MỤC LỤC

MỤC LỤC.. 4

LỜI NÓI ĐẦU.. 9

PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA.. 10

I. Giới thiệu chung về vật liệu nhiệt dẻo. 10

1.1 Định nghĩa vật liệu nhiệt dẻo. 10

1.2  Phân loại vật liệu nhiệt dẻo. 10

1.3  Sự nhận biết các chất dẻo. 13

II. Đặc tính của vật liệu dẻo và các thông số cua rvaatj liệu dẻo trong công nghệ phun. 13

2.1 Đặc tính của chất dẻo. 13

2.2 Thông số cơ bản của vật liệu phun. 14

III. Giới thiệu về khuôn ép phun nhựa. 17

3.1 Kết cấu khuôn ép nhựa. 17

3.2 Kết cấu khuôn ép phun. 17

IV. Giới thiệu các chi tiết trong khuôn ép phun (khuôn 2 tấm). 20

4.1 Các chi tiết cơ bản khuôn.. 20

V. Giới thiệu về máy ép phun nhựa. 37

5.1 Phân loại tổng quát máy ép phun nhựa. 38

5.2 Cấu tạo chung của máy ép phun nhựa. 38

5.3  Giới thiệu một số cụm phun của máy ép phun nhựa. 40

5.4  Diễn biến một chu kỳ ép phun của máy ép phun nhựa (Hình 1.44). 42

PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN VỎ TRƯỚC QUẠT HỘP.. 46

I . Phân tích sản phẩm. 46

II . Thiết kế khuôn cho sản phẩm. 48

2.1 Xác định loại máy phun. 48

2.2  Xác định kết cấu khuôn.. 50

2.3 Xác định độ co ngót và kích thước khu vực lòng khuôn. 54

2.4 Chọn các tấm và phân bố các lỗ. 54

2.5 Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm dùng chốt đẩy. 54

2.6 Thiết kế hệ thống trượt mặt bên (Slide core). 57

2.7 Thiết kế hệ thống phun nhựa. 60

2.7.2.1 Kênh dẫn nguội. 62

2.7.2.2 Kích thước kênh dẫn. 63

2.7.2.3 Tính toán đường kính kênh dẫn nguội. 63

2.7.2.4 Cổng phun: 65

2.8 Thiết kế hệ thống làm nguội khuôn.. 67

2.9 hệ thống dẫn hướng. 72

2.10 Quy trình ép, làm nguội khuôn và lấy sản phẩm ra. 74

2.11 Thiết kế hệ thống thoát khí. 75

2.12 Chọn lựa các chi tiết ghép nối. 75

PHẦN III: ỨNG DỤNG MOLDFOLW KIỂM TRA VÀ TỐI ƯU DÒNG CHẢY. 76

I. Giới thiệu . 76

II. Xây dựng bài toán . 76

2.1 Mục tiêu:. 76

2.2 Các thông số tối ưu. 76

III. Quy trình tối ưu các thông số. 76

3.1 Tìm vị trí cổng phun. 76

3.2 Tối ưu số kênh dẫn. 78

3.3 Tối ưu đường kính kênh dẫn. 87

3.4 Nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa. 90

3.5 Thời gian làm nguội tới chất lượng bề mặt. 94

3.6 Đường kính và cách bố trí kênh làm mát tới chất lượng bề mặt sản phẩm. 96

PHẦN IV : THIẾT KẾ KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM CATIA V5R21. 98

I. Ứng dụng phần mềm CATIA V5R21 để xây dựng mô hình sản phẩm... 98

II. Ứng dụng phần mềm CATIA V5R21 để thiết kế khuôn. 104

2.1 Tạo mặt phân khuôn.. 104

2.2 Kế kết cấu khuôn cho sản phẩm... 112

2.2.3.1 Lắp trục dẫn hướng. 118

2.2.3.2 Lắp bạc dẫn hướng. 119

2.2.3.3 Lắp bạc mở rộng. 120

2.2.3.4 Lắp Bulong cố định cho các tấm phần khuôn dưới 121

2.2.3.5 Lắp bulong cố định phần khuôn trên. 122

2.2.3.6 Lắp chốt hồi 122

2.2.3.7 Lắp cuống phun. 123

2.2.3.8  Lắp bạc cuống phun. 123

2.2.3.9  Lắp bulong cố định vòng định vị. 124

2.2.3.10  Lắp kênh dẫn nhựa. 125

2.2.3.11 Lắp chốt đẩy sản phẩm. 126

2.2.3.12 Lắp hệ thống làm mát. 127

2.2.3.13 Lắp hệ thống cam xiên và chốt xiên. 128

PHẦN V. LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KHỐI LÒNG KHUÔN,LÕI KHUÔN. 130

I. Phân tích chi tiết gia công, điều kiện làm việc, tính công nghệ trong kết cấu. Xác định dạng sản xuất và phương pháp chế tạo phôi. 130

1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết. 130

1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu. 130

1.3 Xác định dạng sản xuất. 130

1.4 Xác định phương pháp chế tạo phôi. 131

II. Lập sơ đồ nguyên công:. 131

2.1 Bản vẽ thiết kế sản phẩm và khối khuôn sản phẩm. 131

2.2 Sơ đồ nguyên công. 132

III. Thiết kế các nguyên công. 134

3.1 Nguyên công 1: Phay thô + tinh  mặt phẳng lớn 1. 134

3.2 Nguyên công 2 : phay thô + phay tinh mặt phẳng lớn thứ 2. 138

3.3 Nguyên công 3: phay thô +phay tinh mặt bên thứ nhất. 138

3.4 Nguyên công 4.5.6 : phay thô + phay tinh các mặt bên thứ ,thứ 2 và thứ 4.. 142

3.5 Nguyên công 7. Mài mặt phăng lớn 1:. 143

3.6 Nguyên công 8: mài mặt lớn 2. 144

3.7 Nguyên công 9 : vạch dấu vị trị khoan kênh làm mát. 144

3.8 Nguyên công 10 và 11: khoan kênh làm mát và khoan lỗ chốt xiên. 144

3.9 Nguyên công 12 khoan,khoét.doa và taro các lỗ chốt dẫn hướng và chốt đẫy. 149

3.10 Nguyên công 13:  gia công lòng khuôn. 154

3.11 Nguyên công 14: nguyên công xung điện cực. 159

3.12 Nguyên công 15: mạ điện crom. 159

3.1 3 Nguyên công 16: nguội khuôn. 159

3.17 Tổng kiểm tra. 159

IV. Lập trình gia công CNC trên CATIA. 160

4.1 Gia công lòng khuôn.. 160

4.2 Gia công lõi khuôn.. 162

KẾT LUẬN.. 165

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 166

PHỤ LỤC:. 167

Chương trình G-code:. 168

LỜI NÓI ĐẦU

   Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đạo hóa với những thành tựu nhảy vọt thì yêu cầu ứng dụng công nghệ cao vào trong sản xuất càng lớn, đặc biệt với ngành cơ khí chế tạo. Mặc dù những thành tựu khoa học trên thế giới đã có những bước tiến vượt bậc nhưng việc nắm bắt và sử dụng cũng như phát triển ở Việt Nam còn có những hạn chế nhất định. Điều đó được thể hiện qua việc nước ta còn tồn tại những dây truyền sản xuất với các máy vạn năng thông thường. Hoặc việc phổ biến kiến thức hay sử dụng máy CNC còn có nhiều hạn chế. Cùng với đó là vấn đề sử dụng các phần mềm hoặc chưa khai thác hết tiềm năng của máy CNC. Điều này sẽ kéo theo các hậu quả như chất lượng sản phẩm không cao, giá thành bị nâng cao, sự thích nghi với các loại sản phẩm mới không cao. Do đó chưa đáp ứng được nhu cầu của thị trường thường xuyên thay đổi về mẫu mã, chủng loại và chất lượng sản phẩm.

   Ngày nay các sản phẩm nhựa (dân dụng và kỹ thuật) đang chiếm một tỉ trọng lớn trong thành phẩm lưu hành. Với những ưu điểm vượt trội như nhẹ, bền, đẹp, rẻ… mà sản phẩm nhựa có mặt trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống. Từ đó xuất hiện them ngành chế tạo khuôn trên thế giới. Mặc dù mới du nhập vào Việt Nam nhưng chế tạo khuôn mẫu cũng có những bước phát triển đáng kể. Tuy nhiên sản phẩm ngành này là các bộ khuôn thường có những yêu cầu khá cao về chất lượng, khuôn có những bề mặt phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao mà công nghệ truyền thống đôi khi rất khó đảm bảo yêu cầu đó. Chính vì vậy, để đáp ứng các yêu cầu trên thì đòi hỏi phải đưa công nghệ mới vào sản xuất. Trong đó việc khai thác các modul phần mềm sản xuất khuôn mẫu, khai thác máy CNC chiếm một phần quan trọng.

   Với sự yêu thích việc chế tạo khuôn mẫu, cũng như thông qua CATIA V5R21 để gia công bộ khuôn cho sản phẩm vỏ quạt đứng. Để hoàn thành đề tài được giao, Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tinh của các thầy cô giáo trong bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy:GS.TS………….. đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đồ án

   Do thời gian và kiến thức có hạn, đồ án còn nhiều hạn chế và mang tính khái quát nhiều, rât mong được chỉ bảo của các thầy, các cô cùng các bạn

   Em xin chân thành cảm ơn!

PHẦN I.

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA

I. Giới thiệu chung về vật liệu nhiệt dẻo.

1.1 Định nghĩa vật liệu nhiệt dẻo.

Có 2 loại chất dẻo là : Vật liệu nhiệt dẻo (nhựa nhiệt dẻo) và chất dẻo đặt nhiệt.

Chất dẻo đặt nhiệt :  Là loại chất dẻo chịu một quá trình lưu hóa khi nung nóng và tạo hình. Sau khi bị lưu hóa chất dẻo đặt nhiệt sẽ không thể nóng chảy khi nung nóng lại.

Vật liệu nhiệt dẻo : Là loại vật liệu không bị lưu hóa và cấu trúc hóa học chúng được duy trì không thay đổi về cơ bản khi nung nóng và tạo hình. Vì vậy nhựa nhiệt dẻo là loại chất dẻo quan trọng, chiếm trên 80% tổng trọng lượng tất cả các loại chất dẻo.

1.2  Phân loại vật liệu nhiệt dẻo.

Vật liệu nhiệt dẻo thường được chia làm 3 loại chính là:

1.2.1 Các vật liệu vô định hình.

Vật liệu nhiệt dẻo vô định hình có thể dễ dàng nhận thấy bởi các tính chất cứng, trong suốt của nó. Màu sắc tự nhiên của nó là trắng như nước hoặc gần như cát vàng hoặc màu mờ đục. Loại vật liệu này có độ co ngót rất nhỏ chỉ bằng 0,5 – 0,8 %. Chúng rất thông dụng cho cả hàng công nghiệp và hàng gia dụng đòi hỏi trong suốt.

Một số loại vật liệu vô định hình tiêu biểu là :

- Polystyrene (PS)

- Polycarbonate (PC)

- Styrene acrylonitrile (SAN)

1.2.2 Vật liệu tinh thể

Loại vật liệu dẻo này thường cứng và bền dai về đặc tính nhưng thường không trong suốt do cấu trúc của tinh thể gây cản trở cho sự đi qua của ánh sang. Các vật liệu này thường được sử dụng trong công nghiệp làm đồ gia dụng.

Bao gồm :

- Polypropylene (PP)

- Low density polyethylene (LDPE)

- Hig density polyethylene (HDPE)

1.3  Sự nhận biết các chất dẻo.

Dùng phương pháp nung nóng: Chất nhiệt dẻo sẽ trở lên mềm trước khi đạt tới 200⁰C. Chất dẻo đặt nhiệt sẽ sủi bọt và bắt đầu giữa nát tước khi mềm ra.

Dùng kìm giữ một mẩu chất dẻo trên ngọn lửa xanh của đèn cồn. Quan sát và bằng khứu giác có thể nhận biết khá chính xác các loại chất dẻo.

II. Đặc tình của vật liệu dẻo và các thông số cua rvaatj liệu trong công nghệ phun.

2.1  Đặc tính của chất dẻo.

Đặc tính của chất dẻo được phân theo 5 tiêu chí sau:

* Cơ tính.

Cơ tính là kể đến sự biến dạng hoặc bị đứt vỡ của chất dẻo do sự thay đổi cơ học như tải trong đặt lên nó chẳng hạn. Cơ tính của chất dẻo phụ thuộc vào nhiệt độ, tải trọng tác dụng và khoảng thời gian chịu tải trọng đặt vào. Nó cũng có thể bị tác động do bức xạ tia cực tím khi sử dụng ngoài trời.

* Tính chất nhiết.

Đặc tính về nhiệt bao gồm khả năng chịu nhiệt và khả năng bắt lửa của chất dẻo. Nhựa nhiệt (Thermoplastics) dẻo có hệ số giãn nở nhiệt lớn hay có tính dễ bắt lửa và tính dẫn nhiệt hay nhiệt dung nhỏ hơn vật liệu khác như kim loại chẳng hạn.

2.2 Thông số cơ bản của vật liệu phun.

Chúng em trình bày 2 vật liệu cơ bản trong công nghệ ép phun.

* Polypropylene (PP)

a. Đặc điểm.

Loại này có trọng lượng riêng nhẹ nhất trong các loại nhựa thông dụng.

Tính chảy loãng rất tốt.

Được sử dụng với các loại cổng phân phối khác nhau như: cổng phân phối kiểu điểm chốt (pinpoint gate), cổng phân phối trực tiếp (direct gate), cổng phân phối đặc biệt…

Loại này không cần sấy khô vật liệu trước khi đúc vì nó hút ẩm rất ít.

Hệ số co ngót đúc (Molding shrinkage) thay đổi tùy theo nhiệt độ khuôn.

b. Ứng dụng.

Thường được dùng cho các chi tiết rất lớn hoặc các chi tiết cực mỏng.

Vì nó có độ bền mỏi rất tốt, nên thường được dùng làm các chi tiết như khớp nối, bản lề chịu uốn nhiều lần

III.  Giới thiệu về khuôn ép phun nhựa.

3.1 Kết cấu khuôn ép nhựa

* Định nghĩa khuôn ép phun nhựa.

Khuôn ép phun nhựa là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đố nhựa được phun vào, được làm nguội , rồi đẩy sản phẩm ra. Sản phẩm được tạo hình giữa hai nửa khuôn (nửa khuôn tĩnh và nửa khuôn động). Khoảng trống giữa hai nửa sẽ được điền đầy nhựa và mang hình dạng sản phẩm. Trong khuôn có một phần sẽ xác định hình dạng ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn. Một phần sẽ xác định hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi khuôn.

3.2  Kết cấu khuôn ép phun.

3.2.1 huôn 2 tấm.

Khuôn 2 tấm có đướng phân khuôn chia khuôn thàng 2 phần cố định và di động.

* Ưu điểm:

Cấu trúc đơn giản hơn là khuôn 3 tấm hay là khuôn không rãnh dẫn.

Giá thành khuôn có thể giảm

Hệ thống rót bao gốm cổng phân phối (miệng phun) cạnh (side gate),cổng phân phối trực tiếp(direct gate),cổng phân phối ngầm(submarine gate).

Với cửa rót ngầm ta có thể tách chi tiết khỏi ranh dẫn(bao gồm đầu rót và công phân phối),như vậy không cần có bước cắt bỏ nó phía sau.

* Nhược điểm:

Cổng phân phối cạnh và cổng phân phối trực tiếp cần phải loại bỏ rãnh dẫn,nên chúng khó tự động hóa và không tiết kiệm.

3.2.2  Khuôn 3 tấm.

Khuôn 3 tấm có 2 đường phân khuôn,một để tháo rãnh dẫn và một để tháo chi tiết.gồm có 3 phần,tấm cố định,tấm di chuyển và tấm dùng để tháo khuôn.

* Ưu điểm:

Chi tiết có rãnh dẫn có thể tự động tách riêng ra.nó rẽ tự động hóa và được áp dụng rộng dãi trong sản xuất lớn.

* Nhược điểm:

Cấu trúc phức tạp hơn khuôn 2 tấm.

Giá thành cao hơn khuôn 2 tấm.

3.2.3  Khuôn không ranh dẫn.

Khuôn không ranh dãn là khuôn có đặt bộ gia nhiệt vào vùng đầu rót hoặc vùng rãnh dẫn,làm cho vật liệu luôn ở trạng thái lưu động không đong cứng.

ở khuôn 2 tấm và 3 tấm cần tháo các chi tiết và rãnh dẫn.khuôn không rãnh dẫn chỉ cần tháo chi tiết đẽ lại rãnh dẫn ở trong khuôn.

Có 4 loại chủ yếu

- Kiểu họng phun kéo dài.

- Kiểu giếng.

- Kiểu rãnh dẫn cách li.

IV. Giới thiệu các chi tiết trong khuôn ép phun (khuôn 2 tấm).

4.1  Các chi tiết cơ bản khuôn

Khuôn được cấu thành từ các chi tiết sau:

- Tấm lõi khuôn và tấm lòng khuôn.

- Lõi mặt bên.

- Hệ thống cấp nhựa.

- Hệ thống làm nguội .

- Hệ thống đẩy sản phẩm, cuống phun, kênh nhựa, miệng phun.

- Lỗi thoát khí (Air Vent).

- Các chi tiết khuôn cơ bản.

4.1.1 Tấm lõi khuôn và tấm lòng khuôn.

Tấm lõi khuông và tấm lòng khuôn là những chi tiết cơ bản nhất tạo nên vùng lòng khuôn. Có những bộ khuôn có tấm lòng và lõi có cấu tạo liền khối. Nhưng cũng có bộ khuôn trong tấm lòng và lõi khuôn được sử dụng những miếng ghép, có thể là miếng ghép lòng, miếng ghép lõi, hoặc cả hai. Khi sử dụng miếng ghép có thể đem lại những lợi ích sau :

- Đơn giản hóa , hạn chế quá trình gia công, cho phép những mảng cứng trong than khuôn tương đối mềm.

- Hạn chế khối lượng vật liệu bỏ đi, và có thể dễ dàng thay thế khi hỏng hóc. Đối với các lòng khuôn cứng không nên nhiệt luyện cả tấm. Thứ nhất, có thể gây méo sau khi nhiệt luyện. 

4.1.2  Lõi mặt bên (Hình 1.17)

Khi thiết kế khuôn, thường có một số phần của sản phẩm khi mở khuôn không tháo ra được. Trong trường  hợp đó cần có các lõi mặt bên (Slide core). Lõi mặt bên vừa đống vai trò tạo hình, vừa tạo điều kiện để lấy sản phẩm. Các sản phần cần có lõi mặt bên bao gồm :

Các sản phẩn có mặt cắt sau ở phía ngoài :

- Sản phẩm có lỗi ở thành bên.

- Sản phẩm có rãnh trang trí hoặc bề mặt hoa văn, chạm trổ.

- Sản phẩm có hoa văn hoặc đường gân trên thành bên.

- Sản phẩm có tay xách không tháo rời.

- Sản phẩm gấp khúc.

Các yêu cầu khi sử dụng lõi mặt bên:

- Các lõi mặt bên cần được dẫn hướng một cách trơn tru đảm bảo không bị tắc khi lấy sản phẩm ra.

- Các lõi mặt bên cần được khóa một cách chặt chẽ để chống đỡ áp lực phun cao, nếu không có thể làm lõi mặt bên bị bật ra.

- Chuyển động của lõi mặt bên phải đáng kể so với sản phẩm để dễ lấy ra

- Hành trình trượt của lõi mặt bên cần được hạn chế để không cho lõi trượt quá giới hạn cho phép.

4.1.3 Hệ thống cấp nhựa (Hình 1.19).

Chức năng : Cấp nhựa vào lòng khuôn. Bao gồm các bộ phận chính.

- Cuống phun : Là chỗ nối giữa vòi phun của máy và kênh nhựa.

- Kênh nhựa : Là đoạn kết nối giữa cuống phun và miệng phun. Kênh nhựa phải thiết kế ngắn để nhựa có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà không bị mất nhiệt. Kích thước của khênh 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 miệng phun.

- Miệng phun : Là miệng mở giữa lòng khuôn và kênh nhựa. Các miệng phun thường được giữ kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếu cần thiết. Các miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa nhưng nhước điểm là cần có them nguyên công cắt bỏ sau khi tạo hình và tạo ra vết cắt lớn cho sản phẩm.

4.1.4 Hệ thống làm nguội khuôn.

Để làm nguội khuôn và để thời gian làm nguội ngắn, cần phải biết đặt hệ thống làm nguội vào chỗ nào và dùng hệ thống làm nguội nào. Điều này rất quan trọng vì thực tế thời gian làm nguội chiếm 50-60% toàn bộ chu kỳ phun. Do đó làm nguội có hiệu quả rất quan trọng để làm giảm thời gian của cả chu kỳ.

Khi thiết kế hệ thống làm nguội cần chú ý các vấn đề sau :

- Kênh làm nguội nên đặt gần nhau nhưng phải chý ý đến đô bền cơ học của khuôn.

- Kênh làm nguội nen đặt gần bề mặt phân khuôn nhưng phải chú ý đến độ bền cơ học của khuôn.

- Đường kính của kênh làm nguội phải phù hợp với khuôn và nên giữ nguyên như vậy trên suốt chiều dài làm nguội để tránh gây ra tốc độ chảy của chất lỏng làm nguội khác nhau.

- Nên chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vòng để tránh cho kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh nhiệt độ lớn giữa các vùng được làm nguội.

Khi tiến hành tính toán cho hệ thống làm nguội cần làm nguội các bộ phận sau của khuôn:

- Làm nguôi các tấm khuôn

- Làm nguội lõi :

4.1.5 Hệ thống đẩy sản phẩm, cuống phun , kênh nhựa, miệng phun.

Chức năng: Lấy sản phẩm, đẩy kênh nhựa hay cuống phun ra khi khuôn mở. Hệ thống đẩy phải thỏa mãn những yêu cầu sau :

- Khoảng đẩy phải đủ lớn để có thể đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn.

- Khi sản phẩm được lấy ra thì hệ thống đẩy phải được trở về vị trí ban đầu.

- Thiết kế hệ thống đẩy phải đảm bảo không làm yếu khuôn sau.

- Độ dày tấm đẩy phải đủ để không bị uốn cong và tạo lực đẩy không đều trên toàn bộ bề mặt sản phẩm.

Hệ thống đẩy dùng chốt đẩy: (Hình 1.27)

- Thông thường khi dùng chốt đẩy là các chốt tròn, nhưng cũng có trường hợp có hình dạng khac có thể có tiết diện hình vuông.

Sự đẩy cuống phun, kênh nhựa, miệng phun.

Quá trình này gồm 2 việc :

- Kéo cuống phun ra khỏi khuôn khi khuôn mở. (Hình 1.32)
- Đẩy kênh nhựa, miệng phun ra khỏi khuôn sau. (Hình 1.33)

4.1.6 Lỗ thoát khí (Air Vent).

Khi nhựa điền đầy vào trong lòng khuôn, dưới áp suất và nhiệt độ cao không khí cần được đẩy ra khỏi lòng khuôn. Nếu không thì lòng khuôn không được điền đầy hoàn toàn, gây rỗ khí, gây cháy trên bề mặt sản phẩm. Để thoát hết khí người ta thường dùng những cách sau đây :

- Tạo ra một rãnh sau tại mặt phân khuôn. Rãnh này có độ rộng từ 5 – 100 µm. Độ sâu của rãnh có thể tham khảo bảng sau trích trang 35 [ 17 ].

4.1.7 Các chi tiết tiêu chuẩn của khuôn

Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng (Hình 1.36)

Chức năng chính là đưa khuôn trước và khuôn sau thẳng hàng. Một bộ khuôn bình thường có 4 bộ chốt và bạc dẫn hướng. Để tránh nhầm lẫn trong việc lắp ráp người ta có thể thiết kế một bộ xe dịch đi so với 3 bộ khác. Thông thường có thể đánh số tịa các vị trí các chốt và bạc :V. Giới thiệu về máy ép phun.

5.1  Phân loại tổng quát máy ép phun nhựa.

5.1.1  Phân loại theo vật liệu được phun.

- Máy phun nhựa nhiệt dẻo.

- Máy phun nhựa đặt nhiệt.

5.1.2 Phân loại theo tư thế làm việc của máy phun nhựa.

- Máy phun nhựa thẳng đứng.

- Máy phun nhựa nằm ngang.

5.1.3  Phân loại theo kiểu đường phun.

- Đường phun chiều trục (đường từng đoạn).

- Phun theo đường.

4.1.3 Phân loại theo  hệ thống kẹp.

- Máy phun nhựa có hệ thống kẹp thủy lực.

- Máy phun nhựa có  hệ thống kẹp thủy lực – cơ khí.

5.2 Cấu tạo chung của máy ép phun nhựa.

5.2.1 Cấu tạo chung.

Máy ép phun có cấu trúc theo hình 1.40, gồm một ống hình trụ và chia theo chức năng gồm 3 phần : Đầu, thân và đuôi. Phần đuôi nối liền với một bộ phận hình phễu nơi chưa hạt nhựa. Phần thân được bao xung quanh bởi những  băng điện trở và phần đầu là bộ phận rời, nối liền và có thể đóng mở với phần thận bằng bản lề. Bên trong ống hình trụ là một trục xoắn ốc quay quanh trục của chính nó nhờ tác động của máy kéo thong qua cơ cấu truyền lực tiếp nối phía sau của trục. 

5.2.3 Chức năng cụm kẹp chặt.

- Giữ cho 2 khuôn thẳng hàng với nhau.

- Giữ cho khuôn đóng kín trong khi ép  phun, chống lại lực ép phun.

- Mở và đóng khuôn vào những thời điểm phù hợp.

Cụm kẹp chặt gồm có tấm cố định và tấm di động và cơ cấu để truyền động. Cơ cấu này dựa trên một lực ép được tác động bở một pittong thủy lực hoặc một đòn khuỷu cơ khí.

5.3  Giới thiệu một số cụm phun của máy ép phun nhựa.

5.3.1 Piston phun một giàn : (Hình 1.41)

Đây là loại cụm phun cũ nhất, nó hoạt động như sau :

- Từ phễu, hạt nhựa được đưa đến xu lanh phun.

- Chuyển động lên phía trước của piston buộc các hạt đi tới bộ phận vòi phun.

- Xung quanh xi lanh sẽ là cụm nung nóng, nó sẽ làm chảy dẻo  hạt nhựa.

- Chất dẻo lỏng qua vòi phun vào trong khuôn

5.3.3 Vít chuyển động qua lại theo đường : (Hình 1.4 )

Quá trình được thực hiện bởi một trục vít quay với chuyển động tịnh tiến trong xi lanh nung nóng. Khi trục vít quay, tạo ra sự chuyển động của vật liệu hạt từ phễu nguyên liệu và buộc vật liệu đi dọc theo thùng xi lanh nóng. Khi vật liệu đến cuối cùng của trục vít thì trục vít chuyển động ngược lại để tách vật liệu ra. Sau đó, trục vít lại tiến lên và hoạt động như một piston đẩy vật liệu vào lòng khuôn.

5.4  Diễn biến một chu kỳ ép phun của máy ép phun nhựa (Hình 1.44)

Chu kỳ ép phun gồm 4 giai đoạn :

- Giai đoạn kẹp (Clamping) : Khuôn được đóng lại

- Giai đoạn phun (Injecticon) : Nhựa điền đầy vào khuôn

- Giai đoạn làm nguội (Cooling) : Nhựa được làm đặc lại trong khuôn

- Giai đoạn đẩy (Ejection) :  Đẩy sản phẩm nhựa ra khỏi khuôn

5.4.1 Giai đoạn kẹp :

Lúc đầu cụm xilanh kẹp đóng khuôn lại rất nhanh, sau đó chậm dần cho đến khi khuôn đóng hoàn toàn (không xảy ra tiếng động lớn).  

5.4.2  Giai đoạn phun :

Trong suốt giai đoạn này xảy ra ba quá trình. Đầu tiên, nhựa nóng chảy được phun vào khuôn rất nhanh do trục vít tiến về phía trước. Khi các lòng khuôn gần như  được điền đầy (Khoảng 95% lòng khuôn) thì quá trình định hình sản phẩm diễn ra do lòng khuôn có nhiệ độ thấp hơn. Nhựa nóng sẽ nguội dần và xảy ra hiện tượng co rút. 

5.4.3  Giai đoạn làm nguội :  (Hình 1.47)

Giai đoạn này bắt đầu ngay sau khi quá trình giữ kết thúc. Khuôn vẫn được đóng   và nhựa nóng trong khuôn được làm nguội cho đến khi đủ độ cứng để có thể được đẩy ra khỏi khuôn. Trong suốt quá trình này trục vít vẫn quay và lùi dần lại để chuẩn bị cho lần phun kế tiếp. Thời gian cho giai đoạn này phụ thuộc vào vật liệu nhựa mà ta ép.

PHẦN II.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN VỎ TRƯỚC QUẠT HỘP

I.  Phân tích sản phẩm

- Kết cấu chi tiết: Có dạng thành mỏng hình chử nhật .

Kích thước của chi tiết : 385x350x30 (mm).

Và  chi tiết có bề dầy s=3 (mm).

Với nhựa PP thì chi tiết có khối lượng G=0.393 (kg)

II. Thiết kế khuôn cho sản phẩm

Sản phẩm có kích thước khá lớn nên ta thiết kế khuôn chỉ đúc 1 sản phẩm,và số lượng cổng phun 4 cổng (có kết quả tối ưu số kênh dẫn ở phần sau).

2.1  Xác định loại máy phun.

Để xác định loại máy phun ta căn cứ vào các yếu tố sau:

- Lực kẹp khuôn.

- Áp suất phun.

- Kích thước lớn nhất của khuôn mà máy có thế chứa.

Chọn các thông số cơ bản ban đầu của máy éo phun như sau.

1. Áp suất phun của máy lớn nhất: Pmax = 200(MPa).

2. Chất lỏng phun: nhựa PP.

3. Nhiệt độ bề mặt khuôn: t= 55 ^oC

4. Nhiệt độ chất lỏng phu: t=255 ^oC

2.1.1  Tính toán lực kẹp khuôn.

Fc = P­­_I.A/S

Trong đó:

Fc: Lực kẹp khuôn (Tấn).

P_I: Áp lực phun lớn nhất của nhựa trong long khuôn (kgf/cm²).

Dựa vào kết quả phân tích dòng chảy bằng phần mêm moldflow và phần mêm thiế kế caita có các thông số sau.

* Diện tích sản phẩn chiếu lên mặt phẳng xoy vuông góc với phương lực kẹp khuôn.

Diện tích A= 0.039(m2) = 390(cm2).

2.1.2  Tính toán lực kẹp khuôn và chọn máy ép phun.

Áp suất phun lớn nhất trong lòng khuôn.

 P = 44.31 (MPa) = 443.1 (kgf/cm2).

A: Tổng diện tích hình chiếu của vật thể (cm²).

Ta có A = 390 (cm²).

S: Hệ số an toàn (s = 0,8)

Vậy Fc = ( 390 x 443.1)/0,8 =216011.25 (kg) = 216.1 (Tấn)

Vậy căn cứ vào lực ép khuôn, thông số của sản phẩm và kích thước trụ dẫn của máy ta chọn máy phun nhựa loại 280 tấn.

2.2  Xác định kết cấu khuôn

2.2.1 Chọn mặt phân khuôn.

Để lấy sản phẩm ra, nhất thiết phải mở khuôn, phần tiếp xúc giữa lòng và lõi khuôn gọi là mặt phân khuôn. Khi chọn mặt phân khuôn cần xem xét các yếu tố sau:

- Mặt phân khuôn không nên đặt ở vị trí nổi bật có thể ảnh hưởng đến tính thẩm mĩ của sản phẩm.

- Mặt phân khuôn được chọn sao cho khi lấy sản phẩm ra một cách dễ dàng nhất. Hạn chế việc phải sử dụng slide core (lõi trượt) vì làm cho kết cấu khuôn phức tạp và nâng giá thành.

- Nghiên cứu hướng chảy của vật liệu, xem xét quan hệ vị trí giữa cổng phân phối và mặt phân khuôn.

2.2.2 Chọn kết cấu khuôn.

Từ việc chọn mặt phân khuôn như trên ta chọn được loại khuôn có cắt ngang (có lõi mặt bên). 

Bộ phận lõi và bộ phận lòng khuôn là bộ phận mà vật liệu đặc biệt quan trọng, việc tạo ra sản phẩm không có vết xước, không có lỗ, khuôn có dị vật, mà độ cứng bề mặt đảm bảo là những yêu cầu hết sức quan trọng của vật liệu.

Theo công dụng của sản phẩm tạo hình, vì bề mặt chịu mài mòn, do đó muốn gia công bề mặt nhẵn, bóng, người ta sử dụng vật liệu có tính gia công mài mòn tốt.

Trong quá trình gia công bao giờ cũng xuất hiện những vết xước. Ta tránh sử dụng những loại vật liệu quá cứng để đảm bảo chế độ gia công và độ chính xác bề mặt. Do đó, ta chọn vật liệu có độ cứng thích hợp.

2.3 Xác định độ co ngót và kích thước khu vực lòng khuôn.

Sự sai lệch kích thước của sản phẩm khi gia nhiệt và kích thước của sản phẩm ở nhiệt độ thường được gọi là sự co ngót. Lượng co ngót về cơ bản là khác nhau tùy theo chủng loại nhựa, hình dáng và điều kiện tạo hình của sản phẩm.

Tuy nhiên trong thực tế kích thước khu vực lòng khuôn thường được tính theo công thức :

D = ( 1+α).M = (1 + 0,0175).M = 1,0175.M (mm)

Vì vật liệu của sản phẩm là nhựa PP nên α = 1.75%, ta có: D = 1,0175.M

Điều đó có nghĩa ta lấy kích thước thật của sản phẩm nhân với hệ số 1,0175 , ta sẽ có kích thước khu vực lòng khuôn và lõi khuôn.

 2.4 Chọn các tấm và phân bố các lỗ.

Với kết cấu của khuôn như đã chọn theo tiêu chuẩn ở trên, ngoài vị trí các lỗ như dẫn hướng, chốt hồi, đã được tiêu chuẩn có sẵn trên mỗi bộ khuôn thì tất cả vịt trí và các lỗ còn lại tôi tính toán vị trí, gia công như các hình vẽ dưới đây

2.5 Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm dùng chốt đẩy.

Để tháo sản phẩm ra khỏi khuôn ta lựa chọn hệ thống đẩy dùng chốt đẩy tròn. Cơ sở dẫn đến sự lựa chọn:

- Mỗi lần phun được 1 sản phẩm do chi tiết có kích thước lớn.

- Chốt đẩy là chi tiết tiêu chuẩn có thể mua sẵn.

- Cơ cấu đẩy bằng chốt đẩy tròn là cơ cấu đẩy đơn giản

2.7 Thiết kế hệ thống phun nhựa.

 2.7.1 cuống phun.

Cuống phun nối trực tiếp với vòi phun của máy ép phun để đưa nhự vào kênh dẫn qua miệng phun và vào long khuôn.

Đầu cuống phun nên làm càng nhỏ càng tốt nhưng phải đảm bảo điền đầy đồng đều các long khuôn(các vùng trong long khuôn)với nhau.góc côn của cuống phun phải đủ lớn để rễ dàng thoát khuôn.nhưng đường kính của cuống phun không quá lớn để giảm thời gian điền đầy.

- Khuôn của chi tiết có kích thước lớn và phải dùng 4 kênh dẫn.

- Sử dụng cuống phun có hình trụ côn, có đường kính 4mm-10mm. giảm lượng vật liệu lãng phí do cần điền đầy vào hệ thống kênh nhựa

2.7.2  Chọn lưa số kếnh dẫn nguội và đường kính kênh dẫn nguội.

2.7.2.1  Kênh dẫn nguội.

Kênh dẫn là cầu nối giữa miệng phun và cổng phun.làm nhiệm vụ đưa nhựa vào lòng khuôn.

Các yêu cầu kĩ thuật khi thiết kế kênh dẫn nguộn

+ giảm đến mức tối thiểu sự thây đổi tiết diện kênh dẫn.

+ nhựa trong kênh dẫn phải thoát khuôn rễ rang.

+ kênh dẫn càng ngắn càng tốt,để tránh mất áp và mất nhiệt khi điền đầy.

2.7.2.2  Kích thước kênh dẫn.

Chọn kênh dẫn có mặt tiết diện ngang là hình tròn:

Ưu điểm: + tỉ lệ thể tích qua mặt cắc ngang là lớn nhất.

+  tốc độ nguội chậm.

+  ít mất nhiệt và ma sát ít.

+  tâm kênh dẫn nguội sau cùng và duy trì áp suất giữ.

Nhược điểm: việc gia công rất khó khăn vì gia công trên hai nữa mặt khuôn,và đảm bảo sự đồng tâm của hai nữa đường tròn.

2.7.2.3  Tính toán đường kính kênh dẫn nguội.

Có công thức thực nghiệm:

D=D’*fl

Với  

D : đường kính kênh dẫn.

D’: đường kính kênh dẫn tham khảo.

Fl : hệ số chiều dài.

("thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa"-Vũ Hoài Ân_ trang 33)

Ta dùng đồ thị đễ xác định các hệ s

Chọn D = 8(mm) - đễ viết gia công đươc thực hiện rễ ràng hơn.

2.8 Thiết kế hệ thống làm nguội khuôn

2.8.1 Những điều cần lưu ý khi thiết kế.

Khi thiết kế cần xem xét quan hệ giữa việc điều tiết nhiệt độ khuôn và năng suất tạo hình, tính chất của sản phẩm.

Xuất phát từ tính tạo hình và năng suất tạo hình:

- Nếu nhiệt độ khuôn cao, vật liệu ở vào trạng thái nóng chảy. Do đó tính lưu động tốt, vật liệu sẽ điền đấy rất tốt trong lòng khuôn. Tuy nhiên sẽ mất nhiều thơi gian làm nguội do đó sẽ không tốt về năng suất.

Xuất phát từ quan điểm chống biến dạng:

- Nếu chiều dày sản phẩm lớn, nếu làm nguội không đảm bảo thì bề mặt của sản phảm sẽ xuất hiện vết lõm. Tuy nhiên dù chiều dày thành của sản phảm có thích hợp đi nữa nhưng nếu các bộ phận của sản phẩm không được làm nguội đồng đều sẽ làm cho các bộ phận co ngót khác nhau dẫn đến phát sinh khuyết tật cong, vênh, nứt, gãy. Do vậy việc giữ nhiệt độ các bộ phận giống nhau là rất quan trọng.

2.10  Quy trình ép, làm nguội khuôn và lấy sản phẩm ra

Khuôn được gá lên máy ép nhựa sao cho phần nửa khuôn trên lắp vào bàn máy tĩnh nơi có đầu phun nhựa, phần nửa khuôn dưới gá lên bàn máy động. Khi máy hoạt động thì bàn máy động sẽ ép hai nửa khuôn lại với nhau, nhờ có hệ thống chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng mà hai nửa khuôn ăn khớp với nhau chính xác. Khi hai nửa khuôn được khép chặt vào nhau thì lúc này hệ thống phun nhựa của máy hoạt động và phun nhựa vào trong lòng khuôn.

PHẦN III: ỨNG DỤNG MOLDFOLW KIỂM TRA VÀ TỐI ƯU DÒNG CHẢY

I. Giới thiệu .

Phần mềm mô phỏng ép nhựa moldfolw cung cấp các công cụ giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa việc thiết kế các bộ phận nhựa trong khuôn ép nhựa và dòng chảy nhựa trong quá trình đúc ép nhựa.việt sử dụng phần mềm mô phỏng  để mô phỏng các quá trình đúc, ép nhưa làm giảm nhu cầu cho việc thử nghiệm các mẫu thực tế tốn kém, cũng như dự đoán và giải quyết được các khuyết tật sản xuất và đưa ra thị trường một cách nhanh chóng.

 II.  Xây dựng bài toán .

2.1  Mục tiêu:

- Lựa chọn phương án thiết kế cổng phun phù hợp cho kết quả tốt nhất tối ưu nhất

- Tối ưu các thông số ép phun để chọn ra bộ thông số ép phun,các điều kiện ép phun đẻ đảm bảo kích thước của chi tiết trong vùng dung sai cho phép.

2.2 Các thông số tối ưu.

- Vị trí đặt cổng phun.

- Số cổng phun.

- Đường kính kênh dẫn.

III. Quy trình tối ưu các thông số.

3.1 Tìm vị trí cổng phun.

Bằng phần mềm moldfolw chúng em tìm được các vùng đễ đặc vị trí cổng phun tối ưu nhất.

Từ hình ảnh,những vùng có mau xanh dương là những vùng có thể đặt vị trí cổng phun tốt nhất và ngược lại những vùng màu đỏ là vùng có vị trí không tốt. Để phù hợp với thiết kế khuôn và mắt phân khuôn chúng em chọn vị trí công phun như sau.

3.2  Tối ưu số kênh dẫn.

Do kích thước chi tiết lớn nên viết sư dụng 1 cổng phun là không khả thi.vì vậy việc tìm ra số kênh dẫn phù hợp với khuôn sẽ giúp giảm thời gian phun,áp suất.giảm lượng nhựa trong kênh dẫn nếu chọn số kênh dẫn quá nhiều…

Tối ưu số kênh dẫn qua mối quan hệ.

- Số kênh dẫn và thời gian thời gian điền đầy.

- Số kênh dẫn và áp suất phun.

Giã sử với các thông số đầu vào như sau.

- Đường kính kênh dẫn: D = 8 (mm).

- Áp suất phun của máy: P = 200 MPa.

3.2.1  Số kênh dẫn và thời gian điền đầy.

Tìm sự thay đổi thời gian điền  đầy với số kênh dẫn thay đổi lần lược là 1 2 3 4 5 6.

- Với số kênh dẫn là 1:

Ta có kết quả t = 2.222 (s).

- Với số kênh dẫn là 2:

Ta có kết quả t = 1.57 (s)

3.2.2  Số kênh dẫn và áp suất phun.

Tìm sự thay đổi áp suất phun với số kênh dẫn lần lượt là 1 2 3 4 5 6 .

Với số kênh dẫn là 1.

Ta có kết quả P =59.57 (MPa)

Với số kênh dẫn la 3.

Ta có kết quả P =47.65 (MPa).

Với số kênh dẫn là 5.

Ta có kết quả P =44.63 (MPa)

Căn cứ vào 2 biểu đổ áp suất phun và thời gian điên đầy.kết hợp với các tiêu chí về gia công đơn giản và tiết kiệm vật liệu chảy trong kênh dẫn chúng em chon số kênh dân băng 4.

3.3 Tối ưu đường kính kênh dẫn.

Đường kính kênh dẫn trong khuôn là kính thước rất quan trọng.nó ảnh hưởng tới thời gian điền đầy.áp suất phun…việt tối ưu kích thước đường kính kênh dẫn sẽ giúp giản được thời gian,giá thành của sản phẩn đảm bảo an toàn trong quá trình đúc sản phẩm.

Tối ưu đường kinhs kênh dẫn qua mối quan hệ.

- Số kênh dẫn và thời gian thời gian điền đầy.

- Số kênh dẫn và áp suất phun.

3.4 Nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa.

Nhiết độ khuôn và nhiệt độ nhựa ảnh hưởng áp suất phun thời gian điên đầy.

- Nhiệt độ bề mặt của khuôn sẽ ảnh hưởng tới áp suất phun,thời gian điền đầy .qua phân nay chúng em tìm ra sự thay đổi áp suất phun thời giân điền đầy khi nhiệt độ khuôn thay đôi và chọn ra nhiệt độ hợp lí.

- Chất lỏng dùng trong quá trình ép phun là nhựa PP nên nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa khuyên dùng là 255^○c và 55^○c.tìm sự thay đổi áp suất phun khi nhiệt độ khuôn và chất long thay đôi lần lược.

3.6  Đường kính và cách bố trí kênh làm mát tới chất lượng bề mặt sản phẩm.

3.6.1 Đường kính kênh làm mát.

Ở phần 2 chúng em đã tính toán đường kính kênh làm mát: d= 10(mm). Đây là công thức tính toán được dùng chủ yếu là lấy từ những kinh nghiểm đi trước không mang tính trực quan.nên chung em dùng moldflow để kiêm tra và chọn ra đường kính tốt nhất.

3.6.2 Cách bố trí kênh làm mát.

Do chi tiết đa phần là mặt phẳng và kích thước lớn nên cách bố trí kênh làm mát tốt nhất  là mặt trên và dưới bề mặt của sản phẩm.

Kết luận : kết quả đạt được của quá trình mô phỏng kiểm tra và tối ưu dòng chảy chung em đạt được

- Vị trí đạt cổng phun hợp lý.

- Số lượng kênh dẫn : 4 kênh.

- Đường kính kênh dẫn: d= 8(mm).

- Nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa: 55^○c - 255^○c.

- Thời gian làm nguội. t= 16(s).

- Thời gian chu kỳ ép phun t=20 (s).

- Áp suất máy P=200MPa.

PHẦN IV : THIẾT KẾ KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM CATIA V5R21

 I. Ứng dụng phần mềm CATIA V5R21 để xây dựng mô hình sản phẩm

Vì sản phẩm có nhiều bề mặt phức tạp nên  trong catia ta sử dụng modul chính là Shape .Các bước tiến hành như sau:

Start/Shape/Generative Shape Design để chọn môi trường thực hiện:

Tạo Sketch như hình vẽ:

Chọn lệnh Extrude

Cuối cùng ta được chi tiết hoàn chỉnh:

II. Ứng dụng phần mềm CATIA V5R21 để thiết kế khuôn

Từ bản vẽ chi tiết ta tiến hành tách khuôn và thiết kế khuôn.Các bước tiến hành như sau:

2.1 Tạo mặt phân khuôn

Vào môi trường tách khuôn Start/Mechanical Design/Core & Cavity Design

Bây giờ ta thực hiện thao tác tăng giảm tỷ lệ để tính toán độ co ngót.

Kích chuột vào biểu tượng  Scaling nhập giá trị tỷ lệ là 1.015 và chọn mặt xy nhấn OK. Lặp lại đối với mặt yz và zx

Pulling Direction chọn hướng rút khuôn

Mặt phân khuôn vừa tạo Core về Cavity:

Mặt lõi ngang

2.2 Kế kết cấu khuôn cho sản phẩm

2.2.1 Tạo bộ khuôn

Để tạo bộ khuôn cơ sở ta tiến hành như sau.

Chọn biểu tượng quyển sách để vào thư viện kích thước khuôn.

Chọn khuôn tiêu chuẩn Dme số hiệu N6070 có độ dày như sau:

Cavity: 76 mm , Core : 76 mm

2.2.2 Tạo mặt phân khuôn cho chi tiết

Trước tiên ta định vị mặt phân khuôn bằng lệnh manipulation.

Sau đó nhấp chuôt phải vào CavityPlate chọn Split chọn mặt phẳng cắt để tạo mặt phân khuôn.

Chọn mặt cavity và mũi tên hướng lên trên.

Ta làm tương tự cho CorePlate (Chọn mũi tên hướng xuống dưới).

2.2.3  Lắp ráp chi tiết vào khuôn

2.2.3.1  Lắp trục dẫn hướng

Chọn biểu tượng lệnh để tạo trục dẫn hướng từ trong thư viện chuẩn  DME theo đường dẫn sau DME→ LeaderPin-FSN chọn trục dẫn kích thước phù hợp.Vị trí khoan lỗ để lắp trục dẫn hướng ta chọn là khoan từ tấm CavityPlate đến tấm CoresuppostPlate:

2.2.3.2 Lắp bạc dẫn hướng

Chọn biểu tượng lệnh để tạo bạc dẫn hướng từ trong thư viện chuẩn  DME theo đường dẫn sau DME→Bushing_FBC chọn bạc dẫn kích thước phù hợp Vị trí khoan lỗ để lắp bạc dẫn hướng ta chọn là khoan từ tấm CoresuppostPlate đến tấm CorePlate

2.2.3.5  Lắp bulong cố định phần khuôn trên

Chọn biểu tượng lệnh trên thanh công cụ FixingComponents để tạo các bulong từ thư viện chuẩn DME theo đường dẫn DME→CapScrew_Is610 chọn kích thước phù hợp.Lỗ lắp bulong khoan từ tấm CampingPlate đến CavityPlate

2.2.3.7  Lắp cuống phun

Chọn biểu tượng lệnh trên thanh công cụ Injection Components để tạo cuống phun lắp trênkhuôn.Cuống phun lấy trong thư viện. DME→SprueBusing_AGM.

 Lỗ lắp cuống được khoan từ tấm ClampingPlate đến CavityPlate

2.2.3.11  Lắp chốt đẩy sản phẩm.

Chọn biểu tượng lệnh trên thanh công cụ MoldEjector để tạo chốt đấy trong thư viện chuẩn DME theo đường dẫn DME→EjectorPin_EC.Lỗ lắp cuống được khoan từ tấm EjectorPlate A đến CorePlate.

2.2.3.12  Lắp hệ thống làm mát.

Để thiết kế hệ thống làm mát ta làm như sau:

Chọn InjectionSide→CavityCooling đúp chuột PartBody. Click Point để xác định điểm đầu và điểm cuối. Chọn biểu tượng lệnh  trên thanh công cụ Injection Components để tạo các kênh làm mát .Tương tự cho CoreCooling.

2. 2.3.13 Lắp hệ thống cam xiên và chốt xiên

Tương tự ta lắp thêm một số chi tiết khác như: Lò xo, Chốt đỡ, Bạc mở rộng, Cuống nước

Cuối cùng ta được bộ khuôn hoàn chỉnh.

PHẦN V.

LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KHỐI LÒNG KHUÔN, LÕI KHUÔN.

I. Phân tích chi tiết gia công, điều kiên làm việc, tính công nghệ trong kết cấu. Xác định dạng sản xuất và phương pháp chế tạo phôi.

1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.

Lòng khuôn và lõi khuôn có vai trò quan trọng vì nó quyết định đến hình dáng ngoài và bên trong của sản phẩm,ngoài ra còn quyết định tính thẩm mỹ,chất lượng của sản phẩm. bên cạnh đó nó củng ảnh hưởng tới độ chính xác khi làm việc của khuôn. Vì vậy để sản xuất chế tạo có kiểu dáng ,tính thẩm mỹ củng như chất lượng cao thì việc chế tạo lòng khuôn và lõi khuôn cần đạt chất lượng cao.

1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu.

Do kích thước của sản phẩm lớn nên kết cấu của khuôn chi có một long khuôn,nên việc chế tạo phức tạp hơn,đảm bảo độ chính xác cao để quá trình lắp ghép các bề mặt được thuận lơi.

1.3  Xác định dạng sản xuất.

Thông thường trong sản xuất các sản phẩm nhựa,khuôn được sản xuất dưới dạng sản xuất đơn chiếc,việc chế tạo khuôn được chia làm hai giai đoạn.

- Giai đoạn I: Gia công các bề mặt ngoài để tạo hình dáng,kích thước của khuôn. Giai đoạn này không đòi hỏi độ chính xác cao và có thể thực hiện trên máy vạn nang thông thường.

- Giai đoạn II: Gia công hệ thống lòng khuôn,lõi khuôn và hệ thống lỗ dẫn hướng hai nữa khuôn, mặt phân khuôn. Đây là giai đoạn gia công chính xác, yêu cầu chất lượng bề mặt cao. Các nguyên công trong giai đoạn này ngày nay được thực hiện trên máy điều khiển số CNC.

1.4  Xác định phương pháp chế tạo phôi.

Kích thước chi tiết lòng khuôn  là 696x596x75 là dạng tấm phẳng.để đảm bảo  yêu cầu  kỹ thuật và tính kinh tế cao ta chọn phương pháp chết tạo phôi là:

Chọn phôi cán.vất liệu làm phôi tấm lòng lõi là thép C45

Kích thước phôi là 700x600x80 (mm).

II. Lập sơ đồ nguyên công:

2.1 Bản vẽ thiết kế sản phẩm và khối khuôn sản phẩm.

III.  Thiết kế các nguyên công.

3.1  Nguyên công 1: Phay thô + tinh  mặt phẳng lớn 1.

* Sơ đồ gá đạt.

* Chọn máy: phay đứng vạn năng  6H12, có thông số máy như sau.

- Công suất động cơ chính là: 7 kW.

- Công suất động cơ chạy dao: 1.7 kW.

- Giới hạn vòng quay : 30-1500 vòng/phút.

- Cấp tốc độ là : 18

* Chọn dao:  dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim T15K6

* Tính toán các thống số gia công:

+ Phay thô mặt lớn 1:

Chiều sâu cắt t=1,5mm

Lượng chạy dao răng Sz= 0,15 mm/răng

Chiều rộng phay B= 55 mm

Vận tốc cắt được tra theo bảng: 5.126 Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy tập 2 có: V=316 m/ph

Vận tốc tính toán : V_t =V.k₁.k₂.k₃.k₄.k₅.k₆

Lượng chạy dao vòng S_v=S_z.Z= 0,15.4=0,6 mm/vg

Lượng chạy dao phút S_ph= S_z.Z.n= 0,15.4.720= 435 mm/ph

+ Phay tinh mặt lớn 1:

Chiều sâu cắt t= 0.2 mm

Lượng chạy dao răng Sz= 0,1 mm/răng.

Chiều rộng phay B= 55

Vận tốc cắt được tra theo bảng: 5-126 Sổ tay Công Nghệ Chế Tạo Máy tập 2 ta có : V=316m/ph

Vận tốc tính toán : V_t =V.k₁.k₂.k₃.k₄.k₅.k₆

Tra theo bảng 5-126 Sổ tay Công Nghệ Chế Tạo Máy tập 2,ta có

K₁=1; K₂=0.8; K₃=1; K₄=1; K₅=0.89.

Tra theo bảng 5-125, Sổ tay Công Nghệ Chế Tạo Máy tập 2 ta có:   K₆ =1.

Vận tốc tính toán :  Vt=316.1.0.8.1.1.0.89.1= 225 m/ph.

Lượng chạy dao vòng S_v=S_z.Z= 0,1.4=0,4 mm/vg

Lượng chạy dao phút S_ph= S_z.Z.n= 0,1.4.720=288 mm/ph

3.3 Nguyên công 3: phay thô +phay tinh mặt bên thứ nhất.

* Sơ đồ gá đặt.

* Chọn máy: chọn máy phay vạn năng năm ngang 6H83 có các thông số như sau.

- Công suất động cơ chính: 10kW.

- Công suất động cơ chậy dao : 1.7 kW.

- Hiệu suất : 0.75

- Giới hạn vòng quay : 30-1500( vong/phút)

- Số cấp tốc độ : 18.

Chọn dao: Chọn dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng có D/z=80/5

* Tính toán các thông số gia công:

+ Gia công thô mặt thứ nhât.

Chiều sâu cắt t=1,5

Lượng chạy dao răng Sz=0,15 mm/răng

Chiều rộng phay B= 85 mm

Lượng chạy dao vòng S_v=S_z.Z= 0,15.5=0,75 mm/vg

Lượng chạy dao phút S_ph= S_z.Z.n= 0,15.5.1180= 885 mm/ph

+ Gia công tinh mặt bên thứ nhất.

Chiều sâu cắt t=0,2 mm

Lượng chạy dao răng Sz=0,1 mm/răng

Chiều rộng phay B= 52 mm

Lượng chạy dao vòng S_v=S_z.Z= 0,1.5=0,5 mm/vg

Lượng chạy dao phút S_ph= S_z.Z.n= 0,1.5.1500= 750 mm/ph

3.4 Nguyên công 4.5.6 : Phay thô + phay tinh các mặt bên thứ ,thứ 2 và thứ 4

Cách bố trí gá đặt chi chiết,chọn dao chon máy như nguyên công 3.

Các thông số gia công  đươc lấy tương tự như bảng 4.2

3.5 Nguyên công 7. Mài mặt phăng lớn 1:

Chọn máy: máy mài phẳng 3Ӆ723

Kích thước lớn nhất mà máy có thể gia công được: 1600x400x400

Số vòng quay trục chính của đá mài: 1450 vg/ph

Hiệu suất của máy mài: 0,8

Chọn đá: A60V6 có D=200mm, H=60mm.

3.8 Nguyên công 10 và 11: khoan kênh làm mát và khoan lỗ chốt xiên.

Để khoan các đường ống làm mát này ta dùng mũi khoan sâu và khoan   trên máy khoan cần 2H53. Các đường dẫn nước làm mát này không đòi hỏi độ chính xác không quá cao cho nên định vị không cần khống chế tất cả 6 bậc tự do. Khoan bằng phương pháp lấy dấu để khoan.

Chọn máy: Máy khoan cần 2H53

Chọn dao: Mũi khoan ruột gà loại dài thép gió

33.9. Nguyên công 12:  khoan,khoét.doa và taro các lỗ chốt dẫn hướng và chốt đẫy.

Để khoan các đường ống làm mát này ta dùng mũi khoan sâu và khoan   trên máy khoan cần 2H53. Các đường dẫn nước làm mát này không đòi hỏi độ chính xác không quá cao cho nên định vị không cần khống chế tất cả 6 bậc tự do. Khoan bằng phương pháp lấy dấu để khoan.

Chọn máy: Máy khoan cần 2H53

Chọn dao: Mũi khoan ruột gà loại dài thép gió

+ Bước 1: Khoan lỗ Ø6

Chiều sâu cắt t= 6/2  = 3mm

Lượng chạy dao: tra bảng 5.77 trang 21 [2] được S=0,2mm/vòng

Tra theo máy được n_m= 300 v/ph ( bảng phụ lục 8 [10] )

Trong đó các hệ số và số mũ được tra trong bảng 5.32 trang 25 [3]  được 

C_M=0,0345; q=2,0; y=0,8.

Mx=10.0,0345. 6^2,0.0,2^0,8.1= 6 Nm

Lực chiều trục:

Po=10.C_p.D^q.S^y.k_p

Trong đó các hệ số và số mũ được tra trong bảng 5.32 trang 25 [3] được

Cp=68; q=1,0; y=0,7.

Po= 10.68.6¹.0,2^0,7.1= 1233 N

Bước 2: Khoan lỗ Ø26

Chiều sâu cắt t= 26/2= 13mm

Lượng chạy dao: tra bảng 5.87 trang 84 [3] được S=0,6mm/vòng

Mô men xoắn khi khoan:

Mx=10.C_M.D^q.S^y.k_p

Trong đó các hệ số và số mũ được tra trong bảng 5.32 trang 25 [3]  được 

C_M=0,0345; q=2,0; y=0,8.

Mx=10.0,0345. 26^2,0.0,6^0,8.1= 59,1 Nm

Lực chiều trục:

Po=10.C_p.D^q.S^y.k_p

Trong đó các hệ số và số mũ được tra trong bảng 5.32 trang 25 [3] được

Cp=68; q=1,0; y=0,7.

Po= 10.68.26¹.0,6^0,7.1= 10763 N

 3.11 Nguyên công 14: nguyên công xung điện cực.

Để tạo cổng gate runer chúng ta dùng máy xung điện cực.

Tạo các bề mặt gia công mà dao phay không thể thực hiện được.

3.12 Nguyên công 15: mạ điện crom.

Để tạo độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt lòng khuôn.

3.1 3 Nguyên công 16: nguội khuôn.

- Ta dùng giấy giáp,đá mài cầm tay….để sử lại profile khuôn.

- Đánh bong lòng khuôn bằng vải.

3.1.3 Tổng kiểm tra.

- Kiểm tra độ không phẳng của 2 mặt phẳng đáy bằng đồng hồ so,độ không  phăng < 0.1 (mm).

- Kiểm tra độ không song song của 2 mặt phẳng đáy bằng đồng hồ so,độ không song song < 0.1(mm).

IV. Lập trình gia công CNC trên CATIA.

Quá trình mô phỏng gia công trên CAATIA nhằm mục đích tạo ra chương trình gia công,để gia công sản phẩm trên máy CNC,mô phỏng và kiểm tra quy trình gia công trước khi sản xuất thực tế.

4.1 Gia công lòng khuôn

+ Bước 1: Phay thô lòng khuôn  với dao có đường kính ϕ10

Tốc độ quay trục chính N=14300 (vòng/phút).

Tốc độ tiến dao Vf=40(m/phút).

Lượng tiến mỗi lưỡi cắt:

F_z=0.002 (mm)

Tốc độ cắt.

v_c=50 (m/phút)

Chiều sâu cắt: H=0.25D=0.25(mm).

+ Bước 2: Phay tinh lòng khuôn với dao có đường kính ϕ4

Tốc độ quay trục chính N=19000 (vòng/phút).

Tốc độ tiến dao Vf=60(m/phút).

Lượng tiến mỗi lưỡi cắt:

F_z=0.002 (mm)

Tốc độ cắt.

v_c=80 (m/phút)

4.2 Gia công lõi khuôn

+ Bước 1: Phay thô lõi khuôn với dao có đường ϕ10.

Tốc độ quay truc chính N=14300 (vòng/phút).

Tốc độ tiến dao Vf=40(m/phút).

Lượng tiến mỗi lưỡi cắt:

F_z=0.002 (mm)

Tốc độ cắt.

Vc=50 (m/phút)

Chiều sâu cắt: H=0.25D=0.25(mm).

+ Bước 2:Phay tinh lõi khuôn  với dao có đường ϕ4

Tốc độ quay trục chính N=19000 (vòng/phút).

Tốc độ tiến dao Vf=60(m/phút).

Lượng tiến mỗi lưỡi cắt:

F_z=0.002 (mrn)

+ Tốc độ cắt.

Vc=80 (m/phút)

Chiều sâu cắt Max: H=0.25D=0.25(mm).

KẾT LUẬN

   Sau thời gian gần 3 tháng nghiên cứu và tìm hiểu đề tài: “Ứng dụng phần mềm CATIA thiết kế khuôn ép phun cho chi tiết vỏ quạt hộp. Lập quy trình công nghệ gia công lõi khuôn.” với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo:GS.TS………….. đề tài đã đạt được một số kết quả sau:

- Tổng quan về công nghệ thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa.

- Tính toán thiết kế khuôn sản phẩm vỏ trước quat hộp.

- Ứng dụng moldflow kiểm tra và tối ưu dòng chảy.

- Thiết kế khuôn bằng phần mềm CATIAV5R21.

- Lập quy trình gia công khối lòng lõi khuôn.

   Mặc dù tác giả đã rất cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu để đạt được kết quả như mong muốn, nhưng do thời gian, điều kiện và kiến thức còn hạn chế nên đề tài chỉ dừng lại ở việc lập quy trình công nghệ gia công các chi tiết cơ bản của khuôn như: tấm áo lòng khuôn tĩnh, tấm lòng khuôn tĩnh, tấm áo lõi khuôn động , tấm lõi khuôn động. Mặt khác, do điều kiện thực tế không cho phép nên đề tài cũng chỉ dừng lại ở việc ứng dụng máy CNC để gia công được sản phẩm là tấm lõi khuôn động. Do đó hướng phát triển của đề tài là gia công thực tế tất cả các bộ phận để chế tạo ra một bộ khuôn ép nhựa hoàn chỉnh. Và có thể nghiên cứu thêm vấn đề mô phỏng dòng chảy trong khuôn, phân tích dòng chảy trong khuôn để xác định được nhiệt độ, áp suất, khả năng điền đầy của khuôn và một số vấn đề liên quan khác.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                                                             Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                       Sinh viên thực hiện

                                                       …………….

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa.

Biên soạn: PGS.TS Vũ Hoài Ân

2. Sổ tay dụng cụ cắt và dụng cụ phụ

Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

Biên soạn: GS.TS Trần Văn Địch

3. Sổ tay dung sai lắp ghép.

Biên soạn: Ninh Đức Tốn

4. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - Tập 1, 2,3

Biên soạn :GS.TS Nguyễn Đắc Lộc

PGS.TS Lê Văn Tiến

PGS.TS Ninh Đức Tốn

PGS.TS Trần Xuân Việt

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"