Thiết kế khuôn cho chi tiết giá treo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ KHUÔN CHO CHI TIẾT GIÁ TREO S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2021 - 173 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: VÕ THỊ THÚY QUỲNH S KC 0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 6/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ KHUÔN CHO CHI TIẾT GIÁ TREO SV2021-173 Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học ứng dụng Chủ nhiệm đề tài: Thành viên: Võ Thị Thúy Quỳnh Hoàng Nguyệt Hà Tiết Thị Kim Xuân 17143134 17143074 17143168 Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 17143LC3_Khoa Đào tạo Chất lượng cao Năm thứ: Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ Chế tạo máy Người hướng dẫn: TS NGUYỄN VINH DỰ TP Hồ Chí Minh, 06/2021 ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC BẢNG BIỂU viii CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu công nghệ ép phun (Injection Molding) 2.1.1 Khái niệm công nghệ ép phun 2.1.2 Chu trình ép phun 2.1.3 Khả công nghệ 2.2 Tổng quan máy ép nhựa 2.2.1 Phần kẹp khuôn .6 2.2.2 Phần phun nhựa .7 2.3 Tổng quan khuôn ép nhựa 2.3.1 Khái niệm chung khuôn ép nhựa 2.3.2 Kết cấu chung khuôn 2.3.3 Khuôn hai 10 2.4 Tổng quan số loại nhựa thông dụng 10 2.4.1 PE (polyethylene) 10 2.4.2 ABS (Ayrylonitrile butadiene styrene) 11 2.4.3 PEVA (Polyethylene Vinyl Acetate) 12 2.4.4 PP (Polypropylene) so sánh phương án sử dụng nhựa PP 13 Chương 3: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 19 3.1 Thiết kế sản phẩm 19 3.1.1 Các yêu cầu kỹ thuật chi tiết khuôn .19 3.1.2 Thiết kế sản phẩm 20 3.1.3 Các phương án bố trí sản phẩm khuôn .31 3.2 Vật liệu, khối lượng thể tích 37 3.2.1 Vật liệu tạo sản phẩm: PP (Polypropylene) 37 3.2.2 Khối lượng thể tích sản phẩm 38 i 3.3 Bề dày sản phẩm .39 3.3.1 Áp dụng chi tiết thiết kế vào phần mềm để kiểm tra .39 3.3.2 Ý nghĩa 40 3.4 Góc khn sản phẩm 41 3.4.1 Tầm quan trọng góc khn 41 3.4.2 Tính tốn góc khn 41 3.4.3 Kiểm tra góc khn phần mềm Creo .42 3.4.4 Ý nghĩa việc kiểm tra góc khn .43 3.5 Hệ số co rút sản phẩm .44 3.5.1 Ý nghĩa hệ số co rút nhựa .44 3.5.2 Các bước để thêm độ co rút cho chi tiết Creo 44 3.6 Tách khuôn 45 3.7 CAE tìm vị trí cổng phun tốt 50 3.8 Kiểm tra vị trí đường hàn, vị trí tập trung bọt khí 52 3.8.1 Đường hàn (Weld line) 52 3.8.2 Bọt khí (Air trap) 52 3.9 Kênh dẫn nhựa 53 3.9.1 Cuống phun (Sprue) 54 3.9.2 Kênh dẫn (Runner) 56 3.9.3 Cổng vào nhựa 57 3.10 Hệ thống làm nguội 59 3.10.1 Tầm quan trọng mục đích hệ thống làm nguội 59 3.10.2 Các thành phần hệ thống làm nguội khuôn ép 60 3.10.3 Thiết kế hệ thống làm nguội .61 3.10.4 Hệ thống làm nguội lõi khuôn 62 3.11 Hệ thống khí 62 3.12 Hệ thống đẩy .64 3.13 Các chi tiết tiêu chuẩn lắp ráp khuôn hoàn chỉnh 65 3.13.1 Chốt đẩy 65 3.13.2 Chốt giật đuôi keo 67 3.13.3 Chốt hồi 67 3.13.4 Lò xo .68 3.13.5 Bạc dẫn hướng 69 ii 3.13.6 Chốt dẫn hướng 70 3.13.7 Bulong vòng 72 3.13.8 Bạc cuống phun 73 3.13.9 Nút bịt xò lo 73 4.1 Các kết mô Moldex 3D 74 4.1.1 Giới thiệu phần mềm Moldex 3D 74 4.1.2 Kết mô 74 4.2 Lập qui trình cơng nghệ gia cơng khn .83 4.2.1 Gia công đế khuôn dương 85 4.2.2 Gia công đế khuôn âm 86 4.2.3 Gia công gối khuôn dương 87 4.2.4 Gia công giữ khuôn dương 88 4.2.5 Gia công đẩy khuôn âm .89 4.2.6 Gia công giữ khuôn âm 90 4.2.7 Gia công vỏ khuôn dương 92 4.2.8 Gia công vỏ khuôn âm 94 4.2.9 Gia công gối khuôn âm 96 4.2.10 Gia cơng lịng khn âm 97 4.2.11 Gia cơng lịng khn dương 98 4.2.12 Gia công khối insert 100 4.3 Qui trình lắp ráp khn 104 4.4 Bộ khuôn hoàn chỉnh 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 PHỤ LỤC .108 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sản lượng sản xuất sản phẩm nhựa qua năm Hình 1.2 Sơ đồ qui trình hình thành Ngành Công nghệ nhựa Hình 2.1 Các thành phần máy ép Hình 2.2 Thông tin máy ép sử dụng mô Moldex 3D Hình 2.3 Tấm khuôn dương khuôn âm Hình 2.4 Các phân khuôn 10 Hình 2.5 Hạt nhựa PE nguyên sinh 11 Hình 2.6 Hạt nhựa ABS 12 Hình 2.7 Nhựa PEVA mềm, nhẹ, chống ẩm tốt, làm rèm phòng tắm 13 Hình 2.8 Cấu trúc nhựa PP 13 Hình 2.9 Nhựa PP thích hợp để làm đồ chơi cho trẻ em đặc tính an tồn 14 Hình 2.10 Độ bền kéo PP tái chế pha trộn với vật liệu ngun sinh 18 Hình 2.11 Loại nhựa sử dụng mô Moldex 3D 18 Hình 3.1 Sản phẩm Giá đỡ thiết kế phần mềm SOLIDWORK 2018 20 Hình 3.2 Tạo file thiết kế 21 Hình 3.3 Sketch Boss-Extrude1 21 Hình 3.4 Tạo khối chữ H lệnh Boss-Extrude1 21 Hình 3.5 Sketch Boss-Extrude2 22 Hình 3.6 Tạo khối lệnh Boss-Extrude2 22 Hình 3.7 Sketch Boss-Extrude3 22 Hình 3.8 Lệnh Boss-Extrude3 23 Hình 3.9 Lệnh Boss-Extrude4 23 Hình 3.10 Sketch Cut-Extrude1 24 Hình 3.11 Lệnh Cut-Extrude1 24 Hình 3.12 Sketch Cut-Extrude2 24 Hình 3.13 Lệnh Cut-Extrude2 25 Hình 3.14 Tạo plane1 25 Hình 3.15 Sau lệnh Mirror1 26 Hình 3.16 Vát cạnh lệnh Chamfer1 26 Hình 3.17 Sketch Boss-Extrude5 26 Hình 3.18 Extrude khối với kích thước Depth=60mm 26 Hình 3.19 Sketch Cut-Extrude4 27 iv Hình 3.20 Cắt khối lệnh Cut-Extrude4 27 Hình 3.21 Bo cung lệnh Fillet1 28 Hình 3.22 Sketch Cut-Extrude6 28 Hình 3.23 Lệnh Cut-Extrude6 28 Hình 3.24 Bo cung lệnh Fillet2 29 Hình 3.25 Sau dùng lệnh Cut-Extrude6 29 Hình 3.26 Tạo gân dày 2mm lệnh Rib1 29 Hình 3.27 Sau dùng lệnh Boss-Extrude6 30 Hình 3.28 Sau dùng lệnh Cut-Extrude8 Cut-Extrude9 30 Hình 3.29 Tạo plane2 31 Hình 3.30 Sau dùng lệnh Mirror3 31 Hình 3.31 Phương án bố trí chi tiết đối xứng 32 Hình 3.32 Phương án bố trí chi tiết dạng tròn 32 Hình 3.33 Phương án bố trí chi tiết theo hình chữ nhật 33 Hình 3.34 Bảng chọn vật liệu 38 Hình 3.35 Bảng giá trị khối lượng thể tích chi tiết 39 Hình 3.36 Mặt trước chi tiết đo chiều dày 40 Hình 3.37 Mặt sau chi tiết đo chiều dày 40 Hình 3.38 Mở Draft công cụ 42 Hình 3.39 Kiểm tra góc khn 42 Hình 3.40 Góc khn thứ 43 Hình 3.41 Góc khn thứ hai 43 Hình 3.42 Add hệ số co rút cho chi tiết 44 Hình 3.43 Hộp thoại thay đổi hệ số co rút 45 Hình 3.44 Bảng chọn nhập hệ số co rút chi tiết 45 Hình 3.45 Tạo file tách khuôn 46 Hình 3.46 Đưa chi tiết vào môi trường tách khuôn 46 Hình 3.47 Tạo phơi 47 Hình 3.48 Mặt phân khn 47 Hình 3.49 Nửa khn âm 48 Hình 3.50 Nửa khuôn dương 48 Hình 3.51 Mở khn 49 Hình 3.52 Kênh dẫn nhựa 50 v Hình 3.53 Đường nước làm mát khuôn 50 Hình 3.54 Các trường hợp chọn cổng phun 51 Hình 3.55 Vị trí đường hàn chi tiết 52 Hình 3.56 Vị trí tập trung bọt khí sản phẩm 53 Hình 3.56 Các thành phần hệ thống kênh dẫn 53 Hình 3.57 Các thơng số liên quan phun 54 Hình 3.58 Các dạng chốt dựt keo 55 Hình 3.59 Thơng số liên quan chốt giựt đuôi keo 56 Hình 3.60 Tiết diện kênh dẫn hình chữ nhật nửa hình trịn 57 Hình 3.61 Cơng thức tính cổng vào nhựa 58 Hình 3.62 Thời gian làm nguội 59 Hình 3.63 Các phận hệ hệ thống làm mát khuôn ép nhựa 60 Hình 3.64 Kích thước kênh làm nguội cho thiết kế 61 Hình 3.65 Rảnh dẫn hệ thống khí 63 Hình 3.66 Hệ thống chốt đẩy khn 65 Hình 3.67 Chốt đẩy theo tiêu chuẩn catalog MISUMI 66 Hình 3.68 Kích thước chốt đẩy chuẩn MISUMI 66 Hình 3.69 Bảng tra tiêu chuẩn chốt giật keo MISUMI 67 Hình 3.70 Lị xo khuôn 68 Hình 3.71 Kích thước tiêu chuẩn lò xo MISUMI 69 Hình 3.72 Bạc dẫn hướng chuẩn MISUMI 70 Hình 3.73 Chốt dẫn hướng tiêu chuẩn catalog MISUMI 71 Hình 3.74 Bulong vịng tiêu chuẩn catalog MISUMI 72 Hình 3.75 Chọn bạc phun theo catalog MISUMI 73 Hình 3.76 Nút bịt lò xo 73 Hình 4.1 Kết điền đầy nhựa 100% 74 Hình 4.2 Kết điền đầy nhựa 50% 75 Hình 4.4 Kết vị trí Weld line 76 Hình 4.5 Nhiệt độ Weld line 77 Hình 4.6 Áp suất phun 78 Hình 4.7 Nhiệt độ bên ngồi bên chi tiết 78 Hình 4.8 Áp suất phun 79 Hình 4.9 Molten Core 80 vi Hình 4.10 Molten Core vị trí cổng phun 80 Hình 4.11 Thời gian để đạt đến nhiệt độ tách khuôn 81 Hình 4.12 Hiệu suất làm mát đường ống 82 Hình 4.13 Độ chuyển vị chi tiết 83 Hình 4.14 Bộ khn hồn chỉnh 105 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc điểm mảng nhựa Bảng 1.2 Kế hoạch thực đề tài Bảng 2.1 so sánh nhựa nguyên sinh nhựa tái sinh 17 Bảng 3.1 So sánh phương án bố trí lịng khn 34 Bảng 3.2 Đánh giá số lịng khn 37 Bảng 3.2 Đường kính kênh dẫn theo độ dài kênh dẫn bề dày sản phẩm 57 Bảng 3.3 Chiều sâu rảnh dẫn số loại nhựa 64 Bảng 4.1 Các khuôn 84 viii Khoan lỗ ty Drill Ø4.2 100 1200 Lỗ suốt Drill Ø7 100 1200 Lỗ suốt Drill Ø10.2 100 1000 Lỗ suốt Drill Ø14 100 1000 Lỗ suốt Drill Ø16 100 1000 Lỗ suốt Endmill Ø8 500 2500 0.5 Lỗ bậc 8mm Endmill Ø16 500 2500 0.8 Lỗ bậc 5mm Chamfer Ø16 120 300 350 200 đẩy Ø4 Khoan lỗ bắt bu lông M6 Khoan lỗ bu long M12 Khoan lỗ phun Khoan lỗ trục dẫn hướng Phay vai bu long M6 Phay vai trục dẫn hướng Vát mép (góc 120o) 10 Taro ren M12 Tapping M12 11 Khoan lỗ Drill Ø8 Khoan tay Drill Ø10 Khoan tay Endmill Ø16 đường nước 12 Khoan vai đường nước 13 Phay hốc lắp 800 Mặt 3000 cavity 14 - Phay thô - Phay tinh 0.5 Phay lỗ lắp ron Endmill Ø12 5000 chống rỉ nước 95 2500 4.2.9 Gia công gối khuôn âm MÁY PHAY CNC Phôi Kích thước:300x240x30 Vật liệu: Thép S50C Chuẩn Bước Nội dung gia Loại công dao Khoan mồi Center Chế độ cắt Dao F S Ghi T Ø3 100 1200 Drill Ø14 100 1000 Lỗ suốt Endmill Ø16 800 3000 Phay suốt drill Khoan lỗ xỏ bu lông Phay hốc (pocket) - Phay thô - Phay tinh 0.2 Vát mép (góc Chamfer Ø16 120 120o) 96 300 4.2.10 Gia cơng lịng khn âm MÁY PHAY CNC Phơi Kích thước: Vật liệu: Thép NAK80 Chuẩn Bước Nội dung gia Loại công dao Khoan mồi Center Chế độ cắt Dao F S Ghi T Ø3 100 1200 Ø4.2 100 1200 Lỗ suốt Drill Ø5 100 1200 Lỗ 10mm Drill Ø6 100 1200 Lỗ 10mm drill Khoan lỗ ty đẩy Drill Ø4 Khoan lỗ lỗ bu lông M6 Khoan đường nước 97 Khoan lỗ ty hồi Drill Ø10 100 1000 Lỗ suốt Khoan lỗ Drill Ø12 100 1000 Lỗ suốt Chamfer Ø16 120 300 100 100 phun Vát mép (góc 120o) Taro ren M6 Tapping Cnc 3D biên Ballmill M6 Mặt dạng mặt cavity lắp ghép 10 -Phay thô R3 -Phay tinh R2 Khoan đường Drill 500 2500 3000 Ø6 Mặt bên, nước bên hông lỗ suốt, khoan tay 11 Khoan vai Drill Ø8.5 100 1200 Tapping M10 300 200 Khoan tay đường nước 12 Taro vai đường nước 13 Cắt dây hốc Máy cắt dây lắp ghép insert EDM 4.2.11 Gia cơng lịng khn dương MÁY PHAY CNC Phôi Vật liệu: Thép NAK80 98 Kích thước: 150x150x40 Chuẩn Bước Nội dung gia Loại công dao Khoan mồi Center Chế độ cắt Dao F S Ghi T Ø3 100 1200 Ø3.2 100 1200 Lỗ suốt Ø4.2 100 1200 Lỗ suốt Drill Ø5 100 1200 Lỗ 10mm Drill Ø6 100 1200 Lỗ 10mm Drill Ø8 100 1200 Lỗ suốt drill Khoan lỗ ty đẩy Drill Ø3 Khoan lỗ ty đẩy Drill Ø4 Khoan lỗ lỗ bu lông M6 Khoan đường nước Khoan lỗ chốt giựt đuôi keo 99 Vát mép (góc Chamfer Ø16 120 300 100 100 120o) Taro ren M6 Tapping Cnc 3D biên Ballmill M6 500 dạng mặt cavity lắp ghép 10 -Phay thô R3 2500 -Phay tinh R2 3000 Khoan đường Drill Ø6 Lỗ suốt, nước bên 11 Khoan vai khoan tay Drill Ø10 Khoan tay đường nước 12 Cắt dây Máy cắt dây biên dạng lắp EDM inserrt 4.2.12 Gia công khối insert  Insert khuôn âm Khuôn âm có insert ghép vào lịng khn âm Chọn phơi chuẩn: 150x150x40 Bố trí insert lên phơi để tiến hành định vị chấm tâm khoan lỗ máy CNC Tiến hành gá phôi, cắt dây theo biên dạng lỗ ghép máy EDM theo chương trình Khối insert sau cắt dây tiếp tục gia công CNC 3D theo biên dạng chi tiết Dung sai máy cắt dây EDM  0.02 Trước tiến hành cắt dây phải nhiệt luyện (tôi ram) đê tránh cong vênh trình cắt dây 100 Bước Nội dung gia Loại công dao Khoan mồi Center Chế độ cắt Dao F S Ghi T Ø3 100 1200 Ø3.2 100 1200 Lỗ suốt Ø5 100 1200 Chiều sâu 12 drill Khoan lỗ ty đẩy Drill Ø3 Khoan lỗ bu Drill lơng M6 Vát mép (góc mm Chamfer Ø16 120 300 Tapping 100 100 120o) Taro ren M6 M6 MÁY PHAY CNC Phôi Vật liệu: Thép NAK80 Kích thước:150x150x40 Chuẩn MÁY CẮT DÂY CNC Phơi Vật liệu: Thép NAK80 101 Kích thước:150x150x40 Chuẩn MÁY PHAY CNC Phơi Kích thước Vật liệu: Thép NAK80 Chuẩn  Insert khn dương Bước Nội dung gia Loại công dao Khoan mồi Center Chế độ cắt Dao F S Ghi T Ø3 100 1200 Ø4.2 100 1200 Lỗ suốt Ø5 100 1200 Chiều sâu 12 drill Khoan lỗ ty đẩy Drill Ø4 Khoan lỗ bu Drill lông M6 mm 102 Vát mép (góc Chamfer Ø16 120 300 Tapping 100 100 120o) Taro ren M6 M6 MÁY PHAY CNC Phơi Vật liệu: Thép NAK80 Kích thước:150x150x40 Chuẩn MÁY CẮT DÂY EDM Phôi Vật liệu: Thép NAK80 Chuẩn 103 Kích thước:150x150x25 MÁY PHAY CNC Phơi Vật liệu: Thép NAK80 Kích thước Chuẩn 4.3 Qui trình lắp ráp khuôn Bước 1: Lắp khối insert cho khuôn âm khuôn dương Bước 2: Lắp khuôn vào vỏ khuôn Bước 3: Lắp bulong cố định Bước 4: Lắp chốt định vị bạc định vị Bước 5: Lắp chốt hồi, lị xo, ty đẩy, chốt giựt keo vào giữ khuôn dương Lắp đẩy tiếp xúc giữ, lắp vào vị trí chốt khn, cân chỉnh để lắp vị trí 104 Bước 6: Lắp gối, đế khuôn dương, cố định bulong Bước 7: Tương tự khuôn dương, lắp ty đẩy, chốt hồi vào giữ khuôn âm, lắp đẩy tiếp xúc giữ, lắp vào vị trí chốt khn, cân chỉnh để lắp vị trí Bước 8: Lắp lị xo vào đẩy khn âm, sau gối, đế khn âm, cố định bulong đế, lắp nút bịt lò xo, lắp phun 4.4 Bộ khn hồn chỉnh Hình 4.14 Bộ khn hoàn chỉnh 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua q trình thực đề tài, nhóm thiết kế hồn chỉnh khn phần mềm Creo Parametric 6.0 tiến hành mơ dịng chảy nhựa phần mềm Moldex 3D Studio Ưu điểm: có điểm thiết kế lịng khn cách sử dụng gia công 3D làm liền khối lõi ghép insert cho hình dáng chi tiết Nhược điểm: kết cấu chi tiết tương đối phức tạp, gây khó khăn tiến hành gia cơng thực tế Qua đề tài NCKH này, nhóm mong muốn có thêm nguồn tài liệu cho bạn sinh viên yêu thích lĩnh vực thiết kế khn tham khảo Kiến nghị Đây thiết kế tương đối hoàn thiện mà nhóm thực được, có hội tiến hành gia công khuôn ép thử để tạo sản phẩm hoàn chỉnh Đưa phương hướng phát triển: Tăng số lượng sản phẩm lịng khn để tiết kiệm chi phí tăng suất cho doanh nghiệp Thay kênh dẫn nguội thành kênh dẫn nóng để sản phẩm tự tách keo, vết sản phẩm nhỏ tăng tính thẩm mĩ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Sơn Minh - Trần Minh Thế Uyên, “Thiết kế chế tạo khuôn phun ép nhựa”, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [2] Peter Unger (Ed.), “Gastrow Injection Molds-130 Proven Designs”, 4th Edition_Hanser Publishers, Munich; Hanser Gardner Publications, Cincinnati [3] http://moldviet.net/ [4] https://hoangphatplastic.com/ [5] https://ebrary.net/ [6] https://hoccokhi.vn/ [7] Catalog MISUMI 2017 [8] Nguồn FPTS 107 PHỤ LỤC Bản vẽ chi tiết Giá treo Bản vẽ phân rã Bản vẽ lắp Bản vẽ khuôn Thiết kế sản phẩm phần mềm SOLIDWORKS 2019 Thiết kế khuôn phần mềm Creo Parametric 6.0 Mơ dịng chảy phần mềm Moldex 3D Studio 108 S K L 0 ... tưởng áp dụng việc thiết kế lịng khn cho chi tiết có kết cấu phức tạp Kết nghiên cứu: Thiết kế hoàn chỉnh khuôn cho chi tiết Giá treo mô dịng chảy nhựa khn phần mềm Đóng góp mặt giáo dục đào tạo,... cứu tài liệu khuôn nhựa Phân tích mẫu, thiết kế Chi tiết Giá treo (giá đỡ) theo u cầu Tính tốn tất thơng số liên quan khuôn, thiết kế khuôn Mô phần mềm Tài liệu chép tay 01 Người thực Tiết Thị Kim... đáy) theo chi? ??u mở khuôn Phương án 1: chi tiết cho lịng khn Bố trí chi tiết đối xứng nhau, khoảng cách chi tiết 20mm Phần cánh rộng bố trí gần đường keo 31 Hình 3.31 Phương án bố trí chi tiết đối