MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHỰA VÀ THIẾT KẾ KHUÔN.. 2
I.Tổng quan về khuôn. 2
1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới 2
1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam.. 3
II. Tìm hiểu vật liệu polymer 4
2.1 Khái niệm chất dẻo. 4
2.2 Phân loại và tính chất 6
III. Công nghệ gia công chất dẻo. 10
3.1 Sử dụng chất dẻo trong khoa học kỹ thuật 10
3.2 Các phương pháp gia công chất dẻo. 14
IV. Máy ép phun nhựa. 21
4.1. Cấu tạo máy ép phun: 21
4.2. Phân loại các loại máy phun nhựa. 22
4.3. Chu kỳ phun nhựa của máy ép phun nhựa dùng vít chuyển động qua lại 24
4.4. Các thông số của máy phun nhựa. 26
V. Đường lối thiết kế khuôn sản phẩm chất dẻo. 26
5.1. Định nghĩa: 26
5.2. Các bộ phận chính của khuôn và chức năng của chúng. 26
5.3. Yêu cầu kĩ thuật đối với khuôn ép sản phẩm nhựa. 28
5.4. Cơ sở dữ liệu cần thiết trước khi thiết kế khuôn. 29
5.5. Các kiểu khuôn phổ biến. 29
5.6. Các hệ thống cơ bản của khuôn. 31
5.7. Các chi tiết cơ bản của khuôn. 42
5.8. Phương pháp thiết kế khuôn. 44
5.9. Sử dụng và bảo quản khuôn. 45
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẢN PHẨM , ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MOLDFLOW MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY VÀ CATIA ĐỂ THIẾT KẾ KHUÔN.. 48
I. Sử dụng phần mềm Catia để xây dựng mô hình sản phẩm.. 48
1.1 Cấu trúc phần mềm CATIA.. 48
1.2 Xây dựng mô hình sản phẩm trên CATIA V5R21. 50
II. Phần mềm Moldflow.. 59
III. Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế khuôn. 68
3.1 Chuẩn bị mẫu khuôn. 68
3.2 Thiết kế kết cấu khuôn cho sản phẩm.. 73
IV. Ứng dụng phần mềm CATIA để mô phỏng lắp ráp khuôn. 85
4.1 Cho mẫu khuôn vào môi trường lắp ráp. 85
4.2 Lắp ráp khuôn. 86
4.3 Mô phỏng lắp ráp khuôn. 88
V. Ứng dụng phần mềm CATIA V5R21 để mô phỏng hoạt động của khuôn. 89
5.1 Cho mẫu khuôn vào môi trường mô phỏng. 89
5.2 Mô Phỏng hoạt động của khuôn. 90
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ, LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KHUÔN VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ.. 97
I.Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn tĩnh và lòng khuôn động. 97
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 97
1.2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 97
2.1. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn tĩnh. 97
2.2. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn động. 116
II.Thiết kế đồ gá phay. 132
2.1.Tính lực kẹp chặt W... 134
2.2 Tính và chọn cơ cấu kẹp. 136
2.3.Tính sai số chế tạo đồ gá. 139
2.4.Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá. 140
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG CATIA ĐỂ GIA CÔNG LÒNG KHUÔN VÀ LÕI KHUÔN.. 141
I. Gia công lòng khuôn. 141
1.1. Vào môi trường gia công trên catia : 141
1.2. Tạo phôi : 142
1.3. Chọn máy, dao và chi tiết 143
1.4. Gia công khoan. 143
1.5. Gia công phay. 144
II. Gia công lõi khuôn. 147
2.1. Vào môi trường gia công trên catia : 147
2.2.Tạo phôi : 147
2.3. Chọn máy, dao và chi tiết 149
2.4. Gia công khoan. 149
2.5. Gia công phay. 150
KẾT LUẬN.. 153
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 154
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay sản phẩm nhựa đó chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vật liệu nhựa ngày càng có những tính chất ưu việt như về chất lượng và độ bền... Trong khi đó các vật liệu tự nhiên hay vật liệu kim loại tổng hợp không thể đáp ứng được một số yêu cầu với những tính năng đặc biệt, vượt trội về độ bền, nhẹ, dẻo dai và giá thành. Vì vậy, ngành công nghiệp nhựa đó phát triển rất nhanh chúng trong thời gian qua, kéo theo đó là các lĩnh vực tạo hình sản xuất và chế tạo các sản phẩm từ nhựa cũng phát triển, đặc biệt trong đó phải kể đến ngành công nghiệp chế tạo khuôn ép phun cho sản phẩm nhựa ra đời và cho ra vô số sản phẩm với đủ kiểu dáng, chủng loại phục vụ cho đời sống của con người.
Hiện nay nhờ sự phát triển của các kỹ thuật thiết kế có sự trợ giúp của máy tính (CAD), chế tạo có sự trợ giúp của máy tính (CAM) và các máy gia công CNC, tia lửa điện EDM … thì việc thiết kế và chế tạo lòng khuôn đó đơn giản hơn nhiều, rút ngắn được thời gian sản xuất, đảm bảo độ chính xác gia công về hình dáng, kích thước, độ chính xác tương quan.
Ở nước ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống cũng như trong kỹ thuật đang được phát triển rất mạnh mẽ, số lượng các cơ sở sản xuất ứng dụng phương pháp gia công mới ngày càng nhiều.
Xuất phát từ thực tế đó, chúng em đó chọn đề tài: “Thiết kế khuôn ép nhựa cho sản phẩm mặt nạ xe máy Wave.” làm đồ án tốt nghiệp. Sau một thời gian tìm hiểu thực tế và nghiên cứu tài liệu, được sự hướng dẫn tận tình của cô: PGS.TS…….……… và sự lỗ lực của bản thân, chúng em đó hoàn thành đồ án với đầy đủ nội dung của đề tài.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHỰA VÀ THIẾT KẾ KHUÔN
I. Tổng quan về khuôn
1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới
Trên thế giới, cuộc cách mạng về máy tính điện tử có tác động lớn và nền sản xuất công nghiệp. Đặc biệt trong ngành khuôn mẫu hiện đại, công nghệ thông tin (CNTT) đó được ứng dụng rộng rãi, để nhanh chóng chuyển đổi các quy trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang kiểu sản xuất công nghệ cao. Nhờ đó, các giai đoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bước được tự động hóa (CAD/CAM-trong đó CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử, CAM là sản xuất có sự trợ giúp của máy tính điện tử còn gọi là gia công điều khiển số).
1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam
Tại Việt Nam do hạn chế về năng lực thiết kế và chế tạo, các doanh nghiệp hiện chỉ đáp ứng được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ cho chế tạo các sản phẩm cơ khí tiêu dùng và một phần cho các công ty liên doanh nước ngoài. Với những sản phẩn có yêu cầu kỹ thuật cao (máy giặt, tủ lạnh, ô tô, xe máy…)
II. Tìm hiểu vật liệu polymer
2.1 Khái niệm chất dẻo
Chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu được tạo thành bởi nhiều phần tử (các cao phân tử Polyme). Nó có thể được tổng hợp hoặc thay đổi từ thành phần nhỏ (gọi là Monome). Chất dẻo là vật rắn (có thể là trạng thái lỏng trong quá trình gia công).
Cao phân tử có nguồn gốc từ thiên nhiên: Cenllulo, len, cao su thiên nhiên…
Cao phân tử có nguồn gốc nhân tạo được tổng hợp từ các monome.
2.2 Phân loại và tính chất
2.2.1.Phân loại
Dựa trên tính chất vật lí, tính chất hoá học, cấu trúc phân tử, khả năng gia công và các yếu tố tác động lên vật liệu mà người ta phân loại chất dẻo theo nhiều phương pháp khác nhau như: phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học (Polyme kết tinh, polyme định hình), phân loại chất dẻo theo công nghệ (nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn), phân loại chất dẻo theo hình dạng mạch đại phân tử, phân loại chất dẻo theo công dụng (nhựa thông dụng, nhựa kĩ thuật, nhựa kĩ thuật chuyên dùng).
a. Phân loại chất dẻo theo cấu trúc hoá học.
Trong các vật liệu Polyme,tuỳ theo trạng thái sắp sếp chuỗi mạch của nó mà ta có thể phân ra loại nhựa có dạng kết tinh hay không kết tinh (vô định hình).
Nếu chuỗi các mạch của vật liệu Polyme được xếp khít nhau theo mọt trật tự nhất định thì ta có vật liệu Polyme kết tinh.
b. Phân loại chất dẻo theo công nghệ.
Chất dẻo được chia thành 2 loại: Chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn.
- Chất dẻo nhiệt dẻo:
Là loại vật liệu Polyme có khả năng lập lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tác dụng của nhiệt vầ trở nên cứng rắn (định hình ) khi được làm nguội.Trong quá trình tác dụng của nhiệt nó chỉ thay đổi tính chất vật lí chứ không có phản ứng hoá học xảy ra.
- Chất dẻo nhiệt rắn:
Là loại vật liệu Polyme khi bị tác dụng của nhiệt hoặc các giải pháp xử lí hoá học sẽ trở nên cứng rắn (định hình sản phẩm). Nhựa nhiệt rắn sau khi nóng chảy và đóng rắn nó không còn khả năng chảy sang trạng thái chảy mềm dưới tác động của nhiệt nữa. Do vậy nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các loại phế phẩm, phế liệu hoặc các sản phẩm đã qua sử dụng.
2.2.2.Tính chất hoá học
a. Tính chịu hoá chất
Khác với kim loại, đa số các loại nhiệt thường bền khi chịu tác động của môi trường khí quyển. Hơn nữa chúng còn bền với các loại hoá chất như axit, kiềm, muối và nhiều hoá chất khác.
b. Tính chịu thời tiết khí hậu
Tính chịu thời tiết khí hậu là tính thay đổi về chất lượng độ bền của sản phẩm dưới ảnh hưởng của ánh sáng (tia cực tím), nhiệt độ không khí (oxy, Ozon). quá trình giảm độ bền dưới tác động của khí hậu gọi là sự lão hoá của nhựa.
III. Công nghệ gia công chất dẻo
3.1 Sử dụng chất dẻo trong khoa học kỹ thuật
3.1.1. Đặc trưng của chất dẻo
Do thành phần cấu tạo và tính chất đặc biệt của chất dẻo nên một số loại chất dẻo thường được dùng trong kỹ thuật làm các chi tiết máy thay cho vật liệu kim loại. Đối với những loại chất dẻo ứng dụng trong kỹ thuật và sản xuất để làm chi tiết máy thì chúng có ưu nhược điểm sau:
- Ưu điểm
Nhẹ (tỷ trọng 0,9-2,5)
Tính chống ẩm, tính chống ăn mòn
Khó truyền nhiệt và truyền điện
- Nhược điểm
Tính chịu nhiệt thấp
Tính đàn hồi thấp
Dễ cắt xén
3.1.2. Ứng dụng của các loại chất dẻo
Chất dẻo trong kỹ thuật thường được phân loại theo phương pháp công nghệ gồm có nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn.
Các loại nhựa nhiệt dẻo:
polyvinyl: Thường gọi là vinyl ứng dụng làm bao bì, vinyl house, vỏ bọc dây điện.
polyetylen: Có ưu điểm chống va đập, chịu được ở nhiệt độ thấp, tính giữ nhiệt. Được dùng thay thế cho ống dẫn nước kim loại và tấm màng lọc.
Polypropylen: Có tỷ trọng cực kỳ nhỏ, khả năng chịu nhiệt rất cao.
Polystyren: Tính chảy loãng tốt thích hợp cho sản xuất tạo hình theo cách phun, ứng dụng làm vỏ tivi, radio, máy lạnh.Nhựa polystyren có nhược điểm là chịu va đập kém.
3.2 Các phương pháp gia công chất dẻo
3.2.1. Công nghệ cán.
Quá trình cán là một trong những phương pháp sản xuất của công nghiệp gia công chất dẻo mà trong đó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo được chế tạo thành tấm hoặc màng.
3.2.2. Công nghệ phủ chất dẻo.
Công nghệ tráng phân lớp được hiểu là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật liệu cốt dạng tấm mềm dễ uốn (như vải, giấy, sợi tự nhiên, sợi tổng hợp…).
IV. Máy ép phun nhựa
Một công đoạn không thể thiếu trong quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm nhựa Plastic là công đoạn ép phun nhựa vào lòng khuôn nhựa để điền đầy lòng khuôn tạo ra sản phẩm trên máy ép phun (Injection Machine). Như vậy máy ép phun có vai trò rất quan trọng trong việc chế tạo sản phẩm nhựa Plastic. Máy ép phun có nhiệm vụ đỡ và kẹp chặt khuôn nhựa, nung chảy nhựa nhiệt dẻo và ép phun với áp suất cao vào trong lòng khuôn nhựa. Sau đó giữ khuôn để nhựa nóng chảy trong khuôn nguội và định hình sản phẩm thì mở khuôn và hệ thống đẩy sẽ đẩy sản phẩm nhựa ra ngoài. Chu kỳ như vậy liên tục lặp đi lặp lại để sản suất hàng loạt các sản phẩm nhựa.
4.1. Cấu tạo máy ép phun
Các phần nguyên lý của máy phun nhựa:
- Bộ phận kẹp gồm có: Đầu xy lanh thuỷ lực chính; Cơ cấu khuỷu (đòn); Xà Knock-Out.
- Các tấm gồm: Các tấm di động; Các tấm tĩnh tại.
- Cụm phun: Đầu xilanh thuỷ lực chính; Xi lanh phun; Vít xoắn phun; Ống phun mỏ vịt; Hộp bánh răng; Đai nhiệt; Bơm thuỷ lực chính và động cơ.
4.2. Phân loại các loại máy phun nhựa
- Máy phun nhựa nhiệt dẻo.
- Máy phun nhựa đặt nhiệt.
Các loại máy phun nhựa:
- Máy phun nhựa thẳng đứng.
- Máy phun nhựa nằm ngang.
4.3. Chu kỳ phun nhựa của máy ép phun nhựa dùng vít chuyển động qua lại
Đơn giản nhất và cũng thường gặp nhất là khuôn 2 nửa mà chúng được bắt trực tiếp vào các tấm kẹp khuôn của máy ép phun. Hai chi tiết cơ bản có ở mọi khuôn ép phun là: Nửa khuôn ở phía trước vòi phun và nửa khuôn ở phía đóng khuôn. Người ta có thể gọi chúng là chày và cối.
V. Đường lối thiết kế khuôn sản phẩm chất dẻo
5.1. Định nghĩa
Khuôn là một dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa. Nó được thiết kế sao cho có thể được sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu.
5.2. Các bộ phận chính của khuôn và chức năng của chúng
Khuôn là một cụm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra.
5.3. Yêu cầu kĩ thuật đối với khuôn ép sản phẩm nhựa
- Đảm bảo độ chính xác về kích thước, hình dáng, biên dạng của sản phẩm.
- Đảm bảo độ bóng cần thiết cho cả bề mặt của lòng khuôn và lõi để đảm bảo độ bóng của sản phẩm.
- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa hai nửa khuôn.
5.6. Các hệ thống cơ bản của khuôn
5.6.1. Hệ thống cấp nhựa:
Nguyên liệu nhựa chảy vào lòng khuôn qua hệ thống cấp nhựa. Hệ thống cấp nhựa gồm: Cuống phun, kênh nhựa, cổng nhựa.
Các miệng phun và khuyết tật khi phun nhựa:
- Miệng phun là miệng mở giữa kênh nhựa và lòng khuôn. Các miệng phun thường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếu cần thiết.
- Miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa nhưng lại phải có thêm nguyên công cắt và để lại vết cắt lớn trên sản phẩm.
Các kiểu miệng phun:
- Miệng phun cuống phun: Miệng phun cuống phun được dùng khi bạc cuống phun có thể dẫn nhựa trực tiếp vào lòng khuôn. Kiểu này rất tốt cho các loại sản phẩm lớn.Nhược điểm là phải chi phí thêm để tách miệng phun sau khi phun khuôn.
- Miệng phun cạnh: Đây là kiểu miệng phun rất thông dụng, có thể sử dụng cho tất cả các loại sản phẩm. Nhưng phải tính đến phí tổn cắt bỏ nó.
- Miệng phun kiểu băng: Loại này không thông dụng, chỉ dùng để khắc phục những trục trặc khi bị tạo đuôi, kiểu này để lại dấu vết miệng phun lớn.
5.6.2. Hệ thống đẩy: Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở.
Khi thết kế hệ thống đẩy phải đảm bảo:
- Khoảng đẩy: khoảng đẩy phải lớn hơn từ 5¸10 mm so với chiều cao của sản phẩm được lấy ra từ khuôn sau.
- Sau khi sản phẩm đựơc lấy ra, hệ thống đẩy phải trở về vị trí ban đầu để các chốt đẩy không làm hỏng các lòng khuôn của khuôn trước khi đóng khuôn.
Hệ thống đẩy bao gồm:
- Các chốt đẩy tròn: Đây là kiểu chốt đẩy thông thường nhất, nó rất đơn giản để đưa vào trong khuôn. Những lỗ tròn và chốt tròn rất dễ gia công, nhưng để gia công được những lỗ vừa dài và chính xác thì rất tốn kém.
Cơ sở để xác định hệ thống làm nguội :
Dựa vào sự toả nhiệt từ nhựa nóng vào khuôn và sự lấy nhiệt của nước làm mát để giảm nhiệt độ trong khuôn. Để làm nguội khuôn cần chế tạo khuôn có các lỗ để dẫn nước lạnh vào và ra liên tục.
Nhiệt lượng cần trao đổi trong khuôn là :
Q1 = C1G1(T0 - Ttb) (kcal)
5.7. Các chi tiết cơ bản của khuôn
5.7.1. Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng
Chức năng chính của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là đưa khuôn sau vào khuôn trước và làm hai phần thẳng hàng. Chốt dẫn hướng nằm ở khuôn trước và bạc dẫn hướng nằm ở khuôn sau để dễ điều khiển và dễ lấy sản phẩm ra. Vị trí của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng : Việc đặt chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là rất quan trọng. Trong một khuôn thường đặt 4 chốt dẫn hướng. Tuy nhiên với loại khuôn đơn giản có thể đặt 2 đến 3 chốt cũng có thể đủ.
5.7.2. Các bộ định vị
Thông thường các chốt dẫn hướng có thể giữ được một độ thẳng sơ bộ, nhưng với khuôn chính xác thì dung sai của các chốt dẫn hướng và các bạc dẫn hướng là quá lớn vì vậy ta cần có bộ định vị. Với các loại sản phẩm lớn ta nhất định phải dùng bộ định vị. Trong trường hợp này khuôn phải chịu lực ép mặt bên, nhất là khi khuôn chưa được điền đầy và các chốt dẫn hướng không thể chịu được các lực ép mặt bên này.
5.7.5. Lắp ráp và lỗ để lắp bulông vòng
Lắp ráp: Có hai cách lắp khuôn vào máy gia công khuôn:
- Phương pháp gián tiếp: Ở đây có một kẹp trên một phía của tấm khuôn và được đỡ trên phía kia bằng một khối có chiều cao tương ứng. Thường khuôn kẹp trên tấm khuôn được mở dài, nhưng cách này thường không an toàn nên dùng cách trực tiếp.
- Phương pháp trực tiếp: Phương pháp này tạo ra sự an toàn hơn cho quá trình kẹp, ở đây vít kẹp gắn trực tiếp vào tấm kẹp. Theo phương pháp này thường có các rãnh ở đáy khuôn để dễ lắp ráp và có những lỗ ở mặt trên của khuôn vì những lỗ này có thể dễ dàng chạm tới.
5.9. Sử dụng và bảo quản khuôn
5.9.1. Lắp đặt khuôn
Theo qui tắc chung, phải kiểm tra các điểm sau đây trước khi lắp đặt khuôn:
1. Nếu khuôn đã được sử dụng từ trước, xem xét xem nó đã được kiểm tra hoặc sửa chữa chỗ hỏng chưa?.
2. Kiểm tra đầu vào và ra của kênh nước băng cách thổi khí nén để chắc chắn rằng kênh nước thông và sạch.
3. Chắc chắn vòng định vị ăn khớp chính xác với lỗ ở tâm của tấm khuôn cố định. Điều đó sẽ đảm bảo độ thẳng hàng chắc chắn của cuống phun và vòi phun.
4. Kiểm tra chiều cao tổng của khuôn có vượt quá khoảng sáng của máy không
5.9.2. Hoạt động của khuôn
Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm tốt, khuôn phải được duy trì ở nhiệt độ làm việc của nó.
Khi tháo khuôn bằng tay, không nên sử dụng dụng cụ kim loại cứng hoặc cạnh sắc để tránh bị xước bề mặt khuôn hoặc các cạnh sắc có thể làm cho bề mặt phân khuôn không quy tắc, nó có thể tạo nên khe hở dọc theo đường phân khuôn của sản phẩm.
* Kết luận : Qua chương 1 chúng em đó hiểu được tổng quan về nhựa,các công nghệ ép phun,các loại khuôn cũng như kết cấu khuôn và các yêu cầu kĩ thuật để từ cơ sở đó chúng em thiết kế ra bộ khuôn mặt nạ xe máy Honda.
CHƯƠNG 2
XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẢN PHẨM , ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MOLDFLOW MÔ PHỎNG DÒNG
CHẢY VÀ CATIA ĐỂ THIẾT KẾ KHUÔN
I. Sử dụng phần mềm Catia để xây dựng mô hình sản phẩm
1.1 Cấu trúc phần mềm CATIA
Phần mềm CATIA thiết kế với cấu trúc phân thành nhiều Module với các chức năng của các Module phục vụ cho các công việc khác nhau trong thiết kế, phân tích, lắp ráp, chế tạo cũng như mô phỏng, xuất bản vẽ chi tiết 2 chiều. Tất cả các Module đều sẽ sử dụng thống nhất một cơ sở dữ liệu và dễ dàng chuyển qua lại giữa các Module khi thiết kế.
1.2 Xây dựng mô hình sản phẩm trên CATIA V5R21
Để mô hình hóa sản phẩm trong catia ta sử dụng modul chính là Generative Shape Design và Part Design.
Tiếp tục dùng các lệnh trên Part Design và Generative Shape Design để hoàn thành được chi tiết.
Chi tiết hoàn chỉnh như hình dưới.
II. Phần mềm Moldflow
2.1. Giới thiệu phần mềm moldflow.
Moldflow là phần mềm mô phỏng ép nhựa, một phần mềm của hãng Autodesk 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.
* Kết luận:
- Phần mềm giúp tối ưu hóa trong việc thiết kế khuôn, đặc biệt việc phun thử nghiệm để tạo ra 1 bộ khuôn nhanh chóng đáp ứng nhanh cho nhu cầu của thị trường.
- Kết quả đạt được : xác định được thời gian điền đầy,áp suất,nhiệt độ,vận tốc dòng chảy trong quá trình phun cụ thể. Chọn được máy ép phun thông qua biểu đồ lực kẹp. Dự báo được các khuyết tật sản phẩm như :rỗ khí ,đường hàn để từ đó điều chỉnh lại vận tốc, áp suất phun,nhiệt độ khi tiến hành ép phun sản phẩm thực tế.
III. Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế khuôn
3.1 Chuẩn bị mẫu khuôn
- Vào môi trường để nhập chi tiết
- Bây giờ ta thực hiện thao tác tăng giảm tỷ lệ để tính toán độ co ngót.
Trên cây thuyết minh chọn Denfine In Work Object
- Bịt các lỗ, xòe mặt phân khuôn ra và joint lại
3.2 Thiết kế kết cấu khuôn cho sản phẩm
3.2.1. Tạo bộ khuôn
Để tạo bộ khuôn cơ sở ta tiến hành như sau:
- Vào môi trường thiết kế khuôn.
- Click chọn Create a new mold Theo mặc định, hộp thoại sau đây được hiển thị
Chọn biểu tượng quyển sách để vào thư viện kích thước khuôn.
Chọn khuôn tiêu chuẩn Dme số hiệu N5050
Có kích thước như sau:
Cavity: 250 mm
Core : 250 mm
Riser Bar: 220 m
3.2.2. Tách khuôn
- Tách khuôn trên
- Tách khuôn dưới
3.3. Lắp ráp chi tiết vào khuôn
3.3.1. 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_FSC chọn trục dẫn kích thước phù hợp.Vị trí khoan lỗ để lắp trục dẫn hướng ta chọn là khoan từ tấm CorePlate đến tấm CavityPlate
3.3.3. Lắp Bulong cho các tấm phần khuôn cố định
Chọn biểu tượng lệnh trên thanh công cụ FixingComponents để tạo các bulong từ thư viện chuẩn DME theo đường dẫn DME→CapScrew_M chọn kích thước phù hợp.Lỗ lắp bulong khoan từ tấm SettingPlate đến CorePlate
3.3.5. Lắp bạc cuống phun
Chọn biểu tượng lệnh trên thanh công cụ MoldLocating để tạo các bạc cuống phun từ thư viện chuẩn DME theo đường dẫn DME→LocatingRing_R110 chọn kích thướcphù hợp
3.3.7. 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
3.3.8. 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.
Tương tự ta lắp thêm một số chi tiết khác như: Lò xo,Móc vòng,Tấm đệm,Ốc vít.Cuối cùng ta được bộ khuôn hoàn chỉnh.
IV. Ứng dụng phần mềm CATIA để mô phỏng lắp ráp khuôn
Từ bản vẽ khuôn ta tiến hành lắp ráp khuôn.Các bước tiến hành như sau:
4.1 Cho mẫu khuôn vào môi trường lắp ráp
- Mở khuôn
- Vào môi trường lắp ráp
4.3 Mô phỏng lắp ráp khuôn
Tool/Simulation/Player
V. Ứng dụng phần mềm CATIA V5R21 để mô phỏng hoạt động của khuôn
Từ bản vẽ khuôn ta tiến hành mô phỏng khuôn.Các bước tiến hành như sau:
5.1 Cho mẫu khuôn vào môi trường mô phỏng
- Cho chi tiết vào lòng khuôn
- Vào môi trường mô phỏng: Start/Digital Mockup/DMU Kinematics
5.2 Mô Phỏng hoạt động của khuôn
Đóng mở khuôn
Khuôn động và hệ thống đẩy chuyển động.
- Khuôn động chuyển động
Tạo khớp trượt giữa khuôn động và khuôn tĩnh.
Insert/New Joint/Prismatic…
Cố định lòng khuôn tĩnh
Insert/Fixed Part…
Click vào lòng khuôn tĩnh
- Hệ thống đẩy chuyển động
Tạo khớp trượt giữa hệ thống đẩy và khuôn tĩnh.
Insert/New Joint/Prismatic…
Sau khi hoàn thành ta được vị trí cuối cùng của sản phẩm
* Kết luận: Việc kết hợp giữa 2 phần mềm moldflow và catia đã giúp thiết kế ra 1 bộ khuôn hoàn chỉnh cũng như mô phỏng quá trình tháo lắp ,đẩy sản phẩm ra.
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ, LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KHUÔN VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ
I. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn tĩnh và lòng khuôn động
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
1.2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết
* Với chi tiết dạng hộp 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 và lòng 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.
2.1. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn tĩnh
Quy trình công nghệ gia công tấm áo lòng khuôn tĩnh trải qua 11 nguyên công:
- Nguyên công 1: Cắt phôi
- Nguyên công 2: Phay 2 mặt đáy lớn của tấm áo
- Nguyên công 3: Phay 4 mặt xung quanh
- Nguyên công 4: Mài 1 mặt đáy dưới của tấm áo
- Nguyên công 10 : Sửa nguội và đánh bóng
- Nguyên công 11 : Kiểm tra và phun thử nhựa
2.2. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn động
Quy trình công nghệ gia công tấm áo lòng khuôn động trải qua 11 nguyên công:
- Nguyên công 1: Cắt phôi
- Nguyên công 2: Phay 2 mặt đáy lớn
- Nguyên công 3: Phay 4 mặt xung quanh
- Nguyên công 4: Mài 1 mặt đáy dưới
- Nguyên công 10: Gia công tia lửa điện mặt trên lòng khuôn động
- Nguyên công 11 : Sửa nguội và đánh bóng
- Nguyên công 12 : Kiểm tra và phun thử nhựa
II. Thiết kế đồ gá phay
Thiết kế đồ gá cho nguyên công 3: phay 4 mặt bên của tấm áo lòng khuôn tĩnh trên máy phay ngang 6H83 bằng dao phay mặt đầu hợp kim cứng T15K6 có D/z=80/5.
* Nguyên tắc hoạt động của đồ gá như sau:
- Chi tiết gia công đặt lên 2 phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do. Mặt bên của chi tiết tỳ vào hai chốt tỳ khống chế 2 bậc tự do. Chi tiết chỉ cần khống chế 5 bậc tự do là đủ.
- Lực kẹp W lên chi tiết được tạo ra bằng cơ cấu đòn kẹp liên động bao gồm : đòn kẹp, bulong kẹp cùng với 2 đai ốc và đệm, bu lông đẩy.
- Kích thước nguyên công đạt dược là nhờ vào cữ so dao với căn đệm. Cơ cấu so dao được định vị lên đồ gá nhờ chốt định vị và vít kẹp.
2.1.Tính lực kẹp chặt W
2.1.1 Tính lực cắt khi phay
Trong phần tính toán nguyên công 3 (Trang 98-101) ta có lực cắt Pz
Khi cắt thô: Pz=880 N
Khi cắt tinh: Pz=94 N
2.1.2 Tính lực kẹp W khi phay
Khi tính lực kẹp ta sẽ tính cho trường hợp lực cắt lớn hơn tức là ta sẽ tính cho trường hợp phay thô:
Quan hệ giữa các thành phần lực sinh ra trong quá trình cắt (tài liệu nguyên lý gia công vật liệu) là:
Px:Pz=0,5 →Px=0,5.880 = 440 N
Py:Pz=0,4→Py=0,4.880 = 352 N
Lực kẹp để tránh xoay quanh điểm A dưới tác dụng cả Pz và Py:
M(Pz, Py)=M(Fms1, Fms2)
Pz.L1 + Py.L2 = (Fms1 + Fms2).L3 + (Fms1 + Fms2).L4 = (Fms1 + Fms2).(L3 + L4)
Lực kẹp cần thiết khi gia công là: W=K.W1=2,8.3406= 9537 N
2.2 Tính và chọn cơ cấu kẹp
Trên hình 3.25 có:
Q : là lực tác dụng lên bulong kẹp
W : là lực kẹp cần tác dụng lên chi tiết
L1,L2 : là chiều dài các cánh tay đòn
Phương trình cân bằng của đòn kẹp:
W.(L1+L2) = Q.L1
Để giảm tổn thất của lực Q tác dụng nên bu lông khi tạo ra lực kẹp W nên chọn L2 nhỏ nhất có thể. Ở đây, lấy L2=100 mm, L1=150 mm
→ Thay số được: Q = 15895 N
Kiểm nghiệm bền bulong
Q là lực xiết đai ốc cần thiết để tạo ra lực kẹp W, Mr là mô men ren thì có hệ thức sau:
Mr=Q.tg(γ+ρ’).d2/2 (Nmm)
Trong đó:
ρ’=arctgf’ : là góc ma sát tương đương
d2 : là đường kính trung bình của ren
Điều kiện bền:
σtđ ≤ [σk]
=> Thay số được: σtđ = 364 N/mm2
Thấy σtđ < [σk]
Vậy bu lông đủ bền
Mô men cần vặn đề kẹp vít:
M =0,1.d.Q + 2.f.tg .Q = 0,1.10.15895 + 2.0,1.tg60.15895 = 21400 Nmm
2.3.Tính sai số chế tạo đồ gá
2.3.1 Tính sai số chuẩn
Sai số chuẩn trong trường hợp này bằng không do chuẩn định vị trùng gốc kích thước.
2.3.2 Sai số kẹp chặt
Trường hợp này lực kẹp vuông góc với phương kích thước cho nên sai số kẹp chặt bằng 0.
2.3.4 Sai số điều chỉnh
Là sai số do lắp gá lên máy gia công. Đồ gá này là đồ gá phay nên εđc phụ thuộc vào mối lắp của then dẫn hướng và rãnh chữ T trên bàn máy. Lấy εđc=5 µm
2.3.5 Sai số gá đặt
Thay số được: ect = 99 µm
2.4. Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá
Dựa vào sai số đã tính ở trên thì yêu cầu kỹ thuật của đồ gá là:
- Độ không song song giữa mặt đáy thân đồ gá và mặt trên của 2 phiến tỳ là ≤ 0, 1
- Độ không song song giữa mặt phẳng của cữ so dao và căn đệm và mặt phẳng đi qua hai then dẫn hướng là ≤ 0, 1
- Độ không vuông góc giữa mặt phẳng của cữ so dao và căn đệm với mặt dưới của đế đồ gá là ≤ 0, 1
* Kết luận: Lập quy trình công nghệ gia công lòng khuôn,lõi khuôn. Xác định chế độ cắt v,s,t cho tất cả các nguyên công. Tính toán,thiết kế đồ gá phay 4 mặt xung quanh,tính sai số chế tạo của đồ gá.
CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG CATIA ĐỂ GIA CÔNG LÒNG KHUÔN VÀ LÕI KHUÔN
I. Gia công lòng khuôn
1.1. Vào môi trường gia công trên catia
Vào môi trường gia công.
1.3. Chọn máy, dao và chi tiết
+ Ta kích đúp vào Part Operation, rồi chọn như hình
Sau đó tích OK.
1.4. Gia công khoan
Chọn mặt phẳng gia công ,sau đó kích vào Drilling,rồi chọn dao để gia công khoan lỗ mặt dưới như hình vẽ
1.5. Gia công phay
Chọn mặt phẳng gia công,sau đó kích vào Rounghing để phay lòng khuôn tĩnh
=> Sản phẩm quá trình gia công khuôn tĩnh
II. Gia công lõi khuôn
2.1. Vào môi trường gia công trên catia
Vào môi trường gia công
2.3. Chọn máy, dao và chi tiết
+ Ta kích đúp vào Part Operation,rùi chọn như hình
Sau đó tích OK.
2.4. Gia công khoan
Chọn mặt phẳng gia công ,sau đó kích vào Drilling,rồi chọn dao để gia công khoan lỗ mặt dưới như hình vẽ
2.5. Gia công phay
Chọn mặt phẳng gia công,sau đó kích vào Rounghing để phay lòng khuôn tĩnh
=> Sản phẩm quá trình gia công khuôn động
*Kết luận : Sau khi sử dụng phần mềm Catia chúng em đã mô phỏng được quá trình gia công lòng khuôn tĩnh và lòng khuôn động trên máy CNC.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu đề tài với sự hướng dẫn tận tình của: PGS, TS……………., đề tài đã đạt được một số kết quả sau:
1. Đề tài đã đưa ra được tình hình khuôn mẫu ở Việt Nam và trên thế giới, cơ sở thiết kế khuôn, các bộ phận cơ bản của khuôn, một số loại khuôn và nguyên lý hoạt động của nó.
2. Đề tài đã đưa ra được việc thiết kế khuôn tổng thể, cách lắp ráp các chi tiết vào khuôn.
3. Đã nghiên cứu khá kỹ phần mềm Catia V5R21 và hướng dẫn sử dụng một cách rõ ràng, dễ hiểu.
4. Đã ứng dụng được phần mềm Catia V5R21 vào việc thiết kế sản phẩm, thiết kế khuôn ép nhựa và trên cơ sở đó đã xuất ra được chương trình gia công có thể sử dụng trên máy CNC.
5. Đã lập được quy trình công nghệ gia công một số chi tiết cơ bản của khuôn đó là: 2 tấm áo, tấm lòng khuôn tĩnh, tấm lõi khuôn động.
6. Đã nghiên cứu được 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.
Mặc dù chúng em 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 phần mềm Catia để gia công được sản phẩm là tấm lõi khuôn tĩnh và 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.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Công nghệ chế tạo máy. GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Nguyễn Trọng Bình, PGS.TS Nguyễn Thế Đạt, PGS,TS Nguyễn Viết Tiếp, PGS.TS Trần Xuân Việt. NXBKHKT-2006
[2]. Sổ tay Công nghệ chế tạo máy (tập 1). GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt. NXBKHKT-2006.
[3]. Sổ tay Công nghệ chế tạo máy (tập 2). GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt. NXBKHKT-2006.
[4]. Sổ tay Công nghệ chế tạo máy (tập 3). GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt. NXBKHKT-2006.
[5]. Hướng dẫn thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy. GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, ThS Lưu Văn Nhang. NXBKHKT-2004
[6]. Đồ gá. GS.TS Trần Văn Địch. NXBKHKT-2006
[7]. Atlats Đồ gá. GS.TS Trần Văn Địch. NXBKHKT-2006
[8]. Đồ gá cơ khí và tự động hóa. GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Trần Xuân Việt. NXBKHKT-2005
[9]. Sổ tay dung sai lắp ghép. Ninh Đức Tốn. NXBGD-2005
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"