KỸ THUẬT VÀ CÁC PHẦN MỀM CAD/CAM - CNC

Ngày nay, sản phẩm nhựa xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống hàng ngày.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ ĐÚC PHUN SẢN PHẨM NHỰA 6

I Chất dẻo 6

1.2 Phân loại chất dẻo 6

1.3 Những tính chất của chất dẻo 7

1.4 Các chất phụ gia sử dụng trong chất dẻo 8

II Các phương pháp gia công chất dẻo 9

2.1 Công nghệ cán 9

2.2 Công nghệ phủ chất dẻo 9

2.3 Công nghệ đùn 10

2.4 Gia công vật thể rỗng 10

2.5 Công nghệ ép 10

2.6 Công nghệ tạo xốp chất dẻo 11

2.7 Công nghệ hàn chất dẻo 11

2.8 Công nghệ dán chất dẻo 11

2 9 Công nghệ đúc phun 11

III Công nghệ đúc phun gia công sản phẩm nhựa 12

3.1 Vật liệu sử dụng để đúc 12

3.2 Máy đúc phun 14

3.2.1 Phân loại máy đúc phun 15

3.2.2 Nhiệm vụ và đặc trưng quan trọng của các cụm kết cấu 16

3.3 Quá trình đúc phun 22

3.3.1 Giai đoạn dẻo hóa và chuyển hóa vật liệu sang trạng thái nóng chảy 22

3.3.2 Giai đoạn điền đầy khuôn và làm nguội sản phẩm 23

3.3.3 Giai đoạn lấy sản phẩm ra khỏi khuôn 25

3.4 Khuôn đúc phun 26

3.4.1 Định nghĩa và các thành phần cơ bản của khuôn 27

3.4.2 Phân loại khuôn 30

3.4.3 Hệ thống cấp nhựa 32

3.4.4 Hệ thống đẩy 35

3.4.5 Điều khiển nhiệt độ khuôn 37

3.4.6 Lõi mặt bên 39

3.4.7 Các chi tiết khuôn cơ bản 42

3.5 Các khuyết tật của sản phẩm đúc phun và cách khắc phục 44

3.5.3.Vết nứt 45

3.5.4 Sự cong vênh 46

3.5.5 Sự tạo đuôi 46

3.5.6 Lõm co và rỗ co 47

3.5.7 Sản phẩm thiếu nhựa 47

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT CAD/CAM – CNC & GIỚI THIỆU CÁC PHẦN MỀM MASTERCAM X, SOLIDWORKS 2005, MOLDFLOW PLASTICS INSIGHTS 5.0 49

I Nguyên lý chung của kỹ thuật CAD/CAM 49

1.1 Quá trình CAD 49

1.2 Quá trình CAM 50

II Phần mềm Mastercam X 53

2.1 Giới thiệu chung 53

2.2 Giao diện vùng làm việc của Mastercam X 54

2.3 Thiết lập thông số gia công trên máy 57

2.4 Xuất mã NC 62

III Phần mềm SolidWorks 2005 62

3.1 Giới thiệu chung 62

3.2 Giao diện và một số chức năng cơ bản 63

3.2.1 Mở một bản vẽ SolidWorks 64

3.3.3 Chức năng tiện ích trong thiết kế 3D 66

IV Phần mềm Moldflow Plastics Insights 69

4.1 Giới thiệu chung 70

4.2 Giao diện chương trình 70

4.3 Các chức năng chính 71

4.4 Các loại kết quả 72

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KHUÔN ÉP PHUN SẢN PHẨM NHỰA CÓ ỨNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT CAD/CAM 76

I Máy gọt bút chì 76

1.1 Thiết kế sản phẩm máy gọt bút chì có ứng dụng SolidWorks 2005 76

1.2 Công dụng và nguyên lý hoạt động của máy gọt bút chì 79

1.2.1 Công dụng 79

1.2.2 Nguyên lý hoạt động 79

1.3 Tính công nghệ của vỏ máy gọt bút chì 80

II Thiết kế khuôn đúc 81

2.1 Cơ sở dữ liệu cho thiết kế khuôn 81

2.2 Các bước thiết kế khuôn đúc 83

2.2.1 Vẽ to hình sản phẩm, xác định đường phân khuôn 83

2.2.2 Xác định vị trí đặt miệng phun và chốt đẩy 83

2.2.3 Xác định bạc cuống phun 83

2.2.4 Xác định hệ thống lõi mặt bên, miếng ghép lòng và lõi khuôn 84

2.2.5 Xác định hệ thống làm nguội, vị trí chốt dẫn hướng và vít kẹp 88

2.2.6.Thiết kế chiều dày của các tấm khuôn 89

2.2.7 Xác định quá trình đẩy và độ dày tấm đẩy 90

2.2.8 Xác định vòng định tâmvà bu lông vòng nâng 91

2.2.10 Tính lực kẹp khuôn và lực đẩy vật đúc 95

2.2.11.Chọn loại máy đúc 96

2.2.12 Lắp đặt khuôn 96

2.2.13 Lưu giữ khuôn 97

2.3 Ứng dụng Moldflow Plastics Insights để mô phỏng tính toán đúc phun 98

2.3.1 Thiết đặt thông số đầu vào 98

2.3.2.Kết quả thu được 101

III Ứng dụng MasterCAM X trong việc gia công, chế tạo khuôn 105

CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LÒNG KHUÔN – LÕI KHUÔN 114

I Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn 114

1.1 Dạng sản xuất 114

1.2 Phương pháp chế tạo phôi 114

1.3 Thứ tự các nguyên công 115

1.4 Tính chế độ cắt 116

II Quy trình công nghệ gia công lõi khuôn 136

2.1 Dạng sản xuất 136

2.2 Phương pháp chế tạo phôi 136

2.3 Thứ tự các nguyên công 138

2.4 Tính chế độ cắt 139

KẾT LUẬN 161

PHỤ LỤC 1 162

I Chương trình gia công lòng khuôn 162

1.1 Chương trình gia công phay lòng khuôn 162

1.2 Chương trình gia công các lỗ trên miếng ghép lòng khuôn 163

II Chương trình gia công lõi khuôn 164

2.1 Chương trình phay lõi khuôn 164

2.2 Chương trình gia công các lỗ trên miếng ghép lõi khuôn 165

PHỤ LỤC 2 CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐÚC PHUN 164

Lời nói đầu

Ngày nay, sản phẩm nhựa xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống hàng ngày Trong các ngành công nghiệp nhẹ, từ trước đến nay nhiềuchi tiết thiết bị đã được chế tạo từ sản phẩm polyme Trong các ngành công nghiệp nặng,vật liệu nhựa đang dần thay thế thép cho các chi tiết ít chịu lực; cá biệt có một số loại nhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu mài mòn và chịu được môi trường mà các loạithép có thể bị phá hủy đã được dùng Và dễ thấy nhất là trong đời sống hàng ngày, hầu hết các vật dụng cần thiết phục vụ cho cuộc sống đều là các sản phẩm nhựa

Có nhiều phương pháp chế tạo các sản phẩm nhựa trong đó đáng chú ý là công nghệ đúc phun (Injection Molding) Đây là phương pháp tạo hình quan trọng nhất và được sử dụng ngày càng rộng rãi nhờ tính điều hòa giữa chất lượng và chi phí khi gia công các sản phẩm có bề mặt phức tạp

Trước đây việc thiết kế, chế tạo lòng khuôn và lõi khuôn đúc phun có bề mặt phức tạp gặp rất nhiều khó khăn do dùng các phương pháp truyền thống Chúng phụ thuộc nhiều vào trình độ người thiết kế, người thợ; thời gian sản xuất lòng khuôn dài và kém chính xác

Hiện nay nhờ sự phát triển của các kỹ thuật thiết kế có sự trợ giúp của máy tính (CAD),chế tạo có sự trợ giúp của máy tính (CAM) và các máy gia công CNC, tia lửa điện EDM

… việc thiết kế và chế tạo lòng khuôn đã đơn giản hơn nhiều, rút ngắn được thời gian sản xuất, đảm bảo độ chính xác gia công về hình dáng, kích thước, độ tương quan Bên cạnh đó, nhiều phần mềm chuyên dụng dùng để tính toán mô phỏng các thông số đúc phun đã ra đời nhằm hỗ trợ cơ sở dữ liệu giúp người dùng kiểm tra trước tính hợp

lệ của sản phẩm và khuôn, đưa ra chiến lược thiết kế phù hợp dùng để dự đoán và giải các bài toán sản xuất trước khi chúng được đưa vào thực tế

Ở nước ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống cũng như trong kỹ thuật đang được phát triển rất mạnh mẽ, số lượng các cơ sở sản xuất ứng dụng phương pháp gia công mới ngày càng nhiều

Xuất phát từ thực tế đó, em đã chọn đề tài: “Thiết kế công nghệ chế tạo lòng khuôn vỏ máy gọt bút chì từ nhựa PolyPropylen có ứng dụng các phần mềm CAD/CAM như SolidWorks 2005, Mastercam X và công cụ tính toán mô phỏng quá trình đúc phun Moldflow Plastics Insights 5.0” làm đồ án tốt nghiệp.

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, động viên và góp

ý Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn, PGS TS

Trần Xuân Việt vì những chỉ bảo tận tình của thầy trong suốt thời gian thực hiện đồ án.

Em cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để bản đồ án này hoàn thiện hơn

Mặc dù đã có cố gắng, nhưng do thời gian và khả năng bản thân hạn chế, đồ án không tránh khỏi có những thiếu sót Một lần nữa em xin cảm ơn và rất mong được sự quan tâm đóng góp ý kiến của những người quan tâm đến đề tài của bản đồ án này

Hà Nội, ngày 01 tháng 06 năm 2007

Sinh viên

Nguyễn Vũ Quang

CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ ĐÚC PHUN SẢN PHẨM NHỰA

Công nghệ đúc phun (hay ép phun) là phương pháp chế tạo sản phẩm từ một loại vật liệu phi kim loại: chất dẻo Nó đóng vai trò như bộ phận chính trong nền công nghiệp nhựa toàn thế giới, chiếm tỷ trọng 32% sản phẩm nhựa sản xuất ra hàng năm (chỉ đứng sau công nghệ đùn với tỷ trọng 36%) Chương này giới thiệu tổng quan về chất dẻo, các phương pháp gia công chất dẻo rồi tập trung vào công nghệ ép phun

I Chất dẻo

1.1 Định nghĩa: Chất dẻo (hay nhựa) là loại vật liệu được tạo thành từ nhiều phân tử

(polyme) Nó có thể được tổng hợp hoặc thay đổi từ thành phần nhỏ (monome) Ở điều kiện thường chất dẻo là vật rắn Dưới đây là biểu đồ phân loại các vật liệu trong đời sống trong đó chất dẻo phân chia làm nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn

1.2 Phân loại chất dẻo

Dựa trên lý tính, hoá tính, cấu trúc phân tử, khả năng gia công… Người ta phân loại chất dẻo theo nhiều phương pháp khác nhau

Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học

Trong các loại nhựa, tuỳ theo trạng thái sắp xếp chuỗi mạch mà ta phân loại nhựa có dạng kết tinh hoặc vô định hình Nhựa kết tinh (PP, PE,…) thường ở trạng thái đục mờ trong khi nhựa vô định hình (ABS, PC…) có độ trong suốt cao

Phân loại chất dẻo theo công nghệ

Chất dẻo được chia thành hai loại: nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn Nhựa nhiệt dẻo cókhả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tác dụng của nhiệt nên có thể sử dụng lại nhiều lần nhưng phẩm chất giảm dần khi dùng lại Nhựa nhiệt rắn khi bị tác dụng của nhiệt hoặc xử lý hóa học sẽ trở nên cứng rắn Nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh

Phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch phân tử

Có thể phân biệt các loại chất dẻo có hình dạng sợi tuyến tính, hình dạng sợi phân nhánh, cấu trúc lưới không gian, cấu trúc hình dây thang, cấu trúc lưới phẳng, cấu trúc hình sao…

Phân loại chất dẻo theo công dụng

Trong thực tế nhựa thường được phân thành 3 loại: Nhựa thông dụng (được sử dụng rộng rãi), nhựa kỹ thuật (dùng trong các chi tiết máy), nhựa kỹ thuật chuyên dùng (sử dụng trong một số lĩnh vực chuyên biệt) và nhựa hỗn hợp

1.3 Những tính chất của chất dẻo

1.3.1 Tính chất vật lý

- Tỷ trọng nhựa: thường dao động từ 0,9 - 2,0 g / cm3 Các nhựa khi gia công thành sản phẩm xốp thì có tỉ trọng thấp( 0,02 – 0,1 g / cm3) và có độ truyền nhiệt nhỏ

- Chỉ số nóng chảy: là chỉ số thể hiện tính lưu động của vật liệu nhựa khi gia công Chỉ

số chảy càng lớn thể hiện tính lưu động của vật liệu càng cao và dễ gia công và ngược lại

- Độ hút ẩm (độ hút nước): Mức độ hút nước được xác định bằng mức hút nước của nhựa

- Độ co nhiệt của nhựa: Độ co nhiệt của nhựa là % chênh lệch giữa kích thước sản phẩm sau khi đã lấy ra khỏi khuôn được ổn định, định hình theo kích thước của khuôn Đây là một chỉ số rất quan trọng khi thiết kế khuôn nhằm tạo ra sản phẩm có độ chính xác cao

1.3.2 Tính chất hoá học

- Tính chịu hoá chất: Đa số các loại nhựa thường bền khi chịu tác động của môi trường khí quyển Hơn nữa chúng còn bền với các loại hoá chất như axít, kiềm, muối và các loạihoá chất khác

- Tính chịu thời tiết, khí hậu: là tính thay đổi về chất lượng độ bền của sản phẩm dưới ảnh hưởng của ánh sáng, nhiệt độ, không khí Quá trình giảm độ bền dưới tác động của khí hậu gọi là sự lão hoá của nhựa Người ta thường dùng thêm một số chất phụ gia có tác dụng hạn chế quá trình lão hoá của nhựa

1.4 Các chất phụ gia sử dụng trong chất dẻo

- Chất bôi trơn: Chất bôi trơn trong nhằm giảm ma sát giữa các mạch hay đoạn mạch

cao phân tử của chất dẻo và cải thiện tính chất chảy dưới tác dụng của nhiệt Chất bôi trơn ngoài nhằm làm tránh sự bám dính giữa nhựa với bề mặt trong lòng xy lanh, bề mặt trục vít và khuôn Các loại chất bôi trơn gồm có: Rượu béo, axít béo, …

- Chất hoá dẻo: có trong nhựa nhằm cải thiện sự hoá dẻo, dễ dàng điền đầy khuôn và tạo

ra sự mềm dẻo của sản phẩm Ví dụ: Este của axit hay rượu, Butanol, Glycol …

- Chất ổn định: gồm các loại ổn định nhiệt, ổn định tia tử ngoại, chất chống lão hoá…

nhằm mục đích tránh phá huỷ đặc biệt do nhiệt trong quá trình gia công hoặc sự dụng sản phẩm chất dẻo Chất ổn định nhiệt chủ yếu dùng cho nhựa PVC nhằm tránh tạo đuôi trong quá trình gia công (muối Cadmium, Calcium…) Chất ổn định ánh sáng để bảo vệ chất dẻo dưới ánh nắng mặt trời (Các bon đen, bột màu ) Chất chống lão hóa nhằm mởrộng khoảng nhiệt độ sử dụng của nhựa (phòng lão Fenolic, Amin …)

- Chất chống tĩnh điện: Sự tích điện trên bề mặt vật liệu không dẫn điện có thể khử bằng

cách sử dụng chất chống tĩnh điện để tạo nên một lớp bề mặt háo nước Các loại chất chống tĩnh điện gồm: các chất hoạt động bề mặt, muối vô cơ,…

- Chất làm chậm cháy: tạo nên sự kháng cháy cho chất dẻo Các chất chậm cháy thường

có chứa nhôm, Antimon, Brom,…Chất chậm cháy thường dưới dạng oxit vô cơ hay phân tử hữu cơ có chứa yếu tố Halogen

- Chất tạo xốp: làm cho sản phẩm chất dẻo có những lỗ xốp bên trong Có hai loại chất

tạo xốp: Chất tạo xốp vật lý (tạo xốp bằng cách giãn nở khí nén, bốc hơi chất lỏng, hòa tan của chất rắn), chất tạo xốp hoá học (tạo xốp bằng cách tự phân hủy ở nhiệt độ cao)

- Chất tạo màu: được chia làm hai loại: Thuốc nhuộm và chất màu Thuốc nhuộm là chất

hữu cơ tan trong nhựa, nhưng không bền nhiệt Chất màu là chất vô cơ không tan trong nhựa, kháng nhiệt hơn thuốc nhuộm

- Chất độn: là chất trơ thêm vào trong chất dẻo để cải thiện độ bền và các yêu cầu khác

trong khi sử dụng Chất độn cũng làm cho giá thành của sản phẩm giảm Có chất độn vô

cơ và hữu cơ Chất độn Cacbonat Canxi và cao lanh, bột tan,… được sử dụng nhiều hơn cả

II Các phương pháp gia công chất dẻo

Có nhiều công nghệ được sử dụng để tạo ra sản phẩm nhựa Tùy vào vật liệu, hình dạng, yêu cầu chất lượng hay số lượng sản xuất mà ta chọn loại gia công phù hợp

2.1 Công nghệ cán

Quá trình cán là một trong những phương pháp sản xuất của công nghiệp gia công chất dẻo mà trong đó vật liệu chất dẻo, nhiệt dẻo đuợc chế tạo thành tấm hoặc màng Các máy cán thường sử dụng đó là các máy cán có 4 hoặc 5 trục cán xếp theo các dạng chữ I,

L, F, Z Các loại vật liệu thường dùng để cán: PVC cứng và PVC mềm, các copolyme từ PVC, Polistirol dai và ABS, các chất Polyolefin…

2.2 Công nghệ phủ chất dẻo

Công nghệ tráng phân lớp được hiểu là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật liệu cốt dạng tấm mềm dễ uốn (như vải, giấy, sợi tự nhiên, sợi tổng hợp,…) Có nhiều phương

2.3 Công nghệ đùn

Từ chất dẻo dạng hạt hoặc bột, ta thu được sản phẩm sản xuất liên tục ví dụ như sản

xuất ống gọi là thiết bị máy đùn Máy đùn thực chất là một thành viên trong dây chuyền

sản xuất Nó gồm có thiết bị tạo hình, bộ phận chỉnh hình, bộ phận kéo sản phẩm, bộ phận thu sản phẩm hoặc cắt sản phẩm thành từng đoạn nhất định

Khối chất dẻo nóng chảy cần có độ cứng nhất định để lúc khởi đầu định hình giữ được hình dạng tạo ra nó Gia công đùn được sử dụng để gia công đối với sản lượng lớn chủ yếu là các chất dẻo như PVC cứng, PVC mềm, PE, và PP

2.4 Gia công vật thể rỗng

Công nghệ tạo hình rỗng được hiểu là người ta tạo hình đoạn ống nhựa nhiệt dẻo được đùn ra bằng khí nén áp lực cao từ phía trong nó thành sản phẩm cần chế tạo Khâu thổi sản phẩm được tiến hành trong khuôn rỗng hai nửa sao cho đoạn ống chất dẻo được đùn

ra ở trạng thái nóng sẽ tiếp nhận biên dạng của khoang rỗng trong khoang mẫu, sau đó được làm nguội Vật liệu cho sản phẩm này chủ yếu là Polyetylen (85%) tạo ra các mặt hàng để đóng gói sản phẩm

2.6 Công nghệ tạo xốp chất dẻo

Xốp chất dẻo là một kiểu đặc biệt của hệ thống phối hợp khi không khí hoặc một loại khí nào đó được phun vào trong chất dẻo Để thực hiện quá trình tạo xốp người ta sử dụng cả chất dẻo lẫn vật liệu cơ bản trong 3 dạng sau:

- Nhiệt dẻo trong trạng thái nóng chảy

- Bột nhão hoặc Polyme hạt

- Hai hoặc nhiều vật liệu ở trạng thái lỏng mà giữa chúng xảy ra phản ứng hoá học.Dựa vào quá trình gia công xốp ta chia nhựa nhiệt dẻo làm 3 nhóm:

- Được tạo xốp trong trạng thái nhớt như PS

- Được tạo xốp trong trạng thái nóng chảy như PVC, PE

- Quá trình tạo xốp tiến hành từ trạng thái lỏng như UF, PF

Sau đây là phần giới thiệu về phương pháp đúc phun

III Công nghệ đúc phun gia công sản phẩm nhựa

3.1 Vật liệu sử dụng để đúc

Vật liệu sử dụng trong công nghệ đúc phun thường ở dạng hạt Phương pháp đúc sử dụng để gia công cho cả chất nhiệt dẻo cũng như nhiệt cứng Chất nhiệt dẻo được gia công ở dạng nguyên hoặc pha màu, pha thêm phụ gia hoặc tạo thành xốp Chất nhiệt cứng dưới tác dụng của nhiệt mềm ra, sau đó tạo cấu trúc lưới chuyển sang trạng thái hoà tan, không nóng chảy Hầu hết lý thuyết về gia công đúc phun sử dụng cho gia công nhựa nhiệt dẻo, tỷ trọng nhựa nhiệt dẻo bằng cách phương pháp đúc phun chiếm tới 90%

Phương pháp đúc có lợi về mặt kinh tế khi sử dụng nó để sản xuất các sản phẩm định hình với số lượng lớn Nhiệt độ gia công khoảng 150 0C− 300 0C Trong khoảng nhiệt độnày các chất dẻo ở trạng thái rắn chuyển sang trạng thái nóng chảy thuận tiện cho việc gia công áp lực

Sản phẩm vật đúc phải có chiều dày không khác nhau nhiều, không có góc nhọn và phải có góc nghiêng để dễ đẩy

Dưới đây là một số loại nhựa thông dụng chuyên dùng để đúc sản phẩm kèm theo điềukiện đúc:

b HDPE (High Density Polyethylene)

Sản phẩm ứng dụng: Các hộp chứa trong tủ lạnh, đồ làm bếp, …

Điều kiện đúc phun

Sấy khô Thường không cần thiết nếu bảo quản cẩn thận

Tốc độ phun yêu cầu cao

c LDPE (Low Density Polyethylene)

Sản phẩm ứng dụng: Cửa van, bát , phễu, ống nối

Điều kiện đúc phun

d PC (Polycarbonate)

Sản phẩm ứng dụng: Trang thiết bị điện và các phụ tùng

Điều kiện đúc phun:

Sấy khô PC là chất hút ẩm nên cần sấy khô trước khi đúc với nhiệt độ 100-

Tốc độ phun Tốc độ phun thấp với miệng phun dạng cạnh và nhỏ; tốc độ phun cao

với các loại miệng phun khác

e PP (Polypropylene)

Sản phẩm ứng dụng: Các thiết bị trong ô tô (quạt gió, bảng điều khiển), các sản phẩm tiêu dùng…

Điều kiện đúc phun:

Sấy khô Thường không cần thiết nếu bảo quản cẩn thận

Nhiệt độ chảy dẻo 220 - 280˚C; không được vượt quá 280˚C

Nhiệt độ khuôn 20 - 80˚C

Tốc độ phun Từ vừa đến cao

f PVC (Polyvinyl Chloride)

Sản phẩm ứng dụng: Ống dẫn nước, thiết bị trong máy công nghiệp, các hộp điện …Điều kiện đúc phun:

Sấy khô Không cần thiết vì PVC hút rất ít nước

Nhiệt độ chảy dẻo 200 - 280˚C; giá trị thường dùng: 230˚C

Nhiệt độ khuôn 25 - 80˚C

3.2 Máy đúc phun

Máy bao gồm các cơ cấu chính:

- Cụm máy đúc: làm nóng chảy chất dẻo và với áp lực cần thiết để ép chất dẻo vào

khuôn

- Cụm khuôn và cơ cấu kẹp khuôn: Khuôn gồm hai nửa được kẹp lên bàn kẹp, một nửa

cố định còn nửa kia có khả năng di động Nhiệm vụ cơ cấu truyền động này là tạo lực kẹp khuôn và giữ cho khuôn kín trong suốt quá trình gia công

- Hệ thống thủy lực: gồm bơm được truyền động bằng động cơ, hệ thống van đóng ngắt

và van chuyển hướng xi lanh thủy lực, động cơ thủy lực,…

3.2.1 Phân loại máy đúc phun

- Theo lực kẹp khuôn: Lực kẹp khuôn của máy đúc phun hiện đang sử dụng nằm trong

khoảng từ dưới 20 tấn đến vài nghìn tấn Các loại nhựa khác nhau đòi hỏi áp suất đúc trong lòng khuôn khác nhau, phạm vi trong khoảng 14÷207 MPa

- Theo trọng lượng sản phẩm một lần phun tối đa: 2, 3, 8, 10,…, 50, 100, 120 ounces (1

ounces = 28,34 g) Trọng lượng sản phẩm (và thể tích) của vật đúc ảnh hưởng tới việc lựa chọn máy đúc phun Lượng nhựa cho một lần đúc tương ứng với hành trình dịch chuyển của trục vít hay piston trong máy

- Theo loại dùng piston hay trục vít:

Máy đúc phun sử dụng trục vít hoặc

piston để đẩy nhựa vào khuôn, loại trục

vít được sử dụng chủ yếu

- Theo cấu tạo đặc trưng: Có thể chia

làm máy đúc phun 1 tầng (như máy

TOYO ở hình trước) và máy đúc phun

2 tầng

Máy đúc phun 1 tầng sử dụng sử dụng

một trục vít để làm nóng chảy và đẩy

nhựa vào lòng khuôn.Trong máy đúc

phun 2 tầng, trục vít cố định chỉ làm nhiệm vụ làm chảy dẻo nhựa đưa tới khoang phun

để một piston “bắn”nhựa vào khuôn

3.2.2 Nhiệm vụ và đặc trưng quan trọng của các cụm kết cấu

3.2.2.1.Cụm máy đúc

Nhiệm vụ quan trọng của cụm máy đúc là làm nóng chảy lượng chất dẻo có thể tích nhất định sau đó đẩy lượng chất dẻo này vào khuôn

- Vòi phun: Là chi tiết hoặc cụm chi tiết lắp gá ở đầu phía truớc của xy lanh, là cầu nối

giữa xylanh và khuôn trong quá trình phun nhựa vào trong lòng khuôn Đường kính vòi phun thường từ 3 – 6 mm (lớn hơn chiều dày chi tiết đúc) tuy nhiên đối với những sản phẩm lớn có thể sử dụng vòi phun có đường kính lớn hơn

- Trục vít và xylanh đúc: Xylanh đúc phun thực chất là ống có thành dày mà một đầu có ren để tiếp nhận vòi phun còn đầu kia có khoang định lượng cùng với phễu nguyên liệu

Vật liệu của xylanh có độ cứng lớn Dọc chiều dài của xylanh có lắp hệ thống nung nóngbằng điện trở nhằm cung cấp nhiệt lượng cho nhựa trong quá trình phun

Vật liệu của trục vít cho máy đúc cũng là thép có độ cứng lớn, có độ chống ăn mòn và

có độ bền mài uốn lớn Trong quá trình quay của trục vít tiếp nhận vật liệu về phía mình

và dưới tác dụng của lực đẩy hình thành trong xylanh nó bị kéo về phía sau Ở đầu trục vít trước vòi phun người ta thường trang bị van hãm dòng chảy ngược của chất nóng chảy ở giai đoạn nén cuối cùng

- Các phần tử nung nóng: Để nung nóng xylanh máy đúc phun, người ta sử dụng phần

tử nung nóng bằng điện Nhiệt độ điện trở được nung nóng truyền vào thành xylanh Để tiếp xúc giữa điện trở và xylanh được tốt người ta tạo chúng thành từng cụm như vỏ áo, sau đó dùng ốc kẹp chúng lại trên thành xylanh

Điều chỉnh nhiệt độ của xylanh được tốt sẽ đảm bảo ổn định nhiệt độ chất nóng chảy Nhiệt độ chất nóng chảy ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm, do vậy đảm bảo sự ổn định nhiệt là yếu tố rất quan trọng

3.2.2.2.Cụm khuôn và cơ cấu kẹp khuôn

Khuôn gồm hai nửa được bắt chặt vào cơ cấu kẹp khuôn Một nửa được gắn vào tấm ép

cố định, nửa kia gắn vào tấm ép di động

Nhiệm vụ của cụm đóng mở khuôn là dịch chuyển khuôn đúc tạo ra áp lực kẹp khuôn

Cơ cấu đóng mở khuôn phải tạo ra một lực kẹp khuôn và giữ khuôn với độ lớn nhất định Lực kẹp khuôn và giữ khuôn cần phải lớn hơn so với lực làm đẩy khuôn ra Nếu áplực trong khuôn lớn hơn áp lực kẹp khuôn hoặc giữ khuôn, thì khuôn bị tách ra, chất dẻonóng chảy tràn ra khuôn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Không yêu cầu lực kẹp khuôn cực đại theo khả năng vì nó sẽ làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy

Lực mở khuôn thường nhỏ hơn (khoảng 20%) lực kẹp khuôn

Khoảng cách giữa hai tấm ép gọi là khoảng mở kẹp, bằng tổng chiều cao của khuôn

cùng với lượng dịch chuyển cần thiết của tấm ép di động để mở khuôn

Bộ phận đẩy (thanh đẩy) được gắn phía sau tấm ép di động dẫn động bằng cơ khí, thủy

lực hay khí nén điều khiển một hệ thống cơ khí trong khuôn đẩy chi tiết đúc ra khi khuôn mở

Có 3 kiểu lực kẹp: dùng thủy lực, dùng đòn khuỷu hoặc cơ chất lỏng

Hình dưới mô tả các chức năng của máy kẹp bằng đòn khuỷu ở hai trạng thái đóng khuôn và mở khuôn.

3.2.2.3.Truyền động và dẫn động trong máy đúc phun

Các máy đúc phun được khởi động và truyền động bằng một hay nhiều động cơ điện Trục vít làm dẻo hoá vật liệu được truyền động bằng động cơ điện hoặc bằng một động

cơ thủy lực có điều chỉnh vô cấp thông qua hộp truyền bánh răng Các trục vít có kích thước lớn thường được truyền động bằng động cơ điện thông qua hộp giảm tốc

3.2.2.4 Các thiết bị hỗ trợ

- Thiết bị nung nóng

Trên xylanh đúc của máy dùng để đúc phun chất dẻo người ta hầu như chỉ trang bị mạch nung bằng điện, nhưng đối với chất dẻo cứng thì người ta lại nung nóng bằng dầu Với phần tử nung nóng là dầu, việc nung nóng xylanh đúc có thể điều chỉnh một cách mềm hơn là nung nóng bằng điện trở và độ dao động cũng bé hơn

- Thiết bị sấy nung sơ bộ

Tuỳ thuộc vào chủng loại vật liệu có thể cần thiết sấy khô hoặc nung sơ bộ vật liệu Đối với gia công chất dẻo nhiệt cứng điều này sẽ làm giảm bớt thời gian nung vật liệu trong khuôn, rút ngắn chu kỳ sản xuất.Việc sấy vật liệu thường được thực hiện trong lò sấy phân đoạn được nung nóng bằng điện trở Ngoài ra người ta còn có thể sử dụng cụmsấy chân không đặt ngay trên khoang định lượng và cung cấp vật liệu cho máy đúc phun

rẽ bằng áp kế điện Nhờ vậy hiện tượng tải không đều hoặc quá tải làm khuôn không cânbằng hoặc biến dạng khuôn có thể được phát hiện sớm để khắc phục

Nếu trong quá trình đúc phun các số liệu đo được sử dụng là các số liệu cơ bản cho sự điều chỉnh và chỉ đạo thì các sản phẩm được đúc phun sẽ đồng đều hơn và chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn

- Thiết bị ổn định nhiệt độ khuôn

Khi đúc phun người ta phun vào khoang định hình của khuôn chất nóng chảy ở

Người ta sử dụng thiết bị ổn định nhiệt để đảm bảo cho nhiệt độ khuôn theo quy định

3.3 Quá trình đúc phun

Quá trình đúc phun gồm có 3 giai đoạn chính:

- Giai đoạn dẻo hoá và chuyển hoá vật liệu sử dụng cho gia công đúc sang trạng thái nóng chảy

- Giai đoạn điền đầy khuôn và làm nguội sản phẩm

- Giai đoạn lấy sản phẩm ra khỏi khuôn

3.3.1 Giai đoạn dẻo hóa và chuyển hóa vật liệu sang trạng thái nóng chảy

Vật liệu ở dạng hạt được đưa vào phễu liệu, từ đó nó được chuyển vào rãnh vít của trụcvít nằm trong xylanh Trục vít quay lùi tạo điều kiện vật liệu được vận chuyển lên phía trước về phía vòi phun, nhựa liên tục được dồn về phía trước trục vít cho đến khi đủ cho một lần phun Trong suốt quá trình đó vật liệu được tiếp nhận nhiệt từ thành xylanh do các nhân tố mang nhiệt cung cấp (hơi nóng, điện trở, điện từ…) Nhờ có nhiệt lượng đó cùng lượng nhiệt ma sát hình thành giữa trục vít vật liệu mà vật liệu bị nóng chảy, nhiệt

độ càng cao thì độ nhớt càng giảm Khi lượng nhựa cho một lần phun đã đủ, trục vít dừng quay.

3.3.2 Giai đoạn điền đầy khuôn và làm nguội sản phẩm

Giai đoạn này chia làm 3 giai đoạn nhỏ tương ứng với với các khoảng thời gian t i , t p

và t c :

t i – thời gian phun: là khoảng thời gian tính từ lúc bắt đầu phun cho đến khi làm đầy

lòng khuôn

t p – thời gian nén đặc: Giai đoạn quá trình đúc được điều khiển theo áp suất (áp suất

duy trì không đổi)

t c – thời gian làm mát: là khoảng thời gian cần thêm để 90% chiều dày chi tiết đạt tới

nhiệt độ đông đặc

t h – thời gian giữ: là khoảng thời gian tổng cộng của hai pha nén đặc và làm mát Đây là

thời gian cần giữ chi tiết nhựa trong khuôn sau khi nó được điền đầy

t o – thời gian mở khuôn: là khoảng thời gian khuôn được mở.

3.3.2.1 Giai đoạn điền đầy khuôn

Với hai nửa khuôn đã đóng, trục vít không còn quay nữa mà đóng vai trò của một piston chuyển động chuyển dịch dọc trục về phía trước đẩy nhựa vào trong lòng khuôn Van hãm (van 1 chiều) ở đầu trục vít ngăn cản nhựa chảy theo hướng ngược lại

Trong giai đoạn điền đầy, nhựa được đẩy vào trong lòng khuôn cho đến khi khuôn được làm đầy Khi dòng chảy nhựa vào trong lòng khuôn, phần nhựa tiếp xúc với thành khuôn sẽ đông lại nhanh hình thành một lớp vỏ ngoài giữa khuôn và phần nhựa nóng

chảy Ở chỗ tiếp xúc giữa vùng chảy và đông đặc, các phân tử nhựa di chuyển dọc theo hướng dòng chảy.

Hình vẽ mô tả hướng của đầu dòng chảy khi vật liệu bị đẩy từ sau về phía trước Lúc đầu lớp nhựa đông lại rất mỏng vì thế nhiệt mất đi rất nhanh, sau đó càng nhiều nhiệt bị mất đi khi qua lớp nhựa mỏng tạo nên lớp nhựa đông dày hơn Hướng truyền nhiệt của nhựa được mô tả ở hình tròn bên trái: nhiệt truyền qua lớp nhựa đông tới thành khuôn Lớp vỏ đông nhận nhiệt từ dòng nhựa lỏng, và truyền nhiệt tới thành khuôn Khi lớp nhựa đông đã đạt tới độ dày nhất định thì nhiệt thu được từ nhựa (và nhiệt ma sát sinh ra

từ dòng chảy) sẽ cân bằng với lượng nhiệt đã mất, trạng thái cân bằng được xác lập Hiện tượng đó thường xảy ra sớm khi đúc phun, sau khoảng vài phần giây

3.3.2.2 Giai đoạn nén đặc

Giai đoạn nén bắt đầu khi lòng khuôn vừa được điền đầy nhựa Trong giai đoạn này, áplực phun duy trì để nén thêm vật liệu vào trong lòng khuôn, với mục đích làm độ co nhiệt đồng đều ở mức thấp, nhờ đó, giảm độ cong vênh của sản phẩm

Khi vật liệu điền đầy khuôn và giai đoạn nén bắt đầu, dòng chảy nhựa được điều khiển bởi sự thay đổi mật độ phân tử nhựa dọc chi tiết Nếu một vùng nào đó của chi tiết có độđặc thấp hơn vùng lân cận, nhựa sẽ chảy tới vùng đó cho tới khi có sự cân bằng

Nén đặc quá nhiều sẽ khiến chi tiết có ứng suất cao, gây khó khăn trong quá trình đẩy

và lãng phí nhựa Nén không đủ tạo ra hiện tượng thiếu nhựa trong khuôn, bề mặt thô, vết lõm, đường hàn và các khuyết tật khác Lượng nén đặc chính xác được xác định bằng phương pháp thử sai hoặc dùng các phần mềm mô phỏng

Hình dưới mô tả sự khác biệt mật độ chất dẻo giữa thời điểm cuối giai đoạn điền đầy (hình trái) và thời điểm cuối giai đoạn nén chặt (hình phải)

INCLUDEPICTURE "ms-its:C:\\Program%20Files\\Moldflow\\Plastics%20Insight

%205.0\\help\\mpi_dsgn_part.chm::/shared/image/inj_mold_define/flow/fill_and_pack.g

if" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "ms-its:C:\\Program

3.3.2.3 Giai đoạn làm nguội

Tốc độ và sự đồng đều khi làm nguội ảnh hưởng tới chất lượng đúc và giá thành sản phẩm Thời gian làm nguội thường chiếm trên 2/3 tổng chu trình sản xuất một chi tiết nhựa dẻo

Giai đoạn làm mát bắt đầu ở cuối quá trình nén chặt Giai đoạn làm mát là khoảng thời gian từ cuối quá trình nén tới thời điểm khuôn mở ra Nhựa bắt đầu nguội từ giai đoạn điền đầy, vì vậy giai đoạn này coi là khoảng thời gian cần thêm để làm đông đủ nhựa cho quá trình đẩy Thực tế không cần thiết toàn bộ 100% chi tiết hoặc hệ thống dẫn nhựaphải đông đặc Nhựa ở khu vực trung tâm của thành chi tiết đạt tới nhiệt độ đông đặc và trở thành khối rắn trong thời gian làm nguội

3.3.3 Giai đoạn lấy sản phẩm ra khỏi khuôn

Vật liệu đông đặc đã được làm nguội tới nhiệt độ đẩy (giá trị nhiệt độ đẩy phụ thuộc vào loại vật liệu) Khuôn mở ra, hệ thống đẩy hoạt động đẩy chi tiết ra ngoài Thực tế chỉ cần chiều dày thành chi tiết đông đặc tới 90% và hệ thống cấp nhựa đông đặc

khoảng 50% là có thể lấy sản phẩm ra

Sau khi sản phẩm đã lấy ra, khuôn lại được đóng và trục vít chuyển động quay lùi để chuẩn bị cho lần phun kế tiếp

3.4 Khuôn đúc phun

Khuôn là dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa Kích thước và kết cấu khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản phẩm Số lượng sản phẩm yêu cầu cũng là một yếu tố quan trọng để xem xét vì yêu cầu sản xuất loại nhỏ không cần đến loại khuônnhiều lòng khuôn hoặc loại khuôn có kết cấu cao cấp Hình dưới là một ví dụ về khuôn hai lòng cho sản phẩm đầu vòi phun

3.4.1 Định nghĩa và các thành phần cơ bản của khuôn.

Khuôn đúc phun được định nghĩa là một cụm gồm nhiều chi tiết ghép với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra Sản phẩm được tạo hình

giữa hai phần của khuôn Khoảng trống giữa hai phần đó được điền đầy bởi nhựa và nó

sẽ mang hình dạng của sản phẩm Một phần lõm vào xác định hình dạng của sản phẩm gọi là lòng khuôn, còn phần xác định hình dạng bên trong của khuôn gọi là lõi khuôn.Phần tiếp xúc giữa lòng khuôn

và lõi khuôn gọi là đường phân

khuôn

Ngoài lõi và lòng khuôn còn có các bộ phận khác của khuôn như:

1 Tấm kẹp phía trước và phía sau: Kẹp phần cố định và phần chuyển động của của

khuôn vào máy ép phun

3 Tấm đỡ: Giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài.

4 Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy

hoạt động đựơc

6 Tấm đẩy: Đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy.

7 Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn (để liên kết

hai phần khuôn)

Các chi tiết của khuôn

8 Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn nhiều hoặc làm hỏng tấm khuôn sau (có thể

thay thế được)

9 Bạc mở rộng (ống lót định tâm): Dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn hỏng tấm

kẹp phía sau khối ngăn và tấm đỡ

10 Chốt dẫn xiên: Tác động lên lõi mặt bên.

11 Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở.

12 Bạc lót đẩy: Bạc chống mòn cho chốt đẩy, tấm đẩy và tấm giữ

15 Bạc cuống phun: Nối vòi phun và kênh nhựa với nhau thông qua tấm kẹp phía

trước và tấm khuôn trước

16 Miếng chèn đẩy cuống phun: Làm nhiệm vụ đẩy cuống phun khi khuôn mở 19.Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố định và phần chuyển động của

khuôn

20 Vòng định vị: Đảm bảo vị trí thích hợp cảu vòi phun với khuôn

21, 22, 23 Đầu nối, khớp nối, kẹp ống: Các chi tiết để lắp vòi phun nước vào kênh

làm mát

24 Bu lông vòng nâng: Để tháo, lắp khuôn trên máy.

25 Trụ đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ tránh khỏi bị cong do áp lực

cao

26 Lớp cách nhiệt: Nằm giữa khuôn và bàn ép để ngăn cản nhiệt truyền từ khuôn

vào bàn ép

3.4.2 Phân loại khuôn

Trong công nghiệp, người ta chia khuôn ra làm 4 loại chính:

- Khuôn kênh nguội 2 tấm

- Khuôn kênh nguôi 3 tấm

- Khuôn kênh nóng

- Khuôn nhiều tầng

3.4.2.1 Khuôn kênh nguội 2 tấm

Loại khuôn này chỉ gồm 2 phần: Khuôn trước và khuôn sau Hệ thống khuôn này có 1 lòng khuôn hoặc có nhiều lòng khuôn Đây là loại khuôn cơ bản nhất

Khuôn 2 tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn nhằm sản xuất những sản phẩm đơn giản

3.4.2.2 Khuôn kênh nguội 3 tấm

Khuôn kênh nguội 3 tấm gồm 3 tấm khuôn

- Một tấm cố định gọi là tấm kênh dẫn, thường có bạc cuống phun và nửa kênh dẫn nhựa

- Tấm giữa là tấm lòng khuôn, chứa nửa kênh dẫn nhựa và miệng phun

- Tấm di động hay tấm sau ghép với phẫn lõi và hệ thống đẩy

Khi khuôn mở sau khi đúc, tấm giữa và tấm sau chuyển động cùng nhau, cắt kênh dẫn nhựa ra khỏi chi tiết

3.4.2.3.Khuôn kênh nóng

Trong kênh nóng, kênh nhựa được giữ ở nhiệt độ cao để đảm bảo nhựa chảy luôn ở thể lỏng khi đúc Trong loại khuôn này, kênh nhựa nằm riêng trên một tấm khuôn Tấm kênh nhựa được làm nóng cách nhiệt với toàn bộ phần khuôn còn lại Ưu điểm của khuôn kênh nóng là giảm thời gian đúc, không còn phải tách kênh nhựa hay cuống phun

ra khỏi sản phẩm

3.4.2.4 Khuôn nhiều tầng

Khi yêu cầu 1 số lượng sản phẩm lớn và để giữ giá sản phẩm thấp, hệ thống khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng cho loại máy có kích thước nhỏ) Với loại hệ thống khuôn này chúng ta có 1 hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn

3.4.3 Hệ thống cấp nhựa

Nguyên nhiệu chảy vào lòng khuôn qua hệ thống cấp nhựa bao gồm cuống phun, kênh nhựa và miệng phun

3.4.3.1 Cuống phun: là chỗ nối giữa vòi phun của máy phun và kênh nhựa Trong các

khuôn một lòng khuôn, cuống phun thường cấp nhựa trực tiếp vào lòng khuôn Đường kính cuống phun ở vị trí nối với kênh nhựa nên xấp xỉ 2÷3 lần chiều dày sản phẩm Đường kính cuống phun quá bé sẽ làm tăng nhiệt ma sát và tách lớp nhựa ở miệng phun.Đường kính cuống phun quá lớn sẽ tăng thời gian đúc vì cần thêm thời gian để cuống phun nguội

3.4.3.2 Kênh nhựa: là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun Kênh nhựa phải được

thiết kế ngắn để có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà không bị mất nhiều áp lực Kích thước kênh nhựa đủ nhỏ để làm giảm phế liệu và lượng nhựa trong lòng khuôn, nhưng phải đủ lớn để chuyển một lượng vật liệu đáng kể để điền đầy lòng khuôn nhanh

và giảm sự mất áp lực ở kênh nhựa và miệng phun

Kênh hình tròn được ưa chuộng vì tiết diện ngang hình tròn cho phép một lượng vật liệu tối đa chảy qua mà không bị mất nhiều nhiệt Tuy nhiên vì mục đích chế tạo khuôn, loại kênh này đắt hơn vì kênh nhựa phải nằm ở hai bên của mặt phân khuôn

Kênh hình thang là loại kênh tốt tuy sử dụng nhiều vật liệu hơn do dễ gia công Loại này đặc biệt có lợi khi kênh phải đi qua 1 mặt trượt Để giảm chi phí vật liệu, người ta hay dùng dạng kênh hình thang sửa đổi (không có cạnh sắc)

Kênh bán nguyệt và hình cung là loại tồi nhất do khó gia công và lượng chảy thấp

3.4.3.3 Miệng phun: là chỗ nối giữa kênh nhựa với lòng khuôn Các miệng phun

thường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếu cần thiết

Các kiểu miệng phun:

a Miệng phun cuống phun: được dùng khi bạc cuống phun có thể dẫn nhựa trực tiếp vào

lòng khuôn

b Miệng phun cạnh: là kiểu miệng phun rất thông dụng, có thể sử dụng cho tất cả các

loại sản phẩm Tuy nhiên phải tính đến phí tổn cắt bỏ nó Kiểu miệng phun này thường được làm không chính xác

c Miệng phun kiểu băng: không thông dụng lằm Chỉ dùng để khắc phục trục trặc khi

tạo đuôi Dấu vết của miệng phun lớn và chi phí cắt miệng phun được tính vào sản phẩm

d Miệng phun kiểu đường hầm: Đây là loại rất thông dụng, nó có ưu điểm tự cắt khi

sản phẩm nhựa bị đẩy ra khỏi khuôn Miệng phun thường đặt ở trên những đường hoa văn, đường gân không nhìn thấy được

3.4.4 Hệ thống đẩy

3.4.4.1 Chức năng và các nguyên tắc của hệ thống đẩy

Hệ thống đẩy làm nhiệm vụ lấy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở, bao gồm tấm đẩy, chốt đẩy, tấm giữ, chốt dẫn hướng hệ thống đẩy và các bạc lót

Hệ thống đẩy phải tuân theo một số quy tắc sau:

- Khoảng đẩy lớn hơn từ 5 – 10 mm so với chiều cao của sản phẩm tính từ mặt phân khuôn

- Sau khi sản phẩm được lấy ra, hệ thống đẩy phải trở về vị trí ban đầu để tránh hỏng chốt và đảm bảo sản phẩm được rơi tự do

- Kích thước chốt đẩy phụ thuộc vào kích thước sản phẩm nhưng đường kính không được nhỏ hơn 3mm, trừ phi điều đó cần thiết cho hình dạng sản phẩm

- Hệ thống đẩy đảm bảo không làm yếu khuôn sau

- Nên sử dụng chốt dẫn hướng cho hệ thống đẩy vì đường kính chốt đẩy thường rất nhỏ

Khi chốt đẩy đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn, lực cung cấp phải vượt qua

ứng suất dư do sự biến dạng thép của khuôn và sự bám dính của nhựa

lên khuôn Nếu thành của khuôn không được vát nghiêng, sự bám dính

của nhựa lên khuôn làm quá trình đẩy rất khó khăn Nếu vật đúc đẩy ra

được, bề mặt chi tiết sẽ bị cào tróc, thậm chí cong vênh trở thành

Nếu thành khuôn được vát góc, sự bám dính sẽ bị giảm xuống và bằng không ngay khi chi tiết bắt đầu chuyển động.

Góc nghiêng của chi tiết có giá trị từ 0,5-2°, thành càng dày, góc nghiêng càng cần phảilớn

3.4.4.3.Phân loại hệ thống đẩy

a Hệ thống đẩy sử dụng các chốt đẩy tròn

Đây là hệ kiểu đẩy đơn giản nhất Các lỗ tròn và chốt tròn dễ gia công Nên doa rộng lỗ các chốt đẩy Chiếu dài của lỗ doa có đường kính D nên lấy như sau:

- Đối với lỗ nhiệt luyện trước khi gia công : L = 4.D

- Đối với lỗ đã nhiệt luyện: L = 3.D

- Lớn nhất L = 20mm, nhỏ nhất L = 6mm

Đối với những loại khuôn đã tôi mà vật liệu phun vào là Polyacetal, Poliamide thì các lỗ cần để lượng dư trước khi nhiệt luyện

b Lưỡi đẩy

Lưỡi đẩy tạo ra nhiều mặt đẩy hơn là chốt đẩy Khi chốt tròn khó sử dụng thì lưỡi đẩy

là một giải pháp.Tuy nhiên các lỗ đẩy hình chữ nhật khó làm và cần đặt chúng từ các miếng ghép lên đường phân khuôn

e Tấm tháo

Tấm tháo là một trong những hệ thống đẩy tốt nhất Trong trường hợp này việc dẫn hướng tránh làm hỏng lõi khuôn rất quan trọng.

f Các van đẩy

Hệ thống các van đẩy không thông dụng trong chế tạo khuôn nhựa Nó thường được dùng bằng các vật hình cốc và có trợ giúp sự thông khí trong quá trình đẩy có hiệu quả

3.4.4.4 Hệ thống đẩy cho quá trình phun khuôn tự động

Quá trình phun khuôn tự động cần có một hệ thống hoàn hảo mà trong đó các sản phẩmphải được rơi ra một cách dễ dàng trước khi khuôn đóng để tránh làm hỏng lòng khuôn

Hệ thống đẩy có thể được cải tiến bằng cách thêm vào các lò xo xung quanh chốt hồi để

hệ thống đẩy tự chuyển động quay lại không để sản phẩm dính vào các chốt đẩy Cách tốt nhât là nối hệ thống đẩy của khuôn vào hệ thống đẩy của máy gia công nhựa bằng các bulông

- Khi đầu chốt giữa chạm vào tấm đỡ, nó dừng lại

- Các chốt đẩy chuyển động tiếp và đẩy sản phẩm ra khỏi chốt giữa

3.4.5 Điều khiển nhiệt độ khuôn

Khi ta gia công sản phẩm xong cần phải làm nguội trước khi tháo khuôn để lấy sản phẩm Thực tế thời gian làm nguội khuôn chiếm 50 – 70 % thời gian chu kì Do đó quá trình làm nguội rất quan trọng trong vịêc giảm thời gian chu kỳ và làm tăng năng suất sản xuất

3.4.5.1 Vị trí bộ phận làm nguội

Vị trí này phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm và độ khác nhau về độ dày thành

thân khuôn Kênh làm nguội càng gần bề mặt khuôn càng tốt Các kênh làm khuôn nên đặt gần nhau Đường kính kênh làm khuôn lớn hơn 8 mm Khoảng cách kênh làm nguội tới thành khuôn bằng 2 lần đường kính kênh và khoảng cách giữa các kênh với nhau bằng 3÷5 lần đường kính kênh.

Cần chia hệ thống kênh làm nguội ra nhiều vòng, tránh để các kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh nhiệt quá lớn Việc làm nguội phải như nhau trên toàn bộ sản phẩm

3.4.5.2 Làm nguội tấm khuôn

Làm nguội trong tấm khuôn một trong những hệ thống thông thường nhất, chủ yếu được dùng cho các sản phẩm nhỏ

3.4.5.3 Làm nguội lõi

Lõi khuôn thường bị bao phủ bởi lớp nhựa nóng và để truyền được nhiệt từ đó ra các

bộ phận khác là một vấn đề phức tạp Cách đơn giản nhất là sử dụng vật liệu làm lõi khuôn có độ dẫn nhiệt cao như Cu(đồng) Tuy nhiên độ bền sẽ giảm

Biện pháp tốt hơn là đặt các kênh làm nguội xung quanh lõi Do đó có thể điều khiển được sự tăng giảm nhiệt độ dòng chất lỏng đang làm nguội chảy qua lõi

3.4.5.5 Làm nguội lòng khuôn

Lòng khuôn có thể được làm nguội tốt vì nó dễ dẫn nhiệt đến các phần khác của

khuôn Ta có thể đặt các kênh làm nguội khuôn xung quanh lòng khuôn

3.4.6 Lõi mặt bên

Khi khuôn được thiết kế và đường phân khuôn đã cố định, thường có một số phần của sản phẩm không tháo được ra theo hướng mở của

khuôn Trong các trường hợp đó cần lõi mặt bên

Đối với các sản phẩm có cắt sau ở phía ngoài:

- Sản phẩm có lỗ ở thành bên

- Sản phẩm có rãnh trang trí hoặc bề mặt hoa văn

- Sản phẩm có hoa văn hoặc đường gân ở thành bên

- Sản phẩm có tay sách mà không tháo rời

- Sản phẩm gấp khúc

Đối với sản phẩm có cắt sau phía trong:

- Sản phẩm có đường gân hoa văn phía trong

- Sản phẩm có rãnh chữ T bên trong

- Sản phẩm có khe xung quanh mặt trong của thành bên

Trước khi dùng lõi mặt bên người thiết kế cần chú ý đến những điểm sau:

- Chuyển động của lõi mặt bên phải đáng kể để gỡ sản phẩm ra dễ dàng

- Khi lõi mặt bên mở hoặc đóng cần phải giữ cữ chặn ở mỗi hướng chuyển động

- Lõi bên cần có hệ thống dẫn hướng phù hợp với chuyển động của nó

- Phải tránh các góc nhọn trên bề mặt lõi mặt bên để tránh cào xước vật liệu

- Không được để chốt đẩy chạm vào lõi mặt bên

- Cố gắng thiết kế lõi mặt bên chuyển động được khi khuôn mở để có thể bảo trì dễ dàngkhi sản xuất

Sự dẫn hướng của lõi mặt bên

Việc dẫn hướng của lõi mặt bên đảm bảo cho lõi mặt bên luôn quay lại vị trí cũ

- Nhìn chung tất cả các chuyển động của lõi bên ngoài đều được định hướng theo thiết

kế lõi mặt bên hình chữ T Tuy nhiên để tránh nhiều áp lực lên lõi mặt bên cần lấy tỉ lệ 1: 1 giữa chiều cao và chiều dài, chiều rộng và chiều dài

- Để cải tiến quá trình dẫn hướng và có khả năng điều chỉnh khoảng cách nên dùng các tấm đã tôi cứng đặt dưói lõi mặt bên

Để dẫn hướng cho lõi mặt bên người ta sử dụng một số giải pháp như: sử dụng chốt xiên, sử dụng cam chân chó, tác động bằng đường cam, tác động bằng lò xo, tác động thủy lực, tác động góc

a Sử dụng chốt xiên

Hệ thống chốt xiên là một trong những hệ thống phổ biến nhất để tác động lên lõi mặt bên Chốt xiên thường được làm bằng thép tôi cứng hoặc bề mặt thép tôi cứng

Khi thiết kế chốt xiên cần lưu ý một số đặc điểm sau:

- Chiều dài chốt xiên, vì điều khiển chốt xiên cũng cần có một khoảng trượt

- Tất cả các vị trí của lõi mặt bên, chốt xiên có thể luôn luôn đi vào lõi mặt bên

- Khi bề rộng mở ra hơn 60 mm nên dùng nhiều hơn một chốt xiên

- Trong nhiều trường hợp chốt xiên đi qua lõi mặt bên Khi đó cần chú ý có đủ hệ thống thoát cho chốt xiên

Hệ thống chốt xiên làm việc như sau: Trong giai đoạn khuôn đóng, chốt xiên đẩy lõi vàomặt trong Tuy nhiên khối ép sẽ thực hiện lần đóng cuối cùng