MỤC LỤC
MỤC LỤC…………………………………………………………………….....................................................................................i
DANH MỤC HÌNH ẢNH…………………………………………………........................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………………………........................................................................................iii
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA VÀ KHUÔN MẪU….…………………............................................................. 1
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển. ……………………..........................................................................................................1
1.1.1. Trên thế giới………………………………………………………………..........................................................................…1
1.1.2. Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam……………………………………................................................................….….…..2
1.2. Mục tiêu và Phương pháp thực hiện đề tài…………………...............................................................................................3
1.2.1. Tính cấp thiết của đề tài………………………………………………........................................................................….….3
1.2.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài……………………………...........................................................................…..4
1.2.3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài…………………………………………….................................................................................4
1.2.4. Phương pháp nghiên cứu……………………………………………..................................................................................5
1.3. Giới thiệu chung về khuôn ép nhựa.………………….........................................................................................................5
1.3.1. Khái niệm về khuôn………………………………………..........................................................................................…….5
1.3.2. Phân loại khuôn ép phun…………………………………………………….................................................................……7
1.3.3. Các bộ phận chính của khuôn ép nhựa………………………………………...........................................................…….8
Chương 2: THIẾT BỊ VÀ VẬT LIỆU TRONG CHẾ TẠO KHUÔN.…………………...........................................................…12
2.1. Vật liệu nhựa.…………………..........................................................................................................................................12
2.1.1. Nhựa nhiệt rắn……………………………………………………………....................................................................……12
2.1.2. Nhựa nhiệt dẻo……………………………………………………………...........................................................................13
2.1.3. Nhựa định hình………………………………………………………………............................................................……....13
2.2. Vật liệu chế tạo khuôn…………………............................................................................................................................14
2.2.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn vật liệu làm khuôn……………………............................................................14
2.2.2. Vật liệu làm thân khuôn………………………………………………………..............................................................……15
2.2.3. Vật liệu cho các miếng ghép và tấm khuôn cho khuôn trên và khuôn dưới………………….........................................15
2.3. Thiết bị chế tạo khuôn mẫu.…………………....................................................................................................................16
2.3.1. Hệ thống hỗ trợ ép phun có 04 hệ thống chính (Injection press support system)…………………................................17
2.3.2. Hệ thống phun (press system)………………………………………………............................................................……...20
2.3.3. Phân loại các loại máy phun…………………………………………………….............................................................…..22
Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM NX VÀO TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN SẢN PHẨM KHAY ĐỰNG THUỐC........ 25
3.1. Thiết kế sản phẩm.............................................................................................................................................................25
3.1.1. Công dụng, hình dáng, đặc điểm của sản phẩm…………....................................................................................….….25
3.1.2. Yêu cầu kĩ thuật cho sản phẩm…………………………......................................................................................…….…26
3.2. Thiết kế khuôn...................................................................................................................................................................27
3.2.1. Sơ đồ tuần tự thiết kế khuôn trên NX……….........................................................................................…………….…..27
3.2.2. Xác định số lòng khuôn……………………….......................................................................................………………….29
3.3. Tách khuôn.......................................................................................................................................................................31
3.3.1. Tạo vỏ khuôn – Mold Base Library………………………........................................................................................……39
3.3.2. Thiết kế vòng định vị và bạc cuống phun…………………......................................................................................……40
3.3.3. Thiết kế chốt đẩy sản phẩm……………………………......................................................................................………..44
3.3.4. Thiết kế kênh dẫn nhựa và miệng phun……………………...................................................................................…….49
3.3.5. Thiết kế đường làm mát………………………………………………...................................................................….…….56
3.4. Thiết kế lò xo và trụ chống võng khuôn…………………..................................................................................................59
3.5. Mô phỏng, phân tích dòng chảy trên phần mềm NX.…………………..............................................................................65
3.5.1. Vị trí đặt cổng phun tối ưu ……………………………………..................................................................................……65
3.5.2. Cơ sở tính toán thời gian điền đầy sản phẩm………………………………............................................................…….66
3.5.3. Mô phỏng, kiểm nghiệm trên phần mềm NX…………………………………...........................................................……68
Chương 4: QUY TRÌNH GIA CÔNG LÒNG KHUÔN VÀ LÕI KHUÔN …………………....................................................…72
4.1. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn.…………………..............................................................................................72
4.1.1. Phân tích chức năng làm việc, tính công nghệ của chi tiết, xác định dạng sản xuất và phương pháp chế tạo phô.....72
4.1.2. Tiến trình công nghệ gia công lòng khuôn…………………………………...........................................................….…...74
4.2. Quy trình công nghệ gia công áo lõi khuôn.…………………............................................................................................98
4.2.1. Chọn phôi………………………………………………………………….....................................................................……99
4.2.2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết……………………………...........................................................……….99
4.2.3. Tiến trình công nghệ gia công tấm áo lõi khuôn……………………………...........................................................…….99
4.3. Quy trình công nghệ gia công lõi khuôn. ……………………......................................................................................…114
4.3.1. Chọn phôi……………………………………………………………………..............................................................…….114
4.3.2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết…………………………...............................................................……..114
4.3.3. Tiến trình công nghệ gia công lõi khuôn…………………………………..........................................................….……115
4.4. Ghép lõi khuôn vào tấm áo lõi khuôn để gia công…………………...............................................................................122
4.5. Tiến trình công nghệ gia công lõi khuôn…………………..............................................................................................123
4.5.1. Nguyên công 1: Phay lõi khuôn bằng máy phay CN.C…………………….........................................................……123
4.5.2. Nguyên công 2: Đánh bóng……………………………………………………...........................................................….124
4.5.3. Nguyên công 3: Kiểm tra………………………………………………………...........................................................….125
4.6. Hướng dẫn sử dụng và bảo quản khuôn.…………………............................................................................................125
4.6.1. Sử dụng khuôn………………………………………………………................................................................………….125
4.6.2. Bảo quản khuôn……………………………………………………….............................................................…..………126
Chương 5: KẾT LUẬN..…………………............................................................................................................................127
TÀI LIỆU THAM KHẢO..…………………............................................................................................................................128
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA VÀ KHUÔN MẪU
1.1.Lịch sử hình thành và phát triển
1.1.1. Trên thế giới
Trên thế giới, cuộc cách mạng về máy tính điện tử đã có tác động lớn vào nền sản xuất công nghiệp. Đặc biệt trong ngành chế tạo khuôn mẫu hiện đại, công nghệ thông tin (CNTT) đã được ứng dụng rộng rãi, để nhanh chóng chuyển đổi các quá trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang kiểu sản xuất công nghệ cao (CNC); nhờ đó các giai đoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bước được tự động hoá. (CAD/CAM – trong đó: CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử; CAM là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử, còn gọi là gia công điều khiển số).
Chu kỳ hình thành sản phẩm công nghiệp theo phương thức hiện đại là ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM-CNC để thiết kế gia công và lắp ráp sản phẩm nhằm sáng tạo sản phẩm nhanh đáp ứng nhu cầu của thị trường. Trong đó kỹ thuật vi xử lí máy tính và kỹ thuật dò hình số hoá từ vật mẫu là công cụ đắc lực để sáng tạo sản phẩm công nghiệp.
1.1.2. Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam
Trong vòng mười năm trở lại đây, ngành nhựa trở thành ngành có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất trong cả nước. Sản phẩm nhựa Việt Nam đã có mặt trên 40 quốc gia và vẫn không ngừng tăng trưởng. Ngành nhựa phát triển lớn mạnh kéo theo sự ra đời của nền công nghiệp khuôn mẫu để hỗ trợ là điều tất yếu. Chính điều này đã tạo nên một cơ hội cũng như những thách thức cho đội ngũ các kỹ sư trong lĩnh vực khuôn mẫu.
Trang bị máy công cụ gia công điều khiển số CNC để chế tạo khuôn mẫu phục vụ cho cơ sở ngày càng phổ biến ở các doanh nghiệp. Đặc biệt ở các doanh nghiệp miền Bắc có thể kể đến các công ty và các Viện tiếp cận sớm nhất với máy CNC và chế tạo khuôn mẫu như: Viện IMI, Công ty HAMECO, VINASHIOKI,… xong sản phẩm của họ vẫn ở mức đơn giản, chất lượng thấp, tuổi thọ ngắn.
Chính vì tình hình phát triển và sản xuất khuôn mẫu như trên mà chúng em đã mạnh dạn tìm hiểu nghiên cứu đề tài về thiết kế và gia công khuôn ứng dụng các phần mềm CAD/CAM/CAE để phục vụ cho tốc độ phát triển rất cao của ngành công nghiệp khuôn ép phun tại Việt Nam.
1.2. Mục tiêu và Phương pháp thực hiện đề tài
1.2.1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời đại CNH – HĐH , các thiết bị , máy móc đóng một một vai trò quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp nói chung và cơ khí nói riêng , các chi tiết máy, sản phẩm cơ khí ngày càng đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật độ chính xác gia công cao. Từ đó yêu cầu các kỹ sư, chuyên gia phải nghiên cứu sáng tạo ra các phương pháp gia công, phương pháp đo đạc tiên tiến để đáp ứng được độ chính xác cao của các sản phẩm. Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ và những cải tiến vượt bậc trong sản xuất, các công cụ đo lường truyền thống là không đủ. Rất khó để đáp ứng các yêu cầu kiểm định khắt khe cho các bề mặt hình học phức tạp, các biên dạng cong không đồng đều hay những vật liệu mềm dễ bị biến dạng.
1.2.3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài.
Hiện nay, ngành công nghệ ép định hình có nhiều phát triển vượt bậc, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của việc ứng dụng CAD/CAM/CNC-CAE vào thiết kế và lập quy trình sản xuất, ngành công nghiệp nhựa đang dần khẳng định được vị trí của mình trong ngành công nghiệp nước nhà.
Sau khi tìm hiểu về sự phát triển của ngành công nghiệp nhựa và sự cần thiết của khuôn mẫu định hình sản phẩm nhựa trong các lĩnh vực điện tử cũng như trong đời sống con người, nhóm em đã quyết định thiết kế khuôn sản phẩm khay đựng thuốc.
Mục tiêu nghiên cứu:
1. Nghiên cứu các đặc tính của nhựa sử dụng trong sản xuất hàng ý tế.
2. Nghiên cứu kết cấu khuôn, máy ép phun và cách vận hành máy.
3. Sử dụng phần mềm NX, SOLIDWORKS để mô hình hoá 3D và phần mềm Moldex 3D mô phỏng dòng chảy của nhựa.
4. Nghiên cứu công nghệ thiết kế khuôn và tối ưu hoá các thông số lòng khuôn.
1.3. Giới thiệu chung về khuôn ép nhựa
1.3.1. Khái niệm về khuôn
+ Khuôn là một loại dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa, nó được thiết kế sao cho có thể sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu.
+ Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước, hình dáng của sản phẩm.
+ Thân khuôn: Nơi có bố trí lòng khuôn, thân khuôn được chia làm hai nửa, một nửa tĩnh, một nửa di động.
+ Đế khuôn: Để kẹp chặt khuôn vào bàn máy.
+ Hệ thống cấp nhựa: Bao gồm cuống phun, kênh nhựa, cổng nhựa. Hệ thống đẩy sản phẩm: Chức năng của hệ thống này là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở.
+ Hệ thống làm nguội khuôn.
Khuôn không rãnh dẫn: khuôn không rãnh dẫn là khuôn có đặt bộ gia nhiệt vào vùng đậu rót hoặc rãnh dẫn, lầm cho vật liệu luôn ở trạng thái lưu động, không bị đông cứng. Có 4 loại chủ yếu đó là: kiểu họng phun kéo dài, kiểu giếng, kiểu rãnh dẫn cách ly, kiểu rãnh dẫn nóng
1.3.2. Phân loại khuôn ép phun
* Theo số tầng lòng khuôn:
- Khuôn 1 tầng
- Khuôn nhiều tầng
* Theo loại kênh dẫn:
- Khuôn dùng kênh dẫn nóng
- Khuôn dùng kênh dẫn nguội
* Theo số tấm khuôn:
- Khuôn hai tấm
- Khuôn ba tấm
* Theo số màu nhựa tạo ra sản phẩm:
- Khuôn cho sản phẩm một màu
- Khuôn cho sản phẩm nhiều màu
Nhận xét: Tóm lại, có các loại khuôn ép phun sau: khuôn hai tấm (two plate mold), khuôn ba tấm (three plate mold), khuôn có kênh dẫn nóng (hot runner system), khuôn nhiều tầng (stack mold- tích hợp nhiều lòng khuôn giống nhau lên một bộ khuôn) và khuôn cho sản phẩm nhiều màu (tích hợp nhiều lòng khuôn khác nhau lên một bộ khuôn), loại khuôn này đòi hỏi máy ép có nhiều đầu phun. Ngoài ra còn có các cách phân loại như sau:
Theo lực đóng khuôn chia ra loại: 7,…50,…100,…8000 tấn.
Chương 2: THIẾT BỊ VÀ VẬT LIỆU TRONG CHẾ TẠO KHUÔN
2.1.Vật liệu nhựa
Trong sản xuất bao bì nhựa định hình, nguồn nguyên liệu nhựa sử dụng được cấu tạo từ các hợp chất cao phân tử có cấu trúc polymer như nhựa PP, PVC, PET, PS, PE gọi là nhựa nhiệt dẻo. Nhờ vào tính chất của nhựa nhiệt dẻo mà trong ngành sản xuất nhựa định hình người ta thường sử dụng các loại màng nhựa này dùng bao bì, đóng gói thực phẩm hoặc làm các sản phẩm khay nhựa, hộp nhựa dùng 1 lần như tô, chén nhựa, ly nhựa, hộp cơm.
2.1.1. Nhựa nhiệt rắn
Là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa, không có khả năng tái sinh. Một số loại nhựa nhiệt rắn. ure focmadehyt [UF], nhựa epoxy, phenol focmadehyt [PF], nhựa melamin, poly este không no... Nhờ đặc tính của nhựa nhiệt rắn mà loại nhựa này được ứng dụng trong các lĩnh vực sản xuất nhựa gia dụng tay cầm xoong, nồi, dao, kéo, vỏ thiết bị điện, điện tử…với khả năng bền cứng, chịu được nhiệt độ cao, không bị nóng chảy như nhựa nhiệt dẻo, giá thành rẻ nhưng không thể gia nhiệt lần thứ 2 do cấu trúc liên kết giữa các phân tử của chúng và làm thay đổi đặc tính của nhựa nhiệt rắn. Vì thế nhiệt nhựa rắn hầu như không thể tái chế sau khi sử dụng.
2.1.3. Nhựa định hình
Nhựa định hình có nguồn gốc từ tiếng Anh gọi là Vacuum Forming Plastic ,dịch sang tiếng việt gọi nhựa định hình hút. Ở Việt Nam thường gọi là nhựa định hình hay bao bì nhựa định hình. Nhựa định hình thuộc lĩnh vực bao bì đóng gói thực phẩm, thiết bị điện tử, đồ gia dụng, văn phòng với quy cách không quá lớn và thường chỉ dùng 1 lần
Một công đoạn không thể thiếu trong quá trình chế tạo sản phẩm nhựa Plastic là ép nhựa vào lòng khuôn nhựa để điền đầy lòng khuôn tạo ra sản phẩm trên máy ép phun (Injection Machine). Máy ép phun có nhiệm vụ đỡ và kẹp chặt khuôn nhựa, nung chảy nhựa nhiệt dẻo và ép phun với áp suất cao trong lòng khuôn. Sau đó giữ khuôn để nhựa nóng chảy trong khuôn nguội và định hình sản phẩm khi mở khuôn, hệ thống đẩy sẽ đẩy sản phẩm nhựa ra ngoài.
2.2.Vật liệu chế tạo khuôn
2.2.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn vật liệu làm khuôn
Quá trình chọn vật liệu làm khuôn cần phải được cân nhắc kỹ vì nó liên quan đến độ bền của khuôn, chất lượng bề mặt cũng như liên quan đến công nghệ chế tạo bộ khuôn như. khả năng gia công cắt gọt, mức độ bóng có thể đạt được,… Do vậy việc chọn vật liệu làm khuôn là công việc rất quan trọng và khi chọn sẽ phải phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Loại nhựa sẽ phun khuôn, vì có những loại nhựa có hại cho thép làm
- Độ bóng của bề mặt, độ phức tạp, chức năng của sản phẩm ép ra.
- Số lượng sản phẩm yêu cầu.
- Công nghệ dùng để gia công sản phẩm nhựa (phun, ép thổi, …)
- Khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn hóa học.
- Biến dạng kích thước và hình dạng khi nhiệt luyện.
- Độ cứng.
- Độ dẻo dai.
- Đồng chất, tinh khiết.
2.2.3. Vật liệu cho các miếng ghép và tấm khuôn cho khuôn trên và khuôn dưới.
Thông thường các miếng ghép và tấm khuôn âm và dương phải có độ cứng, độ bóng rất cao, độ biến dạng khi nhiệt luyện nhỏ. Các phần này tiếp xúc trực tiếp với nhựa và chịu áp xuất lớn; do vậy, mà các miếng ghép phải có độ cứng vững cao. Theo yêu cầu của khách hàng để đa dạng sản phẩm có thể vừa ép sản phẩm đen đục, vừa ép sản phẩm trắng trong, do đó phải chú ý đến khả năng đạt độ bóng gương của bề mặt phần âm của khuôn (độ nhám bề mặt sau khi đánh bóng thấp hơn 0,05Ra). Muốn đạt được độ bóng gương và không gỉ, thông thường khi chọn vật liệu quan tấm nhiều đến hàm lượng Crôm.
2.3. Thiết bị chế tạo khuôn mẫu
05 hệ thống cơ bản của máy ép nhựa phun mà người vận hành, bảo trì và sửa chữa máy ép nhựa phun cũ cần phải biết khi làm việc với máy:
- Hệ thống kẹp
- Hệ thống khuôn
- Hệ thống phun
- Hệ thống hỗ trợ ép phun
- Hệ thống điều khiển
2.3.1. Hệ thống hỗ trợ ép phun có 04 hệ thống chính (Injection press support system)
- Thân máy (Frame)
- Hệ thống thủy lực (Hydraulic system)
- Hệ thống điện (ELectrical system)
- Hệ thống làm nguội ((Cooling system)
2.3.2. Hệ thống phun (press system)
Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua các quá trình cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy nhựa, phun nhựa lỏng vào khuôn và định hình sản phẩm. Hệ thống này có các bộ phận sau:
+ Phễu cấp nhựa (Hopper)
+ Khoang chứa nhựa (Barrel)
+ Các vòng gia nhiệt (Heater band)
+ Trục vít (Screw)
+ Bộ hồi tự hở (non-return Assembly)
+ Vòi phun (Nozzle)
2.3.3. Phân loại các loại máy phun
2.3.3.1. Các loại máy phun nhựa
* Máy phun nhựa thẳng đứng:
* Máy phun nhựa nằm ngang:
2.3.3.2. Máy ép nhựa thủy lực
Máy ép nhựa kìm khuôn bằng thủy lực là loại máy ép nhựa dùng hệ thống thủy lực để mở khuôn và đóng khuôn và duy trì lực kẹp đó. Hệ thống thủy lực cũng làm cho trục vít quay, chuyển động tới lui và tạo lực cho chốt đẩy…Hệ thống này bao gồm: bơm, van, motor, đường ống đẫn và thùng chứa dầu..vv
2.3.3.3. Máy ép nhựa điện
Máy ép nhựa điện là dòng máy ép nhựa sử dụng động cơ Servo để điều chỉnh mở khuôn, đóng khuôn và kìm khuôn, đẩy chốt lói. Một số máy này còn được trang bị động cơ servo để điều kiển chuyển động tới lui của trục vít… Theo như mình được biết thì loại máy ép nhựa điện có mặt trên thi trường vào khoảng năm 2005 tại Nhật Bản.
Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM NX VÀO TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN
SẢN PHẨM KHAY ĐỰNG THUỐC
3.1.Thiết kế sản phẩm
3.1.1. Công dụng, hình dáng, đặc điểm của sản phẩm:
Khay Nhựa Đựng Thuốc là một sản phẩm thông dụng không thể thiếu trong ngành y tế. Với đa dạng mẫu mã, nhỏ gọn,tiện dụng, giúp việc sắp xếp thuốc, các vật dụng y tế trở nên gọn gàng và ngăn nắp và cực kỳ thuận lợi khi mang đi. Khay đựng thuốc thường được làm từ chất liệu nhựa PP trong suốt, an toàn. Ngoài ra, khay đựng thuốc còn được chia thành nhiều ngăn, giúp việc sắp xếp, phân loại thuốc trở nên dễ dàng, nhanh chóng hơn.
Vật liệu: nhựa PP
Độ co ngót của nhựa PC: 1,0 - 1,6%
Kích thước của chi tiết: 270 x 180 x 40 (mm)
Thể tích của sản phẩm: 129698 (mm3).
Khối lượng của sản phẩm: 125.6 (g).
3.1.2. Yêu cầu kĩ thuật cho sản phẩm:
Khay thuốc là sản phẩm dạng hộp thành mỏng, vì vậy thiết kế phải đảm bảo:
+ Cứng vững, có gân tăng cứng giữa các khay nhỏ.
+ Sản phẩm sau khi ép có hình dạng tốt nhất và tốn ít công sửa lại nhất.
+ Bề mặt phải mịn không có vết sước.
+ Sản phẩm sau khi ép ít tồn tại khuyết tật như: công vênh, rỗ khí, vật phun bị ngắn, có tồn tại đường hàm,…
3.2.Thiết kế khuôn
3.2.1. Sơ đồ tuần tự thiết kế khuôn trên NX
Trong thời đại hiện nay việc tính toán,thiết kế, gia công sản phẩm cơ khí đã và đang chuyển sang tự động hóa hoàn toàn với sự giúp đỡ của hệ thống máy tính và các cơ cấu điều khiển tự động.
- Giảm thời gian thiết kế và chế tạo các thành phần phụ trợ.
- Giảm chi phí cho quá trình thiết kế và chế tạo khuôn.
- Các chi tiết được sản xuất theo chuẩn nhất định nên đảm bảo độ chính xác cao.
- Có thể điều tiếc lao động trong việc xây dựng một hòm khuôn một cách để dàng.
- Nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế.
3.2.2. Xác định số lòng khuôn
Các yếu tố quyết định số lòng khuôn (số sản phẩm trên 1 khuôn):
+ Kích thước đầu phun của máy ép.
+ Kích thước, hình dáng sản phẩm.
+ Tốc độ hóa dẻo.
+ Lực kẹp cần thiết để thắng áp lực phun của nhựa vào lòng khuôn.
+ Diện tích lớn nhất của thớt máy.
+ Yêu cầu của khác hàng về thời gian (sản lượng hàng tháng,hàng năm).
+ Số lượng sản phẩm.
180000N : lực kẹp tối đa của máy SE180EV - C450 (máy chọn để đúc sản phẩm).
S: diện tích bề mặt trung bình của sản phẩm kể cả các rãnh dòng theo hướng đóng khuôn(mm2) - do trên phần mềm 3D (Siemens NX)
P: áp suất trong khuôn (Mpa) - dữ liệu lấy trong mô phỏng dòng chảy nhựa.
Đối với máy ép SE180EV – C450 hiện có (180 tấn) dùng để ép ra sản phẩm này, ta tính ra được số lòng khuôn =180/20.74 ~ 8 (lòng khuôn). Tuy nhiên, với mức độ chỉ dừng lại ở việc tính toán, thiết kế, mô phỏng cho đồ án, chúng em chọn tính toán, thiết kế, mô phỏng một sản phẩm trên một khuôn để đơn giản trong quá trình tìm hiểu nhưng vẫn đảm bảo được tính thực tế khi gia công.
3.3. Tách khuôn
Sản phẩm sau khi được thiết kế.
Để thiết kế khuôn, ta vào môi trường Mold Wizard -> Chọn Initialize Project (Cài đặt các thông số ban đầu cho chi tiết).
Ở đây:
+ Select Body: Chọn chi tiết cần tách khuôn
+ Material: Vật liệu của chi tiết
+ Shinkage: Độ co ngót của sản phẩm Cuối cùng, ta chọn OK.
Xuất hiện hộp thoại Part Name Management, ta chọn OK.
Tiếp theo, cài đặt gốc tọa độ trước cho tất cả các thành phần của khuôn: Chọn Mold CSYS. Do sản phẩm được thiết kế với gốc tọa độ trùng với gốc tọa độ thiết kế khuôn nên ta chọn Current WCS -> chọn OK.
Sau khi Start Layout, ta được hình như sau:
Do khuôn thiết kế lắp ghép lòng, lõi nên ta cần tạo them các lỗ thoát cho 4 vị trí góc của khối.
Ta vào mục Edit Insert Pocket.
Tiếp theo xác định bề mặt nằm trên Cavity và Core, giữ nguyên kết quả của bảng trên chuyển sang thẻ Face. Sau đó Set Color of All Faces để xác định màu của sản phẩm.
3.3.1. Tạo vỏ khuôn - Mold Base Library
Mold Base Library là thư viện khuôn nhựa được tích hợp trong Mold Wizard giúp việc thiết kế khuôn trở lên nhanh hơn. Thư viện gồm một số hãng có tiêu chuẩn của các chi tiết khuôn, giúp người thiết kế có thể dễ dàng sử dụng để phù hợp với từng loại sản phẩm và từng loại khuôn.
Với bộ khuôn này, ta sử dụng thư viện khuôn Futaba_FG.
+ Ở thư viện Futaba_FG, ta chọn khuôn kiểu FC, các thông số về các tấm khuôn được cho như trong hình
+ Với kích thước của các tấm được tách khuôn ở phần trước, ta chọn vỏ khuôn có kích thước 3340 (chiều rộng 330mm, chiều dài 400mm).
+ Sau đó ta chọn Apply.
3.3.2. Thiết kế vòng định vị và bạc cuống phun
Với vòng định vị và bạc cuống phun, ta chọn thư viện DME_MM để thiết kế.
Ta chọn loại vòng định vị có thông số hình học như sau:
Sau khi OK, ta có được hình ảnh vòng định vị và bạc cuống phun như hình.
Để điều chỉnh kích thước bạc cuống phun phù hợp với vòng định vị, ta điều chỉnh H = 36 -> OK.
Sau khi OK, ta có được hình ảnh bạc cuống phun như sau:
Để điều chỉnh chiều dài bạc cuống phun phù hợp với chiều dày các tấm lòng và lõi khuôn, ta điều chỉnh N = 60 -> OK.
3.3.4. Thiết kế kênh dẫn nhựa và miệng phun
Trong các thư viện các tiêu chuẩn, cụ thể như thư viện DME_MM, hình dạng và kích thước miệng phun đều được chia ra cụ thể cho mỗi loại kiểu khuôn, kiểu sản phẩm. Ở đây, có một số loại miệng phun như sau:
Pin Gate
Spure Gate
Edge Gate
Tunnel Gate
Tunnel Gate With Ejection
Cashew Gate With Ejection
Với bộ khuôn này, ta sử dụng chốt đẩy loại Pin Gate. Ưu điểm chính của miệng phun này là giúp bố trí nhiều miệng phun vào cùng một lòng khuôn khi lòng khuôn có kích thước lớn. Điều này khiến quá trình điền đầy các vùng khác nhau trên sản phẩm diễn ra nhanh chóng và tốt hơn.
3.3.5. Thiết kế đường làm mát
Để điều khiển nhiệt đọ khuôn và thời gian làm nguội ngắn, cần phải biết đặc hệ thống làm nguội chổ nào và dùng hệ thống làm nguội nào. Điều này rất quan trọng vì thực tế là thời gian làm nguội chiếm 50-60% toàn bộ thời gian của chu kỳ phun khuôn. Do đó làm cho quá trình làm lạnh có hiệu quả rất quang trọng để làm giảm thời gian của cả chu kỳ.
Với khuôn này, đường làm mát đơn giản, thông dụng nên ta thiết kế trực tiếp trên lệnh Direct Channel.
Sau khi thiết kế, chúng ta được hệ thống đường làm mát như hình.
3.4. Thiết kế lò xo và trụ chống võng khuôn
Lò xo và trụ chống võng khuôn là hai linh kiện theo tiêu chuẩn trong khuôn nhựa. Tại thư viện DME_MM -> ta chọn Support Pillar
+ Ta chọn hình dáng Support Pillar -> CATALOG Z5
Sau đó ta đo khoảng cách giữa tấm kẹp dưới và tấm lõi khuôn để biết được chiều cao Support Pillar là bao nhiêu.
Sau khi biết chiều cao. Tại LENGTH, ta nhập 60
Chọn vị trí đặt, sau khi kết thúc lệnh, ta có được hình ảnh Support Pillar.
Tương tự như lấy Support Pillar trong thư viện, ta cũng vào mục Springs để chọn lò xo.
Để biết thông số lò xo, ta đo khoảng cách từ tấm giữ đến tấm lõi khuôn và đường kính của chốt hồi (vị trí lắp lò xo).
Sau đó ta nhập vào:
+ INNER_DIA: nhập 25
+ CATALOG_LENGTH: nhập 50.
Sau đó ta chọn vị trí đặt 4 lò xo.
Tại Select Face or Plane: ta chọn mặt phẳng đặt lò xo -> OK.
Ta chọn vị trí 4 điểm đặt lò xo như hình:
-> Sau đó OK.
Kết thúc lệnh, ta được lò xo như hình dưới.
3.5. Mô phỏng, phân tích dòng chảy trên phần mềm NX
3.5.1. Vị trí đặt cổng phun tối ưu
Qua mô phỏng ta thấy những vị trí có màu đỏ (red) [Suggested] là những chỗ đặt cổng phun tốt nhất, những vị trí có màu xanh (blue) [Not Suggested] là những chỗ đặt cổng phun không tốt. Nhưng do bề mặt sản phẩm yêu cầu bóng đẹp, có tính thẩm mĩ cao, nên cổng phun sẽ không đặt ở trên bề mặt sản phẩm để tránh những vết cắt nhựa. Vì vậy, những vị trí có màu xanh (green) là những vị trí ta ưu tiên tiếp theo, ta sẽ chọn điểm giữa bên thành sản phẩm để đặt cuống phun nhựa cho sản phẩm.
3.5.2. Cơ sở tính toán thời gian điền đầy sản phẩm
Ta có:
m : khối lượng sản phẩm
Q : lưu lượng phun.
s : diện tích tiết diện.
v : tốc độ phun.
Q: dung lượng phun (cm³/s)
W: trọng lượng linh kiện – bao gồm sản phẩm và runner (g)
ρm: trọng lượng riêng của nhựa nóng chảy tương ứng (g/cm³)
Áp dụng phần mềm NX để đo khối lượng và diện tích của chi tiết ta được như bảng.
Thay W= 0.17kg=170g và pm= 1.2g/cm3 vào (2) ta được: Q =141.6 ( cm3/s)
Thay vào (1) ta được thời gian điền đầy là: t = 1,2 (s)
3.5.3. Mô phỏng, kiểm nghiệm trên phần mềm NX:
- Maximum injection pressure: (Áp suất tối đa khi phun)
- Filling time: (Thời gian điền đầy)
- Melt temperature: (Nhiệt độ tan chảy nhựa)
- Mold temperatue: (Nhiệt độ khuôn)
Sau khoảng thời gian phần mềm NX tính toán ta được kết quả trong quá trình phun mô phỏng sau:
* Thời gian để điền đầy sản phẩm là: 2.569s
Thời gian 2.569s thì lòng khuôn được điền đầy hoàn toàn. Đảm bảo được năng suất, chu kỳ mỗi lần ép.
* Áp suất phun tốt nhất là: 14.556 [Mpa]
Với áp suất ép là 14.566 Mpa (vị trí có màu đỏ - red) ở vị trí bắt đầu bơm nhựa thì áp suất trong lòng khuôn được đảm bảo ở mức cân bằng (vị trí có màu xanh - blue), dao động từ 0.002[Mpa] – 2.911[Mpa]. Với sự cân bằng về áp suất trong lòng khuôn, sản phẩm sau khi ép sẽ tránh được các khuyết tập như co ngót, bavia, thiếu nhựa.
* Các vị trí có khả gây ra bí khí trên sản phẩm
Từ mô phỏng, ta có cơ sở để bố trí rãnh thoát khí trên mặt phân khuôn để khắc phục được bí khí tại những vị trí này.
Chương 4: QUY TRÌNH GIA CÔNG LÒNG KHUÔN VÀ LÕI KHUÔN
4.1. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn.
4.1.1. Phân tích chức năng làm việc, tính công nghệ của chi tiết, xác định dạng sản xuất và phương pháp chế tạo phôi
4.1.1.1 Phân tích chức năng làm việc
+ Lòng khuôn có các bề mặt phẳng và hệ thống lỗ có đường kính khác nhau. Các lỗ trên chi tiết bao gồm các lỗ chính và các lỗ phụ tùy theo chức năng làm việc của nó.
+ Lòng khuôn là phần tạo hình sản phẩm nên yêu cầu về độ bền cao. Do đó, ta dùng thép P20 để gia công.
4.1.1.2 Phân tích tính công nghệ của chi tiết
+ Chi tiết đảm bảo khả năng gia công toàn bộ chi tiết từ một chuẩn.
+ Trên cả hai chi tiết các lỗ có đường kính bằng nhau thuận lợi cho việc gia công.
+ Các lỗ lắp bu lông là các lỗ tiêu chuẩn
4.1.1.4 Chọn phôi
+ Phương pháp chọn phôi phụ thuộc vào nhiều vấn đề như: chức năng kỹ thuật, kết cấu chi tiết máy trong cụm máy, vật liệu sử dụng, yêu cầu kỹ thuật, hình dáng kích thước bề mặt chi tiết, quy mô và tính linh hoạt của sản xuất. Cắt phôi nghĩa là chọn loại vật liệu chế tạo phôi, phương pháp hình thành phôi, xác định lượng dư gia công cho các bề mặt, tính toán kích thước, xác định dung sai cho quá trình chế tạo phôi.
+ Vật liệu chế tạo phôi tấm lòng là thép P20. Chọn phôi dập. Phôi này được đặt ở xưởng chế tạo phôi sẽ cắt tấm phôi lớn thành từng mảnh nhỏ tùy vào kích thước đặt hàng của nhà chế tạo khuôn.
4.1.2. Tiến trình công nghệ gia công lòng khuôn.
Nguyên công 1: Cắt phôi
Nguyên công 2: Phay mặt đầu A
Nguyên công 3: Phay mặt đầu D
Nguyên công 4: Phay 2 mặt bên E,F
Nguyên công 5: Phay 2 mặt bên B,C
Nguyên công 6: Khoan lỗ f8.5, khoan mở rộng lỗ f22, taro M10 (nửa trên)
Nguyên công 7: Khoan lỗ f8.5, khoan mở rộng lỗ f22, taro M10 (nửa dưới)
Nguyên công 8: Phay lòng khuôn bằng máy phay CNC
Nguyên công 9: Khoan, khoét, doa 4 lỗ Ø30 và khoét mở rộng lỗ Ø42 (vị trí lắp bạc)
Nguyên công 10: Khoan khoét doa các lỗ chốt đẩy, chốt hồi, chốt hành trình
Nguyên công 11: Khoan & Taro 4 lỗ M14 (lỗ bắt bu lông với tấm kẹp)
Nguyên công 12: Nhiệt luyện
Nguyên công 13: Đánh bóng
Nguyên công 14: Kiểm tra
4.1.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi
Trong ngành chế tạo khuôn nhựa vật liệu phổ biến nhất thường dung là thép hợp kim P20.
Vì nó có rất nhiều ưu điêm tối ưu phù hợp cho việc chế tạo khuôn như: chống ăn mòn cao, khả năng xử lí nhiệt sau gia công tốt, thuận lợi cho việc đánh bóng…
Vậy, đầu tiên chung ta cần chuẩn bị phôi thép P20 có kích thước: 405x335x85.
4.1.2.3. Nguyên công 3: Phay mặt đầu D
a) Sơ đồ định vị:
+ Định vị mặt A bằng phiến tỳ định vị 3 bậc tự do
+ Định vị mặt F bằng 2 chốt tì chỏm cầu và kẹp chặt bằng vít kẹp.
+ Định vị mặt C bằng 1 chốt tì chỏm cầu
Chọn máy: máy phay 6H12
Chọn dao: sử dung hợp kim T15K6 tra bảng 4.3 (1)
Tra bảng 4.95 (STCNCTM1) Ta có: D= 160; B= 60; d(H7) = 50; Z= 10
Lượng dư gia công Zb= 2 mm
Ta chia làm 2 bước công nghệ: phay thô (2) phay tinh (0,5)
b) Bước 1: Phay thô:
Chiều sâu cắt t= 1,5 mm
Lượng chạy dao S=0,15 (mm/ răng) = 0.15*10=1,5 (mm/vòng)
Tốc độ cắt tra bảng 5-127 vs D=160; Z=10; =0,15; t=2 => V=240 (m/p)
c) Bước 2: Phay tinh:
Chiều sâu cắt t= 0,5 mm
Lượng chạy dao S0= 0,8
Tốc độ cắt tra bảng 5-126 => V= 270 m/p
4.1.2.5. Nguyên công 5: Phay mặt E, F
a) Sơ đồ định vị:
+ Định vị mặt A bằng phiến tỳ định vị 3 bậc tự do
+ Định vị mặt F bằng 2 chốt tì chỏm cầu và kẹp chặt bằng vít kẹp.
Chọn máy: máy phay ngang 6H81 Bảng 9-38 (1)
Chọn dao: sử dung dao phay đĩa 3 mặt hợp kim T15K6 tra bảng 4.3 (1), đồng thời sử dụng trục then hoa để phay 2 mặt B, C cùng một lúc.
Tra bảng 4.80 (1) ta có:
D(Js)= 125mm ; B= 20mm; d(H7)= 32mm; Z= 22 răng
b) Bước 1 : Phay thô
+ Ta có chiều sâu cắt t = 4mm
+ Lượng chạy dao răng Sz = 0,26mm/răng (bảng 5-125 (1) - trang 113)
Lượng chạy dao phút và lượng chạy dao răng thực tế theo máy
Sm = Szbảng.Z.n = 0,26.22.190=1086 mm/phút
Theo máy chọn Sm = 900mm/phút. Vậy mm/răng
c) Bước 2 : Phay tinh
Chiều sâu cắt t = 1 mm
Theo bảng 5-37 STCNCTM 2 ta chọn lượng chạy dao khi phay tinh Sv = 0,6mm/vòng nên :
Sz = 0,6/8 = 0,075 mm/răng.
Lượng chạy dao phút và lượng chạy dao răng thực tế theo máy:
Sm = Sz.Z.n = 0,075.22.475 = 783 mm/phút
Theo máy chọn Sm = 750mm/phút.
4.1.2.6. Nguyên công 6: Khoan lỗ f8.5, khoan mở rộng lỗ f22, taro M10 (nửa trên)
a) Sơ đồ định vị:
Định vị: chi tiết được định vị 5 bậc tự do.
+ Mặt bên dùng 2 chốt tỳ chỏm cầu: định vị 2 bậc tự do
+ Mặt đáy dùng phiến tỳ: định vị 3 bậc tự do
Chọn máy: máy khoan đứng 2H135 Bảng 9-21 (1)
b) Bước 1: Khoan lỗ f8.5 mm
Chiều sâu cắt t = 4.25 mm
Lượng chạy dao vòng S0 = 0,18 – 0,24 mm/vòng bảng 5-25 (1)
Các giá trị khác được tra trong bảng 5-28, 5-30 (1)
d) Bước 3: Taro lỗ M10 mm
p = 1,2 mm, V = 9. 1,2 = 10.8 m/ph bảng 5 -188 (1)
Số vòng quay trục chính: ntt = 398 vg/ph => chọn theo máy: nm = 31,5 vg/ph.
4.1.2.8. Nguyên công 8: Phay lòng khuôn bằng máy CNC
a) Sơ đồ định vị:
Định vị: Chi tiết được định vị và kẹp chặt bằng ê tô.
Yêu cầu kỹ thuật :
+ Độ nhám bề mặt: Ra = 1.25( m).
+ Cấp chính xác : CCX 6.
+ Dung sai kích thước : 0.02 (mm).
b) Bước 1: Gia công thô
Chọn dao phay ngón D=6(mm). tra bảng 4-78 (1) ta có thông số dao như bảng.
d) Bước 3: Gia công tinh
4.1.2.11. Nguyên công 11: Khoan & Taro 6 lỗ M14 (lỗ bắt bu long với tấm kẹp)
a) Sơ đồ định vị:
Định vị: chi tiết được định vị 5 bậc tự do.
+ Mặt bên dùng 2 chốt tỳ chỏm cầu: định vị 2 bậc tự do.
+ Mặt đáy dùng phiến tỳ: định vị 3 bậc tự do.
Kẹp chặt: dùng cơ cấu thanh kẹp kéo chốt đẩy để kẹp chặt chi tiết.
Chọn máy: máy khoan đứng 2H135 (Bảng 9-21 (1))
b) Bước 2: Khoan lỗ f12.5 mm
Chiều sâu cắt t = 6.25 mm
Lượng chạy dao vòng S0 = 0,18 – 0,24 mm/vòng (bảng 5-25 (1))
b) Bước 2: Taro lỗ M14 mm
p = 1,1 mm, V = 9. 1,1 = 10 m/ph (bảng 5 -188 (1))
Số vòng quay trục chính: ntt = 398 vg/ph => chọn theo máy: nm = 31,5 vg/ph
4.1.2.12. Nguyên công 12: Đánh bóng
a) Sơ đồ định vị:
Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau khi ép thì lòng khuôn phải được đánh bóng. Có nhiều phương pháp đánh bóng, ở đây ta chọn phương pháp đánh bóng cơ học.
Phương pháp đánh bóng cơ học sử dụng thao tác cắt và loại bỏ các phần nhô để có được bề mặt nhẵn. Đánh bóng cơ học chủ yếu được thực hiện thủ công và thường sử dụng đá mài, bánh xe len, giấy nhám... Đối với bộ phận đặc biệt có bề mặt cánh quạt cần sử dụng bàn xoay, các chi tiết trong khuôn nếu yêu cầu chất lượng bề mặt cao, sẽ cần cần đánh bóng siêu chính xác.
b) Bước 1: Mài thô
Đây là quá trình đầu tiên cần thực hiện sau khi tiến hành phay, tiện hoặc cắt khuôn đến kích thước phù hợp khi đó trên bề mặt khuôn sẽ có nhiều vết gợn, vết xước lớn. Bước mài thô này sẽ sử dụng các vật liệu có độ nhám (độ grit) lớn để làm mờ các vết xước và phẳng bề mặt giúp quá trình mài tinh và đánh bóng diễn ra nhanh hơn. Bước này ta thường sử các loại đá đánh bóng có độ hạt lớn.
c) Bước 2: Mài tinh
Lúc này bề mặt khuôn đã tương đối bằng phẳng và các vết gợn lớn chỉ còn lại các vết xước do quá trình mài thô gây ra. Tiến hành sử dụng giấy mài có kích thước từ 25 micron – 15 micron (tương đương grit 800 – 1200).
4.1.2.14. Nguyên công 13: Kiểm tra
+ Kiểm tra độ song song và độ bóng mặt A, D
+ Độ đảo hướng kính các lỗ trên mặt A, D
+ Vị trí các lỗ trên mặt A, D
4.2. Quy trình công nghệ gia công áo lõi khuôn
4.2.1. Chọn phôi
Phương pháp chọn phôi phụ thuộc vào nhiều vấn đề như: chức năng kỹ thuật, kết cấu chi tiết máy trong cụm máy, vật liệu sử dụng, yêu cầu kỹ thuật, hình dáng kích thước bề mặt chi tiết, quy mô và tính linh hoạt của sản xuất. Cắt phôi nghĩa là chọn loại vật liệu chế tạo phôi, phương pháp hình thành phôi, xác định lượng dư gia công cho các bề mặt, tính toán kích thước, xác định dung sai cho quá trình chế tạo phôi.
4.2.2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết
+ Với chi tiết này và dạng sản xuất là đơn chiếc thì có thể gia công kết hợp trên máy vạn năng và máy CNC
+ Theo như yêu cầu kỹ thuật của áo khuôn thì:
- Đối với các bề mặt phẳng, các đường làm mát có thể gia công trên máy phay hay máy khoan thông thường.
- Đối với các lỗ để ta rô ren, lỗ chốt định vị, lỗ dẫn hướng cần thực hiện lần lượt các phương pháp khoan, phay rộng….trên máy CNC.
4.2.3. Tiến trình công nghệ gia công tấm áo lõi khuôn.
Nguyên công 1: Cắt phôi
Nguyên công 2: Phay mặt đầu A
Nguyên công 3: Phay mặt đầu D
Nguyên công 4: Phay 2 mặt bên B, C
Nguyên công 5: Phay 2 mặt bên E, F
Nguyên công 6: Khoan lỗ f8, khoan mở rộng lỗ f10.8, taro M12 (nửa trên)
Nguyên công 7: Khoan lỗ f8, khoan mở rộng lỗ f10.8, taro M12 (nửa dưới)
Nguyên công 8: Phay tấm áo lõi khuôn và gioăng cao su bằng máy phay CNC
Nguyên công 9: Khoan lỗ đường nước Ø20 (vị trí ghép đường nước với lõi khuôn)
Nguyên công 10: Khoan, khoét, doa 4 lỗ Ø30, khoét mở rộng lỗ Ø42 (vị trí lắp chốt dẫn hướng), khoan doa 4 lỗ Ø20 (vị trí lắp khóa mặt phân khuôn).
Nguyên công 11: Khoan lỗ ghép bu lông với lõi khuôn
Nguyên công 12: Mài
Nguyên công 13: Kiểm tra
Thiết kế nguyên công:
4.2.3.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi
Do tấm áo lõi khuôn không trực tiếp tham gia vào quá trình tạo hình sản phẩm, chỉ là nơi ghép lõi của khuôn nên vật liệu không cần độ cứng quá cao. Vì vậy ta sử dụng thép C45 (tôi) có kích thước: 405x335x85 để gia công.
4.2.3.3. Nguyên công 3: Phay mặt đầu D
a) Sơ đồ định vị:
+ Định vị mặt A bằng phiến tỳ định vị 3 bậc tự do
+ Định vị mặt F bằng 2 chốt tì chỏm cầu và kẹp chặt bằng eto
+ Định vị mặt C bằng 1 chốt tì chỏm cầu
Chọn máy: máy phay 6H12
b) Tính toán tương tự, ta cũng có bảng chế độ cắt
Chế độ cắt nguyên công 3 áo lõi khuôn như bảng 4.8.
4.2.3.5. Nguyên công 5: Phay mặt E, F
a) Sơ đồ định vị
+ Định vị mặt A bằng phiến tỳ định vị 3 bậc tự do.
+ Định vị mặt F bằng 2 chốt tì chỏm cầu và kẹp chặt bằng vít kẹp.
Chọn máy: máy phay ngang 6H81
b) Tính toán tương tự, ta cũng có bảng chế độ cắt
Chế độ cắt nguyên công 5 áo lõi khuôn như bảng 4.10.
4.2.3.7. Nguyên công 7: Khoan lỗ f8, khoan mở rộng lỗ f10.8, taro M12 (nửa dưới)
a) Sơ đồ gá đặt:
Định vị: chi tiết được định vị 5 bậc tự do.
+ Mặt bên dùng 2 chốt tỳ chỏm cầu: định vị 2 bậc tự do
+ Mặt đáy dùng phiến tỳ: định vị 3 bậc tự do
Kẹp chặt: dùng cơ cấu thanh kẹp kéo chốt đẩy để kẹp chặt chi tiết.
Chọn máy: máy khoan đứng 2H135
b) Tính toán tương tự, ta cũng có bảng chế độ cắt
Chế độ cắt nguyên công 7 áo lõi khuôn như bảng 4.12.
4.2.3.9. Nguyên công 9: Khoan lỗ đường nước Ø20 (vị trí ghép đường nước với lõi khuôn)
a) Sơ đồ định vị:
Định vị: chi tiết được định vị 5 bậc tự do.
+ Mặt bên dùng 2 chốt tỳ chỏm cầu: định vị 2 bậc tự do
+ Mặt đáy dùng phiến tỳ: định vị 3 bậc tự do
Kẹp chặt: dùng cơ cấu mỏ kẹp để kẹp chặt chi tiết.
Chọn máy: máy khoan đứng 2H135
b) Tương tự, ta cũng có bảng chế độ cắt
Chế độ nguyên công 9 áo lõi khuôn như bảng 4.14.
4.2.3.12. Nguyên công 12: Mài
Ta sử dụng loại máy mài phẳng với trục chính nằm ngang và bàn máy tịnh tiến qua lại. Với loại máy mài này có thể cho bước tiến 0.006÷0.09 mm. Vận tốc cắt lớn từ 30÷50 m/s.
Các bước thực hiện gia công mài phẳng tương tự như khi gia công nửa khuôn cái, ta mài phẳng đạt kích thước với dung sai nhỏ hơn 0.01mm.
4.2.3.14. Nguyên công 14: Kiểm tra
+ Kiểm tra độ song song và độ bóng mặt A, D.
+ KiỂm tra độ vuông góc và đọ nhám các mặt trong hốc lắp lõi khuôn.
4.3. Quy trình công nghệ gia công lõi khuôn
4.3.1. Chọn phôi
+ Phương pháp chọn phôi phụ thuộc vào nhiều vấn đề như: chức năng kỹ thuật, kết cấu chi tiết máy trong cụm máy, vật liệu sử dụng, yêu cầu kỹ thuật, hình dáng kích thước bề mặt chi tiết, quy mô và tính linh hoạt của sản xuất. Cắt phôi nghĩa là chọn loại vật liệu chế tạo phôi, phương pháp hình thành phôi, xác định lượng dư gia công cho các bề mặt, tính toán kích thước, xác định dung sai cho quá trình chế tạo phôi.
+ Vật liệu chế tạo áo lõi khuôn thép P20. Chọn phôi dập. Phôi này được đặt ở xưởng chế tạo phôi sẽ cắt tấm phôi lớn thành từng mảnh nhỏ tùy vào kích thước đặt hàng của nhà chế tạo khuôn.
4.3.3. Tiến trình công nghệ gia công lõi khuôn.
Nguyên công 1: Cắt phôi
Nguyên công 2: Phay mặt đầu A
Nguyên công 3: Phay mặt đầu D
Nguyên công 4: Phay 2 mặt bên B, C
Nguyên công 5: Phay 2 mặt bên E ,F
Nguyên công 6: Phay các mặt ghép với áo lõi khuôn
Nguyên công 7: Khoan, taro 15 lỗ M10 trên mặt D (lỗ ghép lõi khuôn), 12 lỗ Ø20 (lỗ đường nước).
Nguyên công 8: Kiểm tra
Thiết kế nguyên công
4.3.3.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi
Do tấm áo lõi khuôn không trực tiếp tham gia vào quá trình tạo hình sản phẩm, chỉ là nơi ghép lõi của khuôn nên vật liệu không cần độ cứng quá cao. Vì vậy ta sử dụng thép C45 (tôi) có kích thước: 283 x 193 x 71 để gia công.
4.3.3.3. Nguyên công 3: Phay mặt đầu D
a) Sơ đồ định vị:
+ Định vị mặt A bằng phiến tỳ định vị 3 bậc tự do.
+ Định vị mặt F bằng 2 chốt tì chỏm cầu và kẹp chặt bằng vít kẹp.
+ Định vị mặt C bằng 1 chốt tì chỏm cầu.
Chọn máy: máy phay 6H12
b) Tính toán tương tự, ta cũng có bảng chế độ cắt
Chế độ cắt nguyên công 3 lõi khuôn như bảng 4.1.8.
4.3.3.5. Nguyên công 5: Phay mặt E, F
a) Sơ đồ định vị
+ Định vị mặt A bằng phiến tỳ định vị 3 bậc tự do
+ Định vị mặt F bằng 2 chốt tì chỏm cầu và kẹp chặt bằng vít kẹp.
Chọn máy: máy phay ngang 6H81
b) Tương tự, ta cũng có bảng chế độ cắt.
Chế độ cắt nguyên công 5 lõi khuôn như bảng 4.20.
4.3.3.7. Nguyên công 7: Khoan, taro 15 lỗ M10 trên mặt D (lỗ ghép lõi khuôn) & 12 lỗ Ø20 (lỗ đường nước)
a) Sơ đồ định vị:
Định vị: chi tiết được định vị 5 bậc tự do.
+ Mặt bên dùng 2 chốt tỳ chỏm cầu: định vị 2 bậc tự do
+ Mặt đáy dùng phiến tỳ: định vị 3 bậc tự do
Kẹp chặt: dùng cơ cấu thanh kẹp kéo chốt đẩy để kẹp chặt chi tiết.
Chọn máy: máy khoan đứng 2H135
b) Tính toán tương tự, ta cũng có bảng chế độ cắt
Chế độ cắt nguyên công 7 lõi khuôn như bảng 4.22.
4.3.3.8. Nguyên công 8: Kiểm tra
+ Kiểm tra độ song song và độ bóng mặt A, D.
+ Kiểm tra độ vuông góc giữa mặt B, C & E, F.
4.4. Ghép lõi khuôn vào tấm áo lõi khuôn để gia công
Yêu cầu :
+ Sau khi lắp ghép ta gia công bằng máy phay CNC.
+ Theo như yêu cầu kỹ thuật thì:
- Đối với các bề mặt phẳng, các đường làm mát có thể gia công trên máy phay hay máy khoan thông thường.
- Đối với các lỗ để ta rô ren, lỗ chốt định vị, lỗ dẫn hướng cần thực hiện lần lượt các phương pháp khoan, phay rộng….trên máy CNC.
4.6. Hướng dẫn sử dụng và bảo quản khuôn
4.6.1. Sử dụng khuôn
+ Để đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt nhất, khuôn phải được duy trì ở nhiệt độ làm việc của nó.
+ Khi tháo khuôn bằng tay không nên sử dụng các dụng cụ kim loại cứng hoặc có cạnh sắc để tránh xây xước bề mặt khuôn hoặc các cạnh sắc có thể làm hỏng mặt phân khuôn, tạo ra khe hở ở mặt phân khuôn gây xì ba via.
+ Không sử dụng búa gỗ để tháo khuôn.
+ Không sờ tay trực tiếp vào bề mặt nhẵn bóng của khuôn tránh để lại dấu vân tây để không gây hiện tượng bề mặt phân khuôn bị ăn mòn.
+ Người thợ vận hành phải xem xét khuôn có sẵn sàng làm việc hay không.
+ Nếu máy không được sử dụng qua đêm thì cần bôi lên bề mặt nhẵn bóng của khuôn mốt lớp mỏng kerosin hoặc turpenline.
4.6.2. Bảo quản khuôn
+ Cần phải giữ cho sản phẩm cuối cùng được tháo ra khỏi khuôn để tham khảo cho bất kì sự sửa chữa nào cần thiết. Cần làm nhãn cho sản phẩm với tên gọi, kích thước, vật liệu, số khuôn và số sản phẩm chính của sản phẩm đó.
+ Tất cả các bộ phận của khuôn cần được kiểm tra và sữa chữa trước khi cất vào kho để nó thường xuyên sẵn sàng cho đến khi có lần sản xuất tiếp theo.
+ Các khuôn được xác định sẽ không đưa vào sản xuất cần phải được tháo ra, loại ra để tránh lẫn với các khuôn không còn sử dụng được.
+ Cần di chuyển các đầu lắp kênh nước vì chúng dễ bị hư hỏng khi lưu giữ. Tiến hành thổi khí nén vào các kênh nước ra ngoài hết và giữ cho nó khô. Đậy kín một đầu và rót vào kênh làm mát một loại khoáng dầu phù hợp.
KẾT LUẬN
1./ Kết quả
Sau thời gian làm việc, tính toán, thiết kế dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của cô giáo: ThS.……………, chúng em đã hoàn thành Đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, tính toán, ứng dụng phần mềm vào thiết kế khuôn ép nhựa cho sản phẩm khay thuốc”. Đề tài đã hoàn thành bao gồm:
- Tổng quan về chi tiết cần chế tạo và phương án thiết kế chi tiết. Qua đó thấy được khả năng ứng dụng cao của ngành công nghiệp khuôn ép nhựa trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng.
- Trình bày cơ sở lý thuyết công nghệ khuôn ép phun.
- Tính toán, thiết kế 2D, 3D khuôn ép phun cho sản phẩm khay đựng thuốc bằng phần mềm NX, SOLIDWORKS
- Thiết kế quy trình công nghệ gia công lòng, lõi khuôn cho chi tiết cần chế tạo.
2./ Kiến nghị
Các công ty khuôn mẫu đang phát triển rất mạnh mẽ, ứng dụng công nghệ thông tin vào một số công đoạn của quá trình sản xuất. Trong xã hội thông tin, để đủ điều kiện là một doanh nghiệp khuôn mẫu hiện đại cấp cao, việc áp dụng CAD / CAM là không đủ. Hiện tại, nhiều doanh nghiệp đã áp dụng CAE, CAT, PDM, CAPP, KBE, KBS, RE, CIMS, ERP và các công nghệ sản xuất tiên tiến khác và công nghệ mạng ảo. Xu hướng phát triển công nghệ thông tin đang là yêu cầu cấp thiết hiện nay. Nên tác giả đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài là ứng dụng các công nghệ thông tin vào việc tối ưu hóa các giai đoạn của quá trình thiết kế và lập trình gia công những bộ phần cơ bản của khuôn để nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa được ép ra cũng như năng suất gia công khuôn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2003). Sổ tay Công nghệ chế tạo máy 1. Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội
[2]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2003). Sổ tay Công nghệ chế tạo máy 2. Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội
[3]. Trịnh Chất - Lê Văn Uyên, Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Truyền Động Cơ Khí, tập 2, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, 2003.
[4]. Peter Unger, Hot Runner Technology, 2006.
[5]. Lê Trung Thực (2007). Hướng dẫn thực hành ProE Wildfire 3.0. T.p Hồ Chí Minh.
[6]. Hoàng Xuân Nguyên, Dung Sai Lắp Ghép và Đo Lường Kĩ Thuật, Nhất Xuất Bản Giáo Dục, 1994.
[7]. Gunter Mennig, Klaus Stoeckert (1998). Mold-making handbook. Hanser/Gardner Publications
[8]. PTS. Vũ Hoài Ân, Thiết Kế Khuôn Cho Sản Phẩm Nhựa, 1994.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"