Tài liệu: Tính toán chế tạo khuôn

Tính Toán Chế Tạo Khuôn 1.Yêu Cầu Do khuôn ép có tác dụng tạo bề mặt định hình cho sản phẩm nên khuôn phải cứng vững ,phần tăng độ cứng vững đó được gọi là thân khuôn .Khuôn ép cần phải chế tạo để tránh độ cong vênh khi bắt vít 4 góc ,với những sản phẩm cần tính chính xác cao thì yêu cầu này đặc biệt quan trọng .Chi tiết nắp chắn cho động cơ ô tô không có yêu cầu cao về tính chính xác . 2 .Cấu tạo và tính toán khuôn . Khuôn ép bằng vật liệu composite –do chủ yếu dùng cho phương pháp ép nguội nên được gọi là khuôn ép nguội .Tùy thuộc vào hình dạng và cấu tạo của sản phẩm mà nó được sử dụng cho sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa (khoảng vài trăm sản phẩm ). Một khuôn ép nguội bao gồm : 2.1 Bề mặt khuôn Lớp bề mặt là lớp làm việc của khuôn nên phải được thực hiện làm bề mặt thật cẩn thận .Do khuôn dùng để ép hút chân không nên trong quá trình làm việc ,bề mặt tiếp xúc trực tiếp với Styren có trong nhựa .Vì vậy ,để làm việc lâu dài ,lớp bề mặt này cần chống lại được tác dụng của styren và nhiệt độ 80°C và có độ dày phù hợp . Bề mặt khuôn có độ dày phù hợp là 0,4-0,7 mm và được làm từ nhựa UP vì . Để tăng độ quánh của nhựa UP thì người ta thêm chất độn , đôi khi không cần cho chất độn nhưng để giảm độ co ngót và cải thiện tính dẫn nhiệt ta thường trộn thêm bột sắt hoặc bột đồng . +Bột sắt : đường kính hạt 2 – 7 μm ,tỷ lệ so với nhựa là 10 %. +Bột đồng :đường kính hạt 2 - 7μm ,tỷ lệ so với nhựa là 75%. Ta chọn bề mặt khuôn có độ dày 0,5mm và dùng bột sắt có đường kính hạt 0,3μm (vì tiết kiệm chi phí hơn bột đồng ) . 2.2 Lớp gia cường Bao gồm :+Lớp trên cùng là lớp lụa thủy tinh ,khối lượng riêng 225 g/m2 ,có chức năng tăng mối liên kết giữa lớp bề mặt và lớp vải nền . +Dưới lớp lụa thủy tinh là các tấm mat thủy tinh định hướng ,khối lượng riêng là 450g/m2 (hình vẽ) . +Liên kết toàn bộ các lớp này với nhau là nhựa nhiệt rắn PEKN . Tiến hành : Đặt tấm mat thủy tinh đầu tiên lên bề mặt tạo khuôn ,quét đều một lớp nhựa PEKN lên tấm mat sau đó đặt tấm tiếp theo lên ,dùng con lăn để lăn qua lăn lại cho 2 tấm mat tiếp xúc đều nhựa với nhau .Tiếp tục thực hiện như vậy cho tới lớp cuối cùng tùy thuộc vào chiều dày yêu cầu của khuôn .Cuối cùng là đặt tấm lụa thủy tinh lên và tiếp tục lăn ép cho đều .Sau đó chờ nhựa đóng rắn .Phương pháp này gọi là lăn ép bằng tay (hand-lay-up) sẽ được dùng trong quá trình chế tạo sản phẩm được đề cập ở dưới . Chiều dày của lớp gia cường thường từ 5mm -8mm tùy thuộc vào kích thước của khuôn . Bao gồm những lớp vải thủy tinh xếp đè lên nhau .Giữa mỗi tấm mat thủy tinh ,ta quét một lớp nhựa nhiệt rắn để liên kết các tấm với nhau .Sau mỗi lần đặt tấm mat thủy tinh lên nhau ,ta thực hiện thao tác lăn ép bằng tay (dùng con lăn để lăn qua lăn lại bề mặt tấm mat ) . Ta chọn tấm mat thủy tinh có kích thước 30×30×1,5 mm ,khối lượng riêng 450g/m2. Tấm lụa thủy tinh có kích thước 1500×1500×1 mm ,khối lượng riêng là 225g/m2. Nhựa nhiệt rắn PEKN có thành phần : 2.3 Phần thân khuôn . Phần này thường có kích thước lớn và nặng vì có nhiệm vụ giữ vững và tăng độ cứng vững cho khuôn trong quá trình lăn ép bằng tay hay di chuyển khuôn ,v.v. Đây là phần đổ bê tông nhựa .Để cho độ co ngót ở đây là nhỏ nhất ,ngừoi ta dùng bê tông nhựa EP .Bê tông nhựa trong trường hợp này dùng cát khô ,kích thước hạt 1÷3mm ,tỷ lệ 500÷600 phần cát ,100phần nhựa EP . Để đảm bảo tính cứng vững cho phần này ,yêu cầu khi đổ bê tông phải được lèn chặt ,không có bọt khí ,vết nứt ,độ lồi lõm và các khuyết tật . Một khuôn ép nguội tùy thuộc vào kích thước của chúng cần có kết cấu vững chắc ,có đai hoặc không có đai như hình vẽ : Ta chọn tỷ lệ phần cát/phần nhựa là 550/100 . Khi sản xuất các sản phẩm có bề dày thành mỏng ,thường phải nung nóng khuôn ép nguội vì trong quá trình đồng trùng hợp ,nhiệt tỏa ra là không đủ nếu muốn đóng rắn nhanh (vì sản xuất đòi hỏi quá trình đóng rắn phải nhanh để đạt năng suất cao ) .Vì thế để chu kỳ ép nhỏ đi người ta sẽ thiết kế khuôn theo kiểu có thể đặt lên bàn máy gia nhiệt được sao cho đều .Với những khuôn có chiều dày thành khoảng dưới 2mm thì 2 nửa khuôn thường bằng phẳng để thuận tiện cho việc gia nhiệt từ bên ngoài .Do khuôn để chế tạo sản phẩm nắp che động cơ ô tô có kích thước lớn nên bề dày của khuôn cũng khá dày ,nên việc thiết kế khuôn bằng phẳng là không hợp lý vì không đảm bảo tính cứng vững cho khuôn ,do đó khuôn dưới phải được đổ bê tông .Như vậy việc gia nhiệt cho quá trình đóng rắn cũng sẽ khác với khuôn mỏng .Quá trình gia nhiệt cho khuôn được thực hiện qua máy sấy (sẽ đề cập tới ở dưới ). 3. Chế Tạo Khuôn . Để chế tạo khuôn hoàn chỉnh cần phải có mẫu vật hoàn thiện ,có đầy đủ kích cỡ như sản phẩm sẽ được sản xuất .Chất lượng của khuôn phụ thuộc vào chất lượng của mẫu vật .Do đó yêu cầu là không được có khuyết tật trên mẫu vật . Hình vẽ cho thấy các phần của vật mẫu bằng được làm bằng nhựa hoặc gỗ .Từ hình dáng của mẫu vật cho ta hình dạng thật của khuôn . 3.1 Chế tạo nửa khuôn dưới Hình vẽ :Nửa khuôn dưới Như vậy thì vật mẫu có hình dạng và kích thước như hình vẽ : Đầu tiên ta đổ bê tông cho chân đế của nửa khuôn dưới ,sau đó ta đặt tấm mat thủy tinh lên lòng của mẫu vật ,quét nhựa đều lên trên bề mặt ,thực hiện lăn ép bằng tay .Tiếp tục đặt tấm mat thủy tinh tiếp theo lên ,quét nhựa và thực hiện lăn ép cho đến khi độ dày của khuôn đạt được 5mm .Đặt lớp lụa thủy tinh lên trên tấm mat thủy tinh cuối .Sau cùng là quét một lớp mịn lên trên để tạo bề mặt cho lòng khuôn dưới .Chờ đến khi nhựa đóng rắn thì tháo khuôn . 3.2 Chế tạo nửa khuôn trên . Nửa khuôn trên có chức năng định hình bề mặt sản phẩm và ép chặt với lòng khuôn dưới để tạo thành khuôn kín hút chân không .Chế tạo khuôn dưới cũng tương tự như chế tạo khuôn trên .Do nửa khuôn dưới có chân đổ bê tông rồi nên nửa khuôn trên không cần đổ bê tông nữa . Điểm đặc biệt của nửa khuôn trên là trên bề mặt nửa khuôn trên có những đường rãnh lõm và hai chỏm lồi lên ở phần giữa của khuôn .Phần ở gần mép khuôn có đường lồi nhỏ . Hình chiếu đứng nửa khuôn trên Chế tạo nửa khuôn dưới ,ta cũng tạo vật mẫu tương tự hình dạng của sản phẩm . Hình vẽ mẫu vật của nửa khuôn trên Thực hiện việc đặt các tấm mat thủy tinh lên nhau ,quét nhựa đều khắp bề mặt và dùng con lăn để lăn ép . Trên mặt làm việc có đường viền lồi lên ,ta cắt những tấm mat thủy tinh có kích thước nhỏ hơn đường viền đó chừng 2-3 mm và đặt lên lớp mat thủy tinh ở vị trí phù hợp với yêu cầu của khuôn .Lớp trên cùng thì quét lớp mịn để tạo bề mặt cho nửa khuôn trên .Xong thì chờ đóng rắn và tháo khuôn ra .