Nội dung chính của đồ án: Nội dung chính của đồ án: + Nghiên cứu tổng quan về công nghệ phun ép nhựa; + Tìm hiểu, thiết kế, và tách khuôn mô hình rổ nhựa công nghiệp; + Mô phỏng dòng chả
GIỚI THIỆU
Lý do chọn đề tài
Hiện nay, ngành nhựa đã trở thành một ngành có tốc độ tăng trưởng khá cao, nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ nhựa ngày càng tăng, các sản phẩm, các chi tiết từ nhựa được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: điện, điện tử, viễn thông, giao thông vận tải, nông nghiệp, thủy sản,… Điều đó tạo điều kiện cho nền công nghiệp chế tạo khuôn mẫu phát triển mạnh
Tuy nhiên trong quá trình học tập, nhóm nghiên cứu nhận thấy việc tiếp cận và nghiên cứu về khuôn phun ép nhựa trên cơ sở lý thuyết và mô phỏng thôi là chưa đủ, một số sinh viên vẫn gặp khó khăn trong việc hiểu về cấu tạo khuôn và nguyên lý hoạt động của một số loại khuôn Vậy nên việc ứng dụng mô hình khuôn vào giảng dạy là cần thiết nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy và khơi gợi đam mê cho sinh viên về lĩnh vực thiết kế và chế tạo khuôn mẫu Trong đó khuôn slide sử dụng chốt xiên là một trong những loại khuôn phức tạp và gây khó khăn cho nhiều sinh viên trong việc tìm hiểu về nó
Vì những lý do đó nhóm nghiên cứu chọn lên ý tưởng cho đề tài nghiên cứu, mô phỏng và chế tạo “Thiết kế và chế tạo mô hình bộ khuôn phun ép hai tấm có slider để mở undercut ngoài”
Các bài báo nghiên cứu:
- Bài báo của nhóm tác giả Lutfi Khoirul Miftakhul Ni’am , Cahyo Budiyantoro , Muhammad Budi Nur Rahman: “DESAIN DAN OPTIMASI INJECTION MOLD SISTEM SLIDER PADA PRODUK PREFORM STICK T15” đăng trên trang web
“researchgate.net” vào năm 2017 [1] Trong bài viết này nhóm tác giả đã nghiên cứu, thiết kế và tối ưu hệ thống mở undercut và phân tích hệ thống làm mát cho sản phẩm
- Bài báo của nhóm tác giả L D Mahajan, P N Ulhe: “ANALYSIS OF INJECTION MOLDING PROCESS TO REDUCED DEFECTS (SHORT-SHOT)” đăng trên web
“researchgate.net” vào năm 2018 [2] Bài báo này đề cập đến các thông số để tối ưu quá trình ép sản phẩm Trong bài nghiên cứu này, các tác giả đã phân tích các thông số để giảm thiểu các khuyết tật trong quá trình ép khuôn Kết quả là tốc độ đóng khuôn có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng sản phẩm Áp suất khuôn và áp suất phun ảnh hưởng không đáng kể
- Bài báo của nhóm tác giả Dzanko Hajradinovic, Hazim Basic, Marin Petrovic: Optimization of a Cooling System Design in a Complex Injection Mold” đăng trên
12 web “researchgate.net” vào năm 2019 [3] Bài báo này trình bày cách tối ưu các kênh làm mát trên sản phẩm có hình dạng phức tạp Bài báo giải quyết được vấn đề về hệ thống làm mát trên slider của khuôn
- Bài báo của nhóm tác giả Hong-Seok Park, Đặng Xuân Phương: Optimization of Conformal Cooling Channels with Array of Baffles for Plastic Injection Mold” trên wed “researchgate.net” vào năm 2010 [4] Bài báo nghiên cứu về thuật toán để tính toán sự phân bố nhiệt thông qua độ dày khuôn để qua đó tối ưu hệ thống làm mát bằng vách ngăn.
Tính cấp thiết của đề tài
Sản phẩm của đề tài sẽ là nguồn tài liệu trực quan, đem lại giá trị cho việc học tập và nghiên cứu cho sinh viên Đề tài sẽ đóng góp một phần vào công tác giảng dạy tại Khoa
Cơ khí chế tạo máy ĐH SPKT TP.HCM
Thông qua đề tài này, nhóm muốn áp dụng những kiến thức đã học được để góp phần hỗ trợ việc học môn học Thiết kế, chế tạo khuôn mẫu cho các khóa sau của trường.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1 Ý nghĩa khoa học Áp dụng những kiến thức đã học được để đi sâu nghiên cứu thêm về các loại khuôn nhằm khẳng định tầm quan trọng của công nghệ khuôn mẫu trong đời sống hiện nay
Tạo thêm tiền đề cho nhiều ý tưởng sáng tạo nhằm thúc đẩy phát triển ngành công nghệ khuôn mẫu nói chung và tăng năng suất cho quá trình sản xuất rổ nhựa công nghiệp nói riêng.
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
- Nghiên cứu về công nghệ phun ép nhựa
- Tìm hiểu về slide trượt sử dụng chốt xiên của khuôn ép các sản phẩm có hình dạng phức tạp
- Thiết kế và gia công mô hình khuôn ép nhựa
- Lắp ráp và thử nghiệm cơ cấu của bộ khuôn
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mô hình khuôn ép nhựa hai tấm có cơ cấu mở slider ép ra sản phẩm sọt nhựa công nghiệp
- Đề tài tập trung tính toán, nghiên cứu, mô phỏng, thiết kế và chế tạo mô hình khuôn dựa trên lý thuyết khuôn ép nhựa
- Kích thước của sản phẩm sọt nhựa theo tỉ lệ thu nhỏ so với thực tế nhằm tiết kiệm chi phí: 79 mm × 79 mm × 43 mm
- Kích thước mô hình khuôn: 250 mm × 240 mm × 220 mm
- Mô hình khuôn có vật liệu: Nhôm A7075.
Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện đề tài, nhóm tác giả đã tiến hành các phương pháp sau:
- Nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng các kiến thức căn bản về khuôn, thiết kế và gia công cơ khí để tính toán, xây dựng bản vẽ và chế tạo các chi tiết của mô hình
- Phương pháp so sánh: đưa ra các phương án thiết kế dựa trên mô phỏng và giá thành từ đó đưa ra được phương án tốt nhất
- Phương pháp thực nghiệm: Nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát, mô phỏng qua phần mềm, học hỏi kinh nghiệm từ các chuyên gia trong lĩnh vực, tiến hành gia công.
Kết cấu của đồ án
- Chương 2: Tổng quan về vật liệu nhựa
- Chương 3: Cơ sơ lý thuyết
- Chương 4: Thiết kế sản phẩm và tính toán dòng chảy nhựa
- Chương 5: Tính toán thiết kế lòng khuôn
- Chương 6: Ứng dụng cae thiết kế bộ khuôn hoàn chỉnh
- Chương 7: Quy trình công nghệ gia công
TỔNG QUAN
Tổng quan về vật liệu nhựa
Nhựa (chất dẻo) hay Polime là các hợp chất cao phân tử được hình thành do sự lặp lại của một hoặc nhiều lần các chuỗi mắc xích Monome Các Monome này được cấu thành từ các nguyên tử cacbon (C) kết hợp với oxy (O), lưu huỳnh (S), nito (N),… trong đó các nhóm phân tử khác nhau sẽ được liên kết vào mạch cacbon (C) để hình thành tính chất của nhựa Vật liệu nhựa có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ nguyên sự biến dạng đó khi thôi tác dụng Nhựa được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong công nghệ ép phun
Nhựa được phân làm nhiều loại, thông thường thì nhựa sẽ được phân loại theo các tiêu chí như: ứng dụng, tính chất
- Phân loại theo ứng dụng, nhựa được chia làm 3 loại:
+ Nhựa thông dụng: là loại nhựa được sử dụng rộng rãi trong chế tạo các vật dụng thường ngày Loại nhựa này có giá thành thấp, nguồn nguyên liệu dồi dào, tuy nhiên có một số loại sử dụng nhiều lần sẽ gây hại cho sức khỏe con người
+ Nhựa kỹ thuật: đây là loại nhựa có cơ tính vượt trội hơn so với các loại nhựa thông thường Được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm công nghiệp, trong hàng không, quân sự vì ưu điểm nhẹ nhưng vẫn đảm bảo được độ bền Một số loại nhựa kỹ thuật thông dụng như: POM (Polyacetal), Teflon, PA (Polyamid),…
+ Nhựa chuyên dụng: đây là loại nhựa được tổng hợp chỉ để dùng trong các trường hợp đặc biệt
- Phân loại theo tính chất, nhựa được chia làm 2 loại:
+ Nhựa nhiệt dẻo: đây là loại nhựa sẽ hóa lỏng khi ở nhiệt độ cao và hóa rắn khi làm nguội mà không làm thay đổi tính chất cơ học, vì thế nên đây là loại nhựa có thể tái chế Nhựa nhiệt dẻo thường được sử dụng phổ biến trong đời sống hằng ngày, được ứng dụng để làm đồ gia dụng,… Một số loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến: Polypropylene (PP), Polystyrene (PS), Polyethylene terephthalate (PET hay PETE),…
+ Nhựa nhiệt rắn: đây là loại nhựa có nhiệt độ nóng chảy cao, không thể tái định hình hay nấu chảy khi đã qua một lần xử lý nhiệt hoặc đúc, đùn, vì thế đây là loại nhựa không thể tái chế Nhựa nhiệt rắn có độ bền cơ học tốt, chồng mài mòn, chịu
15 được nhiệt độ cao Một số loại nhựa nhiệt rắn: Nhựa epoxy, phenol formaldehyde (PF),…
Vật liệu nhựa HDPE
Vật liệu nhựa mà nhóm chọn cho đề là nhựa HDPE (High Density Polyethylene) Đây là nhựa tổng hợp dùng phổ biến nhất trong sản xuất hiện nay Nhựa HDPE có cấu trúc phân tử đặc biệt bao gồm các etylen kết hợp với nhau để tạo thành chuỗi dài Điều này tạo ra cấu trúc linh hoạt, chịu áp lực, va đập, đồng thời chống lại sự hòa tan, ăn mòn bởi hóa chất, tác nhân môi trường khác Với các đặc tính trên, HDPE ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như đóng gói, chế tạo sản phẩm nhựa, sóng nhựa, pallet nhựa, ống dẫn nước, hệ thống thoát nước, đồ chơi,…
- Trọng lượng nhẹ nhưng chịu được va đập cao
- Chịu được hóa chất độc hại, chống ăn mòn, chống ẩm
- Tái chế được, giá thành rẻ
- Độ bền vượt qua cả nhựa LLDPE và LDPE
- Khó liên kết bằng mối hàn
- Dễ bị nứt, liên kết nhựa bị phá vỡ do thay đổi nhiệt đột ngột
2.2.3 Đặc điểm của nhựa HDPE
- Thừa hưởng các tính chất của nhựa PE
- Ít chịu tác động từ ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trực tiếp
- Khả năng chống ăn mòn tốt
Bảng 2.1: Bảng thông số nhựa HDPE
Tỉ trọng 0.933 - 1.27g/cc Độ cứng, Rockwell R 80.0 - 112 Độ bền kéo tối đa 15.2 - 45.0 MPa Độ bền kéo ở điểm uốn 2.69 - 60.7 MPa Độ hấp thụ nước 0.0100 - 0.300% Độ giãn dài ở điểm gãy 3.00 - 1900%
16 Độ giãn dài ở điểm uốn 7.00 - 14.0%
Mô đun đàn hồi 0.483 - 1.75 GPa Độ bền uốn 16.5 - 91.0 MPa
Mô đun uốn 0.500 - 4.83 GPa Điện trở suất 1.00 - 1.00e+20 ohm-cm Điện trở bề mặt 100 - 1.00e+17 ohm Nhiệt độ hóa rắn 111.9 °C
Khả năng cháy, UL94 HB - V-0 Nhiệt độ xử lý 180 - 255°C Nhiệt độ nóng chảy 126 °C
Hệ số dãn nở nhiệt x 10 -5 12.5 – 18.0 cm/°C
2.2.4 Ứng dụng của nhựa HDPE
Nhựa HDPE được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
- Điện tử, viễn thông: Dùng làm ống dẫn, cáp, vỏ bọc cáp quang
- Công nghiệp đóng gói: Dùng làm sọt nhựa, thùng nhựa, ống dẫn
- Ngoài ra nhựa HDPE còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực đồ gia dụng
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về khuôn nhựa
Khuôn nhựa là dụng cụ được áp dụng phổ biến để chế tạo các sản phẩm nhựa có hình dạng từ đơn giản đến phức tạp với nhiều kích cỡ khác nhau bằng phương pháp định hình Khuôn được thiết kế và chế tạo dựa vào hình dáng, kích thước và các yêu cầu cụ thể của sản phẩm
Khuôn sản xuất sản phẩm là một cụm gồm nhiều chi tiết được lắp ghép lại với nhau, được chia ra làm 2 phần khuôn chính là:
- Core (phần khuôn đực, khuôn di động): được gá trên tấm di động của máy ép nhựa
- Cavity (phần khuôn cái, phần khuôn cố định): được gá trên tấm cố định của máy ép nhựa
Ngoài ra, khoảng trống giữa cavity và core (phần tạo ra sản phẩm) được điền đầy bởi nhựa nóng chảy Sau đó, nhựa được làm nguội, đông đặc lại rồi lấy ra khỏi khuôn bằng hệ thống lấy sản phẩm hoặc thao tác bằng tay Sản phẩm thu được có hình dạng của lòng khuôn
Trong một bộ khuôn phần lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn (hay còn gọi là khuôn âm, khuôn cái, cối, cavity), còn phần lồi ra sẽ xác định hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi (hay còn gọi là khuôn dương, khuôn đực, chày, core) một bộ khuôn có thể có một hoặc nhiều lòng khuôn và lõi Phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi được gọi là mặt phân khuôn
Hình 3.1: Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng
Kết cấu chung của một bộ khuôn
Ngoài core và cavity ra thì bộ khuôn còn nhiều bộ phận khác Các bộ phận này lắp ghép với nhau tạo thành hệ thống cơ bản của bộ khuôn, bao gồm:
Hệ thống dẫn hướng và định vị: gồm tất cả các chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, vòng định vị, bộ định vị, chốt hồi,… có nhiệm vụ giữ đúng vị trí làm việc của hai phần khuôn khi ghép lại với nhau để tạo thành lòng khuôn chính xác
Hệ thống dẫn nhựa vào lòng khuôn: gồm bạc cuốn phun, kênh dẫn nhựa và miệng phun làm nhiệm vụ cung cấp nhựa từ đầu phun máy ép vào lòng khuôn
Hệ thống đẩy sản phẩm: gồm các chốt đẩy, chốt hồi, chốt đỡ, bạc chốt đỡ, tấm đẩy, tấm giữ, khối đỡ,… có nhiệm vụ đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi ép sau khi ép xong
Hệ thống lõi mặt bên: gồm lõi mặt bên, má lõi, thanh dẫn hướng cam chốt xiên, xylanh thủy lực,… làm nhiệm vụ tháo những phần khuôn thể tháp (undercut) ra được ngay theo hướng mở của khuôn
Hệ thống thoát khí: gồm có những rảnh thoát khí, có nhiệm vụ đưa khuôn khí tồn động trong lòng khuôn ra ngoài, tọa điều kiện cho nhựa điền đầy lòng khuôn dễ dàng và giúp sản phẩm khộng bị bọt khí hoặc bị cháy
Hệ thống làm nguội gồm các đường nước, các rãnh, ống dẫn nhiệt, đầu nối,… có nhiệm vụ ổn định nhiệt độ khuôn và làm nguội sản phẩm một cách nhanh chóng
Hình 3.2: Kết cấu khuôn 2 tấm với cơ cấu mở undercut
1 Tấm kẹp trên: dùng để kẹp vào phần cố định của máy ép nhựa
2 Bạc dẫn hướng: giúp chốt dẫn hướng dễ dàng di chuyển và định vị
3 Chốt dẫn hướng: giúp 2 phần di động và cố định của khuôn được định vị chính xác khi đóng khuôn
4 Chốt hồi: giúp dẫn hướng tấm kẹp và tấm đẩy di chuyển tịnh tiến theo đúng hướng, đồng thời giúp cho lò xò không bị cong trong quá trình đẩy sản phẩm
5 Gối đỡ: trợ lực chon tấm di động, tạo không gian cho hệ thống đẩy
6 Lò xo hồi: đẩy hệ thống đẩy về vị trí ban đầu
7 Tấm đẩy: dùng để đẩy hệ thống ty lói
8 Tấm kẹp dưới: dùng để kẹp phần di động của máy ép nhựa
9 Bạc cuốn phun: dùng để dẫn nhựa lỏng từ đầu phun và khuôn
10 Vòng định vị: dùng để định vị khuôn với máy ép nhựa
11 Tấm cố định: khuôn cái
12 Cơ cấu giữ chốt xiên
13 Khối nêm: có tác dụng cố định vị trí của hệ thống mở undercut khi khuôn đóng
14 Khối trượt: nối với slide, di chuyển trong quá trình mở khuôn để tách slide ra khỏi sản phẩm
15 Chốt xiên: có tác dụng dẫn hướng, mở khối trượt
16 Cơ cấu giữ: giới hạn hành trình, giữ khối trượt lúc khuôn mở hoàn toàn
18 Tấm di động: khuôn đực
19 Ty lói: có tác dụng đẩy sản phẩm tách khỏi lòng khuôn
20 Tấm gá lói: dùng để cố định ty lói trong hệ thống đẩy
Hệ thống tháo undercut mặt ngoài
Undercut là đặc điểm hình dạng sản phẩm bị vướng, ngăn không cho lấy sản phẩm theo hướng mở khuôn Phân loại có undercut mặt trong và undercut mặt ngoài
Một số undercut điển hình:
- Ren trong hoặc ren ngoài
- Rãnh trên bề mặt trong của vật thể
Hình 3.3: Một số undercut điển hình [5]
Những bề mặt có undercut trên sản phẩm được tách thành những bề mặt lõi riêng biệt và rút theo hướng khác với hướng mở khuôn để giải phóng sản phẩm
Hệ thống dùng để tháo undercut thường chiếm khoảng 15-30% giá thành bộ khuôn cũng như tăng giá thành sản phẩm ép nhựa Đối với những undercut nhỏ và vật liệu đủ dẻo thường dùng phương pháp đẩy cưỡng bức để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn mà không cần dùng các hệ thống lõi mặt bên
Hệ thống mở undercut (slides) thường được sử dụng để tháo undercut phía ngoài Chuyển động trượt được tác động bởi cơ cấu cơ khí
Hình 3.4: Tháo undercut mặt ngoài sử dụng lõi trượt [5]
Một hệ thống mở undercut cơ bản gồm các thành phần sau:
- Chôt xiên: chức năng dùng để tác động di chuyển khối trượt Góc nghiêng của chốt xiêng hợp với phương đứng thường khoảng 5-28 Độ lớn của góc nghiêng và chiều dài chốt quyết định hành trình trượt của lõi mặt bên
- Lõi trượt: là một phần của khuôn tạo hình chi tiết, thường trượt trên tấm chống mòn và được giữ trong hệ thống ray dẫn hướng
- Ray dẫn: giữ lõi trượt, đảm bảo cho lõi trượt chuyển động chính xác và nhẹ nhàng không có bất kỳ sự xê dịch nào
- Tấm chống mòn: tạo bề mặt cho lõi trượt di chuyển, chống mài mòn trong suốt vòng đời của bộ khuôn
- Cơ cấu giữ: giữ lõi trượt tại thời điểm khuôn mở hoàn toàn
- Khối nêm: khóa lõi trượt đứng yên trong quá trình phun ép Nêm chịu toàn bộ lực ép, chốt xiên không chạm vào lõi trượt trong suốt quá trình này
Hình 3.5: Các thành phần của lõi trượt [5]
Hình 3.6: Thống số cơ bản của lõi trượt [5]
- : góc nghiêng của khối khóa
- : Góc nghiêng của chốt xiên
- Khe hở giữa lỗ và chốt xiên thường là 0.5mm
Trong quá trình phun ép và làm nguội, sản phẩm nhựa bao ở ngoài lõi và thể tích co lại Để tháo phải thắng lực co rút và lực ma sát
Công thức tính lực kéo:
- p: ứng suất co rút của sản phâm nhựa Sản phẩm nhựa được làm nguội trong khuôn 19.6 Mpa và được làm nguội ngoài khuôn 39.2 Mpa
- A: diện tích mặt của lõi bao bởi sản phẩm nhựa (m 2 )
- F: lực kéo (N) Lực uốn của chốt xiên: F b =F / cos(trong đó là góc nghiêng của chốt xiên) b Khoảng cách trượt
Kéo lõi ra khỏi vị trí khuôn đến nơi không còn ảnh hưởng của lực đẩy Khoảng cách di chuyển này gọi là khoảng cách trượt Thông thường, khoảng cách trượt được tính bằng chiều sâu của lỗ cộng thêm khoảng cách an toàn, thường là 2 3mm
- H: là hành trình mở khuôn được yêu cầu bởi chốt xiên để hoàn thành khoảng cách trượt (mm)
- S: Khoảng cách trượt (mm) c Góc nghiêng của chốt xiên Độ lớn của góc nghiêng chốt xiên không chỉ liên quan đến lực uốn của chốt xiên và lực kéo thực hiện được, nhưng cũng được kết nối với chiều dài làm việc của chốt xiên,
23 khoảng cách trượt và hàng trình mở khuôn Góc thường được chọn trong khoảng 12 25 d Đường kính chốt xiên
Công thức tính đường kính chốt xiên có thể suy ra từ vật liệu cơ khí:
- : Góc nghiêng của chốt xiên
- F b : Lực uốn của chốt xiên (N)
- b : ứng suất uốn cho phép, thường là 140Mpa cho thép cacbon e Tính toán chiều dài chốt xiên
Chiều dài làm việc của chốt xiên L có liên quan đến hành trình rút lõi S, góc nghiêng
của chốt xiên cũng như góc nghiên tạo hình bởi trượt và đường phân khuôn thông thường có giá trị là 0
Phần lớn những tính toán liên quan đến thông số chốt xiên dựa trên tính toán quan hệ giữa góc nghiêng và hành trình rút lõi, chiều dài chốt xiên và hành trình mở khuôn Những thông số khác nhau như lực rút và đường kính của chốt xiên được xác định dựa trên cơ sở kinh nghiệm
Hình 3.7: Chiều dài chốt xiên [5]
THIẾT KẾ SẢN PHẨM VÀ TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY NHỰA
Thiết kế sản phẩm
4.1.1 Tổng quan về sản phẩm
Thiết kế sản phẩm với kích thước phù hợp với kích thước tổng thể của bộ khuôn mà nhóm dự tính là 250250220 mm
Vì yếu tố kinh tế và kích thước đã dự tính mà nhóm đã chọn kích thước:
- Dài rộng cao: 79 mm 79 mm 43 mm
- Bề dày sản phẩm: 1 mm Để đáp ứng yêu cầu về chịu tải ở sản phẩm thực tế, bề dày sản phẩm càng mỏng càng tốt nhưng cũng đủ để điền đầy sản phẩm và đáp ứng được điều kiện gia công nên nhóm chọn tiết diện gân hình chữ nhật với chiều cao 2,5 mm, chiều rộng 1mm
Sản phẩm sẽ được thiết kế trên phần mềm Solidworks 2021, đây là một phần mềm tối ưu, phù hợp cho việc thiết kế sản phẩm được dễ dàng
Bước 1: Khởi động phần mềm Solid Works 2021 → New→ Part
Hình 4.1: Khởi động phần mềm
- Bước 2: Extrude khối 717140 và fileet 4 góc với R = 10 mm
Hình 4.2: Tạo khối cho sản phẩm
- Bước 3: dùng lệnh Shell, chọn 2 mặt đáy của khối để tạo thành xung quanh sản phẩm
Hình 4.3: Tạo thành xung quanh sản phẩm
- Bước 4: Dựng đáy và đường gân ngang xung quanh sản phẩm (bề dày 1mm)
Hình 4.4: Tạo đáy và đường gân xung quanh sản phẩm
- Bước 5: Tạo các đường gân dọc xung quanh sản phẩm
Hình 4.5: Tạo các đường gân dọc
Hình 4.7: Sử dụng các lệnh pattern để tạo lưới cho sản phẩm
Hình 4.8: Tay cầm sản phẩm
- Bước 8: Tạo các ô lưới ở mặt đáy sản phẩm
Hình 4.10: Sử dụng lệnh pattern để tạo lưới mặt đáy sản phẩm
- Bước 9: Tạo chân cho sản phẩm
Hình 4.11: Chân đế sản phẩm
- Bước 10: Tạo gân ở mặt đáy sản phẩm
Hình 4.12: Kích thước đường gân
Hình 4.13: Đường gân mặt đáy sản phẩm
Hình 4.14: Sản phẩm hoàn chỉnh
Kênh dẫn nhựa có chức năng dẫn nhựa được nấu chảy đi đến lòng khuôn để điền đầy lòng khuôn Ở đây, đề tài của nhóm chỉ có 1 lòng khuôn nên nhóm sẽ thiết kế chỉ cần một cuống phun
Hình 4.15: Cấu tạo cuống phun
Dựa vào điều kiện sản phẩm và máy ép ta chọn:
Hình 4.16: Kênh dẫn nhựa trực tiếp
Bạc cuống phun là linh kiện dùng để dẫn nhựa nóng chảy từ đầu vòi phun nhựa của máy ép vào lòng khuôn Bạc cuống phun có nhiều loại, cần chọn loại phù hợp với máy ép và sản phẩm Ở đây nhóm chọn bạc cuống phun 2 bulông theo tiêu chuẩn của Misumi [6] trong tài liệu “Misumi [6] standard components for Plastic Mold 2015” trang 761 mã SBBH
Hình 4.17: Bạc cuốn phun theo tiêu chuẩn Misumi [6]
Với các thông số kích thước:
Hình 4.18: Thống số kích thước bạc cuốn phun
- Hệ thống làm mát Để đưa nhựa vào điền đầy lòng khuôn thì nhựa phải được nung nóng ở nhiệt độ khá cao Khi nhựa đã được điền đầy vào lòng khuôn ta cần phải hạ nhiệt cho lòng khuôn và sản phẩm Để định hình cho sản phẩm không bị biến dạng khi tách sản phẩm ra khỏi lòng khuôn, khi hạ xuống một nhiệt độ nhất định, sản phẩm sẽ chuyển sang dạng rắn Vì thế mà hệ thống làm mát là một phần quan trọng của khuôn ép nhựa Để hiệu quả hạ nhiệt được tối ưu thì ta cần thiết kế hệ thống làm mát hợp lý Hệ thống làm mát sẽ giúp nhiệt độ khuôn luôn ở mức độ ổn định để khi bắt đầu chu kỳ ép mới khuôn sẽ không bị mất nhiệt quá nhanh, tránh những khuyết tật trên sản phẩm Thời gian làm mát chiếm tỉ lệ khá lớn trong tổng thời gian của một chu kỳ ép, chiếm trên 50% tổng thời gian chu kỳ Vì lý do đó, thiết kế hệ thống làm mát hợp lý cũng sẽ tiết kiệm rất nhiều thời gian của 1 chu kỳ ép, từ đó tăng năng suất đồng thời giảm thiểu khuyết tật trên sản phẩm
Hình 4.19: Biều đồ phân bố thời gian chu kỳ làm mát
Có 2 cách làm nguội: làm nguội bằng không khí, làm nguội bằng nước hoặc hỗn hợp ethylene glycol và nước
Yêu cầu đối với chất lỏng làm nguội
Cần phải lựa chọn loại chất làm mát phù hợp với từng loại sản phẩm
• Nhiệt độ đầu vào phụ thuộc vào yêu cầu về tốc độ làm nguội của sản phẩm
• Tốc độ dòng chảy phải đủ lớn
• Phương thức làm mát: Có nhiều phương thức làm mát
Hình 4.20: Một số phương thức làm mát
+ Làm mát bằng vách ngăn (Baffle) + Làm mát bằng vòi phun (Bubbler) + Làm mát bằng đẳng áp (Isobar) + … Ở đây với thiết kế của sản phẩm, nhóm đã chọn làm mát bằng vách ngăn (Baffle) ở tấm khuôn dương và hệ thống làm mát xuyên qua cả tấm khuôn ở tấm khuôn âm
Với bề dày thành sản phẩm 1mm ta chọn đường làm mát với đường kính 8mm
Hình 4.21: Hệ thống làm mát xuyên qua tấm khuôn âm
Hình 4.22: Hệ thống làm mát sử dụng Buffle ở tấm khuôn dương
Sử dụng phần mềm Moldex 3D Studio 2021 mô phỏng dòng chảy nhựa
Phần mềm Moldex là phần mềm CAE hàng đầu trong lĩnh vực khuôn ép nhựa Phần mềm có thể giúp người dùng hạn chế được các khuyết tật, các loại sai, hỏng thường gặp trong quá trình ép nhựa
4.2.1 Các bước mô phỏng quá trình ép nhựa
- Bước 1: Khởi động phần mềm Moldex3d Studio 2021
Hình 4.23: Phần mềm Moldex3d Studio 2021
- Bước 2: Tạo project mới: New → Nhập tên và thư mục làm việc
Hình 4.24: Nhập tên và thư mục làm việc
- Bước 3: Import file thiết kế của sản phẩm, kênh dẫn nhựa và đường làm mát vào
Sau khi đã chuyển những file thiết kế qua dạng file step thì ta chọn Import Geometry để thêm các chi tiết cần mô phỏng vào môi trường làm việc
Hình 4.26: Các chi tiết đã import
- Bước 4: Chọn chức năng, nhiệm vụ của từng chi tiết: Nháy đúp chuột vào các chi tiết đường làm mát → Attribute: Cooling Channel
Hình 4.27: Chọn cooling channel Nháy đúp chuột vào các chi tiết sản phẩm ép → Attribute: Part
Nháy đúp chuột vào các chi tiết kênh dẫn nhựa→ Attribute: Cold Runner
- Bước 5: Chọn điểm vào nhựa: Tại Model → Melt Entrance
Hình 4.30: Chọn điểm vào nhựa
- Bước 6: Nhập kích thước thể tích tổng quát của bộ khuôn: 250250116.2
Hình 4.31:Nhập kích thước thể tích tổng quát của bộ khuôn
Hình 4.32: Nhập kích thước thể tích tổng quát của bộ khuôn
- Bước 7: Chọn hướng vào và ra của chất làm mát: Model → Inlet/Outlet
Hình 4.33: Chọn Inlet và Outlet
- Bước 8: Kiểm tra hệ thống làm mát: Model → Check Cooling System
Hình 4.34: Kiểm tra hệ thống làm mát
- Bước 9: Thiểt lập các thông số lưới và tiến hành chia lưới cho các chi tiết: Mesh → Parameter → Mesh → Generate
Hình 4.35: Set Solid Mesh Parameter
Hình 4.36: Chia lưới cho các chi tiết
Hình 4.37: Kết quả chia lưới
Sau khi có kết quả chia lưới ta tiến hành bước kiểm tra lưới: Mesh → Final Check
- Bước 10: Thêm vật liệu cho sản phẩm từ thư viện của phần mềm: Home → Material
→ Material Wizard → Moldex3D Bank→ HDPE
Hình 4.39: Chọn vật liệu HDPE từ thư viện vật liệu
- Bước 11: Nhập các thông số khi ép để tiến hành mô phỏng: Home → Process
- Bước 12: Chọn các loại mô phỏng: Analis → Full
- Bước 13: Tiến hành mô phỏng quá trình ép nhựa
Hình 4.45: Tiến hành mô phỏng
Các thông số, vật liệu, thiết kế sẽ cho ra các kết quả mô phỏng là khác nhau, cần điều chỉnh cho quá trình ép được tối ưu nhất Với sản phẩm của nhóm được làm từ vật liệu HDPE sẽ cho ta kết quả sau: a Quá trình Filling & Packing
- Thời gian điền đầy (Melt Front Time)
Hình 4.46: Thời gian điền đầy
Hình 4.47: Biểu đồ phân bố thời gian điền đầy sản phẩm
Qua kết quả mô phỏng ta thấy được thời gian để nhựa được điền đầy sản phẩm Nhựa được điền từ vị trí màu đỏ (0.00 giây) đến vị trí cuối cùng là màu xanh (0.913 giây) Dựa vào biểu đồ phân bố thời gian ta thấy được thời gian điền đầy được phân bố khá đồng đều, chỉ duy nhất điểm cuối cùng của sản phẩm là phần màu xanh sẽ tốn thời gian điền đầy hơn các phần còn lại
Với tổng thời gian điền đầy là 0.913 giây thì kết quả điền đầy trên là hợp lý, nhựa được phân bố đồng đều trên toàn sản phẩm, không có hiện tượng thiếu nhựa Thời gian điền đầy khá ngắn b Rỗ khí (Air traps)
Vì bộ khuôn không liền khối và dựa trên kết quả phân tích ta thấy được các rỗ khí được phân bố ở các khe hở giữa các tấm khuôn với nhau và thêm khe hở ở các hệ thống mở undercut vì vậy với thiết kế của nhóm, có thể tránh được hầu hết các rỗ khí ở trong mô phỏng Khi đó khí sẽ được thoát ra bởi kết cấu lòng khuôn, hệ thống mở undercut và các ty đẩy
Hình 4.49: Kết cấu lòng khuôn c Áp suất (Pressure)
Ta có kết quả mô phỏng áp suất trong lòng khuôn như sau:
Hình 4.50: Biểu đồ áp suất vòi phun
Hình 4.51: Áp suất cuối quá trình điền đầy
Hình 4.52: Biểu đồ áp suất cuối quá trình điền đầy
Qua kết quả mô phỏng ta thấy:
- Áp suất vòi phun lớn nhất: 115.634 MPa tại t = 0.82(s)
- Áp suất cuối quá trình điền đầy lớn nhất: 95.977 MPa tại t = 0,913(s)
52 Áp suất vòi phun lớn nhất là 115.634 MPa phù hợp với nhiều loại máy ép phun hiện nay d Nhiệt độ
Hình 4.53: Nhiệt độ trong quá trình ép phun
Hình 4.54: Biểu đồ phân bố nhiệt trong quá trình ép phun
Với kết quả mô phỏng trên, nhiệt độ cao nhất là 279.4℃, không vượt quá 280℃ nên sẽ không gây biến đổi cơ tính của vật liệu Nhiệt độ trong lòng khuôn phân bổ khá đồng đều ở các mức nhiệt, nhưng vẫn có sự tập trung cao ở mức nhiệt 258.54℃ e Độ co ngót (Volumetric shrinkage) Độ co ngót của sản phẩm sau quá trình Packing
Hình 4.55: Độ co ngót của sản phẩm
Hình 4.56: Biểu đồ phần trăm độ co ngót trên toàn bộ thể tích sản phẩm
Qua mô phỏng ta thấy được độ co ngót của sản phẩm tập trung từ 6.5% đến 9.5%, vì sản phẩm không phải sản phẩm lắp ghép, cũng không có yêu cầu cao về kích thước nên độ co ngót như này có thể chấp nhận được
4.2.3 Phân tích về quá trình làm mát và độ cong vênh của sản phẩm
- Nhiệt độ sau quá trình làm nguội
Hình 4.57: Nhiệt độ sản phẩm sau quá trình làm nguội
Hình 4.58: Biểu đồ nhiệt độ sản phẩm sau quá trình làm nguội
Qua kết quả mô phỏng, nhiệt độ của sản phẩm sau quá trình làm nguội tập trung trong khoảng từ 40℃ (85.34%) đến 55℃ (14.62%) Từ đó, ta thấy được hệ thống làm nguội
55 hoạt động khá hiệu quả, nhiệt độ sau quá trình làm nguội được phân bố rất đều trên sản phẩm giúp cho quá trình đẩy sản phẩm ra được thuận lợi
- Thời gian làm mát (Cooling time)
Hình 4.59: Thời gian làm nguội sản phẩm
Hình 4.60: Biểu đồ thời gian làm nguội
Kết quả mô phỏng cho ta thấy thời gian làm nguội khá ngắn, chưa đầy 2 giây là có thể làm nguội hơn 98% thể tích sản phẩm Ta có thể điều chỉnh dòng nước nguội để thay đổi thời gian làm nguội cho phù hợp
- Hiệu quả làm mát của hệ thống làm mát (Cooling Efficiency)
Phần này cho ta thấy được hiệu quả làm mát của hệ thống làm mát
Hình 4.62: Biểu đồ đánh giá sự hiệu quả của hệ thống làm mát
Qua mô phỏng, dựa vào biểu đồ ta thấy được hệ thống làm mát ở trên và dưới sản phẩm hoạt động khá hiệu quả Hệ thống làm mát có sự chênh lệch không nhiều, cả hai đều hoạt động tốt và hiệu quả
- Độ cong vênh của sản phẩm (Warpage Total Displacement)
Hình 4.64: Biểu đồ về độ cong vênh của sản phẩm
Qua kết quả mô phỏng, độ cong vênh của sản phẩm là 0.1665 mm, chiếm tỉ trọng 1.61%, chiếm tỉ trọng khá nhỏ, tập trung chủ yếu ở phần rìa của sản phẩm vì vậy nên độ cong vênh này không ảnh hưởng đến sản phẩm
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒNG KHUÔN
Tính toán góc thoát khuôn của sản phẩm
Để giảm ma sát giữa bề mặt sản phẩm và lòng khuôn sau khi ép, giúp cho sản phẩm dễ tách ra khỏi khuôn thì ta cần thiết kế cho bề mặt sản phẩm nghiêng một góc từ 0,25° ÷ 3°, tùy thuộc vào kích thước sản phẩm, đặc biệt là các sản phẩm có thiết kế chiều sâu (cao) lớn thì giá trị góc thoát khuôn càng lớn Sau khi thiết kế thì ta cần kiểm tra góc thoát khuôn của sản phẩm Cần lưu ý giá trị góc thoát khuôn sẽ tỉ lệ nghịch với lực đẩy sản phẩm, thiết kế góc thoát khuôn phù hợp để tránh làm biến dạng sản phẩm khi đẩy
- Kiểm tra góc thoát khuôn khi thiết kế
Ta sử dụng phần mềm Creo Parametric 8.0 để kiểm tra góc thoát khuôn
Mở chi tiết trong phần mềm → Analysis → Draft → Chọn toàn bộ chi tiết → Chọn hướng mở khuôn Đối với chi tiết này ta cần kiểm tra hướng mở khuôn chính và 4 hướng của slider
Hình 5.1: Kiểm tra góc thoát khuôn
Những chỗ hiển thị màu trắng là những chỗ cùng chiều với hướng mở lòng khuôn Ở đây, chi tiết có kích thước khá nhỏ nên để tiết kiệm thời gian và thuận lợi cho việc gia công các góc thoát khuôn với chiều sâu góc thoát nhỏ ta sẽ để 0 o , riêng chiều sâu của sản phẩm khá lớn so với tổng thể sản phẩm nên ta cần thiết kế góc thoát khuôn ở đây bằng 1 o
Trên thanh công cụ ta chọn Model → Draft → Chọn bề mặt trong của sản phẩm → Nhập góc Draft
Hình 5.2: Tạo góc thoát khuôn
- Hệ số co rút của sản phẩm
Hệ số co rút là sự chênh lệch giữa kích thước sản phẩm theo thiết kế lòng khuôn và kích thước sản phẩm thực tế sau khi sản phẩm nguội Ở dây, sản phẩm của chúng ta sẽ được sản xuất bằng nhựa HDPE nguyên sinh với hệ số co rút là 1.5% – 4% Ta chọn 3%
Vì nguyên lý mở khuôn và tính chất của sản phẩm, vấn đề kinh tế và khả năng công nghệ nên ta chọn số lòng khuôn là 1
Khi phun nhựa vào trong lòng khuôn thì toàn bộ khí trong lòng khuôn phải thoát ra ngoài để tránh gây các khuyết tật trên sản phẩm như các lỗ khí (Air trap), các đường hàn (weld line), không điền đầy hoặc các vết cháy trên bề mặt
Các cách thoát khí phổ biến hiện nay:
• Thoát khí bằng hệ thống ti lói, bằng các rãnh trên mặt phân khuôn, thông qua các khe hở nhỏ của hệ thống mở undercut, phần ghép,…
• Tùy vào thiết kế và kết quả mô phỏng CAE mà ta đưa ra các phương án thiết kế hệ thống thoát khí phù hợp Đối với đề tài của nhóm, vì mối lắp giữa ty đẩy với lòng khuôn và mối lắp giữa hệ thống mở undercut với nhau sẽ có độ hở nhất định thông qua dung sai lắp ghép, những dung
60 sai này nằm trong khoảng cho phép nên sản phẩm sẽ thoát khí bằng hệ thống ti lói và thông qua các khe hở nhỏ của hệ thống mở undercut và phần ghép
Sau khi sản phẩm được làm nguội, do sự co rút của nhựa và lực Val der Walls mà sản phẩm sẽ dính trên lòng khuôn khi khuôn được mở ra, vì vậy cần có hệ thống đẩy để đẩy sản phẩm ra ngoài
Với thiết kế sản phẩm của nhóm thuộc dạng thành mỏng khoảng 1mm, có nhiều gân dày khoảng 2.2 mm vậy nên thiết kế hệ thống đẩy phân bố trên bề mặt sản phẩm, chỗ giao điểm của 2 gân dày Để lực đẩy phân bố đều trên bền mặt thoát khuôn ta sẽ thiết kế trên lòng khuôn 5 ty đẩy phân bố đều theo 4 góc và trung tâm của sản phẩm Ở đây nhóm thiết kế ty đẩy với đường kính 6mm, dài 145mm Để thuận tiện cho việc mua linh kiện nhóm chọn ty đẩy theo tiêu chuẩn của Misumi [6], Futaba
Hình 5.3: Hệ thống đẩy sử dụng ty lói
Feject = cos (Ф) às Fnormal = cos (Ф) às E CTE.(Tsolidification –Tejection).Aeff [5] = cos (1) (8,25.10 -2 ) 2 221,25 1750 = 83.6 (N)
- Độ biến dạng dẻo của sản phẩm às = CTE.(Tsolidification –Tejection) [5]
• Tsolidification: nhiệt độ hóa rắn của vật liệu (°C)
• Tejection: nhiệt độ khi lấy sản phẩm ra khỏi khuôn (°C)
• CTE: hệ số giãn nở vì nhiệt của vật liệu nhựa cm/°C
• Fnormal: phản lực pháp tuyến (N)
• Aeff: diện tích bề mặt cắt ngang của chi tiết (mm 2 )
Dự kiến số ty đẩy: 5, đường kính ty đẩy: 3 mm
Ứng suất ty đẩy tác dụng lên sản phẩm: (N/mm 2 ) = 0,59 MPa
Ta có ứng suất do ty đẩy tác dụng lên sản phẩm nhỏ hơn ứng suất bền của vật liệu HDPE nên lực đẩy không làm hư sản phẩm
5.2 Thiết kế hệ thống mở undercut trên khuôn Ở đây nhóm sử dụng hệ thống mở undercut chốt xiên theo tiêu chuẩn của Misumi
Chọn chốt xiên với góc nghiêng α = 13 o , đường kính d = 8 mm
Tính toán chiều dài chốt xiên
𝑠𝑖𝑛13+ 5 = 66.68 𝑚𝑚 Tra theo tiêu chuẩn của Misumi [6] với các thông số như hình:
Hình 5.4: Chọn chốt xiên theo tiêu chuẩn Misumi [6]
- Con trượt (Slide core) Ở đây ta chọn con trượt với góc nghiêng của khối khóa lớn hơn góc nghiêng của chốt xiên để khuôn có thể đóng khít hoàn toàn và tránh va chạm trong quá trình đóng khuôn
Góc nghiêng của khối khóa β = 15 o
Nhóm chọn con trượt theo catalog của Misumi [6] trang 647 loại SLFK5A, hình dạng Y
Hình 5.5: Chọn lõi trượt theo tiêu chuẩn Misumi [6]
Bảng 5.1: Thông số con trượt
Ngoài ra nhóm còn thiết kế thêm một số chỗ dựa trên con trượt tiêu chuẩn của Misumi [6] để phù hợp với bộ khuôn
Tính toán khoảng cách trượt: S = H.tanα + (2÷3) = 40.tan13 + 2 = 11 (mm)
Ta chọn khối khóa theo tiêu chuẩn Misumi [6], catalog trang 625, loại LBMM
Hình 5.6: Chọn khối khóa theo tiêu chuẩn Misumi [6]
Bảng 5.2: Thông số khối khóa a (mm) l (mm) Type L (mm) A (mm) E (mm) G o T (mm)
- Cơ cấu định vị (Slide stopper): để giới hạn hành trình trượt của con trượt
Hình 5.7: Chọn slide stopper theo tiêu chuẩn Miusmi
Bảng 5.3: Thông số Slide stopper
M B (mm) H (mm) l (mm) D (mm) L (mm)
- Cơ cấu giữ chốt xiên (Angular pin retainers)
Chọn theo tiêu chuẩn Misumi [6], catalog trang 613, loại double bolt type APRWS
Hình 5.8: Chọn Angular pin retainers theo tiêu chuẩn Misumi [6]
Bảng 5.4: Bảng thống số Angular pin retainers
Chọn theo chuẩn Misumi [6], catalog trang 71, loại Single-heel guide rails
Hình 5.9: Chọn ray trượt theo tiêu chuẩn Misumi [6]
- Tấm chống mòn (Ware plate):
Thiết kế tấm chống mòn Ware plate với các kích thước như sau:
ỨNG DỤNG CAE THIẾT KẾ BỘ KHUÔN HOÀN CHỈNH
Tách khuôn sử dụng phần mềm Creo Parametric
Quá trình tách khuôn trên phần mềm Creo Parametric
- Bước 1: Tạo môi trường tách khuôn trên phần mềm Creo Parametric: File → New
→ Manufacturing → Mold Cavity→Hệ milimet (mmns_mfg_mold_abs)
Hình 6.1:Tạo môi trường tách khuôn
- Bước 2: Đưa sản phẩm đã thiết kế vào môi trường tách khuôn: Reference Model
Hình 6.2: Đưa sản phẩm vào môi trường tách khuôn
- Bước 3: Điều chỉnh hướng mở khuôn: Pull Direction →chọn mặt reference như hình bên dưới → OK
Hình 6.3: Điều chỉnh hướng mở khuôn
Hình 6.4: Hướng mở khuôn trước và sau điều chỉnh
- Bước 4 Tạo Workpiece: Workpiece → Create Workpiece
Hình 6.5: Quá trình tạo phôi
Hình 6.6: Phôi sau khi tạo
- Bước 5: Tạo các mặt phân khuôn
Hình 6.7: Tạo mặt phân khuôn
- Bước 6: Thiết kế kênh dẫn nhựa: Mold Volume →Extrude
Hình 6.8: Thiết kế kênh dẫn nhựa
- Bước 7: Tạo lòng khuôn bằng Refpart Cutout
- Bước 8: Mold Component → Cavity insert
Hình 6.10: Hóa rắn tạo các tấm khuôn và slide
Thiết kế bộ khuôn theo tiêu chuẩn
Để thiết kế bộ khuôn, ta sử dụng module EMX của phần mềm Creo Parametric để thiết kế bộ khuôn theo tiêu chuẩn
EMX (Expert Moldbase Extension) là một module được tích hợp vào Creo Parametric để hỗ trợ thiết kế bộ khuôn hoàn chỉnh Đây là một thư viện khuôn với nhiều tiêu chuẩn hỗ trợ cho việc thiết kế bộ khuôn trở nên dễ dàng và nhanh chóng Ở đây nhóm thiết kế bộ khuôn theo tiêu chuẩn của Futaba_S và Misumi [6]
Sau đây là các bước cơ bản để chế tạo bộ khuôn:
- Khởi động phần mềm Creo Parametric 8.0 → EMX → Create New → Tạo Project
- Chọn EMX Assembly → Assembly Definition → Chọn chuẩn Futaba S → Size 250x250 → Load assembly definition from file → Chọn nhà cung cấp Futaba S
Hình 6.13: Chọn nhà cung cấp
Ta thêm các chi tiết từ thư viện theo chuẩn Misumi [6] như vòng định vị, bạc cuống phun, ty lói và các bulong tương ứng
Hình 6.16: Thêm bạc cuốn phun
75 Để thêm ty lói ta vào EMX Component → Ejector Pin
- Chỉnh sửa các kích thước của từng chi tiết cho phù hợp với thiết kế của nhóm
Hình 6.18: Chỉnh sủa kích thước
- Thêm đường làm mát ta chọn EMX Component → Cooling Component
Hình 6.19: Thêm đường làm mát
- Sau đó ta thêm khuôn âm, khuôn dương và các chi tiết đã thiết kế từ trước vào, Model → Assemble
- Sau đó ta Interset tấm khuôn dương và âm đã thiết kế từ trước với tấm khuôn theo tiêu chuẩn Model → Component → Component Operations → Boolean Operations → Interset → Chọn các Body cần giao nhau
Hình 6.20: Bộ khuôn sau khi hoàn chỉnh
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG
Chọn vật liệu
Vì đây là khuôn mô hình dùng để nghiên cứu, tìm hiểu về công nghệ ép phun trên khuôn hai tấm có slide để mở under cut ngoài nên để thuận tiện cho việc gia công và tiết kiệm chi phí cũng như để mô hình có khối lượng không lớn, nhóm đã thống nhất chọn vật liệu làm khuôn là nhôm A7075.
Công thức tính chế độ cắt khi phay
Tra vận tốc cắt 𝑉 𝑐 để tính tốc độ vòng quay trục chính: 𝑛 = 1000×𝑉 𝑐
- n: số vòng quay trục chính (vòng/phút)
- F: tốc độ cắt, bước tiến (mm/phút)
- z: số lưỡi cắt của dao phay
𝑓 𝑧 : lượng ăn dao mỗi lưỡi cắt
Quy trình công nghệ gia công
Hình 7.1: Bản vẽ các bề mặt gia công khuôn âm
Bảng 7.1: Bảng nguyên công gia công tấm khuôn âm
Kích thước: 250mm × 250mm × 20mm Vật liệu: Nhôm
Trình tự gia công Loại dao
1 Khoan tâm 17 lỗ Spot drill D3 200 2500 1.5
Khoan mồi lỗ OD3 tại lỗ ỉ3.6
Khoan 4 lỗ ỉ12.3 và khoan mồi 4 lỗ ỉ35
Nguyờn cụng 3 1 Cắt dõy lỗ ỉ3 nghiêng 1 0
Phay biên dạng như hình
Phay biên dạng như hình
3 Phay thô biên dạng hình 3 Endmill D10
4 Phay tinh biên dạng hình 3 Endmill D3 300 4000 0.2
Vát mép các lỗ và biên dạng
Nguyên công 1 gia công phôi đạt kích thước 250x250x20
Chuẩn gia công X,Y như hình, nguyên công 7 đến 8 chuẩn Z mặt 1, nguyên công 9 chuẩn Z mặt 2
Hình 7.2: Tấm khuôn âm sau khi gia công
Trong chi tiết khuôn dương, có 4 lỗ cần độ chính xác cao về dung sai hình học là 4 lỗ đóng chốt dẫn hướng, nên chúng em chọn phương pháp cắt dây Vì có thể đạt dung sai kích thước lên đến 0,001 mm Ngoài ra vì chiều cao khuôn dương là 80 mm thì việc tìm dao là khó khăn và chi phí mua dao khá tốn kém Về phương pháp doa và móc lỗ thì vì được công ty tài trợ máy để làm đồ án còn về mũi doa hoặc dao móc lỗ thì nhóm phải tự mua , nên nếu dùng hai phương pháp này khá là tốn kém vì phải mua mũi Ngoài ra, công
82 ty nhóm chúng em mượn máy để làm đề tài chỉ có máy cắt dây nên đây là phương án tối ưu nhất
Hình 7.3: Bản vẽ các bề mặt gia công Bảng 7.2: Bảng nguyên công gia công tấm khuôn dương
Kích thước: 250mm × 250mm × 80mm Vật liệu: Nhôm
Trình tự gia công Loại dao
Khoan mồi 4 lỗ ỉ8 tại ỉ15.2 và 4 lỗ ỉ8 tại 4 lỗ tại ỉ25
Khoan 4 lỗ ỉ3.2 tại ỉ15.2 và 4 lỗ ỉ3.2 tại 4 lỗ tại ỉ25
Cắt dây 4 lỗ ỉ15.2 và 4 lỗ ỉ25
Khoan mồi 4 lỗ ỉ12.3, 4 lỗ ỉ8.8, 5 lỗ ỉ3.2
Vát mép lỗ và biên dạng ngoài
Nguyên công 1 gia công phôi đạt kích thước 250x250x80.5
Bảng 7.3: Bảng nguyên công gia công slide
Kích thước: Vật liệu: Nhôm Insert
Trình tự gia công Loại dao
1 Phay phẳng một mặt (mặt 1) Face mill D80 250 300
Lấy mặt phẳng ở nguyên công 1 gá vào eto, phay phẳng mặt 1
Phay biên dạng bao đạt kích thước 250x130
1 và biên dạng bao làm chuẩn phay đạt kích thước 39.2
2 1 Khoan 4 lỗ ỉ3 để vào dây Drill D3 150 1500
3 1 Cắt dây theo biên dạng slide
Vào dây tại lỗ đã khoan ở nguyên công 2
1 Gia công rãnh End mill D10 1300 4400
2 Khoan mồi 4 lỗ Sport drill D3 200 2500
Phay tinh 2 lỗ định vị ỉ6 từ 2 lỗ ỉ5 đó khoan trước đó
Phay bề mặt lòng khuôn nghiêng 1 o
2 Gia công biên dạng lòng khuôn End mill D1 700 5000 Nguyên công
Hình 7.6: Slide sau khi gia công
Lắp ráp khuôn
- Các tấm khuôn đã được gia công
- Các chi tiết khuôn và hệ thống mở undercut đã mua
- Bản vẽ lắp của các cụm lắp
- Các dụng cụ hỗ trợ như lục giác, tua vít, khăn lau, mỡ bò, búa nhựa (vì các chi tiết được làm bằng nhôm)
- Bước 1: Lắp cụm chi tiết A01
Hình 7.7: Bản vẽ lắp cum A01
- Bước 2: Lắp cụm chi tiết A02
Hình 7.9: Bản vẽ lắp cụm A02
- Bước 3: Lắp con trượt và lõi trượt
Hình 7.11: Bản vẽ lắp con trượt và lõi trượt
Hình 7.12: Lắp con trượt và lõi trượt
- Bước 4: Lắp các cụm chi tiết lại với nhau để được mô hình hoàn chỉnh
Hình 7.13: Bản vẽ lắp tổng thể bộ khuôn
Hình 7.14: Lắp ráp bộ khuôn hoàn chỉnh