Luận văn thiết kế bàn nhựa CÔNG NGHỆ ép PHUN – vật LIỆU ép PHUN

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nghành thiết kế khuôn Trong vòng 10 năm trở lại đây,ngành nhựa trở thành nghành có tốc độ tăng trưởng nhanh nước.Sản phẩm nhựa có mặt hầu hết quốc gia không ngừng tăng trưởng.Ngành nhựa phát triển lớn mạnh kéo theo đời công nghiệp khuôn mẫu để hỗ trợ điều tất yếu Hiện khơng q trình gia cơng cần phải nhanh chóng để đảm bảo tính kinh tế mà cần độ xác,bền đẹp đặc biệt phải đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm Sử dụng khn mẫu sản xuất có ưu điểm vượt trội so với công nghệ gia công khác tạo suất cao, số lượng sản phẩm lớn phải gia công lại nên đáp ứng yêu cầu đa dạng hóa sản phẩm từ đơn giản đến phưc tạp với thời gian triển khai sản xuất nhanh Bản thân khuôn mẫu sản phẩm ngành khí chế tạo tích hợp sâu lĩnh vực cơng nghệ giá trị trí thức Rất nhiều tiến kỹ thuật hàng đầu giới lĩnh vực thiết kế, công nghệ vật liệu, cơng nghệ gia cơng chế tạo, tự động hóa thể ngành chế tạo khuôn mẫ Một số nước như: Đài Loan, Trung Quốc, phát triển ngành chế tạo khuôn trở thành ngành công nghệ xuất quan trong,và có nguồn thu ngoại tệ tương đối lớn Cùng với phát triển mạnh mẽ nghành cơng nghệ thơng tin nghành cơng nghiệp chế tạo khuôn ngày đại tiên tiến.Các mô hình liên kết tổ hợp để sản xuất khn mẫu có chất lượng cao cho lĩnh vực cơng nghệ khác nhau: - Thiết kế chế tạo khuôn nhựa,khuôn dập nguội,khn dập nóng,khn đúc áp lực,khn ép chảy,khn dập tự động, - Thiết kế chế tạo cụm chi tiết tiêu chuẩn phục vụ chế tạo khuôn mẫu như:các đế khn tiêu chuẩn,trụ dẫn hướng,lò xo,các loại cấu cấp phôi tự động, - Chuyên thực dịch vụ nhiệt luyện cho công ty chế tạo khuôn - Chuyên cung cấp dụng cụ cắt gọt để gia công khuôn - Chuyên cung cấp phần mềm chuyên dụng để thiết kế khuôn CAD/CAM/NX/CAE,… - Chuyên thực dịch vụ đo lường,kiểm tra chất lượng khn, Các mơ hình giúp doanh nghiệp có điều kiện đầu tư chuyên sâu lĩnh vực thiết kế khn theo hương tự động hóa kéo theo nâng cao chất lượng sản phẩm phát huy tối đa suất thiết bị [7] Tình hình phát triển nghành khn mẫu nước Hiện nước có hàng nghìn doanh nghệp cơng nghiệp thuộc lĩnh vực khác sử dụng khuôn mẫu sản xuất Có thể nói khn mẫu có vai trò định hàng đầu sản lượng sản xuất, độ xác, giá trị gia tăng sản phẩm Nhu cầu loại khn mẫu nhựa,cơ khí đúc áp lực,vật liệu xấy dựng, ngày lớn nên ngành chế tạo khn mẫu năm gần có bước phát triển mới.Hầu hết doanh nghiệp nghành khí chế tạo,nghành nhựa lớn Xuân Kiên, Kim khí Thăng Long, Dung cụ khí xuất khẩu, Nhựa Hà Nội, Xích líp Đông Anh, đầu tư mạnh cho chế tạo khuôn.Một số khn mẫu có trình độ phức tạp, độ khó cao khn mẫu kích thước lớn để dập vỏ ô tô Công ty ô tô Xuân Kiên,bộ khn mẫu linh kiện nhựa xác cao cho xe tay ga Honda, Yamaha Công ty nhựa Hà Nội, khn mẫu dập nóng khí cho tơ xe máy Cơng ty dụng cu khí xuất khẩu, chế tạo thành công, tạo bước ngoặt cho phát triển cho dòng sản phẩm tơ thương hiệu Việt Nam, góp phần đưa ngành cơng nghiệp hỗ trợ ô tô xe máy Việt Nam tham gia sâu rộng vào chuỗi giá trị sản phẩm ô tô xe máy hãng đa quốc gia lơn giới Với chun mơn hóa ngày sâu, Việt Nam bắt đầu hình thành hệ thống gồm nhiều doanh nghiệp chế tạo khuôn nhiều lĩnh vực khác Qúa nửa số doanh nghiệp vốn FDI đến từ Nhật Bản, Đài Loan, Trung Quốc,…Trong số doanh nghiệp khuôn mẫu Nhật Bản đóng vai trò quan trọng hệ thống cơng nghiệp hỗ trợ cho doanh nghiệp sản xuất lắp ráp lớn Nhật Bản Việt Nam.Về lực doanh nghiệp hệ thống chế tạo khuôn mẫu Hà Nội thu hút khoảng 1500 lao động, tạo doanh thu năm 500 tỷ đồng Lớn hệ thống doanh nghiệp đến từ Nhật Bản Tsukuba, Toho, Ohara, Zion,… Theo khảo sát doanh nghiệp khuôn mẫu Hà Nội Sở Công Thương Hà Nội cho thấy thực tế công nghiệp chế tạo khuôn nước chưa doanh nghiệp nước đánh giá cao.Các doanh nghiệp sử dụng khuôn mẫu thường cho khuôn mẫu nước khơng đáp ứng u cầu độ xác, độ khó, độ bền, độ phức tạp.Vì số doanh nghiệp sản xuất sản phẩm yêu cầu kỹ thuật cao thường lựa chọn phương án đặt hàng mua khn từ nước ngồi Về phía doanh nghiệp có chế tạo khuôn nước, dù tự tin sản phẩm đa phần dừng việc tự chế tạo khn mẫu cho sản xuất mà chưa hướng hàng hóa cung cấp cho thị trường.Số doanh nghiệp sống chế tạo khn ít,năng lực sản xuất thấp so với doanh nghiệp chế tạo khuôn mẫu FDI từ Nhật Bản,Đài loan, Khuôn mẫu sản phẩm công nghiệp đặc biệt, có giá trị từ vài chục đến vài trăm USD Các khn mẫu khó phức tạp có giá trị hàng triệu USD.Người cần sản phẩm khơng phải số đông người tiêu dùng thông thường mà nhà sản xuất.Khn mẫu có vai trò ảnh hưởng định để tạo chất lượng uy tín thương hiệu cho nhà sản xuất Chế tạo khuôn ngành nghề cơng nghiệp Nhà nước khuyến khích hỗ trợ Các sách ưu đãi khuyến khích nghành công nghiệp chế tạo khuôn thể hiệ Luật thuế xuất nhập khẩu,luật Đầu tư nghị định,Thông tư hướng dẫn thực hiện.Thiết kế khuôn mẫu nhà nước đưa vào chương trình Đại học qui khối nghành kỹ thuật Phát triển chế tạo khuôn mẫu nội dung quan trọng nhiều quy hoạch phát triển nghành công nghiệp then chốt,quan trọng đất nước[7] Quy trình thiết kế khn Nhu cầu thực tế,thiết kê sản phẩm xác định hệ số co rút,tính số lòng khn,chọn loại khn,bố trí lòng khn,thiết kế hệ thống kênh dẫn,thiết kế hệ thống làm nguội,thiết kế hệ thống đẩy,thiết kế hệ thống thoát khí,thiết kế hệ thống dẫn hướng,định vị chi tiết khuôn, Yêu cầu kỹ thuật khn,chọn chất liệu làm khn,hồn thiện thiết kế Có nhiều phần mềm dùng để thiết kế khuôn cúng mơ tả dòng chảy nhựa nay.Một số phần mềm tiếng như: Creo, NX, Catia, Solidworks, ….Phần mềm em muốn sử dụng luận văn Creo lý em chọn phần mềm giao diện dễ sử dụng,khả thiết kế nhanh chóng, sử dụng phổ biến công ty nay.Nghiên cứu phương pháp thiết kế, mô Creo 1.1.1.1 Nhiệm vụ CAD  Thiết kế sản phẩm Sản phẩm khách hàng đưa đến tự thiết kế,CAD dùng để thực công việc sau: Thiết kế biên dạng, hình dáng hình học sản phẩm cách mơ 3D Ngồi phân tích kỹ thuật sản phẩm,chi tiết xuất vẽ  Thiết kế khuôn Công việc số liệu đặt hàng: Thiết kế phần, số lượng, vật liệu sản phẩm Xác định áp lực phun, lực ép, dung tích nhựa, kích thước gá Xác định loại khn, độ co rút, vật liệu làm khn, lòng khn, bố trí lòng khn, tiết diện kênh dẫn nhựa, hệ thống miệng phun, hệ thống tháo khuôn,… 1.1.1.2 Nhiệm vụ CAE CAE sử dụng phần mềm máy tính để mơ thử nghiệm tính cơng nghệ đặc tính sản phẩm sau thiết kế CAE mang lại nhiều lợi ích việc gia cơng sản xuất sau CAE cho phép người thiets kế chế tạo khuôn rút ngắn thời gian thiết kế chi phí việc sản xuất khn CAE với cơng việc sau: - Phân tích dòng chảy nhựa lỏng (q trình điền đầy nhựa vào lòng khn) - Phân tích q trình đơng đặc định hình sản phẩm lòng khn - Tính tốn trạng thái điền dầy tản nhiệt - Biết khuyết tật sản phẩm Vì ứng dụng phân tích CAE vào q trình để tối ưu hóa việc thiết kế mơ tính tốn 1.1.1.3 Nhiệm vụ CAM CAM công nghệ sản xuất hỗ trợ máy tính Qúa trình sản xuất chế tạo quản lý điều khiển hệ thống máy tính CAM làm nhiệm vụ sau: Lập quy trình chế tạo khn từ sản phẩm Phân tích lựa chọn vật liệu làm khuôn vật liệu sản phẩm cho hợp lý Lựa chọn loại máy, thông số cần thiết cho việc ép sản phẩm Gia cơng theo quy trình cơng nghệ sau thực bước Đánh bóng lòng khn, lắp ráp thành khn hồn chỉnh 1.1.1.4 Ép thử khuôn Nhằm đảm bảo khuôn hoạt động tốt, đáp ứng yêu cầu ban đầu khách hàng Sau thiết kế chế tạo khuôn xong, tiến hành ép thử sản phẩm, đạt sản phẩm ép thử khuôn giao cho khách hàng CHƯƠNG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN – VẬT LIỆU ÉP PHUN 2.1 Công nghệ ép phun Khái niệm Ép phun Ép phun trình phun nhựa nóng chảy để điền đầy vào lòng khn Một nhựa làm nguội đông cứng lại lòng khn khn mở sản phẩm đẩy khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy, q trình khơng có bất phản ứng hóa học Bằng cách quan sát thơng thường quan sát nhiều sản phẩm nhựa xung quanh Từ sản phẩm đơn giản dụng cụ học tập bút, thước kẻ,… đến sản phẩm phức tạp bàn, ghế, đồ chơi, máy tính, vỏ xe máy,… tất làm nhựa Các sản phẩm đêù có hình dáng màu sắc đa dạng làm cho sống ta tiện nghi đẹp Điều đồng nghĩa với việc sản phẩm nhựa mà phần lớn tạo công nghệ ép phun trở thành phần thiếu sống Với tính chất: độ dẻo dai, tái chế, khơng có phản ứng hóa học điều kiện bình thường,… vật liệu nhựa dần vật liệu khác [6] Công nghệ ép phun Nguyên liệu Ép phun sản phẩm Định hình sản phẩm Xử lý phế liệu Lấy sản phẩm Kiểm tra chất lượng Nhập kho Hình 2.1: Quy trình cơng nghệ ép phun [6] Nguyên lý vận hành sau - Nguyên liệu cấp cho máy ép phun theo chu kỳ.Nguyên liệu sau hóa dẻo phun vào khn (đã kẹp chặt ) hình dạng khn tạo hình dạng sản phẩm Sau định hình làm nguội khn, q trình mở khn thực hiệ để lấy sản phẩm bên ngồi - Đặc điểm cơng nghệ ép phun trình diễn theo chu kỳ - Thời gian chu kỳ phụ thuộc vào trọng lượng sản phẩm, nhiệt độ nước làm nguội khuôn hiệu hệ thống làm nguội khuôn - Chất lượng suất sản phẩm phụ thuộc vào chất lượng máy ép phun chất lượng khn mẫu [6] Máy ép phun có cấu tạo chung gồm phận sau : Hình 2.2: Hệ thống máy ép phun 2.1.1.1 Hệ thống phun Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua q trình cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy, phun nhựa lỏng định hình sản phẩm Hệ thóng bao gồm hai phận đầu béc phun có dạng trụ rỗng chứa trục vít đảm nhận việc tải nguyên liệu vào buồng nhiệt, bên bọc băng gia nhiệt điện trở cấp nhiệt làm nóng chảy nhựa trước bơm vào khuôn Một đầu béc phun nối với trục xylanh thủy lực,đầu giải nhiệt nhằm hạn chế nhựa vùng nhập liệu bị ghẽn nòng.Đầu lại nối với cố định phần âm khuôn - Phễu cấp liệu (hopper) - Khoang chứa liệu (barrel) - Các băng gia nhiệt (heater band) - Trục vít (screw) - Van chiều ( non-return Assembly) - Đầu béc phun (nozzle) [3] Hình 2.3: Hệ thống phun Phễu cấp liệu: chứa vật liệu dạng viên để cấp vào khuôn trộn Khoang chứa phễu: chứa nhựa để trục vít di chuyển qua lại bên Khoang trộ gia nhiệt băng giải nhiệt Nhiệt độ bên khoang chứa liệu cung cấp từ 20-30% nhiệt độ cần thiết để làm chảy nhựa Băng gia nhiệt : Giúp trì nhiệt độ khoang chứa để nhựa bên trang thái chảy dẻo Thông thường máy ép nhựa có nhiều băng gia nhiệt (> băng ) cài đặt với nhiệt độ khác để tạo vùng nhiệt độ thích hợp cho q trình ép phun Hình 2.4: Vòng gia nhiệt Trục vít: phận quan trọng, vừa giữ nhiệm vụ nhựa hóa vừa tạo áp suất đẩy ngun liệu vào khn tạo hình Trục vít có hai chuyển động vừa quay tròn vừa tịnh tiến.Nhiệm vụ tải vật liệu nhựa hóa thực tác động quay tròn trục vít Nhiệm vụ tạo áp suất đẩy đẩy vật liệu khỏi xylanh nguyên liệu lấy vật liệu thực chuyển động tới lui trục vít Hình 2.5: Trục vít Trục vít chia thành phần: phần cấp liệu, vùng nén ép, vùng định lượng Hình 2.6: Cấu tạo chi tiết trục vít Van chiều (Non-return assmply): Bộ phận gồm vòng chắn hình nêm, đầu trục vít Chức tạo dòng nhựa bắn vào khn Khn tách thành hai phần 7.4 Thiết kế khuôn dương cho sản phẩm Khuôn dương sau thiết kế Thiết kế bạc dẫn hướng Thiết kế chốt dẫn hướng Thiết kế chốt dẫn hướng cho lói 7.5 Thiết kế khuôn âm cho sản phẩm Thiết kế bạc dẫn Thiết kế cuống phun 7.6 Thiết kế số chi tiết khuôn 20 Thiết kế đế khuôn dương hướng cho khn âm Kích thước đế khn dương Tấm đế khuôn dương 21 Thiết kế đế khuôn âm Thiết kế vòng định vị Tấm đế khn âm 22 Thiết kế lói Kích thước lói Bề dày lói Tấm giữ lói (nói thêm kích thước ty lói) Kích thước ty lói (phân bố hình trên) Kích thước chốt dẫn hướng lói 23 Thiết kế đẩy lói 24 Thiết kế ghép cho khn âm CHƯƠNG CÁC KHUYẾT TẬT TRÊN SẢN PHẨM ÉP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 8.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ ép phun 25 Nhiệt độ Nhiệt độ nhựa thay đổi suốt trình di chuyển từ đầu máy ép lòng khn Qúa trình thay đổi nhiệt độ ma sát nhựa khuôn; truyền nhiệt khuôn mơi trường bên ngồi Ảnh hưởng nhiệ độ trình ép phun Nhiệt độ thay đổi làm thay đổi độ nhớt nhựa Nhiệt độ ảnh hưởng đến khả nén ép vật liệu vào khuôn Nhiệt độ ảnh hưởng đến thời gian làm nguội sản phẩm [3] 26 Tốc độ phun Quyết định khả điền đầy khn Đảm bảo tính đồng vật liệu vị trí trí đến vi trí sau lòng khn Các vùng chịu ảnh hưởng tốc đô phun là: vùng xung quanh cổng phun, thành phần giao phần khuôn điền điền đầy sau  Các khuyết tật tốc độ phun gây Hiện tượng tạo bọt khí, cong vênh co rút Hiện tương sản phẩm bị biến màu Bề mặt khơng tốt vùng gần vị trí cổng phun  Nguyên nhân dẫn đến tượng tạo bọt khí Thiết kế hệ thống khí khơng Phun với tốc độ q cao nên khơng khí khơng kịp Vị trí cổng phun khơng thích hợp  Phun với tốc độ phun cao Sự biến dạng sản phẩm khác phun với tốc độ q cao qua phần khác lòng khn Phun với tốc độ cao đòi hỏi lực ép khn lớn Phun qua cổng phun với tốc độ cao dẫn đến tượng phun tia làm cho dòng chay rối bề mặt sản phẩm gần cổng xấu [3] 27 Áp suất phun Áp suất thông số q trình ép phun, thơng số ảnh hưởng đến ổn định mặt kích thước tính sản phẩm Áp suất nén áp suất tăng lên khuôn sau khuôn điền đầy Nó ảnh hưởng đến tổng vật liệu ép vào khuôn Lượng nhựa nén vào khn bù vào co gót q trình làm nguội Khối lượng sản phẩm phụ thuộc vào áp suất nén Việc xác định áp suất khuôn giúp kiểm soát ổn định sản phẩm Kiểm sốt khả điền đầy khn độ nén vât liệu [3] 8.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Vật liệu: Các tính chất lý (độ nhớt, độ bền nhiệt, trạng thái) Thiết bị : suất, tính máy Chế độ ép phun: nhiệt độ, áp suất, vận tốc, thời gian Chất lượng khuôn, thiết kế sản phẩm, khuôn 8.3 Các khuyết tật sản phẩm cách khắc phục 28 Sản phẩm bị co ngót Bề dày thành sản phẩm tăng lên độ co ngót tăng lên Bề dày ảnh hưởng lớn đến trình co ngót mà khó điều chỉnh thơng số máy khác Ảnh hưởng áp suất Thời gian trì áp suất dài, áp suất cực đại lòng khn cao co ngót thấp, khối lượng sản phẩm tăng lên Ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ nhựa trình ép cao độ co ngót cao vật liệu nén vào khn nhựa dãn nở nhiều Đối với nhựa bán kết tinh nhiệt độ khn ảnh hưởng đến độ co ngót ảnh hưởng đến thời gian làm nguội Sự định hướng phân tử Các phân tử định hướng áp suất trượt sau giữ lại kết hợp với trình làm nguội Các phân tử polymer có xu hướng trở laijtrangj thái tự có điều kiện Sự co ngót theo dòng chảy lớn theo định hướng [3] 29 Sản phẩm bị cong vênh  Mô tả :Sản phẩm bị biến dạng xoắn  Các yếu tố ảnh hưởng đến cong vênh Bề dày thơng số định nên dùng để điều chỉnh cong vênh Ảnh hưởng áp suất Trong trình ép phun giảm áp suất dọc theo dòng chảy nhựa, làm cho nén ép vật liệu khơng đồng Để có nén ép đồng cần phải tăng áp suất nén đến cực đại trình ép Ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ dòng chảy bị thay đổi ma sát làm nguội, nhiệt đọ khuôn cao làm cho sản phẩm nguội chậm nên cong vênh tăng lên [3]  Nguyên nhân gây cong vênh Cong vênh xảy thay đổi co ngót khắp sản phẩm Hiện tượng có phần nhỏ sản phẩm có co ngót cao dẫn đến biến dạng rộng Sản phẩm lấy q sớm chưa định hình Thiết kế khn khơng phù hợp sản phẩm có khác biệt bề dày dẫn đến áp suất khuôn khác dộ co ngót khác Nhiệt dọ bề mặt khuôn chênh lệch nhiều [3] TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Quang Khuyến, Kỹ thuật gia công Polymer: Sline giảng, tài liệu lưu hành nội bộ, 2013 [2] Nguyễn Quang Khuyến, Kỹ thuật sản xuất chất dẻo: Sline giảng, tài liệu lưu hành nội bộ, 2013 [3] TS Phạm Minh Sơn – ThS Trần Minh Thế Un, Giáo trình thiết kế chế tạo khn phun ép nhựa, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2014 [4] ThS Lê Trung Trực, Hướng dẫn thực hành Pro/E Wildfire 2.0, Sách lưu hành nội bộ, 2002 [5] Vũ Hồi Ân, Thiết kế khn cho sản phẩm nhựa, Đại học Bách khoa Hà Nội,1994 [6] Huỳnh Sáu, Công nghệ ép phun, Trung tâm kỹ thuật chất dẻo- Sở Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh [7] Tổng quan nghành nhựa, Báo cáo thường niên nhựa, 2015 [8] AutoDesk Mold Flow Insight2010 Standard Practice, AutoDesk [9] AutoDesk Mold Flow Insight2010 Standard Practice, AutoDesk ... cho khách hàng CHƯƠNG CƠNG NGHỆ ÉP PHUN – VẬT LIỆU ÉP PHUN 2.1 Công nghệ ép phun Khái niệm Ép phun Ép phun q trình phun nhựa nóng chảy để điền đầy vào lòng khn Một nhựa làm nguội đơng cứng lại... vẽ  Thiết kế khuôn Công việc số liệu đặt hàng: Thiết kế phần, số lượng, vật liệu sản phẩm Xác định áp lực phun, lực ép, dung tích nhựa, kích thước gá Xác định loại khn, độ co rút, vật liệu làm... phẩm nhựa mà phần lớn tạo công nghệ ép phun trở thành phần thiếu sống Với tính chất: độ dẻo dai, tái chế, khơng có phản ứng hóa học điều kiện bình thường,… vật liệu nhựa dần vật liệu khác [6] Công