Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”

Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”. Bài tập lớn: “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa”.

Lời nói đầu

Ngày nay sản phẩm nhựa đã chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốcdân, vật liệu nhựa ngày càng có những tính chất u việt nh về chất lợng về độ bền …trong khi đó vật liệu khác nh các vật liệu tự nhiên hay vật liệu kim loại tổng hợp càngngày càng không đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng rất cao của con ngời do vậy mà ngànhcông nghiệp nhựa đã phát triển rất nhanh trong thời gian qua kéo theo đó là các lĩnh vựctạo hình sản xuất và chế tạo các sản phẩm từ nhựa phát triển theo đặc biệt trong đó phải

kể đến ngành công nghiệp chế tạo khuôn ép phun cho sản phẩm nhựa ra đời và cho ravô số các sản phẩm với đủ kiểu dáng chủng loại phục vụ cho đời sống của con ngời.Việc chế tạo ra các chi tiết có biên dạng phức tạp kéo theo biên dạng của lòng khuôn vàlõi khuôn cũng phức tạp dẫn đến việc gia công chúng theo các phơng pháp truyền thống gặprất nhiều khó khăn Ngoài ra việc chế tạo lòng khuôn, lõi khuôn còn phụ thuộc nhiều vàotrình độ ngời thợ, thời gian chế tạo khuôn dài và độ chính xác lòng khuôn thờng không cao.Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học và kỹ thuật, các công nghệ gia công mớicũng phát triển rất mạnh mẽ kéo theo các ứng dụng phần mềm vào trong tự động hoásản xuất và tự động hoá lắp giáp nh ứng dụng các phần mềm Master Cam, Cimatron,Catia Việc ứng dụng các phần mềm này vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực giacông khuôn mẫu, và lắp giáp khuôn tự động, nó đã giải quyết đợc các khó khăn trớc

đây và đem lại hiệu quả kinh tế rất cao

ở nớc ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống cũng nh trong kỹthuật đang đợc phát triển rất mạnh mẽ, số lợng các cơ sở sản xuất ứng dụng phơng phápgia công mới ngày càng nhiều, gia công đợc các chi tiết có biên dạng phức tạp

Nắm bắt đợc tình hình đó em đã đợc thầy hớng dẫn định hớng và giao nhiệm vụ chonghiên cứu đề tài:

“Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn

ép nhựa”

Đặc biệt là việc ứng dụng phần mền CAD/CAM CimatronE để thiết kế và gia công

tự động một bộ khuôn nhựa điển hình với sản phẩm tự mình lựa chọn

Bài tập lớn của chúng em bao gồm bốn phần chính:

Chơng I: Giới thiệu tình hình làm khuôn trên thế giới và tại Việt Nam

Chơng II: Công nghệ gia công chất dẻo bằng ép phun

Chơng III: Các kiểu khuôn phổ biến

Chơng IV: Thiết kế một bộ khuôn điển hình có sử dụng phầm mềm CimatronE

Do khả năng thực tế còn hạn chế nên bài tập lớn không tránh khỏi những sai sót.Chúng em rất mong đợc sự chỉ bảo tận tình của thầy cô và bạn bè để chúng em hiểuthêm về kiến thức chuyên môn

Hà Nội: tháng 11 năm 2007Sinh viên thực hiện:

Vũ Ngọc Linh

Mục đích của đề tài

Với đề tài “Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng phần mềm Cimtron E trong gia công khuôn ép nhựa” nhóm chúng em đã tổng hợp các kiến thức chung nhất về khuôn

mẫu, những thành tựu mà ngành công nghiệp khuôn mẫu thế giới và Việt Nam đã đạt

đợc Hớng tới mục tiêu xa hơn là tổng hợp và tạo nên một th viên tra cứu

Nh chúng ta đã biết mỗi khi một ngời kỹ s đợc giao một sảm phẩm mà cần phải thiết

kế một bộ khuôn ép nhựa cho sản phẩm đó thờng thì với những ngời kỹ s đã có kinhnghiệm thì việc tìm ra một bộ khuôn thích hợp sẽ không mất nhiều thời gian, nhng vớinhững ngời kỹ s cha có nhiều kinh nghiệm hay với nhiều chủng loại sản phẩm thì sẽ cóthể làm cho các kỹ s bối rối Trong tình hình phát triển mạnh mẽ của các ngành côngnghiệp cùng với nó là sự ra đời của những tiêu chuẩn kỹ thuật những hình thức modulhoá nhằm nhằm giảm công sức cho ngời lao động

Với ý tởng đó chúng em đã tổng hợp và chia ra thành các bộ khuôn điển hình cùngvới đó chúng em đã phân tích các đặc điểm (đặc điểm về hình dáng, về vật liệu, về tínhnăng làm việc…) để chia chúng thành các họ tơng ứng với các đặc điểm tơng tự nhau

để phù hợp với một loại khuôn đợc thiết kế Nh vậy chúng em đã đạt đợc mục đích rõràng là khi đợc giao cho thiết kế khuôn nhựa cho một sẩn phẩm bất kỳ nào đó dựa vào

đặc điểm của mỗi hộ chi tiết đã đợc phân loại chúng em sẽ dễ dàng tìm ra một bộkhuôn thích hợp và sau đó sẽ áp dụng để thiết kế cơ bản sau đó áp dụng các phần mềmCAD/CAM (ví dụ nh Cimatron, Catia, moldex3D…) để thiết kế và gia công hoàn chỉnh

ra sản phẩm nh khách hàng yêu cầu

Chơng: i Tổng quan về tình hình làm khuôn mẫu

1.1 Tình hình làm khuôn trên thế giới

1.1.1 Lịch sử phát triển

Ngành khuôn nhựa trên thế giới ra đời và phát triển từ rất lâu đời, từ khi nhu cầu cầnthiết của con ngời về sản phẩm làm ra từ vật liệu nhựa, nh đồ dùng bằng nhựa ( cốcnhựa, chậu, ghế …), vỏ các thiết bị máy móc cũng làm bằng nhựa ( xe máy, quạt …).Cách đây gần 200 năm, một nhà nghiên cứu ngời Anh Joseph Priestley (1733-1809)trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấy có một hiệu quả ăn mòn vật liệu gây ra bởi

sự phóng điện

Đến 1943, hai vợ chồng ngời Nga Lazarenko tìm ra cánh cửa dẫn tới công nghệ giacông tia lửa điện Khi các tia lửa điện đợc phóng ra, vật liệu trên bề mặt phôi bị hớt đibởi một quá trình điện - nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại mà khôngphụ thuộc vào độ cứng của vật liệu-đó là quá trình gia công bằng tia

Ngày nay, quá trình gia công EDM đã đợc phát triển rộng rãi ở các nớc phát triển,nhiều loại máy hoạt động trong lĩnh vực EDM đã đợc sản xuất với nhiều kiểu khácnhau để phục vụ những mục đích khác nhau Với các thuật toán điều khiển mới, với các

hệ thống điều khiển CNC cho phép gia công đạt năng suất và chất lợng cao mà khôngcần có sự tham gia trực tiếp của con ngời

Có hai phơng pháp công nghệ gia công tia lửa điện đợc sử dụng rộng rãi trong côngnghiệp là:

+ Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình, gọi tắt là phơng pháp “xung

định hình” (EDM-Die sinking) Điện cực là một hình không gian bất kỳ mà nó in hìnhcủa mình lên phôi tạo thành một lòng khuôn

+ Gia công tia lửa điện bằng cắt dây (EDM-Wire cutting) đây điện cực là mộtdây mảnh (d = 0,10,3 mm) đợc cuốn liên tục và đợc chạy theo một công tua cho trớc,

nó sẽ cắt phôi theo đúng công tua đó

Các hệ thống điều khiển CNC hiện có trên thị trờng có tiến bộ rất nhiều, các hệthống điều khiển CNC đã có mặt ở các máy xung định hình, các chuyển động hành tinh

và chuyển động theo công tua của một điện cực có hình dáng đơn giản cho phép giacông xung định hình các hình dáng phức tạp

Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp trên thế giới là chế tạo ra cácsản phẩm thoả mãn yêu cầu của khách hàng, thị trờng và cung cấp hàng ngày với chất l-ợng cao đảm bảo tốt các dịch vụ sửa chữa, bảo hành Đồng thời các nhà sản xuất phảitìm cách giảm giá thành chế tạo, tăng năng suất và chất lợng của sản phẩm Do đó kỹthuật CAD/CAM-CNC trở thành trọng tâm nghiên cứu, phát triển và ứng dụng rộng rãitrên nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam

Chu kỳ hình thành sản phẩm công nghiệp theo phơng thức hiện đại là ứng dụng kỹthuật CAD/CAM-CNC để thiết kế gia công và lắp ráp sản phẩm nhằm sáng tạo sảnphẩm nhanh đáp ứng nhu cầu của thị trờng Trong đó kỹ thuật vi xử lí máy tính và kỹthuật dò hình số hoá từ vật mẫu là công cụ đắc lực để sáng tạo sản phẩm công nghiệp

Cimatron là hệ thống tích hợp đặc sắc nhất đợc dùng trong lĩnh vực thiết kế và gia công cơ khí do nhóm chuyên gia của Nhật Bản và Isael hợp tác xây dựng từ những năm

1990 Chỉ trong mấy năm mà hệ thống này đợc các công ti hàng đầu thế giới sử dụng

và khoảng 85% sản phẩm ngành công nghệ cao đợc tạo ra bởi sự trợ giúp của Cimatron

1.1.2 Tình hình làm khuôn

Trên thế giới hiên nay đã đạt đợc rất nhiều thành tựu về ngành công nghiệp khuônmẫu Các loại khuôn nhựa cho sản phẩm rất phức tạp, khuôn cho sản phẩm to nhỏ bấtkì

Trên thế giới áp dụng các phân mềm tự động hoá cho tất cả các nguyên công thiết kế

do vậy thời gian cho thiết kế một bộ khuôn khá nhanh so với tại Việt Nam và giá thành

để làm ra sản phẩm cũng đợc giảm bớt, do áp dụng công nghệ điển hình lên chất lợng sản phẩm cũng cao hơn ở Việt Nam

1.2 Tình hình làm khuôn tại Việt Nam

Nớc ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống cũng nh trong kỹthuật đang đợc phát triển rất mạnh mẽ, số lợng các cơ sở sản xuất ứng dụng khoa học

kĩ thuật các phần mềm công nghệ vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực gia côngkhuôn mẫu, nó đã giải quyết đợc các khó khăn trớc đây và đem lại hiệu quả kinh tế rấtcao

Sản phẩm nhựa xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng nhtrong đời sống hàng ngày Trong các ngành công nghiệp nhẹ, từ trớc đến nay đã sửdụng rất nhiều các chi tiết thiết bị chế tạo từ vật liệu Polyme Trong các ngành côngnghiệp nặng xa kia hầu hết các chi tiết máy, các thiết bị đều đđợc chế tạo từ thép Ngàynay, các chi tiết ít chịu lực đã bắt đầu đđợc chế tạo từ vật liệu nhựa, cá biệt một số loạinhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu mài mòn và chịu môi trthờng mà các loạithép bị phá huỷ, đợc thay thế thép để chế tạo các chi tiết máy làm việc trong các điềukiện nói trên Trực quan nhất, trong đời sống hàng ngày, hầu hết các vật dụng cần thiếtphục vụ cho cuộc sống đều là các sản phẩm nhựa

1.2.2 Tình hình làm khuôn

Hiên nay công việc làm khuôn tại Việt Nam vẫn còn nhiều nguyên công mà ng ờicông nhân còn phải thực hiện rất thô sơ ví dụ nh nguyên công mài bóng thờng đợc ngờilàm khuôn dùng các loại bột cứng ( bột kim cơng, bột ôxít nhôm…) và đợc trà sát bằngvải những nguyên công này thờng mất rất nhiều thời gian và làm giảm năng suất làmkhuôn và làm tăng giá thành của bộ khuôn.

Nh vậy mặc dù ngành công nghiệp khuôn mẫu ở nớc ta thời gian gần đây phát triểnrất mạnh nhng so với thế giới thì vẫn còn rất non trẻ và đang tiếp cận dần với tốc độphát triển của ngành công nghiệp thế giói

Các phần mềm tuy mới đợc đa vào Việt Nam trong những năm gần đây nhng nó đãtạo đợc sự quan tâm thu hút của nhiều công ty,doanh nghiệp lớn nhỏ và đợc ứng dụngrộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong công nghệ chế tạo các bộ khuôn mẫu.Trang bị máy công cụ gia công điều khiển số CNC để chế tạo khuôn mẫu phục vụ chocơ sở ngày càng phổ biến ở các doanh nghiệp Đặc biệt ở các doanh nghiệp miền Bắc

có thể kể đến các công ty và các Viện tiếp cận sớm nhất với máy CNC và chế tạo khuônmẫu nh: Viện IMI, Công ty HAMECO, VINASHIOKI,… song sản phẩm của họ vẫn ởmức đơn giản, chất lợng thấp, tuổi thọ ngắn

Kĩ thuật CAD/CAM có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế và chế tạo racác bộ khuôn mẫu phức tạp và có độ chính xác cao Rất nhiều công ty nh Kim khíThăng Long, nhựa Hà Nội, Hoà Phát, HAMECO… Đã đầu t vào các phần mềmCAD/CAM nh: CATIA, Cimatron, Pro/E, MasterCa… Sản xuất của các Công ty trên có

sự đóng góp rất lớn của hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM

Hiện nay hầu hết các trờng đại học, cao đẳng đã đa vào giảng dạy môn họcCAD/CAM-CNC với các kiến thức mới và đợc cập nhật khá thờng xuyên nh trờng

ĐHBK Hà Nội Trờng cao đẳng s phạm Hng Yên,… Tuy nhiên sinh viên vẫn phải

“học chay ” mà không có điều kiện thực hành một cách có hệ thống Ngoài nguyênnhân không có máy CNC công nghiệp hoặc có nhng mới chỉ mang tính chất trng bày đểsau những bài lý thuyết thì ngời học biết đợc hình thù thực tế của máy

Chính vì tình hình phát triển và sản xuất khuôn mẫu nh trên mà chúng em đã mạnh dạn tìm hiểu nghiên cứu đề tài về thiết kế và gia công khuôn ứng dụng các phần mềm CAD/CAM/CAE để phục vụ cho tốc độ phát triển rất cao của ngành công nghiệp khuôn

ép phun tại Việt Nam

Chơng: ii Chất dẻo và công nghệ gia công chất dẻo

2.1 Tìm hiểu vật liệu polymer

2.1.1 Khái niệm chất dẻo

Chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu đợc tạo thành bởi nhiều phần tử (các cao phân tửPolyme) Nó có thể đợc tổng hợp hoặc thay đổi từ thành phần nhỏ (gọi là Monome).Chất dẻo là vật rắn (có thể là trạng thái lỏng trong quá trình gia công) Định nghĩa chấtdẻo (nhựa) có thể phân loại bằng sự phân loại theo biểu đồ dới đây:

Sơ đồ 2.1: Phân loại chất dẻo

Các cao phân tử Polyme thờng đợc cấu tạo từ những thành phần có cấu trúc giốngnhau gọi là đoạn mạch thành phần (monome)

Cao phân tử có nguồn gốc từ thiên nhiên: Cenllulo, len, cao su thiên nhiên…

Cao phân tử có nguồn gốc nhân tạo đợc tổng hợp từ các monome

Vật liệu các loại

Nhựa nhiệt dẻo Tái sinh đ ợc

Nhựa nhiệt rắn Không tái sinh

Cao phân tử thờng Trọng lợng phân tử 1000-10.000

Cao phân tử có trọng lợng lớn Trọng lợng phân tử 10.000-80.000

Bảng 2.1: Trọng lợng phân tử

Ngời ta phân loại các chất cao phân tử căn cứ vào trọng lợng phân tử:

Các tính chất của chất dẻo đợc điều chế từ một nhóm đơn phân tử chủ yếu do độ dàicủa mạch phân tử quyết định Độ lớn của mạch phân tử đợc xác định bằng phân tử lợngtrung bình (M) hoặc độ trùng hợp trung bình (P)

Độ trùng hợp trung bình đợc biểu diễn qua trọng lợng phân tử và phân tử lợng củamonomer

Các Polyme đợc tạo thành từ các monomer nhờ các phản ng trung hợp, trùng phối,trùng ngng, đồng trùng hợp

Sự trùng hợp.

Trong quá trình trùng hợp các cao phân tử đợc tạo thành từ các đơn phân tử trongphản ứng mạch không có sự tạo thành các sản phẩm phẩm Điều kiện của phản ứngtrùng hợp là các đơn phân tử phải có liên kết không bão hoà

Sự trùng phối.

Trùng phối cũng xảy ra giống trùng hợp vì trong quá trình xảy ra phản ứng hoá họckhông xuất hiện các sản phẩm phụ có phân tử nhỏ.Trong quá trình trùng phối ngời ta cóthể sử dụng hai đơn phân tử khác nhau Quá trình trùng phối hợp các chất đơn phân tử

có sự đổi chỗ các nguyên tử

Sự trùng ngng.

Phản ứng trùng ngng đợc hình thành từ các chất đơn phân tử mà phản ứng hoà họccủa nó xảy ra sẽ tạo thành các phân tử nhỏ khác (nh nớc) Khi trùng ngng sẽ xuất hiệncác Polyme có cấu trúc lới Trùng ngng có thể thực hiện theo từng giai đoạn Ví dụtrong quá trình tạo nhựa Phenol, giai đoạn đầu kết thúc ở phần tạo vật liệu ép Sau đó d-

ới tác dụng của áp lực và nhiệt độ quá trình tạo vật liệu ép sẽ kết thúc ở trong khuôn

Chất dẻo (Plastics, nhựa tổng hợp) là vật liệu đợc tạo thành bởi nhiều phần tử hữu cơ(cao phần tử Polyme) Các phần tử Polyme này đợc tổng hợp từ các thành phần nhỏkhác gọi là Monome Chất dẻo là vật liệu dạng rắn trong điều kiện thờng và có tính dẻohoặc chảy lỏng khi đợc nung nóng ở nhiệt độ nhất định Có thể minh hoạ chất dẻo quabiểu đồ sau:

Các cao phần tử Polyme có nguồn gốc nhân tạo thờng đợc tổng hợp từ các Monome,còn cao phân tử Polyme có nguồn gốc thiên nhiên thì gồm: Xenlulô, Len, Cao su thiênnhiên

Các cao phân tử có tính chất tuỳ thuộc vào độ dài của các mạch phân tử, độ dài này

đợc xác định bằng các phân tử lợng trung bình Sự tạo thành phân tử Polyme từ các

Monome nhờ các phản ứng hoá học nh: sự trùng hợp, sự trùng ngng, đồng trùng hợp.Cấu tạo của Polyme thành phần hoá học của nó và các phản ứng hoá học là các yếu tốquyết định cơ - lý - hoá của từng loại vật liệu

2.1.2 Phân loại và tính chất

1 Phân loại

Dựa trên tính chất vật lí, tính chất hoá học, cấu trúc phân tử, khả năng gia công vàcác yếu tố tác động lên vật liệu mà ngời ta phân loại chất dẻo theo nhiều phơng phápkhác nhau nh: phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học (Polyme kết tinh, polyme địnhhình), phân loại chất dẻo theo công nghệ (nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn), phân loạichất dẻo theo hình dạng mạch đại phân tử, phân loại chất dẻo theo công dụng (nhựathông dụng, nhựa kĩ thuật, nhựa kĩ thuật chuyên dùng)

a Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học

Trong các vật liệu Polyme,tuỳ theo trạng thái sắp sếp chuỗi mạch của nó mà ta cóthể phân ra loại nhựa có dạng kết tinh hay không kết tinh (vô định hình)

Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme đợc xếp khít nhau theo mọt trật tự nhất

định thì ta có vật liệu Polyme kết tinh

Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme đợc sắp xếp không theo một trật tự nhất

định nào thì ta có Polyme định hình Polyme kết tinh không có nghĩa là toàn bộ khốiPolyme đều ở trạng thái kết tinh mà trong đó vẫn có thể có những pha vô định hình.Các Polyme ở trạng thái kết tinh thờng ở trạng thi đục mờ Các Polyme ở trạng tháikhông kết tinh có độ trong suốt Ví dụ nh nhựa PPMA còn có độ trong suốt hơn cả thuỷtinh Nó cho phép 73% tia cực tím xuyên qua trong khi đó thuỷ tinh Silicat (vô cơ) chỉcho13% tia cực tím đi qua

b Phân loại chất dẻo theo công nghệ

Chất dẻo đợc chia thành 2 loại: Chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn

- Chất dẻo nhiệt dẻo:

Là loại vật liệu Polyme có khả năng lập lại nhiều lần quá trình chảy mềm dới tácdụng của nhiệt vầ trở nên cứng rắn (định hình ) khi đợc làm nguội.Trong quá trình tácdụng của nhiệt nó chỉ thay đổi tính chất vật lí chứ không có phản ứng hoá học xảy ra

- Chất dẻo nhiệt rắn:

Là loại vật liệu Polyme khi bị tác dụng của nhiệt hoặc các giải pháp xử lí hoá học sẽtrở nên cứng rắn (định hình sản phẩm) Nhựa nhiệt rắn sau khi nóng chảy và đóng rắn

nó không còn khả năng chảy sang trạng thái chảy mềm dới tác động của nhiệt nữa Dovậy nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các loại phế phẩm, phế liệu hoặc các sảnphẩm đã qua sử dụng

c Phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch phân tử

Theo cách này có thể phân biệt các loại Polyme có hình dạng sợi tuyến tính, hìnhdạng sợi phân nhánh, cấu trúc lới không gian, cấu trúc hình dây thang,cấu trúc lớiphẳng, cấu trúc hình sao, cấu trúc răng lợc…

d Phân loại chất dẻo theo công dụng:

Trong thực tế sản xuất và sử dụng nhựa thờng đợc phân thành 3 loại: Nhựa thôngdụng,nhựa kĩ thuật và nhựa hỗn hợp.

- Nhựa thông dụng: Là loại nhựa đợc sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới với khối

l-ợng lớn có u điểm là giá thành thấp và dễ gia công thành sản phẩm

- Nhựa kĩ thuật: Là loại nhựa có nhiều đặc tính u việt hơn nhựa thông dụng nh độ

bền ké, bền va đập, độ kháng nhiệt…Loại nhựa này thờng để sản xuất các chi tiết máyhoặc các chi tiết có yêu cầu tính năng cao

- Nhựa kĩ thuật chuyên dùng: Là loại nhựa có trọng lợng phân tử rất cao

(1.000.000 hoặc lớn hơn) Mỗi loại chỉ đợc sử dụng ở một số lĩnh vực riêng biệt

2.Tính chất hoá học

a Tính chịu hoá chất

Khác với kim loại, đa số các loại nhiệt thờng bền khi chịu tác động của môi trờngkhí quyển Hơn nữa chúng còn bền với các loại hoá chất nh axit, kiềm, muối và nhiềuhoá chất khác

b Tính chịu thời tiết khí hậu

Tính chịu thời tiết khí hậu là tính thay đổi về chất lợng độ bền của sản phẩm dới ảnhhởng của ánh sáng (tia cực tím), nhiệt độ không khí (oxy, Ozon…) quá trình giảm độbền dới tác động của khí hậu gọi là sự lão hoá của nhựa

Để giảm lão hoá ngời ta thờng dùng thêm một số chất phụ gia Các chất phụ gia này

có tác dụng hạn chế sự lão hoá của nhựa

1.2.3 Chất phụ gia trong chất dẻo

Các loại bôi trơn gồm có: Rợu béo, axit béo, xà phòng kim loại…

2 Chất hoá dẻo

Chất hoá dẻo có trong nhựa nhằm cải thiện sự dẻo hoá, dễ dàng điền đầy vào khuôntạo ra sự mềm dẻo của sản phẩm

Chất hoá dẻo gồm:Este của axit hay rợu, dầu thơm và béo Parafin, các loại rợu nhButanol, Glycol…

3 Chất ổn định

Gồm các loại ổn định nhiệt, ổn định tia tử ngoại, chất chống lão hoá…Nhằm mục

đích tránh phá huỷ đặc biệt do nhiệt trong quá trình gia công hoặc sử dụng sản phẩmchất dẻo

a Chất ổn định nhiệt.

Chủ yếu dùng cho nhựa PVC cứng và PVC mềm nhằm tránh tạo thành nối đuôItrong quá trình gia công.Chất ổn định nhiệt đa vào trong nhựa nhằm ổn định tính chấtcủa chất dẻo trong quá trình gia công

Các chất ổn định nhiệt gồm:Chất hữu cơ, muối Cadmium, Calcium…

b Chất ổn định ánh sáng.

Chất ổn định ánh sáng dùng để bảo vệ chất dẻo dới ánh nắng mặt trời bằng cách làmchậm quá trình giảm chất lợng khi sử dụng ngoài trời

Các chất ổn định ánh sáng gồm:Các bon đen, bột màu…

c Chất ổn định chống lão hoá

Chất phong chống lão hoá nhằm mở rộng khoảng nhiệt độ sử dụng cho chất dẻo, tạo

ra chất dẻo có tuổi thọ sử dụng tăng lên hạn chế hay làm chem Phản ứng phát triển doOxy hay Peroxit tác động vào

Chất phòng lão gồm: Phòng lão Fenolic, phòng lão Amin…

Các chất chậm cháy thờng có chứa Aluminium, Autimon,Brom…Chất chem Cháythờng dới dạng oxit vô cơ hay phân tử hữu cơ có chứa yếu tố halogen

6 Chất tạo xốp

Chất tạo xốp làm cho sản phẩm chất dẻo có những lỗ xốp bên trong

Có hai loại chất tạo xốp:

Chất tạo xốp vật lí: Các lỗ xốp tạo thành do thay đổi trạng tháI vật lí của chất xốp

nh sự giãn nở khí nén, bốc hơI chất lỏng, hoà tan của chất rắn

Chất tạo xốp hoá học: Các chất xốp tạo thành do sự phóng thích khí khi chất tạo

xốp bị phân huỷ dới tác dụng của nhiệt

7 Chất tạo màu

Màu đợc chia làm hai loại là: thuốc nhuộm và chất màu

Thuốc nhuộm là chất hữu cơ tan trong nhựa,nhng không bền nhiệt

Chất màu là loại chất vô cơ không tan trong nhựa, kháng nhiệt hơn thuốc nhuộmmàu

2.2 Công nghệ gia công chất dẻo

2.2.1 Sử dụng chất dẻo trong khoa học kỹ thuật

1 Đặc trng của chất dẻo

Do thành phần cấu tạo và tính chất đặc biệt của chất dẻo nên một số loại chất dẻothờng đợc dùng trong kỹ thuật làm các chi tiết máy thay cho vật liệu kim loại Đối với

những loại chất dẻo ứng dụng trong kỹ thuật và sản xuất để làm chi tiết máy thì chúng

có u nhợc điểm sau:

u điểm

Nhẹ( tỷ trọng 0,9-2,5)

Tính chống ẩm, tính chống ăn mòn

Khó truyền nhiệt và truyền điện

Dễ gia công dẻo

Nhiều vật liệu trong suốt do vậy có thể nhuộm màu để tạo màu cho sản phẩm

2 ứng dụng của các loại chất dẻo

Chất dẻo trong kỹ thuật thờng đợc phân loại theo phơng pháp công nghệ gồm cónhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn

Nhựa nhiệt dẻo:

Là loại chất dẻo có khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm dới tác dụng củanhiệt độ và trở nên cứng rắn khi đợc làm nguội Trong quá trình tác động, nó chỉ thay

đổi tính chất vật lý chứ không có phản ứng hoá học xảy ra

Các loại nhựa nhiệt dẻo:

polyvinyl: Thờng gọi là vinyl ứng dụng làm bao bì, vinyl house, vỏ bọc dây điện.polyetylen: Có u điểm chống va đập, chịu đợc ở nhiệt độ thấp, tính giữ nhiệt Đợcdùng thay thế cho ống dẫn nớc kim loại và tấm màng lọc

Polypropylen: Có tỷ trọng cực kỳ nhỏ, khả năng chịu nhiệt rất cao

Polystyren: Tính chảy loãng tốt thích hợp cho sản xuất tạo hình theo cách phun, ứngdụng làm vỏ tivi, radio, máy lạnh… Nhựa polystyren có nhợc điểm là chịu va đập kém.Nhựa AS: Trong suốt, có tính chất bền trong xăng, ứng dụng làm ắc quy, vỏ bật lửa.Nhựa ABS: Tốt cho làm chi tiết máy, độ cứng bề mặt ngoài cao và khó bị xớc.Nhuộm màu tốt có ánh quang bề mặt và đễ tạo hình bằng phun

Nhựa Acrylic: Độ trong suốt cao, tính chịu thời tiết cao, nhuộm màu tốt, tỷ trọngnhỏ, độ bền cơ học cao, khó bị xớc bề mặt, ứng dụng thay thế thuỷ tinh, làm một số chitiết ôtô

Polyamit: Thờng gọi là Nylon, là loại nhựa quan trọng đối với nhựa kỹ thuật đợcdùng trong công nghiệp( Engineering Plastics)

Polycacbonat: Trong suốt, bền va đập, bền kéo, tính chịu nhiệt cao, là đại biểu choPlastic dùng trong công nghiệp, ứng dụng làm bulông, đai ốc, bánh răng đồng hồ, mũbảo hiểm, nút bấm tivi.

Polyacetat: Đại diện cho Plastics có ma sát và chịu mài mòn tốt dùng trong côngnghiệp, ứng dụng làm bánh răng máy, trục

Nhựa nhiệt rắn

Là loại chất dẻo khi có tác dụng nhiệt hay hoá học sẽ trở nên đóng rắn và không cókhả năng chảy dẻo nữa Nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các sản phẩm đã sửdụng

Các loại nhựa nhiệt rắn:

Nhựa Phenol, Ure: Không màu, trong suốt có thể nhuộm màu rất đẹp, dùng làmdụng cụ đồ ăn

Nhựa Melamine: Vì không màu, độ cứng cao, tính chịu nớc cao, độ bền cao, đẹpnên đợc dùng làm đồ trang trí, dụng cụ gia đình hoặc làm sơn

Polyeste: Thờng gọi là Plastics bền hoá, dùng làm kính Tỷ trọng khoảng 1,8; độbền kéo 48-245 N/m, rất nhẹ và bền đợc ứng dụng trong chế tạo vỏ xe ôtô, thuyền,thùng, ống và mũ bảo hiểm

Nhựa Epoxy: Có thể tạo hình ở nhiệt độ thờng và áp lực thờng, đặc tính bám dínhtốt đối với kim loại và bê tông, tính chịu nhiệt, chịu dung môi, chịu nớc và cách điệntốt Là Plastics quan trọng trong công nghiệp

Nhựa Epoxy dùn làm vật liệu tăng bền sợi thuỷ tinh và sợi cacbon, làm vật liệu cách

điện của mạch tích điện và của máy in

Nhựa Silicon: Có tính cách điện và chịu nhiệt độ cao, có tính phát n ớc, ứng dụnglàm con dấu, li khuôn, phát nớc, cách điện, chịu dầu và chịu nhiệt

Mỗi một loại chất dẻo đều có một loại gia công, nhiệt độ phá huỷ và độ co riêng, dovậy trong quá trình chế tạo phải chú ý để tránh tạo ra phế phẩm cháy hoặc sai kích th ớcgia công

Sau đây là một số bảng thống kê số liệu các loại nhựa

(<C)

Nhiệt độ cuốiPiston (C)

11 Elastomer Nhựa đàn hồi cao su Nhiệt độ lu hóa 75-110

Bảng 2.2- Nhiệt độ gia công các loại nhựa:

Chú ý: Nhựa ABS dễ bị ô xy hóa trong khuôn nếu gián đoạn quá 15 phút

Bảng 2.3- Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa:

Về độ co ngót của nhựa ta xem bảng sau:

Bảng 2.4: Độ co của một số loại nhựa

2.2.2 Các phơng pháp gia công chất dẻo

1 Công nghệ cán.

Quá trình cán là một trong những phơng pháp sản xuất của công nghiệp gia côngchất dẻo mà trong đó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo đợc chế tạo thành tấm hoặc màng.Các máy cán thờng sử dụng đoá là các máy có 4 hoặc 5 trục cán xếp theo các dạngchữ I, L, F, Z

Các loại thiết bị cán chữ I, L,F, Z.

Về mặt nguyên lí thì hầu hết các chất dẻo đều cán đợc tuy nhiên ngời ta thờng dùngcác chất nhiệt dẻo sau đây để cán vì những loại vật liệu này thích hợp cho việc tạo ramàng mỏng, tấm…

- Phơng pháp phét bằng dao phết: Nhờ dao phết chất dẻo (bột nhão ) đợc phết lên

vật liệu làm cốt đang dịch chuyển phía dới dao phết

- Phơng pháp tráng phân lớp bằng trục trụ tròn: Sử dụng hệ thống nhiều trục trụ

tròn làm cho bột chất dẻo dãn ra một độ dài nhất định sau đó mang lớp chất dẻo nàyphủ lên vật liệu cốt

- Phơng pháp tẩm nhúng: Vật liệu cốt đợc di chìm qua lớp bột PVC có độ nhớt

nhỏ, lợng d đợc các thanh gạt gạt xuống

- Tráng phủ bằng máy đùn: Cho chất dẻo nóng chảy từ máy đùn qua đầu đùn có

khe rộng và phủ lên các vật liệu cốt Sau đó chất dẻo cùng vật liệu cốt đI qua khe củacác trục cán đang quay, chất dẻo đợc ép lên vật liệu cốt

- Tráng phủ bằng máy cán: Vật liệu cốt cùng với chất dẻo đợc dẫn vào một khe hở

thứ hai hoặc thứ ba của máy cán, khi đó các trục cán sẽ ép chất dẻo lên vật liệu cốt

- Tráng phủ bằng phơng pháp tiếp xúc: Sử dụng để tráng phân lớp cho chất dẻo

Sơ đồ 2.2: Công nghệ đùn chất dẻo

Về mặt nguyên lí thì tất cả các loại chất dẻo nhiệt dẻo đều có thể gia công đùn đợc.Song đói với khối chất dẻo nóng chảy cần phải có đọ cứng nhất định, đó là điều cầnthiết vì khi chúng ta khởi đầu định hình trong một thời gian ngắn phải giữ đợc hìnhdáng tạo ra nó

Gia công đùn đợc sử dụng để gia công đối vớ sản lợng lớn chủ yếu là các chất dẻo

nh PVC cứng, PVC mềm, PE và PP

4 Gia công vật thể rỗng.

Để tạo hình cho vật thể rỗng chúng ta có nhiều cách nh đùn thổi, phun thổi đúc kitâm, ghép 2 nửa vỏ mà ta có thể chế tạo bằng phơng pháp đúc, phun ép tạo hình nóng.Công nghệ tạo hình rỗng đợc hiểu là ngời ta tạo hình đoạn ống chất dẻo nhiệt dẻo đ-

ợc đùn ra bằng khí nén áp lực cao từ phía trong nó thành sản phẩm cần chế tạo, khuônthổi sản phẩm đợc tiến hành trong khuôn rỗng hai nửa sao cho đoạn ống chất dẻo đợc

đùn ra ở trạng thái nóng sẽ tiếp nhận biên dạng của khoang rỗng trong khoang mẫu sau

Thiết

bị kéo sản phẩm

Cuộn thu sản phẩm

Cắt phân

bị sắp xếp

Chất dẻo nóng chảy

Sản phẩ

m đ

ợc

đùnNăng

l ợng

Công nghệ ép phun khác công nghệ thờng ở chỗ vật liệu ép không đổ thẳng vàokhoang khuôn mà đợc đổ vào khoang nung riêng, sau khi đến một nhiệt độ nhất định d-

ới tác dụng của Piston vất liệu đợc phun vào khoang khuôn kín

Cả hai phơng pháp trên đều thích hợp cho việc gia công các sản phẩm có kích th ớclớn, đặc biệt có bề dày thành nhỏ Ngời ta sử dụng quá trình ép để gia công các vật liệudẻo nh tấm, bảng dày, bán kính thành phẩm bằng xốp và từ vật liệu có phân tử l ợng rấtlớn để tạo thành sản phẩm định hình Nguyên công ép chủ yếu để gia công các sảnphẩm từ các xốp chất dẻo, từ Polyolefin có phân tử lợng lớn nh PE, PP, các chất dẻo họxellulo Khi sản xuất các sản phẩm định hình, phơng pháp ép chỉ đợc sử dụng khi cácphơng pháp có năng suất khác không thể gia công đợc

Ta có sơ đồ quá trình ép phun nh sau:

Hình 2.1: Sơ đồ ép phun trục vít

1.Nửa khuôn di động 6.Phần tử nung

2.Sản phẩm 7.Xilanh

3.Khoang khuôn 8.Trục vít

4.Nửa khuôn cố định 9.Phễu định lợng

5.Vòi phun

Qua phần trình bầy một số công nghệ gia công chất deo nh trên ta có thể thấy đợccông nghệ ép phun là công nghệ không thể thiếu đợc trong ngành công nghiệp ép phun.Các sản phẩm nhựa hầu hết đều có hình dạng phức tạp và có nhu câu sử dụng rất lớn dovậy phải có một phơng pháp để gia công và tạo ra nó với năng suất cao do vậy côngnghệ ép phun phải đợc đầu t nghiên cứ và phát triển sâu rông hơn để phục vụ cho ngànhcông nghiệp sản xuất nhựa bằng ép phun

Quá trình ép là quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ hoặc đã đợcnung nóng sơ bộ đợc tạo viên, đợc định lợng vào khoang khuôn Sau đó ở nhiệt độ xác

định sau khi khuôn đóng, dới áp lực vật liệu ép đợc tiến hành tạo lới thành sản phẩm

Sản phẩm Làm mát Khuôn ép Vòi phun

Chất dẻo nóng Máy đúc

Trên xy lanh có lắp thêm cụm định lợng vật liệu cần phải

đợc làm mát bằng nnớc với mục đích bảo vệ cụm định lợng và ổ đỡ trục vít không bịquá nóng

Trong xy lanh có trục vít có thể chuyển động quay và tịnh tiến qua lại Trong quátrình quay và tịnh tiến nó tiếp nhận nhiên liệu về phía mình dới tác dụng của áp lực đẩyhình thành trong xy lanh nó bị kéo về phía sau, chuyển động dọc trục của xy lanh vềphía vòi phun của trục vít đợc thực hiện nhờ xy lanh thủy lực Vật liệu của trục cũng đ-

ợc làm bằng thép có độ cứng lớn, độ bền, độ chịu mòn cao

b Vòi phun

Là một chi tiết hoặc cụm chi tiết đợc gá lắp ở đầu phía trớc của xy lanh nó là cầunối giữa xy lanh và khuôn trong quá trình phun nhựa vào lòng khuôn Giữa vòi phun vàkhoang tạo hình của khuôn là đậu ngót và hệ thống kênh dẫn, mối ghép giữa vòi phun

và xy lanh đúc là mối ghép ren ống Sau đây là kết cấu của một loại vòi phun hay dùng

có đờng kính khoảng 3-6mm, đối với các sản phẩm lớn thì dùng vòi phun có lỗ khoanlớn hơn 6 mm

c Nung nóng vật liệu gia công

Để nung nóng xy lanh máy ép phun thờng dùng phần tử nung bằng điện, dây điệntrở đợc nung nóng sinh ra đợc truyền vào trong xy lanh Để thực hiện việc truyền nhiệttốt thì dây điện trở phải đợc gắn sát vào xy lanh và giữa chúng phải có lớp cách điện

d Truyền động và dẫn động của máy ép phun

Các máy ép phun đợc truyền động và hoạt động nhờ một hay nhiều động cơ điện, hệthống truyền động bằng cơ khí, hệ thống truyền động bằng khí nén, hệ thống truyền

động bằng thủy lực

- Truyền động bằng cơ khí: chủ yếu là cơ cấu bánh răng hoặc cơ cấu bản lề

- Truyền động bằng thủy lực: nhờ vào áp lực cao do các bơm thủy lực tạo ra

- Truyền động bằng khí nén: không khí có áp suất cao do các máy nén khí tạo ra

và sau khi sản phẩm đợc điền đầy vào trong lòng khuôn, sản phẩm đợc giữ lại tronglòng khuôn một thời gian để hình thành sản phẩm và đợc làm mát nhờ hệ thống làmmát, thờng đợc làm mát bằng nớc vừa kinh tế vừa rẻ tiền giai đoạn này là giai đoạn rấtquan trọng vì nó ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng và năng suất gia công Nớc làm máttrong khuôn nhanh thì năng suất gia công nhanh những sản phẩm làm mát đột ngột sẽ

bị sinh ra nội ứng suất, sản phẩm sẽ bị co hoặc bị nứt Nớc làm mát chậm quá năng suất

sẽ không cao, nên giai đoạn này cần phải quan tâm đến tính chất vật liệu và tính toánthời gian làm mát trong khuôn hợp lý

Chơng : iii Các kiểu khuôn ép phun

3.1 Phân loại các bộ khuôn ép phun

3.1.1 Cấu tạo chung và cách phân loại

1 Cấu tạo chung

Khuôn là dụng cụ tạo hình để sản xuất một sản phẩm với hình dạng và kích thớc đã

định, kích thớc và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thớc, hình dáng sản phẩm.Khuôn là cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau trong đó vật liệu đợc điền đầyvào phần rỗng của khuôn Phần rỗng của khuôn đợc tạo thành bởi hai phần khuôn Phầntrên đợc khoét rỗng gọi là lòng khuôn, phần dới xác định hình dạng trong khuôn gọi làlõi khuôn Lòng khuôn và lõi khuôn tiếp xúc với nhau qua mặt phân khuôn

Khoảng trống giữa lòng khuôn và lõi

Đuờng phân khuôn Lòng khuôn

Bộ phận dẫn vật liệu

Thiết bị đẩy lấy sản phẩm

Bộ phận điều tiết nhiệt độ khuôn

Bộ gá lắp khuôn vào máy

Chi tiết khuôn cơ bản

Vùng lòng khuôn là vùng trực tiếp tạo ra sản phẩm và đợc hình thành từ lòng khuôn

và lõi khuôn Gọi là vùng lòng khuôn (Cavity) vì hình dáng lòng khuôn, độ chính xáckích thớc và trạng thái bề mặt có ý nghĩa đến chất lợng sản phẩm, do vậy lòng khuôn là

bộ phận quan trọng nhất Cấu tạo vùng lòng khuôn có quan hệ sâu sắc với bộ phận dẫnliệu và ứng với các phơng pháp tạo hình khác nhau mà có kết cấu khuôn đặc thù khácnhau

Khuôn là một cụm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa đợc phun vào, đợc làmnguội rồi đẩy sản phẩm ra.

Sản phẩm đợc tạo hình giữa hai phần của khuôn Khoảng trống ở giữa hai phầnkhuôn đợc điền đầy nhựa và nó sẽ mang hình dáng sản phẩm Phần lõm vào sẽ xác địnhhình dạng ngoài của sản phẩm đợc gọi là lòng khuôn, phần xác định hình dạng bêntrong của sản phẩm đợc gọi là lõi

Phần tiếp xúc lõi và lòng khuôn gọi là đờng phân khuôn Ngoài ra khuôn còn có các

3 4

2 1

17 5

8

Hình 3.2: Cấu tạo một bộ khuôn ép nhựa thông dụng Chức năng của các bộ phận:

1 Tấm đỡ giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài

2 Khối đỡ làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy hoạt

động đợc

3 Tấm giữ giữ chốt đẩy vào tấm đẩy

4 Tấm đẩy đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy

5 Chốt lấy cuống nhựa

6 Bạc dẫn hớng chốt tránh hao mòn và hỏng chốt đỡ

7 Chốt đỡ dẫn hớng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ

8 Chốt hồi về làm chốt đẩy quay về khi khuôn đóng lại

9 Bulông M18

10 Tấm kẹp phía sau kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun

11 Tấm khuôn sau là phần chuyển động của khuôn tạo thành phần trong và ngoàicủa sản phẩm

12 Bạc dẫn hớng tránh mài mòn hoặc làm hỏng tấm khuôn sau

13 Chốt dẫn hớng giúp phần chuyển động gắn với phần cố định chính xác

14 Tấm khuôn phía trớc là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và ngoàicủa sản phẩm

15 Tấm kẹp phía trớc:kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun

16 Bạc cuống phun nối vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía trớc vàtấm khuôn trớc

17 Cuống nhựa

18 Vòng định vị đảm bảo vị trí thích hợp của vòi phun vào khuôn

19 Chốt đẩy đẩy sản phẩm ra ngoài khi khuôn mở

b.Phân loại

Khuôn nhìn chung có thể đợc chia ra theo các nhóm khuôn chính nh sau:

b1.Nhóm khuôn đơn giản chỉ gồm chầy và cối

Trong nhóm khuôn này cấu tạo của khuôn tơng đối đơn giản chỉ gồm chầy và cốisản phẩm khi tháo cũng rất đơn giản kết cấu tháo sản phẩm chỉ gồm có các chốt đẩy vàchốt Z để giữ kênh nhựa do đó loại này thờng chỉ dùng khuôn hai tấm Các miếng ghéplòng khuôn nếu có cũng chỉ đơn giản là đảm bảo tạo hình và giảm độ phức tạp cho giacông, nhóm này sảm phẩm chủ yếu là dạng nửa hộp hay dạng khối không có phần cửa

sổ cắt ngang Chúng ta có thẻ thấy rõ đợc hình dạng của nó qua hình 3.3

Hình 3.3: Nhóm khuôn đơn giản b2.Nhóm khuôn có lõi phụ

Nhóm này sản phẩm cũng chỉ gồm chầy và cối nhng trong biên dạng của chi tiết cócác phần mà nếu khi tháo khuôn sản phẩm không thể thoá đợc ra và lòng khuôn cónhững vị trí gần nh không thể gia công đợc và co những phần gia công rất khó mà khithay vào đó một lõi phụ thì mọi việc trở nên dễ hơn rất nhiều

Hình 3.4: Nhóm khuôn có lõi phụ

b3 Nhóm khuôn có miếng ghép lòng khuôn di trợt

Loại khuôn này dùng cho những sản phẩm rất phức tạp mà có các cửa sổ cắt ngangqua chi tiết hoặc các lỗ sâu đâm ngang chi tiết, các chi tiết có gờ Loại khuôn đa số cócấu tạo dạng chốt xiên

Khi khuôn mở ra đồng thời trong quá trình đó chốt xiên di chuyển lên trên làm cholòng khuôn đợc tách ra làm hay hay nhiều phần theo chiều ngàng khi đó sản phẩm đợclấy ra rất dễ dàng

Hình3.5a: Nhóm khuôn phức tạp

Ví dụ cho loại khuôn này nh bộ khuôn dùng chế tạo các loại cốc nhựa có miệng cốcloe rộng nh hình 3.5b dới đây:

Hình 3.5 b: Khuôn dùng chốt xiên chế tạo cốc

+ Khuôn có nhiều loại và sự phân loại khuôn la rất khó khăn vì cấu tạo và nguyên lýhoạt động của khuôn còn phụ thuộc vào hình dáng sản phẩm ví dụ nh tuỳ theo hình

dạng của khuôn mà khuôn co thể là khuôn đơn, có thể là khuôn ghép, khuôn có chốt

tr-ợt trong khi đó một số loại khuôn còn cấu tạo không có kênh nhựa hay khuôn có nhiềukhoảng sáng chính vì vậy mà ba họ trên chủ yếu bao gồm các bộ khuôn sau:

- Khuôn hai tấm

- Khuôn ba tấm

- Khuôn nhiều tầng

- Khuôn không rãnh dẫn

- Khuôn cho sản phẩm có ren

3.1.2 Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ khuôn

1 Khuôn hai tấm

Đây là loại khuôn rất thờng gặp trong sản xuất.Nó gồm hai mảnh, mảnh khuôn trớc

cố định mảnh khuôn sau chuyển động Mảnh khuôn trớc này thờng có phần dẫn nhựalỏng vào khuôn gọi là bạc cuống phun,một phần của lòng khuôn, và có phần dẫn h ớngcho mảnh khuôn sau hình 3.6

Mảnh khuôn sau thờng có

phần của lòng khuôn hệ thống đẩy sản phẩm ra,phần đỡ khuôn,lỗ dẫn hớng, lỗ làmmát

Nguyên lý làm việc và của từng bộ phận ta xem trên hình vẽ:

Hình 3.6: Khuôn hai tấm

Nhựa lỏng đợc phun qua lỗ cuống phun, theo bạc cuống phun vào khuôn (lúc đó

đã đợc đóng kín) định hình sản phẩm đợi làm nguội và lấy sản phẩm ra ngoài

1/.Tấm cố đinh: Có chứa phần dẫn nhựa lỏng vào lòng khuôn và có một phần củalòng khuôn

2/.Bạc cuống phun: Dẫn nhựa lỏng vào lòng khuôn

3/.Lòng khuôn: Sản phẩm đợc định hình và tạo thành ở đây

4/.Tấm di động: Phần này có một nửa của khuôn, chuyển động ra vào để tạokhuôn ép sản phẩm và lấy sản phẩm ra

5/.Hệ thống đẩy: Nằm trong khuôn sau, đẩy sản phẩm đã đợc định hình ra khỏikhuôn

6/.Lõi giúp tạo lỗ trong sản phẩm.

2 Khuôn ba tấm

Khuôn này gồm ba phần chính: Phần cố định, phần chuyền động và phần thứ ba

có thể tháo kênh nhựa hình 3.7

Loại khuôn ba tấm thờng dùng khi miệng phun lớn trên sản phẩm không cần đến

mà ta thay vào đó các miệng phun nhỏ

Khi sản phẩm lớn đòi hỏi phải có miệng phun ở bên

Khuôn loại này cũng dùng cho khuôn nhiều lòng cần đến các miệng phun ở trungtâm

Ngoài ra có sản phẩm lớn mà cần làm đông đặc nhanh ta dùng nhiều vòi phun nhỏ

ta cũng dùng khuôn ba mảnh

Tuy nhiên nếu dùng khuôn ba mảnh thì khuôn phức tạp hơn, hệ thống kênh nhựadài có nhiều mảnh phế liệu, đặc biệt vì có kênh nhựa dài nên cần phải có áp suất phunlớn để điền đầy khuôn

Về kết cấu khuôn ba tấm gần giống khuôn hai tấm,nó cũng có một phần cố địnhgồm tấm kẹp trớc để kẹp khuôn vào máy, và một tấm trung gian để tháo miệng phuncủa trục kéo cuống phun

Phần hai là phần chuyển động có chức năng giống ở khuôn hai tấm (chuyển động

ra vào để tạo thành khuôn kín và lấy sản phẩm ra)

Phần ba cũng là một phần chuyển động có các lỗ nhỏ phun nhựa vào các lòngkhuôn, và những lỗ định hớng khuôn trớc và một phần lòng khuôn với những lỗ nhỏlàm mát.Phần này đợc chuyển động ra lúc lấy sản phẩm ra nhờ lực mút của sản phẩm

và đợc giữ lại bởi hai miếng sắt nối với phần cố định

Nguyên lý hoạt động của khuôn ba tấm cũng gần giống nh khuôn hai tấm chỉkhác ở tấm thứ ba

ở đây có quá trình tháo kênh nhựa,khi miếng thứ ba đợc tháo ra làm kênh nhựa bịgẫy khỏi sản phẩm, còn miếng giữa bị kéo ra và đợc giữ lại bởi miếng giữ ta lấy sảnphẩm

Trên hình sau ta thấy rõ đợc nguyên lý và tác dụng của từng bộ phận của khuôn

ba tấm nh hình 3.7 dới đây:

Tấm giữa

Tấm cố

định Tấm di động

Hệ thống

đẩy

Lòng khuôn

Khuôn 3 tấm

a Phần cố định: Giúp gá một nửa khuôn lên máy, có lỗ gắn với vòi phun nhựa đểdẫn nhựa vào khuôn và một phần rất quan trọng là phần dẫn và đỡ miếng thứ ba chuyển

động (Phần này cần đợc làm cứng vững)

b Tấm thứ ba để tháo kênh nhựa và có một phần của lòng khuôn

c Phần chuyển động có một nửa khuôn, phần đẩy sản phẩm, phần dẫn hớng, phầnnày đợc gắn trên máy và chuyển động ra vào

Dùng khuôn nhiều tầng kết cấu phức tạp hơn, phần kênh nhựa dài tạo nhiều phếphẩm, do kênh nhựa dài và đợc bố chí nhiều lòng khuôn lên áp lực lớn để nhựa điền

đầy các lòng khuôn

Về kết cấu khuôn nhiều tầng về cơ bản gồm 3 phần chính

Phần một là gồm tấm kẹp cố định để kẹp một phần tấm khuôn là phần lõi khuôn ,

hệ thống phun nhựa và hệ thống chốt đẩy

Phần hai là tâm khuôn duy chuyển chứa các lòng khuôn và kênh nhựa

Phần ba là hệ thống chuyển động có chức năng giống chức năng ở khuôn hai tấm Nguyên lý hoạt động giống khuôn 2 tấm nhng chi khác ở chỗ, khi nhựa đợc ép xongthì sản phẩm đều đợc lấy từ khuôn 2 tấm khuôn ngoài

4 Khuôn không rãnh dẫn

Khi lắp thêm bộ phận gia nhiệt (heater) vào đầu rót và rãnh dẫn để chống làm đôngnhựa lại ở bộ phận này luôn luôn đảm bảo trạng thái chất lỏng của vật liệu trớc khi vàolòng khuôn tức là sau khi tạo thành sản phẩm không có phần thừa ra là kênh nhựa nhcác loại khuôn khác do vậy gọi là khuôn không rãnh dẫn (hình 3.9)

Hình 3.9: Khuôn không rãnh dẫn

Đối với khuôn không rãnh dẫn có nhiều loại nhng chủ yếu là các loại sau:

- Dang thức họng phun kéo dài (Extention Nozzle)

- Dạng thức loại rãnh (Well Type)

- Dạng thức rãnh dẫn cách li (Insulated Runner)

- Dạng thức rãnh dẫn nóng (Hot runner)

Khuôn không rãnh dẫn có các đặc điểm cơ bản sau: Vì không cần phải lấy bộ phậnrãnh dẫn đậu rót ra khỏi khuôn sau mỗi chu kỳ tạo hình nên có các u điểm sau

Giảm lãng phí vật liệu tạo hình

Thời gian điền đầy vào hệ thống rãnh dẫn bằng không chu kỳ tác động của máy tạohình để đóng mở khuôn ngắn hơn do vậy thời gian chu kỳ tạo hình khá thấp

Không cần thao tác lấy rãnh dẫn ra bộ phận cổng phân phối đợc ngắt bỏ tự động đây

là một u điểm lớn nhất với loai hình phi rãnh dẫn này

Ngoài ra có các nhợc điểm sau:

Phạm vi nhiệt độ thích hợp với tạo hình trở nên hẹp, đối với vật liệu dễ phát sinhphân giải nhiệt ở nhiệt độ nóng chảy thì loại khuôn này không thích hợp

Nói chung kết cấu khuôn trở nên phức tạp vì có thêm bộ phận khống chế nhiệt độgiá thành khuôn khá cao nên nếu không sản xuất loạt lớn thì tính kinh tế kém

Dạng họng phun kéo dài (EXTENTION NOZZEL)

Dạng thức kéo dài họng phun của máy tạo hình phun, và tiếp xúc bộ phận lòngkhuôn của khuôn, không để lại đậu ngót ở từng thành phẩm

Họng phun sử dụng ở loại khuôn này, có dạng kéo dài nên ngời ta cũng gọi là họngphun dài

Dạng thức cách li

Ngời ta dùng khuôn kết cấu 3 tấm nhiều mảnh nhng đờng kính lớn đặc biệt, rãnhdẫn thờng có giá chiều cao 20 + 35 mm, bộ phận phía trong nguội đông lại ở bộ phậntiếp xúc mặt vách của rãnh dẫn, đông lại đó trở thành lớp dẫn nhiệt có thể luôn đảm bảo

đợc trạng thái nóng chảy vật liệu ở bộ phận trung gian của bánh dẫn

Loại này, kết cấu khuôn đơn giản, nhng tính an toàn nhiệt độ của bộ phận rãnh dẫnxấu, khó điều khiển nhiệt độ của cổng phân phối và nhiều vấn đề nh tốn thời gian thaotác, khi thay thế vật liệu… thực tế dạng này ít dùng

Do đó bộ phận phân phối của rãnh dẫn lọc, theo nguyên lí họng phun của máy tạophun, có thể xem nh là giống với loại kéo dài tới cổng phân phối

Chỉ có vấn đề là bởi vì bộ phận rãnh dẫn luôn đợc gia nhiệt, việc nguội với sự truyềnnhiệt đó có hại đối với bộ phận lòng khuôn Để tránh điều này làm một đờng thoátnhiệt giữa lòng khuôn và khối ống phối

Để gia nhiệt rãnh dẫn ngời ta đặt thêm một ống gia nhiệt vào ống phân phối, khuôn

có kết cấu ra nhiệt từ ngoài đờng biên của rãnh dẫn là phổ biến nhng nh sản phẩm củahãng ME (Mỹ) cũng thiết kế thêm một ống ra nhiệt vào bộ phận trung tâm của rãnhdẫn Bộ phận họng phun hai bậc là loại kết cấu đơn vị thêm bộ phận ra nhiệt đặc biệtvào phần bên trong, tuy nhiên gần đây có thể sử dụng một cách phổ biến

Ở khuôn rãnh dẫn nóng, ngoài vấn đề tính nhiệt với bộ phân lòng khuôn, có mộtvấn đề quan trọng, đó là vấn đề khống chế nhiệt độ của bộ phận cộng phân phối Cổngphân phối của khuôn rãnh dẫn nóng cần phải mở khi phun vật liệu vào trong khuôn vàkhi phun song phải đóng lại ngay

Nếu không thế thì vật liệu nóng chảy từ trong cổng phân phối sẽ chảy ra ngoài, tức

là sinh ra việc tràn nhựa ra, lẫn vào bề mặt sản phẩm làm cho bề mật sản phẩm không

đẹp

Do vậy, thông thờng ngời ta khống chế nhiệt độ chính xác vào mỗi công phân phối,

đề phòng nhựa tràn ra ngoài Ngời ta cũng đang tiến hành nghiên cứu phòng chống nhựa chảy tràn ra ngoài một cách tích cực bằng các biện pháp đặc biệt SpearSytem cũng là một loại nhng chỉ đặt bộ phận ra nhiệt nhỏ gọi là SpearBed ở một đầu của hệ thống họng phun 2 bậc, khống chế mạng gia nhiệt này, cắt bộ gia nhiệt, hạ nhiệt độ củaGatePoint khi dùng phun nhựa đề phòng nhựa tràn ra ngoài Sau đó lại nâng cao nhiệt

độ làm sao để mở GatePoint, cấu tạo của bộ phận SpearBed, mỗi chu kỳ tạo hình mô tả bằng đờng cong sự thay đổi nhiệt độ của GearPoint theo sự liên tục, gián đoạn mạch

điện gia nhiệt

5 Khuôn cho sản phẩm có ren

Ren là dạng cắt nhau nhng phức tạp hơn độ phức tạp phụ thuộc vào, loại ren tronghay ngoài, phơng pháp làm khuôn ren và dạng sản xuất

1/ Thiết kế phần tử

Phần tử có ren đợc phân ra trớc hết theo rên ngoài và ren trong Ren trong nhỏ có thểlàm trong một phần khuôn, cho phép kèm theo các phần khác nhau, thờng là một đai ốckim loại

Một phơng pháp để đạt đợc điều đó là làm khuôn có lỗ rãnh trơn có sử dụng một víttựa nh tô ra để nhanh chóng liên kết các phần tử với nhau ren trong nhỏ co thể đợc làmbằng một miếng kim loại lắp ghép bên trong khi phần tử có ren hơi dài thì yêu cầumiếng lắp ghép kim loại bên ngoài

2/ Khuôn dùng cho các phần tủ có ren trong

Ren trong là một dạng cắt sau mà hình dáng của ren ngăn cản chuyển đông thẳngcủa vật, đợc phun ra khỏi lõi hình

Sản phẩm

Lòng khuônTấm đẩy

Lõi

Hình 3.10: Khuôn cho sản phẩm có ren

a Kết cấu ren cố định: kết cấu khuôn này là một vật đi đôi của kết cấu lòng khuôn

có ren khi gia công nhựa, lúc mở khuôn, thì vật đợc phun nằm lại trên lõi và thờngkhông đợc vặn ra bởi ngời đứng máy

b Sự đẩy bung ren trong: phần tử có ren trong có thể đợc đẩy bung ra khỏi lõi khi

dùng một tấm đẩy bung cơ sở, khi có yêu cầu một trục ren và vật liệu nhựa phải đủ đànhồi trong khi đẩy

c Lõi ren trong: Trong trờng hợp phân tử lớn mà có lỗ ren trong cục bộ hoặc co

nhiều lỗ ren trong ở gần nhau thì xó thể sử dụng kỹ thuật lõi ren tháo

d Lõi quay cố định hớng trục:

Kết cấu rất phù hợp cho phần tử có hình dáng bên ngoàI cho phép đặt lòng khuôn

ở cùng một nửa khuôn với lõi ren Khi lõi ren đợc quay ,ở vị trí cố định chiều trục, với

sự chú ý đến lòng khuôn, sản phẩm sẽ bị đẩy ra cỡng bức Hình dáng ngoài của sảnphẩm phải không thể quay theo lõi trong pha đẩy này

Độ dài của mặt cắt có ren của lõi cần phảI ngắn hơn một chút so chiêu sâu

lòng khuôn để đảm bảo hiệu quả của pha đẩy

e Sự tháo lõi quay:

Nguyên tắc của kết cấu này để tháo lõi ren khỏi sản phẩm nhờ sự tháo lõi qua mộttấm khuôn quay đầu phía sau của cán lõi đợc làm ren có bớc bằng bớc ren của sảnphẩm Một bánh răng di trợt đợc lắp vào cán lõi và đợc lắp then Khi bánh răng di trợtquay thì đầu cuối có ren của cán lõi sẽ lăn vào vít ở bạc ren, do đó ren đ ợc tháo ra khỏisản phẩm, chuyển đông này phảI dàI hơn một chút so với độ dài của ren sản phẩm

l Lực và hệ thống truyền lực:

Hệ thống truyền lực bằng tay:

Hệ thống này cho phép ngời thợ tháo ren ra khỏi sản phẩm nhờ quay một tay quay,

mà nó thờng đặt ở đỉnh hoặc ở mặt trớc của khuôn là thích hợp nhất

m Hệ thống truyền lực bằng máy:

Hệ thống này sử dụng chuyển động của máy phun nhựa để tác động lên hệ thốngbánh răng và tháo ren cho sản phẩm Nó có u điểm là sự tháo ren đợc thực hiện tự độngtrong lúc các tấm đợc mở ra và do đó không làm tăng, thời gian chu kỳ nh phơng phápquay bằng tay

n Hệ thống truyền lực thuỷ lực hoặc khí nén

Hệ thống này là mở rộng của hệ thống thanh răng, bánh răng quay tay cho phéptháo ren hoàn toàn tự động Hoạt động của nó đợc đạt bởi cơ cấu tác động mà sự đóng

nó trực tiếp đợc ghép đôi với thanh răng

g Hệ thống truyền lực bằng điện

Kết cấu này về tổng quát gồm một bộ bánh răng đợc ghép nối với một động cơ điện

để quay hệ thống lõi quay

3/ Khuôn dùng cho các sản phẩm ren ngoài:

Ren ngoài chính là một cắt sau ngoài, nó có mặt ngoài của sản phẩm và nó cản chởchuyển động thẳng của sản phẩm từ lòng khuôn ra tuy nhiên, không giống nh các cắtsau khác, kiểu sản phẩm có ren ngoài có thể vặn ra đợc khỏi lòng khuôn và do đó chokết cấu đơn giản Nếu gia công tự động thì đòi hỏi một số dạng chuyển động quay bêntrong khuôn đẻ tạo lên sự vặn ra tự động

chốt đẩyLõi chínhSản phẩm

Hình 3.11: Khuôn cho sản phẩm có ren

a Kết cấu lòng khuôn có ren đợc cố định:

Đơn giản nhất để làm ra phần tử có ren ngoài là phần có ren đợc gia công trực tiếptrong miếng ghép lòng khuôn Khi khuôn đợc mở ra, sản phẩm có thể đợc lấy ra khỏitấm khuôn, nguyên công vặn ra có thể bằng tay hoặc bàng lực bằng trợ Sự vặn ra tự

động một phơng pháp vặn sản phẩm ra khỏi lòng khuôn cố định có ren là hệ thống vặn

ra tự động

b Đẩy bung phần tử có ren ngoài

ren ngoài có thể đợc đẩy bung từ một lòng khuôn khi:

Phần tử có dạng ren lăn

Chiều sâu ren tơng đối nông so với đờng kính

Vật liệu sản phẩm đủ đàn hồi để trở lại hình dáng ban đầu

3.2 Phân loại nhóm sản phẩm chi tiết phù hợp với các loại khuôn

3.2.1 Phân tích u nhợc điểm các loại khuôn

- Sản phẩm làm từ nhựa nói chung do đặc điểm dễ tạo hình nên có rất nhiều hìnhdạng khác nhau và đôi khi có những hình dạng liền khối khá phức tạp, trong khi đó mỗimột sản phẩm do yêu cầu về hình dạng, về sản lợng và về yêu cầu kỹ thuật mà sẽ có

một loại khuôn tối u nhất phù hợp với nó ta có thể thấy rõ điều đó qua việc so sánh unhợc điểm của các loại khuôn với nhau nh sau:

- Khuôn chỉ gồm chày và cối dùng cho sản phẩm đơn giản kích thớc nhỏ có mộtmiệng phun do đặc thù nh vậy mà khuôn 2 tấm thơng dùng cho các sản phẩm có bề dàytơng đối lớn hay các sản phẩm hình khối đặc và có hình dạng đơn giản, dễ điền đầylòng khuôn và hiện nay đợc áp dụng sản xuất rất rộng rãi

- Khuôn có lõi phụ là loại khuôn dùng cho sản phẩm có yêu cầu về hình của các mặtbên ngoài, khuôn đợc bố trí lõi phụ để tao cho sản phẩm có hình dáng thành bên theoyêu cầu

- Nhựa là vật liệu rễ tạo hình, khi yêu cầu một sản phẩm phức tạp về hình dạng, kỹthuật, để tạo ra sản phẩm phù hợp và tiện ích cho sử dụng, lắp đặt thì có thể dùng loại khuôn có lõi di trợt và các miếng ghép

3.2.2 Phân nhóm chi tiết phù hợp với các loại khuôn

a/ Những sản phẩm đơn giản, không có các đờng ren trong ngoài, bên các thành vách sản phẩm không có lỗ và hình dáng không phức tạp, hình dạng hai bề mặt trong

và ngoài không cầu kỳ nh sản phẩm hình sau:

Hình3.12: Nhóm sản phẩm đơn giản

Vậy nhóm sản phẩm này phù hợp loại khuôn chi gồm chày và cối Nói chung cácthì tiết khi thoả mãn điều kiện sau thì thuộc nhóm khuôn 1:

- Chi tiết không có gờ cắt ngang qua chi tiết

- Những chi tiết có các đặc điểm trên nhng kích thớc nhỏ, mỏng thành thì thờngthuộc nhóm 1 và là khuôn hai tấm

- Những chi tiết thuộc nhóm một nhng có nhiều lòng khuôn thờng dùng khuôn 3tấm

- Chi tiết có hình dạng mà ta có thể thấy ngay mặt phân khuôn rất dễ dàng, khi nhìntheo phơng vuông góc với mặt phân khuôn đó ta có thể thấy đợc tất cả diện tích bề mặtcủa chúng tức là không có bất kì cạnh nào bị khuất khi nhìn

- Biên dạng của chi tiết phải là dạng hộp khuyết một mặt

b/ Những chi tiết có lỗ ở tờng bên, có gân ở bên ngoài thành, có hình cắt xungquanh, có rãnh T quanh mặt bên, nói chung nhóm sản phẩm yêu cầu biên dạng phức tạp

từ các mặt bên thành của sản phẩm phù hợp với loại khuôn có lõi phụ, nh các sản phẩmsau đợc mô tả nh hình sau:

Hình 3.13: Những chi tiết nhóm hai

Để chi tiết thuộc họ này hình dạng của chi tiết cần phải thoả mãn các đặc điểm sau :

- Những chi tiết dạng hộp khuyết một mặt có của sổ cắt ngang qua

- Những chi tiết có phần cắt ngang qua chi tiết

- Những chi tiết có lỗ cắt ngang qua chi tiết

- Những chi tiết cạnh khía ngang có các hõm sâu

- Những chi tiết bề mặt phức tạp mà khi gia công sẽ rất khó cần phải cắt nhỏ để chocông việc gia công đợc dễ dàng

c) các các phẩm có các hoa văn trên bề mặt,có gân bên trong,có rãnh T bên trong,

có khe xung quanh mặt bên trong thành,nói chung họ này thờng gồm các chi tiết cóbiên dạng khá phức tạp khó lấy sản phẩm, nhiều góc cạnh, có hình dạng phức tạp khó

điền đầy vật liệu, vậy nhóm chi tiết phức tạp này có thể phù hợp với loại khuôn cómiếng ghép, lòng khuôn di trợt nh các sản phẩm có hình sau:

Sản phẩm có bề mặt gấp khúc:

Hình3.14: Những chi tiết nhóm3

Sản phẩm có khía ngang

Hình 3.15: Những chi tiết nhóm 3

- Những chi tiết không thuộc 2 nhóm trên

- Những chi tiết có hoa văn ở mặt bên

- Những chi tiết khi nhìn theo bất cứ phơng nào cũng đều có mặt khuôn không thể chiếu toàn bộ bề mặt của chúng trên một mặt phẳng

- Những chi tiết thuộc họ ren

- Những chi tiết dạng côn phình giữa

- Những chi tiết thuộc họ côn hẹp giữa mà mặt phân khuôn bắt buộc phải vuông gócvới đờng tâm côn

- Những chi tiết có gờ, có khía cạnh, dạng hộp không kín…

3.3 Xây dựng quy trình thiết kế và chế tạo các bộ khuôn ép phun cơ bản

Các bớc thiết kế một bộ khuôn nhựa ép phun.

Khi đợc giao cho thiết kế một bộ khuôn ép phun cho sản phẩm nhựa ta có thể theochu trình thiết kế nh sau:

Bớc 1: Các số liệu

Số lợng, bề mặt sản phẩm, dung sai, ngày giao hàng phải đảm bảo nh sau:

Đảm bảo độ chính xác về kích thớc, hình dáng, biên dạng của sản phẩm

Đảm bảo độ bóng cần thiết cho cả bề mặt của lòng khuôn và lõi để đảm bảo độbóng của sản phẩm

Đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa hai nửa khuôn

Đảm bảo lấy đợc sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễ dàng

Vật liệu chế tạo khuôn phải có tính chống mòn cao và dễ gia công

Khuôn phải đảm bảo độ cứng vững khi làm việc, tất cả các bộ phận của khuônkhông đợc biến dạng hay lệch khỏi vị trí cần thiết khi chịu lực ép lớn (vài trăm tấn).Khuôn phải có hệ thống làm lạnh bao quanh lòng khuôn sao cho lòng khuôn phải cómột nhiệt độ ổn định để vật liệu dễ điền đầy vào lòng khuôn và định hình nhanh chóngtrong lòng khuôn từ đó rút ngắn chu kỳ ép và tăng năng suất

Khuôn phải có kết cấu hợp lý không quá phức tạp sao cho phù hợp với khả năngcông nghệ hiện có

Bớc 2: Số liệu về máy phun nhựa

Ta phải kiển tra các thông số lực phun, lực kẹp, mũi phun, kích thớc bệ khuôn tối đa

và tối thiếu, khoảng mở của máy phun do nhà cung cấp đa cho nh vậy mới có thể chọn

bộ khuôn phù hợp

Bớc 3: Chọn loại khuôn

Chon ra một loại khuôn phù hợp với sản phẩm đợc giao ta phải dựa theo máy épphun đã có, phân tích các đặc điểm về chi tiết kích thớc sản lợng… đã trình bầy ở phầndới để chọn ra loại khuôn phù hợp nhất cho sản phẩm

xê dịch đi một chút, hoặc các đờng kính khác nhau

Bạc dẫn hớng: có thể làm bằng đồng hoặc đồng thau hoặc đối quá trình sản xuấthàng loạt thì dùng thép đã tôi và phải khoan rộng bạc dẫn hớng để giảm nhu cầu đối với

b Chọn phân khuôn đơn giản nhất, tránh những mặt cong, lồi lõm Nhìn chung

quyết mặt phân khuôn ta cần xem xét những vấn đề sau:

Về mặt mỹ quan sản phẩm mặt phân khuôn đặt vị trí không nổi bật

Chọn vị trí và hình dáng sao cho gia công cuối cùng của sản phẩm tạo hình đơn giản Tuỳ theo từng trờng hợp mà thay đổi hình dạng cho phù hợp

Khi có phần cắt ngang trên sản phẩm tạo hình, xem xét mối quan hệ giữa kết cấukhuôn ở phần đó và đờng phân khuôn cho hợp lí

Nghiên cứu hớng dòng chảy vật liệu, xem xét quan hệ vị trí cổng phân phối và mặtphân khuôn về cách rót

Xem xét mối liên quan với phơng pháp đẩy sản ra khỏi khuôn sao cho dễ láy sảnphẩm nhất

Xuất phát từ khả năng tăng độ chính xác của sản phẩm, của kích thớc sản phẩm sancho kích thớc quan trọng không cắt ngang mặt phân khuôn

Bớc 5: Xem xét đến độ co

Trong thực tế khi ta làm nguội sản phẩm sẽ pháp sinh sự co ngót sự sai lệch kích

th-ớc của sản phẩm khi gia nhiệt và kích thth-ớc của sản phẩm ở nhiệt độ thờng gọi là sự congót

Gọi kích thớc của khuôn là D, kích thớc sản phẩm ở nhiệt độ thờng là M thì ta có

hệ số co ngót  tính theo công thức sau

 = (D –M) / D

Giá trị của hệ số co ngót khi tạo hình nh nói dới đây dù là cùng loại vật liệu vẫnkhác nhau tuỳ theo điều kiện tạo hình chiều dầy hình dạng của sản phẩm … nên trongthực tế ngời ta thiết kế quyết định tham số theo cả kinh nghiệm đã có

Bớc 6: Vật liệu làm khuôn

Các loại vật liệu cho các thành phẩm độ cứng của bề mặt sản phẩm

a.Thép chế tạo khuôn: Standard 1730.

Thành phần

Typicial analysi

C0.45

Si0.30

Mn0.70

S0.04Tiêu chuẩn

Standard

AISI 1045, JIS S45C, 760, Werkstoff 1191

Standard 1730 là loại thép dễ gia công với các đặc tính sau :

- Gia công tiện, phay tốt

- Có khả năng chống mòn cao

- Độ bền cơ học tốt

- Cấu trúc hạt mịn

ứng dụng:

+ Thớt đỡ + Chi tiết máy

+ Thớt khuôn nhựa + Chi tiết với kết cấu đơn giản

Nhiệt luyện:

Standard 1730 đợc sở dụng với mục đích không sử lý nhiệt trong điều kiện giaohàng Đối với một số ứng dụng có yêu cầu riêng biệt, cần có độ cứng cao hơn cũng cóthể nhiệt luyện theo các chế độ sau :

C0.55

Si0.20

Mn0.90

Mo0.30Tiêu chuẩn

Standard

AISI 1055, JIS S55C, DIN CM55

- Khả năng chống biến dạng tốt.

- Độ cứng đồng nhất mọi kích thớc

- Dễ dàng gia công bằng EDM

- Đợc kiểm tra siêu âm cho từng tấm

ứng dụng:

+ Phần kẹp đầu lò + Phần ghép khuôn nhựa

+ Phần ghép khuôn đúc áp lực + Bộ đế khuôn chuẩn

+ Khuôn nhựa, cao su không yêu cầu tiêu chuẩn cao

Nhiệt luyện:

Standard 4130 đã đợc tôi và ram đạt độ cứng 28 -34 HRC, sau khi gia công có thể

sử dụng ngay Tuy nhiên theo yêu cầu cũng có thể tôi cứng bằng cảm ứng đạt đợc độcứng yêu cầu bằng ngọn lửa hàn hay trong lò buồng

Thấm Carbon:

Nhiệt độ thấm carbon là 870C (16000F) giữ trong một thời gian để đạt đợc chiều dày

lớp thấm theo yêu cầu

c Thép không gỉ chế tạo khuôn: Standard 2083

Thành phần

Typicial analysi

Cr13.0

C0.35

Si0.50

Mn0.45

S

< 0.005Tiêu chuẩn

Standard

AISI 420, SF – 420, HPM – 38 Stavax

- Độ cứng đồng nhất mọi kích thớc.

- Chi phí bảo trì khuôn thấp

ứng dụng:

- Khuôn cho nhựa có tính ăn mòn nh PVC, Acetates

- Khuôn ép phun chịu mài mòn và nhựa nhiệt rắn

- Khuôn cho các sản phẩm điện tử, y tế với sản lợng lớn

- Khuôn cho các sản phẩm quang học nh mắt kính, Camera

- Khuôn thổi nhựa PVC, PET

20 –200

20 –300

20 –400

20 –500

20 –600

Cr1.9

C0.4

Si0.3

Mn1.5

S

< 0.005

Truyền nhiệtPhysical Properties