao su làm vỏ xe… - PC (Poly Cacbonat) Có cấu trúc phân tử, độ cứng cao nên khó gia công, ổn định kích thƣớc khá cao, lão hoá chậm, độ dãn dài cao và chịu va đập tốt nhƣng chịu tải có chu kỳ yếu, tính cách điện ở nhiệt độ cao tốt. Nhựa PC dùng để chế tạo các chi tiết giống nhƣ nhựa PA. 1.4.2. Chất dẻo nhiệt rắn - ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) Đƣợc tạo từ ba đơn phân tử: acrylonitrile, butadiene, và styrene. Mỗi đơn phân tử có tính chất khác nhau nhƣ: tính cứng, bền với nhiệt độ và hoá chất là của acrylonnitrile, dễ gia công, độ bền của styrene và độ dẻo độ dai va đập của butadiene. ABS là chất hỗn hợp có ƣu điểm hơn HIPSvà AS cũng nhƣ HDT, độ chống va đập cƣờng độ chống co dãn, độ cứng, độ dai bề mặt và tính chịu nhiệt…đều tốt hơn HIPS và có độ bóng tốt. ABS là chất hỗn hợp có lý tính có thể thay đổi tuỷ theo sự điều chỉnh của tổ hợp. Nhƣ hàm lƣợng tỷ lệ của Acrylonitrile càng cao thì độ cứng và tính chống chảy càng tốt, nhƣng tính lƣu động càng kém và màu nhựa sẽ hơi vàng. ABS có tính hút ẩm khá mạnh nên trƣớc khi gia công phải sấy ở trong khoảng nhiệt độ 75-80oC trong thời gian 2-3 giờ. GVHD: ThS Thân Văn Thế 10 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Nhiệt độ ép phun đình hình 200-300oC nếu cho quá cao có thể thay đổi màu. Mát cắt quá nhanh cũng có thể tạo nên việc thay đổi màu. Nhiệt độ khuôn khi gia công đƣợc giữ trong khoảng 45-55oC, khi đó sẽ đạt đƣợc độ bóng của sản phẩm rất tốt. Độ co rút khi định hình khoảng 0.4-0.8 %. Nhựa ABS dùng để chế tạo các chi tiết trong xe hơi (nắp của các ngăn chứa, vỏ bánh xe…), tủ lạnh, các thiết bị trong gia đình (máy sấy tóc, các thiết bị chế biến thực phẩm, bàn phím máy tính, điện thoại bàn, ván trƣợt tuyết…) - PA6 (Polyamide 6, hay Nylon 6, hay Polycaprolactam) Phân tử gồm các nhóm amide (CONH). Có độ bền, độ cứng cao, chịu nhiệt tốt. Đƣợc sử dụng làm khung, dầm, các giá đỡ cần độ bền và độ cứng vững cao. - PA 66 (Polyamide hay Nylon 6,6) Có độ bền và độ cứng cao, là một trong các loại nhựa có nhiệt độ nóng chảy cao nhất, hấp thụ độ ẩm trong quá trình ép phun. Thuỷ tinh là chất thêm vào thông dụng nhất để tăng cơ tính vật liệu, ngoài ra còn thêm các chất đàn hồi nhƣ: EPDM, SBR để tăng độ bền. Có độ nhớt thấp, dễ dàng chảy vào lòng khuôn, do đó cho phép tạo các vật có thành mỏng. Độ co rút từ 1% đến 2%. Nhựa PA66 dùng để chế tạo các chi tiết trong xe hơi, dùng làm vỏ các thiết bị máy móc - POM (Poly Acetatic) Nhựa Acetals có hai loại Homopolymers và Copolymers. Homopolymer có độ bền kéo tốt, độ bền mỏi cao, cứng nên khó gia công. Copolymers ổn định nhiệt tốt, ít bị ảnh hƣởng bởi hoá chất, dễ gia công. Cả hai nhựa Homopolymers và Polymers là nhựa tinh thể, hút ẩm kém. Nhựa Acetals có hệ số ma sát thấp và ổn định kích thƣớc tốt, nên thích hợp cho việc chế tạo bánh răng và trục. Nhựa Acetals chịu nhiệt tốt, nên đƣợc sử dụng chế tạo các chi tiết trong máy bơm, van… - PBT (Polybutylene Terephthalates) Là một trong những nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật có cơ tính rất cao. PBT là một loại nhựa bán tinh thể, có tính kháng hoá chất rất tốt, hút ẩm rất ít, có tính trở nhiệt và trở điện cao, ổn định dƣới các điều kiện môi trƣờng. Nhựa PBT dùng để chế tạo các thiết bị, dụng cụ trong gia đình và công nghiệp (lƣỡi trong các thiết bị chế biến thực phẩm, các chi tiết trong máy hút bụi, quạt, máy sấy tóc, cửa, vỏ máy, các chi tiết trong xe hơi …), các thiết bị trong ngành điện (công tắc, vỏ cầu chì, bàn phím máy tính, những đầu nối …) GVHD: ThS Thân Văn Thế 11 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ CHƢƠNG II. MÁY ĐÚC ÁP LỰC 2.1. Cấu tạo chung Hình 2.1. Máy đúc áp lực. Một máy đúc áp lực cơ bản bao gồm các hệ thống sau : Hệ thống kẹp (cụm kẹp). Hệ thống khuôn (cụm khuôn). Hệ thống phun (cụm phun). Hệ thống tạo chuyển động và điều khiển chuyển động. Hệ thống hỗ trợ ép phun (cụm ép phun). Hệ thống kẹp Hệ thống kẹp có chức năng đóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá trình làm nguội và đẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép phun. - Hệ thống này bao gồm các bộ phận : Cụm đẩy của máy (Machine ejectors): gồm xylanh thủy lực, tấm đẩy và cần đẩy. Chúng có chức năng tạo ra lực đẩy tác động vào tấm đẩy trên khuôn để đẩy sản phẩm rời khỏi khuôn . Cụm kìm (Clamp cylinders): có hai loại chính là loại dung cơ cấu khuỷu và loại dùng xylanh thủy lực. Chức năng chính là cung cấp lực để đóng mở khuôn và lực để giữ khuôn đóng trong suốt quá trình phun. Cụm kìm dùng cơ cấu khuỷu: Hình 2.2. Cụm kìm dùng cơ cấu khủy. GVHD: ThS Thân Văn Thế 12 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Cụm kìm dùng xy lanh thủy lực: Hình 2.3. Cụm kìm dùng cơ cấu xylanh thủy lực. Tấm di động (Moveble platen). Hình 2.4. Tấm di động và vị trí của nó trên máy. Tấm cố định (Stationary platen): Hình 2.5. Tấm cố định và vị trí của nó trên máy. Thanh nối ( Tie bars ). Hình 2.6. Thanh nối. GVHD: ThS Thân Văn Thế 13 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Cấu tạo chung của hệ thống kẹp. Hình 2.7. Cấu tạo chung của hệ thống kẹp. - Hệ thống khuôn Cụm khuôn gồm hai nửa đƣợc kẹp lên bàn kẹp, một phần nửa cố định đứng yên, phần nửa còn lại di động. Dịch chuyển của bàn kẹp di động cùng nửa khuôn đƣợc thực hiện có thể bằng cơ học hoặc bằng xilanh thủy lực. Nhiệm vụ của các cơ cấu truyền động này là tạo ra lực đóng khuôn và giữ khuôn khít trong quá trình đúc sản phẩm. Chi tiết về cụm thiết bị này sẽ đƣợc trình bày ở chƣơng III. Hệ thống phun Hệ thống phun có nhiệm vụ đƣa nhựa vào khuôn thông qua các quá trình: cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy dẻo nhựa, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm. - Hình 2.8. Hệ thống phun. Hệ thống này gồm các bộ phận : Phễu cấp liệu ( Hopper ). Khoang chứa liệu ( Barrel ). Các băng gia nhiệt ( Heater band ): Gia nhiệt và duy trì nhiệt độ cho nhựa dẻo. Hình 2.9. Băng gia nhiệt. GVHD: ThS Thân Văn Thế 14 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trục vít ( Screw ): Có chức năng nén, làm chảy nhựa dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa dẻo vào khuôn. Hình 2.10. Cấu tạo trục vít. Bộ hồi tự hở ( Non-return Assembly ). Vòi phun ( Nozzle ). Hệ thống tạo chuyển động và điều khiển chuyển động Các máy đúc áp lực đƣợc truyền động và dẫn động nhờ hệ thống điện từ hoặc hệ thống thủy lực. Ngày nay ngƣời ta thƣờng sử dụng hệ thống thủy lực với đặc điểm đơn giản dễ sử dụng. Truyền động bằng thủy lực: Phục vụ cho chuyển động quay: Dùng động cơ thủy lực. Phục vụ cho chuyển động qua lại: Dùng xilanh thủy lực. - Truyền động nhờ hệ thống điện từ: Đối với chuyển động quay: Dùng động cơ điện. Đối với chuyển động tính tiến: Dùng động cơ bƣớc. Khi sử dụng các động cơ điện ngƣời ta sử dụng các bộ phận tạo áp lực cũng nhƣ truyền lực và năng lƣợng bằng máy nén khí, thủy lực hoặc cơ khí. Sự chuyển động bằng cơ khí chủ yếu là cơ cấu bánh răng hoặc bản lề. Trƣờng hợp truyền động bằng thủy lực thì năng lƣợng đƣợc truyền đi bằng dầu thủy lực chịu áp lực cao do bơm cao tạo lên. Khi dùng khí nén thì bằng không khí có áp lực cao do máy nén khí tạo ra. Phổ biến nhất là truyền động bằng thủy lực. Máy đúc áp lực đƣợc điều khiển bằng các thiết bị điện và điện tử. Để vận hành chúng cần có các cụm công tác và điều khiển đƣợc lắp trong một tủ riêng. Chuyển động của trục vít thƣờng đƣợc thực hiện bằng động cơ điện hoặc động cơ thủy lực có điều chính vô cấp thông qua hộp truyền bánh răng. Các trục vít có kích thƣớc lớn thƣờng đƣợc truyền động bằng động cơ điện thông qua hộp giảm tốc vô cấp hoặc phân cấp. Khi truyền động bằng động cơ thủy lực phải dùng van điều chỉnh lƣu lƣợng chất lỏng. GVHD: ThS Thân Văn Thế 15 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Các máy đúc áp lực hiện đại đƣợc trang bị dẫn động điện tử, trong đó các mạch điện đƣợc lắp trên các tấm có thể thay thế đƣơc. Ngày nay các hoạt động quan trọng của máy đúc áp lực đƣợc máy tính điều khiển. - Hệ thống hỗ trợ ép phun Hình 2.11. Hệ thống hỗ trợ ép phun. Đây là hệ thống giúp vận hành máy ép phun. Hệ thống này bao gồm : Thân máy : làm giá đỡ liên kết các chi tiết trên máy với nhau. Hệ thống thủy lực : cung cấp lực đóng mở khuôn, duy trì lực kẹp… Hình 2.12. Hệ thống thủy lực Hệ thống điện : cung cấp nguồn điện cho hệ thống Hình 2.13. Hệ thống điện. GVHD: ThS Thân Văn Thế 16 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Hệ thống làm nguội: cung cấp nƣớc hay dung dịch lảm nguội để làm mát khuôn hay làm nguội chi tiết… Hình 2.14. Hệ thống làm nguội. Phân loại máy đúc áp lực Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại máy ép phun đƣợc sản xuất, ngƣời ta phân chia loại máy ép phun theo các cách sau: Phân loại theo lực kẹp khuôn, có các loại: 50; 100; 200... (tấn). Phân loại theo trọng lƣợng sản phẩm một lần phun tối đa: 2; 3; 8; 10;...50; 120. Phân loại theo vật liệu gia công: máy ép phun nhựa nhiệt dẻo; máy ép phun nhựa nhiệt rắn. 2.2. Phân loại theo hệ thống kẹp: hệ thống kẹp thủy lực; hệ thống kẹp cơ khí; hệ thống kẹp cơ khí - thủy lực. Phân loại theo hệ thống phun: Piston phun; có bộ phận dẻo hóa sơ bộ; trục vít phun. Phân loại theo cách bố trí máy: máy ép phun kiểu đứng; máy ép phun kiểu nằm. Các thông số kỹ thuật của máy đúc áp lực Thể tích đúc Thông số này đƣợc coi là thông số dữ liệu.Hiện tồn tại các máy đúc phun có thể tích đúc từ 2÷30.000cm3 Máy đúc phun thƣờng sử dụng nhất là loại máy có thể tích 63,125,250,500cm3 2.3. Các hãng và các nhà máy thƣờng ra đời những loại máy của một vài dạng kích thƣớc khác nhau bởi thể tích đúc.Điều đó cũng có thể dùng hệ số φ (tỷ số giữa thể tích đúc của loại máy đứng sau so với thể tích đúc của loại máy kế trƣớc) để phân biệt.Hệ số này không nhất thiết phải ổn định.Phần lớn các hang cho ra các loại máy có hệ số φ =1,5÷2,5.Ví dụ ở Liên Xô(cũ) tồn tại các loại máy mà φ = 2, 16, 32, 63, 120, 250, 500, 1000 cm3. GVHD: ThS Thân Văn Thế 17 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Tốc độ phun Thông số này cần đƣợc đảm bảo là tối ƣu, sao cho trong quá trình điền đầy khuôn nó không bị đông cứng ( vận tốc không đƣợc quá nhỏ) và đồng thời cũng không lớn quá để xảy ra hiện tƣợng phân hủy vật liệu do ma sát. Lƣu lƣợng phun( tốc độ tính= cm3/s) đƣợc đặc trƣng bởi thời gian phun. Từ kinh nghiệm vận hành máy cho thấy rằng máy với thời gian phun 1-3 giây ( giới hạn trên máy đối với có thể tích đúc >500 cm3) thì đạt đƣợc các chỉ số công nghệ phù hợp. Để sản xuất các sản phẩm có thành mỏng (δ=0,2÷1mm) đòi hỏi tốc độ phun phải rất cao (thời gian phun[...]... sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn - Bản vẽ chi tiết với đầy đủ kích thƣớc - Vật liệu chế tạo chi tiết (loại nhựa) - Vật liệu của lòng khuôn (do khách hàng yêu cầu) - Độ chính xác của chi tiết bao gồm độ chính xác về kích thƣớc độ chính xác về hình dáng hình học và vị trí tƣơng quan giữa các bề mặt - Số lƣợng các chi tiết yêu cầu - Các bề mặt làm việc và không làm việc của chi tiết Các thông số... tạo chung của khuôn Hình 3.1 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn GVHD: ThS Thân Văn Thế 23 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Cấu tạo chung của một bộ khuôn gồm các thành phần sau đây: Chức năng chính của các chi tiết: Tấm kẹp khuôn phía trƣớc: có nhiệm vụ kẹp phần cố định của khuôn vào bàn máy ép phun Tấm khuôn phía trƣớc: là phần cố định trên khuôn, nơi... động của khuôn, là nơi hình thành dáng trong của sản phẩm Bạc dẫn hƣớng: bảo đảm cho sự phù hợp chính xác giữa phần khuôn cố định và phần khuôn di động của khuôn Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào bàn chuyển động của máy ép phun Tấm đỡ: đỡ cho các phần ghép của các chi tiết khuôn kép trên tấm khuôn sau cố định, cứng vững trong quá trình hoạt động của khuôn Khối ngăn (chân khuôn) : Dùng... PBT dùng để chế tạo các thiết bị, dụng cụ trong gia đình và công nghiệp (lƣỡi trong các thiết bị chế biến thực phẩm, các chi tiết trong máy hút bụi, quạt, máy sấy tóc, cửa, vỏ máy, các chi tiết trong xe hơi …), các thiết bị trong ngành điện (công tắc, vỏ cầu chì, bàn phím máy tính, những đầu nối …) GVHD: ThS Thân Văn Thế 11 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG... các lòng khuôn mà việc thiết kế khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn gặp nhiều hạn chế với một số sản phẩm nhựa nhất định, do đó để khắc phục tình trạng này, ngƣời ta dùng khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng hoặc khuôn ba tấm Hình 3.2 Khuôn hai tấm GVHD: ThS Thân Văn Thế 25 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng: Loại khuôn này... thống khuôn này gồm có khuôn trƣớc, khuôn sau và hệ thống thanh kéo, tấm khuôn giữa, nó tạo ra chỗ mở khi khuôn mở Một chỗ mở để lấy sản phẩm ra chỗ kia lấy cuống phun nhựa ra Nhƣợc điểm của hệ thống khuôn 3 tấm là khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn rất dài Nó làm giảm áp lực khi phun nhựa vào khuôn và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thống kênh nhựa (cuống phun) Kết cấu khuôn phức tạp, nhiều chi. .. lòng khuôn 3.4.3 Khuôn nhiều tầng Khuôn nhiều tầng đƣợc dùng khi yêu cầu một số lƣợng sản phẩm lớn, hệ thống khuôn nhiều tầng đƣợc chế tạo để giữ lực kẹp của máy, nghĩa là sử dụng cho loại máy có kích thƣớc nhỏ Với loại khuôn này, ta có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn Hình 3.5 Khuôn nhiều tầng Kết cấu các hệ thống trong khuôn Hệ thống đẩy Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn. .. và kết cấu khuôn phụ thuộc vào kích thƣớc và hình dạng sản phẩm Tùy theo số lƣợng sản phẩm, yêu cầu chất lƣợng sản phẩm cần sản xuất mà ngƣời ta thiết kế khuôn, độ chính xác khuôn cao, khuôn làm việc thủ công, bán tự động hoặc tự động 3.1 Khuôn gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa đƣợc phun vào, đƣợc làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra ngoài Sản phẩm đƣợc tạo hình giữa 2 phần của khuôn (nửa khuôn di... phẩm Khuôn di động thƣờng đƣợc gắn trên bàn di động của máy ép phun Khi thiết kế ngƣời ta thƣờng cho sản phẩm bám vào khuôn di động, ở đó các cơ cấu đẩy sản phẩm sẽ tháo sản phẩm ra khỏi khuôn Mặt phân khuôn: Là mặt phẳng tiếp xúc giữa nửa khuôn di động và nửa khuôn cố định Mặt phân khuôn có thể là mặt phẳng hoặc mặt bậc thang, hoặc mặt nghiêng… tùy theo hình dạng sản phẩm và sự bố trí 3.2 Cấu tạo chung... vật liệu trên các máy có dẻo hóa sơ bộ thƣờng áp lực đúc ở khoảng 6000÷10000 cm2 Còn đối với vật liệu độ nhớt cao, chi tiết thành mỏng và vật liệu nhiệt cứng thì áp lực 12000÷18000 N/cm2 Diện tích đúc Là hình chi u bề mặt chi tiết lên bề mặt khuôn Diện tich đúc của các sản phẩm khác nhau đƣợc đúc trên máy có thể tích đúc danh nghĩa xác định thì khác nhau Diện tích đúc đƣợc xác định cho loại chi tiết riêng ... 2.1 Thiết kế chi tiết 54 2.2 Phân tích tìm điểm phun 55 2.3 Thiết kế khuôn cho chi tiết nắp chuột Misumi .57 2.3.1 Tách lòng lõi khuôn 57 2.3.2 Thiết kế khuôn. .. trƣờng Nhựa PBT dùng để chế tạo thiết bị, dụng cụ gia đình công nghiệp (lƣỡi thiết bị chế biến thực phẩm, chi tiết máy hút bụi, quạt, máy sấy tóc, cửa, vỏ máy, chi tiết xe …), thiết bị ngành điện... Ngoài chia thành nhóm: Nhựa gia dụng dùng để chế tạo chi tiết hay sản phẩm có độ xác tính không yêu cầu cao nhƣ vỏ bọc dây điện, dép nhựa, thau giặt đồ, ống nƣớc… Nhựa kỹ thuật dùng để chế tạo chi