BÁO cáo CUỐI kỳ môn THIẾT kế và CHẾ tạo KHUÔN ép NHỰA đề tài THIẾT kế KHUÔN ép NHỰA CHO KHUÔN làm KEM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY - BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO CUỐI KỲ MÔN: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA CHO KHUÔN LÀM KEM GVHD: TS Trần Văn Trọn SVTH: Lê Công Lập 19143276 Lê Minh Khang 19143261 HỌC KỲ: NĂM HỌC 2021-2022 MỤC LỤC Chương 1: CÁC CHÚ Ý VỀ HÌNH DÁNG HÌNH HỌC PHUN ÉP NHỰA 1.1 Góc khn 1.2 Bề dày 1.2.1 Hiệu thiết kế 1.2.2 Một số điều cần ý 1.3 Góc bo 1.3.1.Hiệu thiết kế 1.3.2 Giải pháp thiết kế góc bo 1.4 Gân 1.4.1 Hiệu thiết kế 1.4.2 Các loại sản phẩm cần gân tăng bền 1.4.3 Thiết kế gân Chương 2: THIẾT KẾ SẢN PHẨM .11 2.1 Các bước để thiết kế vẽ chi tiết sản phẩm 11 2.1.1 Các bước để thiết kế sản phẩm Creo 11 2.1.2 Bản vẽ chi tiết sản phẩm .25 2.2 Vật liệu nhựa sử dụng cho sản phẩm: 25 2.2.1 Tính chất vật liệu: 26 2.2.2 Kiểm tra hiệu chỉnh góc khn sản phẩm 27 2.2.3 Kiểm tra bề dày sản phẩm 28 2.2.4 Tính khối lượng sản phẩm 29 Chương 3: TÁCH KHN SẢN PHẨM VÀ PHÂN TÍCH CAE 30 3.1 Ứng dụng CAE tìm vị trí cổng vào nhựa phù hợp 30 3.2 Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa nguội .33 3.3 Tách khuôn sản phẩm 38 3.3.1 Tấm runner .38 3.3.2 Khuôn dương 39 3.3.3 Khuôn âm .39 3.3.4 Tách khuôn .40 3.4 Phân tích dịng chạy nhựa moldex .41 Chương THIẾT KẾ BỘ KHUÔN HOÀN CHỈNH 45 4.1 Chọn chuẩn khuôn 45 4.2 Các bước tiến hành thiết kế khuôn creo 45 4.3 Thiết kế hệ thống đẩy, khí làm mát 57 4.3.1 Hệ thống đẩy 57 4.3.2 Hệ thống khí 60 4.3.3 Hệ thống làm mát 62 Chương 5: GIA CƠNG LỊNG KHN 65 5.1 Bản vẽ chi tiết lịng khn dương 65 5.2 Bảng trình tự nguyên công thông số chế độ cắt .65 5.3 Các bước lập trình gia cơng creo 75 5.4 Các chu trình gia cơng 80 5.5 Kết gia công 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Chương 1: CÁC CHÚ Ý VỀ HÌNH DÁNG HÌNH HỌC PHUN ÉP NHỰA 1.1 Góc khn Để dễ dàng tháo sản phẩm khỏi lịng khn, mặt mặt ngồi sản phẩm phải có độ định theo hướng mở khuôn Yêu cầu cần áp dụng chi tiết gân gia cường, vấu lồi, rãnh,… Hình Hình 1.1 Góc khn sản phẩm Ở khn có lõi ngắn hay lịng khn nơng (nhỏ mm) góc khoảng 0.25° bên, chiều sâu lịng khn lõi tăng từ đến inch (25.4 ÷ 50.8 mm) góc nên tăng lên 2° bên Góc cần thiết nhựa Polyolefins Acetals có kích thước nhỏ góc khoảng 0.5°, sản phẩm có kích thước lớn, góc u cầu tới 3° Với vật liệu cứng Polystyrene, Acrylic,… sản phẩm có kích thước nhỏ, góc tối thiểu phải 1,5° Cần ý góc nhỏ, u cầu lực đẩy lớn; đó, làm hỏng sản phẩm sản phẩm chưa đơng cứng hồn tồn MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 1.2 Góc vát cho sản phẩm Khi khơng thiết kế góc khn hay thiết kế khơng ma sát bề mặt sản phẩm mặt khn lớn Khi đó, sản phẩm bị kẹt lại khuôn đẩy ngồi bề mặt sản phẩm bị lỗi lực chốt đẩy lớn làm thụn bề mặt MÔN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 2.3 Đồ thị chọn góc vát theo chiều cao thành sản phẩm Đồ thị thể mối quan hệ góc vát chiều sâu vát Với giá trị chiều sâu vát bề rộng vát tra đồ thị (hình 3.2.4) để tìm góc vát hợp lí Hoặc tính theo cơng thức sau: tan𝛽 = 𝐴 𝐶 Trong đó: C chiều cao vát (mm); A bề rộng vát (mm) 1.2 Bề dày 1.2.1 Hiệu thiết kế • Rút ngắn thời gian chu kì ép phun chế tạo khn Khi thiết kế hình dáng hình học sản phẩm hợp lý (bề dày đồng nhất, đoạn chuyển tiếp, ) tránh lỗi sản phẩm tăng thời gian điền đầy rút ngắn thời gian chu kì ép phun chế tạo khn • Giảm giá thành sản phẩm khn • Tiết kiệm vật liệu mà mang lại hiệu sử dụng cho sản phẩm • Tránh khuyết tật như: cong vênh, lỗ khí, vết lõm, đường hàn, MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 1.3 Các khuyết tất bề dày gây nên Bề dày sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp khơng tới độ cứng vững, tính cách điện, tính chịu nhiệt, mà cịn ảnh hưởng đến thẩm mỹ giá thành sản phẩm Tuy nhiên, cần tránh thiết kế thành chi tiết dày nhiều lý Thứ nhất, tăng bề dày thành sản phẩm thời gian chu kỳ nguội tăng: sản phẩm nhựa ép phun, phải làm nguội đủ trước lấy khỏi khn để tránh bị méo mó, sản phẩm có bề dày lớn địi hỏi thời gian làm nguội lâu Theo lý thuyết, thời gian chu kì tương đương với bình phương bề dày thành sản phẩm, nên sản phẩm dày thời gian chu kì dài, làm giảm xuất dẫn đến tăng giá thành sản phẩm Thứ hai, tiết diện dày tạo nên bọng rỗng, túi khí vết lõm Nếu có thể, nên đảm bảo bề dày đồng cho sản phẩm Tuy nhiên, yêu cầu phải thay đổi bề dày cần lưu ý rằng, trình điền đầy, nhựa (keo) chảy theo hướng có cản trở dịng nhỏ Dịng chảy khơng ảnh hưởng tới q trình điền đầy khn làm ảnh hưởng tới chất lượng thẩm mỹ bề mặt sản phẩm Hình 1.4 Sản phẩm bị lỗ (bọng) khí thành sản phẩm q dày MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Ngoài ra, truyền nhiệt tốt sản phẩm có bề dày đồng Nếu phần vật liệu bên lõi sản phẩm nguội chậm phần vật liệu bề mặt, tạo nên co rút không đồng sản phẩm, co rút không đồng mức gây cong vênh Hình 1.5 Sản phẩm bị cong vênh Trong trường hợp, chi tiết không tránh phải có bề dày khác thực cần thiết chức sản phẩm, phải thiết kế đoạn chuyển tiếp có chiều dài ba lần bề dày phần mỏng hơn, mục đích tránh ứng xuất tập trung Hình 1.6 Tạo vùng chuyển tieeos hai vùng có bề dày khác 1.2.2 Một số điều cần ý Tùy thuộc vào loại sản phẩm mà bề dày khác nhau, thường từ (0.5 ÷ 4) mm Tuy nhiên, số trường hợp đặc biệt sản phẩm cần đạt tính chất cách điện, chịu nhiệt,… độ dày lớn Thực tế cho thấy, bề dày sản phẩm làm mỏng tốt, đồng tốt Bằng cách này, việc điền đầy lịng khn co rút nhựa lỏng đạt tốt Ứng suất giảm đáng kể Nếu sản phẩm khơng đủ bền có thể: • Tăng bề dày • Dùng vật liệu khác có tính bền cao • Tạo gân tăng cứng góc lượn để tăng bền MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Bảng 1.1 Bề dày sản phẩm số loại nhựa Material Recommended thickness [mm] wall Recommended thickness [inches] PP 0.8 - 3.8 mm 0.03'' - 0.15'' ABS 1.2 - 3.5 mm 0.045'' - 0.14'' Polyethylene (PE) 0.8 - 3.0 mm 0.03'' - 0.12'' Polystyrene (PS) 1.0 - 4.0 mm 0.04'' - 0.155' Polyurethane (PUR) 2.0 - 20.0 mm 0.08'' - 0.785 Nylon (PA 6) Polycarbonate (PC) PC/ABS 0.8 - 3.0 mm 0.03'' - 0.12'' 1.0 - 4.0 mm 0.04'' - 0.16'' 1.2 - 3.5 mm 0.045'' - 0.14'' POM (Delrin) 0.8 - 3.0 mm 0.03'' - 0.12'' PEEK 1.0 - 3.0 mm 0.04'' - 0.12' Silicone 1.0 - 10.0 mm 0.04'' - 0.40'' wall 1.3 Góc bo 1.3.1.Hiệu thiết kế - Giảm tập trung ứng xuất - Giúp sản phẩm làm nguội đồng - Giảm khả sản phẩm bị cong vênh MÔN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ - Giảm cản trở dòng chảy làm cho nhựa điền đầy vào lịng khn tốt - Với giải pháp bo tròn chi tiết, điều quan trọng phải xác định giá trị hợp lý cho bán kính bo góc sắc cạnh tạo nên tập trung ứng xuất tạo khuyết tật cho sản phẩm - Đối với sản phẩm ép phun, nên chọn giá trị bán kính nửa bề dày thành Cũng cần xác định giá trị bán kính bo ngồi để đảm bảo đồng bề dày cho thành bên, nên chọn giá trị bán kính khoảng 1.5 lần bề dày thành 1.3.2 Giải pháp thiết kế góc bo - Yêu cầu đồng bề dày sản phẩm cần áp dụng chi tiết khác sản phẩm vấu lồi để tránh hình thành vết lõm, bọng rỗng tạo nên cong vênh sản phẩm - Tránh thiết kế sản phẩm có hình dáng hình học khơng đối xứng, ví dụ gân tăng bền nằm phía sản phẩm, điều làm cho q trình làm nguội xảy khơng đồng gây co rút không đồng dẫn đến cong vênh Hình 1.7 Góc bo tạo dịng chảy hợp lý Bán kính bo nên nằm khoảng từ 0.25 đến 0.6, tốt 0.5 lần bề dày sản phẩm, bán kính ngồi bán kính cộng thêm bề dày sản phẩm Bán kính ngồi nên bán kính cộng thêm bề dày sản phẩm: R = r + T Hình 1.8 Kích thước nên dùng để thiết kế góc bo MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 5.9 biên dạng gia cơng bước Tính tốn chế độ cắt Ta dùng dao ball Ø2, vật liệu làm dao thép gió có phủ Số vịng quay trục chính: n = 1000 𝑉𝑐 𝜋 𝐷 = 1000 40 3.14 ≈ 13000 v/ph Chọn n = 6000 v/ph số vòng quay lớn máy Trong đó: Vc = 40 ( ứng với cột đường kính 5-10 hàng vật liệu dao thép gió có lớp phủ) D = mm ( đường kính dao) Tốc độ cắt: vf = fz z n = 0,03 6000 = 360 Trong đó: fz = 0,03 (ứng với cột đường kính 3-5 hàng vật liệu dao thép gió có lớp phủ) z = ( ứng với dao có lưỡi cắt) n = 6000 (số vịng quay trục chính) MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 74 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Bảng tóm tắt chế độ cắt Machine: VMC 650 Workpiece: 300 ×300×160 mm3 Material: C45 steel Clamp: hydraulic vice jaws Cutting paramaters Index step No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 tool Endmill Spindle speed (rpm) Cut feed (mm/min) Step depth (mm) Step over (mm) 2200 130 2200 130 2200 130 2200 130 - 1600 130 - Ball Ø2 6000 180 - 0.05 No.7 Ball Ø2 6000 180 - 0.05 No.8 Ball Ø2 6000 180 - 0,05 No.9 Ball Ø2 6000 180 - 0,05 Ø12 Endmill Ø12 Endmill Ø12 Endmill Ø12 Milling Ø8 5.3 Các bước lập trình gia cơng creo Bước 1: Khởi động module NC Assembly đưa chi tiết vào môi trường làm việc - Thực hiện: File > New > Manufacturing > NC Assembly MƠN: Thiết kế chế tạo khn ép nhựa 75 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 5.10 khởi động module NC assemby Bước 2: chọn template Thực hiện: sau cửa sổ nhỏ làm việc bước hoàn thành nhấn Ok ( nhớ kích khơng chọn vào use default template ) >1 cửa sổ template > ta chọn template mmns_mfg_nc_abs > Ok MƠN: Thiết kế chế tạo khn ép nhựa 76 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 5.11 Cửa sổ chọn template Bước 3: Thực hiện: reference model > Chọn chi tiết > lắp ràng buộc defaut Hình 5.12 Lắp chi tiết vào môi trường gia công Bước Tạo phôi tự động Thực hiện: Workpiece > chọn chọn create workpiece > ghi tên work piece > chọn extrude shape> chọn mặt vẽ lại biên dạng > chọn done > chọn reference > vẽ biên dạng bao quanh chi tiết > extrude lên 160 mm MÔN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 77 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 5.13 Tạo phơi tự động Bước 5: chọn gốc tạo độ để làm chuẩn gia công Ở bảng coordinate system ta chọn mặt mặt qua tâm chi tiết cho trục z hướng lên trục x, y hình Hình 5.14 Gốc toạ độ làm chuẩn gia cơng MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 78 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Bước 5: Chọn máy gia công Thực work centre > Mill > ok Hình 5.15 Chọn máy gia cơng Bước Chuẩn bị chu trình gia công ( gồm chọn chuẩn máy mặt phẳng an tồn) Thưc hiện: Operation > chọn chuẩn gia cơng vừa làm bước > chọn mặt phẳng an toàn > nhập giá trị 10 mm > OK Hình 5.15 Khai báo mặt phẳng an tồn MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 79 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ 5.4 Các chu trình gia cơng Các chu trình bước Chu trình thứ nhất: Chu trình vollume rough thực bước 1,2 Ta lấy bước gia công làm ví du: Bước 1: Tạo mill geometry lệch mill vollume Thực hiện: mill vollume > chọn extrude > chọn mặt phẳng > vẽ lại biên dạng với kích thước phơi offset ngồi 5mm > OK > chọn extrude đến mặt phẳng cần gia công > Ok > cửa sổ mill vollume nhớ chọn trim chọn chi tiết > Ok Hình 5.16 Tạo mill geomegtry lệch mill vollume Bước 2: Chọn chu trình vollume > edit dao chọn dao endmill Ø12 setting ô nhớ > qua cửa sổ parametter điền vào thông số gia công cần thiết hình MƠN: Thiết kế chế tạo khn ép nhựa 80 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 5.17 Chọn dao gia cơng Hình 5.18 Thơng số gia cơng cần thiết MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 81 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Sau chọn thông số gia công cần thiết ta phải nhấn chọn vào cửa số edit parametter để chọn lại thông số hướng dao ăn vào phơi góc 5° để dao ăn phôi êm bền dao Cụ thể chọn cut entry exit ramp ramp angle 5° Hình 5.19 edit parameter Ở bước gia cơng dùng lại dao bước thông số step over nhỏ gấp đôi để đường dao nhìn đẹp bước gia công tinh lại lượng thô mà bước gia cơng để lại Dưới hình ảnh mill vollume bước gia công mặt bước gia cơng mặt Hình 5.20 Mill vollume bước gia cơng Chu trình thứ hai: profile milling MƠN: Thiết kế chế tạo khn ép nhựa 82 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Chu trình có bước gia cơng Thứ tự thực bước gia cơng chọn chu trình profile milling > chọn dao Ø12 chu trình vollume > chọn reference mặt gia công > chọn parameter Sau làm xong lịng khn ta dùng lệch pattern lịng khn cịn lại Hình 5.21 Chọn bề mặt gia cơng Hình 5.22 Các thơng số gia cơng cần thiết MƠN: Thiết kế chế tạo khn ép nhựa 83 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Thứ tự thực bước gia công chọn chu trình profile milling > chọn dao milling Ø8 > chọn reference mặt gia công > chọn parameter Sau gia cơng xong lịng khn ta dùng lệch pattern lịng khn cịn lại Hình 5.23 Chọn dao milling Hình 5.24 Chọn bề mặt gia cơng MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 84 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 5.25 Chọn thơng số gia cơng Chu trình thứ 3: chu trình surface Chu trình có bước gia cơng 6,7,8 Ở ta lấy ví dụ chu trình surface bước làm đại diện bước gia công sau dùng lại dao nhau, khác bề mặt gia cơng chọn chu trình surface milling > sổ seq setup ô chọn mặc định ta chọn thêm ô name > nhấn done > đặt tên cho chu trình S1 > cửa sổ chọn dao ta chọn dao ball Ø2 apply > OK > Cửa sổ parameter ta chọn thơng số thích hợp > OK > chọn surface nhấn done Hình 5.26 Chọn dao gia cơng MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 85 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 5.27 Chọn thơng số gia cơng Hình 5.28 Chọn bề mặt gia cơng MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 86 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ 5.5 Kết gia cơng Hình 5.29 Kết gia cơng MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 87 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1] Cataloge misumi mold, 2015 [2] Futaba moldbase, 2019 [3] giáo trình Thiết kế chế tạo khn ép nhựa, Ts Phạm Sơn Minh Ths Trần Minh Thế Uyên, Nxb Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2014 MƠN: Thiết kế chế tạo khn ép nhựa 88 ... hướng mở khuôn - Các thông số tham khảo thiết kế gân: MÔN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 1.11 Thơng số thiết kế gân MƠN: Thiết kế chế tạo khn ép nhựa. .. cách làm hồn tồn giống bước MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 23 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 2.26 Gân MƠN: Thiết kế chế tạo khn ép nhựa 24 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ... MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 18 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI KỲ Hình 2.15 Bo bán kính Hình 2.16 Bo góc cạnh MƠN: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa 19 GVHD: TS TRẦN VĂN TRỌN BÁO CÁO CUỐI