Tài liệu Thiết kế khuôn ép nhựa cho vỏ đồng hồ treo tường

i NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: DƯƠNG HUY ĐẠO Lớp: 49CT Ngành: Công nghệ chế tạo máy Tên đề tài: Thiết kế khuôn ép nhựa cho vỏ đồng hồ treo tường Số trang: 84 Hiện vật: Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo: 11 - 01 đĩa CD. - 02 cuốn thuyết minh đồ án. NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Kết luận:....................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2011 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS. Nguyễn Văn Tường ii PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: DƯƠNG HUY ĐẠO Lớp: 49CT Ngành: Công nghệ chế tạo máy Tên đề tài: Thiết kế khuôn ép nhựa cho vỏ đồng hồ treo tường Số trang: 84 Hiện vật: Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo: 11 - 01 đĩa CD - 02 cuốn thuyết minh đồ án. NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... Điểm phản biện: ..................................................................................................... Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2011 … CÁN BỘ PHẢN BIỆN ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2011 … CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp từ cán bộ hướng dẫn là TS. Nguyễn Văn Tường và sự hỗ trợ của kỹ sư Đỗ Đức Tính- Cty Dư Long. Những thông tin phục vụ cho việc tính toán thiết kế được tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau có ghi trong mục tài liệu tham khảo. Nếu có gì gian trá, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp. Sinh viên thực hiện Dương Huy Đạo iv LỜI CẢM ƠN Qua gần bốn tháng tìm hiểu và làm việc, đề tài tốt nghiệp của em đã được hoàn thành. Có được điều này là nhờ sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn cùng quý thầy, cô trong bộ môn và các bạn cùng khóa. Em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Tường đã nhiệt tình hướng dẫn và đóng góp những ý kiến quý báu giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn kỹ sư Đỗ Đức Tính, nhân viên thiết kế công ty TNHH cơ khí và khuôn mẫu Dư Long đã nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Đề tài tốt nghiệp này được hoàn thành là nhờ sự truyền đạt kiến thức của quý thầy, cô trong trường đã tận tình giúp đỡ cho em trong suốt khóa học. Em xin chân thành cảm ơn và ghi nhận công ơn to lớn của quý thầy, cô. Xin cảm ơn các bạn cùng khóa đã giúp đỡ trong thời gian làm đề tài cũng như trong những năm học vừa qua. Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo cùng các anh em công nhân của công ty TNHH cơ khí khuôn mẫu Dư Long đã cho phép em được tìm hiểu thực tế tại công ty. Do kiến thức thực tế còn hạn chế, dù đã rất cố gắng nhưng không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến và thông cảm của quý thầy, cô. Nha Trang, tháng 06 năm 2011 Sinh viên thực hiện Dương Huy Đạo v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................................................iii LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................iv DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................ix DANH MỤC HÌNH...................................................................................................................x DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT...................................................................xiii LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP NHỰA................................................2 1.1. Sơ lược về vật liệu nhựa................................................................................... 2 1.1.1. Phân loại ...................................................................................................................2 1.1.2. Các tính chất chung của vật liệu nhựa ...................................................................2 1.1.3.1. Nhựa PE .............................................................................................. 3 1.1.3.2. Nhựa PP .............................................................................................. 3 1.1.3.3. Nhựa PVC ........................................................................................... 4 1.1.3.4. Nhựa PA.............................................................................................. 4 1.1.3.5. Nhựa PET............................................................................................ 4 1.2. Giới thiệu một số phương pháp gia công vật liệu nhựa ................................... 5 1.2.1. Công nghệ ép phun..................................................................................................5 1.2.2. Công nghệ ép đùn....................................................................................................5 1.2.3. Công nghệ cán tấm..................................................................................................6 1.3. Sơ lược về máy ép nhựa ................................................................................... 7 1.3.1. Sơ đồ nguyên lý máy...............................................................................................7 1.3.2. Nguyên lý hoạt động ...............................................................................................7 1.3.3. Chu kỳ ép phun của máy ép nhựa..........................................................................8 1.4. Khuôn ép nhựa ................................................................................................. 9 1.4.1. Các thuật ngữ cơ bản dùng trong khuôn nhựa......................................................9 1.4.2. Các thành phần cơ bản của một khuôn nhựa........................................................9 CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VỎ ĐỒNG HỒ TREO TƯỜNG ........................12 2.1. Giới thiệu sản phẩm vỏ đồng hồ treo tường................................................... 12 vi 2.2. Xây dựng mô hình vỏ đồng hồ treo tường bằng phân mềm Pro/ENGINEER Wildfie 4.0 ............................................................................................................. 15 2.2.1. Dựng các tiết diện trong mặt phẳng Front ..........................................................15 2.2.2. Dựng các vật thể khối tạo sườn cho chi tiết ........................................................16 2.2.3. Cắt các phần thuộc mặt trước chi tiết...................................................................18 2.2.4. Tạo vỏ mỏng và cắt thành trong chi tiết ..............................................................19 2.2.5. Xây dựng các chi tiết trang trí ..............................................................................20 2.2.6. Vát góc các bề mặt bên ngoài và bên trong của chi tiết.....................................22 2.2.7. Xây dựng các chi tiết phụ cho chi tiết .................................................................23 2.2.8. Tạo các họa tiết cho phần chi tiết trang trí bên dưới ..........................................26 2.2.9. Thay thế bề mặt mới ở mặt trước chi tiết ............................................................28 2.2.10. Tạo các lỗ Ø3 các mặt cắt hai cạnh bên và bo tròn các góc cạnh còn lại ......28 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA.................30 3.1. Chọn loại máy ép nhựa................................................................................... 30 3.2. Chọn mặt phân khuôn, chọn loại khuôn......................................................... 30 3.3. Thiết kế hệ thống dẫn nhựa............................................................................ 31 3.4. Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm..................................................................... 33 3.5. Thiết kế hệ thống thoát khí ............................................................................ 34 3.6. Thiết kế hệ thống làm nguội .......................................................................... 34 3.7. Tính lực kẹp khuôn ........................................................................................ 37 3.8. Chọn bulông cho các mối ghép...................................................................... 38 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM Pro/ENGINEER Wildfire 4.0............39 4.1. Mở đầu............................................................................................................ 39 4.2. Thiết kế khuôn cho chi tiết bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 .. 39 4.2.1. Tạo mặt phân khuôn..............................................................................................39 4.2.1.1. Tạo vật thể mặt bên ngoài chi tiết ..................................................... 39 4.2.1.2. Tạo mặt hỗ trợ bên trong và liên kết các mặt.................................... 40 4.2.1.3. Che các lỗ trống tạo mặt kín thống nhất cho chi tiết ........................ 40 4.2.2. Tách khuôn.............................................................................................................41 vii 4.2.2.1. Thực hiện lắp chi tiết lên hệ thống.................................................... 41 4.2.2.2. Tạo phôi bao trùm chi tiết ................................................................. 42 4.2.2.3. Tạo mặt phân khuôn chi tiết.............................................................. 43 4.2.2.4. Tạo thể tích khuôn và Extract khuôn ................................................ 44 4.2.2.5. Mở khuôn .......................................................................................... 46 4.2.3. Thiết kế các hệ thống khuôn.................................................................................47 4.2.3.1. Tạo lỗ cho hệ thống dẫn hướng......................................................... 47 4.2.3.2. Tạo lỗ cho hệ thống hồi..................................................................... 48 4.2.3.3. Tạo lỗ cho hệ thống đẩy sản phẩm.................................................... 49 4.2.3.4. Tạo hệ thống dẫn nhựa cho khuôn .................................................... 49 4.2.3.5. Tạo tấm kẹp sau trên khuôn âm ........................................................ 50 4.2.3.6. Tạo đường nước cho hệ thống làm nguội khuôn .............................. 51 CHƯƠNG 5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CÁC MẢNH KHUÔN ...........54 5.1. Quy trình công nghệ gia công tấm khuôn âm ................................................ 54 5.1.1. Phân tích chi tiết.....................................................................................................54 5.1.2. Chọn tiến trình gia công các bề mặt.....................................................................54 5.1.3. Thiết kế nguyên công............................................................................................57 5.1.3.1. Nguyên công 1 .................................................................................. 57 5.1.3.2. Nguyên công 2 .................................................................................. 58 5.1.3.3. Nguyên công 3 .................................................................................. 59 5.1.3.4. Nguyên công 4 .................................................................................. 61 5.1.3.5. Nguyên công 5 .................................................................................. 63 5.1.3.6. Nguyên công 6, 7 .............................................................................. 64 5.1.3.7. Nguyên công 8. ................................................................................. 66 5.1.3.8. Nguyên công 9 .................................................................................. 67 5.2. Lập trình gia công tấm khuôn âm bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 . 67 5.2.1. Gọi chi tiết gia công...............................................................................................67 5.2.2. Thiết lập máy gia công..........................................................................................67 5.2.3. Thiết lập các thông số cho quá trình gia công.....................................................68 viii 5.2.3.1. Phay Volume với dao phay Ø25 ....................................................... 68 5.2.3.2. Phay Volume với dao phay Ø16 ....................................................... 69 5.2.3.3. Phay Local Milling............................................................................ 71 5.2.3.4. Phay Finishing................................................................................... 72 5.2.3.5. Phay Volume với dao phay cầu Ø4..................................................... 75 5.2.4. Mô phỏng toàn bộ quá trình gia công..................................................................75 5.2.5. Xuất file NC ................................................................................................ 76 5.3. Lập trình gia công khuôn dương với phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0... 76 5.3.1. Tạo file gia công và lắp chi tiết lên hệ thống ......................................................76 5.3.2. Tạo phôi..................................................................................................................76 5.3.3. Thiết lập máy gia công..........................................................................................76 5.3.4. Thiết lập các thông số cho quá trình gia công.....................................................77 5.3.5. Mô phỏng quá trình gia công và xuất file NC ....................................................81 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN....................................................................................82 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................84 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Nhiệt độ khuôn một số nhựa thông dụng …………………………. 35 Bảng 3.2 Nhiệt độ chảy dẻo một số nhựa thông dụng ………………………. 35 Bảng 3.3 Nhiệt độ của sản phẩm một số nhựa thông dụng ………………….. 35 Bảng 3.4 Hệ số dẫn nhựa một số nhựa thông dụng …………………………. 36 Bảng 3.5 Nhiệt dung riêng một số loại nhựa ………………………………... 36 Bảng 3.6 Khối lượng riêng một số loại nhựa ………………………………... 36 Bảng 5.1 Trình tự các bước nguyên công …………………………………… 55 Bảng 5.2 Các thông số mũi khoan …………………………………………... 57 Bảng 5.3 Các thông số mũi tarô ....................................................................... 57 Bảng 5.4 Các thông số dao phay …………………………………………….. 58 Bảng 5.5 Các thông số đá mài ………………………………………………. 59 Bảng 5.6 Các thông số của mũi khoan ………………………………………. 64 Bảng 5.7 Các thông số mũi tarô ....................................................................... 64 Bảng 5.8 Các thông số chế độ cắt với dao phay Ø25 ……………………….. 67 Bảng 5.9 Các thông số chế độ cắt cho dao phay Ø16 ……………………….. 69 Bảng 5.10 Chế độ cắt cho bước nguyên công Local Milling ……………….. 71 Bảng 5.11 Chế độ cắt cho bước gia công phay Finishing 1 …………………. 72 Bảng 5.12 Các thông số chế độ cắt phay Finishing 2 ……………………….. 73 Bảng 5.13 Các thông số chế độ cắt phay Volume …………………………... 76 Bảng 5.14 Các thông số chế độ cắt phay Profile ……………………………. 78 Bảng 5.15 Các thông số chế độ cắt phay Surface …………………………… 79 Bảng 5.16 Các thông số chế độ cắt phay Finishing ……………………………... 80 x DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý máy ép phun ………………………………………. 7 Hình 1.2 Chu kỳ ép phun ……………………………………………………… 8 Hình 1.3 Các thành phần cơ bản của một khuôn nhựa ………………………... 10 Hình 2.1 Hình vẽ 3D của sản phẩm …………………………………………… 12 Hình 2.2 Kích thước tổng thể của sản phẩm …………………………………... 14 Hình 2.3 - 2.7 Các tiết diện trong mặt phẳng Front …………………………… 15 Hình 2.8 - 2.13 Các hình vẽ minh họa việc tạo khối hai cạnh bên ……………. 16 Hình 2.14 - 2.15 Cắt phần trên hai cạnh bên ………………………………….. 17 Hình 2.16 - 2.17 Tạo khối hình mái nhà phía trên …………………………….. 17 Hình 2.18 - 2.20 Các hình vẽ minh họa tạo các bậc cho mái nhà …………….. 18 Hình 2.21 - 2.25 Cắt các phần thuộc mặt trước chi tiết ……………………….. 18 Hình 2.26 - 2.28 Tạo phần khối phía trước mái nhà …………………………... 19 Hình 2.29 - 2.31 Tạo vỏ mỏng và cắt thành trong chi tiết …………………….. 20 Hình 2.32 - 2.35 Xây dựng các chi tiết trang trí ………………………………. 20 Hình 2.36 - 2.39 Tạo các phần trang trí ……………………………………….. 21 Hình 2.40 - 2.41 Cắt bỏ vách ngăn ……………………………………………. 22 Hình 2.42 - 2.44 Vát góc thành bên chi tiết trang trí bên dưới ………………... 22 Hình 2.45 - 2.51 Các hình vẽ minh họa vát góc các bề mặt chi tiết …………... 23 Hình 2.52 - 2.56 Tạo các gờ đỡ bên trong …………………………………….. 24 Hình 2.57 - 2.59 Tạo các lỗ bắt vít ……………………………………………. 25 Hình 2.60 - 2.64 Tạo và bo tròn các cạnh phần cửa sổ ………………………... 26 Hình 2.65 - 2.73 Các hình minh họa tạo các họa tiết trang trí ………………… 27 Hình 2.74 Kết quả sau khi tạo các họa tiết trang trí …………………………... 28 Hình 2.75 - 2.77 Thay thế bề mặt trước chi tiết ……………………………….. 28 Hình 2.78 - 2.79 Tạo lỗ tại các phần cắt ngang ……………………………….. 28 Hình 2.80 - 2.83 Bo tròn các góc cạnh phía sau chi tiết ………………………. 29 Hình 2.84 Chi tiết hoàn chỉnh …………………………………………………. 29 Hình 3.1 Mặt phân khuôn ……………………………………………………... 31 Hình 3.2 Cuống phun ………………………………………………….............. 32 xi Hình 3.3 Miệng phun…………………………………………………………... 36 Hình 3.4 Hệ thống dẫn nhựa …………………………………………………... 33 Hình 3.5 Kẹp khuôn …………………………………………………………… 37 Hình 4.1 - 4.4 Tạo vật thể mặt bên ngoài chi tiết ……………………………... 40 Hình 4.5 - 4.6 Tạo mặt hỗ trợ bên trong ………………………………………. 40 Hình 4.7 Tạo mặt kín thống nhất cho tách khuôn …………………………….. 41 Hình 4.8 - 4.11 Các hình minh họa việc gọi chi tiết …………………………... 42 Hình 4.12 - 4.16 Các hình minh họa việc tạo phôi ……………………………. 43 Hình 4.17 - 4.20 Các hình minh họa việc tạo mặt phân khuôn ……………….. 44 Hình 4.21 - 4.24 Các hình minh họa tạo thể tích khuôn ………………………. 45 Hình 4.25 - 4.26 Extract khuôn ……………………………………………….. 45 Hình 4.27 - 4.30 Các hình minh họa mở khuôn ………………………………. 46 Hình 4.31 - 4.32 Hộp thoại Blank/Unblank …………………………………… 47 Hình 4.33 - 4.34 Hai tấm khuôn sau khi tách khuôn ………………………….. 47 Hình 3.35 - 4.38 Tạo lỗ cho hệ thống dẫn hướng ……………………………... 48 Hình 4.39 - 4.40 Tạo lỗ cho hệ thống hồi ……………………………………... 49 Hình 4.41 - 4.42 Tạo lỗ cho hệ thống đẩy sản phẩm…………………………... 49 Hình 4.43 - 4.45 Các hình minh họa tạo hệ thống dẫn nhựa ………………….. 50 Hình 4.46 - 4.50 Các hình minh họa tạo tấm kẹp sau …………………………. 50 Hình 4.51 - 4.59 Các hình minh họa tạo đường nước khuôn âm ……………... 52 Hình 4.60 - 4.61 Tạo đường nước khuôn dương ……………………………… 53 Hình 5.1 Bản vẽ đánh số các bề mặt cần gia công…………………………….. 55 Hình 5.2 Bản vẽ phôi ………………………………………………………….. 55 Hình 5.3 Sơ đồ gá đặt nguyên công 1 …………………………………………. 57 Hình 5.4 Mũi khoan ruột gà đuôi côn …………………………………………. 57 Hình 5.5 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 …………………………………………. 59 Hình 5.6 Dao phay mặt đầu thép gió ………………………………………….. 59 Hình 5.7 Sơ đồ gá đặt nguyên công 3 …………………………………………. 61 Hình 5.8 Sơ đồ gá đặt nguyên công 4 …………………………………………. 61 Hình 5.9 Dao phay ngón chuôi trụ của hãng Seco ……………………............. 62 xii Hình 5.10 Dao phay cầu của hãng Seco ………………………………………. 62 Hình 5.11 Chế độ cắt cho dao phay ngón Ø25………………………………… 62 Hình 5.12 Chế độ cắt cho dao phay ngón Ø16 ………………………………... 63 Hình 5.13 Sơ đồ gá đặt nguyên công 5 ………………………………………... 64 Hình 5.14 Sơ đồ gá đặt nguyên công 7 ………………………………………... 65 Hình 5.15 Mũi khoan ruột gà thép gió ………………………………………… 65 Hình 5.16 Sơ đồ gá đặt nguyên công 8 ………………………………………... 66 Hình 5.17 Gọi chi tiết gia công ………………………………………………... 67 Hình 5.18 Tạo phôi ……………………………………………………………. 67 Hình 5.19 Tạo hệ tọa độ ………………………………………………………. 67 Hình 5.20 Các thông số dao phay ngón Ø25 ………………………………….. 68 Hình 5.21 Hộp thoại Play Path ………………………………………………... 69 Hình 5.22 Mô phỏng đường chạy dao ………………………………………… 69 Hình 5.23 Các thông số dao phay ngón Ø16 ………………………………….. 70 Hình 5.24 Đường chạy dao phay Volume……………………………………... 71 Hình 5.25 Mô phỏng bước gia công …………………………………………... 71 Hình 5.26 Các thông số dao phay bước gia công Local Milling ……………… 71 Hình 5.27 Hộp thoại Play Path ………………………………………………... 72 Hình 5.28 Mô phỏng đường chạy dao bước gia công Local Milling …………. 72 Hình 5.29 Các thông số dao phay bước gia công Finishing 1 ………………… 73 Hình 5.30 Mô phỏng đường chạy dao bước gia công Finishing 1 ……………. 74 Hình 5.31 Các thông số dao phay bước gia công Finishing 2 ………………… 74 Hình 5.32 Mô phỏng đường chạy dao bước gia công Finishing 2 ……………. 75 Hình 5.33 Đường chạy dao phay rãnh cửa sổ …………………………………. 75 Hình 5.34 Mô phỏng toàn bộ quá trình gia công ……………………………… 76 Hình 5.35 Chương trình gia công ……………………………………………... 76 Hình 5.36 – 5.38 Các hình minh họa phay Volume 78 Hình 5.39 Mô phỏng đường chạy dao phay Profile 79 Hình 5.40 Mô phỏng đường chạy dao phay Surface 80 Hình 5.41 Chương trình gia công 80 xiii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT α : Góc nghiêng cuống phun (độ) α : Mật độ dòng nhiệt (W/m2 độ) λ: Hệ số truyền nhiệt (W/m0C) ω : Vận tốc nước chảy trong ống ρ: Khối lượng riêng của nhựa [ σ ]: Ứng suất kéo cho phép Cp: Nhiệt dung riêng của nhựa Cp: Nhiệt dung riêng của nước (kJ/kg độ) d: Đường kính thân bulông (mm) F0: Lực toàn phần tác dụng lên bulông G: Lưu lượng nước chảy trong ống (kg/s) h: Chiều dày của sản phẩm (m). K: Độ dẫn nhiệt của nhựa l: Chiều dài ống Nc: Công suất cắt (kW) Nuf: Trị số Nuxen n: Số vòng quay trục chính (vòng/phút) Pr: Độ nhớt không thứ nguyên của chất lỏng q: Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách trụ S: Diện tích mặt cắt ngang của bulông S: Lượng chay dao (mm/vòng) Sd,n: Lượng chạy dao dọc và chạy dao ngang Stp: Diện tích toàn phần của ống (m2) t: Chiều sâu cắt (mm) tc Thời gian làm nguội tối thiểu tE: Nhiệt độ của sản phẩm tf : Nhiệt độ nước trung bình tf’: Nhiệt độ vào trong ống xiv tf’’: Nhiệt độ nước ra khỏi ống tM: Nhiệt độ chảy dẻo t1: Nhiệt độ tại bề mặt của sản phẩm V: Lực xiết bulông (kN) V: Tốc độ cắt (m/phút) ABS: Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Cty TNHH: Công ty trách nhiệm hữu hạn MF: MelaminFormaldehyd PA: Polyamide PC: Polycarbonat PE: Polyethylene PET: Polyethylene Terephathalate PI: Polyimid PP: Polypropylene PS: Polystyrol PVC: Polyvinylchoride PMMA: Polymethylmethacrylat PPO: Polyphenyloxid PPS: Polyphenylsulfid TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay các sản phẩm từ nguyên liệu nhựa được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực. Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam đã đạt được tốc độ tăng trưởng, sản phẩm nhựa ngày càng phổ biến. Tuy vậy, việc đào tạo các cán bộ kỹ thuật, cán bộ quản lý, đội ngũ công nhân còn nhiều bất cập. Các công ty, doanh nghiệp trong và ngoài nước thiếu trầm trọng các chuyên gia, kỹ sư, kỹ thuật viên về chất dẻo. Bên cạnh đó, đi đôi với việc phát triển ngành nhựa là việc phát triển ngành khuôn. Để tạo ra một sản phẩm nhựa có chất lượng và kinh tế đòi hỏi người kỹ thuật phải có kiến thức về sản phẩm nhựa và phải nắm vững phương pháp để gia công. Đặc biệt, phải nắm vững những nguyên tắc trong việc thiết kế khuôn và những yêu cầu kỹ thuật trong việc tạo khuôn, vì chất lượng và giá thành sản phẩm phụ thuộc vào đặt tính kỹ thuật của khuôn. Sau khi tìm hiểu những vấn đề trên, trong đồ án tốt nghiệp này em được thực hiện đề tài mang tên: “Thiết kế khuôn ép nhựa vỏ đồng hồ treo tường”. Nội dung đồ án bao gồm: Chương 1: Tổng quan về công nghệ ép nhựa. Chương 2: Xây dựng mô hình vỏ đồng hồ treo tường. Chương 3: Thiết kế khuôn cho sản phẩm. Chương 4: Ứng dụng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 để thiết kế khuôn. Chương 5: Lập qui trình công nghệ gia công các mảnh khuôn. Kết luận và đề xuất ý kiến. Các thông tin phục vụ cho đồ án được tìm hiểu và tham khảo tại Cty TNHH cơ khí khuôn mẫu Dư Long. Dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến từ các thầy, cô để đề tài được hoàn thiện hơn. Nha Trang, tháng 6 năm 2011 Sinh viên thực hiện Dương Huy Đạo 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP NHỰA 1.1. Sơ lược về vật liệu nhựa 1.1.1. Phân loại Trong thực tế sản xuất và sử dụng nhựa, nhựa thường được phân loại thành 3 loại sau: - Nhựa thông dụng: Là loại được sử dụng với một lượng lớn, bao gồm những chủng loại nhựa: PE, PP, PS, ABS, PVC, PMMA. - Nhựa kỹ thuật: Là chủng loại nhựa có chất lượng trội hơn nhiều so với nhựa thông dụng như: PE và PS có tính chất cơ lý như độ bền kéo, độ kháng nhiệt… và được sử dụng sản xuất cho các chi tiết máy. Nhựa kỹ thuật được cải thiện về độ bền trơn, kháng hóa chất, nhiệt. Loại nhựa kỹ thuật tiêu biểu như là: PA, PC, PPO biến tính, Polymer bão hòa, nhựa Fluoride, PI, nhựa Sulfonamid, PPS. - Nhựa chuyên dùng: Fluoingted Ethlen Propylene, Silicone, PE trọng lượng phân tử cực kỳ cao, v.v… cũng không thuộc trong các loại nhựa thông dụng và nhựa kỹ thuật. Mỗi loại nhựa chỉ sử dụng trong một số lĩnh vực riêng biệt. 1.1.2. Các tính chất chung của vật liệu nhựa: - Trọng lượng nhẹ và cứng. - Vật liệu cách điện và nhiệt và âm tốt. - Chảy tốt, có thể dùng nhiều phương pháp gia công. - Kháng nước và hóa chất, không bị ăn mòn và tính ổn định hóa học cao. - Nhiều ứng dụng tùy thuộc vào công nghệ sản xuất. - Có những tính chất đặc biệt tùy thuộc vào cấu trúc hóa học. - Không chịu nhiệt. - Độ cứng bề mặt kém. - Độ kháng dung môi thấp, ứng suất nứt thấp. - Tính chất tĩnh điện thấp. - Nhược điểm chủ yếu của vật liệu nhựa là tính ổn định không cao, modun đàn hồi thấp, độ dai va đập thấp hơn kim loại và hợp kim, dễ bị lão hóa. 3 1.1.3. Một số vật liệu nhựa thông dụng 1.1.3.1. Nhựa PE Tính chất: - Mờ và màu trắng, tỷ trọng nhỏ hơn 1. - Mạch có nhánh nhiều, độ kết tinh thấp hơn. - Nhiệt độ mềm thấp hơn và lực kéo thấp hơn. - Độ giãn dài lớn và giòn ở nhiệt độ thấp. - Tính kháng hóa chất tốt. - Dễ cháy, hệ số giãn nở nhiệt cao. - Độ chịu thời tiết kém, độ bám dính kém. Ứng dụng: - Những sản phẩm cần độ bền kéo cơ học như: búa nhựa, vật liệu cách điện và nhiệt, bồn tắm, ống dẫn nước, chi tiết xe hơi. - Sản phẩm cần kháng dung môi và dầu nhớt như: thùng chứa dung môi, chai lọ, màng mỏng bao bì. 1.1.3.2. Nhựa PP Đặc tính: - Giống như PE nhưng cứng hơn và có tính chất hóa học tốt hơn, cách điện tần số cao tốt, lực va đập thấp ở nhiệt độ thấp. - Các tính chất cơ học như: không màu, bán trong suốt, chất dẻo có trọng lượng nhẹ, độ bền kéo, độ cứng cao hơn PE. - Tính chất nhiệt: kháng nhiệt tốt hơn PE, có tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ cao, dòn ở nhiệt độ thấp và dễ cháy. - Cách điện tần số cao tốt, tính ứng suất nứt tốt, tính chất gia công ep phun tốt, không mùi, không vị, không độc và có giá thành rẻ. Ứng dụng: - Dùng làm đồ cứng: nắp chai nước ngọt, thân và nắp bút mực, hộp nữ trang, két bia, hộp đựng thịt. 4 - Dùng kháng hóa chất: chai lọ thuốc y tế, màng mỏng bao bì, ống dẫn, nắp thùng chứa dung môi. - Dùng cách điện tần số cao: làm vật liệu cách điện tầng số cao, tấm, vật kẹp cách điện. - Dùng trong ngành dệt may, giày dép: Sợi dệt PP, dép giả da đi trong nhà. 1.1.3.3. Nhựa PVC Đặc tính: - Bột màu trắng, độ bền nhiệt thấp, mềm dẻo khi dùng thêm chất hóa dẻo. - Kháng thời tiết tốt, độ bền sử dụng cao, sự chống lão hóa cao, dễ tạo màu sắc, trọng lượng nặng hơn so với một số chất dẻo khác. - Cách điện tần số cao kém, độ bền ổn định nhiệt kém, độc, độ bền va đập kém, độc với chất độn. Ứng dụng: - Sản xuất các sản phẩm cứng như: ống nước, màng mỏng cứng, tấm cứng. - Không độc nên dung làm chai lọ chất dẻo, thùng chứa thực phẩm, màng mỏng bao bì thực phẩm. 1.1.3.4. Nhựa PA Tính chất: - Tính chât cơ học: Màu trắng sữa, tỷ trọng 1,13 – 1,17, độ giãn dài cao, độ bền độ va đập, độ kháng mài mòn thấp, độ hấp thụ nước cao. - Tính chất nhiệt tốt, cách điện tốt, kháng hóa chất tốt, độ kết tinh cao, không độc, không vị và đắt tiền. Ứng dụng: Sản xuất các chi tiết chịu cơ học, chi tiết cho phụ tùng xe hơi, ống dẫn, tấm, sợi, nilon. 1.1.3.5. Nhựa PET Tính chất: - Chu kỳ ép ngắn, trong như thủy tinh, kháng va đập tốt, tính kháng thẩm thấu tốt. - Dễ gia cường bằng sợi thủy tinh cho nhiều công cụ hơn, dễ định hướng hai chiều. 5 Ứng dụng: Sử dụng cho các sản phẩm cần va đập và cần quang học tốt như các chi tiết trong xe hơi, điện và điện tử, các loại chai cho nước giải khát. 1.1.3.6. Nhựa ABS Nhựa ABS có tính hút ẩm vì vậy cần được làm khô trước khi gia công, nhiệt độ yêu cầu để sấy khô từ 80-90oC trong khoảng thời gian tối thiểu là 2 giờ. Độ ẩm của nhựa phải nhỏ hơn 0,1% sau khi làm khô. Đặc tính: + Nhiệt độ nóng chảy: 210oC. + Nhiệt độ phá hủy: 280oC + Độ co rút: 0,5- 0,6%. + Mật độ: 1,05 g/cm3. 1.2. Giới thiệu một số phương pháp gia công vật liệu nhựa 1.2.1. Công nghệ ép phun - Là phương pháp gia công chủ yếu và rộng rãi nhất, dùng cho nhựa nhiệt dẻo. Đặc điểm của phương pháp này là nguyên liệu nhựa được làm chảy dẻo và được trộn đều trong máy ép phun và sau đó được đẩy vào trong khuôn. Khi chất dẻo trong khuôn được làm nguội và rắn lại theo hình dạng của khuôn, nửa khuôn di động sẽ mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi nửa khuôn này. - Các loại nguyên liệu nhựa thông dụng có thể gia công trong máy ép phun như: PP, PS, ABS, PSHI, PA, PC, PVC, PET, PPO, PF, MF, PELD, PEHD, POM, PBT, ASA, SAN. - Thiết bị công nghệ gồm máy ép phun dùng để chế biến nguyên liệu nhựa và khuôn dùng để định hình sản phẩm nhựa. - Ưu, nhược điểm: Áp lực phun lớn nên tạo ra được những chi tiết phức tạp, nhiều chủng loại sản phẩm và hiệu quả kinh tế cao. Những chi tiết phức tạp thì việc chế tạo khuôn gặp nhiều khó khăn và không chế tạo được những chi tiết dài liên tục. 1.2.2. Công nghệ ép đùn - Là phương pháp có tính liên tục để chuyển chất dẻo thành dạng hoàn tất hay bán hoàn tất dài liên tục. Là một quá trình ép, vật liệu được ép thành dòng đi qua lỗ 6 khuôn. Hình dạng mặt cắt ngang của lỗ khuôn quyết định hình dạng bên ngoài của sản phẩm. Phương pháp này thường được dùng để bọc dây điện, cáp, tạo màng mỏng, tạo ống rỗng có chiều dài vô tận. - Thường dùng cho nhựa nhiệt dẻo, đôi khi cũng dùng cho nhựa nhiệt rắn. Thiết bị công nghệ gồm xylanh bên trong có một hay nhiều trục vít cánh xoắn. Khi nhựa nhiệt dẻo được cho vào các rãnh ở một đầu trục vít, chất dẻo bị cuộn ép về phía trước dọc theo xylanh, trong thời gian đó chất dẻo bị hóa mềm do một phần ở nhiệt độ thành ống và đa phần do nhiệt sinh ra do sự biến dạng nội tại của chất dẻo. Khối nguyên liệu mềm dẻo đó cuối cùng sẽ bị ép ra ngoài qua một đầu phun định hình có dạng gần giống với dạng sản phẩm cần có, sau đó được làm nguội và được định hình thêm bằng phương pháp thích hợp và tuỳ loại nguyên liệu để đạt được hình dạng nguyên liệu theo mong muốn. - Ưu, nhược điểm: Có thể chế tạo được những chi tiết rỗng dài vô hạn mà các phương pháp khác không làm được. Sản phẩm dễ bị khuyết tật như nứt rạn bề mặt, bọt khí, chiều dày không đều theo chiều dọc, … 1.2.3. Công nghệ cán tấm - Bản chất của phương pháp là tạo ra tấm có chiều dài vô tận. Tuy nhiên chiều dày tấm không nên dày quá, sẽ làm cản trở sự thoát khí (0,1 – 0,5 mm). Bản chất giống như các loại cán khác, khác nhau ở việc bố trí con lăn từ tốc độ thấp đến tốc độ cao hơn, và nhiệt cũng từ thấp đến cao. Các kiểu bố trí con lăn thông thường có 4 cách như sau: chữ I, L, F, Z. - Nguyên liệu: Các loại vật liệu dẻo nhiệt có nhiệt độ nóng chảy xác định đều dùng phương pháp này. - Thiết bị công nghệ gồm: Máy cán tấm có hai hoặc ba trục cán thép nằm ngang, được làm rỗng để có thể cấp nhiệt bằng hơi hay đầu. Trục cán được gắn hai đầu vào trụ đỡ bằng các bộ bạc. Bộ bạc này có thể được điều chỉnh ra vào nhờ trục vít vặn để điều chỉnh khe hở giữa các trục nhằm điều chỉnh chiều dày mong muốn của tấm nhựa. Trục cán phải có tính đàn hồi. Để tránh uốn, người ta nghiêng trục cán đi một góc rất nhỏ, các bề mặt phải nhiệt luyện để tránh bị mài mòn.