đồ án tốt nghiệp thiết kế và chế tạo khuôn hàng mẫu cho máy ép nhựa cỡ nhỏ

Trên thế giới ngày nay, hầu hết các nước đang phát triển đều đã ứng dụng những tiến bộ của công nghiệp sản xuất khuôn mẫu để hình thành các tổ hợp sản xuất có chất lượng cao như khuôn dậ

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHUÔN

Lịch sử khuôn nhựa

Năm 1868, John W Hyatt được cấp bằng sáng chế cho một quy trình sản xuất một sản phẩm mà ông gọi là celluloid, chất này được ông sử dụng để thay thế ngà voi trong bóng bi-a Chỉ 4 năm sau, 1872, ông trở thành người đầu tiên tiêm celluloid nóng vào khuôn[2]

Năm 1946, James Hendry đã thay thế cho những kỹ thuật cũ bằng cách sử dụng trục vít và kỹ thuật này vẫn còn phổ biến cho đến hiện tại.

Cơ sở lí thuyết về công nghệ khuôn

Định hình i là i phương i pháp i chủ i yếu i được i sử i dụng i trong i khuôn i mẫu i Khuôn i được i thiết i kế ivà i chế i tạo i cho i chu i trình i tuần i hoàn i trong i dây i chuyền i tạo i ra i sản i phẩm

2.2.1 Khuôn sản xuất hàng loạt (series mold)

Khuôn được i sử idụng iđể i sản ixuất ihàng iloạt ibộ phận được bơm nhựa quy mô lớn với số lượng hàng nghìn chiếc lên đến vài triệu chiếc Cấu trúc của khuôn phức tạp hơn và được i sản i xuất i bằng i thép i chất i lượng i cao, chắc chắn với các thành phần để phù hợp làm việc liên tục trong các inhà imáy ixí inghiệp Điều này cũng có nghĩa là chi phí phát triển cao hơn nhiều và quy trình sản xuất dài hơn [5]

2.2.2 Khuôn mẫu (Prototype mold) Đúng như tên gọi của nó, khuôn mẫu được thiết kế để sản xuất nhanh chóng các nguyên mẫu được phân loại là 'vật liệu phù hợp' và hàng loạt các bộ phận bằng nhựa từ nhỏ đến trung bình lên đến hàng nghìn mẫu Phương pháp này i được i thiết i kế i đặc i biệt i để i sản i xuất imẫu, nguyên mẫu và loạt nhỏ một cách kinh tế và nhanh chóng Các đặc tính của bộ phận được bơm vào giống như với khuôn nối tiếp nhưng tuổi thọ của khuôn sau bị giảm

Công nghệ này sẽ được ưu tiên hơn đối với khuôn silicone khi số lượng bộ phận là đáng kể hoặc đối với thông tin về công nghiệp hóa

Dụng cụ nhanh chóng này bao gồm hai đế khuôn và các tấm khoang tùy chỉnh Chỉ có các tấm khoang được gia công, thường là từ hợp kim nhôm hoặc thép mềm [6]

2.2.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Ngoài thế i giới i đã i ứng i dụng i nhiều i công i nghệ i tiên i tiến i cho i ngành i công i nghiệp i sản i xuất ikhuôn i mẫu

Họ đã nâng cao được chất lượng trong việc chế tạo, thiết kế trong các quy trình khuôn Thường hỗ trợ các sản phẩm nhiệt i luyện i cho i việc i chế i tạo i khuôn, i thiết i kế i các i chi i tiết i Hầu inhư i tất i cả i đều i đạt i đủ i điều i kiện i tiêu i chuẩn i và i độ i chính i xác i cao

Prototype mold Hình 2 2 Prototype mold triển

2.2.4 Tình hình nghiên cứu trong nước

Với các nước trên thế giới, lĩnh vực chế tạo khuôn i mẫu i đã i có i nhiều i sự i phát i triển i và i có inhững i thành i tựu i vượt i bậc i Nhưng i đối i với i nước i ta i nhiều i năm i trở i lại i đây i nghành i khuôn imẫu i đã i có i sự i tăng i trưởng i rõ i rệt i đang i càng i ngày i hiện i đại i hóa i và i phát i triển i không i ngừng, iđây i là i một i lĩnh i vực i quan i trọng i và i không i thể i thiếu i trong i công i nghiệp i sản i xuất, i chế i tạo i

Bên i cạnh i đó, i việc i đầu i tư i cơ i sỏ i máy i móc, i trang i thiết bị còn chưa đồng bộ, công nghệ để chế tạo khuôn mẫu còn chuyển giao chậm Dẫn đến sự chồng chéo giữa công nghệ mới cũ, gây ảnh i hưởng i đến i hiệu i quả i sản i xuất Một trong những yếu tố tác động lớn đến doanh nghiệp, ảnh hưởng tới trình độ nhân lực là công nghệ

Hình 2 3 Cánh quạt mini sau khi ép khuôn thành công Ở Việt Nam hiện nay đã có một số công ty chuyên về sản xuất khuôn ép phun với khả năng sản xuất khuôn hàng hàng loạt tỉ lệ hư hỏng và bị lỗi dường như rất ít hoặc không có Điển hình một số công ty như “MIDA Precision Mold”, MIDA bắt đầu cung cấp khuôn ép và khuôn nhựa cho khách hàng của mình vào năm 2005 MIDA được chứng nhận bởi Bureau Veritas về ISO 9001: 2008 và ISO 14001: 2004 từ năm 2006 Ngày nay, họ là i một i trong i những i nhà i sản i xuất i khuôn i ép i và i linh i kiện i nhựa i hàng i đầu i tại i Việt thương

Hình 2 4 Một mẫu khuôn phun ép nhựa

Hiện nay ngành khuôn mẫu còn rất nhiều rào cản:

Nhiều doang nghiệp khuôn mẫu không có nguồn nhân lực chất lượng cao vì Việt Nam

“chưa có trung tâm đào tạo chuyên nghiệp cho khuôn mẫu, giáo trình không thống nhất, không cập nhật, thiếu kỹ năng, học nhiều hơn thực hành”

Công i nghệ i ở i hầu i hết i các i doanh i nghiệp i còn i chưa i đông i bộ i và i đầu i tư i bài i bản

Vì i không i có i máy i móc i phù i hợp i nên i nhiều i doanh i nghiệp i ở i Việt i Nam i vẫn i chưa làm được một số khuôn mẫu đơn giản [9]

Nghiên cứu của ThS Vũ Như Nguyệt về thiết kế - chế tạo bộ khuôn ép nhựa (vỏ nhựa của đầu sạc điện thoại Với một số mục tiêu:

Dùng phần mềm CAD và CEA thiết kế bộ khuôn ép chi tiết nhựa chỗ nối giữ dây đầu sạc

Sử dụng CAM để mô phỏng quá trình gia công

Giảm giá thành hơn so với bộ khuôn đã được chế tạo tại Hàn Quốc hay trên các nước khác

Mức độ đáp ứng công nghệ của Việt Nam chủ yếu đạt được cấp 3 ứng với các cấp độ sản phẩm

Hình 2 5 Mức độ đáp ứng công nghệ của Việt Nam với các cấp độ sản phẩm

Sản xuất nguyên mẫu là một phần cần thiết của ngành công nghiệp ép phun vì chi phí liên quan đến việc sản xuất nguyên mẫu ít hơn đáng kể so với việc chuyển thẳng i sang isản i xuất i quy i mô i lớn Đó là một phương pháp đã thử và đúng để đảm bảo khuôn của bạn iđược i thiết i kế i và i sản i xuất i chính i xác i trước i khi i tái i tạo i hàng i nghìn, i nếu i không i muốn i nói i là ihàng i triệu i bản sao

Nếu bạn còn phân vân cách tốt nhất để đáp ứng các thông số kỹ thuật hoặc không chắc chắn bạn muốn sản i phẩm i cuối i cùng i trông i như i thế nào, các mẫu thử cung cấp cho bạn một cách để tạo điều kiện đánh giá i hiệu i quả i và i tiết i kiệm i chi i phí i trước i khi đưa vào khuôn

Nhiều công ty không chắc chắn về cách tiếp tục với một sản phẩm mới trong giai đoạn đầu Đây là lúc khuôn ép trước khi sản xuất có thể giúp bạn xác định những gì hoạt động và khi nào bạn cần quay lại bảng vẽ Vì bạn đang sử dụng vật liệu chi phí thấp hơn và quy trình nhanh hơn, bạn i sẽ ikhông icảm ithấy ibị iáp ilực ikhi phải giải quyết một thứ gì đó không i đáp i ứng i được i nhu i cầu i của i mình

Trong nhiều bối cảnh khác nhau, việc sử dụng khuôn ép nhựa để sản xuất các bộ phận của bạn sẽ là cần thiết Tuy nhiên, ép nhựa thường có chi phí tương đối cao và quá trình lâu dài, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu khi i nào i phương i pháp i này i được i sử i dụng tốt nhất và đáng đồng tiền Trong i quá i trình i tạo i mẫu nhanh và sản xuất hàng loạt vừa / nhỏ, có thể được hưởng lợi từ công cụ ép nhựa nhanh Quá trình ép phun giống như với công cụ sản xuất hàng loạt, nhưng công cụ được điều chỉnh theo các thông số kỹ thuật cụ thể

Chúng ta thường nói về công cụ nhanh hoặc khuôn mẫu Với phương pháp thứ hai, bạn có thể sản xuất các bộ phận định tính "sát với thực tế" kịp thời và kiểm soát được chi phí [6]

Khuôn mẫu rất hữu ích cho một số công ty isản ixuất ikhi ihọ icần isản ixuất imột isố isản iphẩm imới, i xem i xét i các i thông i số i kỹ i thuật i và i xem i sản i phẩm i hoạt i động i như i thế i nào i hoặc i hoạt iđộng i như i thế i nào [10] Ưu điểm của khuôn mẫu phun

Hạn chế rủi ro khái niệm: được làm bằng nhôm hoặc hợp kim kim loại mềm, rủi ro khái niệm được giảm đáng kể Vật liệu này thực sự dễ gia công hơn kim loại và khuôn sẽ không bao gồm tất cả các chức năng của loạt sản phẩm đầu tiên Điều này giúp đơn giản và dễ i dàng i hơn i trong i việc i điều i chỉnh i và i sửa i đổi các lỗ sâu răng nếu cần thiết Trong giai đoạn tạo mẫu và sản xuất loạt thử nghiệm và chuyển tiếp, tính linh hoạt cao hơn này là một lợi thế rất lớn Đẩy nhanh khái niệm: quá trình sản xuất khuôn được đẩy nhanh rất nhiều và các bộ phận

THIẾT KẾ BỘ KHUÔN

Thiết kế mẫu

Dựa vào đường kính trong ống chứa nhựa là ∅ 20 𝑚𝑚 Thể tích thực tế của phần chứa nhựa là: 21991.1485 (𝑚𝑚3)

Ta sử dụng phần mềm solidworkds thiết kế mẫu.

Thiết kế bộ khuôn

Sau khi có mẫu, dựa theo các kiến thức đã được học về khuôn Tiến hành thiết kế ra bộ khuôn bằng phần mềm solidworks

Hình 3 2 Bộkhuôn thiết kế bằng Solidworks

Phân tích quá trình ép nhựa bằng phần mềm Moldex 3D

Moldex3D là một sản phẩm được phát triển bơi tập đoàn CoreTech của Đài Loan Đây đươc coi là phần mềm CAE số 1 trong lĩnh vực khuôn ép nhựa cho đến hiện tại [11]

Moldex3D là phần mềm CAE được i sử i dụng i phổ i biến i nhất i hiện i nay i trong i ngành i công inghiệp i ép i nhựa i Với i những i công i nghệ i hỗ i trợ i tiên i tiến, i Moldex3D i có i thể i giúp i người i sử idụng i dễ i dàng i thực i hiện i quy i trình i ép i phun i và i tối i ưu i hóa i thiết i kế i sản i phẩm i và i khả năng sản xuất [11]

3.3.2 Các khả năng phân tích của phần mềm Mold 3D [12]

Chuẩn đoán vị trí xuất hiện bọt khí, đường hàn, áp suất và nhiều thành phần khác Tìm ra được nhiệt độ, hệ thống kênh nhựa, làm mát của khuôn

Xuất ra hình dạng sau cùng của sản phẩm

Xem xét việc co rút thể tích đến biến dạng của sản phẩm Đánh giá tác động của đường hàn có nên giảm độ bền không

Tính toán tính chất dẻo và đàn hồi của vật liệu dẻo Đưa mẫu cần phân tích vào.

Vật liệu được chọn để phân tích là Nhựa ABS Nhiệt độ nóng chảy là 200 đến 260 oC

Nhiệt độ khuôn từ 50 đến 82 oC

Hình 3 3 Mẫu để phân tích Áp suất khi ép nhựa là 0,8 MPa

Cài đặt thời gian điền đầy là 20 giây, nhiệt độ khi ép là 230 o C và nhiệt độ khuôn là 60 o C

Hình 3 5 Cài đặt quy trình

Thời gian làm lạnh 25,6 giây

Hình 3 6 Cài đặt quy trình điền

Hình 3 7 Cài đặt thời gian làm lạnh

Tóm tắt lại các thông số của quy trình ép

Hình 3 8 Tóm tắt lại quy trình

3.3.4 Kết quả thu được khi phân tích:

Hiện tượng này gây ra các túi bọt khí nhỏ mắc kẹt bên trong thành sản phẩm hoặc các lỗ nhỏ li ti trên bề mặt sản phẩm Để khắc phục hiện tượng này: sấy nhựa khô trước khi gia nhiệt; đảm bảo hệ thống thoát khí hoạt động tốt; bố trí kênh dẫn nhựa phù hợp; đảm bảo đủ lực kẹp, …

Liên quan đến kích thước và cơ tính của sản phẩm

Kiểm soát sự ổn định của sản phẩm ép khi áp xuất được xác định Điều khiển việc điền đầy khuôn và độ nén chặt của vật liệu Áp suất lớn nhất được xác định khi mô phỏng là 0.592 MPa, áp suất nhỏ nhất là 0MPa

Hình 3 9 Các vị trí Air Trap trên sản phẩm khi mô phỏng

Nhiệt độ có sự thay đổi trong quá trình khi bắt đầu ép qua đầu phun cho đến khi chạm đến lòng khuôn

Trong quá trình ép phun, nhiệt độ có nhiều tác động như:

Làm kết cấu của nhựa thay đổi, đặc biệt là về độ nhớt

Làm ảnh ihưởng i trực itiếp iđến i quá itrình iép i i i iẢnh i hưởng i đến i thời i gian i sau i khi i lấy i sản i phẩn i ra i khỏi i khuôn i và i quá i trình i làm i nguội i sản iphẩm

Nhiệt độ lớn nhất được xác đinh của quá trình ở đây là 230 o C và nhiệt độ nhỏ nhất là 66,611 o C

➢ Vận tốc: Ảnh hưởng tới khả năng điền đầy khuôn

Duy trì tính đồng nhất của vật liệu từ vị trí bắt dầu dến hết lòng khuôn

Một số khuyết tật vận tốc gây ra:

Hiện tượng tạo bọt khí, công vênh Sản phẩm bị biến đổi màu Bề mặt không tốt tại vị trí gần cổng phun

Vận tốc được xác định khi mô phỏng là 3,079 cm/sec

➢ Độ nhớt Độ nhớt biểu hiện định lượng của tính lưu động dòng nhựa (sự ma sát trong của dòng chảy) Độ nhớt trong dòng nhựa là yếu tố quan trọng, ảnh hưởng tới quá trình ép phun nhựa Độ nhớt được xác định khi mô phỏng là 9,000 P

Thời gian làm lạnh được xác định khi mô phỏng là 189,567 sec

Hình 3 14 Thời gian làn lạnh

Trong quá trình ép nhựa vào bộ khuôn các khuyết tật, thoát khí, áp suất để điền đầy khuôn, là các vấn đề mà các nhà thiết kế và sản xuất khuôn luôn phải đối mặt

Vì vậy ta cần dung một phầm mềm CAE để phân tích quá trình điền đầy nhựa vào khuôn Đó là phần mềm Moldex 3D với các công dụng:

Nghiên cứu được việc điền đầy nhựa vào lòng khuôn

Phân tích được sự định hình sản phẩm trong lòng khuôn

Biết được quá trình điền đầy và giải nhiệt qua tính toán

Thể hiện lỗi của sản phẩm

Sử dụng phần mềm moldex 3D phân tích quá trình ép nhựa là rất cần thiết trong hiện nay Nó giúp làm đi giảm rất nhiều các lỗi trong quá trình thiết kế khuôn, hạ chi phí, giá thành và thời gian chế tạo bộ khuôn đạt tiêu chuẩn đặt ra.

Sử dụng phần mềm NX CAM để mô phỏng gia công

Phần mềm NX là phần mềm phổ biến hiện nay trong ngành cơ khí Nó hỗ trợ cho người dùng: thiết kế 3D cho các chi tiết, lắp ráp các chi tiết tạo thành khối hoàn chỉnh, xuất bản vẽ, mô phỏng gia công,…

Hình 3 15 Phần mềm NX Đưa mẫu cần mô phỏng vào

Ta tiến hành chọn dao phù hợp và khai báo cho quá trình gia công như các thông số nguyên công đã tính toán

Phần mô phỏng được trình bày trong video gửi kèm

Mô phỏng gia công trước khi sản xuất giúp ta i kiểm i tra i được i tính i khả i thi của nguyên công đặt ra Giảm thiểu sai sót trong gia công, tăng năng suất, tối ưu quy trình

Hình 3 16 Mẫu cần mô phỏng

CHẾ TẠO

Phân tích chi tiết gia công

Chi tiết chịu nhiệt độ cao, áp lực khi nhựa đùn vô, lực ép hai bên trong quá trình làm việc gây nên, do quy trình i gia i công i khuôn i đòi i hỏi i độ i chính i xác về các lỗ định vị cũng như i đảm i bảo i độ i chính i xác i về i gia i công lỗ, vì những i lỗ i này i là i cơ i sở i để i lắp khuôn một cách chính xác

- Chi tiết “khuôn ép nhựa” làm bằng vật liệu nhôm 6061

- Tại sau dùng nhôm 6061 mà không dùng thép là bởi vì:

Nhôm có trọng lượng nhẹ cũng có nghĩa là các bộ phận làm bằng nhôm có thể được i làm inóng i và i làm i lạnh i nhanh i hơn, cung cấp tốc độ quay vòng nhanh hơn nhiều cho các sản phẩm nhựa, đôi khi nhanh hơn tới 50%

– Nhôm cũng có sự phân phối nhiệt đồng đều có nghĩa là các bộ phận bằng nhựa được làm trong khuôn nhôm không bị co lại hoặt biến dạng nhiều như các khuôn khác Vì nhôm có khả năng tản nhiệt nhanh hơn bảy lần so với thép Và bởi vì có ít biến dạng hơn, ít vật liệu nhựa bị vứt đi dưới dạng phế liệu do nứt, cong vênh hoặc vỡ

– Không giống như khuôn nhôm, khuôn thép có thể dễ dàng thực hiện và bảo trì Tuy nhiên, điểm mạnh của thép cũng là điểm yếu của nó Khuôn thép không làm nóng và làm nguội nhanh chóng Chúng gây ra thời gian sản xuất lâu hơn và thường có thể góp phần làm co ngót và cong vênh hơn với các sản phẩm nhựa

+ Độ cứng của gang xám trong khoảng từ 95 HB, dễ gia công cắt

+ Sản phẩm đơn chiếc, nhôm được sử dụng nhiều, rẻ tiền, dễ chế tạo

- Các bề mặt có độ nhám là Ra= 0,63 μm

- Dung sai của 2 lỗ định vị ỉ10 là + 0,12mm

- Độ i không i song i song i giữa i các i mặt i bên i và i mặt i A i là 0,1mm

4.1.4 Tính công nghệ trong kết cấu

- Mặt phẳng A là mặt phẳng chính được i chọn i làm i chuẩn i để i gia i công i các i mặt i còn i lại i của ichi i tiết

- 2 lỗ ỉ10, dựng để định vị nắp khuụn trờn và khuụn dưới trong lỳc lắp ghộp

- Trong quá trình gia công thì mặt phẳng A gia công xuyên suốt trong 1 hành trình chạy dao

- Trong chi tiết có các mặt phẳng A, mặt phẳng C, mặt phẳng D cần có độ chính xác:

Mặt phẳng A cú hai lỗ vuụng gúc với mặt phẳng: ỉ10

Mặt phẳng A vuông góc với mặt phẳng: C, D, E, F

- Trờn chi tiết cú cỏc kớch thước lỗ: ỉ10, cỏc cung R4,R1 và cỏc kớch thước khuụn

- Các kích thước lỗ đều là các kích thước tiêu chuẩn

4.1.5 Xác định dạng sản xuất

- Trong chế i tạo i người i ta i phân i biệt i ba i dạng i sản i xuất: (15-18 [13]) + Dạng sản i xuất i đơn i chiếc, i hàng i loạt i nhỏ

+ Dạng sản xuất hàng loạt vừa

+ Dạng sản xuất loạt lớn, hàng khối

- Mỗi loại sản i xuất i có i những i đặc i điểm i riêng, i phụ i thuộc i vào i những i yếu i tố i khác i nhau, i ở iđây i chúng i ta i chỉ i nghiên i cứu i xác i định i chúng i theo i tính i toán

4.1.5.2 Xác định định dạng sản xuất Ở đây khuôn làm ra với mục đích nghiên cứu, tính toán phục vụ cho đồ án tốt nghiệp lên sản phầm làm ra dưới dạng sản phẩm đơn chiếc

Khối lượng của chi tiết xuất bằng phần mềm Nx: Q= 1,3879 kg với vật liệu là nhôm 6061

Là quá trình làm biến i dạng i kim i loại i khi i cho i qua i khe i hở i của i các i trục i cán i quay i ngược ichiều nhau Đăc điểm: Độ nhẵn i bóng i bề i mặt, i độ i chính i xác cao

Tăng năng suất, dễ chuyển đổi cơ khí hóa và tự động hóa

Làm thay đổi được kích thước, hình dáng phôi

Nâng cao i chất i lượng i kim i loại i (vì i trong i quá i trình i cán i các i rỗ i xốp, i rỗ i khí i trong i thỏi i cán iđược i hàn i lại, i mật i độ i kim i loại i tăng i lên, i hạt i nhỏ mịn)

Hình 4 2 Các sản phẩm cán

4.1.6.2 Đúc trong khuôn kim loại

Hình 4 3 Đúc trong khuôn kim loại

Hình 4 4 Quy trình đúc trong khuôn kim loại Đặc điểm:

+ Độ chính xác về hình dạng và kích thước cao

+ Tổ chức vật đúc mịn chặt vì tổ chức hạt kết tinh nhỏ mòn, chất lượng bề mặt cao, cơ tính tốt

+ Khuôn đúc được sử dụng nhiều lần, tuổi thọ của khuôn dài Dễ cơ khí hóa và tự động hóa, năng suất tăng cao

+ Tiết kiệm vật liệu làm khuôn, i phù i hợp i với i dạng i sản i xuất hàng loạt

+ Tiết kiệm diện i tích i nhà i xưởng i do i không i cần i chế i tạo hỗn hợp làm khuôn

+ Giảm giá thành sản phẩm

+ Khối lượng chi tiết đúc nhỏ, các chi tiết iđúc i có ihình idạng iphức itạp, ithành imỏng inên idễ ixảy i ra i lỗi i trong i quá trình chế tạo

+ Sau khi đúc thường ủ chi tiết cho bước i tiếp i theo i trong i quy i trình i công i nghệ i để i tránh việc bề mặt chi tiết bị biến cứng

+ Việc hình thành sản phẩm khá phức tạp và giá thành tương đối cao

+ Vật đúc có ứng suất lớn, dễ gây nứt, cong, vênh do i khuôn i kim i loại i không i có i tính i lún, ikhông i có i khả i năng thoát khí, vật đúc là gang dễ bị biến trắng

4.1.6.3 Phương pháp tạo phôi thích hợp:

Vì các lí do sau:

- Kích thước khuôn nhỏ 80x80x15mm Hình dạng chi tiết là dạng hộp

- Độ phức tạp: hình dạng đơn giản với khối đặc hình vuông phức

- Vật liệu tạo phôi nhôm 6061

- Sản xuất hàng năm: 1 chi tiết Dạng sản xuất đơn chiếc

➔ Kết luận: Phương pháp tạo phôi chính là phương pháp Cán

➔ Sau khi cán phôi sẽ được đem cắt với kích thước 87x87x22mm

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT

Nguyên i công i 1: i Phay i mặt i đáy (thô, tinh) Nguyên công 2: Phay mặt trên (thô, tinh) Nguyên công 3: Phay mặt bên (thô, tinh)

Nguyên công 4: Phay lòng khuôn

Nguyên công 5: Phay đầu rãnh phun R5

Nguyên công 6: Phay đầu rãnh phun R1

Nguyên công 8: Bo các cạnh Nguyên công 9: Bắn cát bề mặt

Nguyên công 1: Phay mặt đáy (thô, tinh) Nguyờn cụng 2: Khoan lỗ ỉ10

Nguyên công 3: Phay mặt trên (thô, tinh) Nguyên công 4: Phay mặt bên thô, tinh) Nguyên công 5: Phay lòng khuôn

Nguyên công 6: Phay đầu rãnh phun R5

Nguyên công 7: Phay đầu rãnh phun R1

Nguyên công 8: Bo các cạnh Nguyên công 9: Bắn cát bề mặt

Phương án 1 Phương án 2 Giống: Giống nhau từ nguyên công 3 đến nguyên công 8

Khác nhau: Nguyên công 7: khoan lỗ lắp ghộp ỉ10 → khụng cần thay đổi vị trí gá đặt phôi Phôi đã có các vị trí mặt chuẩn

Nguyên công 2: Khoan ngay sau khi phay mặt đáy xong Nhanh nhưng mặt chuẩn chưa hình thành dẫn đến dễ sai lệch về kích thước

Tăng thời gian sản xuất Tăng giá thành khi tạo lại phôi mới

Kết luận: Khi sản xuất một chi tiết ta cần xét về mặt thời gian sản xuất, dạng sản xuất chi tiết ra sao, giảm thiểu các chi phí phát sinh Đối với chi tiết nửa khuôn trên với dạng sản xuất là sản suất đơn chiếc, để tiết kiệm chi phí và đẩy nhanh việc sản xuất, chọn phương án 1 gia công chi tiết

Chu trình gia công nửa khuôn trên theo phương án 1:

Nguyên công i 1: i Phay i mặt i đáy (tinh) Nguyên công i 2: i Phay i mặt bên thô, tinh) Nguyên công i3: iPhay imặt trên (thô, tinh) Nguyên công i 4: i Phay lòng khuôn

Nguyên công i 5: i Phay đầu rãnh phun

Nguyên công i 7: Bo các cạnh Nguyên công i 8: Bắn cát bề mặt

4.2.2 Quy trình gia công chi tiết

Nguyên công i 1: Phay Mặt Đáy

• Định vị: Sử dụng một phiến tỳ định vị mặt B hạn chế 3 bậc tự do gồm 2 xoay 1 tịnh tiến

• Một mặt phẳng tì vào ngàm ê tô cố i định i hạn i chế i 2 i bậc i tự do

• Dùng êtô để kẹp i chặt i chi i tiết từ mặt D

Hình 4 5 Sơ đồ i định i vị i nguyên i công1

• Định vị: Sử dụng i một i phiến i tỳ i định i vị i mặt i A i hạn i chế i 3 i bậc i tự i do i gồm 2 xoay 1 tịnh tiến

• Một mặt phẳng tì vào ngàm ê tô cố iđịnh i hạn ichế i2 ibậc itự do

• Dùng êtô để kẹp i chặt i chi i tiết i từ mặt D

Hình 4 6 Sơ đồ i định i vị i nguyên i công 2

Nguyên công 3: phay 4 mặt (C,D,E,F) 87mm

• Định vị: Sử dụng i một i phiến i tỳ i định i vị i mặt i A i hạn i chế i 3 i bậc i tự i do i gồm i 2 xoay 1 tịnh tiến

• Một mặt phẳng tì vào ngàm ê tô cố i định i hạn i chế i 2 i bậc i tự do

• Dùng êtô để kẹp i chặt i chi i tiết từ mặt D

Hình 4 7 Sơ đồ i định i vị i nguyên i công 3

• Định vị: Sử dụng một phiến tỳ định vị mặt A hạn chế 3 bậc tự do gồm 2 xoay 1 tịnh tiến

• Một mặt phẳng tì vào ngàm ê tô cố định hạn i chế i 2 i bậc tự do

• Dùng êtô để kẹp i chặt i chi i tiết i từ mặt D

Bước 1: phay thô ngôi sao Bước 2: phay tinh ngôi sao

Hình 4 8 Sơ đồ định vị nguyên công 4

Nguyên công 5: Phay rãnh phun R5

• Định vị: Sử dụng i một i phiến i tỳ i định i vị i mặt i A i hạn i chế i 3 i bậc i tự i do i gồm 2 xoay 1 tịnh tiến

• Một mặt phẳng tì vào ngàm ê tô i cố i định i hạn i chế i 2 i bậc i tự i do

• Dùng i êtô i để i kẹp i chặt i chi i tiết i từ mặt D

Hình 4 9 Sơ đồ i định i vị i nguyên i công 5

• Định vị: Sử dụng một phiến tỳ định vị mặt A hạn chế 3 bậc tự do gồm 2 xoay 1 tịnh tiến

• Một mặt phẳng tì vào ngàm ê i tô i cố i định i hạn i chế i 2 i bậc i tự do

• Dùng êtô để kẹp i chặt i chi i tiết i từ mặt D

Hình 4 10 Sơ đồ i định i vị i nguyên i công 6

• Định vị: Sử dụng i một i phiến i tỳ i định i vị i mặt i A i hạn i chế i 3 i bậc i tự i do i gồm 2 xoay 1 tịnh tiến

• Một mặt phẳng tì vào ngàm ê tô cố định hạn chế 2 bậc tụ do

• Dùng êtô để kẹp i chặt i chi tiết từ mặt D

Hình 4 11 Sơ đồ i định i vị i nguyên i công 7

Máy phay i Đứng i Vạn i Năng i FVHM-GS300A

Bảng thông số máy Đặc tính kỹ thuật Thông số

Kích thước bàn máy Rãnh chữ i T

Góc xoay 45 độ ( trái, phải)

Hành trình nòng trục chính 140mm Bước tiến i nòng i trục chính 0.035/0.07/0.14 mm/vòng

Khoảng cách i từ i mũi i trục chính đến bàn 95-545 mm

Mô tơ trục chính 5HP

Mảnh hợp kim cứng BK6 (Bảng 4.3/293 [14]) Mác thép gió P6M5

Mũi khoan i thép i có i độ i bền i trung i bình  max = 35mm

4.3.3 Chế độ cắt Nguyên công 1: Phay mặt đáy (mặt A)

Chiều rộng D: 87 mm Vật liệu: Nhôm 6061 Trình trạng bề mặt gia công: thô

Dụng cụ gia công: Dao iphay imặt iđầu i răng i chắp imảnh ihợp ikim icứng iBK6 (Bảng 4.3/293 [14])

D (mm) B (mm) d(h7) (mm) Số răng

Chiều sâu phay t: 3,5mm Lượng chạy i dao i răng Sz = 0,19 ~ 0,24 (Bảng 5.125/113 [15]) Chọn Sz = 0.24

Lượng chạy i dao vòng: S0 = 0.24x20 = 4,8 mm/vòng Tốc độ cắt Vb = 209m/phút (Bảng 5.126/114 [15]) Tra bảng 5.125/113 – [15] ta có hệ số điều chỉnh chế độ cắt:

• Hệ số i điều i chỉnh i phụ i thuộc i vào i cách i gá i lắp i dao phay: 𝑘1 = 1

• Hệ số i điều i chỉnh i phụ i thuộc i vào i góc i nghiêng i chính: k2 =0,7

• Vt = 209x1x0,7 = 146,3 m/phút n: số vòng i quay i của i dao, vòng/ph ; nt = 1000 V πD = 1000.146, 3

Theo bảng 8 [17], ta có ứng với = 1.26 ta có  x =3,11 gần với  x =3,16 Vậy nmáy u3,16#7 (vòng/ phút)

Chọn theo máy nm = 237 vòng/ph Tốc độ cắt thực tế

Sp = 4,8 x 237 = 1137,6 mm/phút Thời gian i gia i công i cơ i bản: i i ta i có i công thức (Bảng 31 [17])

Z = 10 (số răng của dao) Chọn n=n m #7 vòng phút/ theo cấp tốc độ của máy kmw = K MV : hệ số i phụ i thuộc i vào i chất i lượng i của i vật i liệu i gia công

Xác định các hệ số C p và các số mũ m,x,y,u,q,w Được tính như thép xác định bằng cách tra bảng 5-41/34 [15]

Hệ số C p = 218; q= 1,15; x= 0,92; y= 0,78; w= 0; u=1 Từ đó, ta có:

Công suất cắt được xác i định i theo i công i thức sau: (tr 28 [15])

Nguyên công 2: Phay Mặt trên (mặt B)

Chiều dài L: 87 mm Chiều rộng D: 87 mm Vật liệu: Nhôm 6061 Trình trạng bề mặt gia công: thô

Dụng cụ gia công: Dao phay i mặt i đầu i răng i chắp i mảnh i hợp i kim i cứng BK6 (Bảng 4.3/293 [14])

D (mm) B (mm) d(h7) (mm) Số răng

Lượng chạy i dao răng Sz = 0,19 ~ 0,24 (Bảng 5.125/113 [15])

Chọn Sz = 0.24 Lượng chạy dao vòng: S0 = 0.24x20 = 4,8 mm/vòng Tốc độ cắt Vb = 209m/phút (Bảng 5.126/114 [15])

Tra bảng 5.125/113 – [15] ta có i hệ i số i điều i chỉnh chế độ cắt:

• Hệ số i điều i chỉnh i phụ i thuộc i vào i cách i gá i lắp dao phay: 𝑘1 = 1

• Hệ số i điều i chỉnh i phụ i thuộc i vào i góc i nghiêng i chính: k2 =0,7

• Vt = 209x1x0,7 = 146,3 m/phút n: số vòng i quay i của dao, vòng/ph; nt = 1000 V πD = 1000.146, 3

Theo bảng 8 [17],ta có ứng với = 1.26 ta có  x =3,11 gần với  x =3,16 Vậy nmáy u 3,16 = 237 (vòng/ phút)

Chọn theo máy nm = 237 vòng/ph Tốc độ cắt thực tế

Sp = 4,8 x 237 = 1137,6 mm/phút Thời gian i gia i công i cơ i bản: i i ta i có i công thức (Bảng 31 [17])

Z = 10 ( số răng của dao) n = 237 ( số vòng quay của dao) Chọn n m #7 vòng phút/ theo cấp tốc độ của máy kmw = K MV : hệ số i phụ i thuộc i vào i chất i lượng i của i vật i liệu gia công

Xác định các hệ số C p và các số mũ m,x,y,u,q,w Được tính như thép xác định bằng cách tra bảng 5-41/34 [15]

Hệ số C p = 218; q= 1,15; x= 0,92; y= 0,78; w= 0; u= 1 Từ đó, ta có:

Công suất i cắt i được i xác i định i theo i công i thức sau: (tr 28 [15])

Chiều sâu phay t: 0,5 mm Lượng chạy i dao i răng Sz = 0,19 ~ 0,24 (Bảng 5.125/113 [15])

Chọn Sz = 0.2 Lượng chạy dao vòng: S0 = 0.2x20 = 4 mm/vòng Tốc độ cắt Vb = 209m/phút (Bảng 5.126/114 [15])

Tra bảng 5.125/113 – [15] ta có hệ số điều chỉnh chế độ cắt:

• Hệ số i điều i chỉnh i phụ i thuộc i vào i cách i gá i lắp dao phay: 𝑘1 = 1

• Hệ số i điều i chỉnh i phụ i thuộc i vào i góc i nghiêng i chính: k2 =0,7

• Vt = 209x1x0,7 = 146,3 m/phút n: số vòng i quay i của i dao, vòng/ph ; nt = 1000 V πD = 1000.146, 3

75 = Theo bảng 8 [17],ta có ứng với = 1.26 ta có  x =3,11 gần với  x =3,16 Vậy nmáy u 3,16 = 237 (vòng/ phút)

Chọn theo máy nm = 237 vòng/ph Tốc độ cắt thực tế

Thời gian gia công cơ bản: ta có công thức (Bảng 31 [17])

Trong đó : Z = 10 (số răng của dao) n = 237 (số vòng quay của dao) Chọn n m #7 vòng phút/ theo cấp tốc độ của máy kmw = K MV : hệ số i phụ i thuộc i vào i chất i lượng i của i vật liệu gia công

Xác định các hệ số C p và các số mũ m,x,y,u,q,w Được tính như thép xác định bằng cách tra bảng 5-41/34 [15]

Nguyên công 3: phay 4 mặt bên 87mm (A,B,C,D) ( Ra= 1,25)

Chiều dài L: 87mm Chiều rộng D: 87mm Vật liệu: Aluminium 6061 Trình trạng bề mặt gia công: thô Dụng cụ gia công: Dao phay ngón chuôi trụ Chọn dao: (Bảng 5-146-130/15) Đường kính: 25 mm Số răng Z:5

Chiều sâu cần gia công: 3,5mm

Chiều sâu phay t: 1 mm Lượng chạy i dao i răng Sz = 0.07-0.12 (Bảng 5-146-130/[15]) Chọn Sz = 0.09

Lượng chạy i dao i vòng: S0 = 0.09x5 = 0,45 mm/vòng Tốc độ cắt Vb = 64m/phút (Bảng 5.147/132 [15])

K MV : hệ số phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu gia công

K nv : hệ số ảnh hưởng của trạng thái bề mặt K nv =0.9 (bảng 5.5/7 [15])

K uv : hệ số ảnh hưởng của vật liệu dụng cụ cắt K uv =1 (bảng 5.6/7 [15])

K =K K K =   Vt = 64x0,72 = 46,08 m/phút n: số vòng quay của dao, vòng/ph ; nt = 1000 V πD = 1000.46, 08

Theo bảng 8 [17],ta có ứng với = 1.26 ta có  x =7,8 gần với  x =8 Vậy nmáy u =8 600 (vòng/ phút)

Chọn theo máy nm = 600 vòng/ph

Tốc độ cắt thực tế

Thời gian gia công cơ bản: ta có công thức (Bảng 31 [17])

Z = 5 (số răng của dao) n = 600 (số vòng quay của dao) Chọn n m `0 vòng phút/ theo cấp tốc độ của máy kmw = K MV : hệ số iphụ ithuộc ivào ichất ilượng i của ivật iliệu igia công

Xác định các hệ số C p và các số mũ m,x,y,u,q,w Được tính như thép xác định bằng cách tra bảng 5-41/34 [15]

Hệ số C p = 218; q= 1,15; x= 0,92; y= 0,78; w= 0; u= 1 Từ đó, ta có:

Nguyên công 4: Phay ngôi sao (thô + tinh)

Chiều dài L: 87mm Chiều rộng D: 87mm Vật liệu: Aluminium 6061 Trình trạng bề mặt gia công: thô Dụng cụ gia công: Dao phay ngón chuôi trụ Chọn dao: (Bảng 5-153-137/[15]) Đường kính: 8 mm Số răng Z:5

Chiều sâu phay t: 4,5 mm Lượng chạy i dao i răng Sz = 0.015-0.02 (Bảng 5-153-137/[15])

Chọn Sz = 0.02 Lượng chạy dao vòng: S0 = 0.02x5 = 0,1 mm/vòng

Xác định tốc độ cắt (V) Đối với phương pháp phay ta có:

C D t T B Z S (m/ph) (công thức tính tốc độ cắt V/27 [15]) Trong đó

𝐶 𝑣 : trị số i điều i chỉnh T: chu kỳ ibền icủa dao (phút) T (bảng 5.40/33 [15]) t: chiều i sâu cắt (mm)

𝐾 𝑣 : hệ số i điều i chỉnh i tốc i độ cắt B: 8mm (bảng 5-153/137 [15])

Xác định K v :tích của i một i loạt i các i hệ i số K v = K MV  K nv  K uv

K MV : hệ số iphụ ithuộc ivào ichất ilượng i của ivật iliệu igia công

K nv : hệ số ảnh hưởng của trạng thái bề mặt K nv =0.9 (bảng 5.5/7 [15])

K uv : hệ số ảnh hưởng của vật liệu dụng cụ cắt K uv =1 (bảng 5.6/7 [15])

K =K K K =   Xác định các hệ số C v và các số mũ m,x,y,u,q,p,w

Hệ số C v = 185.5; q= 0,45; x= 0,3; y= 0,2; p= 0,1; m= 0,33; u= 0.1 Từ đó ta có

     0,72 = 74,27 mm/phút) n: số vòng quay của dao, vòng/ph ; nt = 1000 V πD = 1000.74, 27

Theo bảng 8 [17],ta có ứng với = 1.26 ta có  x 9, 42 gần với  x @ Vậy nmáy ux40000 (vòng/ phút)

Chọn theo máy nm = 3000 vòng/ph Tốc độ cắt thực tế

Sp = 0,1 x3000 = 300 mm/phút Thời gian gia công

Xác định các hệ số C p và các số mũ m,x,y,u,q,p,w Được tính như thép xác định bằng cách tra bảng 5-41/34 [15]

Hệ số C p = 218; q= 1,15; x= 0,92; y= 0,78; w= 0; u= 1 Từ đó, ta có:

Lực cắt khi phay thô

Chiều sâu phay t: 0,5 mm Lượng chạy dao răng Sz = 0,015-0,02 (Bảng 5-153-137/15) Chọn Sz = 0,015

Lượng chạy dao vòng: S0 = 0,015x5 = 0,075 mm/vòng Các thông isố ita ilấy itheo ibước 1: Vtt = 75,36 m/phút ; nm = 3000 vòng/ph ; Lượng chạy dao:

Sp = 0,075 x 3000 = 225 mm/phút Thời gian gia công

Xác định các hệ số C p và các số mũ m,x,y,u,q,p,w Được tính như thép xác định bằng cách tra bảng 5-41/34 [15]

Hệ số C p = 218; q= 1,15; x= 0,92; y= 0,78; w= 0; u= 1 Từ đó, ta có:

Lực cắt khi phay tinh

Nguyên công 5: Phay rãnh phun R5

Chiều sâu phay : t = 5 mm Lượng chạy i dao i răng Sz: Tra bảng 5-131/119 [15] Sz = 0,1÷0.15 mm/răng

Chọn Sz = 0,1 mm/răng Lượng chạy i dao ivòng: S0 = 0.1x = 0,3 mm/vòng Chọn dao phay ngón có D=5 mm, Z= 3 răng, B = 5 (bảng 4-65/356 [14])

L(mm) Số răng d(mm) l(mm)  0

Xác định tốc độ cắt (V) Đối với phương pháp phay ta có:

C D t T B Z S kv (m/ph) ( công thức tính tốc độ cắt - (27) [15]) Trong đó

C v : trị số điều chỉnh T: chu kỳ bền của dao (phút) T (tra bảng 5-40/34 [15]) t: chiều sâu cắt (mm)

K v : hệ số điều chỉnh tốc độ cắt

Xác định K v :tích của i một i loạt i các i hệ số K v = K MV  K nv  K uv ’

K MV : hệ số i phụ i thuộc i vào i chất i lượng i của i vật i liệu i gia công

K nv : hệ số ảnh hưởng của trạng thái bề mặt K nv =0.9 (bảng 5.5/8 [15])

K uv : hệ số ảnh hưởng của vật liệu dụng cụ cắt K uv =1 (bảng 5.6/8 [15])

K =K K K =   Xác định các hệ số C v và các số mũ m,x,y,u,q,p,w Được xác định bằng cách tra bảng 5-39/33 [15]

Hệ số C v = 185,5; q= 0,45; x= 0,3; y= 0,2; p= 0,1; m= 0,33; u=0,1 Từ đó, ta có:

V = 0.3 0.33 0,1 0,1 0.2 5 80 5  3  0,1  0,72 = 48,41 (mm/phút) n: số vòng quay của dao, vòng/ph ; nt = 1000 V πD = 1000.48, 41

Theo bảng 8 [17],ta có ứng với = 1.26 ta có  x A,11 gần với  x @ Vậy nmáy ux40000 (vòng/ phút)

Chọn theo máy nm = 3000 vòng/ph Tốc độ cắt thực tế

Sp = 0,3 x3000 = 900 mm/phút Thời gian gia công

Z = 3 (số răng của dao) n = 3000 (số vòng quay của dao) Chọn n m 000 vòng phút/ theo cấp tốc độ của máy kmw = K MV : hệ số i phụ i thuộc i vào i chất i lượng i của i vật i liệu gia công

Xác định các hệ số C p và các số mũ x,y,u,q,w Được tính như thép xác định bằng cách tra bảng 5-41/34 [15]

Lực cắt khi phay thô

Xác định chiều sâu cắt(t): t = 1mm Xác định lượng ăn dao (S):

Tra bảng 5-131/119 [15] Sz = 0,1÷0.15 mm/rang

Chọn Sz = 0,1 mm/răng Lượng chạy dao vòng: S0 = 0.1x = 0,3 mm/vòng Chọn dao: Dao phay i ngón i chuôi i trụ i có i các i thông i số i (bảng 4-65/356 [14])

L(mm) Số răng d(mm) l(mm)  0

39 2 2 7 45 nm = 3000 vòng/ph ; Lượng chạy dao:

Sp = 0,3 x 3000 = 900 mm/phút Cho L 1 =2 mm

Z = 2 (số răng của dao) n = 3000 (số vòng quay của dao) Chọn n m 000 vòng phút/ theo cấp tốc độ của máy kmw = K MV : hệ số iphụ ithuộc ivào ichất ilượng i của ivật iliệu gia công

Xác định các hệ số C p và các số mũ m,x,y,u,q,w Được tính như thép xác định bằng cách tra bảng 5-41/34 [15]

Hệ số C p = 218; q= 1,15; x= 0,92; y= 0,78; w= 0; u= 1 Từ đó, ta có:

Lực cắt khi phay thô

Chọn dao: Mũi khoan iruột igà ibằng ithép igió iđuôi i trụ iloại idài iP6M5 icó icác thông số

2 = 5 mm (với D= 10 là đường i kính i lỗ khoan.)

Lượng chạy dao: Tra bảng 5-97 [15] với D = 10 mm

Với D là đường kính mũi khoan;

Các hệ số ta tra bảng 5-28 ([15]), với vật liệu cắt là dao thép gió

75 = Theo bảng 8 [17],ta có ứng với = 1.26 ta có  x =6, 6 gần với  x =6, 32

Vậy nmáy ux6,32G4 (vòng/ phút) Chọn theo máy nm G4 vòng/ph

 Vận tốc cắt thực tế: 3,14.10.474

Xác định momen xoắn M x , N.mm và lực chiều trục P o , N

CM= 0,0345; q= 2; y= 0,8 Cp= 68; q=1; y= 0,7 Vì kp=kMP = 1 (Tra bảng 5[15])

MX 0, 0345.10 0, 4 1 16, 57 Công suất cắt (kW): 16, 57 474 ( )

Đồ gá

Một phiến i tỳ i hạn i chế i 3 i bật i tự i do i 2 xoay, một tịnh tiến

Hai chốt i tỳ i hạn i chế i 2 i bậc i tự i do i 1 i xoay i 1 i tịnh tiến

Cơ cấu i kẹp ichặt igồm ibộ ibulong iM10 ivà iđai i ốc vít me

Xác định i lượng i dư i gia i công i bằng i phương i pháp i tính toán – phân tích cho mặt B

❖ Xác định các giá trị Rz ; Ti; ρ p ε gd

• Phôi: Rz 0 μm ;Ti= 100 μm (sổ tay 1/233)

Hình 4 12 Bản vẽ đồ gá

❖ Sai lệch không gian ρ p của phôi:

➢ Độ cong vênh ρc = Δ k L= 1,2.87 = 104 μm Δ k : là độ cong i giới i hạn i của i phôi i trên i 1 i mm i chiều dài (bảng 15 [17])

L : là chiều dài của phôi

➢ Sai lệch vị trí tương quan của bề mặt gia công ρ cm = δ =0,2 mm 0 μm δ là dung sai kích thước của phôi

❖ Sai số gá đặt: gd

5 = 0,004mm = 4 μm Sai lệch các bước còn lại:

Ta có công thức: ρ còn lai =k.ρ 0 (CT16[17]) Trong đó: k: hệ số i chính i xác i hóa; i sau i khi i gia i công thô k=0,06; sau khi gia công tinh k=0,2 ρ0: sai lệch i không i gian i của i các i bước (nguyên công) sát trước

- Sai lệch i không i gian i sau i khi phay thô:

1 p ρ =0,06.ρ =0,06.225 13,5 μm - Sai lệch i không i gian i sau i khi phay tinh :

2 1 ρ =0,2.ρ =0,2.13,5 2,7 μm - Sai số i gá i đặt i ở i bước i phay thô: gd1 gd ε =0,06.ε =0,06.4 0, 24 μm- Sai số gá đặt ở bước phay tinh: gd 2 gd1 ε =0, 2.ε =0, 2.0, 24 0,048 μm❖ Tính lượng dư nhỏ nhất:

Lượng dư nhỏ nhất tính theo công thức

❖ Tính kích i thước i tính toán - Sau khi phay tinh: d2 = 17,073 mm - Sau khi phay thô: d1 = 17,073 + 0,637= 17,71 mm - Kích thước phôi: dp = 17,71+4,29 = 22 mm

❖ Tra dung sai các bước - Phay tinh đạt IT7 =>  2 5 μm = 0,035 mm (bảng 3-91/248[14]) - Phay thô đạt IT12 =>  1 0 μm= 0,87 mm (bảng 3-91/248[14]) - Phôi đạt IT12 =>  p 0 μm= 0,87 mm

❖ Kích thước giới hạn lớn nhất:

- Phay tinh: d2max = 17,073 mm - Phay thô d1max = 17,71 mm

❖ Kích thước giới hạn nhỏ nhất:

- Phay tinh: d2min = 17,073 + 0,035 ,108 mm - Phay thô d1min = 17,71 +0,87 = 18,58 mm - Phôi dpmin= 22 + 0,87 = 22,87 mm

Zmax ,58 17,108 1, 472 mm 1472 μm− = Zmin ,71 17,073 0,637 mm− = c7 μm- Phay thô:

4.4.3 Tính toán lực kẹp chặt:

Lực cắt i khi i phay i (lực i cắt i tiếp i tuyến)

C B t S D n Z K (CT 51/176 [17]) + D 0 mm - đường kính i dao phay + Z răng - số răng i trên i dao phay + B = 46 mm - bề rộng dao phay (bảng 4.95/376 [14]) + t = 3,5 mm - chiều sâu cắt

+Sz = 0.24 mm/vòng -Lượng chạy i dao (bảng 5-125/113 [15]) +n= 252 (vòng/ph) -Số vòng quay của dao

+K=0,25: Khi phay hợp kim nhôm Cp !8 ,x =0,92 ,y =0,78 ,u =1 ,q =1,15 ,w =0 (bảng 5-41/35 [15])

Các thành i phần i lực khác

Lực hướng kính: Py = (0,2-0,4)Pz = (23,6 47,1)

=>Chọn Py = 30 (N) Lực chạy dao : Ps = (0,3-0,4)Pz = (35,3 47,1)

=>Chọn Ps = 45 (N) Lực vuông i góc i với i lực i chạy dao: Pv = (0,85-0,9) Pz = (100,1 106,02)

=>Chọn Pv = 102 (N) Tổng hợp lực R = Pzy = P z 2 + P y 2 = 121,5(N) Lực kẹp tổng hợp của W : (CT 58 [17] )

Trong đó : W: Lực kẹp i tổng i hợp K: Hệ số i an toàn f : Hệ số i ma sát Bề mặt chi tiết đã gia công và các chốt tỳ: 𝑓 = 0,1 – 0,15 (bảng 34 [17]) ⟹f = 0.1 + Hệ số an toàn K :

K = K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 (CT 36/165 [17]) K0 : Hệ số i an i toàn i cho tất cả các trường hợp K0 = 1,5 K1 : Hệ số i kể i đến i lượng i dư i không đều K1 = 1,2 ( gia công thô ) K2 : Hệ số i kể i đến i tăng i lực i cắt i do dao cùn K2 = 1-1.8 => K2 = 1.5 K3 : Hệ số i kể i đến i khi i cắt i không liên tục K3 = 1,2

K4 : Hệ số i tính i đến i sai i số i cơ i cấu i kẹp chặt K4 = 1,3 (trường hợp kẹp chặt bằng tay )

K5 : Hệ số i tính i đến i mức i độ i thuận i lợi i của i cơ i cấu i kẹp i chặt i bằng i tay i K5 =1 (trường hợp kẹp thuận lợi )

K6 : Hệ số i tính i đến i momen i làm i quay i chi i tiết i K6 =1 ( định vị trên chốt tỳ ) K = 1,5 1,2 1,5 1,2 1,3 1 1 = 4,212

Ta có : Lực kẹp W = 1895,4 (N) Tra bảng 8-50/468 [15] : => Lực kẹp với cơ cấu kẹp chặt bằng ren Q(50 N

=> Lực vặn bằng tay đối i với i cơ i cấu i kẹp i chặt i bằng i ren P = 30 N

Hình 4 13 Sơ đồ ngoại lực

Theo bảng 8-50/467 [15], chọn loại vít kẹp có mặt đầu tựa là mặt phẳng Với lực kẹp W = 1853,28 N ta có được các thông số: Đường kính ren tiêu chuẩn: d = 10mm Bán kính trung bình: 𝑟 𝑡𝑏 = 4,5 mm Chiều dài tay vặn: L = 120mm Lực tác động vào tay quay: P = 30N Lực kẹp: Q = 2850N

Chọn ren hình thang có hệ số chiều cao  h = 0,5 ( [15]/198) Đường kính trung bình của ren:

 H : Hệ số chiều dài đai ốc

 h : Hệ số chiều cao ren Tra bảng trang 349 [18] chọn  H = 1,8 với đai ốc nguyên

 h = 0.5 với ren hình thang cân

[p] : Áp suất cho phép (Bảng 8.2/348 [18]) Đối với cặp vật liệu thép – đồng thanh: [p] = 12 Mpa (thép C30)

F a : Lực dọc trục ở đây là lực kẹp chặt W = 1895, 4 N

Theo tiêu chuẩn (phụ lục bảng p2.4/251 [19]), ta chọn: d 2 = 8,5 mm; d = 10 mm; d 1 = 7 mm; p s = 3 mm

 Chọn số vòng ren z = 5 vòng ren Áp suất tác dụng lên trục: p 2

 = 11,6988 (Mpa) p  [ p]: [p]= 12 (Bảng 8.2/348 [18]) Góc nâng ren vít được xác định:

Theo bảng 8.1/344 [18], hệ số ma sát: f = 0,1 Đối với ren thang, hệ số ma sát tương đương: f ’ cos 2 f

Góc ma sát trên mặt ren: =tan − 1 f '= 6 33'

T r = Nm Trong tiết diện nguy hiểm của vít (giữa tay quay và đai ốc):

+   +  = = Từ đó:  td = 49, 25 2 + 3.25,865 2 = 66, 577 MPa Đối với thép C30 với  ch )4 MPa Ứng suất kéo nén cho phép:

 =   4.4.5 Sai số đồ gá và sai số gá đặt

2 2 2 2 2 gd c K CT m đc ε = ε + ε + ε + ε + ε (7-1/35 [22]) (182/[17]) Trong đó:  gd là sai số gá đặt

Hình 4 14 Biểu đồ nội lực của cơ cấu kẹp chặt

Lấy giá trị gần đúng [ε ] gd δ

Vì gốc kích i thước i trùng i với i chuẩn i định i vị i nên i sai i số i chuẩn i bằng 0 + K là sai isố ikẹp chặt ε K = (Y max + Y ) min Cos (7.2/42 [22]) Y max , Y min : biên dạng i lớn i nhất i và i nhỏ i nhất i của i mặt i chuẩn i dưới i tác i dụng i của i lực kẹp

: góc hợp thành giữa phương lực kẹp và phương kích thước thực hiện

+ε K =0 vì ° (phương lực i kẹp i vuông i góc i với i phương i kích i thước i thực hiện)

+ m là sai số mòn của đồ gá

N : số lượng i chi i tiết i được i gá i đặt i trên đồ gá

+ đc là sai số điều chỉnh Sai số i điều i chỉnh i đồ i gá i phụ i thuộc i vào i khả i năng i của i người i lắp i ráp i đồ i gá i và i dụng i cụ i để iđiều i chỉnh i Khi i thiết i kế i đồ gá lấy ε đc = 10μm + CT là sai số chế tạo

[εCT] = [ε ] ε gd 2 − − 2 c ε 2 K − ε 2 m − ε 2 đc suy ra từ công thức 7.1 [22]

Xác định yêu cầu kỹ thuật của đồ gá Độ không vuông i góc i giữa i mặt i chốt i tì i và i mặt i đáy đồ gá là ≤ 0,04mm Độ không song song giữa mặt của i phiến i tỳ i với i mặt i đáy i đồ gá là ≤ 0,04mm

đg là sai số đồ gá:

Bộ khuôn

Dưới đây là bộ khuôn đã được gia công xong

Hình 4 15 Bộ khuôn khi gia công xong

Hình 4 16 Khuôn sau khi được bắn cát

THỬ NGHIỆM KHUÔN

Máy ép nhựa

Máy ép nhựa sử dụng cơ cấu pít tông đẩy (Plunger type injection molding machine)

Máy ép phun sử dụng cơ cấu pít tông đẩy có hai dòng máy gồm: máy trục đứng và máy trục ngang, được vận hành bởi hệ thống khí nén hoặc thủy lực hoặc cả hai Cơ cấu kẹp khuôn và đùn có thể được vận hành tự động hoặc bán tự động (semi-automatic)

Nguyên liệu nhựa nóng chảy được đẩy ra đầu phun bởi pít tông Ống được thiết kế hình trụ tròn, được làm nóng bằng điện trở vòng nhiệt và vận hành bằng cặp nhiệt điện nằm trên cảm biến nhiệt độ (pyrometes)

Quá trình vận hành máy ép nhựa sử dụng cơ cấu pít tông, chu kì vận hành máy được đảm nhiệm bởi 2 xy lanh Xy lanh 1 dùng để nung nguyên liệu (buồng đốt) Phần trong có đặt lõi gia nhiệt với mục đích là sẽ tạo các lớp nhựa dạng chảy dẻo tiếp xúc với thành gia nhiệt nhằm tăng hiệu xuất quy trình và đảm bảo nhiệt độ vật liệu sẽ ổn định hơn Hai xylanh được liên kết van với nhau Khi bắt đầu, xy lanh 1 sẽ ép lượng nhựa đã được nung chảy xuống phần đầu phun và sẽ đẩy pít tông ngược lại Khi pít tông trở lại trong một khoảng thời gian cài đặt sẵn dừng quá trình làm đầy và với chuyển động đó, van sẽ đóng lại Đến thời gian thích hợp của chu kì, nguyên liệu sẽ được đưa vào khuôn từ xi lanh 2

Do máy ép bằng pít tông nung nguyên liệu bằng nhiệt điện nên nhựa ở gần thành ống thì nóng hơn nhựa ở trung tâm Nhiệt độ không bị giảm trong quá trình ép vào khuôn

Hình 5 1 Máy ép nhựa pit tông

5.1.1 Máy kế thừa từ đồ án trước

Thông số đầu ra của máy Vận tốc đùn khi không có nguyên liệu: V = 0,04 m/s Vận tốc đùn khi có nguyên liệu: 𝑉 = 9,6 × 10−4𝑚/𝑠 = 0,96 mm/s Áp suất tối đa của xylanh khí nén là 8kg

Hình 5 3 Ép khuôn với gate R1

Nhiệt độ nóng chảy cảu nhựa ABS là từ 200 đến 260 độ C Trong quá trình thử nghiệm ở đây ta gia nhiệt ép từ 200 -230 độ C

Tiến hành ép với khuôn có gate R1

Không ép được ra sản phẩm Do gate quá nhỏ trong khi vòi phun của máy có đường kính là 3mm

Tiến hành mở rộng gate cho khuôn lên R2 Tiến hành ép thử

Nhựa được điền vào khuôn nhưng được một chút thì đông lại không điền dầy được tiếp

Tốc độ nhựa chảy vào lòng khuôn chậm do lực ép còn nhỏ

Tiến hành mở rộng gate cho khuôn lên R3,5 và ép thử

Hình 5 6 Ép nhựa vào khuôn với gate R2

Hình 5 7 Mở rộng gate cho khuôn lên R3,5 và ép thử

Hình 5 8 Sản phẩm thu được sau khi ép vào khuôn với gate R3,5

Theo mô phỏng thì với áp suất này có thể thực hiện ép nhựa đc Tuy nhiên i trong i thực i tế i thì i rất i khó khăn > mở rộng gate Mặc dù chúng em đã tiến hành mở rổng gate lên R3,5 mm trong khi vòi phun nhựa chỉ có đương kính là 3mm Nhưng áp suất dùng để ép nhựa xuống lòng khuôn khuôn do xilanh không đủ lớn Vận tốc dòng nhựa chảy ra một cách quá chậm, dẫn đến việc chưa ép được và khuôn thì nhựa đã đông cứng lại và không ép được Để cải thiện quá trình ép thì chúng em tiến hành sửa lại kết cấu lực ép từ sử dụng khí nén thành cơ cấu ép tay để tăng lực ép.

5.1.2 Máy sau khi cải tiến lại

5.1.2.1 Ép khuôn với nhựa PLA

Hình 5 9 Máy sau khi cải tiến

Hình 5 10 Hạt nhựa PLA là nhựa nhiệt dẻo nên có i khả i năng i chảy i mềm i dưới i tác i động i nhiệt i và i đóng i rắn i khi i được ilàm i nguội i Trong i quá i trình i bị i tác i động nhiệt, nhựa PLA chỉ bị thay đổi tính chất vật lý mà không bị thay đổi tính chất hóa học Vì vậy nhựa PLA có khả năng tái sinh lại nhiều lần

Tiến hành ép với nhựa PLA có nhiệt độ nóng chảy là 180 độ C đến 200 độ C

Kết quả thu được chưa đạt được kết quả như mong muốn Quá trình điền đầy được diễn ra nhưng vẫn còn các khuyết tật lớn trên sản phẩm

Nguyên nhân Do nhựa chảy ra quá lỏng (lỏng như keo), khiến cho hệ thống thoát khí trong lòng khuôn bị bít lại không thoát hết được khí ra bên ngoài Dẫn đến việc khi nguội sản phẩm bị co rút lại gây lên các khuyết tật

Hình 5 11 Sản phẩm ép bằng nhựa PLA

Các khuyết tật trên sản phẩm khi đúc ra

5.1.2.2 Ép khuôn với nhựa MOLDABLE PLASTIC

Ngâm trong nước nóng ở nhiệt độ 60 độ C hoặc sử dụng lò vi sóng Các hạt nhựa sẽ trong suốt và kết nối thành một khối như sáp

Trong quá trình đưa vô ép chúng em gia nhiệt trong khoảng từ 200 đến 230 độ C

Hình 5 12 Khuyết tật của sản phẩm trong quá trình đúc

Hình 5 13 Hạt nhựa Moldable plastic

Hình 5 14 Sản phẩm ép bằng nhựa MOLDABLE PLASTIC

Kết quả thu được như mong muốn

Mặc dù vẫn còn các khuyết tật trên sản phẩm, nhưng các khuyết tật này không quá lớn

Ta có thể cải thiện bằng cách kẹp chặt khuôn hơn, cho nhiệt độ nhỏ hơn khhoangr 1 Nguyên nhân

Do nhựa chảy ra quá lỏng (lỏng như keo), khiến cho hệ thống thoát khí trong lòng khuôn bị bít lại không thoát hết được khí ra bên ngoài Dẫn đến việc khi nguội sản phẩm bị co rút lại gây lên các khuyết tật

Hình 5 15 Khuyết tật của sản phẩm

Tiến hành ép với nhựa từ muỗng ăn cơm sử dụng một lần có nhiệt độ nóng chảy là 200 độ C đến 230 độ C

Kết quả thu được sản phẩm chưa được như mong muốn Sản phẩm còn bị co rút

Qua quá trình thử nghiệm thì khi ép một số sản phẩm đơn chiếc ta có thê dùng nhựa tái chế để ép ra sản phẩm cần chế tạo Việc này giúp ichúng ita itiết ikiệm iđược i chi iphí iđể i sản ixuất và tận dụng được nhựa hạn chế gây ra tình trạng rác thải nhựa gây ô nhiễm môi trường

Mặc dù khi gia nhiệt ép nhựa sẽ lỏng ra nhưng không phải cứ ép là chúng ta sẽ i thu iđược i kết i quả i mong i muốn Khi ta dùng nhiệt độ quá cao thì nhự sẽ cháy dẫn đến bến đổi tính chất trong nhựa gây ra tình trạng dính lòng chứa khiến ta không ép được Còn khi nhiệt độ quá thấp thì độ nhớt trong nhựa không đủ để ta ép Vì vậy khi tiến hành ép thì ta cần tìm hiểu kỹ nhiệt độ để ép nhựa là bao nhiêu, nhiệt độ duy trì của khuôn để quá trình ép được diễn ra tốt hơn Tùy theo mỗi loại nhựa mà có nhiệt độ phù hợp cho chúng

Hình 5 16 Sản phẩm ép bằng nhựa tái chế