MỤC LỤC

MỤC LỤC…………………………………………………………………..............................................…......1

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………..............................................2

CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SẢN PHẨM NHỰA…….........................................……..……….3

1.1. Tổng quan về vật liệu chất dẻo ………………………………………............................................…….4

1.1.1. Định nghĩa, tính chất, phân loại chất dẻo……………………….......................................……..……4

1.1.2. Các phương pháp gia công sản phẩm nhựa...................................................................................7

1.2. Máy ép phun nhựa..............................................................................................................................9

1.3. Tổng quan về khuôn nhựa.................................................................................................................15

1.3.1. Định nghĩa.......................................................................................................................................15

1.3.2. Các bộ phận chính của một bộ khuôn và chức năng của chúng....................................................15

1.3.3. Một số yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn nhựa..................................................................................17

1.3.4. Các kiểu khuôn phổ biến.................................................................................................................17

1.3.5. Các hệ thống cơ bản của khuôn nhựa............................................................................................18

1.3.6. Cơ sở dữ liệu cần thiết trước khi thiết kế khuôn.............................................................................23

1.4. Vật liệu làm khuôn……………………………………………………................................................…...23

1.4.1. Yêu cầu của vật liệu làm lòng và lõi khuôn………………………..........................................…..…..23

1.4.2. Một số mác thép chế tạo khuôn nhựa……………………………….........................................……..24

1.4.2.1. Thép S45C………………………………………………….……….…...............................................24

1.4.2.2.. Thép S55C…………………………………………….…………..........................................…....….25

1.4.2.3. Standard 4130…………………………………………………….….............................................….26

1.4.2.4. Thép Standard 2316…………………………………………………..…...........................................26

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM INVENTOR THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA….…28

2.1. Giới thiệu về môđun thiết kế khuôn trên Inventor…………………….….......................................,…..28

2.2. Giới thiệu chi tiết đế sản phẩm máy xay sinh tố……………………….........................................….…30

2.2.1. Tính toán các thông số thiết kế………………………………………...…............................................31

2.3. Thiết kế khuôn cho chi tiết:……………………………………………..............................................…...34

CHƯƠNG 3: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LÒNG VÀ LÕI KHUÔN…………........................…44

3.1. Quy trình công nghệ gia công trên phần mềm CAM...........................................................................44

3.2. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn……………………………...….........................................…45

3.2.1 Quy trình công nghệ…………………………………………………..............................................……46

3.2.2 Quy trình gia công lòng khuôn…………………………….……………...........................................….47

3.3. Quy trình công nghệ gia công lõi khuôn…………………………….......................................…....……59

3.3.1 Quy trình công nghệ……………………………………………………..............................................…59

3.3.2 Quy trình gia công lõi khuôn……………………………………………...........................................….60

3.4. Dự toán tiền vật tư và giá thành khuôn…………………………....................................……..….....….68

3.4.1. Tính vật tư cần thiết để sản xuất khuôn…………………………….......................................…….…68

3.4.2. Tính giá thành khuôn………………………………………………..…...........................................…..69

3.5. Quy trình lắp ráp, vận hành và bảo quản khuôn………………….....................................……...…….69

KẾT LUẬN…………………………………………………………………..............................................…….72

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………..........................................……..….....73

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, trên thế giới nói chung cũng như ở Việt Nam nói riêng, khoa học kỹ thuật đang phát triển với tốc độ rất cao, là nhân tố quyết định trong các ngành sản xuất. Trong đó ngành cơ khí đã và đang có những thành tựu to lớn, tác động mạnh mẽ tới mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Việc nghiên cứu công nghệ để thiết kế và chế tạo chi tiết máy ngày càng hiệu quả cả về số lượng và chất lượng.

Ngày nay sản phẩm nhựa đang ngày càng chiếm tỉ lệ lớn trong mọi lĩnh vực của cuộc sống như: đồ gia dụng, đồ điện tử, cơ khí… Trong khi đó các vật liệu khác như vật liệu tự nhiên, vật liệu kim loại tổng hợp chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng cao của con người. Do vậy, ngành công nghiệp nhựa đã phát triển nhanh trong thời gian qua kéo theo đó là sự phát triển nhanh chóng và mạnh mẽ của ngành thiết kế, sản xuất khuôn mẫu. Khi nghiên cứu công nghệ khuôn ép phun các sản phẩm nhựa, em đã thực hiện đề tài :

“Ứng dụng công nghệ CAD/ CAM thiết kê khuôn đúc áp lực cho chi tiết:đế của máy xay sinh tố”.

Thiết kế và chế tạo khuôn nhựa không phải là một đề tài mới, tuy nhiên cùng với sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM công nghệ làm khuôn đã có những thay đổi rõ rệt. Độ chính xác của khuôn ngày được nâng cao để đáp ứng yêu cầu của thị trường.

Hiện nay có rất nhiều phần mềm có modul thiết kế khuôn như Catia, TopSolid, Pro-engineer,  Solidwork…và  các  phần  mềm  lập  trình  gia  công  như  Mestercam, Camtool, Catia… mỗi phần mềm đều có những thế mạnh riêng. Nội dung của đề tài đi sâu nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong việc chế tạo khuôn mẫu, nghiên cứu thiết kế, gia công khuôn ép phun.

Được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy: PGS.TS……………. cũng như các thầy trong bộ môn Thiết kế máy đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Tuy nhiên, do thời gian có hạn, khối lượng kiến thức lớn, kiến thức thực tế còn hạn chế nên không tránh khỏi một số thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy giáo và các bạn sinh viên.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                             Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                           Sinh viên thực hiện

                                                                                                           ………………..

CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SẢN PHẨM NHỰA

1.1. Tổng quan về vật liệu chất dẻo

1.1.1. Định nghĩa, tính chất, phân loại chất dẻo

a. Định nghĩa:

Chất dẻo (nhựa) là một loại vật liệu được tạo thành bởi các cao phân tử (Polyme), nó có thể được tổng hợp hoặc thay đổi từ nhiều thành phần nhỏ. Các cao phân tử polyme được tạo thành từ những thành phần có cấu trúc giống nhau gọi là các đoạn mạch thành phần (monome). 

b. Một số tính chất cơ bản của chất dẻo

* Tính chất cơ lý

- Chỉ số nóng chảy (gam): là chỉ số thể hiện tính lưu động khi gia công vật liệu nhựa

- Độ hút ẩm: là mức độ hút nước của nhựa, độ hấp thụ nước thấp thì tốt hơn do hấp thụ nhiều nước sẽ làm làm giảm một số cơ tính của nhựa

- Độ chịu lạnh: Một số loại nhựa chịu lạnh không tốt, có loại nhựa chịu được nhiệt độ   (nhựa PE ở nhiệt độ này là nhiệt độ giòn gẫy). Cần biết được đặc tính chịu lạnh của nhựa để thiết kế các chi tiết cho tủ lạnh, máy lạnh …

- Tính cách điện: Đa số các chất dẻo là các chất cách điện tốt, chúng được sủ dụng làm vỏ bọc dây điện, phích cắm, ổ cắm …

- Độ bền kéo: là đặc trưng cho sự cản trở lực kéo của ngoại lực tác dụng. Độ bền kéo đứt là tỉ số của lực kéo và tiết diện ngang nhỏ nhất của mẫu thử trước khi kéo đo bằng N/ mm². Ví dụ PE có độ bền kéo đứt là 8 – 10 N/mm²

* Tính chất hóa học:

- Tính chịu hóa chất: Đa số các loại nhựa bền khi chịu tác động của môi trường khí quyển. Hơn thế nữa, chúng còn bền đối với loại hóa chất như axit, kiềm, muối, và nhiều loại hóa chất khác.

d. Các chất dẻo thường gặp và ứng dụng:

* Polystyren (PS)

- PS là loại vật liệu giòn, trong suốt, có độ cứng bề mặt và độ cứng vững cao, dễ tan trong một số dung môi ở nhiệt độ thường

- Có tính cách điện tốt, độ ổn định kích thước cao, chịu được axit, kiềm

- Là loại vật liệu dễ tạo xốp, ít hút ẩm, độ bền thời tiết kém

- Các loại PS đều có khoảng nhiệt độ gia công từ  , đạt được độ chảy cao, một đặc trưng rất tốt đối với công nghệ đúc phun

* Polypropylen (PP):

- Là loại vật liệu nhẹ, có độ bền và độ cứng vững cao hơn PE

- Không tan trong dung môi ở nhiệt độ thường nhưng tan trong sylen và benzen ở nhiệt độ lớn hơn

- Chịu được axit loãng, các dung dịch kiềm, muối

- Có tính cách điện tốt, chịu lạnh kém, dễ bị lão hóa

* Polyvinlyclorid (PVC):

- Là vật liệu nhạy nhiệt, ở nhiệt độ 140⁰C bắt đầu phân huỷ, trong khi nhiệt độ nóng chảy: 140⁰C – 170⁰C. Để chống lại hiện tượng này người ta phải cho vào chất ổn định nhiệt (các oxit vô cơ, oxit hữu cơ với tỷ lệ 1 – 2,5%)

- PVC rất dễ hoà tan trong các dung môi kể cả ở nhiệt độ thường

- Là vật liệu có độ bền cơ học cao, chị uốn, nén, độ cứng bề mặt, độ cứng vững cao, bền với môi trường hoạt hoá, cách điện tốt, dễ bị đập vỡ ở nhiệt độ thấp, nếu có các chất hoá dẻo thì tính chất cơ lý tính giảm dần theo mức độ tăng của chất hoá dẻo.

1.1.2. Các phương pháp gia công sản phẩm nhựa

a. Công nghệ cán

Là phương pháp sản xuất công nghiệp gia công chất dẻo dùng để chế tạo sản phẩm dạng tấm hoặc màng. Thường sử dụng các loại vật liệu cán như PVC cứng, mềm; ABS; PS

c. Công nghệ phủ chất dẻo

Là công nghệ tráng phân lớp với quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật liệu cốt dạng tấm mềm, dễ uốn (vải, giấy, sợi tự nhiên, sợi tổng hợp). Tráng phủ có các phương pháp sau:

- Phương pháp phết

- Phương pháp tráng phân lớp bằng trục trụ

- Phương pháp tẩm nhúng

d. Gia công chi tiết rỗng

Có thể dùng các phương pháp đùn thổi, đúc ly tâm, ghép 2 nửa vỏ. Công nghệ tạo hình rỗng được chia làm 2 giai đoạn là đùn chất dẻo ra bằng khí nén áp lực sau đó dùng áp lực khí thổi khối chất dẻo trong lòng khuôn hai nửa. Vật liệu chủ yếu cho gia công vật thể rỗng là Polyetylen PE (85%) dùng để chế tạo các loại hộp, chai lọ, can nhựa hay các loại sản phẩm đóng gói.

g. Công nghệ gia công hàn chất dẻo

Là quá trình mà liên kết chất dẻo được thực hiện nhờ áp lực với việc sử dụng vật liệu hàn hoặc không sử dụng vật liệu hàn. Về mặt lý thuyết hầu hết chất dẻo đều có thể hàn được nhưng trong thực tế, chất dẻo có phân tử lượng lớn thì rất khó hàn. Để hàn vật liệu bằng chất dẻo phải đưa vật liệu về trạng thái nóng chảy, trong quá trình hàn cần giữ gìn sao cho mối hàn thu nhận có ứng suất nhỏ. Có thể hàn bằng khí nóng; Hàn bằng dụng cụ đốt nóng; Hàn bằng dòng điện cảm ứng; Hàn bằng đốt nóng tiếp xúc; Hàn bằng dòng điện cao tần

1.2.  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. Trong phần này, em xin trình bày một số nét chính trong việc tìm hiểu, nghiên cứu tính năng, tác dụng, nguyên lý hoạt động của máy ép phun nhựa nhiệt dẻo.

- Bộ phận kẹp gồm có: Xi lanh thủy lực chính, cơ cấu khủy (đòn), xà Knock – Out

- Các tấm gồm: các tấm di động và các tấm tĩnh tại

- Cụm phun : Xi lanh thủy lực chính, xi lanh phun, vít xoắn phun, ống phun mỏ vịt, đai nhiệt, bánh răng, bơm thủy lực chính và động cơ

- Bảng điều khiển: Hệ thống điều khiển áp suất, hệ thống điều khiển nhiệt độ, hệ thống điều khiển thời gian,

* Hoạt động

Hoạt động của máy ép phun có thể hiểu đơn giản qua một số giai đoạn sau:

- Pha 1: Ép chặt khuôn và phun nhựa vào

Ở giai đoạn này các tấm khuôn được ép chặt vào nhau,cụm đóng khuôn cần phải tác dụng vào khuôn một áp lực lớn để đảm bảo khuôn kín kít. Chất chảy lỏng từ cụm hóa dẻo qua trục vít đùn được phun đầy vào trong lòng khuôn với áp suất cao

- Pha 2: Ngừng phun và làm nguội

Sau khi nhựa đã được điền đầy vào lòng khuôn thì trục vít đùn sẽ ngừng phun nhựa, hai khuôn vẫn ép chặt vào nhau và hệ thống làm nguội sẽ bắt đầu làm nguội sản phẩm. Thời gian làm nguội tùy thuộc vào mỗi loại sản phẩm và nguyên liệu khác nhau, do người điều khiển đặt.

b. Các thông số cơ bản của máy ép phun

Qui tắc áp dụng: 2,5T/  của diện tích được phun A

- Dung tích phun : là thể tích nhựa của mỗi lần phun. Thông số này coi là thông số dữ liệu. Nó được qui định cho dung tích ép phun.

- Tỷ lệ hóa dẻo: Là thể tích của vật liệu được hóa dẻo trong thời gian cho trước

- Tốc độ phun: Đó là tốc độ max của toàn bộ chất dẻo dự kiến có thể được phun qua ống mỏ vịt ở áp suất cao cho trước.

- Áp lực phun: Đối với máy piston thì đây là áp lực ở piston phun. Đối với vít chuyển động qua lại thì áp lực này là ở vật liệu phía trước của vít. Áp lực phun được ấn định khi máy hoạt động, nó xác định trong từng trường hợp cụ thể có tính đến kết cấu khuôn, tính chất vật liệu và nhiệt độ gia công. Áp lực phun ảnh hưởng đến chất lượng và tính chất của sản phẩm.

c. Một số loại máy ép nhựa phổ biến hiện nay

* Máy HTF58X2.

Máy ép nhựa HTF58X2  có tốc độ cao, độ chính xác cao, thiết kế hợp lý, thích hợp với nhiều nhu cầu, làm ra sản phẩm chất lượng cao, phụ vụ cho ngành điện tử, vi tính, điện thoại di động, xe hơi, cơ điện…

* Máy IITC-PIE800:

+ Model No -Đời máy: IITC-PIE800.

+ Product Origin -Nơi sản xuất: China.

+ Detailed Product Description.

+ Injection unit -Thông số phun: A, B.

+ Screw diameter -Đường kính trục vít (mm): 105, 108.

+ Shot sixe -Cỡ hạt (cm ): 4, 670, 4, 108.

1.3. Tổng quan về khuôn nhựa

1.3.1. Định nghĩa

Khuôn là một 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 và hình dáng của sản phẩm. Số lượng sản phẩm yêu cầu cũng là một yếu tố rất quan trọng để xem xét bởi vì yêu cầu sản xuất loạt nhỏ không cần đến loại khuôn nhiều lòng khuôn hoặc loại khuôn có kết cấu cao cấp.

1.3.3. Một số yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn nhựa

- Đảm bảo độ chính xác về kích thước, hình dáng, biên dạng của sản phẩm.

- Tùy thuộc vào sản phẩm cần đảm bảo độ bóng hoặc độ nhám của bề mặt lòng khuôn và lõi khuôn.

- Đảm bảo độ kín khít giữa hai nửa khuôn.

- Đảm bảo lấy được sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễ dàng.

- Khuôn phải đảm bảo độ cứng vững khi làm việc, tất cả các bộ phận của khuôn không được biến dạng hay lệch khỏi  vị trí cần thiết khi chịu lực ép lớn.

1.3.5. Các hệ thống cơ bản của khuôn nhựa

a. Hệ thống dẫn hướng

Hệ thống dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho hai nửa khuôn ăn khớp với nhau. Hệ thống dẫn hướng bao gồm chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng. Bạc dẫn hướng co tác dụng chống mài mòn cho các tấm khuôn, dễ dàng thay thế khi bị mòn.

b. Hệ thống cấp nhựa

Nguyên liệu chảy vào lòng khuôn thông qua hệ thống cấp nhựa. Hệ thống cấp nhựa bao gồm: cuống phun, kênh nhựa, cổng nhựa. Thông thường người ta sẽ thiết kế kênh dẫn và miệng phun trước rồi mới thiết kế cuống phun vì kích thước cuống phun phụ thuộc vào kích thước kênh dẫn và miệng phun.

Các kênh dẫn là cầu nối giữa các miệng phun với cuống phun. Chúng có nhiệm vụ đưa nhựa vào lòng khuôn, vì thế khi thiết kế kênh dẫn cần tuân thủ một số nguyên tắc kỹ thuật để đảm bảo chất lượng cho sản phẩm:

Có 2 loại kênh dẫn nhựa là kênh dẫn nguội và kênh dẫn nóng

Miệng phun là cổng nối kênh dẫn vào lòng khuôn, các miệng phun thường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng khi cần thiết. Có 2 loại miệng phun đó là miệng phun cắt bằng tay và miệng phun tự cắt.

Khi thiết kế miệng phun nên áp dụng một số lưu ý sau:

- Nên đặt miệng phun ở chỗ dày nhất của sản phẩm, không nên đặt miệng phun ở những chỗ chuyển tiếp từ dày sang mỏng để tránh sự dồn nén dòng chảy, vết lõm hay lỗ trống trên sản phẩm

- Không nên đặt miệng phun tại những vùng chịu lực trên sản phẩm vì vùng gần miệng phun sau quá trình ép phun còn tồn tại ứng suất dư nên rất dễ bị hỏng khi chịu lực

- Nên bố trí miệng phun đối diện với rãnh thoát khí

d. Hệ thống đẩy

Sau khi sản phẩm trong khuôn được làm nguội, khuôn được mở ra. Lúc này, sản phẩm vẫn còn dính trên lõi khuôn do sự hút chân không nên cần hệ thống đẩy để đẩy sản phẩm rơi ra ngoài. Trên thực tế người ta thường sử dụng hệ thống đẩy dùng tấm đẩy hoặc chốt đẩy

e. Hệ thống hồi

Sau khi đẩy sản phẩm thì hệ thống hồi làm việc với chức năng đưa tấm đẩy lùi về phía sau và giữ tấm đẩy cố định cho tới khi khuôn đóng hoàn toàn. Để hồi tấm đẩy về ta có thể sử dụng chốt hồi và lò xo

1.4.  Vật liệu làm khuôn

1.4.1. Yêu cầu của vật liệu làm lòng và lõi khuôn

Vật liệu làm lòng khuôn cần một số tính chất khác so với các chi tiết khác của khuôn. Nó có một số yêu cầu:

+ Dễ gia công trên máy.                                + Có độ bền nhiệt.

+ Đủ độ cứng.                                               + Chống ăn mòn tốt.

+ Có khả năng đánh bóng.                          + Chống chầy xước bề mặt.

Vật liệu làm lòng khuôn và lõi thường sử dụng là hợp kim. Khi các nguyen tố hợp kim được thêm vào thép thì nó ảnh hưởng tới cơ tính của thép. Việc thêm các nguyên tố hợp kim này có thể có ý nghĩa rất lớn ảnh hưởng tới hiệu suất của quá trình sản xuất.

1.4.2. Một số mác thép chế tạo khuôn nhựa

Mác thép Việt Nam hay sử dụng dùng làm khuôn nhựa là: SKD11, SKD61, S55C, S45C, SK3, HPM7, KPN4…

1.4.2.1. Thép S45C

a. Thành phần hợp kim.

b. Đặc điểm.

S45C là mác thép hợp kim theo tiêu chuẩn JIS, là loại thép dễ dàng gia công với các đặc tính sau:

+ Gia công tốt.                                             + Có khả năng chống mài mòn.

+ Độ bền cơ học tốt.                                    + Cấu trúc hạt nhỏ mịn.

1.4.2.3. Standard 4130

a. Thành phần hợp kim.

b. Đặc điểm.

- 4130  là mác thép hợp kim theo tiêu chuẩn quốc AISI, là loại thép hợp kim Cr-Mo đã đượ tôi và ram chân không khử khí với các đặc tính sau:

+ khả năng gia công cắt tốt.          + Có khả năng chống biến dạng tốt.

+ Độ cứng đồng nhất                    + Dễ gia công bằng máy gia công ta lửa điện

d. Nhiệt luyện.

Thép 4130 đã được tôi và ram đạ độ cứng khoảng 28-34 HRC, sau khi gia công có thể sử dụng ngay. Tuy nhiên theo yêu cầu cũng có thể tôi cứng bằng ngọn lửa hàn hay bằng cảm ứng đạt độ cứng 50 HRC. Sau khi tôi nên ram để khử ứng suất.

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM INVENTOR THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA

2.1. Giới thiệu về môđun thiết kế khuôn trên Inventor

Môđun thiết kế khuôn trên Inventor cung cấp chức năng thiết kế khuôn được tích hợp trên phần mềm Autodesk Inventor. Việc ứng dụng những công cụ thông minh và thư viện chuẩn của các hãng sản xuất phụ tùng khuôn thuộc công nghiệp sản xuất phụ trợ giúp các kỹ sư thiết kế một các nhanh chóng và chính xác những bộ khuôn đúc áp lực trực tiếp từ công nghệ số.

Các tính năng nổi bật trong Môđun thiết kế khuôn của Inventor:

- Phân tích Moldflow Cho thấy chất lượng của các chi tiết ngay trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, và tránh các vấn đề sản phẩm sau ép phun.

- Hệ thống vật liệu nhựa: Cung cấp việc quản lý của các sản phẩm vật liệu nhựa đầu vào theo tiêu chuẩn trên thế giới. Người thiết kế có thể chuyển đổi giữa nhiều loại vật liệu khác nhau để hoàn chỉnh việc thiết kế chi tiết cho việc thiết kế lòng và lõi khuôn.

- Hệ thống kê dẫn cổng rót nhựa: Cung cấp các công cụ để xác định kiểu loại và vị trí của cổng rót nhựa và kích thước, hình dáng, thuộc tính của mạng lưới kênh dẫn nhựa.

2.2. Giới thiệu chi tiết đế sản phẩm máy xay sinh tố.

Chi tiết đế của máy xay sinh tố được làm từ vật liệu ABS có mô hình 3D và bản vẽ kỹ thuật như hình vẽ.

Yêu cầu sản phẩm sau ép phun:

- Sản phẩm có màu xanh lá cây, được đúc từ vật liệu ABS;

- Đảm bảo mặt trên của sản phẩm nhẵn bóng, nhựa được phun đều trên toàn bộ chi tiết không xuất hiên khuyết tật, dỗ khí trên bề mặt. Các chữ được khắc rõ nét trên bền mặt sản phẩm.

- Dung sai các kích thước lắp ghép ±0.01 mm, dung sai các kích thước không lắp ghép ±0.05mm.

2.2.1. Tính toán các thông số thiết kế

* Chọn máy gia công:

- Tính lực giữ khuôn: Lực giữ khuôn của máy được xác định bởi diện tích ép và sự phân bố áp lực trong khuôn.

Diện tích ép của 1 sản phẩm là 315

- Chọn hệ số K= 1,1

 Lực kẹp khuôn P=25,78.10³ x 1,1 x 315,35 8942 kN

- Theo phân tích trên Moldlow áp lực phun là 25,78Mpa.

- Vậy chọn máy ép phun: Máy IITC-PIE800.

- Thông số của máy :

+ Lực kẹp 10000KN.                                

+ Áp suất phun 149Mpa.

+ Khoảng cách các thanh nối 1016-980 mm.

+ Kích thước máy 10,3x2,6x3,8 m.

+ Hành trình kẹp 980 mm.

2.3. Thiết kế khuôn cho chi tiết:

Sau khi thiết kế được mô hình 3D chi tiết, quá trình thiết kế khuôn trên phần mềm Inventor được thực hiện như sau:

+ Khởi động phần mềm, tạo bản vẽ thiết kế khuôn mới, sau đó lưu lại như hình .

+ Sử dụng công cụ Shrinkage để hiệu chỉnh kích thước chi tiết theo hệ số co ngót của chi tiết là vật liệu nhựa ABS có độ co ngót là : 0,4 - 0,7 %

+ Phân tích thời gian và khả năng điền đầy của nhựa: bằng cách lựa chọn vị trí đặt cổng phun theo mẫu sản phẩm có sẵn ta có thể chọn vị trí đặt cổng phun như sau:

+ Kết quả phân tích dòng chảy trên khuôn như sau:

- Thời gian điền đầy 3,063s.

- Vá các hốc trên chi tiết để phục vụ cho việc tách lòng, lõi bằng công cụ Create Patching Surface , chọn chế độ Auto Detect để phần mềm tự động dò tìm ra các hốc cần và bằng các mặt Surface.

- Kết quả sau khi hoàn thành các bước chuẩn bị cho tách lòng lõi khuôn.

Kết thúc công việc tách lòng, lõi. Tiếp theo ta chuyển sang bước chèn khuôn cơ sở và các chi tiết khác trên khuôn:

+ Vào mục Mold Assembly để chọn Mold Base thuộc tiêu chuẩn của nhà cung cấp FUTABA, có các thông số cơ bản như trên hình.

- Chọn lệnh  Ejector trên thanh công cụ. Để thuận tiện cho quá trình tạo hệ thống đẩy, ta đi tạo một Sketch trên file chi tiết trên đó có thiết kế vị trí của các chốt đẩy như hình.

+ Thiết kế hoàn thiện khuôn: thiết kế và lựa chọn các chi tiết theo tiêu chuẩn trong thư viện khuôn trên phần mềm ta có mô hình khuôn như hình.

CHƯƠNG 3: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LÒNG VÀ LÕI KHUÔN

3.1. Quy trình công nghệ gia công trên phần mềm CAM

Trong quy trình chế tạo khuôn dập, độ chính xác của sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào quá trình gia công trên các máy gia công, bao gồm các máy gia công vạn năng và máy gia công chính xác CNC. Để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình gia công, các công cụ của hệ thống phần mềm CAM đã giữ vai trò quan trọng. Sau đây xin được giới thiệu kỹ thuật sử dụng phần mềm CAM cụ thể là phần mềm Mastercam X5 để lập trình gia công các chi tiết.

* Bước 1: Sau khi thiết kế được chi tiết chày và cối của khuôn dập trên phần mềm CAD, các chi tiết này được chuyển sang phần mềm CAM để lập trình gia công.

* Bước 2: Trên phần mềm CAM, xác định các yếu tố cơ bản cho quá trình gia công như: lựa chọn kích thước phôi, chọn máy gia công phù hợp, vị trí gốc tọa độ, khai báo vật liệu gia công…

* Bước 5: xuất chương trình gia công dưới dạng mã lệnh G-code để truyền vào bộ nhớ của máy CNC.

* Bước 6: Kiểm soát quá trình gia công trên máy CNC

3.2. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn

+ Chọn vật liệu gia công: Vật liệu chọn gia công chày và cối khuôn là  Vật liệu : DC53 (tức SKD11 cải tân) với thành phần vật liệu thể hiện trong bảng dưới đây (Bảng 3.1).

- Đặc trưng : Độ cứng cao, chịu mài mòn, thích hợp với tôi ở nhiệt độ cao, tính gia công , mài và cắt tốt. 

3.2.1 Quy trình công nghệ

Quy trình công nghệ như bảng dưới.

Sau khi cắt được phôi ta tiến hành gia công chuẩn thô. Khi đã có được chuẩn thô ta sử dụng chuẩn thô để gia công chuẩn tinh chính để gia công các nguyên công khác.

3.2.2 Quy trình gia công lòng khuôn

* Nguyên công 1: Cắt phôi

Phôi được cắt từ thép tấm SKD11 có kích thước 405x455x95 mm

+ Phay thô:

- Chọn dao: chọn dao phay mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 với các thông số: D = 100 mm; z = 10 (bảng 4-94 [3])

 T = 180 (ph) - chu kỳ bền của dao (tra bảng 5-40 [3])

t = 1 (mm) - chiều sâu cắt được xác định bằng khoảng cách tiếp xúc của răng dao vào phôi

Tốc độ trục chính n:  Chọn n = 1000 (vong/ph)

+ Phay tinh:

Chọn dao phay ngón bằng hợp kim với các thông số D = 10 (mm); Z = 4 (bảng 4-66 [3])

Chiều rộng phay B:  B = 8 mm

Lượng chạy dao S: S = 0,5mm

Tốc độ cắt V:  Chọn V = 30 (m/ph)

Tốc độ trục chính n:  Chọn n = 1000 (vong/ph)

* Nguyên công 4: Khoan các đường làm mát cho lòng khuôn:

Thực hiện nguyên công này trên máy khoan cần

Kết quả gia công trên máy khoan: Thể hiện như bảng dưới.

* Nguyên công 5: Gia công lòng khuôn trên máy phay CNC

- Lựa chọn máy phay cnc - Hitachi seiki 2000:

+ Model: VS-60/50

+ Năm: 2000

+ Hệ điều khiển: SEI COS-Σ18M

+ Nước sản xuất: Japan

+ Số lượng trục: 3

+ Kích thước bàn: 1400x600 mm

Thực hiện các bước gia công lòng khuôn trên may CNC Enshu và được lập trình trên phần mềm Mastercam X5 và liệt kê tóm tắt dưới bảng dưới.

* Nguyên công 7: Đánh bóng bề mặt

Nguyên công này được thực hiện bởi bộ phận nguội bằng phương pháp sử dụng giấy nhám hoặc đá mài loại nhỏ để bỏ hết đường chạy dao hoặc các vết dao để lại trên sản phẩm, đảm bảo độ nhám bề mặt đạt ∆8.

3.3. Quy trình công nghệ gia công lõi khuôn

3.3.1 Quy trình công nghệ

Quy trình công nghệ như bảng dưới.

3.3.2 Quy trình gia công lõi khuôn

Quá trình gia công lõi khuôn được thực hiện tương tự như quá trình gia công lòng khuôn.

* Nguyên công 1: Cắt phôi

Phôi được cắt từ thép tấm SKD11 có kích thước 605x505x70 mm.

* Nguyên công 2: Phay thô và phay tinh mặt đầu

a. Phay thô:

Chọn dao: chọn dao phay mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 với các thông số:

D=200 mm, z=20 (bảng 4-94[3])

Chiều rộng phay B=505 (mm)

Lượng chạy dao S_z=0.15 (mm) bảng 5.33 [3])

Tốc độ trục chính: n = 326 (vòng/ phút). Chọn n= 400 vòng/phút.

b. Phay tinh mặt đầu

Chọn dao phay mặt đầu đường  răng chắp mảnh hợp kim cứng đường kính D=100; B= 39, Z=10,chiều sâu cắt t=0.5 lượng chạy dao S_z=0.1 (mm/răng)

Với hệ số mũ tra bảng (5-39)

C_v=322, m = 0,2; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,2; p = 0; q = 0,2

Chu kì bền T=180

Mô men cắt: M_x=206 (N).

Công Suất N=  (KW)

*  Nguyên công 3: Phay thô và phay tinh mặt bên

a. Phay thô mặt bên:

Chọn dao phay ngón thép gió P18

D=50, L=200, l=76, B=80,Z=6

Chiều sâu cắt t mỗi lượt: t=0.6

T=180( Chu kì bền bảng 5.40)

Lực Cắt:

M_x=765 (N.mm)

N=1,15 (kW)

b. Phay tinh mặt bên :

Tương tự với con dao trên Chọn S_z= 0.1 ( bảng 5.35)

Vận tốc cắt:

V =79.2 ( mét/phút)

n = 500 v/phút

Lực Cắt Pz:

Mô men xoắn : Pz = 91,5 (N).

Công suất cắt : N=0.47 (KW)

* Nguyên công 5 : Khoan và Doa các lỗ lắp chốt dẫn hướng

a. Khoan các lỗ lắp chốt dẫn hướng

Chọn dao có đường kính d = 20mm; chiều lài L =300  (mm); chiều dài phần làm việc l = 120 (mm)

 Chiều sâu cắt t: t = 0,5.20 =  10(mm)

 D đường kính lỗ, d là đường kính dao khoan

Lượng chạy dao S: S = 0,15 (mm/vong) (bảng 5-25 [3])

Tốc độ cắt V:

T = 20(phút) - chu kỳ bền trung bình của mũi khoan (bảng 5-30 [3])

C_v=10.8; q = 0,6; x=0.2;y = 0,3; m = 0,25. Khi khoan có sử dụng dung dịch trơn nguội.

b. Khoan các lỗ lắp chốt dẫn hướng:

Chọn dao doa như trong bảng :

Đường kính D=40, L=300,l=40 ,Z=6(bảng 4.49 ) vật liệu thép hợp kim cứng T15K6

Chiều sâu cắt t=(D-d)/2=0.5.1=0.5 (mm)

S=0.98 (mm/vòng)

Chu kì bền T=70 phút bảng (5.30)

* Nguyên công 6 : Gia công lõi khuôn

a. Phay Thô biên dạng  khuôn

Chọn Dao phay ngón : D=20 (mm),z=3răng

Chiều rộng phay B=20/1.25=16 (mm)

Chu kì bền :T=80 phút.

Chiều sâu cắt : t=0.5 mm; S_z=0.2 .

M_x=53,7 N/mm

N=0.239( kw)

Sau đây em xin tóm tắt các bước lập trình gia công lõi khuôn trên phần mềm Mastercam X5. Kết quả lập trình gia công và mô phỏng trên phần mềm được thể hiện như dưới bảng.

3.4. Dự toán tiền vật tư và giá thành khuôn

3.4.1. Tính vật tư cần thiết để sản xuất khuôn

Theo sự tìm hiểu của em thì trên thị trường hiện nay giá của từng loại thép như sau:

Thép tấm SKD11 có giá từ: 28000 - 30000  VNĐ/ 1kg; thép CT3 20000-25000 VNĐ/ 1kg,

Ta có:

Khối lượng riêng của thép CT3 là: 7,86g/cm³.

Khối lượng riêng của thép hợp kim là: 7,88g/cm³.

V thép CT3 = 0,063  = 63000.

V thép hk = 0,14  = 140000 

3.4.2. Tính giá thành khuôn

Giá thành khuôn = tiền vật tư + công thiết kế + tiền gia công các chi tiết.

Trong đó:

Tiền công thiết kế = 10%tiền vật tư = 3.250.000 VNĐ.

Tiền gia công chi tiết :

Trên máy CNC: 400000- 500000 VNĐ/1 ca.

Trên máy thông thường :20000- 250000 VNĐ.

-> Tiền gia công vào khoảng : 3.500.000- 5.500.000 VNĐ.

Vậy giá thành khuôn = 32.509.770  + 3.250.000  + 5500000 = 41.259.000 VNĐ.     

3.5. Quy trình lắp ráp, vận hành và bảo quản khuôn

a. Lắp ráp khuôn

Hai nửa khuôn được lắp ráp độc lập với nhau sau đó lắp ghép với nhau thông qua chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng. Đối với nửa khuôn trên, tấm lòng khuôn và tấm kẹp trên được lắp với nhau bởi các bulong M10. Vòng định vị được bắt chặt vào kẹp trên bằng 2 bulong M8. Bạc cuống phun được lắp chắt trong vòng định vị và các tấm. Đối với nửa khuôn dưới, cụm chi tiết tấm giữ, tấm đẩy, chốt đẩy và chốt hồi, lò xo được lắp ghép trước và được giữ bởi các bulong M6 ở tấm giữ. Sau đó cụm chi tiết này được đặt giữa tấm kẹp dưới, 2 thanh chống. 

b. Vận hành khuôn ép sản phẩm

Trước khi làm việc, người ta tiến hành lắp đặt khuôn lên máy ép. Theo nguyên tắc chung phải kiểm tra các điểm sau:

- Nếu khuôn đã được sử dụng từ trước, xem xét xem nó đã được kiểm tra hoặc sửa chữa chỗ hỏng chưa?.

- Kiểm tra đầu vào và ra của kênh nước bằng cách thổi khí nén để chắc chắn rằng kênh nước thông  và sạch.

- 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.

c. Bảo quản khuôn

Cần phải giữ sản phẩm cuối cùng được tháo ra khỏi khuôn để làm tham khảo cho bất kỳ sự sửa chữa nào. Cần làm nhãn của sản phẩm với tên của nó, kích thước, vật liệu, số khuôn và số sản xuất của chính sản phẩm đó.Tất cả các bộ phận khuôn cần được kiểm tra và sửa chữa trước khi đưa vào kho để nó luônsãn sàng cho đến khi có yêu cầu sản xuất tiếp theo.Các khuôn được xác định là sẽ không đưa vào sản xuất cần phải được tháo ra, để lên các giá trong phòng chứa khuôn không có lẫn khuôn hư hỏng.

KẾT LUẬN

* Kết quả thực hiện được:

- Áp dụng được kiến thức chuyên ngành thiết kế được bộ khuôn hoàn chỉnh cho 3 sản phẩm nhựa khác nhau ghép trên cùng một bộ khuôn theo yêu cầu đề ra.

- Xuất được đầy đủ các bản vẽ kỹ thuật của các chi tiết trên khuôn, bản vẽ lắp khuôn.

- Gia công mô hình lòng, lõi khuôn trên phần mềm Mastercam.

* Những vấn đề còn tồn tại:

- Việc phân tích dòng chảy mới chỉ dừng lại ở mức độ tìm hiểu, áp dụng, chưa đi sâu vào phân tích, đánh giá để có được các thiết kế hoàn hảo nhất.

- Đề tài chỉ dừng lại ở mức độ mô hình trên các phầm mềm CAD,CAM mà chưa thể trực tiếp chế tạo bộ khuôn mẫu thực tế.

* Đề xuất, phát triển:

- Ứng dụng các phương pháp thiết kế, gia công tiên tiến, hiện đại đang mang lại những kết quả to lớn. Giúp nâng cao năng xuất, chất lượng, thẩm mỹ của sản phẩm, giảm giá thành, nâng cao khả năng cạnh tranh. Do vậy cần nghiên cứu, áp dụng các công nghệ tiên tiến vào thực tiễn sản xuất nhiều hơn nữa.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. PGS.TS. Vũ Hoài Ân (1994). Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa. Viện máy và dụng cụ công nghiệp trung tâm đào tạo thực hành CAD/CAM.

[2]. Nguyễn Thế Quang . Đồ án nghiên cứu công nghệ thiết kế khuôn ép phun. Đồ án tốt nghiệp. Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh.

[3]. Ninh Đức Tốn, Lê Văn Tiến, Nguyễn Đắc Lộc, Trần Xuân Việt (1999). Sổ tay Công Nghệ Chế Tạo Máy Tập I, II, III. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

[4]. Phạm Đức Tâm (2009). Ứng dụng Catia thiết kế khuôn mẫu. Đồ án tốt nghiệp. Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội.

[5]. Trình tự phân tích, tối ưu hóa thiết kế bằng Moldflow Plastics Insight (2012). NepTech (sở khoa học và công nghệ TP.Hồ Chí Minh).http://neptech.com.vn/?id=161.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"