đồ án thiết kế khuôn thiết kế khuôn đúc khung đồng hồ

TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS 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 … Trong 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 chóng, 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 Cùng với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ gia công phát triển mạnh mẽ, ứng dụng phần mềm vào tự động hoá sản xuất tự động hoá lắp giáp 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 Trên sở đó, để phát huy kiến thức học vào nghiên cứu chế tạo sản phẩm cụ thể, em lựa chọn đề tài: “Thiết kế khuôn đúc khung đồng hồ” Sau tuần tìm hiểu thực tế, thu thập tài liệu hướng dẫn tận tình TS Ngô Anh Vũ nỗ lực thân, em hoàn thành đồ án thời hạn với đầy đủ nội dung đề tài giao Do khả thực tế hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong bảo tận tình thầy bạn bè để chúng em hiểu thêm kiến thức chuyên môn Em xin cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:1 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ Hà Nội, ngày 10 tháng 01 năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Văn Nam MỤC LỤC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:2 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Họ tên sinh viên : Nguyễn Văn Nam Lớp : Tự Động Hóa Thiết Kế Cơ Khí K55 Đề tài : Thiết kế khn đúc khung đồng hồ Giáo viên hướng dẫn : TS Ngô Anh Vũ Nội dung : + Phân tích CAE cho sản phẩm + Tính tốn số lịng khn + Hồn thiện chi tiết khn Hình 1: Chi tiết đúc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:3 TKMH: MÁY VÀ KHN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngơ Anh Vũ PHẦN I TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH KHN MẪU TẠI VIỆT NAM Lịch Sử Phát Triển Ngành công nghiệp khuôn mẫu bắt đầu thực từ năm 1990 Việt Nam hội thảo khuôn ép nhựa diễn thành phố Hồ Chí Minh Cho đến nay, 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 nghệp 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 Trước đây, hầu hết chi tiết máy, thiết bị chế tạo từ thép Ngày nay, chi tiết chịu lực bắt đầu chế tạo từ vật liệu nhựa, cá biệt số loại nhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu mài mịn chịu mơi trường mà loại thép bị phá huỷ Tình Hình Làm Khn Hiện nay, công việc làm khuôn 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 Như ngành công nghiệp khuôn mẫu nước ta thời gian gần phát triển mạnh so với giới cịn non trẻ tiếp cận dần với tốc độ phát triển ngành công nghiệp giới Cùng với phát triển khoa học – công nghệ giới, phần mềm hỗ trợ thiết kế chế tạo sản phẩm CAD/CAM/CAE dần vào Việt Nam, có vai trị đặc biệt quan trọng việc thiết kế chế tạo khn mẫu phức tạp có độ xác cao, thu hút đầu tư, trang bị nhiều công ty Việt Nam, với phần mềm như: Solidwork , CATIA, NX, Cimatron, Pro/E, MasterCam… Hiện hầu hết trường đại học, cao đẳng đưa vào giảng dạy môn học CAD/CAM/CAE-CNC với kiến thức cập nhật thường xuyên Tuy nhiên sinh viên phải “học chay” mà khơng có điều kiện thực hành cách có hệ thống điều kiện sở vật chất chưa đáp ứng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:4 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngơ Anh Vũ 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 đúc Việt Nam PHẦN II TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM KHN Ngun Lí Hoạt Động Ta biết khn 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…), có khả thực đóng mở khn theo chu kỳ xác định, để tạo khoảng khơng 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 (Không phải ngừng máy, sản phẩm cách tự động…) sau có hình dạng đạt u cầu Nhờ mà suất đúc sản phẩm nhựa cao Chu kỳ hoạt động đúc 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 khuôn đẩy sản phẩm 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 tạo 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 chế tạo (Số lần ép, số sản phẩm lần ép…) yếu tố Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:5 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ quan trọng cần xét tới q 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 Về bản, 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 Các phận khuôn: - Một phần khuôn 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 ngồi sản phẩm - Tấm khn phía sau: phần chuyển động khn, tạo nên phần phần ngồi sản phẩm - Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động khuôn vào máy ép phun - Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép khuôn không bị rơi - Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn đỡ kẹp phía sau đẩy hoạt động - Tấm giữ: Giữ chốt đẩy với tâm đẩy - Vòng định vị: Bảo đảm vị trí thích hợp vịi phun với khn - Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định khn - Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mịn dẫn tới làm hỏng nửa khuôn sau - Bạc mở rộng: Cùng với bạc để tránh mài mòn 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 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:6 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ - Bạc cuống phun: nối vòi phun kênh nhựa với qua kẹp phía trước khn 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… 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 công 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: Khn trước, khn 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 vịi 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 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:7 TKMH: MÁY VÀ KHN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngơ Anh Vũ PHẦN III THIẾT KẾ KHN BẰNG PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR I THIẾT KẾ CHI TIẾT: + Lựa chọn phần mềm: Autodesk Inventor Professional 2014 + Sử dụng thơng số kích thước đo đạc trực tiếp đồng hồ + Chi tiết sau thiết kế xong: II Thiết kế khuôn Các bước tiến hành để thiết kế khuôn Inventor: Vào môi trường thiết kế khuôn >> thêm chi tiết Chọn chiều mở khuôn: Hướng lên Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:8 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ Chọn vật liệu: ta chọn vật liệu Polyplastics Tách khn Để tách lịng lõi khn, trước tiên ta cần tạo phơi, sau tạo mặt phân khn tiến hành tách khn (Hình): Hình 2: Tạo mặt phân khuôn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:9 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngơ Anh Vũ Hình 4: Tách lịng lõi Phân tích CAE cho sản phẩm: Vào mơi trường phân tích hình vẽ tiến hành phân tích: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:10 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ Kết trình phân tích CAE cho sản phẩm sau: • Giai đoạn phun nhựa (Flow): - Kết phân tích: Biểu thị thông số: + Nhiệt độ + Áp suất + Vận tốc + Ứng suất + Lực kẹp + Thời gian phun (Hình) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:11 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ - Thời gian điền đầy: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:12 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngơ Anh Vũ - Dịng chảy nhựa: - Sự điền đầy dự kiến: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:13 TKMH: MÁY VÀ KHN GIA CƠNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ - Chất lượng sản phẩm dự kiến: - Dự đốn đường hàn: • Giai đoạn định hình(Pack): Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:14 TKMH: MÁY VÀ KHN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ Truy cập công cụ mục Part Shrinkage Kết phân tích hình: Nội dung phân tích biểu thị gồm: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:15 TKMH: MÁY VÀ KHUÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ + Áp suất + Nhiệt độ + Ứng suất + Lực kẹp + Thời gian làm nguội cổng phun Tính tốn số lịng khn: Với giả định, khách hàng cần làm lô hang Q = 50.000 sản phẩm thời gian T = 10 ngày Nhà xưởng làm việc 8h/ngày Tỷ lệ phế phẩm N = 2%, thời gian chu kỳ tối đa cho phép C =18s (theo tính tốn CAE) Áp dụng cơng thức tính tốn số lịng khn theo u cầu số lượng sản phẩm (Cv) : => Lựa chọn số lịng khn Hồn thiện chi tiết khn phần mềm Autodesk Inventor Sau xác định thông số lịng lõi khn, ta tiến hành hồn thiện khuôn, thêm chi tiết: Cuống phun, hệ thống kênh dẫn, hệ thống tản nhiệt, khóa, chốt đẩy,… Sau hồn thiện, hình dạng khn hình: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:16 TKMH: MÁY VÀ KHN GIA CƠNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Anh Vũ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam Lớp: TĐH Thiết kế khí - K55 Trang:17 ... đạc trực tiếp đồng hồ + Chi tiết sau thiết kế xong: II Thiết kế khuôn Các bước tiến hành để thiết kế khuôn Inventor: Vào môi trường thiết kế khuôn >> thêm chi tiết Chọn chiều mở khuôn: Hướng lên... : Tự Động Hóa Thiết Kế Cơ Khí K55 Đề tài : Thiết kế khuôn đúc khung đồng hồ Giáo viên hướng dẫn : TS Ngô Anh Vũ Nội dung : + Phân tích CAE cho sản phẩm + Tính tốn số lịng khn + Hồn thiện chi... tạp khuôn mà sử dụng thêm phận khác như: Van dầu, van khí… 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