MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................................................... 1
MỤC LỤC......................................................................................................................................................................... 2
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN............................................................................................................................................................4
Chương I: GIỚI THIỆU....................................................................................................................................................6
1.1. Đặt vấn đề..................................................................................................................................................................6
1.2. Mục đích của đề tài.....................................................................................................................................................6
1.3. Phạm vi của đề tài......................................................................................................................................................7
1.4 Bố cục đồ án................................................................................................................................................................7
CHƯƠNG II : TỔNG QUAN VỀ KHUÔN ÉP NHỰA.........................................................................................................8
2.1. Tổng quan về công nghệ ép phun................................................................................................................................8
2.1.1. Khái niệm..................................................................................................................................................................8
2.1.2.Nhu cầu và hiệu quả của công nghệ ép phun...........................................................................................................8
2.1.3. Ưu nhược điểm của công nghệ ép phun...................................................................................................................8
2.2. Kết cấu khuôn cơ bản..................................................................................................................................................9
2.2.1. Những bộ phận chính của khuôn..............................................................................................................................9
2.2.2. Khuôn ép nhựa........................................................................................................................................................10
2.3. Một số khuyết tật thương gặp và cách khắc phục.......................................................................................................11
2.3.1. Lỗ khí .......................................................................................................................................................................11
2.3.2. Sản phẩm bị giòn.....................................................................................................................................................12
2.3.3. Các đốm cháy..........................................................................................................................................................13
2.3.4. Vết rạn nứt...............................................................................................................................................................14
2.4. Tổng quan máy ép phun.............................................................................................................................................14
2.4.1. Phân loại máy ép phun............................................................................................................................................14
2.4.2. Cấu tạo máy ép phun..............................................................................................................................................15
2.4.3 Nguyên lý làm việc của máy ép phun........................................................................................................................17
2.4.4 Các thông số cơ bản của máy...................................................................................................................................19
Chương III: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOPSOLID MOLD TRONG THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH KHUÔN ÉP NHỰA...... 22
3.1. Giới thiệu về phần mềm Topsolid................................................................................................................................ 22
3.1.1. Các tính năng...........................................................................................................................................................22
3.2. Các mô-đun phục vụ cho đồ án................................................................................................................................. 24
3.2.1. Topsolid Design....................................................................................................................................................... 24
3.2.2. Topsolid Mold.......................................................................................................................................................... 24
3.2.3. Topsolid CAM.......................................................................................................................................................... 25
3.3. Các mô_đun khác của Topsolid.................................................................................................................................. 26
3.4. Thiết kế mô hình sản phẩm nhựa................................................................................................................................ 27
3.5. Phân tích quá trình ép sản phẩm nhựa bằng phần mêm Moldflow............................................................................. 36
3.5.1. Tổng quan về phần mềm Autodesk Simulation Moldflow Insight 2013.................................................................... 36
3.6.2. Chọn vật liệu nhựa chế tạo sản phẩm .....................................................................................................................36
3.5.3. Phân tích chi tiết.......................................................................................................................................................36
3.6. Thiết kế khuôn cho sản phẩm ....................................................................................................................................44
CHƯƠNG IV : LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ, LẬP TRÌNH GIA CÔNG HAI NỮA KHUÔN........................................ 56
4.1. Tổng quan vật liệu làm khuôn................................................................................................................................... 56
4.1.1. Yêu cầu vật liệu làm lòng và lõi khuôn................................................................................................................... 56
4.1.2. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi...............................................................................................................56
4.2. Quy trình công nghệ. ...............................................................................................................................................57
4.2.1.Các phương pháp gia công cắt gọt để gia công lòng và lõi khuôn.........................................................................57
4.2.2. Chọn máy và dụng cụ cắt......................................................................................................................................58
4.3. Lập quy trình công nghệ gia công lõi khuôn.............................................................................................................60
4.3.1. Bản vẽ kỹ thuật lõi khuôn.......................................................................................................................................60
4.3.2. Phương pháp gia công lõi khuôn..........................................................................................................................62
4.3.3. Nguyên công I : Tạo phôi......................................................................................................................................63
4. 3.4. Nguyên công II. Phay..........................................................................................................................................64
4. 3.5. Nguyên công III : Nhiệt luyện.............................................................................................................................82
4.3.6. Nguyên công IV : Làm sạch................................................................................................................................82
4.3.7. Nguyên công V : Kiểm tra..................................................................................................................................82
4.4. Thiết kế nguyên công gia công lòng khuôn...........................................................................................................82
4.4.1. Bản vẽ kỹ thuật lòng khuôn.................................................................................................................................82
4. 4.4. Nguyên công II. Phay.........................................................................................................................................86
4. 4.5. Nguyên công III. Nhiệt luyện.............................................................................................................................105
4.4.6. Nguyên công IV : Làm sạch...............................................................................................................................105
4.4.7. Nguyên công V : Kiểm tra.................................................................................................................................106
4.5. Lập trình gia công lòng, lõi khuôn.........................................................................................................................106
4.5.1. Lập trình lõi khuôn.............................................................................................................................................106
4.5.1. Lập trình lòng khuôn.........................................................................................................................................114
4.6. Gia công mẫu lòng khuôn, lõi khuôn trên máy CNC............................................................................................120
KẾT LUẬN..................................................................................................................................................................124
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................................................125
PHỤ LỤC.....................................................................................................................................................................126
1. G - Co de................................................................................................................................................................126
2. Phiếu công nghệ…………………………………………………………......................................................................131
LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp họá hiện đại hoá để từng bước bắt kịp sự phát triển của các nước trong khu vực và thế giới, điều đó đòi hỏi chúng ta phải có một nền khoa học, công nghệ tiên tiến. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, ứng dụng và phát triển những lĩnh vực công nghệ mới đang là một ưu tiên trong chính sách khoa học, công nghệ của nước ta hiện nay. Cùng với đó, các trang thiết bị công nghệ cao được nước ta nhập về ngày càng nhiều như máy CNC, EDM,… đặt ra nhu cầu bức thiết về đào tạo cán bộ chuyên môn trong lĩnh vực Cơ điện tử.
Là sinh viên được đào tạo đúng chuyên nghành, tôi tự thấy có trách nhiệm phải cố gắng góp phần vào sự phát triển chung của ngành Cơ điện tử nước nhà. Để thực hiện được hoài bão này, chúng tôi không ngừng tìm tòi, học hỏi, gắn lý luận với thực tiễn nhằm trau dồi chuyên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn như khai thác hiệu quả hệ thống CAD/CAM/CNC. Hệ thống CAD/CAM/CNC đang được triển khai ngày càng rộng rãi. Để ứng dụng được Hệ thống CAD/CAM/CNC trước tiên ta phải biết sử dụng các phần mềm mô phỏng và thiết kế .Hiện nay mỗi lĩnh vực đều có những phần mềm chuyên dụng. Riêng về thiết kế khuôn ép nhựa thì có nhiều phần mềm hỗ trợ nhưng nổi bật là TopSolid Mold. Với mong muốn tìm hiểu về lĩnh vực khuôn ép nhựa nên chúng em đã nhận đồ án “Ứng dụng phần mềm Topsolid Mold trong thiết kế và phân tích sản phẩm khuôn ép nhựa”.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do hạn chế về kiến thức, tài liệu và thiết bị nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy cô cùng các bạn để đồ án của tôi hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hàng không – Vũ trụ đặc biệt là: PGS.TS ……………… đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, tạo điều kiện để chúng em hoàn thành đồ án.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày … tháng … năm 20….
Sinh viên thực hiện.
………………….
Chương I: GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề.
Trong sự phát triển lớn mạnh không ngừng của xã hội, thì cùng với đó là sự vươn lên của toàn bộ các ngành công nghiệp, với xương sống là ngành công nghiệp cơ khí, các sản phẩm cơ khí ngày càng nhiều và có các ứng dụng quan trọng, đặc biệt là các sản phẩm đươc tạo ra nhờ công nghệ tạo hình bằng khuôn mẫu chiếm tỉ lệ rất lớn trong các sản phẩm nhựa, từ kết cấu đơn giản cho đến phức tạp, và đòi hỏi độ chính xác cao. Để đạt được các yếu tố đó, chế tạo khuôn mẫu có tính quyết định.
TopSolid tích hợp nền đồ họa 2D và 3D trên cùng giao diện với hệ tọa độ linh động.
Hơn nữa TopSolid có tọa độ đo chính xác, thư viện kỹ thuật được tiêu chuẩn hóa phong phú rất phù hợp cho việc thiết kế đồ họa kỹ thuật, lại tương thích trao đổi dữ liệu với nhiều phần mềm thông dụng nên có thể áp dụng thiết kế cho nhiều lĩnh vực kỹ thuật.
TopSolid Mold là một muđun thiết kế đồ họa của phần mềm TopSolid chuyên dùng thiết kế khuôn ép nhựa. Với các tính năng ưu việt của nó tôi đã được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án: “Ứng dụng phần mềm Topsolid Mold trong thiết kế và phân tích sản phẩm khuôn ép nhựa”
1.2. Mục đích của đề tài.
Mục đích của đề tài bao gồm:
Tìm hiểu về công nghệ thiết kế, gia công khuôn ép nhựa.
Tìm hiểu phần mềm TopSolid Mold.
Ứng dụng phần mềm TopSolid Mold trong thiết kế và phân tích khuôn ép nhựa.
Lập quy trình công nghệ, lập trình gia công lòng khuôn và lõi khuôn.
1.4 Bố cục đồ án.
Bản thuyết minh đồ án được chia thành 4 chương chính:
Chương 1: Giới thiệu.
Chương 2: Tổng quan về khuôn ép nhựa.
Chương 3: Ứng dụng phần mềm TopSolid Mold trong thiết kế và phân tích khuôn ép nhựa.
Chương 4: Lập quy trình công nghệ, lập trình gia công hai nửa khuôn.
Chương 5: Kết luận.
Tài liệu thao khảo.
Phụ lục.
CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ KHUÔN ÉP NHỰA
2.1. Tổng quan về công nghệ ép phun.
2.1.1. Khái niệm.
Công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn. Khi nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy. Trong quá trình này không có bất kỳ phản ứng hóa học nào.
2.1.2. Nhu cầu và hiệu quả của công nghệ ép phun.
Sản phẩm nhựa ngày nay là vô cùng phong phú và đa dạng, từ các sản phẩm đơn giản trong học tập như : thước, viết, compa hay đồ chơi trẻ em.. tới những sản phẩm phức tạp như: bàn, ghế, vỏ tivi, vi tính hay các chi tiết dùng trong ô tô và xe máy… chứng tỏ sự thân thiện và cần thiết của công nghệ ép phun trong ngành công nghiệp nhựa của chúng ta.
2.1.3. Ưu nhược điểm của công nghệ ép phun.
Tạo ra những sản phẩm có hình dạng tùy ý.
Trên một sản phẩm hình dáng giữa mặt trong và mặt ngoài có thể khác nhau.
Khả năng tự động hóa và chi tiết có tính lặp lại cao.
Sản phẩm sau khi ép phun có màu sắc rất phong phú và độ nhẵn bóng của bề mặt khá cao nên không cần gia công lại.
2.2. Kết cấu khuôn cơ bản.
2.2.1. Những bộ phận chính của khuôn.
Trong các loại khuôn nhựa, kết cấu khuôn bảo đảm trong ép tạo hình, đùn tạo hình, phun tạo hình thì vùng quan trọng nhất là vùng lòng khuôn đảm bảo điền đầy vật liệu để có được tạo hình như mong muốn.
Về cơ bản khuôn có 6 bộ phận như sau:
- Vùng lòng, lõi khuôn.
- Bộ phận dẫn vật liệu (ở khuôn tạo hình đùn và phun).
- Thiết bị đẩy, lấy sản phẩm.
- Bộ phận điều tiết nhiệt độ khuôn (bộ phận thực hiện gia nhiệt hoặc làm nguội).
2.2.2. Khuôn ép nhựa.
Ép nhựa là phương pháp tạo hình đại diện cho nhựa nhiệt rắn. Ngoài ra nó còn là cơ sở cho nhiều phương pháp tạo hình khác và khuôn dùng khi ép nhựa có kết cấu khuôn cơ bản cho các phương pháp tạo hình khác.
Kết cấu khuôn ép nhựa có hình dáng, cấu tạo khác nhau tùy theo hình dáng, cấu tạo của sản phẩm, vật liệu tạo hình sử dụng và chủng loại của máy ép. Nhưng có thể chia làm 3 loại.
- Khuôn hở
- Khuôn kín
2.3. Một số khuyết tật thường gặp và cách khắc phục.
2.3.1. Lỗ khí
Các lỗ khí chảy ra khi các dòng chảy của nhựa cùng bao quanh các bọt khí. Khuyết tật lỗ khí khiến cho nhựa không thể điền đầy hoàn toàn và làm xấu bề mặt của sản phẩm. Ngoài ra các lỗ khí còn tạo ra các ứng suất nén lên các vùng khác của sản phẩm và bị gia nhiệt gây ra các vết cháy trên bề mặt của sản phẩm.
2.3.3. Các đốm cháy.
Sản phẩm ép phun có các đốm cháy nhỏ màu đen ở bề mặt hoặc phần nhựa được điền đầy sau cùng.
Chương III
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOPSOLID MOLD TRONG THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH KHUÔN ÉP NHỰA
3.1. Giới thiệu về phần mềm topsolid.
Topsolid là một phần mềm CAD/CAM chạy trong môi trường window. Topsolid là cốt lõi sản xuất của một tập hợp những giải pháp phần mềm đã tích hợp được phát triển bởi Missler Software, cung cấp toàn bộ và được tích hợp những giải pháp gia công chung cho cả thiết kế và sản xuất.
3.1.1. Các tính năng.
* Thiết kế mô hình 3D.
Với các công cụ thiết kế chuyên nghiệp và dễ dàng sử dụng phần mềm tự hiển thị các bước trợ giúp trong quá trình thao tác lệnh như dòng nhắc thực hiện công việc tiếp theo và đặc biệt là tự động bắt điểm vô dùng hiệu quả giúp cho quá trình thiết kế được chính xác hơn. Các chi tiết sau khi được thiết kế nếu kiểm tra thấy kích thước không hợp lý thì ta có thể chỉnh sữa lại một cách dể dàng bởi Topsolid toàn bộ quá trình, lịch sử thiết kế được lưu lại và được caapjnhaatj sau khi chỉnh sữa.
* Lắp ghép chi tiết.
Các chi tiết sau khi thiết kế có thể dễ dàng đưa ra lắp ghép thành một bộ phận máy hay tổng thể máy. Ràng buộc giữa các đối tượng Topsolid tự động nhận biết các phép tối ưu quá trình lắp ghép.
Trong Topsolid có thể định nghĩa nhiều loại ràng buộc trong lắp ghép các ràng buộc này thực hiện theo phương pháp tự động hoặc bằng tay.
* Thiết kế phối cảnh cho mô hình thiết kế 3D.
Topsolid cung cấp cho hệ thống phối cảnh rất tốt cho hệ thống render, hệ thống ánh sáng….cho phép nhà thiết kế dễ dàng tạo ra mô hình 3D trực quan phục vụ tốt cho Maketting rất hiệu quả.
3.1.3. Các modul khác của Topsolid.
* Topsolid Draft.
Là modul xuất bản vẽ kỹ thuật từ các bản vẽ từ đơn giản đến phức tạp với sự quản lý rất chuyên nghiệp tư tạo bảng kê chi tiết nhanh chóng.
* Topsolid Progess.
Là modul thiết kế khuôn dập tấm mạnh mẽ dưới sự tích hợp thư viện chi tiết và khuôn của nhiều hãng.
* Topsolid Wood Design.
Là modul thiết kế chuyên nghiệp cho đồ gỗ và thiết kế nội thất. Tích hợp những công cụ thiết kế rất chuyên nghiệp như : Tạo mông hay lỗ mông để lắp ghét, tạo moulding…..
3.2. Thiết kế mô hình sản phẩm nhựa.
Phần thiết kế mô hình sản phẩm nhựa nhóm thực hiện đồ án sử dụng phần mềm Inventor
* Quy trình thiết kế sản phẩm như sau:
- Bước 1. Khởi động Inventor → New → Metric chọn Standard(mm).ipt. Và được giao diện 2D. Như hình 3.3.
- Bước 2. Trong môi trường Sketch vừa chọn ta sử dụng lệnh Rectangle vẽ hình chữ nhật với b×h = 64 ×98. Tiếp theo ta sử dụng lệnh Filet vát tròn 4 góc với bán kính góc vát R10. Như hình 3.4.
- Bước 4. Tạo 1 Sketch trên bề mặt dưới của biên dạng vừa tạo. Sử dụng lệnh Offset tạo được biên dạng. Như hình 3.7.
- Bước 5. Sau khi tạo được hình chữa nhật ta nhận Finish Sketch ở góc bên phải trên cùng chuyển từ môi trường Sketch 2D sang môi trường 3D. Và sử dụng lệnh Sweep và tạo được mô hình của sản phẩm. Như hình 3.12.
* Bước 6. Chuyển mô hình chi tiết trong môi trường Topsolid. Hình 3.13.
Tuy nhiên ở bước này để xuất được mô hình sang dạng bản vẽ ta phải thực hiện như sau. Kích vào biểu tượng Main view chọn EXPLOR và chọn tới nơi lưu bản vẽ 3D và Ok . Như hình 3.15.
Sau khi kích chọn ok thì lại xuất hiện một cửa sổ mới và chỉnh sửa. Như hình 3.16. Và nhấn Ok.
Sau khi xuất được mô hình chi tiết từ 3D sang 2D ta tiến hành ghi đầy đủ các kích tước, yêu cầu kỹ thuật, vẽ khung tên….theo đúng TCVN.
3.5. Phân tích quá trình ép sản phẩm nhựa bằng phần mêm Moldflow.
Do phần mềm Topsolid chỉ có mô-đun là thiết kế khuôn cho sản phẩm chứ không có mô-đun để phân tích quá trình ép nhựa. Được sự đông fys của giáo viên hướng dẫn nên nhóm thực hiện đồ án dùng phần mêm Moldflow để phân tích quá trình ép sảm phẩm nhựa.
3.5.1. Tổng quan về phần mềm Autodesk Simulation Moldflow Insight 2013.
Phần mềm Autodesk Simulation Moldflow Insight 2013 hay gọi tắt là Moldflow là một phần mềm CAE (Computer Aided Engineering) chuyên dụng, dùng để phân tích, mô phỏng dòng chảy nhựa trong khuôn ép nhựa. Thông qua việc mô phỏng dòng chảy nhựa trong khuôn và quá trình ép phun ta có thể xác định được vị trí miệng phun hợp lý, dự đoán các khuyết tật có thể xảy ra cho sản phẩm, ví dụ như co ngót, cong vênh, đường hàn và lỗ khí, ...
3.5.3. Phân tích chi tiết.
Sử dụng phần mềm Moldflow để phân tích dòng chảy cho chi tiết, dự đoán chất lượng sản phẩm cũng như chọn máy gia công.
Chọn nhựa gia công sản phẩm sử dụng nhựa PC có đặc tính. Như hình 3.29
Phân tích và tìm vị trí đặt miệng phun tốt nhất . Như hình 3.30 ( vị trí tốt nhất để đặt miệng phun là những nơi có màu xanh đậm ).
Mô tả sự phân bố áp suất trong lòng khuôn theo thời gian . Ở giai đoạn điền đầy, áp suất phân bố trong lòng khuôn không được sai khác quá lớn. Với các khuôn có nhiều lòng khuôn, áp suất giới hạn ở mức 100-150 MPa. Trong giai đoạn nén đặc, sự thay đổi áp suất sẽ làm ảnh hưởng không tốt tới độ co nhiệt của chi tiết. Vì vậy áp suất nên được duy trì không đổi trong giai đoạn này.
3.6. Thiết kế khuôn cho sản phẩm .
Ở mục này ta sử dụng modul Topsolid Mold để thiết kế khuôn cho sản phẩm. Thực hiện các bước như sau .
* Bước 1 : Chọn Topsolid Mold và đưa sản phẩm vào môi trường Mold.
Sau khi thiết kế hoàn chỉnh mô hình 3D cho sản phẩm ta vào New file và chọn phần Mold. Như hình 3.43.
Sau khi chọn xong modun Mold thì xuất hiện giao diện Topsolid Mold và ta tiến hành thiết kế khuôn.
Sau đó ta lần lượt kích chọn vào biểu tượng. Như hình 3.44.
Sau khi chọn được vật liệu của sản phẩm ta kích Ok và chọn Direct Positioning. Và đưa được sản phẩm sang môi trường Mold. Như hình 3.46.
Tiếp theo ta kích chuột vào dòng câu lệnh và chọn Swept các phần còn thiếu cho mặt phân khuôn bên ngoài và được biên dạng.. Như hình 3.50.
* Bước 4 : Tạo hệ thống khuôn cho sản phẩm.
Chọn các tấm khuôn cơ bản. Khuôn được thiết kế theo tiêu chuẩn với kiểu HASCO khuôn hình chữ nhật ( 346 / 446 ).
Ta kích chuột vào biểu Mold Base và chọn Standard (Khuôn theo tiêu chuẩn). Và chon hệ thống khuôn. Như hình 3.56.
* Bước 6 : Tạo vít cố định cho lòng và lõi khuôn.
Kích Fasteners and annex tiếp kích vào Hexagon Soket Head Cap Screw chọn. Như hình 3.58.
* Bước 8: Thiết kế hệ thống chốt đẩy .
Các phần tử trong hệ thống đẩy. Như hình 3.65.
Hệ thống chốt đẩy có chứ năng đẩy sản phẩm ra khi mở khuôn phải có các yêu cầu sau :
Khoảng đẩy phải lớn hơn từ 5 -10mm so với chiều cao của sản phẩm được lấy ra từ khuôn sau. Không nên làm khoảng đẩyquá dài, chốt đẩy đôi khi rất nhỏ và nếu khoảng đẩy quá dài thì sẽ làm hệ thống yếu đi .
Các chốt đẩy được gia công rất chính xác và được chọn theo tiêu chuẩn.Thông thường các chốt đẩy chỉ được gia công chính xác ở phần dẫn hướng và được lắp theo hệ thống trục. Độ cứng của thân chốt khoảng 60 -65 HRC, độ cứng của đầu chốt khoảng 30-35 HRC .
Hệ thống đẩy : Để đẩy sản phẩm ta dùng 13 chốt đẩy Ø4mm được phân bố đều ra hai bên mỗi bên 6 chiếc. Kết hợp với một chốt dật cuống phun Ø4mm được đặt tại vị trí trung tâm . Hình 3.66.
* Bước 9 : Thiết kế hệ thống làm mát .
Như ta đã biết quá trình làm mát là một quá trình khá quan trọng, nó chiếm một khoảng thời gian tương đối lớn trong một chu kỳ ép. Qua việc phân tích chi tiết trên phần mềm Moldflow chọn hệ thống làm mát bằng hỗn hợp Ethylene Glycol và nước. Khuôn được làm mát cả lòng và lõi gồm một đường nước vào và một đường nước ra như hình 3.67
CHƯƠNG IV : LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ, LẬP TRÌNH GIA CÔNG HAI NỬA KHUÔN
4.1. Tổng quan vật liệu làm khuôn.
4.1.1. Yêu cầu vật liệu làm lòng và lõi khuôn.
Vật liệu làm lòng và lõi khuôn cần một số tính chất khác so với các chi tiết khác của khuôn. Nó có các yêu cầu như:
+ 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.
Dựa trên yêu cầu đặt ra và các yếu tố trên ta mới xác định vật liệu làm khuôn.
Khuôn thông thường sử dụng các mác thép: C45, 1055, C45, 2311, SKD11, KPMax; cao cấp hơn thì sử dụng các mác thép 2083, 2378, NAK80,...
4.1.2. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.
* Cơ sở chọn phôi.
Muốn chế tạo phôi đạt yêu cầu kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế chung ta phải xác định được kích thước phôi và chọn loại phôi thích hợp.
Để chọn phôi người ta căn cứ vào các yêu tố sau :
- Vật liệu và cơ tính vật liệu thép C45.
- Kích thước và kết cấu của chi tiết không quá phức tạp.
* Chọn phương pháp chế tạo phôi.
Với đặc điểm và kết cấu của chi tiết cũng khá đơn giản nên dể dàng trên các nguyên công cắt gọt. Mặt khác phôi được chọn là dạng phôi thanh nên nhóm xin được đề xuất phương án chế tạo phôi là phương pháp cán. Với các loại cán khác nhau như cán nóng, cán nguội, mỗi phương pháp lại có những đặc điểm riêng nhưng để đảm bảo cơ tính của phôi nhóm đề xuất phương án sử dụng phôi cán nóng để gia công chi tiết bàn trượt. Do phương pháp này cơ tính của phôi tương đối ổn định, chi phí cho quá trình tạo phôi thấp.
4.2. Quy trình công nghệ.
4.2.1. Các phương pháp gia công cắt gọt để gia công lòng và lõi khuôn.
* Phay.
Phay là phương pháp gia công cắt gọt trong đó dụng cụ cắt quay tròn tạo ra chuyển động cắt.
Các phương pháp phay như : Phay mặt phẳng, phay mặt trụ dạng tròn xoay, phay rãnh, phay rãnh then, phay then hoa…..
* Khoét :
Khoét là phương pháp gia công mở rộng lỗ trên các loại máy như : May khoan,máy tiện, máy phay hoặc máy doa nằm.
Khoét có khả năng đạt được độ chính xác cấp10 ÷ 12;Ra = 2,5 ÷ 10 µm
* Mài
Mài là phương pháp gia công cắt gọt được thực hiện đồng thời bởi nhiều hạt mài có các lưỡi cắt khác nhau được phân bố một cách ngẫu nhiên trên bề mặt đá mài.
4.2.2. Chọn máy và dụng cụ cắt.
a) Chọn máy. (Dùng cho gia công lòng và lõi khuôn)
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V. (Hình 4.2)
Thông số kỹ thuật :
- Hệ điều khiển: Fanuc OMC
- 3 trục gia công đồng thời.
- Hành trình X: 650 [mm] , Y: 500 [mm] , Z: 550 [mm].
b). Chọn dụng cụ cắt. (Dùng cho gia công lòng và lõi khuôn)
Để gia công được lòng và lõi khuôn ta cần các dụng cụ cắt như sau.
- Dao phay mặt đầu T15K6 gắn mảnh hợp kim. Bảng 4 – 92 [1]
- Dao phay ngón chuôi trụ. Bảng 4 – 65 [1]
Gồm các thông số sau : d = 4mm, L = 57mm, l = 13mm.
- Dao phay đầu cầu.( http://ttvnol.com/threads/dao-phay-dao-khac.427566)
4.3. Lập quy trình công nghệ gia công lõi khuôn.
4.3.1. Bản vẽ kỹ thuật lõi khuôn.
4.3.2. Phương pháp gia công lõi khuôn.
* Tiến trình công nghệ. Thể hiện như bảng dưới.
4.3.3. Nguyên công I : Tạo phôi.
Phôi hộp được làm bằng thép C45. Có kích thước : Chiều dài 282mm, chiều rộng 172mm và chiều cao là 33mm
4.3.4. Nguyên công II. Phay
* Bước 2.1. Phay thô mặt đáy.
Sơ đồ gá đặt. (Hình 4.5)
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao
Dao chọn là dao phay mặt đầu T15K6. Thông số như đã trình bày ở mục 4.2.2.b
* Bước 2.3. Khoan 4 lỗ Ø7mm.
Sơ đồ gá đặt(Hình 4.7)
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao
Mũi khoan Ø7. Bảng 4 – 65 [1]. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b.
* Bước 2.5. Khoan lỗ Ø16mm.
Sơ đồ gá đặt (Hình 4.9).
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Mũi khoan Ø16mm . Bảng 4 – 65 [1]. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b
* Bước 2.7. Phay thô 4 mặt bên.
Sơ đồ gá đặt.(Hình 4.11)
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Dao phay ngón D=28mm.Bảng 4–48 [1]. Thông số được trình bày ở mục 4.2.2b
* Bước 2.10. Phay thô 4 lỗ Ø12mm.
Sơ đồ gá đặt (Hình 4.14).
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Dao phay ngón P18, D = 12mm. Bảng 4–48 [1]. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b
* Bước 2.13. Phay tinh biên dạng lõi khuôn. Đạt Ra1,25.
- Sơ đồ gá đặt(Hình 4.17).
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Dao phay ngón P18, d = 4mm. Bảng 4–48 [1]. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b
* Bước 2.15. Phay tinh rãnh. Đạt Ra1,25.
Sơ đồ gá đặt.(Hình 4.19)
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Dao phay ngón P18, D = 3mm. Bảng 4–48 [1]. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b
* Bước 2.18. Taro 4 lỗ Ren M8. Đạt Ra = 1,25
Sơ đồ gá đặt (Hình 4.22):
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao
Mũi Taro M8. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b.
4. 3.5. Nguyên công III : Nhiệt luyện.
Để bảo đảm độ cứng HRC 48 cho các bề mặt, chi tiết sau khi gia công được nhiệt luyện.
4.3.6. Nguyên công IV : Làm sạch
Quá trình làm sạch chi tiết nhằm loại bỏ phần xỉ hay vẩy sắt xuất hiện sau quá trình nhiệt luyện. Do sau quá trình nhiệt luyện độ nhám của bề mặt gia công tăng lên từ 1 đến 2 cấp nên quá trình làm sạch chi tiết sau nhiệt luyện sẽ giúp làm giảm độ nhám của bề mặt sau khi nhiệt luyện đảm bảo độ nhám của bề mặt theo yêu cầu kỹ thuật.
Sau quá trình nhiệt luyện cơ tính vật liệu chi tiết thay đổi rất nhiều do đó cần có nguyên công kiểm tra để đẩm bảo cơ tính vật liệu chi tiết đúng theo yêu cầu kỹ thuật.
4.3.7. Nguyên công V : Kiểm tra.
Sau quá trình nhiệt luyện cơ tính vật liệu chi tiết thay đổi rất nhiều do đó cần có nguyên công kiểm tra để đẩm bảo cơ tính vật liệu chi tiết đúng theo yêu cầu kỹ thuật.
4.4. Thiết kế nguyên công gia công lòng khuôn.
4.4.1. Bản vẽ kỹ thuật lòng khuôn.
4.4.2. Phương pháp gia công lòng khuôn.
* Các bước tiến hành. Thể hiện như bảng.
4.4.3. Nguyên công I : Tạo phôi.
Phôi hộp được làm bằng thép C45 độ cứng 45HRC. Có kích thước : Chiều dài 282mm, chiều rộng 172mm và chiều cao là 38mm
4. 4.4. Nguyên công II. Phay
* Bước 2.1: Phay thô mặt đáy.
Sơ đồ gá đặt. (Hình 4.4.2).
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao
Dao được chọn là dao phay mặt đầu T15K6 với các thông số như đã trình bày ở mục 4.2.2.b
* Bước 2.4. Khoét 4 lỗ Ø7.5mm. Đạt Rz = 20
Sơ đồ gá đặt. (Hình 4.4.5).
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Mũi khoét Ø7.5mm . Bảng 4 – 48 [1]. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b
* Bước 2.6. Khoét 13 lỗ Ø4mm. Đạt Rz = 20.
Sơ đồ gá đặt(Hình 4.4.7)
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao
Mũi khoan Ø4.4. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b.
* Bước 2.9. Khoan 4 lỗ Ø7mm.
Sơ đồ gá đặt (Hình 4.4.10).
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao
Mũi khoan Ø7. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b.
* Bước 2.11. Phay 4 lỗ Ø12mm. Đạt Rz = 20
Sơ đồ gá đặt (Hình 4.4.12).
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và các thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Dao phay ngón P18, D = 12mm. Bảng 4–48 [1]. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b
* Bước 2.13. Phay tinh lòng khuôn. Đạt Ra = 1,25
Sơ đồ gá đặt. (Hình 4.4.14)
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Dao phay ngón P18, d = 6mm. Bảng 4–48 [1]. Thông số được trình bày ở mục 4.2.2b
* Bước 2.15. Phay tinh rãnh ngoài. Đạt Ra = 1,25
Sơ đồ gá đặt. (Hình 4.4.16)
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Dao phay ngón P18,D = 1.5mm.Bảng 4–48 [1].Thông số trình bày ở mục 4.2.2b
* Bước 2.18. Taro 4 lỗ Ren M8. Đạt Rz = 20.
Sơ đồ gá đặt (Hình 4.19):
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao
Mũi Taro M8. Các thông số được trình bày ở mục 4.2.2b.
* Bước 2.20. Phay tinh miệng phun. Đạt Ra = 1,25.
Sơ đồ gá đặt. (Hình 4.4.21)
- Chọn máy.
Máy phay CNC 3 trục DMC 65V và thông số được trình bày ở mục 4.2.2a.
- Chọn dao.
Dao phay mặt cầu R = 1mm. (http://ttvnol.com/threads/dao-phay-dao-khac.427566)
4. 4.5. Nguyên công III. Nhiệt luyện.
Để bảo đảm độ cứng HRC 48 cho các bề mặt, chi tiết sau khi gia công được nhiệt luyện.
4.4.6. Nguyên công IV : Làm sạch
Quá trình làm sạch chi tiết nhằm loại bỏ phần xỉ hay vẩy sắt xuất hiện sau quá trình nhiệt luyện. Do sau quá trình nhiệt luyện độ nhám của bề mặt gia công tăng lên từ 1 đến 2 cấp nên quá trình làm sạch chi tiết sau nhiệt luyện sẽ giúp làm giảm độ nhám của bề mặt sau khi nhiệt luyện đảm bảo độ nhám của bề mặt theo yêu cầu kỹ thuật.
Sau quá trình nhiệt luyện cơ tính vật liệu chi tiết thay đổi rất nhiều do đó cần có nguyên công kiểm tra để đẩm bảo cơ tính vật liệu chi tiết đúng theo yêu cầu kỹ thuật.
4.4.7. Nguyên công V : Kiểm tra.
Sau quá trình nhiệt luyện cơ tính vật liệu chi tiết thay đổi rất nhiều do đó cần có nguyên công kiểm tra để đẩm bảo cơ tính vật liệu chi tiết đúng theo yêu cầu kỹ thuật.
4.5. Lập trình gia công lòng, lõi khuôn.
Được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn nên phần gia công sản phẩm thật cũng như gia công trên phần mềm nhóm chúng em chỉ thực hiện gia công cho lòng và lõi khuôn đơn cho 1 sản phẩm nhựa. Và chỉ gia công theo biên dạng của lòng và lõi khuôn và bỏ qua các bước nguyên công như khoan, khoét, phay lỗ, taro Ren.
4.5.1. Lập trình lõi khuôn.
* Bước 1: Tạo phôi.
Tạo phôi với kích thước 140 x 170 x 33mm. Như hình 4.5.1
* Bước 3 : Xét chuẩn gia công.
Để xét được chuẩn gia công trước tiên ta đưa được Êtô vào bàn máy và chi tiết được định vị và kẹp chặt trong Êtô. Hình 5.5.3.
* Bước 4 : Phay biên dạng ngoài
Chọn biên dạng bậc. Hình 4.5.13.
Ta được biên dạng. Hình 4.5.14
* Bước 6 : Cách xuất G – Code cho lõi khuôn.
Để xuất được G – Code cho lõi khuôn ta kích chuột vào biểu tượng . Xuất hiện cửa sổ mới và nhấn Ctrl + A và kích chuột phải chọn ISO PROCESS. Hình 4.5.17
4.5.1. Lập trình lòng khuôn.
* Bước 1: Tạo phôi kích thước 140x170 x37mm, định vị và kẹp chặt. Hình 4.5.19
* Bước 2: Phay 3D lòng khuôn.
Để thực hiện được bước này ta làm như sau : Kích chuột vào biểu tượng (3D Milling). Và chọn (Roughing/Roughing). Và hiện lên cửa để chọn dao D10 và chế độ cắt. Hình 4.5.20
Sau khi chọn được thông số cắt ấn Ok được biên dạng. Hình 4.5.21.
* Bước 3: Phay 14 rãnh đáy.
Chọn vào biểu tượng và chọn các bề mặt của rãnh cần gia công. Sau đó chọn dao là dao phay ngón D5. Các thông số cắt cũng chọn tương tự như các bước trên. Biên dạng. Hình 4.5.25.
* Bước 6 : Phay rãnh ngoài bxh = 1.5 x 4.5mm.
Chọn bề mặt đáy của rãnh. Sau đó chọn dao, các chế độ cắt. Được biên dạng. Hinh 4.5.29.
Vậy ta được lòng khuôn hoàn chỉnh. Hình 4.5.30.
4.6. Gia công mẫu lòng khuôn, lõi khuôn trên máy CNC.
Sử dụng máy: LILIAN với bộ điều khiển ANILAM 3300M
Theo tính toán nhóm đồ án sử dụng phôi chế tạo lòng và lõi khuôn là thép C45. Tuy nhiên khi gia công sản phẩm mẫu, nhóm đồ án lựa chọn phôi nhôm để gia công. Các bước nguyên công khi gia công sản phẩm mẫu hoàn toàn theo đúng lý thuyết.
* Một số hình ảnh khi gia công.
Phay biên dạng ngoài của lõi khuôn. Hình 4.6.3.
Phay biên dạng ngoài của lòng khuôn. Hình 4.6.4.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu tìm hiểu, học hỏi với sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của các thầy giáo trong khoa, bộ môn và đặc biệt là thầy : PGS.TS.................., đã giúp cho nhóm em hoàn thành Đồ án đúng tiến độ được giao. Quá trình thực hiện đồ án yêu cầu nhóm phải trang bị cho mình những kiến thức từ cơ bản đến nâng cao về nhiều lĩnh vực trong sản xuất cũng như thực tế cuộc sống. Từ nghiên cứu về nghành nhựa nước ta cũng như trên thế giới và các tính chất, đến ứng dụng, sử dụng thành thạo các phần mềm hộ trợ tính toán và thiết kế, tìm hiểu về công nghệ khuôn mẫu cũng như gia công cơ khí. Qua đồ án này chúng em học được nhiều điều mới mẻ, có được cái nhìn sâu sắc và tổng quan hơn về việc chế tạo, sản xuất sản phẩm trong thực tế.
Nhóm em đã hoàn thành Đồ án được giao và thu được những kết quả sau quá trình làm Đồ án là:
- Tìm hiểu và nắm bắt được quy trình thiết kế bộ khuôn hoàn chỉnh, ứng dụng thiết kế bộ khuôn ép phun cho sản phẩm Khay đựng xà bông.
- Ứng dụng phần mềm Topsolid 2012 để thiết kế sản phẩm cũng như bộ khuôn ép phun, tạo các bản vẽ chi tết.
- Ứng dụng phần mềm Moldflow Insight 2013 để phân tích quá trình ép phun, từ kết quả thu được qua quá trình mô phỏng giúp đánh giá được các khuyết tật trên sản phẩm, tìm vị trí đặt miệng phun sao cho hợp lý.
- Ứng dụng phần mềm Topsolid 2012 để lập trình gia công 2 nửa khuôn.
Những điểm hạn chế khi thực hiện đồ án:
- Thiết kế sản phẩm Khay đựng xà bông còn một số điểm chưa phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế.
- Do thiếu kinh nghiệm thực tế nên việc thiết kế hệ thống làm mát cho khuôn chưa được hợp lý.
Cuối cùng chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy để mỗi thành viên có thể hoàn thiện những hiểu biết, tích lũy thêm những kinh nghiệm bổ ích cho mình.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - Tập 1 - Nguyễn Đắc Lộc, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2001.
[2]. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - Tập 2 - Nguyễn Đắc Lộc, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2001.
[3]. Trang Wed tailieu.vn
[4]. Các tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm MesterCAM, CAD/CAM/CNC, Inventor, Topsolid…..
[5]. Sổ tay vẽ kỹ thuật cơ khí, Học viện Kỹ thuật quân sự 2001.
[6]. Công nghệ CNC, NXB Khoa học và kỹ thuật 2003. Tác giả: GS.TS Trần Văn Địch.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"