Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu. - Thiết kế chi tiết và khuôn ép chi tiết nắp vỏ máy nén khí Puma. - Tính toán, lập quy trình công nghệ chế tạo khuôn epschi tiết nắp vỏ máy nén khí Puma. Chương 2: Giới thiệu công nghệ CAD/CAM/CAE và CNC Chương 3 : Ứng dụng phần mềm catia tính toán, thiết kế khuôn ép nhựa nắp máy nén khí puma.
Chương 4: Lập quy trình gia công khuôn. * Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC để nghiên cứu, thiết kế và lập quy trình chế tạo chi tiết khuôn ép nhựa nắp vỏ máy nén khí Puma. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHUÔN MẪU 1. Tìm hiểu vật liệu chế tạo sản phẩm nhựa và khuôn 1.
Vật liệu chế tạo sản phẩm nhựa i) Vật liệu Polyme Khái niệm chất dẻo: Chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu được tạo thành bởi nhiều phần tử (các cao phân tử Polyme). Các phần tử Polyme này được tổng hợp từ các thành phần nhỏ khác gọi là Monome nhờ các phản ứng trùng hợp, trùng phối, trùng ngưng, đồng trùng hợp. Chất dẻo là vật liệu dạng rắn trong điều kiện thường và có tính dẻo hoặc chảy lỏng khi được nung nóng ở nhiệt độ nhất định. Vật liệu các loại Vật liệu vô cơ Vật liệu hữu cơ Vật liệu Vật liệu Vật liệu Vật liệu thấp gốm sứ kim loại cao phân phân tử tử Sợi Cao su Chất dẻo Chất kết dính Nhựa nhiệt Nhựa nhiệt dẻo rắn Tái sinh được Không tái sinh Sơ đồ 1.1: Phân loại chất dẻo Các cao phần tử Polyme có nguồn gốc nhân tạo thường được tổng hợp từ các Monome, còn cao phân tử Polyme có nguồn gốc thiên nhiên thì gồm: Xenlulô, Len, Cao su thiên nhiên,Các cao phân tử có tính chất tuỳ thuộc vào độ dài của các mạch phân tử, độ dài này được xác định bằng các phân tử lượng trung bình.Cấu tạo của 4 Polyme thành phần hoá học của nó và các phản ứng hoá học là các yếu tố quyết định cơ - lý - hoá của từng loại vật liệu.
Phân loại và tính chất Dựa trên tính chất vật lí, tính chất hoá học, cấu trúc phân tử, khả năng gia công và các yếu tố tác động lên vật liệu mà người ta phân loại chất dẻo theo nhiều phương pháp khác nhau như: a. Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học Trong các vật liệu Polyme,tuỳ theo trạng thái sắp sếp chuỗi mạch của nó mà ta có thể phân ra loại nhựa có dạng kết tinh hay không kết tinh (vô định hình). Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme được xếp khít nhau theo một trật tự nhất định thì ta có vật liệu Polyme kết tinh,nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme được sắp xếp không theo một trật tự nhất định nào thì ta có Polyme định hình. Các Polyme ở trạng thái kết tinh thường ở trạng thái đục mờ.
Các Polyme ở trạng thái không kết tinh có độ trong suốt. Ví dụ như nhựa PPMA còn có độ trong suốt hơn cả thuỷ tinh. Nó cho phép 73% tia cực tím xuyên qua trong khi đó thuỷ tinh Silicat (vô cơ) chỉ cho13% tia cực tím đi qua. Phân loại chất dẻo theo công nghệ Chất dẻo được chia thành 2 loại: Chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn.
- Chất dẻo nhiệt dẻo: Là loại vật liệu Polyme có khả năng lập lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tác dụng của nhiệt và trở nên cứng rắn (định hình ) khi được làm nguội.Trong quá trình tác dụng của nhiệt nó chỉ thay đổi tính chất vật lí chứ không có phản ứng hoá học xảy ra. - Chất dẻo nhiệt rắn: Là loại vật liệu Polyme khi bị tác dụng của nhiệt hoặc các giải pháp xử lí hoá học sẽ trở nên cứng rắn (định hình sản phẩm). Nhựa nhiệt rắn sau khi nóng chảy và đóng rắn nó không còn khả năng chảy sang trạng thái chảy mềm dưới tác động của nhiệt nữa. Do vậy nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các loại phế phẩm, phế liệu hoặc các sản phẩm đã qua sử dụng.
Phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch phân tử 5 Theo cách này có thể phân biệt các loại Polyme có hình dạng sợi tuyến tính, hình dạng sợi phân nhánh, cấu trúc lưới không gian, cấu trúc hình dây thang,cấu trúc lưới phẳng, cấu trúc hình sao, cấu trúc răng lược… d. Phân loại chất dẻo theo công dụng Trong thực tế sản xuất và sử dụng nhựa thường được phân thành 3 loại: Nhựa thông dụng,nhựa kĩ thuật và nhựa hỗn hợp. - Nhựa thông dụng: Là loại nhựa được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới với khối lượng lớn có ưu điểm là giá thành thấp và dễ gia công thành sản phẩm. - Nhựa kĩ thuật: Là loại nhựa có nhiều đặc tính ưu việt hơn nhựa thông dụng như độ bền ké, bền va đập, độ kháng nhiệt…Loại nhựa này thường để sản xuất các chi tiết máy hoặc các chi tiết có yêu cầu tính năng cao.
- Nhựa kĩ thuật chuyên dùng: Là loại nhựa có trọng lượng phân tử rất cao (1. Mỗi loại chỉ được sử dụng ở một số lĩnh vực riêng biệt. ii) Chất phụ gia trong chất dẻo Chất bôi trơn Chất bôi trơn trong nhằm giảm ma sát giữa các mạch hay đoạn mạch cao phân tử của chất dẻo và cải thiện tính chất chảy dưới tác dụng của nhiệt. Các loại bôi trơn gồm có:Rượu béo, axit béo, xà phòng kim loại… Chất hoá dẻo Chất hoá dẻo gồm:Este của axit hay rượu, dầu thơm và béo Parafin, các loại rượu như Butanol, Glycol… Chất ổn định Gồm các loại ổn định nhiệt, ổn định tia tử ngoại, chất chống lão hoá…Nhằm mục đích tránh phá huỷ đặc biệt do nhiệt trong quá trình gia công hoặc sử dụng sản phẩm chất dẻo.
- Chất ổn định nhiệt.Các chất ổn định nhiệt gồm:Chất hữu cơ, muối Cadmium… - Chất ổn định ánh sáng.Các chất ổn định ánh sáng gồm:Các bon đen, bột màu… - Chất ổn định chống lão hoá.Chất phòng lão gồm: Phòng lão Fenolic, phòng lão Amin… Chất làm chậm cháy 6 Chất làm chậm cháy tạo nên sự kháng cháy cho chất dẻo.Cơ chế của chất chậm cháy là không cho phát triển phản ứng oxy trên bề mặt chất dẻo tiếp xúc với lửa hoặc sức nóng bằng cách tạo ra trên lớp bề mặt một lớp bảo vệ. Chất độn Chất độn là chất trơ thêm vào trong chất dẻo để cải thiện độ bền và các yêu cầu khác trong khi sử dụng. Chất độn cũng làm cho giá thành của sản phẩm giảm. Có chất độn vô cơ và hữu cơ.
Chất độn cacbonat canxi và cao lanh, bột tan…được sử dụng nhiều hơn cả. Các phương pháp gia công chất dẻo a. Công nghệ cán Quá trình cán là một trong những phương pháp sản xuất của công nghiệp gia công chất dẻo mà trong đó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo được chế tạo thành tấm hoặc màng. Các máy cán thường sử dụng là các máy có 4 hoặc 5 trục cán xếp theo các dạng chữ I, L, F, Z Hình 1.1: Các loại thiết bị cán chữ I, L,F, Z.
Về mặt nguyên lí thì hầu hết các chất dẻo đều cán được tuy nhiên người ta thường dùng các chất nhiệt dẻo sau đây để cán vì những loại vật liệu này thích hợp cho việc tạo ra màng mỏng, tấm… - PVC cứng và PVC mềm. - Các copolyme từ PVC. - Polistirol dai và ABS. Công nghệ đùn Chất dẻo nóng chảy Năng lượng Sản phẩm được đùn Cuộn thu sản phẩm Thiết 7bị kéo sản phẩm Máy đùnĐầu đùn Tạo cỡ Làm nguội Tạo cỡ Cắt phân đoạn Thiết bị sắp xếp Sơ đồ 1.2: Công nghệ đùn chất dẻo Gia công đùn được sử dụng để gia công đối với sản lượng lớn chủ yếu là các chất dẻo như PVC cứng, PVC mềm, PE và PP.
Công nghệ đùn thổi Để tạo hình cho vật thể rỗng chúng ta có nhiều cách như đùn thổi,phun thổi ,đúc li tâm ghép 2 nửa vỏ mà ta có thể chế tạo bằng phương pháp đúc, phun ép tạo hình nóng. Công nghệ tạo hình 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 chế tạo, khuôn thổi sản phẩm được tiến hành trong khuôn rỗng hai nửa sao cho đoạn ống chất dẻo được đùn ra ở trạng thái nóng sẽ tiếp nhận biên dạng của khoang rỗng trong khoang mẫu sau đó được làm nguội. Với phương pháp này quá trình sản xuất được chia làm hai bước: Đùn ống tạo phôi và bước tạo hình sản phẩm. Vật liệu cho sản phẩm loại này chủ yếu là Polyetylen (85%) tạo ra các mặt hàng để đóng gói thực phẩm.
Vật liệu chế tạo khuôn i) Thép chế tạo khuôn nhựa 5055 8 Bảng 1.1: Thành phần hóa học typical analysis Kí hiệu hóa học Thành phần % C 0,55 Si 0,20 Mn 0,90 S 0,04 Theo tiêu chuẩn: AISI 1055, JIS S55C, DIN CM55. Độ cứng đạt: 210- 235 HB Độ bền kéo : 700N/mm2. Đặc điểm: Tiêu chuẩn 1055 là loại thép dễ dàng gia công với những đặc tính sau: Gia công tiện phay tốt Có khả năng chống mài mòn……. ii) Thép không gỉ 2083 Bảng 1.Thành phần hóa học chủ yếu(%) Kí hiệu hóa học Thành phần % C 0,35 Si 0,50 Cr 13,o Mn 0,45 S <0,005 Theo tiêu chuẩn : AISI 420, SF-420, HPR-38, Stavax Độ cứng đạt : 26÷30 HRC Đặc điểm: Tiêu chuẩn 2083 là thép hợp kim Crôm không gỉ đã được tôi cứng và Ram sẵn với các dặc tính sau: Khả năng chống gỉ cao -Khả năng đánh bóng tốt Khả năng chống mài mòn cao-Gia công dễ dàng Ứng dụng: Làm khuôn nhựa có tính ăn mòn cao như :PVC,Acetates Khuôn ép phun chịu mài mòn và nhựa nhiệt rắn Kuôn thổi nhựa PVC, PET 9 iii) Thép C45 Vật liệu chi tiết lòng khuôn và lõi khuôn.
Đặc điểm của loại thép này là hàm lượng cacsbon trung bình(0,42-0,49%)có cơ tính tổng hợp cao,nếu qua nhiệt luyện tốt cơ tính tổng hợp tăng cao đồng thời tăng khả năng chống mài mòn của chi tiết.thành phần hóa học của thép C45 Mác thép C% Si% Mn% C r% S% C45 0,42-0,49 0,17-0,37 0,50-0,80 ≤ 0,25 ≤ 0,004 1. Tìm hiểu về máy ép phun 1. Cấu tạo máy ép phun Hình 1.2: Máy ép phun i) Hệ thống hỗ trợ ép phun : (inection press support system) Là hệ thống giúp vận hành máy ép phun.