Đồ án thiết kế khuôn thiết kế khuôn đúc chậu nhựa

THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD T S NGÔ ANH VŨ LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay sản phẩm nhựa đã chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vật liệu nhựa ngày càng có những tính chất ưu.

THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGƠ ANH VŨ LỜI NĨI ĐẦU Ngày sản phẩm nhựa chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân, vật liệu nhựa ngày có tính chất ưu việt chất lượng độ bền … vật liệu khác vật liệu tự nhiên hay vật liệu kim loại tổng hợp ngày không đáp ứng nhu cầu sử dụng cao người mà ngành công nghiệp nhựa phát triển nhanh thời gian qua kéo theo lĩnh vực tạo hình sản xuất chế tạo sản phẩm từ nhựa phát triển theo đặc biệt phải kể đến ngành cơng nghiệp chế tạo khn ép phun cho sản phẩm nhựa đời cho vô số sản phẩm với đủ kiểu dáng chủng loại phục vụ cho đời sống người Việc chế tạo chi tiết có biên dạng phức tạp kéo theo biên dạng lịng khn lõi khuôn phức tạp dẫn đến việc gia công chúng theo phương pháp truyền thống gặp nhiều khó khăn Ngồi việc chế tạo lịng khn, lõi khn cịn phụ thuộc nhiều vào trình độ người thợ, thời gian chế tạo khn dài độ xác lịng khn thường khơng cao Cùng với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ gia công phát triển mạnh mẽ kéo theo ứng dụng phần mềm vào tự động hoá sản xuất tự động hoá lắp giáp ứng dụng phần mềm Solidwork, Master Cam, Cimatron, Catia Việc ứng dụng phần mềm vào sản xuất, đặc biệt lĩnh vực gia công khuôn mẫu, lắp giáp khn tự động, giải khó khăn trước đem lại hiệu kinh tế cao Nắm bắt tình hình em hướng dẫn định hướng để nghiên cứu đề tài: “Thiết kế khuôn đúc chậu nhựa” Đặc biệt việc ứng dụng phần mềm CAD/CAM để thiết kế gia công tự động khn nhựa điển hình với sản phẩm ngẫu nhiên thầy giao cho Sau tuần tìm hiểu thực tế, thu thập tài liệu hướng dẫn tận tình giáo Ngơ Anh Vũ , em hoàn thành đồ án thời hạn với đầy đủ nội dung đề tài giao Trong thời gian vừa qua chúng em cố gắng tìm hiểu loại tài liệu khuôn ép nhựa cố gắng trình bầy vấn đề cách hệ thống nhằm giúp cho người đọc dễ dàng nắm bắt nội dung viết đồ án chúng em Do khả thực tế hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong bảo tận tình thầy cô bạn bè để chúng em hiểu thêm kiến thức chuyên môn Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:1 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 10 tháng 01 năm 2017 Sinh viên thực Lê Nguyên Ngọc Nội dung Phần I: Tổng quan tình hình khn mẫu Việt Nam Phần II: Tổng quan cơng nghệ làm khn Phần III: Q trình làm khuôn gia công khay đựng thuốc Phần I: Tổng quan tình hình khn mẫu Việt Nam Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:2 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ Lịch sử phát triển Trước việc chế tạo chày cối khuôn ép sản phẩm nhựa thường chế tạo phương pháp cắt gọt truyền thống gặp nhiều khó khăn lịng khn có hình dạng phức tạp Việc chế tạo lịng khn cịn phụ thuộc nhiều vào trình độ người thợ, thời gian chế tạo khuôn dài độ xác lịng khn thấp Tại Việt Nam ngành công nghiệp khuôn mẫu bắt đầu thực từ năm 1990 hội thảo khuôn ép nhựa diên lần thành phố Hồ Chí Minh nhà máy nhựa Liên Xô để lại kỹ sư lúc thiếu tài liệu tham khảo khuôn ép nhựa với dự án quốc gia VIE85/012 số, bảng biểu, thông tin kỹ thuật hỗ trợ nhiều tài liệu người Nhật người châu Âu Nước ta việc sản xuất sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, số lượng sở sản xuất ứng dụng khoa học kĩ thuật phần mềm công nghệ vào sản xuất, đặc biệt lĩnh vực gia cơng khn mẫu, giải khó khăn trước đem lại hiệu kinh tế cao Sản phẩm nhựa xuất hầu hết lĩnh vực khoa học kỹ thuật đời sống hàng ngày Trong ngành công nghiệp nhẹ, từ trước đến sử dụng nhiều chi tiết thiết bị chế tạo từ vật liệu Polyme Trong ngành công nghiệp nặng xa hầu hết chi tiết máy, thiết bị đđược chế tạo từ thép Ngày nay, chi tiết chịu lực bắt đầu đđược chế tạo từ vật liệu nhựa, cá biệt số loại nhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu mài mòn chịu môi trthường mà loại thép bị phá huỷ, thay thép để chế tạo chi tiết máy làm việc điều kiện nói Trực quan nhất, đời sống hàng ngày, hầu hết vật dụng cần thiết phục vụ cho sống sản phẩm nhựa Tình hình làm khn Hiện cơng việc làm khn Việt Nam cịn nhiều ngun cơng mà người cơng nhân cịn phải thực thơ sơ ví dụ ngun cơng mài bóng thường người làm khn dùng loại bột cứng ( bột kim cương, bột ơxít nhơm…) trà sát vải nguyên công thường nhiều thời gian làm giảm suất làm khuôn làm tăng giá thành khuôn Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:3 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGƠ ANH VŨ Như ngành cơng nghiệp khuôn mẫu nước ta thời gian gần phát triển mạnh so với giới non trẻ tiếp cận dần với tốc độ phát triển ngành công nghiệp giói Các phần mềm đưa vào Việt Nam năm gần tạo quan tâm thu hút nhiều công ty,doanh nghiệp lớn nhỏ ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, đặc biệt công nghệ chế tạo khuôn mẫu Trang bị máy công cụ gia công điều khiển số CNC để chế tạo khuôn mẫu phục vụ cho sở ngày phổ biến doanh nghiệp Đặc biệt doanh nghiệp miền Bắc kể đến cơng ty Viện tiếp cận sớm với máy CNC chế tạo khuôn mẫu như: Viện IMI, Công ty HAMECO, VINASHIOKI,… song sản phẩm họ mức đơn giản, chất lượng thấp, tuổi thọ ngắn Kĩ thuật CAD/CAM có vai trị đặc biệt quan trọng việc thiết kế chế tạo khuôn mẫu phức tạp có độ xác cao Rất nhiều cơng ty Kim khí Thăng Long, nhựa Hà Nội, Hồ Phát, HAMECO… Đã đầu tư vào phần mềm CAD/CAM như: Solidwork , CATIA, Cimatron, Pro/E, MasterCam… Sản xuất Cơng ty có đóng góp lớn hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM Hiện hầu hết trường đại học, cao đẳng đưa vào giảng dạy môn học CAD/CAM-CNC với kiến thức cập nhật thường xuyên trường ĐHBK Hà Nội, trường ĐH GTVT, trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội, Trường cao đẳng sư phạm Hưng Yên,… Tuy nhiên sinh viên phải “học chay” mà khơng có điều kiện thực hành cách có hệ thống Ngồi ngun nhân khơng có máy CNC cơng nghiệp có mang tính chất trưng bày để sau lý thuyết người học biết hình thù thực tế máy Chính tình hình phát triển sản xuất khuôn mẫu mà chúng em mạnh dạn tìm hiểu nghiên cứu đề tài thiết kế gia công khuôn ứng dụng phần mềm CAD/CAM/CAE để phục vụ cho tốc độ phát triển cao ngành công nghiệp khuôn ép phun Việt Nam Phần II: Tổng quan công nghệ làm khuôn Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:4 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGƠ ANH VŨ Ngun lí hoạt động khuôn ép nhựa: Ta biết khuôn dụng cụ dùng để định hình cho chủng loại sản phẩm định (hình dáng vật liệu ), sản phẩm nhựa Nó lắp ráp từ nhiều chi tiết khí khác Khi khuôn lắp với phận cung cấp chuyển động thích hợp (máy ép nhựa…),nó có khả thực đóng mở khn theo chu kỳ xác định, để tạo khoảng không gian hợp lý có tác dụng tạo hình cho sản phẩm tạo khoảng không gian cần thiết để sản phẩm khỏi khn cách dễ dàng (Khơng phải ngừng máy, sản phẩm cách tự động…) sau có hình dạng đạt u cầu Nhờ mà suất ép sản phẩm nhựa cao Tóm lại chu kỳ hoạt động máy ép tạo sản phẩm sau: - Khung kẹp thực đóng chặt khn - Vật liệu dẻo hố dẻo từ trước bơm vào lịng khn - Áp lực tiếp tục trì (áp lực giữ) - Tại thời điểm trục vít tiếp tục chuyển động quay để hoá dẻo vật liệu chuẩn bị cho lần bơm - Khi chất dẻo bắt đầu nguội nhờ hệ thống làm mát khuôn - Mở khn đẩy sản phẩm ngồi Giới thiệu chung khuôn Khuôn dụng cụ dùng để định hình cho sản phẩm nhựa Nó thiết kế cho sử dụng cho số lượng lớn chu trình để gia cơng sản phẩm thoả mãn yêu cầu cho trước Kích thước kết cấu khn phụ thuộc vào kích thước hình dáng sản phẩm Số lượng sản phẩm cần chế tạo từ khuôn (Số lần ép, số sản phẩm lần ép…) yếu tố quan trọng cần xét tới trình thiết kế khn Bởi dạng sản xuất nhỏ khơng cần đến loại khn có nhiều lịng khn có kết cấu đặc biệt Các yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành khuôn giá thành sản phẩm cần chế tạo khn Các phận khuôn: Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:5 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHN GCVLCD GVHD: T.S NGƠ ANH VŨ -Khn: cụm gồm nhiều chi tiết lắp ráp lại với nhau, nhựa bơm vào, làm nguội, sản phẩm đẩy Sản phẩm tạo hình hai phần khn Khoảng trống hai phần điền đầy nhựa mang hình dạng sản phẩm cần chế tạo - Một phần khn lõm vào xác định hình dạng bên ngồi sản phẩm gọi lịng khn, cịn phần lồi xác định hình dạng bên sản phẩm gọi lõi khuôn - Đường phân khuôn (mặt phân khuôn) mặt phẳng phần tiếp xúc lịng khn lõi khn *) Ngồi lõi khn lịng khn cịn có phận sau: - Tấm kẹp phía trước: kẹp phần cố định khuôn vào máy ép phun - Tấm khn phía trước: phần cố định khn tạo thành phần phần sản phẩm - Tấm khn phía sau: phần chuyển động khn, tạo nên phần phần sản phẩm - Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động khuôn vào máy ép phun - Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép khn khơng bị rơi ngồi - Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn đỡ kẹp phía sau đẩy hoạt động - Tấm giữ: Giữ chốt đẩy với tâm đẩy - Vịng định vị: Bảo đảm vị trí thích hợp vịi phun với khn - Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định khuôn - Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn dẫn tới làm hỏng nửa khuôn sau - Bạc mở rộng: Cùng với bạc để tránh mài mịn làm hỏng kẹp phía sau khối ngăn đỡ - Bộ định vị: Đảm bảo cho phù hợp phần chuyển động phần cố định khuôn - Chốt hồi về: làm cho chốt đẩy quay trở lại khn đóng lại - Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm khuôn mở - Bạc dẫn hướng chốt: để tránh mài mòn hỏng chốt đỡ, đẩy tám giữ chuyển động tương đối chúng - Chốt đỡ: Dẫn hướng chuyển động đỡ cho đỡ tránh khỏi bị cong vênh áp lực cao - Bạc cuống phun: nối vòi phun kênh nhựa với qua kẹp phía trước khuôn trước Đây chi tiết hay sử dụng khn, ngồi tuỳ theo độ phức tạp khuôn mà sử dụng thêm phận khác như: Van dầu, van khí… Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:6 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ bớt số chi tiết để khn hoạt động hiệu (Tham khảo vẽ lắp khuôn) Các loại khuôn phổ biến: -Khuôn hai tấm: Là loại khuôn gồm hai phần khuôn trước (phần khuôn lắp cố định máy ép nhựa) khuôn sau (phần thực chuyển động tịnh tiến thực cơng việc đóng mở khn) Đây loại khn có kết cấu đơn giản (giá thành thấp) sử dụng rộng rãi để chế tạo sản phẩm có kích thước nhỏ, sử dụng miệng phun, hình dạng đơn giản, sản lượng chế tạo ít… - Khn ba tấm: Hệ thống gồm có phận sau: Khuôn trước, khuôn sau hệ thống đỡ Nó có khả tạo hai vùng khơng gian đóng mở khn Một vị trí mở để lấy sản phẩm cịn vị trí mở dùng để lấy kênh nhựa Nhược điểm dạng khn khoảng cách vịi phun máy ép nhựa với lịng khn cần bơm nhựa vào dài, làm giảm áp lực dòng nhựa từ vòi phun vào lịng khn lượng nhựa phế phẩm tiêu tốn hệ thống kênh dẫn nhựa lớn - Khuôn nhiều tầng chế tạo để giữ lực kẹp máy thấp (nghĩa sử dụng cho loại máy có kích thước nhỏ giảm tiền vốn đầu tư vào máy), nhờ sử dụng hệ thống đẩy hai nửa khn Do giữ giá thành sản phẩm hạ sản xuất số lượng sản phẩm lớn PHẦN 3: Qúa trình gia công khuôn chậu nhựa phần mềm Inventor Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:7 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGƠ ANH VŨ I Thiết kế khn cho sản phẩm: Bước 1: Vào Environment – Mold design – Mold Layout Sau đó, thiết lập thơng số hướng mở khuôn ( Adjust Orientation), chọn vật liệu ( select material), phân tích lịng khn lõi khn ( core and cavity) Sau xây dựng xong thông số, tiến hành phân tích chi tiết trước đem vào để thiết lập khuôn Ta thu bảng thông số: Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:8 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ Bước 2: Chọn môi trường Mold Assembly – Mold Base để làm khuôn Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:9 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGƠ ANH VŨ Tiếp sau đó, bắt đầu làm chốt đỡ ( Ejector),thiết đầu phun nhựa ( Sprue bushing), bạc cuống phun ( Locating ring),thiết kế hệ thống làm mát ( cooling component), khóa ( Lock Set) Ta tiếp tục sử dụng bulơng để cố định vị trí bạc cuống phun khóa với khn Ta khn thiết kế hình vẽ: Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:10 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHN GCVLCD GVHD: T.S NGƠ ANH VŨ II Phân tích CAE cho sản phẩm: Vào mơi trường phân tích hình vẽ tiến hành phân tích: Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:11 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ Kết q trình phân tích CAE cho sản phẩm sau:  Giai đoạn phun nhựa (Flow): - Kết phân tích: Biểu thị thơng số: + Nhiệt độ + Áp suất + Vận tốc + Ứng suất + Lực kẹp + Thời gian phun Ta vào phần Result – Fill hình vẽ: Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:12 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGƠ ANH VŨ Đầu tiên ta quan sát dịng chảy nhựa: Kích đúp chuột vào Fill time -> Tool-> Animate result Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:13 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ - + Màu xanh dương thể độ điền đầy khuôn tốt nhất, vùng an toàn Theo mức độ tăng dần, màu đỏ vùng nguy hiểm dễ bị phá hủy + Thời gian để rót đầy chi tiết 4,77s Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:14 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ - Tiếp theo phân tích khả điền đầy khn: Kích đúp chuột vào Confidence of fill: - + Màu xanh thể chất lượng điền đầy khuôn tốt, cịn màu vàng thể điền đầy khn mức độ trung bình Ở chi tiết xét, khơng có màu đỏ, tức chi tiết đúc điền đầy tốt, không tồn khuyết tật -Tiếp quan sát chất lượng sản phẩm, kích đúp vào Quality prediction Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:15 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ -Để kiểm tra rỗ khí xảy q trình rót, kích đúp chuột vào Air Traps Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:16 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ - Kiểm tra đường hàn trình rót, kích đúp Weld lines: Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:17 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ - III Tính tốn số lịng khn : Ta cân nhắc để chọn số lịng khn phù hợp nhờ thơng tin sau: - Kích cỡ máy ép phun (áp suất phun lớn lực kẹp lớn nhất) - Thởi gian giao hàng - Yêu cầu chất lượng sản phẩm - Kết cấu kích thước khn - Giá thành khn - Số lịng khuôn thông thường thiết kế theo dãy số: 1, 2, 4, 6, 8, 12, 24, 32, 48, 64, 96, 128 Vì lịng khn dễ dàng xếp theo hình chữ nhật hình trịn Đối với sản phẩm chậu nhựa kích thước kết cấu khuôn sản phẩm lớn nên ta chọn số lịng khn Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:18 ... THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ bớt số chi tiết để khn hoạt động hiệu (Tham khảo vẽ lắp khuôn) Các loại khuôn phổ biến: -Khuôn hai tấm: Là loại khuôn gồm hai phần khuôn. .. trình gia cơng khn chậu nhựa phần mềm Inventor Sinh viên thực hiện: Lê Nguyên Ngọc Lớp: TĐH TKCK K55 Trang:7 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ I Thiết kế khuôn cho sản phẩm:... K55 Trang:4 THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY VÀ KHUÔN GCVLCD GVHD: T.S NGÔ ANH VŨ Ngun lí hoạt động khn ép nhựa: Ta biết khuôn dụng cụ dùng để định hình cho chủng loại sản phẩm định (hình dáng vật liệu