Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo nắp cầu dao điện 2 pha từ nhựa PP

giá trị sử dụng của các loại sản phẩm này xâm nhập vào mọi lĩnh vực của nền kinh tế và dân dụng. Khi chất lượng cuộc sống ngày càng cao thì yêu cầu về chất lượng và giá thành của các sản phẩm từ nhựa càng khắt khe hơn. Điều này thách thức các nhà sản xuất và gia công. Cũng vì thế ngành công nghiệp khuôn mẫu đã ra đời để đáp ứng nhu cầu đó. Hiện nay, trên thế giới ngành công nghiệp này phát triển rất mạnh mẽ, đã cho ra nhiều sản phẩm chất lượng cao và giá thành hạ. Lĩnh vực thiết kế khuôn mẫu cho sản phẩm nhựa là một lĩnh vực kỹ thuật rất mới mẻ đối với nước ta. Trong các năm 1991-1994 Viện máy và dụng cụ công nghiệp (IMI) được tiếp nhận dự án UNDP/UNIDO - VIE/87/021 về "Chuyển giao công nghệ thiết kế, phát triển và chế tạo khuôn mẫu ". Cho đến nay, lĩnh vực khuôn mẫu ở nước ta đã phát triển rất mạnh, cũng đã tạo ra được nhiều sản phẩm có chất lượng cao sử dụng trong các ngành công nghiệp và hàng dân dụng. Trước đây việc chế tạo khuôn mẫu phải nhờ vào bàn tay tài hoa của những người thợ, nhưng cho đến nay nhờ sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã cho ra đời các phương pháp gia công mới như lập trình gia công tự động trên máy CNC(công nghệ CAD/CAM-CNC), gia công trên máy xung EDM...nhờ đó chúng ta có thể chế tạo những lòng khuôn phức tạp và có độ chính xác cao để tạo ra những sản phẩm đáp ứng được với nhu cầu của thị trường. Để tìm hiểu sâu hơn về công nghệ chất dẻo cũng như lĩnh vực khuôn mẫu trong đồ án tốt nghiệp này em tìm hiểu về công nghệ chế tạo một sản phẩm chất dẻo cụ thể đó là sản phẩm "nắp cầu dao điện 2 pha từ nhựa PP" và thiết kế khuôn cho sản phẩm này. Em đã hoàn thành đồ án với nội dung gồm các chương sau: Chương 1: Tìm hiểu công nghệ tạo sản phẩm từ nhựa. Chương 2: Công nghệ gia công chất dẻo bằng phương pháp đúc áp lực. Chương 3: Thiết kế khuôn đúc áp lực tạo chi tiết nhựa. Chương 4: Phân tích sản phẩm nắp cầu dao điện 2 pha, xây dựng bản vẽ sản phẩm. Chương 5: Thiết kế công nghệ chế tạo nắp cầu dao điện 2 pha. Chương 6: Thiết kế khuôn đúc vỏ cầu dao điện 2 pha, xây dựng bản vẽ lòng khuôn. Chương 7: Thiết kế công nghệ chế tạo lòng khuôn. Để hoàn thành đồ án này, trước hết em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo-PGS.TS.Trần Xuân Việt, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ kỹ thuật phòng thiết kế thuộc Công ty Cổphần Khí cụ điện 1-VINAKIP, cùng toàn thể các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án này. Nhân đây em cũng xin cảm ơn sự động viên và giúp đỡ nhiệt tình của toàn thể bạn bè và gia đình trong suốt thời gian qua. Chương 1: Tìm hiểu công nghệ chế tạo sản phẩm từ chất dẻo 1.1.Khái niệm về chất dẻo. Trong các thập niên gần đây, chất dẻo ngày càng hoà nhập với cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Chất dẻo được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dân dụng phục vụ cho sự phát triển của xã hội. Vậy chất dẻo là gì? Hiện nay loại vật liệu này được gọi dưới hai cái tên : Nhựa ( resin) và chất dẻo (plastic). Chất dẻo là loại vật liệu bao gồm: -Chất cao phân tử: là các hợp chất hữu cơ mà tính chất cơ lý của nó chỉ thay đổi chút ít trong khi đại phân tử của nó tiếp tục tăng. -Các chất độn gia cường ( dạng bột, dạng sợi ngắn ..) nhằm tăng cơ tính cho vật liệu. -Các chất phụ gia tăng cường phù hợp cho mục đích sử dụng ( chất ổn định, chất bôi trơn, chất hoá dẻo...). -Chất tạo màu. Trong các thành phần trên chủ yếu là các chất cao phân tử. Vì vậy người ta thường lấy tên của chất cao phân tử gọi tên cho vật liệu chất dẻo Polyetylen. Đại phân tử: Là phân tử của các hợp chất hữu cơ được tạo thành từ một số lượng lớn nhóm các nguyên tử cùng loại, còn được gọi là cụm đơn phân tử mối liên kết giữa chúng là mối liên kết điện hoá. Nếu cụm đơn phân cùng loại: Chất cao phân tử đồng chất ( polymer đồng nhất) Nếu cụm đơn phân tử khác loại: Chất đồng trùng hợp (Copolymer). 1.2.Phân loại chất dẻo. a)Theo công nghệ gia công Người ta phân chất dẻo thành 2 loại: chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn. *.Chất dẻo nhiệt dẻo: Là loại vật liệu dưới tác dụng của nhiệt hoặc dung môi thì nó nóng chảy hoặc hoà tan. Khi làm nguội cho bay hơi dung môi thì nó trở lại trạng thái ban đầu. Loai này tái sinh được. *.Chất dẻo nhiệt rắn: Là loại vật liệu mà nguyên liệu ban đầu sẽ nóng chảy và hoà tan được khi có nhiệt hoặc dung môi tác dụng. Nhưng khi gia công thành sản phẩm hoặc bán sản phẩm thì nó chuyển sang trạng thái rắn. Không nóng chảy và hoà tan nữa. Sở dĩ có hiện tượng đó vì trong quá trình gia công dưới tác dụng của nhiệt và các nhân tố hoá học được trộn trong nguyên liệu ban đầu, chúng gây ra phản ứng hoá học với nhau được gọi là phản ứng khâu mạch. Loại này không tái sinh được. b)Theo cấu trúc phân tử *.Cấu trúc của nhiệt dẻo ở dạng sợi: -Sợi trơn. -Sợi phân nhánh : nhánh cân đối hoặc không cân đối . Vì vậy chúng được phân ra chất dẻo tinh thể và chất dẻo vô định hình. *.Cấu trúc chất dẻo nhiệt rắn ở dạng lưới: -Lưới phẳng mềm, đàn hồi -Lưới không gian: giòn cứng. Bằng biện pháp hoá học hoặc vật lý cũng có thể tạo ra chất dẻo nhiệt rắn từ chất dẻo nhiệt dẻo. -Bằng các biện pháp kỹ thuật người ta trộn lẫn các chất dẻo khác nhau với tỷ lệ nhất định tạo thành hỗn hợp chất dẻo, còn gọi là Polyblend. -Các chất dẻo được trộn thêm các chất gia cường là sợi thuỷ tinh hoặc sợi cacbon ta được vật liệu tổ hợp chất dẻo, còn gọi là composit plastic. 1.3. Những tính chất chung của chất dẻo Sự lựa chọn vật liệu chất dẻo phục vụ cho các lĩnh vực sử dụng khác nhau được dựa trên các tính chất của chúng. Để có được vật liệu phù hợp với mục đích sử dụng có thể dựa trên sự hiểu biết các tính chất quan trọng nhất của vật liệu. Sau đây là một số tính chất quan trọng của vật liệu. 1.3.1Tính chất vật lý 1.3.1.1.Độ bền đứt Đặc trưng cho sự chống lại lực kéo vật liệu. Độ bền đứt là tỷ số giữa lực kéo và tiết diện ngang nhỏ nhất của mẫu thử vật liệu lúc chưa kéo. Đơn vị: N/mm2. Ký hiệu : Độ giãn dài theo% Các giá trị bền đứt của chất dẻo chiếm một khoảng khá rộng. Độ bền đứt của PE cao áp từ 8-10N/mm2, chất dẻo thuỷ tinh và vật liệu phân lớp từ 200-250 N/mm2. 1.3.1.2.Độ giãn dài do đứt. Đó là tỷ lệ độ giãn dài đo được khi kéo. Giá trị độ giãn dài khi đứt đối với chất dẻo dai đạt 50-150%. 1.3.1.3.Độ bền nén Là tỷ lệ giữa lực nén cần thiết làm vỡ mẫu thử đặt dưới đó trong quy trình chất tải nén. -Đơn vị: N/mm2 -Ký hiệu: dn 1.3.1.4.Độ bền uốn. Đặc trưng cho sự chống đối của vật liệu với sự tác dụng phối hợp của lực nén và lực kéo. Giá trị của nó thường ở giữa độ bền nén và độ bền kéo. -Đơn vị: N/mm2 -Ký hiệu: du 1.3.1.5. Độ dai va đập. Sự chống lại tải trọng động của chất dẻo thường có thể phân tích bằng kết quả do thu nhận được bằng thí nghiệm kiểm tra độ dai va đập. Có nhiều phương pháp sử dụng để kiểm tra,xác định độ dai va đập . -Đơn vị: KJ/mm2 1.3.1.6.Mô đun đàn hồi. Mô đun đàn hồi đặc trưng cho độ cứng của vật liệu hoặc tính chất của vật liệu mà dưới tác dụng của một lực đã cho thì sự biến dạng của mẫu thử xảy ra đến mức độ nào. Vật liệu đàn hồi một cách hoàn hảo trong quá trình chịu tảo cho đến giới hạn chảy thì độ giãn dài tỉ lệ thuận với ứng suất. Hệ số tỉ lệ chính là mô đun đàn hồi. -Ký hiệu: E -Đơn vị: N/mm2 Mô đun đàn hồi của chất dẻo nhiệt dẻo nhỏ, của PE: 130-1000 N/mm2, của các chất dẻo khác từ 15004000 N/mm2. 1.3.1.7.Độ cứng. Độ cứng là tỷ lệ giữa lực gây ra độ sâu bị lún và có hình dạng của vật liệu cứng hình cầu hoặc hình dạng khác với mặt phẳng bị ấn lún của vật liệu. -Đơn vị: N/mm2 1.3.1.8.Các tính chất phụ thuộc vào thời gian. Hiện tượng xảy ra trong quá trình chịu tải của chất dẻo có nhiều điều thể hiện khác biệt với hiện trạng của vật liệu như kim loại gỗ. Trong quá trình kiểm tra các tính chất của chất dẻo có một vài khái niệm thường gặp chỉ dành riêng cho chất dẻo như chảy lạnh. Nừu một vật thể chất dẻo trong một thời gian chịu một tải trọng không đổi, dưới tác dụng của tải trọng đó sự biến dạng xảy ra sẽ tăng lên theo sự kéo dài của thời gian. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng chảy lạnh. 1.3.2.Tính chất nhiệt học. Trong sự hình thành các tính chất cơ học và một loạt các tính chất của sản phẩm chất dẻo, nhiệt độ đóng vai trò rất quan trọng . Các tính chất nhiệt học của vật liệu làm ra sản phẩm có ảnh hưởng một cách thực sự đến tuổi thọ cũng như sử dụng các sản phẩm được chế tạo từ chất dẻo. 1.3.2.1.Độ bền nhiệt. Đó là nhiệt độ mà mẫu thử của vật liệu cần kiểm tra chịu một sự biến dạng nhất định dưới tác dụng của một tải trọng cơ học đã cho. 1.3.2.2.Độ bền lạnh. Về phương diện ứng dụng của các sản phẩm chất dẻo chúng ta đã biết vai trò quan trọng của tính chất này. Giữa độ bền lạnh của các chất dẻo khác nhau có sự khác nhau rất lớn . Đặc trưng cho sự bền lạnh người ta thường xác định nhiệt độ dạn vỡ. 1.3.2.3.Độ giãn nở nhiệt. Hệ số giãn nở tuyến tính của chất dẻo so với thép lớn hơn từ 715 lần. Do đó việc sản xuất khuôn mẫu chất dẻo luôn phải để ý đến điều đó. -Đơn vị: mm/0K. 1.3.2.4.Khả năng dẫn nhiệt. Chất dẻo có khả năng dẫn nhiệt kém. Việc đạt được nhiệt độ vật liệu đồng nhất và đều khắp chỉ có thể đạt được khi nung nóng chậm. 1.3.2.5.Nhiệt dung. Đó là nhiệt độ cần thiết để nâng nhiệt độ 10K cho 1kg chất dẻo. Nhiệt dung của chất dẻo phụ thuộc vào nhiệt độ. -Đơn vị: J/kg0K. 1.3.3.Tính chất điện Chất dẻo thường có tính cách điện tốt. -Độ kháng thể tích : Tức do độ kháng điện thay đổi phụ thuộc vào loại chất độn . Nhựa có độ kháng thể tích cao: PS, PE, PMMA, PTSE. -Độ bền điện môi: Đo điện thế đánh thủng. Nhựa có độ bền điện môi tốt: PPO, PE, PTFE. 1.3.4.Tính chất hoá học của chất dẻo. a.Độ hấp thụ nước. Độ hấp thụ nước cao đối với nhựa có nhóm phân cực. -Độ hấp thụ nước thấp thì tốt hơn vì nước hấp thụ làm một số tính chất cơ lý kém. -Polyme không phân cực như: PVC, ABS, AS, PMMA, PC POM có độ hấp thụ nước cao. b.Độ kháng nước. Đô kháng nước yếu khi co nối : -OH, -COOH, -NH. Chất dẻo hoà tan trong nước : PA, MC, CC, SA... c.Độ kháng hoá chất . Vật liệu không phân cực thì dễ hoà tan trong dung môi không phân cực như: PS, Silicone, Resin tan trong benzen, toluene. Vật liệu phân cực thì dễ hoà tan trong dung môi phân cực. Độ hoà tan phân cực giảm khi độ trùng hợp phân tử cao và có độ kết tinh cao. d.Độ bền thời tiết. Bền với thời tiết thể hiện qua sự chống lại sự bão hoà của vật liệu do ánh sáng mặt trời, tia tử ngoại (UV). -Kháng UV kém: PE, PS, PP, Cao su thiên nhiên. -Bền màu dưới ánh sáng mặt trời: PVC, Polyeste. -Bền thời tiết tốt: PC, Epoxy , PMMA. 1.4. Các đặc trưng gia công của chất dẻo. Những hiểu biết có liên quan đến việc sản xuất chất dẻo ;à đặc biệt quan trọng. Việc gia công chất dẻo phải quan tâm đến các dữ kiện, thông tin đê làm sáng tỏ về các tính chất của vật liệu cơ sở cũng như sản phẩm đã sản xuất. Với các biện pháp kiểm tra thử nghiệm có thể xác định được các tính chất đó, dưới đây là vài phương pháp kiểm tra. 1.4.1.Phân tử lượng và độ trùng hợp. Hai đại lượng này phụ thuộc lẫn nhau. M: Phân tử lượng trung bình P: Độ trùng hợp trung bình. Mm: Phân tử lượng của chất xét đến. Ta có: P = Chất có nhiều thành phần hoá học như nhau thì với sự tăng của phân tử lượng, các tính chất cơ học cũng được hoàn thiện hơn, độ bền hoá học và khí hậu cũng tăng theo. Phân tử lượng càng cao càng bất lợi cho hiện trạng chảy của các Polyme vì độ nhớt của chúng càng lớn. 1.4.2. Trọng lượng thể tích và hệ số bền chặt. Sự định lượng vật liệu hạt và bột bằng các lượng thể tích hoặc khối lượng các định lượng bằng thể tích thì đơn giản và dễ hơn , song định lượng bằng trọng lượng thì chính xác hơn. Để sử dụng phép định lượng bằng thể tích phải biết khối lượng thể tích của vật liệu ( đơn vị : g/cm3). Cách xác định trọng lượng thể tích được dựa trên chuẩn hoá. Trên thực tế để xác định khoang vật liệu, phải biết hệ số lèn chặt , đó là tỷ lệ giữa thể tích một đơn vị khối lượng vật liệu hạt hoặc bột tơi xốp với thể tích của nó sau khi được ép tạo lưới các giá trị này khoảng từ: 2,22,4. 1.4.3.Đặc trưng chảy của chất dẻo. Hiện tượng chảy của các chất dẻo phụ thuộc vào cấu trúc riêng của đại phân tử. Ngoài các đặc trưng có liên quan đến vật liệu, hiện trạng chảy còn phụ thuộc vào tốc độ chảy và nhiệt độ dòng chảy. 1.4.3.1.Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt dẻo. a.Chỉ số chảy( MFI – melt flor index). Nguyên lý kiểm tra là: Với nhiệt độ, áp lực đã cho và khoảng thời gian xác định, người ta ép chất dẻo chảy qua khe hở hình trụ có kích thước chuẩn và đo khối lượng vật liệu chảy qua nó cùng với sự tăng của các giá trị MFI được đo đặc trưng chảy được hoàn thiện. Số đo MFI chỉ sử dụng cho việc kiểm tra đối chiếu nhóm các vật liệu cơ sở, nhưng đối với việc xác định các thông số gia công nó chỉ đóng vai trò chỉ dẫn. b.Thử nghiệm xoắn ốc. Thử nghiệm này chỉ kiểm tra, đối chiếu vật liệu cơ sở. Nguyên lý của phép thử nghiệm này là bên cạnh các thông số cố định như nhiệt độ, áp suất, người ta đo khối lượng vật liệu chảy vào khuôn có rãnh dài hình xoắn ốc và trên cơ sở số đo này ngươi ta so sánh các chất dẻo. Vật liệu càng chảy nhiều vào khuôn thì đặc trưng chảy càng hoàn thiện. c.Giá trị K Giá trị K càng lớn thì phân tử lượng càng lớn. Giá trị K thay đổi giống như độ nhớt. 1.4.3.2.Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt cứng. a.Đo độ dài đường chảy. Vật liệu từ trụ tròn được nung nóng bị ép vào một kênh bị thu hẹp lại. Trong trường hợp kiểm tra được thực hiện với các điều kiện như nhau, với chiều dài thành được ép sang người ta phân tích đặc trưng chảy. Đường chảy càng dài thanh càng dài, đặc trưng chảy càng tốt. b.Kiểm tra nhào trộn. Với thử nghiệm này, người ta đo sự thay đổi trạng thái vật liệu phụ thuộc vào thời gian. Nguyên lý: Vật liệu được đặt vào khoang nung nóng đến nhiệt độ nhất định, trong khoảng đó người ta cho quay cánh trộn và đo mômen cần thiết để quay cánh trộn đó. Sự thay đổi mômen đo được trong quá trình quay cho thông tin về sự tạo lưới không gian xảy ra với các điều kiện nhất định. 1.5.Cách nhận biết về các loại chất dẻo 1.5.1.nhận biết Chất dẻo nhiệt dẻo. 1.5.1.1.Polyetylen (PE) PE cháy với ngọn lửa xanh, mùi nến, chất dẻo chảy thành dòng nóng chảy . 1.5.1.2.Polypropylen (PP) Cháy sáng, chân ngọn lửa màu xanh nhạt, có dòng chảy chất dẻo , mùi cao su hoặc mùi si gắn chai lọ. 1.5.1.3.Polystyren (PS) Cháy với ngọn lửa sáng rực, có muội, mùi hắc ( nhựa mùi hoa phong túc) 1.5.1.4.Polyvinylclorid (PVC) Cháy với ngọn lửa xanh lá cây sáng, rời ngọn lửa thì tắt. Mùi khét hắc của của khí axit HCl. 1.5.1.5.Polyamid (PA). Cháy với ngọn lửa xanh nhạt, cạnh vàng. Chất dẻo chảy nhỏ giọt, mùi song cháy. 1.5.1.6.Polymetylmetacrilat (PMMA). Cháy với ngọn lửa cháy sáng, có muội, mùi khét hắc và mùi chua nồng. 1.5.1.7.Polycarbonat (PC). Khó cháy, cháy có muội, đưa ngọn lửa ra xa thì tắt. chỗ vật liệu cháy thì giòn, có bụi than bay, mùi khét hắc. 1.5.1.8.Polyformandehit (PF). Cháy như cồn, có tiếng lép bép, Ngọn lửa xanh nhạt, không muội, sau khi cháy có mùi khét và cay. 1.5.1.9.Polyuretan( PUr) Cháy tốt, ngọn lửa xanh nhạt, cạnh vàng. Mùi khét hắc của axits izoxianat. 1.5.2.Nhận biết chất dẻo nhiệt rắn 1.5.2.1.Chất dẻo Pheno. Màu vàng nâu đến nâu sẫm, không chảy, khó cháy. Khi cháy có mùi rượu phenol và mùi formandehhid (cay). 1.5.2.2.Chất dẻo Amino. Màu trắng ngà, khó cháy. Than cháy có lớp trắng mỏng ở xung quanh, mùi khai ( mùi Amoniac) và cay (formandehid). 1.5.2.3.Chất dẻo trên cơ sở nhựa epoxy. Chất cháy sáng có muội, mùi khét hắc. 1.6.Các thông số kỹ thuật quan trọng của chất dẻo cần thiết cho việc chế tạo chế tạo các sản phẩm chất dẻo 1.6.1.Nhiệt độ gia công Nhiệt độ gia công của chất dẻo là một thông số rất cần thiết cho việc chế tạo các sản phẩm từ nhựa. Dựa vào đó người ta sẽ đưa ra các phương án gia nhiệt khi gia công một cách hợp lý và phù hợp với từng loại vật liệu. Nhiệt độ gia công được cho theo bảng sau: TT Nhựa Tên gọi đầy đủ Nhiệt độ khuôn (0C) Nhiệt độ ở cuối Piston-vít 0C 1 PP Polypropylen 10 - 80 220 - 235 2 PS Polystyren 10 - 75 200 - 280 3 ABS Styrene co-polymers 10 - 80 220 - 270 4 PVC Polyvinyle clorid 20 - 60 170 - 200 5 PMMA Polymetyl Metacrylate 30 - 70 190 - 240 6 PA 6 Polyamid (nylon 6) 50 - 80 250 - 280 7 PA 6,6 Polyamid (nylon 6,6) 50 - 80 250 - 280 8 PPO Polyphenylene oxide 40 - 80 300 - 330 9 PC Poly cacbonat 70 - 115 300 - 350 10 POM Poly axetat Resins 60 - 90 190 - 210 11 Elastomer (nhựa đàn hồi cao sau) Nhiệt độ lưu hoá 75 - 110 12 LDPE Low density Polyetylen 50 - 70 160 - 260 13 HDPE High density Polyetylen 30 - 70 75 - 110 Ghi chú: Nhựa ABS để bị oxy hoá trong khuôn nếu gián đoạn sản xuất quá 15 phút. 1.6.2.Độ co ngót Thông số rất quan trọng đối với việc thiết kế khuôn đó là độ co ngót của vật liệu chất dẻo Độ co ngót được cho theo bảng sau: TT Nhựa Độ co (%) Mật độ (g/cm3) Tỷ lệ % sợi thuỷ tinh 1 PS 0,3 - 0,6 1,05 2 ABS 0,4 - 0,7 1,06 3 LDPE 1,5 - 5,0 0,954 4 HDPE 1,5 - 3,0 0,92 5 PP 1,0 - 2,5 1,15 6 PVC mềm > 0,5 1,38 7 PVC cứng 0,5 1,38 8 PMMA 0,1 - 0,8 1,18 9 POM 1,9 - 2,3 1,42 10 PPO 0,5 - 0,7 1,06 11 PC 0,8 1,2 12 PA 6 0,5 - 2,2 1,14 13 PA 66 0,5 - 2,5 1,15 Chất dẻo đặt nhiệt 14 PF 1,2 1,4 15 MF 1,2 - 2,2 1,5 16 MPF 0,8 - 1,8 1,6 17 UP 0,5 - 1,8 2,0 - 2,1 18 EP 0,2 1,9 30 - 80 1.6.3.Chiều dày thành sản phẩm và độ nghiêng thành sản phẩm Chiều dày thành sản phẩm nhựa nhiệt dẻo TT Vật liệu Chiều dày thành min (mm) Chiều dày thành trung bình (mm) Chiều dày thành Max (mm) 1 PA 0,38 1,6 3,2 2 PC 1,0 2,4 9,5 3 PELD 0,5 1,6 6,4 4 PEHD 0,9 1,6 6,4 5 PP 0,63 2,0 7,6 6 PS 0,76 1,6 6,4 7 PVC 1,0 2,4 9,5 Quan hệ của độ nghiêng thành với chiều cao và chiều dày thành 0 Độ 1/40 1/20 10 20 30 40 50 0,11 0,22 0,44 0,87 1,31 1,74 2,19 50 0,22 0,44 0,88 1,75 2,62 3,50 4,37 0,33 0,65 1,31 2,62 3,93 5,24 6,56 100 0,44 0,87 1,75 3,49 5,24 7,00 8,75 0,55 1,09 2,19 4,36 6,55 8,74 10,94 150 0,66 1,31 2,63 5,24 7,86 10,49 13,12 0,77 1,52 3,06 6,11 9,17 12,23 15,31 200 40 0,88 1,74 3,50 6,98 10,48 13,98 17,50 10 0,99 1,96 3,94 7,85 11,97 15,73 19,68 250 1,10 2,18 4,38 8,73 13,10 17,48 21,87 1,21 2,39 4,81 9,60 14,41 19,21 24,06 300 1,32 2,61 5,25 10,47 15,72 20,97 46,84 Chiều dày thành sản phẩm (mm) 1.7. Giới thiệu các biện pháp công nghệ gia công chất dẻo. Dựa vào đặc điểm tính chất gia công của vật liệu và dạng sản phẩm mà ta lựa chọn các biện pháp công nghệ gia công. Dựa vào trạng thái của vât liệu mà ta có thể chọn lựa phương pháp gia công cần thiết như: -Nhiệt độ bình thường có thể được gia công bằng cách cắt gọt, dán, hàn. -ở nhiệt độ nóng dẻo có thể dập nóng , tạo hình bằng chân không khí nén , đùn cán. -ở nhiệt độ chảy nhớt có thể dúc phun, đùn, ép, ép tạo xốp. 1.7.1.Công nghệ đùn chất dẻo. Công nghệ đùn: Chất dẻo dạng hạt hoặc bột ta thu được sản phẩm được sản xuất liên tục, như sản xuất ống. Quá trình công nghệ: Trục vít quay ở trong xylanh trụ tròn được nung nóng trong khe rãnh giữa trục vít và xylanh khối chất dẻo đã được định hướng sẽ được làm nóng chảy, làm nhuyễn được trục vít vận chuyển lên phía trước và qua khe hở định hình của đầu đùn, nó được đẩy ra ngoài thành sản phẩm. Các chất dẻo thường dùng trong công nghệ đùn là chất dẻo như : Xenlulo axetat (CA) , Polystyren(PS), Copolyme styron butadien (SB),acrynitrin butadien styron (ABS), Polyetilen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinil clorit (PVC), Polymetyl metarcrylic (PMMA), Polycacbonat(PC), Polyamid(PA), Polyaxetat POM). 1.7.2.Công nghệ cán vật liệu chất dẻo. Công nghệ cán là một trong những phương pháp sản xuất của công nghệ gia công chất dẻo, mà trong đó vật liệu chất dẻo được chế tạo thành tấm hoặc màng sau khi qua khe giữa các trục cán. Công nghệ cán thường dùng sản xuất màng mỏng, tấm phủ bọc chất dẻo lên vải hoặc giấy. Máy cán sử dụng định hình gia công chế tạo các loại lốp ôtô, xe máy ... Các chất dẻo sử dụng trong công nghệ cán: Các chất dẻo nhiệt dẻo thường cán thành màng mỏng, tấm... - PVC cứng và PVC mềm. - Các Polyme từ PVC. - Poly styron dai và ABS. - Các ete xenlulo. - Các chất Poly olefin. 1.7.3.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 ( vải, giấy...). Bằng cách này thu được vật liệu tổ hợp mới. Công nghệ tráng phân lớp trước hết được sử dụng để tráng bọc len vải và các tấm đan ... Vật liệu của tấm cốt có thể là sợi tự nhiên như sợi tổng hợp, giấy kim loại, gỗ và chất dẻo, không kể cao su. Những chất này khi đưa lên phủ trên tấm cốt ở dạng bột nhão hoặc dung dịch, bột hoặc chất nóng chảy có tính tán sắc( tơ mịn). Sau khi phủ lên cốt, chất dẻo được cố định bằng phản ứng hoá học hoặc quá trình làm nguội. Vật liệu làm cốt có nhiều loại: sợi bông, sợi visco, sợi polyamid, sợi polyeste... Các phương pháp sử dụng chất dẻo: -Phương pháp sử dụng bằng dao phết. -Phương pháp tráng phân lớp bằng trục cán. -Phương pháp tẩm nhúng. -Phương pháp tráng phủ bằng máy đùn. -Phương pháp phủ bằng máy cán. -Phương pháp tráng phủ bằng phương pháp tiếp xúc. 1.7.4.Công nghệ gia công vật thể rỗng. Có nhiều cách tạo hình cho việc sản xuất vật thể rỗng như: Đùn thổi, đúc phun, ép, tạo hình nóng... Tuy nhiên công nghệ gia công vật thể rỗng được hiểu là: Người ta tạo hình đoạn ống chất dẻo nhiệt dẻo được đùn ra bằng khí nén áp lực cao từ phía trong nó thành sản phẩm cần thiết. Khâu thổi sản phẩm được tiến hành trong khuôn rỗng 2 nửa sao cho đoạn ống chất dẻo được đùn ra ở trạng thái dẻo nóng sẽ tiếp nhận biên dạng của khoang rỗng trong khuôn mẫu, sau đó được làm nguội. Vật liệu chủ yếu trong công nhệ này là PE (85%) với các mặt hàng để đóng gói thực phẩm, vật phẩm để trang điểm thường được sản xuất từ PVC. 1.7.5.Công nghệ ép và ép phun Quá trình ép là qúa trình gia công mà trong đó vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ hoặc đã nung nóng sơ bộ, được đổ vào vào trong khoang khuôn, sau đó ở nhiệt độ đủ xác định các vật liệu ép được tiến hành tạo lưới thành sản phẩm trong khuôn. Công nghệ ép phun khác với công nghệ ép thông thường ở chỗ vật liệu ép không đổ thẳng vào khoang khuôn mà được đổ vào khoang nung nóng riêng, sau khi đến một nhiệt độ xác định, dưới tác dụng của piston vật liệu được phun vào khoang khuôn kín. Các loại vật liệu gia công với quá trình ép và ép phun: PF, UF, MF, UP, EP kết hợp chất độn, chất tăng cường và một loại các phụ gia dạng bột hay sợi như bột đá, sợi amian, sợi thuỷ tinh, bột gỗ, sợi vải... 1.7.6. Công nghệ tạo xốp chất dẻo. Xốp chất dẻo được hiểu như kiểu đặc biệt của hệ thống phối hợp, khi mà không khí hoặc một loại nào đó được đệm vào chất dẻo cũng như đệm vào một hệ thống khuôn. Quá trình gia công xốp chất dẻo là quá trình gia công mà sản phẩm xốp tạo thành nhờ có chất tạo xốp. Chất tạo xốp bao gồm: Chất tạo xốp vật lý và chất tạo xốp hoá học. Các chất tạo xốp ở nhiệt độ xác định chuyển sang trạng thái khí hoặc trong quá trình gia công có phản phản ứng hoá học tạo ra chất khí. Quá trình gia công xốp chia xốp chất dẻo nhiệt dẻo thành 3 nhóm: -Được tạo xốp trong trạng thái nhớt như : PS ... -Được tạo xốp trong tạng thái nóng chảy: PS, PE, PVC... -Quá trình tạo xốp tiến hành từ trạng thái lỏng được xuất phát trong quá trình phản ứng hoá học: PUr, PF,EF... Thường xốp sản phẩm được tạo theo cấu trúc tổ ong đều. Các loại chất dẻo dùng gia công: polystyrol và polyurethan sản xuất với khối lượng lớn. Các xốp nhiệt dẻo: Cellulo, PVC,PE. Chất tạo xốp vật lý: Pentan, Neopentan, hexan, isohexan...có nhiệt độ điểm sôi xác định. Chất tạo xốp hoá học: N, N dimetyl , N dinitrozo tereftalamid... chú ý đến khoảng nhiệt độ phân huỷ. 1.7.7.Công nghệ hàn chất dẻo. Các quá trình mà trong đó các mối liên kết các chất nhiệt dẻo được thực hiện nhờ nhiệt và áp lực với việc sử dụng vật liệu hàn hoặc không sử dụng vật liệu là quá trình hàn chất dẻo. Gia công hàn chất dẻo có ý nghĩa đặc biệt đối với các đường ống dẫn và các thiết bị xây dựng và lắp ghép, trong việc gia công các túi màng đóng gói. Quá trình hàn xảy ra trong trạng thái dẻo nóng của bề mặt cần hàn. Chỉ có các loại chất dẻo mà giữa các điều kiện hàn của chúng có cùng trạng thái lưu biến như nhau mới có thể hàn với nhau được. Các thông số hàn: áp lực , nhiệt dộ, thời lượng hàn, tốc độ hàn. Các đoạn hàn phải được cố định. Quá trình làm nguội cũng phải được thực hiện một cách từ từ và đều đặn để tránh cho sản phẩm khỏi bị biến dạng do ứng suất xuất hiện trong mối hàn. Các phương pháp hàn chất dẻo: - Hàn bằng phần tử nung: trực tiếp hoặc gián tiếp. - Hàn bằng quang tuyến. - Hàn bằng ma sát. - Hàn bằng dòng cao tần. - Hàn siêu âm. - Hàn bằng khí nóng. 1.7.8.Công nghệ dán chất dẻo. Quá trình dán là phương pháp ghép nối hiện đại, nó tạo ra các mối ghép nối khó có thể tháo gỡ được. Đây là phương pháp gia công kinh tế. Các mối dán được thực hiên nhờ vật liệu dán gọi là keo dán. Keo dán là các loại nguyên liệu phi kim mà với chúng các phân tử cần lắp ghép được liên kết với nhau nhờ độ nhám bề mặt không cần làm thay đổi cấu trúc các phần tử ghép nối. Các loại chất dẻo có thể dán : PVC, PS, PE, PAGG, PMMA, PE, UP ... Keo dán dùng để sử dụng : Nhựa Epoxi , nhựa carbamid formandehyd, nhựa melamin Formandehid, nhựa phenol fomandehyd. Ngày nay, quá trình dán chất dẻo và các vật hiệu dết cấu khác là phương pháp ghép nối có giá trị rất lớn. Với phương pháp này có thể tạo ra các mối ghép nối chịu được các tải trọng lớn mà những mối thúp không thể giải quyết bằng các phương pháp khác. 1.7.9. Công nghệ gia công chất dẻo bàng phương pháp đúc áp lực. Công nghệ gia công chất dẻo bằng phương pháp đúc áp lực sẽ được tìm hiểu cụ thể ở chương 2. 1.8.chất dẻo điển hình. Polypropylen (PP). ký hiệu hoá học: (-CH2-CH-)n CH3 PP là loại Polymer tinh thể cùng trong nhóm polyolefin với PE. Trong quá trình điều chế , các nhà sản xuất đã tạo ra polypropylen có cấu trúc điều hành chỉnh lập thể, các mạch đại phân tử của nó có cấu trúc cân đối gọn. Phân tử lượng PP trong kỹ thuật, công nghiệp : 80.000 - 200.000 đơn vị, muwcs độ tinh thể 80 - 95%. Tỷ trọng của PP : 0,90 - 0,91 g/cm3. 1.7.1.Tính chất chung của PP 1.7.1.1.Tính chất về nhiệt. Nhiệt độ nóng chảy: 160-175 0C. Các sản phẩm PP rất bền vững với sự sôi và có thể khử trung ở nhiệt độ 1200C mà không bị biến dạng. Cần tránh cho PP tiếp xúc với đồng hoặc magie vì sự có mặt của chúng sẽ làm giảm độ bền nhiệt của PP. Tia cực tím có ảnh hưởng lớn đến quá trình oxy hoá PP làm cho nó lão hoá. Để chống lại thường cho thêm 2% muội công nghiệp hoặc 1-2% các chất choongs oxy hoá khác. Độ chịu lạnh của PP kém hơn PE ( -5 - -150C). 1.7.1.2.Tính chất hoá học. Khó tan trong dung môi ở nhiệt độ thường. PP bền vững đối với các axit loãng song nếu nhiệt độ đạt tới 900C thì tính bền vững sẽ kém đi. PP bền vững với các dung dịch kiềm, muối khoáng . 1.7.1.3.Tính chất cơ học -Tính chất cơ học của PP phụ thuộc vào phân tử lượng của nó, phụ thuộc và trữ lượng của các pha quy luật, vào độ phân tán của các pha phi quy luật. -Phân tử lượng của polymer được xác định thong qua chỉ số chảy (0,2-5 g/10phút). Qua chỉ số chảy ta cũng có thể đánh giá được tính chất cơ học của PP. -PP cứng hơn nhiều so với PE. -Giới hạn bền kéo của PP phụ thuộc vào tốc độ chất tải. -Tính cơ học của PP cứng sẽ tăng nếu sản phẩm của nó được kéo định hướng. 1.7.1.4. Các tính chất khác. -Tính chất cách điện và độ bền nước của PP gần với PE. -So sánh với các chất dẻo khác thì PP có độ bền kéo vượt hẳn so với PE, PS, một số loại PVC, còn các chỉ số cơ học khác thì tương đương PS và PVC. -Nhược điểm cơ bản của PP là chịu lạnh kém và dễ bị oxy hoá. 1.7.2.ứng dụng của PP. PP có thể phối hợp với các loại vật liệu sau để gia công : cao su tự nhiên hoặc cao su nhân tạo và các loại vật liệu khác. Người ta dùng máy trộn có bộ phận nung nóng để phối hợp chúng rồi tạo hạt. Để ổn định PP người ta dùng các amin và muội công nghiệp . Để tạo màng người ta dùng các hạt màu vô cơ hoặc hữu cơ nhuộm màu cho sản phẩm PP khi gia công. 1.7.2.1.Sản xuất ống P-P. Vật liệu dùng lamg ống có chỉ số chảy 0,3-3 g/10phút, ống có ặ25 - 150 mm . (Sản xuất bằng phương pháp đùn, đúc quay). ống dùng để vận chuyển nước nóng, chất lỏng hoá chất ... trong công nghiệp hoá học. 1.7.2.2. Sản xuất màng và tấm. Màng PP có độ trong suốt ngang giấy bóng kính lại có độ bền cơ học cao hơn, chịu được nước. 1.7.2.3.Bọc dây điện. Dùng cho kỹ thuật điện, điện tử , những nơi cần có độ bền nhiệt cao. 1.7.2.4.Sản phẩm dập nóng hoặc hút chân không từ các tấm PP có bề dày 0,2-3 mm. Các sản phẩm này dùng cho công nghiệp hoá học, dệt, sơn, tô... không cần khung. 1.7.2.5.Sản phẩm đúc. Để chế tạo các chi tiết máy và đồ dùng cho đời sống hàng ngày trong các lĩnh vực ôtô, xe máy, máy dệt, máy giặt, điện thoại, máy thực phẩm, máy tính, các thiết bị điện dân dụng ... Qua các tính chất trên ta thấy vật liệu P-P phù hợp để sản xuất nắp cầu dao điện 2 pha dùng trong gia đình do có tính cách điện tốt, tính đúc tốt, độ bền cơ học cao sản phẩm sau khi đúc có bề mặt nhẵn bóng, mẫu mã đẹp... CHƯƠNG 2 CÔNG NGHệ GIA CÔNG CHấT DẻO BằNG phương pháp đúc áp lực 2.1.Vật liệu sử dụng để đúc áp lực Vật liệu sử dụng để đúc dưới áp lực thường ở dạng hạt và được sấy tới độ ẩm cho phép .Phương pháp đúc áp lực có thể gia công với chất dẻo nhiệt dẻo cũng như chất dẻo nhiệt cứng.Chất dẻo nhiệt dẻo được gia công ở dạng nguyên hoặc pha màu, pha thêm phụ gia . Các chất dẻo nhiệt dẻo sử dụng như:CA, CP, CAB , PS, SAN, SB, ABS, PELD, PP, PVC, PMMA, PC, PA, PVM, PETF. Còn chất dẻo nhiệt cứng dưới tác dụng của nhiệt mềm ra . Sau đó tạo ra cấu trúc lưới chuyển sang trạng thái không hoà tan không nóng chảy. Để phục vụ cho kỹ thuật người ta sử dụng các vật liệu sau : Phenol Formaldehyd Melamin Formaldehyd Nhựa Polyeste không no Nhựa epoxy Nhựa Silic hữu cơ Poly urethan Người ta cũng dùng công nghệ đúc áp lực để gia công cao su .Về phương diện kỹ thuật các dạng cao su quan trọng được gia công như sau: Cao su Styrel butadiel Cao su Cloropren Cao su poly urethan Cao su acryn._.itril butadiel Đúc áp lực là phương pháp có lợi đối với kinh tế , khi sử dụng nó để sản xuất các sản phẩm định hình với số lượng lớn .Nhiệt độ thường ở khoảng 1500C-3000 C,trong khoảng nhiệt độ này các chất dẻo chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái nóng chảy, thuận lợi cho việc dùng áp lực đẩy vật liệu vào khoang tạo hình của khuôn đúc. Các chất dẻo được phối hợp với các loại vật liệu khác đáp ứng tốt hơn yêu cầu về độ bên cao và ổn định về kích thước . Người ta sử dụng bột đá, hạt thuỷ tinh, sợi thuỷ tinh để phối hợp với chất dẻo tỷ lệ 30%. Đối với các chất dẻo có độ nhớt cao người ta trộn thêm các chất phụ gia nhằm giảm độ nhớt khi gia công, đó là các chất bôi trơn, chất hoá dẻo ... Người ta cũng sử dụng lớp bôi trơn như một chất phụ gia cho công nghệ đúc áp lực, chất này có tác dụng lấy sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễ dàng. Như vậy các chất phối hợp và các chất phụ gia sẽ ảnh hưởng đến sự gia công của vật liệu và đến tính năng, trạng thái của sản phẩm trong quá trình sử dụng chúng. 2.2. Máy đúc áp lực. Máy đúc áp lực dùng để sản xuất các sản phẩm tạo hình. Việc sản xuất chỉ có tính kinh tế khi hoạt động của máy được tự động hoá, vì khi đó nhân lực phục vụ cho máy có thể giảm xuống mức thấp nhất. Máy bao gồm các cơ cấu chính sau: Cụm bơm nhựa làm nóng chảy chất dẻo và với áp lực cần thiết đẩy chất dẻo vào khuôn. Cụm khuôn và cơ cấu kẹp khuôn: Khuôn gồm 2 nửa được kẹp lên bàn kẹp, một nửa cố định và một nửa di động. Di chuyển bàn kẹp di động cùng nửa khuôn được thực hiện bằng cơ học hoặc bằng xylanh thuỷ lực. Nhiệm vụ của cơ cấu chuyển động là tạo ra lực đóng khuôn và giữ khuôn kín khít trong quá trình đúc sản phẩm. Đối với máy đúc áp lực cần có một hệ thống thuỷ lực bao gồm bơm được truyền động bằng động cơ, hệ thống van đóng ngắt và van chuyển hướng xy lanh thuỷ lực, động cơ thuỷ lực, van điều chỉnh áp lực, lưu lượng. Cụm đo lường điều khiển như cơ cấu tự động điều chỉnh nhiệt độ và cảm biến thời gian để điều khiển xy lanh và cơ cấu chấp hành chuyển động . Cụm điều khiển được đặt trong tủ riêng. Phân loại máy đúc áp lực: -Theo lực đóng khuôn: Gồm các loại 50,100 ... tấn. -Theo trong lượng sản phẩm một lần phun tối đa có loại 2, 3, 8, 10, ...,50, 100, 120 ounces ( Ounces là đơn vị trọng lượng , 1 ounce = 28,34 gr) -Theo loại Piston hay trục vít -Loại trục vít. Loại trục vít nằm ngang hay thẳng đứng. Hiện nay hay dùng máy đúc loại 150 tấn ( lực đóng khuôn) để gia công các loại sản phẩm có kích thước nhỏ và trung bình. 2.2.1Các công đoạn của máy đúc áp lực. Máy đúc áp lực gồm 3 công đoạn chính: Công đoạn dẻo hoá và chuyển hoá vật liệu sử dụng cho gia công đúc sang trạng thái nóng chảy. Công đoạn điền đầy khuôn và làm nguội sản phẩm. Công đoạn lấy sản phẩm ra khỏi khuôn. 2.2.2.Nguyên lý đúc áp lực. Để đảm bảo tính chất và chất lượng sản phẩm, quá trình đúc áp lực phải được thực hiện theo nguyên lý sau: Vật liệu chất dẻo được cho vào phễu định lượng và cấp liệu đặt trên xylanh của máy đi vào rãnh vít của trục vít nằm trong xylanh (hình a). Do chuyển động quay của trục vít, vật liệu được vận chuyển lên phía trước về phía vòi phun, trong suốt quá trình đó vật liệu tiếp nhận nhiệt từ xylanh do các nhân tố cung cấp ( hơi nóng điện trở, điện từ...). Nhờ có lượng nhiệt đó cùng nhiệt lượng hình thành do chuyển động cơ học mà vật liệu nóng chảy và nhiệt độ càng cao thì độ nhớt vật liệu càng giảm. a) c) b) Hình biểu diễn quá trình đúc 1.Nửa khuôn di động 2. Sản phẩm 3. Khoang khuôn 4. Nửa khuôn cố định 5. Vòi phun 6. Phần tử nung 7. Xylanh 8. Trục vít 9. Phễu định lượng vật liệu Vật liệu nóng chảy được trục vít chuyển lên phía trước, nhờ áp lực được hình thành trong quá trình quay làm cho nó bị kéo lùi về phía sau (hình b) . Như vậy lượng vật liệu cần thiết để điền đầy khoang tạo hình của khuôn sẽ tập kết ở khoảng trống phía trước trục vít. Trong quá trình điền đầy khuôn, trục vít thực hiện chuyển động dọc trục về phía trước và đẩy khối vật liệu nóng chảy qua vòi phun vào khuôn. vật liệu được rót vào khuôn làm nguội trong khuôn trở nên cứng. Sau đó khi hai nửa khuôn được tách ra sản phẩm lấy ra được (hình c). 2.3.3.Các bộ phận cơ bản của máy đúc áp lực: Các nhiệm vụ đặc trưng quan trọng của máy đúc được thể hiện qua các kết cấu sau: a.Cụm bơm nhựa. Nhiệm vụ của cụm bơm nhựa là làm nóng chảy và nhuyễn hoá một lượng chất dẻo có thể tích nhất định. Nhiệt hoá nó rồi dùng áp suất bơm đẩy khối chất dẻo được nhiệt hoá vào khoang khuôn đóng kín. Cụm bơm nhựa bao gồm: -Xylanh và trục vít Xylanh đúc phun thực chất là ống có thành dầy, một đầu có ren để tiếp nhận vòi phun, đầu kia có khoang định lượng cùng với phễu chứa liệu. Vật liệu xylanh có độ cứng lớn hay thép có độ bền mòn cao. Dọc theo chiều dài của xylanh có lắp hệ thống nung nóng bằng điện trở hoặc chia thành từng đoạn. Trên xylanh có cụm định lượng vật liệu cần phải làm nguội băng nước với mục đích bảo vệ cụm định lượng và ổ đỡ trục vít không được quá nóng. Trong xylanh có trục vít thực hiện các chuyển động quay và tịnh tiến qua lại. Trong quá trình quay nó tiếp nhận vật liệu về phía mình và dưới tác dụng của áp lực đẩy hình thành trong xylanh nó bị kéo về phía sau. Chuyển động dọc trục về phía vòi phun của trục vít được thực hiện nhờ xylanh thuỷ lực. Vật liệu của trục vít cho máy đúc là thép có độ cứng cao, có độ bền uốn và chống ăn mòn lớn, ở đầu trục vít trước vòi phun thường được trang bị van 1 chiều. Vòi phun: Là chi tiết hoặc cụm chi tiết lắp gá ở đầu phía trước của xylanh. Nó là cái cầu nối của xylanh và khuôn trong quá trình phun nhựa vào khuôn. Giữa vòi phun và khoang tạo hình của khuôn là đậu rót và hệ thống kênh dẫn. Mối ghép giữa vòi phun và xylanh đúc là mối ghép ren ống. Đường kính của vòi phun vào khoảng 3-6 mm. Có nhiều loại vòi phun: Vòi phun mở, vòi phun tự động dùng cho các loại chất dẻo có độ nhớt khác nhau. Để đảm bảo cho mối liên kết cơ học giữa vòi phun và miệng phun kín khít, điều quan trọng là bán kính cong trên bề mặt đậu rót. Khi các điều kiện trên không phù hợp thì vật liệu sẽ chảy ra ngoài và khi vật liệu đông cứng tạo gờ gây cản trở quá trình lấy sản phẩm ra khỏi khuôn, khó khăn trong quá trình tự động hoá. Tuỳ thuộc vào vật liệu gia công, và sản phẩm cần chế tạo, vào cấu trúc khuôn sử dụng mà có nhiều loại vòi phun được đưa ra. Vòi phun đậu rót điểm : Nối tiếp với khuôn có khoang nóng, đậu rót và lỗ khoan có kích thước nhỏ. Vòi phun có bạc đệm bằng đồng dẫn nhiệt tốt, cản trở không cho đầu vòi phun nối với khoang nóng của đậu rót ở nửa phun cố định bị nguội và vật liệu trong lỗ khoan không bị đông cứng. Hiện nay, các vòi phun mở được biết vẫn chưa được ứng dụng cho việc đúc phun vật liệu có độ nhớt nhỏ, vì dưới tác dụng của lực hấp dẫn vật liệu sẽ chảy ra khỏi vòi phun , cản trở hoạt động của hệ thống tự động. Để đúc phun những vật liệu có độ nhớt nhỏ cần thiết kế vòi phun sao cho sau mỗi lần phun lỗ khoan của vòi phun sẽ được đóng lại bằng một van khóa, khi đó vật liệu sẽ không chảy ra khỏi vòi phun. Các phần tử nung nóng:Để nung nóng xylanh thường sử dụng phần tử nung nóng bằng điện. Các cảm biến đo nhiệt độ được đo trên thành xylanh. Tín hiệu đo được để đóng mở dòng điện cung cấp cho hệ thống nung ở trung tâm điều chỉnh nhiệt độ tự động điều hành theo chế độ đặt thông qua các Rơle, nhiệm vụ làm ổn định nhiệt độ nóng chảy của chất dẻo. Để thực hiện việc truyền nhiệt được tốt , dây điện trở phải được áp sát vào thành xylanh đúc, song giữa chúng phải có lớp cách điện. Đồng thời phía ngoài cần được cách nhiệt với môi trường xung quanh để hạn chế truyền nhiệt ra ngoài, tránh tổn thất nhiệt. Để tiếp xúc giữa dây điện trở và thành xylanh được tốt cần tạo thành cụm như vỏ áo sau đó dùng ốc kẹp chúng lại trên thành xylanh, sau khi nung lần thứ nhất lại siết ốc kẹp lần nữa. Cần phải thường xuyên kiểm tra nhiệt độ gia công cho mỗi loại vật liệu trên xylanh bằng thiết bị đo tín hiệu nhiệt độ. Tín hiệu đo được sử dụng để đóng, mở dòng điện cung cấp cho hệ thống nung do trung tâm điều chỉnh nhiệt độ tự động điều hành thông qua hệ thống rơle. Có thể dùng cái đo nhiệt bằng trở kháng hoặc cặp nhiệt để làm thiết bị cho tín hiệu về nhiệt độ. Điều chỉnh nhiệt độ của xylanh đúc tốt thì sẽ đảm bảo cho sự ổn định nhiệt độ chất nóng chảy. Sự xắp đặt các đầu đo nhiệt cũng có ảnh hưởng đến độ ổn định nhiệt chất nóng chảy. Các đầu đo sẽ cho các giá trị được đảm bảo về nhiệt độ chất nóng chảykhi tiếp xúc với chất nóng chảy hoặc đặt sâu vào gần thành trong của xylanh. Trường hợp xếp đặt các đầu đo như vậy độ dao động về nhiệt sẽ lớn bởi vì do quán tính sinh ra từ sự dẫn nhiệt và khối lượng tương đối lớn của xylanh đúc . Khi nhiệt độ của bộ nhạy cảm đã đạt tới nhiệt độ ổn định, truyền chỉ thị cho công tắc ngắt mạch nung, khi đó phía thành ngoài xylanh đúc đã quá nóng. Lượng nhiệt gây ra quá nóng đó sẽ làm quá nóng thành trong của xylanh cũng như chất dẻo trong xylanh. Sau khi ngắt mạch nung, xylanh đúc lại nguội đi và đầu đo cũng nguội đi cho đến khi tới giới hạn nhỏ nhiệt độ đã cho thì bộ phận điều chỉnh sẽ chỉnh lại chỉ thị cho bộ đóng mạch nung. Để điều chỉnh nhiệt độ trong khoảng hẹp cần có các giải pháp phù hợp. Trên các máy đúc áp lực hiện đại , việc điều chỉnh nhiệt độ là do bộ phận điều chỉnh bằng điện tử hoặc máy tính điện tử giải quyết. b.Bộ phận truyền động và dẫn động Các máy đúc áp lực được truyền động và dẫn động bằng động cơ điện. Các bộ phận tạo áp lực cũng như truyền lực và năng lượng bằng máy nén khí , thuỷ lực hoặc cơ khí . Sự truyền động bằng cơ khí chủ yếu là cơ cấu bánh răng hoặc bản lề thuỷ lực chịu áp lực cao do bơm tạo lên. Trục vít dẻo hoá vật liệu được truyền động bằng động cơ hoặc động cơ thuỷ lực có điều chỉnh vô cấp thông qua truyền động bánh răng.Các trục vít có kích thước lớn thường được truyền động bằng động cơ điện thông qua hộp giảm tốc vô cấp hoặc phân cấp .Khi truyền động bằng động thuỷ lực phải dùng van điều chỉnh lưu lượng chất lỏng. Các máy đúc áp lực hiện đại được trang bị dẫn động điện tử , trong đó các mạch điện được lắp ráp trên các tấm có thể thay thế được .Ngày nay phần quan trọng của máy đúc áp lực được máy tính điều chỉnh . c.Cụm ép sản phẩm Trước khi phun vật liệu vào khuôn đúc , ta cần đóng khít các nửa khuôn lại với nhau. Nhiệm vụ của cụm ép sản phẩm trên máy đúc áp lực là: Dịch chuyển khuôn đúc , tạo lực đóng khuôn và giữ khuôn trong quá trình đúc cho đến khi khuôn mở. Vận tốc đóng và mở khuôn đúc có thể ấn định một cách độc lập với nhau nhằm mục đích giảm thời gian của một chu trình sản xuất . Ngoài sự dịch chuyển khuôn ra , cơ cấu đóng mở khuôn cần tạo ra một lực đóng khuôn và giữ khuôn với một độ lớn nhất định, Nhiệm vụ của lực đóng mở khuôn là giữ được khuôn kín khít chống áp lực tạo ra trong khoang tạo thành hình của khuôn Nếu áp lực trong khuôn lớn hơn áp lực đóng , giữ khuôn thì khuôn sẽ bị tách ra làm vật liệu chất dẻo nóng chảy tràn ra ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm . Không cần yêu cầu lực đóng khuôn cực đại theo khả năng vì nó sẽ ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ của máy . Nếu khoang khuôn không chính giữa thì đóng mở khuôn và các trụ đỡ sẽ chịu tải trọng về một phía gây ra sự mở khuôn . Lực giữ khuôn của máy đóng mở khuôn không yêu cầu lớn hơn 80% khả năng vốn có, song nó luôn ở mức độ đòi hỏi phải lớn hơn lực mở khuôn .Cần chú ý đến độ dãn dài của các trụ đỡ, nó có ảnh hưởng đến quá trình giữ khuôn cũng như quá trình đóng mở khuôn . Tải trọng các trụ đỡ cần phải đảm bảo đều, như vậy độ dãn dài phải xác định đúng yêu cầu để tránh hiện tương đứt trụ đỡ. d.Cụm khuôn Cụm khuôn là cụm chi tiết để định hình sản phẩm, nó có kết cấu phức tạp phụ thuộc vào từng loại sản phẩm .Khuôn được thiết kế sao cho có thể đúc được một hay nhiều sản phẩm do tính chất của sản phẩm quy định .Khuôn làm nguội sản phẩm bằng nước . Khi sản xuất sản phẩm với số lượng ít chỉ cần làm khuôn 1 ổ. Để sản xuất các sản phẩm giống nhau có số lượng lớn thì sử dụng khuôn nhiều ổ, vì cùng ở một chu kỳ như nhau khuôn có bao nhiêu ổ thì có bấy nhiêu sản phẩm được tạo thành. Chi phí gia công nhiều ổ lớn hơn rất nhiều so với chi phí của khuôn 1 ổ. Điều kiện sản xuất các sản phẩm chính xác với kích thước yêu cầu thì áp lực trong khoang khuôn hết chu kỳ này đến chu kì khác phải được lặp lại như nhau , do đó khi sử dụng khuôn nhiều ổ phải đảm bảo các khoang tạo hình của các ổ khuôn như nhau và trong lòng chúng phải được hình thành áp lực giống nhau. Nếu các điều kiện đó không thoả mãn thì trong các ổ khuôn khác nhau sản phẩm được sản suất sẽ không chính xác như nhau, ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Cũng có thể sử dụng khuôn nhiều ổ trong trường hợp các khoang tạo hình của các ổ khuôn có hình dạng và thể tích khác nhau. Giải pháp này được sử dụng trong trường hợp sản xuất các chi tiết lắp ghép như hộp, nắp...Tuy nhiên, trong những trường hợp như vậy độ khác biệt giữa các chi tiết không lớn lắm về hình dạng cũng như thể tích. Các chi tiết của khuôn bao gồm: Ti đẩy của máy, tấm kẹp ti đẩy và khoang khuôn có thể thay đổi khác nhau. Thiết kế khuôn dựa trên hình dạng, kích thước và độ chính xác của sản phẩm cũng như sự co ngót của vật liệu. Quá trình thiết kế phải chú ý đến khả năng công nghệ chế tạo ra nó. e.Các thiết bị bổ trợ khác. Khi thực hiện đúc sản phẩm từ vật liệu chất dẻo dùng máy đúc áp lực cần phải kiểm tra toàn bộ máy, kể cả các thiết bị bổ trợ, vì nó cũng có vai trò quan trọng đối với chất lượng sản phẩm cũng như quá trình tiến hành đúc. Trên xylanh của máy đúc áp lực chất dẻo giảm hầu như chỉ trang bị mạch nóng bằng điện, đối với chất dẻo nhiệt cứng thì có thể dùng dầu nung nóng. Để có phân tử mang nhiệt là dầu, dùng dây điện trở để nung nóng dầu ở một thùng chứa, sau đó dùng bơm chuyển dầu nóng vào trong hệ kênh nung nóng xylanh mềm hơn là việc nung nóng cả trục vít cũng có thể dùng dầu nung nóng. Một số thiết bị bổ trợ của máy đúc áp lực như: - Cụm gia nhiệt có thể điều chỉnh bằng điện hoặc dầu nóng. -Thiết bị sấy nung sơ bộ bằng nhiệt điện trở có dùng hệ thống quạt kèm theo. -Các cảm biến đo nhiệt độ, áp suất có hiển thị về bộ xử lý tín hiệu, truyền phát tín hiệu cho các cơ cấu chấp hành. -Các thiết bị bảo hiểm. -Các thiết bị điện, điện tử, bơm thuỷ lực, van thuỷ lực. Có vai trò rất quan trọng trong việc hoạt động của máy đúc áp lực, cho năng suất cao và độ chính xác yêu cầu. Van thuỷ lực bao gồm: Hệ thống van đóng ngắt, van chuyển hướng xylanh thuỷ lực, van điều chỉnh áp lực và lưu lượng. Cụm điều khiển: Các mạch điện, điện tử số PLC. -Điều khiển tự động nhiệt độ dẻo hoá của vật liệu. -Điều khiển tự động hành trình Piston bằng cảm biến thời gian. Chương 3: Thiết kế khuôn ép phun tạo chi tiết nhựa 3.1.giới thiệu chung về khuôn Khuôn là một dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa. Nó được thiết kế sao cho có thể được sử dụng cho 1 số lượng yêu cầu của sản phẩm nhựa. Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước và yêu cầu của sản phẩm. Số lượng sản phẩm yêu cầu cũng là một yếu tố rất quan trọng để xem xét bởi vì yêu cầu sản xuất loạt nhỏ không cần đến loại khuôn nhiều lòng khuôn hoặc loại khuôn có kết cấu cao cấp Những yêu cầu bổ sung này có ảnh hưởng rất lớn đến khuôn và giá thành sản phẩm. 3.2.các thuật ngữ chuyên môn cơ bản. -Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp 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 2 phần đó được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm. -Một phần là phần lõm vào sẽ xác định hình dạng ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn, phần xác định hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi. -Phần tiếp xúc giữa lõi và lòng khuôn được gọi là đường phân khuôn. -Ngoài lõi và lòng khuôn cón có các bộ phận khác và chức năng của chúng được chỉ ra trong hình trên. Chức năng của các bộ phận khác nhau của khuôn nhựa. 3.2.1.Tấm kẹp phía trước: Kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun. 3.2.2.Tấm khuôn phía trước: là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và phần ngoài của sản phẩm. 3.2.3.Tấm khuôn sau: là phần chuyển động của khuôn, tạo nên phần trong và phần ngoài của sản phẩm. 3.2.4.Tấm kẹp phía sau: Kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun. 3.2.5.Tấm đỡ: giữ cho miếng ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài. 3.2.6.Khối đỡ : dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy hoạt động được. 3.2.7.Tấm giữ: Giữ tấm đẩy vào chốt đẩy. 3.2.8.Tấm đẩy: đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy. 3.2.9.Vòng định vị: Đảm bảo vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn. 3.2.10.Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn ( để liên kết chính xác 2 phần của khuôn ). 3.2.11.Bạc dẫn hướng: để tránh mài mòn nhiều hoặc làm hỏng tấm khuôn sau. 3.2.12.Bạc mở rộng: dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn, hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn và tấm đỡ. 3.2.13.Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố định và phần chuyển động cua khuôn. 3.2.14.Chốt hồi về: làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khi khuôn đóng lại 3.2.15.Chốt đẩy: dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở. 3.2.16.Bạc dẫn hướng chốt: để tránh hao mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tấm giữ cho chuyển động giữa chúng. 3.2.17.Chốt đỡ: dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ khỏi bị cong vênh dưới áp lực cao. 3.2.18.Bạc cuống phun: nối vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía trước và tấm khuôn phía trước. 3.3.các kiểu khuôn phổ biến Kết cấu khuôn thường gồm 2 phần, một phần là phía phun nó được cố định, gọi là tấm khuôn trước, phần kia là phía đẩy, nó được chuyển động trong khi khuôn mở gọi là khuôn sau 3.3.1.Khuôn hai tấm Khuôn gồm 2 phần: khuôn trước và khuôn sau, kiểu kết cấu khuôn này giống như hệ thống khuôn 2 tấm có 1 hoặc nhiều lòng khuôn. Phương pháp dùng khuôn 2 tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn. Tuy nhiên đối với sản phẩm loại lớn không bố trí được miệng khuôn ở tâm, hoặc sản phẩm có nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn cần nhiều miệng phun ở tâm, thì kết cấu khuôn có thể thay bằng hệ thống khuôn 3 tấm Hình 3.1 3.3.2.Khuôn 3 tấm Hệ thống này gồm khuôn sau, khuôn trước và hệ thống thanh đỡ. Nó tạo ra hai chỗ khi khuôn mở. Một chỗ mở để lấy sản phẩm ra và chỗ mở kia để lấy kênh nhựa ra. Nhược điểm của hệ thống khuôn 3 tấm là khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn rất dài. Nó làm giảm áp lực khi phun khuôn và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thống kênh nhựa. Để khắc phục điều này, một hệ thống khuôn không có kênh nhựa đã được phát triển. Hình 3.2 3.3.3.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.kết cấu khuôn cơ bản Kết cấu khuôn ở hình 3.1 là kết cấu khuôn đơn giản nhất để tạo ra những sản phẩm đơn giản. Hình 3.2 giới thiệu 1 kết cấu khuôn trong đó có 1 tấm bổ sung cho phép đặt các miếng ghép vào lòng khuôn. 3.5.Hệ thống cấp nhựa Nguyên liệu nhựa chảy vào lòng khuôn qua hệ thống cấp nhựa theo một quá trình có hoạt động như sau: Trước tiên nguyên liệu nhựa đổ đầy cuống phun và hệ thống kênh nhựa dẫn đến lòng khuôn, tạo hình khuôn bởi nhựa bị nóng chảy. khi nhựa nóng chảy chạm vào khuôn lạnh, nhanh chóng bị đông lại, tạo thành 1 lớp vỏ trong khi phần chính vẫn còn là nhựa nóng chảy, sau 1 thời gian lớp nhựa đông sẽ đạt được độ dày nhất định . Hệ thống cấp nhựa có vai trò rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng của sản phẩm vì thế phải thiết kế hệ thống cấp nhựa hợp lý đảm bảo cho nhựa nhanh chóng điền đầy khuôn và điền đầy một cách đồng đều cho các lòng khuôn trong trường hợp khuôn ép nhiều sản phẩm cùng lúc. Hệ thống cấp nhựa gồm các bộ phận sau: 1.Cuống phun. Cuống phun là phần nối giữa vòi phun của máy phun và kênh nhựa. Sơ đồ hình sau là 1 hệ thống cuống phun nhựa được sử dụng thông thường nhất có bạc cuống phun. Bạc cuống phun thường được tôi cứng để không bị vòi phun của máy phun làm hỏng. Kích thước của cuống phun nhựa phụ thuộc vào 2 yếu tố: -Khối lượng và độ dày của sản phẩm cũng như loại vật liệu nhựa được sử dụng. Khi biết được khối lượng của sản phẩm (tính bằng gam) đường kính D có thể được xác định như minh hoạ sơ đồ. -Kích thước lỗ vòi phun của máy cũng ảnh hưởng đến kích thước của cuống phun. Bán kính trên bạc cuống phun phải lớn hơn 25 mm để đảm bảo độ khít giữa cuống phun và vòi phun của máy. Cuống phun phải có góc côn tối thiểu là 1để dễ tháo cuống phun ra khỏi bạc cuống phun, nhưng không được quá lớn vì làm ảnh hưởng đến thời gian làm nguội. 2.Kênh nhựa. 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 của kênh nhựa phải đủ nhỏ để làm giảm phế liệu và lượng nhựa trong lòng khuôn, nhưng phải đủ lớn để chuyển 1 lượng vật liệu đáng kể để điền đầy lòng khuôn nhanh và giảm sự mất áp lực ở kênh nhựa và các miêng phun. Kênh nhựa hình tròn như ở hình a được ưa chuộng hơn bởi vì tiết diện ngang của hình tròn sẽ cho phép 1 lượng vật liệu tối đa chảy qua mà không bị mất nhiều nhiệt. Tuy nhiên vì mục đích chế tạo khuôn, loại này đắt hơn vì kênh nhựa phải nằm ở hai bên của mặt phân khuôn. Kênh nhựa hình thang như ở hình c cũng có lợi nhưng sẽ phải sử dụng nhiều vật liệu hơn so với kênh nhựa tròn, thì kênh hình thang dễ gia công hơn vì nó chỉ có ở 1 bên của mặt phân khuôn. Loại này đặc biệt có lợi khi kênh phải đi qua 1 mặt trượt. Loại kênh hình thang có các góc nhọn như hình d không tốt bằng vì nó tốn nhiều vật liệu hơn. Loại kênh hình chữ nhật như hình b không nên dùng vì có thể có nhiều sự cố. Kênh nhựa hình bán nguyệt và hình cung ở hình e là loại tồi nhất và không được đưa ra giới thiệu nữa. Như vậy tiết diện ngang của các loại kênh nhựa tốt phải là hình tròn hoặc hình thang. Kích thước tiết diện ngang của kênh nhựa phụ thuộc vào độ dày thành, khối lượng của sản phẩm cũng như loại nhựa sử dụng. Các miệng phun: Hệ thống miệng phun là một điều còn đang được tranh cãi và khó có được thiết kế chính xác. miệng phun là miệng mở giữa kênh nhựa và lòng khuôn. Các miệng phun thường được giữ ơ kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếu cần thiết. Những miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa . Tuy nhiên trở ngại là có thêm nguyên công cắt và nó để lại vết cắt lớn trên sản phẩm. Vị trí miệng phun là rất quan trọng. Giả sử như điều kiện phun khuôn và thiết kế sản phẩm hoàn toàn đúng, nhưng vị trí sai của miệng có thể tạo ra một số các khuyết tật khi phun trên sản phẩm. 1 số cách bố trí kênh nhựa như sau: 3.6.Hệ thống đẩy Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở Hệ thống đẩy gồm các bộ phận sau: 3.6.1.Các chốt đẩy tròn. Đây là kiểu đẩy thông thường nhất. Nói chung, nó rất đơn giản để đưa vào trong khuôn . Những lỗ tròn và chốt tròn rất dễ gia công Mặc dù lỗ tròn dễ gia công nhưng để gia công được những lỗ vùă dài vừa chính xác thì rất tốn kém. Do đó phải doa rộng các lỗ chốt đẩy, chiều dài các lỗ chốt đẩy, chiều dài của các lỗ doa có đường kính D lấy như sau: Đối với những lỗ nhiệt luyện trước khi gia công : L = 4D Đối với những lỗ đã nhiệt luyện: L = 3.D lớn nhất lấy L = 20 mm và nhỏ nhất lấy L = 6 mm. Việc đảm bảo được sự di chuyển nhẹ nhàng giữa lỗ chốt đẩy và lỗ doa để tránh làm hỏng chốt đẩy và cho dễ lắp cũng rất quan trọng. Chú ý: Đối với những loại khuôn đã tôi mà vật liệu phun vào khuôn là polyacetat, polyamit, polycacbonat, các lỗ phải để lượng dư trước khi nhiệt luyện để sau này cong mài. 3.6.2.Lưỡi đẩy Lưỡi đẩy tạo ra được nhiều bề mặt đẩy hơn là chốt đẩy hình tròn nhỏ đối với những tiết diện mỏng. Có nhiều bất lợi là nhữn lỗ đẩy hình chữ nhật rất khó làm và cần đặt chúng từ các miếng ghép lên đường phân khuôn. 3.6.3.Các ống đẩy. Các ống đẩy rất thuân lợi cho quá trình đẩy quanh các chốt lõi, khi dùng hệ thông đẩy này, góc thoát có thể giảm xuống đến 5 để tránh các vết chìm để lại trên bề mặt phía trên. 3.6.4.Thanh đẩy. Thanh đẩy được dùng cho các sản phẩm lớn, để tránh không làm hỏng lõi trong khi đẩy và lùi về thanh đẩy phải đặt cách bề mặt thẳng đứng của khuôn ít nhất là 0,5 mm. Cũng vì lý do đấy mà thanh đẩy phải được hướng dọc theo khoảng đẩy. Các ứng dụng khác của thanh đẩy: đối với kiểu này cần có quá trình đẩy kép để sản phẩm ra hoàn chỉnh, thanh đẩy thường được gắn vào thanh nối bằng vít chìm. Nhưng nếu phủ lên bề mặt đỉnh của thanh đẩy thì sẽ sử dụng lắp ghép. Hệ thống này không tạo ra sự dẫn hướng tốt đến khoảng đẩy nhưng vẫn có thể dùng được khi thanh đẩy nằm xa bề mặt thẳng đứng của khuôn. 3.6.5.Tấm tháo. Tấm tháo là một trong những hệ thống đẩy tốt nhất. Trong trường hợp này việc dẫn hướng để tránh làm hỏng lõi khuôn cũng rất quan trọng. 3.6.6.Các van đẩy. Hệ thống van đẩy không thông dụng trong chế tạo khuôn nhựa, nó thường được dùng bằng các vật hình cốc và trợ giúp không khí trong quá trình đẩy có hiệu quả. Một van đẩy cũng rẻ hơn so với dùng tấm tháo. Tuy nhiên phải có một góc lớn hơn 2. 3.6.7.Hệ thống đẩy trong quá trình phun khuôn tự động. Quá trình phun khuôn tự động cần có một hệ thống hoàn hảo mà trong đó các sản phẩm được rơi ra dễ dàng trước khi đóng khuôn hoặc nếu dùng rô bốt thì sản phẩm có thể lấy ra dễ dàng. Hệ thống đẩy có thể được cải tiến bằng cách thêm vào các lò xo xung quanh chốt hồi để hệ thống có thể chuyển động qua lại không để sản phẩm bám dính vào chốt đẩy. Điều này cho phép đẩy được hai hoặc nhiều tấm. 3.6.8.Sự đẩy từ nửa cố định. Nói chung không luôn luôn có thể đặt hệ thống đẩy vào phần chuyển động của khuôn, nhất là trong trường hợp sản phẩm hình hộp vì lý do hình dạng mà phải đặt miệng phun từ phía trong, ta phải nối lõi khuôn vào hệ thống đẩy vào phân khuôn cố định, kiểu này không thông dụng vì lý do sau: -Vì hệ thống đẩy: Việc nối giữa 2 vòi phun của máy gia công sản phẩm đối với sản phẩm là xa. -Việc kéo hệ thống đẩy: Có thể dùng đến thiết bị kéo từ xa hoặc dùng xích. Hệ thống đẩy này có thể điều khiển như một hệ thống bình thường với các chốt đẩy về sau, các trụ định hướng và các trụ đỡ. 3.6.9.Hệ thống đẩy đặc biệt. Đối với những sản phẩm được thiết kế có hệ thống giữa ta có thể lợi dụng tính đàn hồi của nhựa để đẩy sản phẩm. Quá trình gồm 3 giai đoạn: -Pha 1: Khi thanh đẩy của hệ thống đẩy chốt giữa chuyển động cùng với hệ thống đẩy do sức nén của lò xo. -Pha 2: Khi đầu chốt giữa chạm vào tấm đỡ thì nó dừng lại. -Pha 3: Các chốt đẩy chuyển động tiếp và đẩy sản phẩm ra khỏi chốt giữa. 3.7.Điều khiển nhiệt độ khuôn. Hệ thống điều khiển nhiệt độ khuôn là rất quan trọng bởi vì trong thực tế là thời gian làm nguội chiếm 50 60% toàn bộ thời gian của chu kỳ phun khuôn. Do đó cần phải cần phải đặt hệ thống làm nguội hợp lý. Cần điều khiển nhiệt độ khuôn để có dòng nhựa êm chảy vào khuôn. Để tránh làm nguội quá trình nhanh, phải giữ nhiệt độ khuôn cao ở cuối dòng chảy. Để điều khiển tốt nhiệt độ trong khuôn cần chú ý những điểm sau: -Những kênh làm nguội phải đặt càng gần mặt phân khuôn càng tốt, chú ý đến độ bền cơ học của vật liệu khuôn . -Các kênh làm nguội phải đặt gần nhau. Đường kính kênh làm nguội phải lớn hơn 8 mm và giữ nguyên như vậy để tránh tốc độ chảy của chất lỏng đang làm nguội khác nhau do đường kính của các kênh nhựa làm nguội khác nhau. -Chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vòng làm nguội để tránh các kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn, ở ngoài cùng nhiệt độ sẽ là quá cao để làm lạnh có hiệu quả. -Đặc biệt chú ý đến việc làm nguội những phần dày của sản phẩm. -Tính dẫn nhiệt của sản phẩm làm khuôn cũng rất quan trọng. *Cơ sở để xác định hệ thống làm nguội. Dựa vào sự toả nhiệt từ nhựa nóng vào khuôn và sự lấy nhiệt của nước làm mát để giảm nhiệt độ trong khuôn. Để làm nguội khuôn cần chế tạo khuôn có các lỗ để dẫn nước lạnh vào và ra liên tục. Vị trí của các bộ phận làm nguội phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm và sự khác nhau về độ dày thành. Nói chung, bộ phận làm nguội đặt ở chỗ mà nhiệt độ khó truyền từ nhựa nóng qua thân khuôn. Việc làm nguội cần phải như nhau trên toàn bộ sản phẩm. -Làm nguội tấm khuôn: Làm nguội tấm khuôn là một trong những hệ thống thông thường nhất chủ yếu được dùng cho các sản phẩm nhỏ. Trong nhiều trường hợp, các kênh làm nguội được khoan trên máy khoan thông thường, nhưng với những kênh làm nguội quá dài thường không khoan thẳng. Các kênh làm nguội được thiết kế cách nhau ít nhất 3mm. Với những kênh dài hơn 150 mm thì khoảng cách giữa các kênh là 5 mm. -Làm nguội lõi: lõi thường bị bao bọc bởi lớp nhựa nóng và việc truyền nhiệt tới phần khác của khuôn là cả một vấn đề. Để làm được điều này cách đơn giản nhất là làm lõi bằng các vật liệu có độ dẫn nhiệt cao như đồng hoặc đồng berilium. Nhược điểm là độ bền thấp. Một phương pháp tốt hơn là đặt các kênh khựa trong lõi. Ưu điểm của phương pháp này là nhiệt độ có thể điều khiển được bằng sự tăng giảm nhiệt độ của dòng chất lỏng đang làm nguội chảy qua các kênh. 3.8.các chi tiết khuôn cơ bản. 3.8.1.Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng. Chức năng chính của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là đưa khuôn sau vào khuôn trước và làm hai phần thẳng hàng. Chốt dẫn hướng nằm ở khuôn trước và bạc dẫn hướng nằm ở khuôn sau để dễ điều khiển và lấy sản phẩm ra. Kiểu bạc đơn giản nhất là khoan lôc chính xác vào tấm khuôn. Tuy nhiên sẽ khó sửa nếu chi tiết bị mòn. Vì vậy có thể dùng bạc dưới dạng một miếng ghép. Vi trí của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng: Việc đặt chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng rất quan trọng thường đặt 4 chốt dẫn hướng. Tuy nhiên loại khuôn đơn giản có thể đặt 2 đến 3 chốt. 3.8.2.Các bộ định vị Thông thường các chốt dẫn hướng có thể giữ được thẳng hàng sơ bộ, nhưng đối với chốt dẫn hướng chính xác cần phải có bộ định vị, đối với các khuôn lớn nhất định phải có bộ định vị. 3.8.3.Vòng định vị. Chức năng của vòng định vị là đặt khuôn đúng tâm vào máy gia công nhựa. Nói chung vòng định vị chỉ đặt ở khuôn trước, trong một số trường hợp nó cũng bổ sung ở khuôn sau. Kích thước vòng định vị phải nhỏ hơn lỗ mở của máy gia công nhựa 0,1 mm với dung sai nhỏ nhất 0,05 mm. 3.8.4.Miếng ghép. Các miếng ghép dùng để đơn giản hoá qu._. S: lượng chạy dao, S = 3,84 mm/vòng i : số lần chạy dao, i = 2 n: số vòng quay trục chính, n = 135 v/ph Thay vào công thức ta có T01 = = 0,26 (phút). B.Thời gian gia công tấm khuôn sau (Khuôn cái). B.Gia công áo cối. 1.Nguyên công 1: Phay 2 mặt phẳng đáy. Nguyên công này gồm 2 lần gia công và 2 lần gá đặt, mỗi lần gia công gồm 2 bước gia công Thời gian gia công 2 mặt đáy của tấm khuôn sau giống như thời gian gia công 2 mặt đáy của tấm khuôn trước ta có T= 25,2 phút. 2.Nguyên công 2: Phay 4 mặt cạnh của phôi Thời gian gia công 4 mặt cạnh của tấm khuôn sau giống như thời gian gia công 2 mặt đáy của tấm khuôn trước ta có T= 21 phút. 3.Nguyên công 3: Mài 2 mặt phẳng đáy. Thời gian của nguyên công mài này giống như thời gian gia công mài ở tấm khuôn đực, ta có T = 3,2 phút. 4.Nguyên công 4: Kiểm tra trung gian Lấy thời gian kiểm tra T = 5 phút 5.Nguyên công 5: Gia công 4 lỗ lắp bạc dẫn hướng Thời gian gia công cơ bản của nguyên công này giống như thời gian gia công 4 lỗ lắp chốt dẫn hướng, ta có thời gian gia công T= 4,8 phút. 6.Nguyên công 6: Xung thủng rãnh ghép miếng ghép Thời gian xung trên máy Xung T= 18 giờ. 7.Nguyên công 7: Gia công toàn bộ lòng khuôn trên máy phay CNC. Thời gian gia công trên máy CNC T= 15 giờ. 8.Nguyên công 8: Khoan 7 lỗ trên tấm khuôn. Thời gian gia công cơ bản được xác định theo công thức: T0 = (phút) Trong đó : L-chiều dài lỗ gia công L = 20 mm L1-chiều dài ăn dao L1 = + (0,52) mm d: đường kính mũi khoan, d= 9 mm : góc dao, = 450 L1= .tg450 + 2 = 6,5 mm. L2: chiều dài thoát dao, L2 = (13) mm, lấy L2 = 2 mm S: lượng chạy dao, S = 0,2 mm/vòng n: số vòng quay trục chính Thay vào công thức ta có T0 = = 0,44 (phút) Thời gian gia công cơ bản của nguyên công này là T = 7.0,44 = 3,08 phút 9.Nguyên công 9: Ta rô 4 lỗ ren M10x1,5 Nguyên công này được thực hiện bằng tay, thời gian gia công lấy T = 5 phút 10.Nguyên công 10: Gia công nguội lòng cối Lấy thời gian gia công nguội T = 10 phút. 11.Nguyên công 11: tổng kiểm tra. Lấy thời gian kiểm tra T = 5 phút. B.Gia công cối. a.Thời gian gia công cối nắp trên. 1.Nguyên công1: Phay 4 mặt của phôi. a.Bước 1: Phay thô Thời gian gia công 1 mặt phẳng được xác định theo công thức: T01 = Trong đó : L-chiều dài phần gia công L = 195 mm L1-chiều dài ăn dao L1 = + (0,53) mm D: đường kính dao phay, D = 100 mm t : chiều sâu cắt, t = 1,2 mm L1 = = 12,8 mm L2: chiều dài thoát dao, L2 = 25 mm, lấy L2 = 4 mm S: lượng chạy dao, S = 1,2 mm/vòng i : số lần chạy dao, i = 1 Thay vào công thức ta có T01 = = 1,87 (phút) b.Bước 2 Phay tinh S: lượng chạy dao, S = 1,0 mm/vòng i : số lần chạy dao, i = 2 Thay vào công thức ta có T01 = = 2,22 (phút) Vậy thời gian gia công 4 mặt đáy là T0 = 4 (1,87 + 2,22) = 16,36 (phút). 2.nguyên công 2: Phay 2 mặt bên tạo vai lắp với áo cối. Thời gian gia công tạo vai bằng thời gian gia công tạo vai của cối nắp trên Ta có T= 0,5 phút. 3.Nguyên công 3: Mài 4 mặt của phôi. Thời gian gia công cơ bản được xác định theo công thức sau: T0 = ... (phút). Trong đó: L: chiều dài gia công L = 195 mm. L1: chiều dài ăn dao. L1 = 5 mm. L2: chiều dài thoát dao L2 = 5 mm. Bc: bề rộng của phôi , Bc = 50 mm. Bk: bề dầy đá mài : Bk = 30 mm. Sc: lượng chạy dao dọc, Sc = 0,2 mm/vòng h: lượng dư tổng cộng cho mài h = 0,3 mm t: chiều sâu mài, t = 0,04 mm m: số chi tiết được gia công đồng thời, m = 1 Thay vào công thức ta có: T0 = = 1,2 (phút) Tổng thời gian gia công 4 mặt đáy là: T = 4.1,2 = 4,8 (phút). 4.Nguyên công 4: Phay 6 rãnh trên để lắp miếng ghép miếng ghép. Thời gian gia công 1 rãnh bằng thời gian gia công rãnh trên chày, mà ta có thời gian gia công rãnh trên chày là T= 0,26 phút Vậy thời gian gia công của nguyên công này là T= 6.0,26 = 1,56 phút. b.Thời gian gia công cối nắp dưới. 1.Nguyên công 1: Phay 4 mặt của phôi. Thời gian gia công 4 mặt của cối nắp dưới giống như thời gian gia công 4 mặt của cối nắp trên, ta có T= 13,36 phút 2.Nguyên công 2: Phay 2 mặt bên tạo vai lắp ghép. Thời gian gia công 2 mặt bên tạo vai lắp ghép giống như thời gian gia công tạo vai lắp ghép cho cối nắp trên, ta có T= 0,5 phút. 3.Nguyên công 3: Mài 4 mặt của phôi. Thời gian gia công mài 4 mặt của cối nắp dưới bằng thời gian gia công mài 4 mặt của cối nắp trên, ta có T= 4,8 phút. 7.8. tính lượng dư gia công Tính toán lượng dư gia công lỗ f30±0,05. Lỗ sau khi gia công đạt cấp chính xác 2, cấp nhẵn bang 68 ,độ nhám RZ = 6,3 Quá trình gia công lỗ gồm các nguyên công sau: 1.Khoan lỗ mm từ phôi đặc đạt RZ = 80 2.Khoét lỗ mm, đạt RZ = 40 3.Doa thô lỗ mm, đạt RZ = 10 4.Doa tinh lỗ mm, đạt RZ = 6,3 Do bề mặt gia công là đối xứng nên ta dùng công thức tính lượng dư sau: 2ZbMin = 2(Rza + Ta + ) Trong đó: + Rza : Chiều cao nhấp nhô tế vi do nguyên công trước để lại. + Ta : Chiều sâu lớp khuyết tật do nguyên công trước để lại. + ra : Sai lệch vị trí không gian do nguyên công trước để lại. + eb : Sai số gá đặt ở nguyên công đang thực hiện. *.Khoan lỗ mm từ phôi đặc đạt RZ = 80 : Từ bảng 3-87 ( Sổ tay CN-CTM tập 1), ta được chất lượng bề mặt lỗ sau khi khoan lỗ bằng mũi khoan ruột gà với đường kính lỗ từ f18áf50: Cấp chính xác đạt được: 12 Rza = 80 mm, Ta = 50 mm Sai lệch không gian tổng cộng: ra = Với: C0 : Độ xê dịch tâm lỗ. Tra bảng 18[6], khi khoan bằng mũi khoan ruột gà. ị C0 = 25mm/mm Dy : Độ sai lệch, tra bảng 3.86 (Sổ tay CN-CTM tập 1) ị Dy = 0,9mm/mm L : Chiều dài lỗ gia công, L = 45 mm ra = mm. Sai số gá đặt khi khoan: egđ = Giả thiết eđg = 0 ị egđ = Trong đó: ec : Sai số chuẩn, do phôi được định vị bằng các phiến tỳ và được định vị bằng các chốt trên phiến dẫn nên gốc kích thước trùng với chuẩn định vị, nên ec = 0. ek: Sai số kẹp chặt do lực W gây ra. Do phương của lực kẹp vuông góc với phương kích thước thực hiện nênị ek = 0 . Vậy egđ = = ek = 0 mm. ( bỏ qua sai số gá đặt) *.Khoét lỗ mm, đạt RZ = 40 Từ bảng 3-87(Sổ tay CN-CTM tập 1) sau khi khoét đạt cấp chính xác 10 ị Rza = 40 mm, Ta = 30 mm. Sai lệch không gian còn lại sau khi khoét: ra1 = 0,2ra = 0,2.47,59 = 9,518 mm. Bỏ qua sai số gá đặt ị = 0. Lượng dư trung gian để khoét sau khoan: 2Zbmin = 2.(Rza + Ta + ) 2Zbmin = 2.(80 + 50 + ) = 344,72 mm 2Zbmin ằ 345 mm. *.Doa thô lỗ mm, đạt RZ = 10 Từ bảng 3-87 ( Sổ tay CN-CTM tập 1), sau khi doa thường đạt cấp chính xác 10 ị Rza = 10 mm, Ta = 20 mm. Bỏ qua sai số gá đặt ị = 0. Sai số không gian còn lại sau doa thô: ra2 = 0,05ra1 = 0,05.9,518 = 0,476 mm. Lượng dư trung gian để doa thô sau khoét: 2Zbmin = 2.(Rza + Ta + ) 2Zbmin = 2.(40 + 30 + ) =159,04 mm. 2Zbmin ằ 159 mm. Doa tinh lỗ: Từ bảng 3-87( Sổ tay CN-CTM tập 2), sau khi doa chính xác đạt cấp chính xác 8 ị Rza = 6,3 mm, Ta = 10 Sai số không gian còn lại sau doa thô: ra2 = 0,05ra1 Sai số không gian còn lại sau doa tinh: ra3 = 0,2ra2 = 0,2.0,476 = 0,095 mm. Bỏ qua sai số gá đặt ị = 0. Lượng dư trung gian để doa tinh sau doa thô: 2Zbmin = 2.(Rza + Ta + ) 2Zbmin = 2.(10 + 20 + ) = 60,94 mm. 2Zbmin ằ 61 mm. bảng tính lượng dư khi khoan-khoét-doa lỗ f30mm: Bước gia công Các yếu tố tạo thành lượng dư trung gian Kích thước tính toán Dung sai (mm) Kích thước giới hạn (mm) Trị số giới hạn lượng dư Rza (mm) Ta (mm) ra (mm) eb (mm) 2.Zbmin (mm) Kích thước (mm) Max Min 2Zmax (mm) 2Zmin (mm) Khoan 80 50 47,591 29,485 800 29,500 28,700 Khoét 40 30 9,518 0 345 29,830 400 29,800 29,400 700 300 Doa thô 10 20 0,476 0 159 29,989 200 29,990 29,790 390 190 Doa tinh 6,3 10 0,095 0 61 30,05 100 30,05 29,95 160 60 Kiểm tra kết quả tính toán: Doa tinh: 2Zmax - 2Zmin = 160 - 60 = 100 (mm). d2 - d1 = 200 - 100 = 100 (mm). Doa thô : 2Zmax - 2Zmin = 390 - 190 = 200 (mm). d3 - d2 = 400 - 200 = 200 (mm). Khoét: 2Zmax - 2Zmin = 700 - 400 = 100 (mm). d4 - d3 = 800 - 400 = 400 (mm). ị Vậy kết quả tính toán là đúng. 7.10. Tính chế độ cắt A.Tính chế độ cắt khi khoan lỗ mm, chiều sâu lỗ khoan L = 45 mm. Máy khoan cần 2A135, công suất động cơ Nm = 2,8 Kw, hiệu suất = 0,8. Chiều sâu cắt t = = 14 mm. Lượng chạy dao được tính theo công thức St = Cs.D0.6.K1.K2 ở đây Cs = 0,058 mm/vòng K1= 1 ( khoan lỗ đặc) K2= 0,9 ( do L = 1,5.D < 5.D ) tra bảng 5-25 Sổ tay CN-CTM tập2 Vậy St = 0,058.280,6.1.0,9 = 0,385 mm/vòng. +.Tốc độ cắt được tính theo công thức sau: Vt = Trong đó: +. Cv và số mũ q, m, y tra theo bảng 5-28 Sổ tay tập 2 với vật liệu gia công là thép C45 ta có: Cv = 17,1 , q = 0,25 m = 0,125 , y = 0,4. +. T là chu kỳ bền của dao ( tra bảng 5-30 Sổ tay Tập 2) với vật liệu gia công là thép C45, vật liệu lưỡi cắt là thép gió, đường kính D = 28 mm ta có T = 50 phút. +.KV là hệ số điều chỉnh chung KV = KMV.KUV.KLV KMV là hệ số phụ thuộc vật liệu gia công theo bảng 5-1 Sổ tay tập 2, với vật liệu là thép C45 ta có KMV = 1. KUV là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào vật liệu cắt theo bảng 5-6 Sổ tay CN – CTM tập 2 với vật liệu gia công là thép gió ta có KUV = 1,1 KLV là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sâu khoan theo bảng 5-31 Sổ tay CN-CTM tập 2 với L = 1,5.D < 3.D ta có KLV = 1. Vậy KV = KMV.KUV.KLV = 1. 1,1 . 1 = 1,1 Khi đó tốc độ cắt theo tính toán là: Vt = = = 38,29 ( m/ph). Số vòng quay của trục chính tính theo công thức: nt = = = 435,5 (v/ph). Chọn số vòng quay trục chính theo máy khoan cần 2A135 ta có nm = 450 (v/ph) Tốc độ cắt thực tế là : Vtt = = = 39,56 (m/ph) *.Xác định lực cắt khi khoan P0 = 10.CP.Dq.Sy.kP Trong đó: +.CP và các số mũ q, y cho trong bảng 5-32 Sổ tay CN-CTM tập 2 với vật liệu là thép C45 ta có CP = 68 , q = 1, y = 0,7 +. kP là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vật liệu gia công , với vật liệu gia công là thép 45 ta có kP = 1 Vậy P0 = 10.CP.Dq.Sy.kP = 10.68.281.0,3850,7.1 = 9761 N. *.Xác định mômen xoắn MX MX = 10.CM.Dq.Sy.kP Trong đó: +.CM và các hệ số mũ q, y tra trong bảng 5-32 Sổ tay CN-CTM tập 2 ta có CM = 3,45 , q = 2 , y = 0,7 Hệ số kP = 1 như trên Vậy MX = 10.CM.Dq.Sy.kP = 10.3,45.282.0,3850,7.1 = 13866 (Nm) = 1386,6 Kg.m *.Công suất cắt tính theo công thức:  Nc = = = 0,693 Kw Trong đó công suất máy Nm = 2,8.0,8 = 2,24 Kw Như vậy máy khoan 2A135 đủ công suất để gia công lỗ mm B.Tính chế độ cắt khi phay tạo vai trên cối nắp trên đạt kích thước 95mm. -Chọn máy phay ngang 6H83 công suất động cơ Nm = 2,8 Kw, hiệu suất = 0,75 Chọn dao: Dao phay đĩa 3 mặt răng gắn mảnh thép gió với các thông số sau: Đường kính dao D = 160 mm Chiều rộng dao B = 50 mm Dường kính trục dao d = 32 mm Số răng dao Z = 18 răng. (Tra bảng 4-83 Sổ tay CN-CTM tập 1) -Chế độ cắt: +.Chiều sâu cắt t = 3 mm +.Lượng chạy dao răng SZ = 0,06 (mm/răng)(bảng 5-34 Sổ tay CN-CTM tập 2) với độ cứng vững trung bình công suất máy > 5 Kw ta chọn SZ = 0,06 mm/răng. Vận tốc cắt tính theo công thức sau:  V = Trong đó các hệ số: CV = 85 , q = 0,2 , x = 0,5 y = 0,4 , u = 0,1 , p = 0,1 , m = 0,15 ( tra trong bảng 5-39 Sổ tay CN-CTM tập 2 với dao phay đĩa 3 mặt răng thép gió). T là chu kỳ bền của dao tra bảng 5-40 Sổ tay tập 2 với dao phay đĩa D = 160 mm ta có T = 160 phút KV hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể KV = KMV.KnV.Kuv Trong đó theo bảng 5-1 Sổ tay CN-CTM tập 2 ta có: KMV là hệ số phụ thuộc vào chất lượng bề mặt gia công KMV= Kn. Trong đó : : là giới hạn bền của vật liệu gia công = 750 Mpa Kn: hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm thép Theo bảng 5-2 Sổ tay tập 2 ta có Kn = 0,9. KMV = 0,9. = 0,9 Knv : hệ số phụ thuộc trạn thái bề mặt gia công theo bảng 5-5 Sổ tay tập 2 ta có Knv = 0,9 ( dùng phôi cán) Kuv : hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ cắt, theo bảng 5-6 ta có Kuv = 1 Vậy KV = 0,9.0,9.1 = 0,81 V = = 34,35 (m/ph) Số vòng quay trục chính: Nt = = = 68,37 (v/ph) Chọn theo máy ta có nm = 75 (v/ph) Vận tốc cắt thực tế V = = = 37,68 (m/ph) -Lực cắt và công suất cắt tính theo công sau: PZ = Các hệ số và hệ số mũ tra trong bảng 5-41 Sổ tay CN-CTM tập 2 ta có: CP = 68,2 , x = 0,86 , y = 0,72 , u = 1,0 , q = 0,86, w = o KMV = 0,81 Thay vào ta có: PZ = = 816 N -Mômen xoắn : MX = = = 65,28 Nmm -Công suất cắt: Nc = = = 2 Kw Công suất máy Nm = 2,8.0,75 = 2,1 Kw Ta thấy Nc = 2 Kw < 2,1 Kw vậy máy phay ngang 6H83 đủ công suất cắt. 7.11. Tính toán và thiết kế đồ gá A.Thiết kế đồ gá cho nguyên công khoan- khoét- doa lỗ 30mm ở tấm khuôn cái để lắp bạc dẫn hướng. Đồ gá khoan được dùng trên máy khoan để xác định vị trí tương quan giữa phôi và dụng cụ cắt, đồng thời kẹp chặt phôi khoan khoét hoặc doa. Ngoài đồ gá còn có các dụng cụ để kẹp chặt như mang ranh, đầu kẹp nhanh, đầu kẹp ta rô. Đồ gá khoan thường hạn chế cả 6 bậc tự do của chi tiết để xác định đúng lỗ tâm của chi tiết gia công. Các bước thiết kế đồ gá: 1.Xác định kích thước của bàn máy -Chọn máy khoan cần 2H53 công suất động cơ 3 Kw với các thông số kỹ thuật như sau: Kích thước bàn máy : L xB = 320 x 1250 Số rãnh chữ T : 3 rãnh Chiều rộng rãnh chữ T: b = 18 mm Khoảng cách giữa 2 chữ T: l1 = 70 mm Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy a = 320 1400 mm. 2. Xác định phương pháp định vị : Chi tiết được định vị trên 2 phiến tỳ phẳng hạn chế 3 bậc tự do và dùng phiến dẫn tháo dời có bạc dẫn hướng thay nhanh, phiến dẫn tháo rời được định vị trên phôi với 6 bậc tự do. -Kẹp chặt: Dùng mỏ kẹp để kẹp chặt chi tiết, phương của lực kẹp hướng từ trên xuống dưới. 3. Xác định phương chiều và điểm đặt của lực cắt Lực kẹp hướng trên xuống dưới, vuông góc với phương lực cắt 4. Vị trí và kết cấu của đồ định vị. Đồ định vị gồm có 2 phiến tỳ phẳng kiểu 1 chọn trong bảng 8.3 Sổ tay tập 2 ta có hình vẽ sau: Với các kích thước tiêu chuẩn B = 32 mm , L = 140 mm , H = 25mm , l = 30mm , d = 18mm, d1 = 11mm , h = 7mm, c = 1,6 mm Vật liệu thép 20Cr thấm than, chiều sâu lớp thấm 0,5-0,8 mm, nhiệt luyện đạt độ cứng HRC = 50 – 60, dung sai kích thước H là = 0,2 – 0,3. -Chốt trụ Vật liệu thép 20Cr thấm cacbon sâu 0,8-1,2 mm, nhiệt luyện đạt độ cứng HRC = 50-55. -Thanh kẹp: -Bạc dẫn hướng thay nhanh: Vật liệu thép C20 thấm than, độ sâu 0,8-1,2 mm. Nhiệt luyện đạt HRC = 56-60. 5. Tính lực kẹp cần thiết. a.Sơ đồ định vị và kẹp chặt chi tiết: Hệ số an toàn K có tính đến khả năng làm tăng lực cắt trong quá trình gia công, hệ số K trong từng điều kiện gia công cụ thể như sau: K = K0.K1.K2.K3.K4.K5 K0: Hệ số an toàn cho mọi trường hợp gia công, lấy K0 = 1,2 K1: Hệ số lượng dư không đều, lấy K1 = 1 K2:Hệ số phụ thuộc độ mòn của dao cắt, lấy K2 = 1,5 K3: Hệ số phụ thuộc vào lực cắt tăng không liên tục, bỏ qua K4: Hệ số phụ thuộc vào nguồn sinh lực không ổn định , kẹp chặt bằng tay, K4 = 1,3 K5:Hệ số phụ thuộc vào sự thuận tiện vị trí của tay quay cơ cấu , góc quay hơn 900 K = 1,2.1.1,5.1,3.1,2 = 2,8 Sơ đồ biểu diễn lực: +.Các lực bao gồm: -Lực cắt: P0 = 9761 N ( đã tính ở phần tính toán chế độ cắt) -Mômen xoắn Mx = 13866 Nm +.Lực kẹp: W +.Ngoại lực bao gồm: -Phản lực N -Lực ma sát Fms Do ở đây lực dọc trục P0 vuông góc với mặt định vị và song song với phương của lực kẹp nên không xảy ra hiện tượng phôi bị trượt nên ta không phải xét khả năng phôi trượt *.Phương trình chống xoay Mômen cắt M có xu hướng làm cho chi tiết xoay xung quanh trục của nó. Muốn cho chi tiết không bị xoay thì mômen ma sát do lực hướng trục và lực kẹp gây ra phải thắng mômen cắt. Phương trình cân bằng lực có dạng: K..R N.f.R1 + N.f.R2 (1) Trong đó : R : là khoảng cách từ tâm mũi khoan đến mỏ kẹp R = 95 mm. R1: là khoảng cách từ tâm phiến tỳ 1 đến mỏ kẹp R1 = 50 mm. R2: là khoảng cách từ tâm phiến tỳ 2 đến mỏ kẹp R2 = 200 mm. N : là phản lực từ phiến tỳ tác dụng lên chi tiết do lực kẹp và lực dọc trục khi khoan gây ra N = (W là lực kẹp của mỏ kẹp) f : là hệ số ma sát giữa chi tiết và phiến tỳ lấy f = 0,15 d: đường kính mũi khoan d = 28 mm. Thay vào (1) ta có K..R = .f.R1 + .f.R2 W = . - P Thay số vào ta có W = . - 9761 = 4290 N Vậy lực kẹp cần thiết của 1 mỏ kẹp là W1 = .W = 2145 N. Lực siết bulông được tính như sau: Sơ đồ: Phương trình cân bằng mômen: Q.l = N.(l + l1) Q = = = 4057 N = 405,7 Kg. Xác định dtb của ren đảm bảo lực Q và sức bền vật liệu ren Ren hệ mét dtb = 1,41 , trong đó là giới hạn bền của ren, = 8 kg/mm2 dtb = 1,41 = 9,85 mm Lấy theo tiêu chuẩn d = 10 mm Vậy kẹp đã chọn đạt độ cứng vững 7. Xác định các sai số chế tạo cho phép của đồ gá để đảm bảo vị trí của các lỗ gia công (đảm bảo kích thước 25mm). Ta có sai số đồ gá được tính theo công thức sau: = Trong đó : sai số gá đặt : sai số chuẩn : sai số chế tạo đồ gá : sai số điều chỉnh đồ gá : sai số kẹp chặt : sai số mòn của đồ gá Sai số chuẩn = 0 do trong trường hợp này chuẩn định vị trùng với gốc kích thước Sai số kẹp chặt sinh ra do lực kẹp chặt của đồ gá, trong trường hợp này phương của lực kẹp vuông góc với phương kích thước nên = 0 Sai số mòn của đồ gá được xác định theo công thức sau: = . : hệ số phụ thuộc kết cấu đồ định vị,với đồ định vị là chốt tỳ ta có = 0,4 N: là số chi tiết gá đặt trên đồ gá, N = 2 = 0,4.1 = 0,56 Sai số điều chỉnh đồ gá phụ thuộc vào khả năng của người lắp ráp đồ gá và dụng cụ để điều chỉnh, tuy nhiên khi thiết kế đồ gá có thể lấy = 6 Sai số gá đặt = :Dung sai của kích thước nguyên công cần cho thiết kế đồ gá = .200 = 66,67 lấy = 67 Ta có sai số chế tạo đồ gá : = = = 66,72 0,07 mm. *.Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá: -Độ không song song giữa phiến tỳ và mặt đáy gá 0,07 mm / toàn bộ chiều dài. -Độ không vuông góc giữa tâm bạc dẫn hướng với tấm dẫn 0,07 mm/100 mm bán kính. -Độ không vuông góc của đường tâm chốt so với phiến dẫn 0,07 mm/100 mm bán kính B.Thiết kế đồ gá cho nguyên công Phay tạo bậc ở cối nắp trên Các bước thiết kế đồ gá: 1.Xác định kích thước của bàn máy Nguyên công phay rãnh được thực hiện trên máy phay ngang 6H12 với các thông số của máy như sau: Kích thước bàn máy : L xB = 250 x 1250 Số rãnh chữ T : 3 rãnh Chiều rộng rãnh chữ T: b = 18 mm Khoảng cách giữa 2 chữ T: l1 = 70 mm Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy a = 50 380 mm. Các kích thước này dùng để xác định kích thước tối đa của đồ gá 2. Xác định phương pháp định vị : Chi tiết được định vị trên 2 phiến tỳ phẳng hạn chế 3 bậc tự do và 3 chốt tỳ hạn chế 3 bậc tự do. -Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng mỏ kẹp lực kẹp hướng từ trên xuống dưới 3. Xác định phương chiều và điểm đặt của lực cắt ( như ở hình vẽ sau) 4. Vị trí và kết cấu của đồ định vị. Đồ định vị gồm có 2 phiến tỳ phẳng kiểu 1 chọn trong bảng 8.3 Sổ tay tập 2 ta có hình vẽ sau: Với các kích thước tiêu chuẩn B = 32 mm , L = 140 mm , H = 25mm , l = 30mm , d = 18mm, d1 = 11mm , h = 7mm, c = 1,6 mm Vật liệu thép 20Cr thấm than, chiều sâu lớp thấm 0,5-0,8 mm, nhiệt luyện đạt độ cứng HRC = 50 – 60, dung sai kích thước H là = 0,2 – 0,3. 5. Tính lực kẹp cần thiết. a.Sơ đồ định vị và kẹp chặt chi tiết: Hệ số an toàn K có tính đến khả năng làm tăng lực cắt trong quá trình gia công, hệ số K trong từng điều kiện gia công cụ thể như sau: K = K0.K1.K2.K3.K4.K5 K0: Hệ số an toàn cho mọi trường hợp gia công, lấy K0 = 1,2 K1: Hệ số lượng dư không đều, lấy K1 = 1 K2:Hệ số phụ thuộc độ mòn của dao cắt, lấy K2 = 1,5 K3: Hệ số phụ thuộc vào lực cắt tăng không liên tục, bỏ qua K4: Hệ số phụ thuộc vào nguồn sinh lực không ổn định , kẹp chặt bằng tay, K4 = 1,3 K5:Hệ số phụ thuộc vào sự thuận tiện vị trí của tay quay cơ cấu , góc quay hơn 900 K = 1,2.1.1,5.1,3.1,2 = 2,8 Sơ đồ biểu diễn lực: Lực cắt tiếp tuyến PZ = 816 N ( đã tính trong phần tính chế độ cắt) Các lực thành phần khác được lấy như sau: Lực hướng kính PY = (0,20,4)RZ = 163,2326,4 lấy PY = 200 N Lực chạy dao PS = (0,30,4) RZ = 244,8326,4 lấy PS = 300 N Lực vuông góc với lực chạy dao PV = (0,850,9)RZ = 689,5734,4 lấy PV=700N Qua phân tích lực ta thấy chi tiết sẽ bị trượt do lực PS nên cơ cấu kẹp phải tạo ra lực ma sát P lớn hơn lực PS. P = P1 + P2 = (W1+ W2).f = W.f PS.K W = K. = 2,8. = 5600 N. Vậy lực kẹp cần thiết của 1 mỏ kẹp là W1 = .W = 2800 N. Lực siết bulông được tính như sau: Sơ đồ: Phương trình cân bằng mômen: Q.l = N.(l + l1) Q = = = 5295 N = 529,5 Kg. Xác định dtb của ren đảm bảo lực Q và sức bền vật liệu ren Ren hệ mét dtb = 1,41 , trong đó là giới hạn bền của ren, = 8 kg/mm2 dtb = 1,41 = 11,47 mm Lấy theo tiêu chuẩn d = 12 mm Vậy kẹp đã chọn đạt độ cứng vững 7. Xác định các sai số chế tạo cho phép của đồ gá để đảm bảo kích thước 5mm. Ta có sai số đồ gá được tính theo công thức sau: = Trong đó : sai số gá đặt : sai số chuẩn : sai số chế tạo đồ gá : sai số điều chỉnh đồ gá : sai số kẹp chặt : sai số mòn của đồ gá Sai số chuẩn = 0 do chuẩn định vị trùng với gốc kích thước : sai số kẹp chặt do lực kẹp chặt gây ra theo bảng 22 ( Thiết kế đồ án CN-CTM) ta có = 50 : Sai số do mòn đồ gá gây nên Sai số mòn của đồ gá được xác định theo công thức sau: = . : hệ số phụ thuộc kết cấu đồ định vị,với đồ định vị là chốt tỳ ta có = 0,4 N: là số chi tiết gá đặt trên đồ gá, N = 2 = 0,4.1 = 0,56 Sai số điều chỉnh đồ gá phụ thuộc vào khả năng của người lắp ráp đồ gá và dụng cụ để điều chỉnh, tuy nhiên khi thiết kế đồ gá có thể lấy = 6 Sai số gá đặt = :Dung sai của kích thước nguyên công cần cho thiết kế đồ gá = .200 = 66,67 lấy = 67 Ta có sai số chế tạo đồ gá : = = = 44,98 = 0,05 mm. *.Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá: -Độ không song song giữa phiến tỳ và mặt đáy gá 0,05 mm / toàn bộ chiều dài. -Độ không vuông góc của đường tâm chốt so với phiến dẫn 0,05 mm/100 mm bán kính -Độ không song song của mặt ngang cữ so dao sao với đế gá 0,05 mm/100 mm -Độ không vuông góc của mặt đứng cữ so dao so với đế gá 0,05 mm/100 mm. Kết luận Trong bản đồ án trên em đã hoàn thành tốt những nội dung đề ra, đã tìm hiểu được các vấn đề cụ thể như sau: 1.Công nghệ chế tạo các sản phẩm từ nhựa (PP, PE): nguyên lý, thiết bị, khuôn, tính chất công nghệ, điều kiện gia công ... 2.Thiết kế khuôn đúc áp lực cho sản phẩm nhựa. 3.Thiết kế công nghệ chế tạo nắp cầu dao điện 2 pha 4.Thiết kế khuôn đúc nắp cầu dao. 5.Thiết kế công nghệ chế tạo lòng khuôn đúc nắp cầu dao. Ngoài ra, trong bản đồ án này em có ứng dụng công nghệ mới đó là công nghệ CAD/CAM-CNC để gia công chính xác lòng khuôn trên máy điều khiển số, công nghệ gia công bằng tia lửa điện EDM, cắt dây,...em cũng đã tiếp cận được các phần mềm như SolidWork, MasterCam 9.0, Cimatron để phục vụ cho việc thiết kế sản phẩm và thiết kế khuôn. Tuy nhiên, do lĩnh vực thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa còn rất mới mẻ nên tài liệu tham khảo còn hạn chế và vì thời gian thực hiện đồ án không dài nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý của các thầy cô cùng bạn bè để đồ này hoàn thiện hơn. Tài liệu tham khảo 1. Vật liệu chất dẻo - Phạm Minh Hải - 1991. 2. Máy gia công vật liệu rắn - dẻo - Hồ Lê Viên - 1996. 3. Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa - Vũ Hoài Ân - 1994. 4. Công nghệ chế tạo máy (tập 1+2)- NXB khoa học kỹ thuật - 2001. 5. Sổ tay công nghệ chế tạo máy(3tập)- NXB khoa học kỹ thuật - 2001. 6. Công nghệ gia công trên máy điều khiển số ( Công nghệ CNC) - PGS-TS .Trần Xuân Việt - 2000. 7. Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy - PGS.TS. Trần Văn Địch. 8. Sổ tay & Atlas đồ gá - PGS.TS Trần Văn Địch. 9. Gia công tia lửa điện CNC-TS.Vũ Hoài Ân. 10.Chế tạo phôi- PGS.TS.Nguyễn Văn Hảo. 11. Vật liệu học - Nghiêm Hùng. Mục lục Chương 1: Tìm hiểu công nghệ chế tạo sản phẩm từ nhựa.............1 1.1. Khái niệm chung về chất dẻo................................................................1 1.2. Phân loại chất dẻo.................................................................................1 a. Phân loại theo công nghệ gia công ..................................................1 b. Phân loại theo cấu trúc phân tử .......................................................2 1.3. Những tính chất chung của chất dẻo.....................................................2 1.4. Những đặc trưng gia công của chất dẻo ...............................................2 1.5. Cách nhận biết về các loại chất dẻo .....................................................7 1.6. Các thông số kỹ thuật cần thiết cho việc gia công chất dẻo ................8 1.7. Giới thiệu các biện pháp công nghệ gia công chất dẻo ......................11 1.8. Chất dẻo điển hình - PP ......................................................................15 Chương 2: Công nghệ gia công chất dẻo bằng phương pháp đúc áp lực..................................................................................................16 2.1. Vật liệu sử dụng để đúc áp lực ...........................................................16 2.2. Máy đúc áp lực ...................................................................................17 2.2.1. Các công đoạn của máy đúc áp lực .......................................18 2.2.2. Nguyên lý đúc áp lực .............................................................18 2.2.3. Các bộ phận cơ bản của máy đúc áp lực ...............................19 Chương 3: Thiết kế khuôn đúc áp lực tạo chi tiết nhựa..............24 3.1. Giới thiệu chung về khuôn ..................................................................24 3.2. Các thuật ngữ chuyên môn cơ bản ......................................................24 3.3. Các kiểu khuôn phổ biến .....................................................................25 3.4. Kết cấu khuôn cơ bản ..........................................................................26 3.5. Hệ thống cấp nhựa ..............................................................................27 3.6. Hệ thống đẩy ......................................................................................30 3.7. Điều khiển nhiệt độ khuôn .................................................................32 3.8. Các chi tiết khuôn cơ bản ...................................................................33 3.9. Trình tự thiết kế khuôn .....................................................................34 Chương 4: Phân tích sản phẩm nắp cầu dao điện 2 pha Xây dựng bản vẽ sản phẩm...................................................36 4.1. Phân tích sản phẩm nắp cầu dao điện 2 pha ......................................36 4.2. Bản vẽ sản phẩm nắp cầu dao điện 2 pha ..........................................37 chương 5: Thiết kế công nghệ chế tạo nắp cầu dao điện 2 pha 5.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị vật liệu .....................................................38 5.2. Nguyên công 2: Quá trình ép phun tạo chi tiết nhựa .........................38 5.3. Nguyên công 3: Khử ba via và làm sạch sản phẩm ...........................39 5.4. Phiếu qui trình công nghệ gia công nắp cầu dao điện 2 pha ..............40 chương 6: Thiết kế khuôn ép phun vỏ cầu dao điện 2 pha xây dựng bản vẽ lòng khuôn...............................................41 6.1. Các thông số cần có cho việc chế tạo khuôn ......................................41 6.2. ước tính độ co ....................................................................................44 6.3. Thiết kế khuôn ...................................................................................45 6.4. Bảo dưỡng và bảo quản khuôn ...........................................................53 chương 7: Thiết kế công nghệ chế tạo lòng khuôn ép phun.....55 7.1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết lòng khuôn .......................55 7.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu ..............................................55 7.3. Xác định dạng sản xuất ......................................................................55 7.4. Chọn vật liệu chế tạo khuôn ...............................................................56 7.5. Chọn phương án công nghệ chế tạo và lập thứ tự nguyên công.........56 7.4.1. Trang bị công nghệ tại nhà máy VINAKIP ...........................56 7.4.2. Chọn phương pháp chế tạo phôi ............................................57 7.4.3. Lập thứ tự nguyên công .........................................................58 A. Trình tự gia công tấm khuôn sau ...........................................58 B. Trình tự gia công tấm khuôn trước ........................................59 7.6. Quy trình công nghệ gia công tấm khuôn sau ....................................61 A. Gia công áo chày ........................................................................61 B. Gia công chày .............................................................................79 a. Gia công chày nắp trên .....................................................79 b. Gia công chày nắp dưới ....................................................85 7.7. Quy trình công nghệ gia công tấm khuôn trước .................................88 A. Gia công áo cối ..........................................................................88 B. Gia công cối ...............................................................................98 a. Gia công cối nắp trên .......................................................98 b. Gia công cối nắp dưới ....................................................104 7.8. Tính thời gian nguyên công ..............................................................105 A. Tính thời gian gia công tấm khuôn sau ...................................105 B. Tính thời gian gia công tấm khuôn trước .................................116 7.9. Tính lượng dư gia công .....................................................................120 7.10. Tính chế độ cắt ................................................................................123 A. Tính chế độ cắt khi khoan lỗ mm ....................................123 B. Tính chế độ cắt khi phay tạo vai trên cối nắp trên .................125 7.11. Tính và thiết kế đồ gá ......................................................................127 A. Tính và thiết kế đồ gá khoan-khoét-doa lỗ mm............127 B. Tính và thiết kế đồ gá phay tạo vai trên cối nắp trên .............133 ._.