(TIỂU LUẬN) báo cáo CUỐI kỳ môn THIẾT kế và CHẾ tạo KHUÔN ép NHỰA đề tài THIẾT kế KHUÔN ép NHỰA CHO KHUÔN làm KEM

CÁC CHÚ Ý VỀ HÌNH DÁNG HÌNH HỌC PHUN ÉP NHỰA

Góc thoát khuôn

Để dễ dàng tháo sản phẩm khỏi lòng khuôn, mặt trong cũng như mặt ngoài sản phẩm phải có độ côn nhất định theo hướng mở khuôn Yêu cầu này cũng cần áp dụng đối với các chi tiết như gân gia cường, vấu lồi, rãnh,…

Hình 1.1 Góc thoát khuôn trên sản phẩm Ở các khuôn có lõi ngắn hay lòng khuôn nông (nhỏ hơn 5 mm) góc côn ít nhất khoảng 0.25° mỗi bên, khi chiều sâu lòng khuôn và lõi tăng từ 1 đến 2 inch (25.4 ÷ 50.8 mm) góc côn nên tăng lên là 2° mỗi bên Góc côn cần thiết đối với nhựa Polyolefins và Acetals và có kích thước nhỏ góc côn chỉ khoảng 0.5°, nhưng đối với sản phẩm có kích thước lớn, góc côn yêu cầu có thể tới 3° Với vật liệu cứng hơn như Polystyrene, Acrylic,… ngay cả đối với sản phẩm có kích thước nhỏ, góc côn tối thiểu cũng phải là 1,5° Cần chú ý rằng góc côn càng nhỏ, yêu cầu lực đẩy càng lớn; do đó, có thể làm hỏng sản phẩm nếu sản phẩm chưa đông cứng hoàn toàn.

MÔN: Thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa 1

Hình 1.2 Góc vát cho sản phẩm

Khi không thiết kế góc thoát khuôn hay thiết kế không đúng thì ma sát giữa bề mặt sản phẩm và mặt khuôn sẽ rất lớn Khi đó, sản phẩm sẽ bị kẹt lại trong khuôn hoặc nếu đẩy ra ngoài đi chăng nữa thì bề mặt sản phẩm cũng sẽ bị lỗi bởi lực chốt đẩy quá lớn làm thụn bề mặt.

Hình 2.3 Đồ thị chọn góc vát theo chiều cao thành sản phẩm Đồ thị thể hiện mối quan hệ góc vát và chiều sâu vát Với giá trị chiều sâu vát và bề rộng vát có thể tra đồ thị (hình 3.2.4) để tìm ra góc vát hợp lí Hoặc có thể tính theo công thức sau: tan =

Trong đó: C là chiều cao vát (mm);

A là bề rộng vát (mm)

Bề dày

• Rút ngắn thời gian chu kì ép phun và chế tạo khuôn Khi thiết kế hình dáng hình học sản phẩm hợp lý (bề dày đồng nhất, các đoạn chuyển tiếp, ) tránh được các lỗi trên sản phẩm và tăng thời gian điền đầy rút ngắn thời gian chu kì ép phun và chế tạo khuôn.

• Giảm giá thành sản phẩm và khuôn.

• Tiết kiệm vật liệu mà vẫn mang lại hiệu quả sử dụng cho sản phẩm.

• Tránh được các khuyết tật như: cong vênh, lỗ khí, vết lõm, đường hàn,

Hình 1.3 Các khuyết tất do bề dày gây nên

Bề dày sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp không chỉ tới độ cứng vững, tính cách điện, tính chịu nhiệt, mà còn ảnh hưởng đến thẩm mỹ và giá thành sản phẩm Tuy nhiên, cần tránh thiết kế thành chi tiết quá dày vì nhiều lý do.

Thứ nhất, khi tăng bề dày thành sản phẩm thời gian chu kỳ nguội tăng: đối với sản phẩm nhựa ép phun, phải được làm nguội đủ trước khi lấy ra khỏi khuôn để tránh bị méo mó, do đó sản phẩm có bề dày lớn đòi 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 càng dày thì thời gian chu kì càng dài, làm giảm năng xuất dẫn đến tăng giá thành sản phẩm.

Thứ hai, tiết diện quá dày sẽ tạo nên bọng rỗng, túi khí và vết lõm Nếu có thể, nên đảm bảo bề dày đồng đều cho sản phẩm Tuy nhiên, nếu yêu cầu phải thay đổi bề dày thì cần lưu ý rằng, trong quá trình điền đầy, nhựa (keo) sẽ chảy theo hướng có cản trở dòng nhỏ nhất Dòng chảy không đều sẽ ảnh hưởng tới quá trình điền đầy khuôn làm ảnh hưởng tới chất lượng cũng như thẩm mỹ bề mặt sản phẩm.

Hình 1.4 Sản phẩm bị lỗ (bọng) khí khi thành sản phẩm quá dày

Ngoài ra, sự truyền nhiệt sẽ tốt nhất khi sản phẩm có bề dày đồng đều Nếu phần vật liệu bên trong lõi sản phẩm nguội chậm hơn phần vật liệu trên bề mặt, sẽ tạo nên sự co rút không đồng đều trên sản phẩm, co rút không đồng đều và quá mức sẽ gây ra cong vênh.

Hình 1.5 Sản phẩm bị cong vênh

Trong trường hợp, nếu chi tiết không tránh được phải có bề dày khác nhau nhưng thực sự cần thiết vì chức năng sản phẩm, phải thiết kế đoạn chuyển tiếp có chiều dài bằng ba lần bề dày phần mỏng hơn, mục đích là tránh ứng xuất tập trung.

Hình 1.6 Tạo vùng chuyển tieeos giữa hai vùng có bề dày khác nhau 1.2.2 Một số điều cần chú ý

Tùy thuộc vào từng loại sản phẩm mà bề dày sẽ khác nhau, thường từ (0.5 ÷ 4) mm Tuy nhiên, trong một số trường hợp đặc biệt sản phẩm cần đạt được các tính chất như cách điện, chịu nhiệt,… thì độ dày có thể lớn hơn Thực tế cho thấy, bề dày của sản phẩm được làm càng mỏng nhất có thể càng tốt, càng đồng đều càng tốt Bằng cách này, việc điền đầy lòng khuôn và sự co rút của nhựa lỏng sẽ đạt được tốt nhất Ứng suất trong cũng được giảm đi đáng kể.

Nếu sản phẩm không đủ bền thì có thể:

• Dùng vật liệu khác có tính bền cao hơn.

• Tạo các gân tăng cứng hoặc các góc lượn để tăng bền.

Bảng 1.1 Bề dày sản phẩm của một số loại nhựa

Material Recommended wall Recommended wall thickness [mm] thickness [inches]

Góc bo

- Giảm sự tập trung ứng xuất.

- Giúp sản phẩm được làm nguội đồng đều hơn.

- Giảm cản trở dòng chảy làm cho nhựa điền đầy vào lòng khuôn tốt hơn.

- Với giải pháp bo tròn chi tiết, điều quan trọng là phải xác định giá trị hợp lý cho bán kính bo vì góc sắc cạnh sẽ tạo nên sự tập trung ứng xuất và có thể sẽ tạo ra khuyết tật cho sản phẩm.

- Đối với sản phẩm ép phun, nên chọn giá trị bán kính bằng nửa bề dày thành Cũng cần xác định giá trị bán kính bo ngoài để đảm bảo sự đồng đều 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 về sự đồng đều bề dày sản phẩm cũng cần được áp dụng đối với các chi tiết khác trên sản phẩm như các vấu lồi để tránh hình thành các vết lõm, bọng rỗng và tạo nên sự cong vênh sản phẩm.

- Tránh thiết kế sản phẩm có hình dáng hình học không đối xứng, ví dụ như các gân tăng bền nằm về một phía của sản phẩm, điều này làm cho quá trình làm nguội xảy ra không đồng đều gây ra sự co rút không đồng đều dẫn đến sự cong vênh.

Hình 1.7 Góc bo tạo dòng chảy hợp lý hơn

Bán kính bo trong nên nằm trong khoảng từ 0.25 đến 0.6, tốt nhất là 0.5 lần bề dày sản phẩm, bán kính ngoài bằng bán kính trong cộng thêm bề dày sản phẩm Bán kính ngoài nên bằng bán kính trong cộng thêm bề dày sản phẩm: R = r + T

Hình 1.8 Kích thước nên dùng để thiết kế góc bo

Một khi điều này không được thỏa mãn thì sản phẩm dễ bị cong vênh bởi việc nguội không đều giữa phần nhựa bên trong và bề mặt ngoài sản phẩm khiến sự co rút không đều Thêm vào đó ứng suất tập trung cũng tăng lên.

Hình 1.9 Thiết kế góc bo hợp lý

Các khuyết tật thường gặp phải:

Hình 1.10 Các khuyết tật thường gặp

Gân

- Tăng độ bền vững cho sản phẩm.

- Tăng khả năng chống uốn của sản phẩm.

- Gân là chi tiết trên sản phẩm có chức năng tăng cường khả năng chịu lực cho sản phẩm, giúp giảm vật liệu trên nhằm tiết kiệm chi phí và trọng lượng mà vẫn đảm bảo khả năng làm việc tương đương, thậm chí còn tốt hơn.

Hình 1.4.1 Các loại gân thường gặp 1.4.2 Các loại sản phẩm cần gân tăng bền

Vỏ máy, các bộ phận bao bên ngoài cần mặt ngoài có độ bóng, chất lượng tốt với trọng lượng nhẹ.

- Thiết kế gân sao cho bề dày sản phẩm càng mỏng càng tốt Nếu sản phẩm yêu cầu độ cứng vững càng cao thì khoảng cách các gân càng thu ngắn lại.

- Hình dáng hình học gân tăng bền: bề dày, độ cao, góc côn đều liên quan với nhau, nếu bề dày gân quá lớn có thể dẫn đến vết lõm chỗ đối diện với gân và nếu góc côn quá lớn làm cho đỉnh gân quá nhỏ gây khó khăn cho quá trình điền đầy.

- Độ nghiêng của gân mỗi bên khoảng 10, nếu mặt khuôn được mài bóng, thì độ nghiêng của gân có thể là 0.5° Bề dày đáy gân lớn nhất cho phép bằng 0.8 lần độ dày sản phẩm tại nơi đặt gân. Thông thường, bề dày đáy gân từ 0.5-0.8 lần bề dày sản phẩm tại nơi đặt gân.

- Vị trí của gân tăng bền, vấu lồi (bosses) và gussets: gân tăng bền phải nằm thẳng hướng với hướng mở khuôn.

- Các thông số tham khảo khi thiết kế gân:

Hình 1.11 Thông số thiết kế gân

THIẾT KẾ SẢN PHẨM

Các bước cơ bản để thiết kế và bản vẽ chi tiết sản phẩm

2.1.1 Các bước cơ bản để thiết kế sản phẩm trên Creo

Dưới đây là các bước thiết kế 3D cho sản phẩm trên phầm mềm Creo:

Bước 1: vẽ 1 sketch có chiều dài là 100 mm

Bước 2: dùng lêch sweep vẽ 2 section ở 2 đầu mút của sketch line ban đầu nối lại với nhau.

Hình 2.4 2 section được nối lại

Bước 3: dùng lệch round R=5 với biên dạng vừa vẽ bằng lệch sweep

Hình 2.5 Round các cạnh với R=5mm

Bước 4: tạo đường bậc trên bề mặt sản phẩm Đầu tiên ta vẽ biên dạng bậc.

Hình 2.6 sketch của bậc trên khay kem Tiếp theo ta extrude 1,5 mm dựa trên sketch vừa vẽ

Tiếp theo mirror extrude vừa vẽ sang mặt bên kia

Hình 2.8 Mirror extrude sang mặt bên kia

Bước 3: ta dùng lệch shell để tao bề dày cho sản phẩm là 3mm

Hình 2.9 Tạo bề dày cho sản phẩm Bước 4 Pattern sản phẩm vừa tạo ra 4 cái

Bước 5: vẽ viền bao quanh 4 chi tiết Đầu tiên tạo mặt phẳng đi xuống 3mm tính từ mặt phẳng ban đầu của sản phẩm

Tiếp theo vẽ biên dạng bao quanh sản phẩm có chiều dài 160 mm còn rộng 100 mm

Hình 2.12 vẽ sketch biên dạng bao quanh sản phẩm

Tiếp theo: extrude xuống bề mặt vừa tạo ở bước ở trên

Bước 6: round các bề mặt vừa tạo

Bán kính trong được tính bẳng 0.5xT= 0.5.3=1,5 mm

Bán kính ngoài bằng kính trong cộng cho bề dày bằng 1,5+3=4.5 mm

Hình 2.14 bo bán kình ngoài

Hình 2.15 Bo bán kính trong

Hình 2.16 Bo góc các cạnh

Hình 2.17 Round các cạch bậc ngoài

Hình 2.18 Round các cạnh bậc trong

Bước 7: tạo gân cho sản phẩm Đầu tiên tạo plan ở giữa lòng khuôn

Hình 2.19 Tạo plan để vẽ gân Tiếp theo tạo sketch vẽ đường line dài 9mm

Hình 2.20 Vẽ đường line dài 9mm

Tiếp theo dùng lệch sweep blend để vẽ 2 sketch nối lại với nhau

Gốc côn, chiều dài và rộng của gân đều tuân thủ theo lý thuyết Đó là bề dày là 0.8 T = 2,4 mm

Hình 2.23 Gân hình thành sau khi nối 2 sketch Tiếp theo round các cạch của gân

Hình 2.24 Round các cạnh của gân Cuối cùng là mirror gân vừa vẽ sang nửa bên đối diện

Hình 2.25 Mirror gân sang bên đối diện

Bước 9 vẽ gân nhưng biên dạng của gân và cách làm thì hoàn toàn giống bước 8

2.1.2 Bản vẽ chi tiết sản phẩm

Hình 2.27 Bản vẽ chi tiết

Vật liệu nhựa được sử dụng cho sản phẩm

Nhựa PP (Polypropylene) là một loại nhựa nhiệt dẻo polymer có độ cứng, dai và kết tinh được sản xuất từ monome propene (hoặc propylene) Nhựa PP có công thức hoá học là (C3H6)n

Hình 2.28 Công thức hoá học của nhựa PP

Một số tính chất quan trọng nhất của nhựa PP là:

• Kháng hóa chất: Các bazơ và axit pha loãng don don phản ứng dễ dàng với polypropylen, điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn tốt cho các thùng chứa chất lỏng như chất tẩy rửa, sản phẩm sơ cứu, v.v.

• Độ đàn hồi và độ dẻo dai: Nhựa PP sẽ hoạt động với độ đàn hồi trên một phạm vi lệch nhất định (giống như tất cả các vật liệu), nhưng nó cũng sẽ bị biến dạng dẻo sớm trong quá trình biến dạng, do đó, nó thường được coi là vật liệu "cứng" Độ dẻo dai là một thuật ngữ kỹ thuật được định nghĩa là khả năng biến dạng của vật liệu (dẻo, không đàn hồi) mà không bị vỡ

• Chống biến dạng: Polypropylen vẫn giữ được hình dạng sau nhiều lần xoắn, uốn và / hoặc uốn Tài sản này đặc biệt có giá trị để làm bản lề sống.

• Cách điện: polypropylen có điện trở rất cao và rất hữu ích cho các linh kiện điện tử.

• Độ trong & xuyên ánh sáng: Mặc dù nhựa polypropylen có thể được làm trong suốt, nhưng nó thường được sản xuất để có màu đục tự nhiên Polypropylen có thể được sử dụng cho các ứng dụng trong đó một số chuyển ánh sáng là quan trọng hoặc là nơi có giá trị thẩm mỹ Nếu độ truyền qua cao được mong muốn thì các loại nhựa như Acrylic hoặc Polycarbonate là lựa chọn tốt hơn.

Tỉ trọng: PP vô định hình0.85g/cm 3

PP tinh thể 0.95g/cm 3 Độ dãn dài :250-700% Độ bền kéo:30-40N/mm 2 Độ dai va đập:3.28-5.9kJ/m 2 Điểm nóng chảy :~160℃ Độ co rút vật liệu nhựa : 1-3%

2.2.2 Kiểm tra và hiệu chỉnh góc thoát khuôn trên sản phẩm

Dựa vào đồ thị hình 1 ta có được góc thoát khuôn sản phẩm cần nằm trong khoảng:1.5-3º

Kiểm tra lại sản phẩm thiết kế bằng phần mềm Creo ta có:

Hình 2.29 kiểm tra góc thoát khuôn

Hình 2.30 kiểm tra góc thoát khuôn

Qua mô phỏng ta thấy góc thoát khuôn sản phẩm thiết kế đã đạt yêu cầu góc thoát khuôn đã đề ra do vậy ta không cần chỉnh sửa lại góc thoát

2.2.3 Kiểm tra bề dày sản phẩm

Với sản phẩm là nhựa PP thì bề dầy sản phẩm là 0.8-3.8mm

Bằng cách sử dụng phần mền Creo ta kiểm tra lại được bề dầy sản phẩm sau thiết kế Dưới đây là các bước thực hiện kiểm tra bề dầy của sản phẩm:

Hình 2.31 Kiểm tra bề dày sản phẩm

Kết luận: Qua quá trình mô phỏng tính toán trên creo, thì sản phẩm đã đạt đúng yêu cầu về bề dầy khi thiết kế đối với loại nhựa gia công là PP

2.2.4 Tính khối lượng sản phẩm

❖ Khối lượng sản phẩm sau khi thiết kế đạt :0.206kg

Hình 2.31 Tính khối lượng vật qua inventor

TÁCH KHUÔN SẢN PHẨM VÀ PHÂN TÍCH CAE

Ứng dụng CAE tìm vị trí cổng vào nhựa phù hợp

Vì ta chọn khuôn ép sản phẩm là khuôn 3 tấm nên ta sẽ tạo 4 cổng vào nhựa vào 4 lòng khuôn.

- Tạo 4 điểm point bên trên 4 lòng khuôn của sản phẩm.

Mold Analysis → chọn Gates → nhập đường kính cổng vào nhựa là 3 mm kết quả cho ta như hình bên dưới

Hình 3.1 Tạo cổng vào nhựa

Ta nhập hệ số co rút của sản phẩm nhựa PP là 15%

Hình 3.2 Nhập hệ số co rút

Gán vật liệu cho sản phẩm.

Ta chọn Analysis trên thanh công cụ sẽ mở hộp thoại ta nhập công suất phun ép 70% máy ép là 90MPa như hình bên dưới và nhấn run để phần mềm chạy mô phỏng

Hình 3.4 Thiết lập thông số

Khả năng điền đầy tốt

Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa nguội

Ta chọn tiết diện kênh dẫn là hình thang hiệu chỉnh Vì nó chỉ gia công trên 1 nửa lòng khuôn nên dễ gia công, chỉ xếp sau kênh dẫn tiết diện hình tròn về hiệu năng.

Từ hình bên dưới ta tính được: D = Tmax+1.5 mm = 3 +1.5= 4,5 mm ta chọn tiết diện kênh dẫn bằng 5 mm và góc côn là 10°

Hình 3.6 Tiết diện hình thang hiệu chỉnh

Hình 3.7 Kênh dẫn thiết kế trên phần mềm

Thiết kế miệng phun: ở đây ta dùng miệng phun điểm chốt vì sản phẩm ép bằng khuôn 3 tấm

Hình 3.8 kích thước cho miệng phun điểm chốt

Biết s của sản phẩm bằng 3 mm nên ta có thể tính các kích thước của miệng phun như ở dưới

Hình 3.9 kích thước miệng phun khi thiết kế Kích thước cuống phun theo lý thuyết

Hình 3.10 Kích thước cuống phun lý thuyết

Hình 3.11 Kích thước cuống phun thiết kế

Hình 3.12 Kích thước thiêt kế đuôi nguội chậm

Hình 3.13 kênh dẫn nguội hoàn chỉnh

Tách khuôn sản phẩm

Hình 3.15 khuôn dương 3.3.3 Khuôn âm

Phân tích dòng chạy nhựa trong moldex

hình 3.18 Mô phỏng thời gian điền đầy

Hình 3.20 Mô phỏng đường hàn

Hình 3.21 Mô phỏng áp xuất

Hình 3.22 Mô phỏng nhiệt độ

Hình 3.23 Nhiệt độ làm nguội

Hình 3.24 thời gian làm mát

Hình 3.25 Nhiệt độ nóng chảy

Hình 3.26 Tỉ lệ co rút

Hình 3.27 Hiệu quả làm mát

THIẾT KẾ BỘ KHUÔN HOÀN CHỈNH

Các bước tiến hành thiết kế bộ khuôn trên creo

Ở đây nhóm tác giả dùng phương pháp vẽ tay thay vì chọn lấy khuôn tự động bằng modul EMX

Dựa vào file đã tách khuôn ta lấy luôn file đó và dùng các lệch extrude để chỉnh sửa lại bộ khuôn cho phù hợp cũng như dùng lệch create component để thực hiện thiết kế các bộ phần còn lại của bộ khuôn

Bước 1: Từ file tách khuôn ban đầu ta điều chỉnh lại kích thước cho phù hợp với tiêu chuẩn futaba

Chọn lại mục TACH_KHUON_WRK.PRT hiện trên thanh model tree -> chọn vào edit definition để chỉnh lại các kích thước của khuôn như bề rộng, bề dày, chiều cao của tấm runner,chiều cao của tấm khuôn âm và chiều cao của tấm khuôn dương sao cho phù hợp với tiếu chuẩn futaba MDC DC 3030 130 60 100

Hình 4.2 Chỉnh sửa lại kích thước workpiece cho phù hợp

Bước 2: tiến hành tra bảng tiêu chuẩn futaba MDC DC 3030 130 60 100 để vẽ thêm tấm kẹp trên, tấm kẹp dưới cũng như gối đỡ Để vẽ thêm các tấm như thế ta dùng lệch create component

4.3 Tạo component mới trong môi trường tách khuôn trên creo

Bước 3: sau khi được bộ khung khuôn gồm các tấm khuôn thì ta tiếp tục vẽ các bộ phận còn lại (các chi tiết này đều tra theo tiêu chuẩn misumi) ở đây chỉ liệt kê 1 vài chi tiết nổi bật vì 1 bộ khuôn có rất nhiều chi tiết.

- Vòng định vị: tra theo tiêu chuẩn misumi ( LRJS), tài liệu [1], trang 791

Có tác dụng để gắn vào đầu phun máy ép cũng như để cố định các chi tiết khác như bạc cuống phun,

Hình 4.4 Tiêu chuẩn LRJS của vòng định vị

Hình 4.5 Kích thước vòng định vị vẽ trên phần mềm

- Bạc cuống phun: chọn theo tiêu chuẩn straight type SJBC, tài liệu [1], tr 769

Hình 4.6 Tiêu chuẩn bạc cuống phun SJBC

Hình 4.7 Kích thước bạc cuống phun vẽ trên phần mềm

- Bạc có vai của support pin (GBAM), tài liệu [1], tr915

Hình 4.1 Tiêu chuẩn bạc có vai GBAM

Hình 4.9 Kích thước bạc có vai vẽ trên phần mềm

- Support pin: có tác dụng là giới hạn khoảng mở của khuôn ( SPP-OC), tài liệu [1], tr908

Chiều dài của bạc cuống phun được tính bằng khoảng mở khuôn lấy kênh dẫn cộng thêm 15 + chiều dài các tấm khuôn+ cộng thêm khoảng mở lấy xương keo = 95+130+25+30+10 = 290 mm

Hình 4.10 Tiêu chuẩn support pin SPP-OC

Hình 4.11 Kích thước support pin vẽ trên phần mềm

- Puller rod (PBTN), tài liệu [1], tr1013

Có tác dụng là mở khoảng lấy xương keo và giật xương keo

Hình 4.12 tiêu chuẩn puller rod PBTN

Hình 4.13 kích thước puller rod được vẽ trên phần mềm

- Stop bolt: STBG, tài liệu [1], trang 1011

Dùng để gắn vào puller both, khoảng hở S là 10 mm là khoảng giật xương keo ra khỏi chi tiết

Hình 4.14 Kết cấu cấu puller both

Hình 4.15 Kích thước của puller both

- Tension link: TLH, tài liệu [1], trang 1032

Dùng để giới hạn khoảng mở lấy sản phẩm của khuôn.

Hình 4.16 Tiêu chuẩn tension link TL

Hình 4.17 Kết cấu tension link được vẽ trên phần mềm

- Roller lock: MLPKH, tài liệu [1], trang 1027

Dùng để khoá 2 nửa khuôn âm và dương không cho mở trước khi khoảng mở khuôn kênh dẫn và giật xương keo được mở, sau khi mở được 2 khoảng trên thì lực kéo mở khuôn âm và dương thắng được lực ma sát nên roller lock sẽ mở để 2 nửa khuôn mở ra.

Hình 4.18 Kết cấu của roller lock set

Hình 4.19 kết cầu roller lock set được vẽ trên phân mềm

- Runner lock pin: RLR, tài liệu [1], trang 799

Có tác dụng là giật kênh dẫn ra khỏi sản phẩm nhưa

Hình 4.20 Tiêu chuẩn runner lock pin RLR

Hình 4.21 kích thước runner lock pin vẽ trên phần mềm

- Runner ejector set: RES, tài liều [1], trang 808

1 bộ runner ejector set gồm: pin, housing, spring Có tác dụng đẩy xương keo ra khỏi runner lock pin.

Hình 4.22 Tiêu chuẩn runner ejector set RES

Hình 4.23 Kích thước lần lượt của pin, housing và spring

- Lò xo của chốt hồi SWR30-70, tài liệu [1], trang 1237 có tác dụng hồi lại 1 phần tấm giữ vả tâm lót khi đẩy sản phẩm trước khi chốt hồi làm hồi hết

Hình 4.24 Tiêu chuẩn lo xo SWR30-70

Tra bảng ta có D7 mm, L= 100 mm, FP%.L = 50 mm, d& mm

Hình 4.25 Kết cấu lò xo vẽ trên phần mềm

Tấm khoá khuôn: OPPF, tài liệu [1], trang 1040

Có tác dụng khoá những tấm khuôn lại ngăn chúng mở khi không sử dụng

Hình 4.26 Tiêu chuẩn của khoá khuôn OPPF

Tra bảng ta chọn D = 6,5 mm, B= 20 mm, A= 200 mm, C= 180 mm, S= 10 mm, T= 6mm

Hình 4.27 Kết cấu của khoá khuôn vẽ được vẽ trên phần mềm

- Ốc nâng tấm khuôn: CHI, tài liệu [1], trang 1211 tác dụng để nâng tấm khuôn lên khi lắp ghép vào máy ép

Hình 4.28 Kích thước của ốc treo CHI

Tra bảng ta được: H`mm, l'mm, M16, a`mm, b= 35mm, c= 12.5mm, D0mm

Hình 4.29 Kết cấu của ốc treo được vẽ trên phần mềm

=> Ngoài những chi tiết được nêu ở trên thì bộ khuôn còn rất nhiều chi tiết chưa được liệt kê như ốc,… Tất cả các chi tiết đó đều được lấy theo tiêu chuẩn misumi.

Thiết kế hệ thống đẩy, thoát khí và làm mát

Hình 4.30 kết cầu hệ thống đẩy chung

Sau khi sản phẩm trong khuôn được làm nguội, khuôn được mở ra, lúc này sản phẩm còn dính trên lòng khuôn do sự hút của chân không và sản phẩm có xu hướng co lại sau khi được làm nguội nên cần hệ thống đẩy để đẩy sản phẩm ra ngoài.

- Đơn giản hóa (không quá phức tạp đối với khuôn, cơ cấu nhỏ, nhẹ và hiệu quả) - Độ cứng của chốt đẩy khoảng 40 ÷ 45 HRC, được gia công chính xác và được lắp theo hệ thống trục, độ chịu mài mòn tốt vì quá trình phun ép có chu kì rất nhỏ, bạc dẫn lại không tự bôi trơn nên rất nhanh mòn, tuổi thọ sẽ giảm Tấm đỡ Chốt đẩy Tấm đẩy Tấm giữ Gối đỡ Chốt kéo cuống phun 77 - Tốc độ tác động lên sản phẩm nhanh, tác động cùng lúc nhiều nơi đối với sản phẩm có bề rộng lớn (ty lói), tác động cục bộ đối với sản phẩm ngắn (tấm lói – lói bửng), tác động lên sản phẩm không đồng phẳng (ống lói), hay với sản phẩm có bề sâu (khí nén) - Có khoảng đẩy và lực đẩy phù hợp để đẩy sản phẩm - Có thể lấy sản phẩm ra dễ dàng và không ảnh hưởng đến hình dạng sản phẩm, tính thẩm mỹ của sản phẩm - Hệ thống đẩy phải nằm trên khuôn di động (khuôn 2 tấm).

Lựa chọn hệ thống đấy cho bộ khuôn thiết kế

Hệ thống đẩy sản phẩm, được lắp trên tấm đẩy sản phẩm và dùng các chốt đẩy, có nhiều chốt đẩy để lựa chọn, như: Kiểu Straight, kiểu shoulder, Sleeve Assy,

Hình 4.31 Các loại hệ thống đẩy

Ta chọn kiểu chốt đẩy dạng straight vì đây là kiểu chốt hồi phổ biến, dễ gia công và khá đơn giản

Hình 4.32 Tiêu chuẩn chốt đẩy DEPL

Mã sản phẩm theo tiêu chuẩn misumi là DEPL có chiều dài được tuỳ chọn

Sau khi tra ta được H=9mm, P=5mm, L$6,48mm Ta dùng 4 chốt đẩy vào 4 lòng khuôn của chi tiết để đẩy sản phẩm ra khỏi lòng, khuôn

Hình 4.33 Kết cấu chốt đẩy được vẽ trong phần mềm

Thoát khí qua mặt phân khuôn

Sự lựa chọn đầu tiên là rãnh thoát khí được bố trí ở mặt phân khuôn vì dễ gia công và vệ sinh. Những rãnh này đóng vai trò như một cầu nối giữa lòng khuôn và môi trường ngoài giúp đưa không khí thoát ra khỏi lòng khuôn

- Cấu tạo của rãnh thoát khí được chia làm hai phần chính: rãnh dẫn và rãnh thoát Bảng 4.1

Chiều sâu vị trí đầu rãnh dẫn

Hình 4.34 cách bố trí hệ thống thoát khí trên mặt phân khuôn

Thoát khi trên kênh dẫn

-Để tăng thêm khả năng thoát khí ra khỏi lòng khuôn nên bố trí thêm hệ thống thoát khí trên kênh dẫn.

-Rãnh thoát khí sẽ được bố trí thành 1 vòng khép kín quanh chu vi của kênh dẫn và cũng được dẫn ra ngoài bởi các rãnh thoát.

- Do trong kênh dẫn đã tồn tại không khí trước khi nhựa được dẫn vào.

- Do đó khi nhựa được dẫn vào kênh dẫn sẽ dồn thêm không khí trong kênh dẫn vào trong lòng khuôn.

- Nhựa với nhiệt độ và áp xuất cao cộng với nhiệt độ và áp xuất sẵn có sẽ tiếp tục tích tụ thêm và lòng khuôn gây nên hiện tượng quá nhiệt làm hư hỏng chi tiết.

- Vì vậy, thiết kế thêm hệ thống thoát khí trên kênh dẫn để thoát không khí ra ngoài hơn là đẩy thêm không khí vào lòng khuôn.

Dựa vào bảng 4.1 để tra, do dùng nhựa PP nên ta chọn chiều sâu rãnh dẫn là 0,02 mm còn chiều sâu rãnh thoát bằng 20d= 0,4 mm

Hình 4.34 Hình ảnh chiều sâu kích thước rãnh dẫn và rãnh thoát

Hình 4.35 cách bố trí hệ thống thoát khí trên kênh dẫn 4.3.3 Hệ thống làm mát

Tầm quan trọng của hệ thống làm mát

Thời gian làm nguội chiếm khoảng 60% thời gian của chu kỳ khuôn,vì thế việc làm sao để có thể giảm thời gian làm nguội nhưng vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm là quan trọng, nhiệt độ chảy của nhựa đưa vào khuôn thường vào khoảng 150°C ÷ 300°C, khi nguyên liệu nhựa được đưa vào khuôn ở nhiệt độ cao này, một lượng nhiệt lớn từ nguyên liệu nhựa được truyền vào khuôn và thông qua hệ thống làm nguội giải nhiệt khuôn Nếu hệ thống làm nguội vì một nguyên nhân nào đó chưa đưa được nhiệt ra khuôn một cách hữu hiệu, làm nhiệt độ trong khuôn không ngừng tăng lên, làm tăng chu kỳ sản xuất.

- Giữ cho khuôn có nhiệt độ ổn định để nguyên liệu nhựa có thể giải nhiệt đều.

- Giải nhiệt nhanh, tránh trường hợp nhiệt giải không kịp, gây nên hiện tượng biến dạng sản phẩm gây ra phế phẩm.

- Giảm thời gian chu kỳ, tăng năng xuất sản xuất

Thiết kế hệ thống làm mát trên chi tiết

Bảng 4.2 Kích thước đường làm nguội trong thiế kế

Hình 4.36 Hệ thống làm mát trên khuôn âm

Bề dày thành sản phẩm sản phẩm W=3mm

Có đường kính kênh làm nguội Dmm

Khoảng cách từ tấm kênh làm nguội đến thành sản phẩm a-= 20mm

Khoảng cách giữa 2 tâm của kênh dân nguội b=2,5D%mm

Hình 4.37 Hệ thống làm mát trên khuôn dương 4.4 Hoàn thiện bộ khuôn

Hình 4.38 Bộ khuôn hoàn chỉnh

Bảng trình tự các nguyên công và thông số chế độ cắt

Bước 1: phay thô biên dạng như hình

Hình 5.1 bề mặt gia công ở bước 1 Tính toán chế độ cắt

Bảng 5.1 Bảng thông số các đại lượng có trong công thức tính toán

Dựng dao endmill ỉ12, vật liệu là hợp kim cứng

Số vòng quay trục chính: n 1000

Vc = 80 ( ứng với cột đường kính 10-20 và hàng vật liệu dao hợp kim cứng)

D = 12 mm ( đường kính của dao)

Trong đó: fz = 0,03 (ứng với dao hợp kim cứng và cột có đường kính dao là 10-20 mm ) z = 2 ( ứng với dao có 2 lưỡi cắt) n = 2200 (số vòng quay trục chính)

Bước 2: phay tinh bề như hình 5.2

Hình 5.2 Bề mặt gia công ở bước 2

Tính toán chế độ cắt

Ta dùng lại dao endmill 12 như ở bước 1 nhưng với step over nhỏ hơn gấp đôi để bề mặt gia công nhìn đẹp hơn, vật liệu làm dao hợp kim cứng.

Trong đó: f z = 0,03 (ứng với dao hợp kim cứng và cột có đường kính dao là 10-20 mm ) z = 2 ( ứng với dao có 2 lưỡi cắt) n = 2200 (số vòng quay trục chính)

Bước 3: phay tinh bề mặt như hình

Ta dùng lại dao endmill 12 như ở bước 2, vật liệu làm dao là hợp kim cứng.

Trong đó: f z = 0,04 (ứng với dao hợp kim cứng và cột có đường kính dao là 10-20 mm) z = 2 ( ứng với dao có 2 lưỡi cắt) n = 2200 (số vòng quay trục chính)

Bước 4 Phay thô bề mặt như hình

Ta dùng lại dao endmill 12 như ở bước 2, vật liệu làm dao hợp kim cứng

Trong đó: fz = 0,03 (ứng với dao hợp kim cứng và cột có đường kính dao là 10-20 mm ) z = 2 ( ứng với dao có 2 lưỡi cắt) n = 2200 (số vòng quay trục chính)

Bước 5 Phay tinh bề mặt

Ta dựng dao milling ỉ8, vật liệu làm dao là thộp giú cú phủ.

Vc = 40 ( ứng với cột đường kính 5-10 và hàng vật liệu dao thép gió có lớp phủ)

Trong đó: fz = 0,03 (ứng với cột đường kính 5-10 và hàng vật liệu dao thép gió có lớp phủ) z = 2 ( ứng với dao có 2 lưỡi cắt) n = 2200 (số vòng quay trục chính)

Bước 6 Phay tinh biên dạng như hình

Hình 5.6 biên dạng gia công ở bước 6

Ta dựng dao ball ỉ2, vật liệu làm dao là thộp giú cú phủ.

Chọn n = 6000 v/ph là số vòng quay lớn nhất của máy

Trong đó: f z = 0,03 (ứng với cột đường kính 3-5 và hàng vật liệu dao thép gió có lớp phủ) z = 2 ( ứng với dao có 2 lưỡi cắt) n = 6000 (số vòng quay trục chính)

Bước 7 Phay thô biên dạng như hình dưới

Hình 5.7 Biên dạng gia công ở bước 7

Bước8: phay tinh biên dạng như hình dưới

Hình 5.8 Bề mặt gia công ởbước 8

Bước 9: phay tinh biên dạng như hình

Hình 5.9 biên dạng gia công ở bước 9

Bảng tóm tắt chế độ cắt

Workpiece: 300 ×300×160 mm3 Material: C45 steel Clamp: hydraulic vice jaws Cutting paramaters

Spindle Cut Step feed depth Step speed (rpm) over (mm)

Các bước lập trình gia công trong creo

Bước 1: Khởi động module NC Assembly và đưa chi tiết vào môi trường làm việc.

- Thực hiện: File > New > Manufacturing > NC Assembly

Hình 5.10 khởi động module NC assemby

Thực hiện: sau khi cửa sổ nhỏ làm việc ở bước 1 hoàn thành nhấn Ok ( nhớ kích không chọn vào ô use default template ) >1 cửa sổ template mới hiện ra > ta chọn template mmns_mfg_nc_abs > Ok

Hình 5.11 Cửa sổ chọn template

Thực hiện: reference model > Chọn chi tiết > lắp bằng ràng buộc defaut

Hình 5.12 Lắp chi tiết vào môi trường gia công Bước 4 Tạo phôi tự động

Thực hiện: shape> chọn mặt chi tiết > extrude

Workpiece > chọn chọn create workpiece > ghi tên work piece > chọn extrude - dưới cùng vẽ lại biên dạng > chọn done > chọn reference > vẽ biên dạng bao quanh lên 160 mm

Hình 5.13 Tạo phôi tự động

Bước 5: chọn gốc tạo độ ở giữa để làm chuẩn gia công Ở trong bảng coordinate system ta chọn 1 mặt ở trên và 2 mặt đi qua tâm chi tiết sao cho trục z luôn hướng lên trên và trục x, y như hình dưới.

Hình 5.14 Gốc toạ độ làm chuẩn gia công

Bước 5: Chọn máy gia công

Thực hiện work centre > Mill > ok

Hình 5.15 Chọn máy gia công

Bước 6 Chuẩn bị chu trình gia công ( gồm chọn chuẩn máy và mặt phẳng an toàn)

Thưc hiện: Operation > chọn chuẩn gia công vừa làm ở bước 5 > chọn mặt phẳng an toàn > nhập giá trị bằng 10 mm > OK

Các chu trình gia công

Các chu trình trong từng bước

Chu trình thứ nhất: Chu trình vollume rough được thực hiện ở bước 1,2 và 3

Ta lấy bước gia công 1 làm ví du:

Bước 1: Tạo mill geometry bằng lệch mill vollume

Thực hiện: mill vollume > chọn extrude > chọn mặt phẳng trên cùng > vẽ lại biên dạng bằng với kích thước phôi offset ra ngoài 5mm > OK > chọn extrude đến mặt phẳng cần gia công > Ok > ở cửa sổ mill vollume nhớ chọn trim rồi chọn chi tiết > Ok

Hình 5.16 Tạo mill geomegtry bằng lệch mill vollume

Bước 2: Chọn chu trỡnh vollume > edit dao chọn dao endmill ỉ12 setting ở ụ nhớ 1 > qua cửa sổ parametter điền vào các thông số gia công cần thiết như các hình dưới

Hình 5.17 Chọn dao gia công

Hình 5.18 Thông số gia công cần thiết

Sau khi chọn các thông số gia công cần thiết như trên ta phải nhấn chọn vào cửa số edit parametter để chọn lại thông số hướng dao ăn vào phôi 1 góc 5° để dao ăn phôi êm hơn và bền dao hơn Cụ thể chọn cut entry exit là ramp và ramp angle là 5°.

Hình 5.19 edit parameter Ở bước gia công 2 và 3 cũng dùng lại dao như bước 1 nhưng thông số step over nhỏ hơn gấp đôi là 3 để đường dao nhìn đẹp hơn do đây là bước gia công tinh lại lượng thô mà bước gia công 1 để lại. Dưới đây là hình ảnh mill vollume bước gia công 2 ở mặt trên và bước gia công 3 ở mặt dưới.

Hình 5.20 Mill vollume của bước gia công 2 và 3

Chu trình thứ hai: profile milling

Chu trình này có ở bước gia công 4 và 5

Thứ tự thực hiện ở bước gia công 4. chọn chu trỡnh profile milling > chọn dao ỉ12 như ở chu trỡnh vollume > chọn reference là các mặt gia công > chọn parameter Sau khi làm xong 1 lòng khuôn ta dùng lệch pattern ra các lòng khuôn còn lại

Hình 5.21 Chọn bề mặt gia công

Thứ tự thực hiện ở bước gia công 5. chọn chu trỡnh profile milling > chọn dao milling ỉ8 > chọn reference là cỏc mặt gia cụng > chọn parameter Sau khi gia công xong 1 lòng khuôn ta dùng lệch pattern ra các lòng khuôn còn lại.

Hình 5.25 Chọn thông số gia công

Chu trình thứ 3: chu trình surface

Chu trình này có ở bước gia công 6,7,8 và 9 Ở đây ta lấy ví dụ chu trình surface ở bước 6 làm đại diện vì các bước gia công sau đều dùng lại dao như nhau, chỉ khác bề mặt gia công. chọn chu trình surface milling > 1 của sổ seq setup hiện ra ngoài các ô đã được chọn mặc định ta chọn thêm ô name > nhấn done > đặt tên cho chu trình là S1 > cửa sổ chọn dao hiện ra ta chọn dao ball ỉ2 rồi apply > OK > Cửa sổ parameter hiện ra ta chọn thụng số thớch hợp > OK > chọn surface nhấn done

Hình 5.27 Chọn thông số gia công

Kết quả gia công

Hình 5.29 Kết quả gia công

Tiêu đề	Thiết Kế Khuôn Ép Nhựa Cho Khuôn Làm Kem
Tác giả	Lê Công Lập, Lê Minh Khang
Người hướng dẫn	TS. Trần Văn Trọn
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TP. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Thiết Kế Và Chế Tạo Khuôn Ép Nhựa
Thể loại	Báo cáo Cuối Kỳ
Năm xuất bản	2021-2022
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	7,34 MB