Ứng dụng công nghệ CAD-CAM vào thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước các ngành công nghiệp đóng vai trò rất quan trọng ,trong đó ngành công nghiệp chất dẻo là một trong những ngành giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế của đất nước.Ngày nay trên thế giới cũng như Việt Nam nhu cầu về các sản phẩm làm từ vật liệu chất dẻo trong các lĩnh vực khác nhau như :trong kỹ thuật ,trong sinh hoạt hằng ngày ,trong y tế ,trong giáo dục… ngày càng tăng.Dựa trên các thành tựu và sự phát triển mạnh mẽ của vật liệu polymer,các nhà sản xuất đã đưa ra thị trường một lượng lớn chất dẻo phong phú về chủng loại ,có nhiều tính chất và ứng dụng khác nhau.Tính chất chung của các chất dẻo là nhẹ ,bền, đẹp,dễ gia công ,tạo được nhiều mẫu mã đa dạng và giá thành rẻ hơn các loại vật liệu khác có cùng công dụng . Khi chất lượng cuộc sống ngày càng cao thì yêu cầu về chất lượng của các sản phẩm nhựa càng khắt khe dẫn đến thách thức cho nhà sản xuất .Chất lượng và giá thành chính là yếu tố quyết định đến khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp.Để có được sự phong phú ,đa dạng và chất lượng tốt cho các sản phẩm nhựa thì cần phải có các phương pháp về công nghệ ,máy móc thiết bị, dây truyền gia công tiên tiến đồng thời kết hợp với sự phát triển của khoa học hiện đại như tin học ,điện tử …Để thực hiện những yêu cầu đó thì công nghệ thiết kế và chế tạo đã tạo ra các loại khuôn mẫu cho các sản phẩm. Lĩnh vực thiết kế khuôn cho sản nhựa là một lĩnh vực kỹ thuật khá mới mẻ ở nước ta, tuy nhiên nó cũng đã tạo ra được nhiều sản phẩm có chất lượng cao sử dụng trong các ngành công nghiệp và dân dụng…Đặc biệt chúng ta có thể sử dụng nhựa tái chế để tạo ra các san phẩm từ đó giảm góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường . Ngày nay ,với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã cho ra đời nhiều phần mềm thiết kế và các phương pháp gia công hiện đại ,nhờ đó chúng ta có thể tạo được những bộ khuôn phức tạp và có độ chính xác cao để tạo ra những sản phẩm đáp ứng được nhu cầu của thị trường. Nhằm tìm hiểu sâu hơn về lĩnh vực khuôn mẫu em lựa chọn đề tài “ Ứng dụng công nghệ CAD-CAM vào thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa”

Mục Lục MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SẢN PHẨM NHỰA 1.1 Vật liệu nhiệt dẻo 1.1.1 Định nghĩa ,tính chất ,phân loại chất dẻo 1.1.2 Các phương pháp gia công sản phẩm nhựa 15 1.2 Máy ép phun nhựa 17 1.2.1 Cấu tạo máy ép phun 17 1.2.2 Phân loại chu trình ép phun 20 1.2.3 Các thông số máy ép phun 21 1.3 Tổng quan khuôn nhựa 22 1.3.1 Khái niện khuôn 22 1.3.2 Các thành phần khuôn chức 22 1.3.3 Một số yêu cầu kỹ thuật khn nhựa q trình thiết kế khuôn 24 1.3.4 Các kiểu khuôn phổ biến 26 1.3.5 Các hệ thống khuôn nhựa 28 CHƯƠNG : THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA TRÊN PHẦN MỀM CATIA 34 2.1 Tổng quan phần mềm Catia V5 34 2.2 Thiết kế khuôn 36 2.2.1 Cách xây dựng sản phẩm 37 2.2.2 Thiết kế khuôn 41 CHƯƠNG : GIA CƠNG CÁC CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH CỦA KHN BẢO DƯỠNG VÀ BẢO QUẢN KHUÔN 77 3.1 Quy trình cơng nghệ gia cơng biên dạng lòng khn 77 3.2 Thực nguyên công 77 3.3 Lắp đặt khuôn 82 3.4 Hoạt động khuôn 83 Lưu giữ khuôn 83 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 MỞ ĐẦU  Tính thiết thực đề tài  Trong nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước ngành cơng nghiệp đóng vai trò quan trọng ,trong ngành cơng nghiệp chất dẻo ngành giữ vai trò quan trọng kinh tế đất nước Ngày giới Việt Nam nhu cầu sản phẩm làm từ vật liệu chất dẻo lĩnh vực khác :trong kỹ thuật ,trong sinh hoạt ngày ,trong y tế ,trong giáo dục… ngày tăng.Dựa thành tựu phát triển mạnh mẽ vật liệu polymer,các nhà sản xuất đưa thị trường lượng lớn chất dẻo phong phú chủng loại ,có nhiều tính chất ứng dụng khác nhau.Tính chất chung chất dẻo nhẹ ,bền, đẹp,dễ gia công ,tạo nhiều mẫu mã đa dạng giá thành rẻ loại vật liệu khác có cơng dụng Khi chất lượng sống ngày cao yêu cầu chất lượng sản phẩm nhựa khắt khe dẫn đến thách thức cho nhà sản xuất Chất lượng giá thành yếu tố định đến khả cạnh tranh doanh nghiệp.Để có phong phú ,đa dạng chất lượng tốt cho sản phẩm nhựa cần phải có phương pháp cơng nghệ ,máy móc thiết bị, dây truyền gia cơng tiên tiến đồng thời kết hợp với phát triển khoa học đại tin học ,điện tử …Để thực u cầu cơng nghệ thiết kế chế tạo tạo loại khuôn mẫu cho sản phẩm Lĩnh vực thiết kế khuôn cho sản nhựa lĩnh vực kỹ thuật mẻ nước ta, nhiên tạo nhiều sản phẩm có chất lượng cao sử dụng ngành công nghiệp dân dụng…Đặc biệt sử dụng nhựa tái chế để tạo san phẩm từ giảm góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường Ngày ,với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật cho đời nhiều phần mềm thiết kế phương pháp gia cơng đại ,nhờ tạo khn phức tạp có độ xác cao để tạo sản phẩm đáp ứng nhu cầu thị trường Nhằm tìm hiểu sâu lĩnh vực khn mẫu em lựa chọn đề tài “ Ứng dụng công nghệ CAD-CAM vào thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa”  Mục đích đề tài Ứng dụng cơng nghệ CAD-CAM thiết kế khuôn cho sản phẩm bảng chữ  Phạm vi nội dung nghiên cứu Nghiên cứu công nghệ chế tạo sản phẩm nhựa Nghiên cứu kết cấu khuôn nhựa Nghiên cứu phần mềm Catia Thiết kế khuôn cho sản phẩm chữ phần mềm Catia  Cấu trúc đề tài Đề tài gồm chương :  Chương : Công nghệ chế tạo sản phẩm nhựa  Chương : Thiết kế khuôn cho sản phẩm chữ phần mềm Catia  Chương : Gia cơng chi tiết điển hình khn , bảo dưỡng bảo quản khuôn  Kết luận hướng phát triển CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SẢN PHẨM NHỰA 1.1 Vật liệu nhiệt dẻo 1.1.1 Định nghĩa ,tính chất ,phân loại chất dẻo a.Định nghĩa: Chất dẻo loại vật liệu hỗn hợp tạo thành từ cao phân tử polyme với chất phụ gia phù hợp Trong : Vật liệu polymer chiếm tỷ lệ lớn , cao phân tử hợp chất gồm phần tử hình thành lặp lặp lại nhiều lần loại hay nhiều loại nguyên tử hay nhóm nguyên tử(đơn vị cấu tạo monome) liên kết với với số lượng lớn để tạo nên loạt tính chất mà chúng thay đổi khơng đáng kể lấy thêm vào vài đơn vị cấu tạo.Hiện giới ,polyme có hai nguồn gốc từ thiên nhiên nhân tạo Polyme thiên nhiên có loại : cellulo ,len ,cao su thiên nhiên …Polyme nhân tạo sản phẩm tổng hợp từ sản phẩm công nghệ trưng cất dầu mỏ nhờ phản ứng trùng hợp ,trùng ngưng Vật liệu gia cường dùng để làm tăng số tính chất tính để tiết kiệm vật liệu polyme ,chiếm từ 20%÷30% vật liệu nhiệt dẻo từ 30%÷60% vật liệu nhiệt rắn Các chất phụ gia cần thiết chiếm từ 5%÷6% bao gồm: - Chất ổn định :ổn định nhiệt ,ánh sáng ,thời tiết… -Chất bơi trơn ,dẻo hóa:để gia cơng dễ dàng góp phần vào tính hoàn thiện vật liệu -Chất chống tĩnh điện -Chất tạo màu để tạo màu cho sản phẩm Chất dẻo có tên gọi khác phổ biến nước ta “nhựa” b.Một số tính chất nhựa  Tính chất lý nhựa Nhựa vật liệu tương đối nhẹ ,nhẹ vật liệu kim loại  Độ hút ẩm (độ hấp thụ nước) ,độ co rút độ chịu lạnh nhựa -Độ hút ẩm (độ hấp thụ nước) :độ hút ẩm nhựa thấp tốt nhựa hấp thụ nước làm giảm bớt số tính chất lý ảnh hưởng đến ổn định kích thước sản phẩm Độ hút ẩm cao nhựa có nhóm phân cực (như Nylon…) Độ hút ẩm thấp nhựa khơng có nhóm phân cực (như PE…) -Độ co rút nhựa: khoảng % chênh lệch kích thước sản phẩm sau lấy khỏi khn ổn định ,định hình kích thước khn Độ co rút nhựa vấn đề quan trọng cần ý q trình thiết kế khn nhằm tạo sản phẩm có độ xác cao ,tránh sản phẩm sản xuất không đạt yêu cầu Phương pháp làm giảm độ co rút nhựa cần thêm chất dẻo gia cường sợi thủy tinh (composite) -Độ chịu lạnh nhựa :khi tính tốn thiết kế sản phẩm làm lạnh : tủ đá công nghiệp ,các loại tủ lạnh…thì cần lưu ý nhựa vật liệu chịu lạnh  Tính cách điện ,cách nhiệt nhựa -Tính cách điện :nhựa vật liệu dẫn điện khơng dẫn điện.Vì người ta thường dùng sản phẩm nhựa làm vật cách điện -Tính cách nhiệt: độ truyền nhiệt nhựa ,so với kim loại 500÷600 lần.Do người ta sử dụng để chế tạo chi tiết máy chi tiết máy cần tản nhiệt nhanh  Chỉ số nóng chảy (MI) Là số thể tính lưu động gia công vật liệu nhựa Chỉ số nóng chảy lớn thể tính lưu động cao dễ gia công  Độ bền kéo Là sức chịu đựng vật liệu bị kéo phía ,biểu thị đơn vị lực đơn vị diện tích (Đơn vị : kg/cm2 N/m2 ) Chỉ số cường độ kéo lớn độ bền kéo cao  Độ dãn dài Là tỉ lệ độ dài lực kéo tăng đến điểm đứt độ dài ban đầu biểu thị % Vật liệu có độ giãn dài lớn ,độ bền kéo lớn có độ dẻo lớn vật liệu có độ bền kéo lớn mà độ dãn dài nhỏ  Tính chất hóa học nhựa Để sản xuất sản phẩm nhựa mang tính cơng nghệ kinh tế cao ,người ta thường dùng riêng loại nhựa nguyên chất mà cần pha trộn nhiều loại chất khác vào.Do ,khi nói tính chất hóa học nhựa ta thường quan tâm đến hai tính chất tính ảnh hưởng nhựa với hóa chất tính ảnh hưởng thời tiết khí hậu  Tính ảnh hưởng nhựa với loại hóa chất : Đa số loại nhựa thường bền chịu tác động mơi trường khí loại hóa chất axit ,kiềm chất hóa học khác.Vậy nên để hồn thiện tính chất nhựa làm chúng trở nên hữu ích người ta thường thêm vào lúc sản xuất nhựa chất phụ gia : -Chất độn :ngồi cải thiện số tính chất lý nhựa chúng làm giảm giá thành sản phẩm chất độn rẻ -Các hóa chất dẻo :cải thiện độ mềm dẻo giảm độ cứng nhựa.Các hóa chất dẻo thường dùng este :phtalat, adipat, sepacat… -Chất ổn định :dưới tác dụng ánh sáng ,đặc biệt tia tử ngoại oxy, vật liệu nhựa bị hỏng nhanh chóng chúng phá vỡ liên kết hóa học Các chất muội than số chất hữu khác làm giảm tác nhân -Chất tạo màu :các sản phẩm nhựa có màu sắc phong phú -Chất chống cháy : nhựa loại vật liệu dễ cháy nên phải đưa chất chống cháy vào sản phẩm  Tính ảnh hưởng thời tiết khí hậu : Dưới tác dụng ánh sáng (đặc biệt tia cực tím),oxy ,ozon, nhiệt độ …vật liệu nhựa bi ảnh hưởng lớn Người ta gọi lão hóa nhựa Sản phẩm nhựa qua sử dụng bị giảm chất lượng độ bền.Ví dụ PE ,PS ,PP có tính kháng tia cực tím kém, PVC dễ biến màu ánh sáng mặt trời… Để giảm lão hóa nhựa cần thêm số chất phụ gia c.Phân loại chất dẻo Tùy vào tính chất mục đích mà người ta phân loại nhựa Có cách phân loại nhựa sau:  Phân loại theo công dụng: -Nhựa thông dụng : loại nhựa sử dụng rộng rãi giới với khối lượng lớn ,có ưu điểm giá thành thấp dễ gia công thành sản phẩm.Ví dụ PE, PP, PS, ABS, PVC… -Nhựa kỹ thuật : loại nhựa có nhiều đặc tính ưu việt nhựa thông dụng độ bền va đập ,độ bền kéo ,biến dạng,độ kháng nhiệt…Tuy nhiên chúng có giá thành đắt ,điều kiện gia cơng nghiêm ngặt khó khăn Nhựa kỹ thuật thường dùng để sản xuất chi tiết máy chi tiết theo yêu cầu với tính cao.Một số trường hợp gia cường số chất phụ gia nhằm tăng độ bền.Ví dụ sợi thủy tinh ,sợi cacbon…hoặc tùy theo yêu cầu thiết kế.Một số loại nhựa kỹ thuật thường dùng : PA, PC, POM, PPS… Nhựa kỹ thuật chuyên dùng :là loại nhựa dùng số lĩnh vực riêng biệt ,có trọng lượng phân tử cao Ở Việt Nam loại nhựa chưa sử dụng giá thành cao u cầu cơng nghệ tiên tiến Ví dụ :Polyester kết tinh dạng lỏng (LCP),Polyimide(PI),Polyamid Imid(PAI)… -Nhựa hỗn hợp (Copolyme):là loại nhựa có nhiều tính ưu việt vượt trội hạn chế tính yếu loại nhựa riêng lẻ khác  Phân loại theo tính chất Theo tính chất nhựa phân làm loại: -Nhựa nhiệt dẻo :là vật liệu polymer cá khả lặp lại nhiều lần trình chảy mềm tác dụng nhiệt độ trở nên cứng rắn (định hình) làm nguội Trong trình tác động nhiệt độ thay đổi tính chất vật lý khơng có phản ứng hóa học xảy ra.Nhựa nhiệt dẻo loại nhựa có khả tái chế nhiều lần.Ví dụ :PE, PP, PS, ABS, PA, PVC, PET -Nhựa nhiệt rắn :là vật liệu polyme bị tác động nhiệt giải pháp xử lý hóa học khác trở nên cứng rắn (định hình sản phẩm ).Nói cách khác tác động nhiệt ,chất xúc tác hay chất đóng rắn áp suất nhựa loại xảy phản ứng hóa học chuyển từ cấu trúc mạch dài sang cấu trúc không gian chiều Như nhựa nhiệt rắn sau nóng chảy đóng rắn khơng khả chuyển thành trạng thái chảy mềm ác dụng nhiệt Do đặc tính mà nhựa nhiệt rắn khơng có khả tái chế loại phế phẩm sản phẩm qua sử dụng.Ví dụ :Epoxy,Phenolic… d.Các loại nhựa nhiệt dẻo thường gặp công dụng  Nhựa Polyetylen ( PE)  Công thức cấu tạo :  Phân loại : STT Tên HDPE(high polyethylene) LDPE(low polyethylene) Tỉ trọng Chỉ số chảy (g/10phút) density 0.95÷0.97(độ kết tinh lớn có cấu 0.1÷20 tạo mạch thẳng ) density 0.91÷0.93(độ kết tinh thấp ) 0.1÷60  Các thông số bản: Thông số Tỉ trọng Độ hút nước 24 Độ kết tinh (%) Điểm hóa mềm (°C) Nhiệt độ gia công (°C) Chỉ số chảy (g/10phút) Độ dãn dài (%) Lực kéo đứt (kg/cm2 ) Nhiệt độ giòn(°C) HDPE 0.95÷0.96