Đồng thời, cải tiến về hình dáng, tính kỹ thuật để sản phẩm hiệu quả và bắt mắthơn và giúp nhóm có kinh nghiệm thực tiễn hơn trong việc thiết kế chế tạo khuôn mẫu Những nội dung chính củ
GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Ngành khuôn mẫu Việt Nam đang ngày càng có nhiều cơ hội phát triển mạnh mẽ Nhu cầu ở rất nhiều lĩnh vực công nghiệp sản xuất hiện nay đều cần đến khuôn mẫu Có thể nói rằng chế tạo khuôn mẫu là ngành công nghiệp phụ trợ mang tính chất nền móng cho sự phát triển công nghiệp hiện đại Ở Việt Nam hiện nay, trong hệ đào tạo cao đẳng và đại học của những trường đào tạo về kỹ thuật nói chung, về cơ khí nói riêng, cụ thể là công nghệ khuôn mẫu thì chỉ đếm được trên đầu ngón tay số trường có tổ chức đào tạo cơ bản về khuôn đối với sinh viên Đại học
Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM là 1 trong số trường có các môn học chuyên ngành cho sinh viên có cơ hội hiểu và bước đầu đam mê với ngành khuôn Để giúp sinh viên tiếp với các loại khuôn phức tạp hơn ví dụ các sản phẩm có undercut thì phải dùng đến các khuôn có slide để có thể ép và lấy sản phẩm ra dễ dàng, với mong muốn đó nên nhóm đã quyết định chọn đề tài này để làm khuôn có slide
Ngày nay ngành công nghiệp đang phát triển rất mạnh mẽ, trong đó các ngành dùng khí nén cũng là một phần tất yếu Vậy nên nhóm đã tìm tòi nghiên cứu phát triển ra một sản phẩm từ nhựa nhằm phục vụ các ngành này trong việc truyền dẫn khí đi nhiều hướng khác nhau một cách đơn giản Xuất phát từ yêu cầu tạo ra sản phẩm mới của công ty và mong muốn phía trên nên nhóm đã chọn đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ KHUÔN ÉP PHUN SẢN PHẨM CO CHỮ T KHÍ NÉN”
Thông qua đề tài, nhóm cũng hy vọng có thể sử dụng những kiến thức đã học và tiếp thu các kiến thức mới để áp dụng vào thực tiễn trong việc tạo ra bộ khuôn co chữ T khí nén hoàn chỉnh
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Vận dụng những kiến thức đã học về khuôn ép phun, sử dụng phần mềm Creo Parametric, Autocad, Inventor trong việc thiết kế khuôn ép phun, sản phẩm, phân tích dòng chảy nhựa, xuất bản vẽ 2D, bản vẽ lắp ráp Vận dụng những kiến thức gia công vào thực tiễn để gia công hoàn thành bộ khuôn ép phun
- Ý nghĩa thực tiễn: Sau khi hoàn thành khuôn có thể ép ra sản phẩm hoàn chỉnh, có đầy đủ các công năng, có thể thương mại hóa với giá thành cạnh tranh
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu thiết kế sản phẩm, gia công, lắp ráp bộ khuôn ép phun
- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lí hoạt động của bộ khuôn ép phun
- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lí hoạt động của máy ép phun
=> Từ đó có thể thiết kế, gia công, lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn và ép thử với loại nhựa phù hợp
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Kết cấu, chức năng của các chi tiết trong khuôn 2 tấm, các con trượt trong khuôn
- Ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC-CAE để nghiên cứu, thiết kế, kiểm nghiệm, phân tích, và chế tạo bộ khuôn cho sản phẩm “Co chữ T”
- Sử dụng máy phay CNC Mazatrol VQC 20/40 B để gia công khuôn
- Nghiên cứu tổng quan về khuôn ép nhựa, máy ép nhựa, công nghệ ép phun
- Đo đạc kích thước chi tiết co chữ T, dùng trong việc truyền dẫn của các hệ thống khí nén, hệ thống thoát nước, hệ thống tưới tiêu
- Tính toán, thiết kế sản phẩm dựa vào kích thước tiêu chuẩn mà công ty giao cho nhóm sau đó được chỉnh sửa và thảo luận để đưa ra kích thước cuối cùng
- Thiết kế và chế tạo bộ khuôn 2 tấm có slider có kích thước 230x230x220mm
- Lắp ráp và ép thử với nhựa PP
- Đường kính ngoài 11mm của ba đầu ống co chữ T
Phương pháp nghiên cứu đề tài
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận
- Đánh giá tổng hợp các đặc điểm tính chất của đề tài
- Luận chứng xác định các cơ sở của đề tài
- Giải pháp xây dựng đề tài
- Giải pháp thực hiện và hành động
- Đánh giá kết quả thực hiện
- Xây dựng hệ thống hóa đề tài
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
Các phương pháp mà nhóm áp dụng để thực hiện đồ án này:
- Phương pháp khảo sát: khảo sát về hình dáng, kích thước của co chữ T thực tế
- Phương pháp tham khảo tài liệu: các tài liệu liên quan đến đồ án, nguồn từ các thư viện sách, catalog, internet, thầy cô và bạn bè
- Phương pháp dự đoán: Dự đoán các khả năng có thể xảy ra đối với vấn đề cần giải quyết; từ đó đưa ra các phương án khắc phục, né tránh
- Sử dụng phần mềm Creo Parametric 8.0 trong việc thiết kế mẫu và khuôn ép phun và phân tích dòng chảy nhựa trong sản phẩm
- Sử dụng phần mềm AutoCAD để dựng layout khuôn, xuất bản vẽ
Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương, trong đó:
- Chương 2: Tổng quan nguyên cứu đề tài
- Chương 3: Cơ sở lý thuyết
- Chương 4: Phương hướng và các giải pháp về thiết kế sản phẩm và khuôn mẫu
- Chương 5: Tính toán thiết kế sản phẩm, bộ khuôn co chữ T
- Chương 6: Chế tạo thử nghiệm và thực hiện đánh giá
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Giới thiệu về công nghệ ép phun
- Công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn Một khi nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy, trong quá trình này không có bất cứ một phản ứng hóa học nào [11]
- Quá trình ép phun được thực hiện được trên nhiều loại vật liệu, phần lớn là kim loại vật liệu đàn hồi, vật liệu pha trộn và phổ biến nhất là nhựa dẻo và nhựa nhiệt rắn
- Các ứng dụng: Công nghiệp ép phun được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt trong ngành sản xuất nhựa, có thể dễ dàng quan sát thấy xung quanh ta có rất nhiều sản phẩm nhựa như: ghế, thau, bàn, chai, lọ,…[12]
- Chu trình xử lý cho quá trình ép phun rất ngắn, thường từ 2s đến 2 phút bao gồm 4 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1 kẹp: Trước khi bơm vật liệu nhựa vào khuôn, hai nửa khuôn phải đóng chặt bằng bộ phận kẹp Một nửa khuôn được gắn vào máy ép phun và một nửa được phép trượt
Giai đoạn tiêm thứ 2 bắt đầu khi nguyên liệu thô được dẫn vào máy và di chuyển về phía khuôn đúc bằng bộ phận phun Dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao trong máy, nhựa được nung nóng và đạt đến trạng thái nóng chảy Sau đó, nhựa nóng chảy được bơm rất nhanh vào khuôn đúc, tích tụ các gói áp lực và giữ nguyên liệu ở trạng thái này.
Hình 2.1: Quá trình giai đoạn kẹp và tiêm nhựa [13]
- Giai đoạn 3 làm mát: Làm mát bộ phận khuôn để nhựa nóng chảy chuyển sang trạng thái nguội và hóa rắn Ở giai đoạn này hệ thống làm mát của máy sẽ hoạt động để làm nguội khuôn đồng thời làm rắn nhựa nóng chảy trong khuôn.
- Giai đoạn 4 đẩy ra: Đây là giai đoạn cuối cùng của quy trình ép Hệ thống thủy lực sẽ mở kéo một nửa khuôn ra một khoảng để đẩy sản phẩm ra ngoài qua hệ thống đẩy của khuôn Sau đó về lại trang thái đóng để chuẩn bị cho chu kỳ ép mới
Hình 2.2: Quá trình làm nguội và lấy sản phẩm [13]
Máy ép phun
- Máy ép nhựa hay còn có tên gọi là máy thành hình, máy ép phun, máy ép keo Chúng được sử dụng phổ biến trong các dây chuyền công nghệ ép phun Máy ép nhựa có tác dụng giữ khuôn đóng cố định trong quá trình đẩy nhựa nóng chảy bằng một áp lực phun vào lõi khuôn để điền đầy lòng khuôn và mở khuôn sau khi sản phẩm được làm nguội Sản phẩm sau đó sẽ được đẩy ra ngoài thông qua hệ thống lõi
- Máy ép nhựa bao gồm 2 thành phần chính là phần kẹp khuôn và phần phun nhựa
Hình 2.4: Cấu tạo của máy ép nhựa
- Phần kẹp khuôn: bao gồm phần kẹp khuôn cố định và phần kẹp khuôn di động Phần kẹp khuôn cố định có chức năng kẹp, giữ phần khuôn cố định để khuôn được định vị chính xác nhờ vào vòng định vị trên khuôn và lỗ định vị trên máy Phần kẹp khuôn di động được dùng để kẹp nửa khuôn phía di động Phần này di chuyển tịnh tiến theo phương song song với hướng đóng mở khuôn để đóng và mở khuôn trong chu kỳ ép phun, đồng thời được bố trí lói đẩy giúp tác động lên tấm đẩy pin, đẩy sản phẩm ra ngoài
- Phần phun nhựa là phần sử dụng nhiệt độ để chuyển hoá nhiên liệu nhựa từ dạng rắn sang dạng lỏng, sau đó đẩy nhựa đã nóng chảy vào trong khuôn nhờ áp lực đẩy thông qua hệ thống vít xoắn và vòi phun
- Bên cạnh 2 bộ phận chính này thì máy ép nhựa còn được bổ sung thêm hệ thống làm nguội, robot hoặc các hệ thống hỗ trợ khác
Tổng quan về khuôn ép phun
2.3.1 Khái niệm về khuôn ép nhựa
- Khuôn là dụng cụ (thiết bị) để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất nhưng đồng thời vẫn giữ được chất lượng và mức độ ổn định với chi phí tương đối thấp
2.3.2 Cấu tạo của khuôn ép nhựa
- Khuôn ép nhựa bao gồm hai phần chính là phần di động (khuôn đực) và phần cố định(khuôn cái):
Phần cố định là một thành phần quan trọng của khuôn ép nhựa, được gắn vĩnh viễn vào thành máy ép Nó đóng vai trò là điểm kết nối với hệ thống vòi phun, giúp phun vật liệu nhựa nóng chảy vào lòng khuôn Phần cố định này đảm bảo tính ổn định và chính xác trong quá trình phun ép, đảm bảo chất lượng của sản phẩm nhựa thành phẩm.
Phần chuyển động (khuôn đực) thực hiện đóng khuôn để ép sản phẩm và mở khuôn để lấy sản phẩm Để đẩy sản phẩm ra ngoài, hệ thống pin đẩy được thiết kế tại khuôn di động.
Hình 2.5: Cấu tạo khuôn ép nhựa
- Hai phần chính trên của khuôn ép được cấu thành từ 17 bộ phận cơ bản trong kết cấu của khuôn ép nhựa (như trong hình trên), với các chức năng như sau:
1 Tấm kẹp trước: dùng để kẹp vào phần cố định của thành máy Hình vẽ mô tả rõ tấm kẹp trước có chiều rộng nhô ra so với các tấm khuôn khác, chính phần nhô ra nàylà phần dùng để kẹp khuôn
2 Tấm cố định (tấm khuôn cái): tấm này là phần khuôn cố định
3 Bạc cuốn phun: có chức năng dẫn nhựa dạng lỏng từ đầu phun của máy ép vào khuôn (đầu tiên là dẫn nhựa vào các kênh dẫn
4 ‘Vòng định vị: dùng để định vị khuôn với thành máy, đảm bảo cho đầu phun của máy ép định vị chính xác với vị trí tương ứng của bạc cuống phun Bộ phận này có dạng vòng tròn, nhô cao hơn mặt trên của tấm kẹp trước để đặt vừa vào lỗ tương ứng trên thành máy
5 Vít lục giác: giúp cố định tấm kẹp và tấm khuôn với nhau
6 Đường nước: là hệ thống làm mát của khuôn, còn có chức năng giữ nhiệt độ khuôn trong quá trình gia nhiệt đối với nhựa có nhiệt độ nóng chảy thấp
7 Tấm di động (tấm khuôn đực): là tấm khuôn phía phần di động
8 Tấm lót: giúp tăng độ cứng vững cho khuôn phần di động, tấm này chỉ dùng khi tấm di động quá mỏng
9 Gối đỡ: gồm 2 tấm 2 bên tạo thành một cặp, có tác dụng trợ lực cho tấm di động đồng thời tạo không gian trống để bố trí hệ thống đẩy
10 Tấm kẹp pin: giữ hệ thống pin đẩy không trượt ra ngoài trong quá trình khuôn hoạt động
11 Tấm đẩy pin: tấm này nối với lõi đẩy của máy ép, có chức năng đẩy hệ thống pin đẩy
12 Tấm kẹp sau: dùng kẹp phần di động của máy ép nhựa
13 Pin đẩy: có công dụng đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn
14 Lò xo: đẩy hệ thống đẩy hồi trở lại để chuẩn bị cho chu kỳ ép phun kế tiếp
15 Chốt hồi: giúp dẫn hướng tấm kẹp và tấm đẩy di chuyển tịnh tiến theo đúng hướng để chúng không bị trượt ra ngoài, đồng thời cũng bảo vệ dàn pin đẩy không bị cong trong quá trình đẩy sản phẩm và lùi về
16 Bạc dẫn hướng: giúp chốt dẫn hướng dễ dàng di chuyển và định vị
17 Chốt dẫn hướng: giúp 2 phần di động và cố định của khuôn được định vị chính xác trong suốt quá trình đóng khuôn [13]
Các bộ phận trên lắp ghép với nhau tạo thành những hệ thống cơ bản của bộ khuôn, bao gồm:
- Hệ thống dẫn hướng và định vị
- Hệ thống dẫn nhựa vào lòng khuôn
- Hệ thống slide (bệ trượt)
- Hệ thống đẩy sản phẩm
2.3.3 Phân loại khuôn ép nhựa a) Khuôn 2 tấm
- Khuôn 2 tấm là loại khuôn ép nhựa có kết cấu khá đơn giản, có 1 mặt phân khuôn chia khuôn ra thành 2 phần là phần cố định và phần di động
- Đối với khuôn ép nhựa 2 tấm, lúc mở khuôn lấy sản phẩm ra ngoài mặt chia khuôn sẽ mở ra, lúc này khuôn sẽ chia thành 2 phần riêng biệt là phần kênh dẫn và phần sản phẩm cùng nằm một phía
Khuôn ép nhựa 2 tấm được ưa chuộng sử dụng trong sản xuất các sản phẩm đơn giản, không mất nhiều thời gian thiết kế và gia công nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cao, giúp sản phẩm sớm được đưa ra thị trường.
- Khuôn ép nhựa 3 tấm là khuôn có kết cấu với 3 tấm chính: tấm cố định, tấm di động và tấm giữ đuôi keo Khi mở khuôn sẽ có một khoảng hở để lấy sản phẩm ra và một khoảng hở để lấy đuôi keo ra ngoài [14]
- Đối với khuôn 3 tấm thì sản phẩm và đuôi keo luôn tự động tách rời khi được tiến hành lấy ra khỏi khuôn [14] c) Khuôn nhiều tầng
- Kết cấu của khuôn ép nhựa nhiều tầng thường có 3 cụm khuôn, trong đó cụm khuôn ở giữa có cả hai mặt là lòng khuôn Khi khuôn mở ra sẽ tạo ra 2 khoảng không gian trống và cả hai khoảng này đều để sản phẩm rơi ra Khuôn nhiều tầng phù hợp khi cần chế tạo số lượng lớn sản phẩm, nó cũng giúp giảm lực kẹp của máy, tuy nhiên, hệ thống đẩy lại phức tạp [14] d) Khuôn tháo chốt ngang
Hình 2.9: Khuôn tháo chốt ngang
Hình 2.10: Cấu tạo khuôn tháo chốt ngang
- Thường các sản phẩm nhựa được đẩy ra khỏi khuôn theo phương đóng mở khuôn Tuy nhiên thì nếu các sản phẩm có lỗ ngang hoặc hõm ngang thì không thể đẩy sản phẩm ra như trên được Muốn lấy sản phẩm ra thì cần phải rút các chi tiết tạo hõm ngang hay lỗ ngang ra trước [14]
Tổng quan về vật liệu chất dẻo
2.4.1 Giới thiệu vật liệu nhựa nhiệt dẻo
- Nhựa - Chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu tạo thành bởi nhiều phân tử (các cao phân tử Polyme) Nó có thể được tổng hợp hoặc thay đổi từ thành phần nhỏ (gọi là monome)[10]
- Chất dẻo là loại vật rắn (có thể là ở trạng thái lỏng trong quá trình gia công) Nhiều loại nhựa - chất dẻo có thể nung nóng cho mềm ra nhiều lần sau khi đã nguội Nó có thể được ép phun vào lòng khuôn, làm nguội định hình sản phẩm Vật liệu nhựa thừa và phế phẩm có thể thu hồi và nghiền vụn lại khi tái chế và quy trình này có thể lặp lại nhiều lần Tuy nhiên vật liệu dẻo dễ mất dần phẩm chất trong quá trình sử dụng [10]
2.4.2 Phân loại nhựa nhiệt dẻo
- Nhiệt nhựa dẻo hàng hóa
- Nhiệt nhựa dẻo bán hàng hóa
- Nhiệt nhựa dẻo kỹ thuật
- Nhiệt nhựa dẻo đặc biệt
Bảng 2.1: Phân loại nhựa nhiệt dẻo
Nhựa nhiệt dẻo Các thành phần trong nhựa nhiệt dẻo Nhiệt nhựa dẻo hàng hóa Acrylonitrin-Butadien-Styren (ABS)
Polyethylene-Terephthalate (PET) Poly Methyl Methacrylate (PMMA)
Nhựa nhiệt dẻo bán hàng hóa
Acrylonitrin-Butadien-Styren (ABS) Polyethylene-Terephthalate (PET) Poly Methyl Methacrylate (PMMA)
Nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật
Nylon Plyacetal (PA) Polycarbonate (PC) Polyphenylene sulfide (PPS)
Nhựa nhiệt dẻo đặc biệt
Polysulfone (Psu) Polytetrafluoroetylen (PTFE) Polyphenylene ether (PPO) Polyimide (PI) Poly Erherethe Ketron (PEEK) Ưu điểm của nhựa nhiệt dẻo:
- Vật liệu nhiệt dẻo có độ bền cao, nhẹ và chi phí xử lý thấp, khả năng chống co ngót và dễ uốn
- Vật liệu có khả năng tái chế cao, có độ hoàn thiện về mặt thẩm mỹ, có khả năng chịu va đập cao, có thể tái tạo, định hình lại và có khả năng kháng hóa chất
Nhược điểm của nhựa nhiệt dẻo:
- Nhiều vật liệu nhựa nhiệt dẻo, đặc biệt là vật liệu tổng hợp, có xu hướng gãy lớn và biến dạng dưới mức ứng suất cao
- Nhược điểm chính của việc sử dụng nhựa nhiệt dẻo thay vì các vật liệu như kim loại là nhựa nhiệt dẻo có thể tan chảy, một số loại bị phân hủy khi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng hoặc tia cực tím
Các nghiên cứu liên quan đến đề tài thiết kế, chế tạo bộ khuôn ép phun sản phẩm
2.5.1 Các nghiên cứu ngoài nước
- Hiện nay, sản phẩm co chữ T sản xuất nhiều ở thị trường Trung Quốc và được nhập khẩu về thị trường Việt Nam để tiêu thụ Tuy nhiên, sản phẩm lại có mẫu mã và kiểu dáng kém bắt mắt với người tiêu dùng Sau khi mua sản phẩm về để trải nghiệm, khả năng lắp ráp vào ống dẫn của sản phẩm cũng chưa được tốt và lỏng lẻo
Hình 2.16: Sản phẩm ở thị trường Trung Quốc với chất liệu là nhựa PE, kích thước xấp xỉ
2.5.2 Các nghiên cứu trong nước
- Đối với trên thị trường Việt Nam hiện nay, sản phẩm đầu bảo vệ chưa có trên thị trường. Với những tìm hiểu về thị trường sản phẩm (tại thị trường trong nước rất khó kiếm và cần phải nhập từ nước ngoài với kiểu mẫu khá hạn chế), chính vì vậy sản phẩm của nhóm hướng tới sẽ có phần lắp ráp chắc chắn hơn, mẫu mã đẹp mắt nhưng vẫn đảm bảo tính kỹ thuật đối với người sử dụng, hầu hết các sản phẩm đều có đường kính khá lớn
- Khuôn ép nhựa co chữ T ngoài thị trường:
Hình 2.11: Một vài khuôn ép nhựa co chữ T và sản phẩm
- Thiết kế này tối đa 2 lòng khuôn và sử dụng các con trượt để kéo trục lõi ra khỏi lòng khuôn để lấy sản phẩm Hầu hết các khuôn này có cấu tạo phức tạp và khá tốn kém kinh phí để hoàn thiện bộ khuôn hoàn chỉnh
2.6 Một số vấn đề và phương hướng giải quyết trong đề tài
- Hiện sản phẩm co chữ T trên thị trường Việt Nam là khá ít, còn trên thị trường nước ngoài thì sản phẩm được thiết kế về mặt kỹ thuật còn nhiều hạn chế, dễ hư hỏng Còn về mặt mỹ thuật sản phẩm có kiểu dáng chưa được đa dạng, màu sắc chưa được bắt mắt
- Sau khi tham khảo một số sản phẩm khuôn và phương hướng giải quyết cho cơ cấu lấy sản phẩm trong khuôn, ta thấy việc dùng các cơ cấu xi lanh để lấy khá phức tạp và tốn kém.
Do đó để giải quyết nhóm muốn dùng tất cả cơ cấu chốt xiên để làm di chuyển con trượt kéo các trục lõi ra ngoài để lấy sản phẩm co chữ T Vì vậy mà phân bố 2 lòng khuôn có xu hướng lệch hẳn về 1 phía chứ không còn nằm ở chính giữa khuôn như trước nữa khi đó chỉ cần dùng 3 con trượt là đủ để kéo các trục lõi ra ngoài
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu sản phẩm
3.1.1 Sơ lược về co chữ T
- Co chữ T bằng nhựa là một loại phụ kiện đường ống được sử dụng để kết nối hai đường ống có cùng kích thước Chúng được làm bằng nhựa Co chữ T bằng nhựa có ba đầu nối, một ở mỗi đầu và một ở giữa Đầu nối ở giữa vuông góc với hai đầu nối kia Co chữ T bằng nhựa là một phụ kiện đường ống linh hoạt có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau Chúng dễ lắp đặt có nhiều hình dạng và tương đối rẻ tiền
Hình 3.1: Sản phẩm co chữ T ngoài thị trường
3.1.2 Công dụng của co chữ T
- Sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm: hệ thống khí nén, hệ thống thoát nước, hệ thống tưới tiêu
- Nhiều kích thước, dễ dàng sử dụng, tháo lắp đơn giản
Hình 3.2: Sản phẩm co chữ T trong hệ thống khí nén
Hình 3.3: Sản phẩm co chữ T trong hệ thống dẫn nước
3.1.3 Hình dáng các sản phẩm co chữ T ngoài thị trường:
- Hiện nay ngoài thị trường có rất nhiều loại co dẫn khác nhau, đa dạng về hình dáng, kích thước, vật liệu
- Qua việc khảo sát nhóm nhận thấy hầu hết ở cái đầu nối co chữ T đều là mặt trơn sẽ làm dễ tách rời đường ống đang dẫn nên vì vậy nhóm đã cải tiến thêm cho co chữ
T để có thể lắp chặt hơn khi sử dụng bằng việc tạo các đường gân ở đầu nối để tăng tính ma sát và chắc chắn hơn khi sử dụng
3.1.4 Ứng dụng của co chữ T
- Vật liệu nhựa có thể dùng để tái chế khi hư hỏng hoặc không còn hợp lí để sử dụng nữa
- Dùng được trong nhiều trường hợp dẫn truyền khác nhau
- Thân thiện với môi trường và không gây độc hại đối với người sử dụng
Phân loại khuôn ép phun
- Phân loại theo số tầng lòng khuôn
- Phân loại theo cách bố trí kênh dẫn
Khuôn ép phun sử dụng hệ thống kênh dẫn nguội, tức là kênh dẫn nằm ngang với bề mặt phân khuôn Cổng vào nhựa được bố trí ở bên hông sản phẩm, chỉ tạo ra một khoảng mở duy nhất để lấy cả kênh dẫn và sản phẩm nhựa khi mở khuôn.
* Khuôn gồm hai phần là khuôn trước (khuôn âm) và khuôn sau (khuôn dương). Cấu tạo của khuôn đơn giản, dễ chế tạo nhưng khuôn hai tấm thường chỉ dùng để chế tạo các sản phẩm có cổng vào nhựa dễ bố trí
Hình 3.4: Cấu tạo khuôn 2 tấm
* Tiết kiệm chi phí và thời gian trong sản xuất hàng loạt
* Không dùng để sản xuất các sản phẩm có mức độ phức tạp lớn
* Cần thêm công đoạn loại bỏ đuôi keo
* Khuôn 3 tấm là khuôn ép phun sử dụng hệ thống kênh dẫn nguội, các kênh dẫn được bố trí ở 2 mặt phẳng và có một khoảng mở để lấy sản phẩm ra và một khoảng mở để lấy kênh dẫn nhựa khi mở khuôn Do đó, khi sản phẩm và kênh dẫn được lấy ra khỏi khuôn bằng hệ thống đẩy, cần phải bố trí hai hệ thống, làm cho cấu trúc khuôn phức tạp hơn và lớn hơn so với khuôn 2 tấm
Hình 3.5: Cấu tạo khuôn 3 tấm
* Kênh dẫn và sản phẩm được tách riêng biệt
* Được dùng trong sản xuất các sản phẩm có độ phức tạp
* Máy ép yêu cầu phải có áp lực vòi phun cao
* Cấu tạo phức tạp và chi phí đầu tư cao hơn so với loại khuôn 2 tấm
=> Kết luận: Với đề tài này vì sản phẩm không quá phức tạp nên nhóm quyết định chọn khuôn 2 tấm có silde để thiết kế chế tạo
Vật liệu của sản phẩm
- Vật liệu 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 - là loại nhựa giá rẻ nhất hiện nay
- Cấu trúc phân tử và thông số vật liệu nhựa PP
Hình 3.6: Cấu trúc phân tử của PP
- Mật độ (tỉ trọng): 0,9-0,91 g/cm 3
- Nhiệt độ nóng chảy: 164-170 độ C
- Hệ số co rút : 1-3 % Ưu điểm vật liệu nhựa PP:
- Nhựa PP có sẵn và tương đối rẻ tiền
- Có độ bền uốn cao do tính chất bán tinh thể của nó
- Có bề mặt tương đối trơn
- Có khả năng chống ẩm rất cao
- Có khả năng kháng hóa chất tốt đối với nhiều loại bazơ và axit
- Sở hữu khả năng chống mỏi tốt
- Có độ bền va đập tốt
- Là một chất cách điện tốt
Các tính chất cơ học và vật liệu của nhựa
- Vật liệu nhựa tương đối nhẹ, tỷ trọng dao động từ 0,9-2 g/cm 3 Tỷ trọng nhựa phụ thuộc vào độ kết tinh: độ kết tinh cao thì tỷ trọng cao
Bảng 3.1 Tỷ trọng của một số loại nhựa thông dụng
Loại nhựa Tỷ trọng g/cm 3 Loại nhựa Tỷ trọng g/cm 3
Chỉ số nóng chảy (MI):
- Là trị số thể hiện tính lưu động khi gia công của vật liệu nhựa Chỉ số nóng chảy càng lớn thể hiện tính lưu động của nhựa càng cao và càng dễ gia công
- Tiêu chuẩn đo chỉ số nóng chảy là ASTM D1238
+ Trọng lượng phân tử thấp, dễ chảy
+ Dùng nhiệt độ, áp suất gia công thấp
+ Dễ gia công và sản phẩm đạt chất lượng hơn
+ Vật liệu khó chảy, sản phẩm dễ bị khuyết tật
+ Làm tăng thời gian điền đầy khuôn
+ Làm tăng thời gian duy trì áp
+ Áp suất cần thiết để điền đầy khuôn phải cao
+ Đòi hỏi nhiệt độ gia công cao Độ hút ẩm (độ hấp thụ nước):
- Độ hút ẩm được xác định bằng mức hút nước của nhựa
- Nhựa có nhóm phân cực: độ hấp thụ nước cao
- Nhựa không phân cực: độ hấp thụ nước thấp
- Độ hút ẩm thấp thì tốt vì nước hấp thụ làm giảm một số tính chất cơ lý và ảnh hưởng đến độ ổn định kích thước sản phẩm Độ co rút của nhựa:
- Độ co rút của nhựa là % chênh lệch giữa kích thước của sản phẩm sau khi đã lấy khỏi khuôn được định hình và ổn định kích thước so với kích thước của khuôn
- Độ co rút của nhựa kết tinh lớn hơn nhiều so với độ co rút của nhựa vô định hình
Bảng 3.2: Bảng tra hệ số co rút (tham khảo) của một số loại nhựa
Tên vật liệu Độ co rút %
ABS (Acrylonitrile-butadienne styrene plastics) 0.4 – 0.7
Đa số các loại nhựa cách điện tốt nên được ứng dụng làm các thiết bị điện gia dụng, thiết bị viễn thông, vô tuyến truyền hình, các thiết bị cao tần Nhờ tính cách điện tốt, nhựa có khả năng ngăn chặn dòng điện rò rỉ và bảo vệ người dùng khỏi bị điện giật Trong các lĩnh vực điện tử, viễn thông, vô tuyến truyền hình, nhựa được sử dụng để sản xuất vỏ bọc, lớp cách điện cho các linh kiện, giúp bảo đảm an toàn và ngăn ngừa nhiễu điện từ.
- Đa số các loại nhựa có độ truyền nhiệt thấp nên cách nhiệt tốt. b) Tính chất cơ học: Độ bền kéo:
- Là giá trị kéo giới hạn cho sự đứt của vật liệu khi một lực tác động tăng dần đếnkhi đứt, biểu thị bằng đơn vị lực trên một đơn vị diện tích
- Đơn vị đo: Kg/ cm 2 hoặc N/m 2
- Chỉ số cường độ kéo càng lớn tức vật liệu có độ bền kéo càng cao Độ dãn dài:
- Là tỉ lệ giữa độ dài khi lực kéo tăng đến điểm đứt trên độ dài ban đầu, biểu thị bằng % Vật liệu có độ dãn dài lớn, độ bền kéo lớn thì có độ dẻo lớn hơn vật liệu có độ bền kéo lớn mà độ dãn dài nhỏ Độ cứng:
- Biểu thị khả năng chống lại tác dụng của một vật rắn để không bị nứt, vỡ hoặc sứt mẻ bề mặt Độ chịu va đập:
- Biểu thị khả năng chống lại một tải trọng rơi xuống, va đập vào sản phẩm mà không làm nứt vỡ sản phẩm Độ chịu mài mòn:
- Biểu thị khả năng chống lại tác dụng bào mòn của lực làm hao mòn vật liệu,biểu thị bằng %
PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ THIẾT KẾ SẢN PHẨM VÀ KHUÔN MẪU
Yêu cầu của đề tài
Yêu cầu của doanh nghiệp:
- Tên doanh nghiệp: Công ty TNHH tư vấn thiết kế xây dựng Mub Design
- Một chu kỳ ép được 2 sản phẩm
- Khuôn đảm bảo ép được liên tục một ngày 24 tiếng
- Sản phẩm ép ra tỉ lệ sinh ra phế phẩm thấp
- Các linh kiện trong khuôn dễ dàng sửa chữa thay thế khi có hư hỏng xảy ra
- Dung sai lắp ghép cho phép của sản phẩm:± 0,025mm
- Kích thước: 41x20,5x11 đường kính trong 10mm, dường kính ngoài 11mm
- Hình dạng thiết kế: Có các gân ở phần đầu ống để tăng ma sát khi lắp ghép vào các ống dẫn
- Vật liệu: Nhựa PP vì có độ rút 1-3% nên sẽ đáp ứng được dung sai yêu cầu cho sản phẩm
→ Kết luận: Sử dụng khuôn 2 tấm 2 lòng khuôn với cơ cấu tự dộng trượt slide kéo trục lõi ra khỏi sản phẩm khi mở khuôn
- Sản phẩm không bị bavia, cong vênh
- Sản phẩm không bị rỗ khí, cháy bề mặt
- Sản phẩm có độ bóng đều Ứng dụng sản phẩm theo yêu cầu:
- Dùng trong các hệ thống dẫn truyền khí
- Dùng trong các hệ thống dẫn truyền nước sinh hoạt trong nhà
- Dùng để dẫn khí trong các hồ cá trang trí cảnh vật trong nhà
Hình 4.1: Một vài mẫu thiết kế của công ty
Phương hướng và giải pháp thực hiện
4.2.1 Phương án thiết kế khuôn
Bảng 4.1: So sánh khuôn hai tấm và khuôn ba tấm
Khuôn 2 tấm Khuôn 3 tấm Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản, dễ thiết kế
- Gia công với chi phí thấp
- Chu kỳ ép thực hiện nhanh hơn
- Dễ lắp ráp và bảo dưỡng
- Dễ lấy đuôi keo và sản phẩm ra ngoài Ưu điểm:
- Tính tự động hóa cao
- Khi mở khuôn phần sản phẩm và kênh dẫn tự động tách rời nhau.
- Không có tính tự động cao
- Giá thành gia công tương đối cao.
- Quá trình lắp ráp và bảo dưỡng phức tạp
- Tính tự động cắt kênh dẫn ra khỏi sản phẩm, nhưng cần cánh tay robot để lấy kênh dẫn ra ngoài
- Áp lực phun bị giảm vì khoảng cách giữ vòi phun của máy đến cổng phun dài
4.2.2 Phương án thiết kế lòng khuôn a) Phương án 1
Phương án này sử dụng 4 slide với chốt xiên kéo trục lõi ra ngoài để lấy sản phẩm
+ Hệ thống mở lấy sản phẩm hoàn toàn tự động, không cần thêm bất kỳ động cơ motor hay xilanh nào khác để hỗ trợ mở khuôn
+ Dễ gia công, tiết kiệm chi phí
+ Việc bố trí 4 slide như vậy khi đóng khuôn sẽ gây áp lực lớn vào khu vực trung tâm sản phẩm dễ gây hư hỏng các bộ phận trong khuôn cũng như sản phẩm
+ Chỗ gặp nhau của 3 trục lõi dễ bị hở gây kẹt nhựa trong quá trình phun
+ Bộ khuôn phức tạp, tốn kém b) Phương án 2
Phương án này sử dụng 4 slide với 4 xy lanh kéo trục lõi ra ngoài để lấy sản phẩm
+ Kiểm soát được lực đẩy vào của cái trục lõi khi đóng khuôn
+ Hệ thống tự động hoàn toàn
+ Phải có lập trình của thời gian kéo trục lõi từ bên ngoài, mất nhiều thời gian, bảo dưỡng khuôn khó khăn
+ Bộ khuôn phức tạp, giá thành cao gây tốn kém
+ Hiệu suất tạo ra sản phẩm thấp c) Phương án 3
Phương án này sử dụng 3 slide với chốt xiên kéo trục lõi ra ngoài để lấy sản phẩm
+ Hệ thống mở lấy sản phẩm hoàn toàn tự động, không cần thêm bất kỳ động cơ motor hay xilanh nào khác để hỗ trợ mở khuôn
+ Giải quyết được vấn đề lực tác động mạnh khi đóng khuôn
+ Thiếu tính thẩm mĩ cho bộ khuôn vì phải thiết kế lòng khuôn có xu hướng lệch về 1 phía
+ Phải thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng khuôn
Lựa chọn phương án
Bảng 4.2: Lựa chọn phương án thiết kế
Phương án thiết kế khuôn Phương án thiết kế lòng khuôn
- Qua kết quả phân tích ưu nhược điểm của khuôn 2 tấm và khuôn 3 tấm, mặc dù phương án khuôn 2 tấm vẫn tồn tại một số nhược điểm, nhưng với đồ án tốt nghiệp này nhóm chọn phương án khuôn 2 tấm vì đặc thù sản phẩm không cần bộ khuôn phải quá phức tạp mà vẫn tạo ra được sản phẩm giúp tiết kiệm được chi phí
- Qua phân tích ưu nhược điểm giữa các phương án, nhóm thiết kế theo khuôn 2 tấm và sử dụng phương án 3 vì:
+ Bộ khuôn đơn giản không quá phức tạp, có tính tự động quá cao, dễ dàng sửa chữa, bảo trì khi cần thiết
+ Vị trí bố trí lòng khuôn và các silde hợp lí ít gây hư hỏng cho sản phẩm cũng như các bộ phận khác trong khuôn
Trình tự công việc tiến hành
- Lên ý tưởng thiết kế mẫu
- Lập phương án gia công
- Đánh giá, kết luận và đề xuất hướng phát triển
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM, BỘ KHUÔN CO CHỮ T
Thiết kế sản phẩm co chữ T khí nén trên phần mềm creo 8.0
Bảng 5.1: Các bước thiết kế sản phẩm co chữ T khí nén
Bước Thao tác Hình ảnh
Vẽ Sketch trong mặt phẳng
Font với kích thước theo kích thước của bản vẽ kỹ thuật
Dùng lệnh Revolve để tạo hình khối tròn cho sản phẩm
Vẽ Sketch theo kích thước của bản vẽ kỹ thuật
Dùng lệnh Revolve để tạo hình thêm khối tròn cắt khối tròn đã vẽ trước đó
Dùng lệnh Shell để tạo các lỗ cho ống theo kích thước của bản vẽ kỹ thuật
Vẽ Sketch để tạo các gân cho ống theo kích thước của bản vẽ kỹ thuật
Dùng lệnh Revolve để tạo Surface các gân cho ống theo kích thước của bản vẽ kỹ thuật
Dùng lệnh Solidify để tạo Solid hoàn thiện các gân cho ống theo kích thước của bản vẽ kỹ thuật
Dùng lệnh Round để bo các góc cạnh cho ống theo kích thước của bản vẽ kỹ thuật
Kiểm tra và phân tích sản phẩm
5.2.1 Kiểm tra thể tích và khối lượng sản phẩm
- Nhấp vào để khai báo vật liệu PP
- Nhấp vào để xem thông số Volume (thể tích), Mass (khối lượng)
Hình 5.1: Tính chất sản phẩm
- Thể tích của sản phẩm: 2,08.103 mm 3
- Tổng diện tích bề mặt sản phẩm: 3,51.103 mm 2
- Trọng lượng riêng của sản phẩm: 1,88.10-3 kg/ mm 3
- Khối lượng của sản phẩm: 1,88.10 -3 kg
5.2.2 Kiểm tra góc thoát khuôn và bề dày sản phẩm a) Kiểm tra góc thoát khuôn
- Lựa chọn Analysis và nhấp vào Draft
Hình 5.2: Góc thoát khuôn b) Kiểm tra bề dày sản phẩm
- Lựa chọn Analysis và nhấp vào Section Thickness
- Chọn sản phẩm và các mặt phẳng sau đó nhập độ dày lớn nhất để kiểm tra
Hình 5.3: Bề dày sản phẩm
- Góc thoát khuôn và bề dày sản phẩm đều đạt yêu cầu bản vẽ kỹ thuật
Thiết kế lòng khuôn
5.3.1 Bố trí sản phẩm và chọn phôi cho lòng khuôn
- Số lòng khuôn được sử dụng là hai, nên ta thiết kế và phân bố vị trí hướng sản phẩm theo các tọa độ như hình
Hình 5.4: Bố trí số lòng khuôn
Tạo phôi với kích thước: 230x230x210 (đơn vị: mm) để thiết kế lòng khuôn tối ưu nhất
Hình 5.5: Thiết kế phôi lòng khuôn
5.3.2 Tạo mặt phân khuôn cho lòng khuôn Để tạo mặt phân khuôn cho sản phẩm ta cần vận dụng các lệnh trong môi trường Mold ví dụ như: Extend Cure, Parting Surface, Boundary Blend, Remove, Fill, Merge…
Hình 5.6: Tạo mặt phân khuôn cho lòng khuôn
- Mục đích của việc tạo mặt phân khuôn:
+ Để chia lòng khuôn thành nhiều bộ phận lắp ghép lại với nhau
+ Mỗi bộ phận được tách ra từ mặt phân khuôn có thể thực hiện các nhiệm vụ khác nhau
+ Nhờ tạo được mặt phân khuôn tối ưu, sản phẩm sẽ đẹp hơn, sản phẩm và kênh dẫn dễ dàng lấy ra ngoài trong quá trình ép nhựa
5.3.3 Tính toán thiết kế kênh dẫn nhựa a) Tính toán cuống phun: []
Hình 5.7: Kích thước cuống phun cho thiết kế [4]
Tính toándS dN = 1 mm: Lấy ở máy ép Haitian
Tính góc côn cho cuống phun a ≥ 1−4° [4]
Hình 5.8: Thiết kế cuống phun b) Tính toán kênh dẫn nhựa
Để đảm bảo dòng chảy ổn định và thuận tiện cho gia công, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn tiết diện tròn cho kênh dẫn Tiết diện hình tròn có đường kính D = 5 mm đáp ứng các yêu cầu về tính ổn định và thuận tiện trong quá trình sản xuất.
Bảng 5.2: Ưu và nhược điểm của kênh dẫn tiết diện hình tròn [4] a) Tính toán miệng phun Đối với sản phẩm co chữ T, ta thiết kế phần miệng phun theo kiểu phun cạnh đặt tại vị trí trọng tâm bên hông sản phẩm nhằm tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm
Chọn kích thước miệng phun: T = 1 mm, W= 2 mm, L = 2 mm
Hình 5.10: Thiết kế miệng phun cạnh
Kết luận: Hệ thống kênh dẫn nhựa sau khi thiết kế
Hình 5.11: Kênh dẫn nhựa hoàn chỉnh
5.3.4 Tách lòng khuôn thành các chi tiết lắp ráp
- Sử dụng lệnh Refpart Cutout tách lòng khuôn và kênh dẫn nhựa
Hình 5.12: Tách lòng khuôn và kênh dẫn nhựa
- Sử dụng tiếp lệnh Volume Split để tách các slide
- Sử dụng tiếp lệnh Volume Split để tách Core và Cavity, sau đó chọn lệnh Mold Component và các phần muốn tách rồi OK
- Dùng lệnh Mold Opening để mở khuôn
Hình 5.15: Lòng khuôn sau khi tách
Quá trình phân tích dòng chảy trên phần mềm Creo 8.0
5.4.1 Quá trình điền đầy a) Thời gian điền đầy (Melt Front Time)
- Thời gian điền đầy sẽ được đo trực tiếp ngay trên đầu của dòng chảy Dòng chảy di chuyển đến đâu thì Creo sẽ ghi thời gian đến đấy Kết quả cho ta biết vị trí nào sẽ được điền đầy nhanh hay chậm, vị trí nào không có khả năng được điền đầy và liệu dòng chảy có cân bằng hay không
Hình 5.16: Biểu dồ thời gian điền đầy
+ Thời gian điền đầy tại các vị trí cách xa nhất của sản phẩm là 0,252s
+ Vì thiết kế kênh dẫn hợp lý, nên quá trình phun nhựa vào cả 2 sản phẩm là tương đối đồng đều nhau
+ Tại các vị trí cổng phun nhựa thì có tốc độ phun là tương đối chậm Vì thiết kế cổng phun ngay tại điểm đầu nên quá trình điền đầy sản phẩm có thể hoàn tất b) Bẫy khí (Air Trap)
- Là những vị trí nằm ở cuối của dòng chảy nhựa hoặc tại những vị trí khí thoát không tốt Khí thoát không tốt đi kèm nhiệt độ nhựa đang cao (>200°C) thì sẽ gây ra cháy nhựa, từ đó có thể lại các vệt cháy trên bề mặt sản phẩm nhựa, ảnh hưởng đến ngoại quan của sản phẩm
Hình 5.17: Các bẫy khí trong quá trình điền đầy
+ Xuất hiện nhiều bẫy khí ở điểm cuối cùng mà nhựa điền đầy, nơi mà các dòng chảy nhựa dồn khí lại và khí không thể thoát ra ngoài.
+ Giảm tốc độ phun để khí kịp thoát Tuy nhiên, ta cần phải thiết kế bố trí rãnh thoát khí phù hợp trước, sau đó mới tính đến việc giảm tốc độ phun c) Đường hàn (Weld Line)
- Đây là những nơi mà hai dòng chảy gặp nhau trong quá trình phun Được biểu diễn và hiển thị bởi các đường màu đỏ.
- Thường xảy ra tại vị trí cuối của sản phẩm Cả hai đầu của dòng chảy có nhiệt độ thấp, nên tính hòa trộn kém khi gặp nhau sẽ tạo ra đường hàn (yếu và xấu ở vị trí này), gây ảnh hưởng đến ngoại quan và kết cấu của sản phẩm Một nguyên nhân khác cũng gây đường hàn là do khả năng thoát khí kém, không khí không thể thoát ra gây nên
Hình 5.18: Đường hàn trên sản phẩm
+ Xuất hiện các đường hàn tại các vị trí khoanh tròn của sản phẩm như hình trên.
Vì tại các vị trí đó ở chính giữa sản phẩm, gần lỗ và các góc nhỏ tạo nên sự cản trở và tách thành 2 dòng chảy nhựa
+ Sản phẩm về tính thẩm mỹ sẽ không bị ảnh hưởng d) Áp suất (Pressure)
- Áp suất là một thông số chính trong quá trình gia công, thông số này ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy nhựa trong khuôn, sự ổn định về mặt kích thước và cơ tính của sản phẩm
Hình 5.19: Biểu đồ thể hiện áp suất phun theo thời gian
+ Áp suất lớn nhất là 45,064 MPa Giá trị áp suất lớn nhất tại vị trí cuống phun và giảm dần cho đến khi lòng khuôn được điền đầy
Trong quá trình mô phỏng bằng phần mềm, áp suất thu được chỉ mang tính chất tham khảo Khi tiến hành ép trực tiếp trên máy ép, sẽ có sự chênh lệch áp suất so với mô phỏng, tuy nhiên chênh lệch này không quá lớn.
Ta có thể điều chỉnh áp suất trên máy ép để cho ra được sản phẩm như mong muốn e) Nhiệt độ (Temperature)
Hình 5.20: Biểu đồ thể hiện nhiệt độ
+ Quan sát thấy rằng khi nhựa được bơm vào lòng khuôn, phần nhựa bên ngoài tiếp xúc với áo khuôn nên nhiệt độ sẽ hạ xuống thấp nhất (79,106℃) Phần nhựa lỏng bên trong do không tiếp xúc với áo khuôn nên sẽ đạt nhiệt độ cao nhất vào khoảng từ 206,482℃đến 220,635℃
+ Nhiệt độ hạ thấp trên toàn bề mặt sản phẩm, độ chênh lệch nhiệt độ ở bề mặt bên ngoài không quá lớn từ 79,106℃ đến 107,412℃, điều này đảm bảo bề mặt chi tiết ổn định, giảm co rút và co rút đều cho sản phẩm
5.4.2 Quá trình giữ áp Độ chuyển vị của lõm bề mặt (Sink Mark Displacement)
Hình 5.21: Vùng có nguy cơ bị lõm bề mặt
+ Cho biết trên sản phẩm vị trí nào có nguy cơ bị lõm, các giá trị lõm bề mặt, hướng lõm ở cuối quá trình Packing
+ Sản phẩm bị lõm trên bề mặt của nắp che tại các vị trí như hình
+ Độ lõm lớn nhất của sản phẩm rơi vào khoảng 0.039 mm, các bề mặt còn lại hầu như không bị ảnh hưởng
+ Tại các vị trí lõm, phần thể tích không đồng đều nên nguội đi tại các vị trí đó lượng co rút sẽ nhiều hơn các khu vực còn lại
+ Điều chỉnh áp suất giữ áp hiệu quả
+ Tối ưu hệ thống làm mát để nhiệt độ khuôn không quá cao nhằm hạn chế lỗi lõm bề mặt
+ Đảm bảo mặt phân khuôn kín để làm cho áp lực giữ không bị giảm xuống
+ Kết cấu sản phẩm tốt, tại các vị trí lắp ghép sản phẩm không bị biến dạng quá nhiều và ta có thể kiểm soát được nên nhìn chung sản phẩm đạt yêu cầu về độ lõm
5.4.3 Quá trình Cooling a) Thời gian làm mát (Max Cooling Time)
- Thời gian làm mát khuôn có vai trò hết sức quan trọng vì nó quyết định toàn bộ chu kỳ ép phun
- Có được kết quả trên là do phần mềm tự động tính toán thời gian của quá trình làm mát Thay đổi thời gian này và phân tích kết quả thu được nhằm rút ngắn thời gian của chu kỳ, nếu nó hợp lý, ta có thể sử dụng nó để rút ngắn thời gian, tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm
Hình 5.22: Biểu đồ thời gian làm mát của sản phẩm
+ Tổng thời gian làm mát là 22,267 giây
+ Nhìn vào hình ảnh và đồ thị, ta có thể thấy rằng hầu hết bề mặt sản phẩm đã nguội đi ở khoảng thời gian là khoảng 5 giây
Bảng 5.3: Kết quả phân tích thông số ép phun trên phần mềm Creo với nhựa PP
Thông số kỹ thuật máy ép phun Số liệu phân tích
Thời gian điền đầy 0.252 giây Áp suất điền đầy lớn nhất 45,064 MPa
Thời gian làm nguội 23 giây
Tính toán, thiết kế và chọn phụ kiện cho khuôn ép nhựa
- Với phương án nghiên cứu đã chọn là tìm hiểu rõ hơn về kết cấu của một bộ khuôn hai tấm từ thiết kế cho đến khi khuôn cho ra sản phẩm đầu tiên Vì vậy loại khuôn mà nhóm lựa chọn sẽ là khuôn hai tấm
- Chọn chuẩn khuôn cho khuôn 2 tấm: Futaba
Trong đó các kích thước bao gồm:
- Kích thước bao của khuôn: 230x230x220 mm
- Độ dày tấm kẹp trên: 20 mm
- Độ dày tấm cố định: 50 mm
- Độ dày tấm di động: 60,5 mm
- Độ dày tấm giữ: 13 mm
- Độ dày tấm đẩy: 15 mm
- Độ dày tấm kẹp dưới: 20 mm
- Các kích thước khác lấy theo tiêu chuẩn
5.5.2 Chọn các linh kiện cho khuôn a) Bạc cuống phun
- Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy và kênh nhựa, có nhiệm vụ đưa dòng nhựa từ vòi phun của máy đến kênh dẫn hoặc trực tiếp đến lòng khuôn
- Kích thước của cuống phun phụ thuộc vào các yếu tố:
+ Khối lượng, độ dày của thành sản phẩm, vật liệu nhựa sử dụng
+ Độ dày của cuống phun phải phù hợp với bề dày của các tấm khuôn
+ Độ dày của cuống phun phải phù hợp, đảm bảo dòng chảy nhựa ít bị mất áp lực nhất trên đường đi
Theo thông số tính toán cuống phun và độ dày các tấm khuôn đã chọn, chúng tôi đã lựa chọn bac cuống phun dựa theo các thông số tính toán được chuẩn hóa theo tiêu chuẩn Misumi.
Hình 5.24: Bạc cuống phun [6] b) Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng
- Chức năng của chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là đưa khuôn sau vào khuôn trước thẳng hàng với nhau Chốt dẫn hướng nằm ở khuôn trước và bạc dẫn hướng nằm ở khuôn sau Độ dài của chốt dẫn hướng phải dài hơn miếng ghép cao nhất để tránh hỏng hóc khi đóng khuôn đặc biệt là khi lắp ráp
- Lắp chốt dẫn hướng trên tấm core, độ dày tấm core là 50mm => Chọn chốt dẫn hướng dài 55-80mm
- Chọn chốt dẫn hướng có đường kính D = 35mm, L = 60mm – Tra tiêu chuẩnMisumi chọn chốt dẫn hướng
=> Chọn chốt dẫn hướng có kích thước như sau L = 60mm, D = 22mm, N
= 20mm, H = 28mm, E = 5mm, T = 6mm, N = 20mm
- Bạc dẫn hướng có 2 loại, loại có vai và loại không vai Sử dụng bạc có vai để thiết kế cho bộ khuôn
- Dựa vào đường kính chốt ∅20mm, tấm Cavity dày 50,1mm nên ta chọn bạc dẫn hướng có chiều dài 60mm Tra theo tiêu chuẩn misumi
Kết luận chọn bạc dẫn hướng chuẩn misumi được sử dụng trong khuôn có kích thước như sau: T = 8mm, L = 60mm, D = 28mm, d = 20mm c) Vòng định vị
Vai trò cốt lõi của vòng định vị là xác định vị trí chính xác giữa vòi phun của máy ép và bạc cuống phun Vì vậy, thiết kế vòng định vị phụ thuộc vào sự lựa chọn máy ép và bạc cuống phun.
Hình 5.27: Vòng định vị [6] d) Bulong vòng
Hình 5.28: Bulong vòng theo chuẩn misumi [6]
Kiểm tra tính bền của bulong theo công thức [2]
-n là hệ số an toàn n = 1
- M là moment uốn tác dụng lên 1 bulong.
- � là ứng xuất cho phép ( giới hạn bền) của vật liệu làm bulong, ở đây chọn vật liệu làm bulong thép CT3 có ứng suất cho phép � = 2100��/��2
Tính đường kính bulong giữ giữa vòng định vị và tấm kẹp
- Momen uốn tác dụng lên 1 bulong: M = m.g.l (N.mm) (5.13)
- m: tổng khối lượng các tấm tác dụng lên bulong m = 80kg
=> Ở đây chọn bulong có đường kính d = 12mm nên thỏa yêu cầu độ bền e) Hệ thống đẩy sản phẩm
Sau khi sản phẩm trong khuôn được làm nguội, khuôn được mở ra, lúc này sản phẩm còn dính trong lòng khuôn do sự hút của chân không và sản phẩm có xu hướng co lại, nên cần hệ thống đẩy để đẩy sản phẩm ra ngoài.
Hình 5.29: Bố trí hệ thống đẩy sản phẩm
- Đường kính chốt đẩy được thiết kế 6 cây ∅ = 3,5mm và 1 cây ∅ = 5,5�� như hình trên
Hành trình đẩy = 15mm + (5÷10) mm (Khoảng đảm bảo rời an toàn khỏi khuôn)
=> Chọn hành trình đẩy 20mm
- Công dụng: dùng dẫn hướng cho lò xo trong quá trình hồi tấm đẩy và tấm giữ về vị trí ban đầu chuẩn bị cho kỳ tiếp theo Khi thiết kế cần phải bố trí chốt hồi đối xứng
Hình 5.30: Chốt hồi tiêu chuẩn Misumi [6]
Kết luận: Chốt hồi chuẩn Misumi được dùng trong khuôn có kích thước như sau
- Công dụng: dùng để hồi tấm giữ và tấm đẩy về vị trí ban đầu sau khi đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn
Hình 5.31: Lò xo chuẩn misumi [6]
Tổng khối lượng tấm giữ và tấm đẩy 9kg
Chọn lò xo có lực hồi lớn hơn 2 lần tổng trọng lượng của 2 tấm đẩy và tấm giữ. Lực F > 2x9x10= 180N = 18kgf
Khoảng cách từ mặt dưới tấm giữ đến tấm core 40mm
Ta chọn lò xo có kích thước D = 23mm, d = 11.5mm F = 36 > 18 kgf a) Hệ thống tháo undercut
+ Chọn đường kính chốt xiên theo kích thước bộ khuôn d = 10mm, đường kính chốt xiên α = 25°, góc nghiêng của chốt xiên
Khoảng cách trượtđối với chốt xiên 1 là22mm
=> Chọn chốt xiên có chiều dài L = 105mm
Khoảng cách trượtđối với chốt xiên 2 là49mm
=> Chọn chốt xiên có chiều dài L = 169mm
Hình 5.34: Con trượt theo tiêu chuẩn misumi [6]
=> Tính toán chọnđược cái kích thước cho con trượt 1:
A = 30mm, T = 18mm, W = 36mm, L = 35mm, E = 17mm, K =��°, F = 30 mm, G
=> Tính toán chọnđược cái kích thước cho con trượt 2:
A = 68mm, T = 18mm, W = 74mm, L = 35mm, E = 17mm, K =��°, F = 30 mm, G
* Hình dạng ray dẫn và cơ cấu định vị
Hình 5.37: Hình dạng và tiêu chuẩn misumi ray dẫn [4], [6]
Hình 5.38: Hình dạng và tiêu chuẩn misumi cơ cấu định vị [4], [6]
Kiểm nghiệm bền cho khuôn
Mục đích của bài toán kiểm nghiệm bền cho chúng ta biết:
- Khuôn có hoạt động ổn định trong quá trình ép phun không?
- Đảm bảo độ bền của khuôn đồng thời tiết kiệm vật liệu
- Kiểm soát được các khuyết tật trong sản phẩm nhựa do chuyển vị của tấm khuôn gây nên a) Khai báo các số liệu ban đầu
- Bước 1: Mở file tấm khuôn chứa core tạo mặt gối đỡ để đặt liên kết ngàm trên tấm khuôn (thể hiện liên kết giữa tấm khuôn dương với gối đỡ và gối đỡ phụ:Applications → Simulate: Để tiến hành các thao tác kiểm nghiệm bền cho tấm khuôn
Hình 5.39: Bước setup ban đầu
- Bước 2: Vẽ mặt và đặt các liên kết ngàm cho tấm khuôn dương
+ Vào Refine Model → Surface Region: Để tiến hành vẽ các mặt chứa liên kết ngàm.Home → Displacement: Đặt các liên kết ngàm cho mặt vừa vẽ
Hình 5.40: Tạo mặt liên kết ngàm trên tấm khuôn dương
- Bước 3: Ta đặt tải trọng theo áp suất vào những bề mặt sẽ tiếp xúc với dòng nhựa nóng chảy qua: Home → Pressure: Tại đây ta click chọn hết tất cả những bề mặt tiếp xúc với với dòng chảy nhựa
Hình 5.41: Đặt tải trọng tác dụng lên lòng khuôn và kênh dẫn
- Tại bước này ta lấy giá trị áp suất từ mô phỏng dòng chảy nhựa điền vào ô Value là giá trị áp suất điền đầy Quan sát trên toàn tấm khuôn và chứa cả lõi khuôn khi chịu tải trọng nhựa bơm vào thì tại các bề mặt của lòng khuôn sẽ chịu tải trọng lớn nhất, áp suất bơm lớn nhất khi nhựa vào lòng khuôn mà tấm khuôn phải chịu là áp suất tại gần các điểm của kênh dẫn (không tính ở đầu cuống phun vì điểm này không chịu tải trọng tác dụng lên tấm khuôn chưa lõi khuôn dương), cụ thể giá trị áp suất này khoảng bằng 45 MPa, thì khi kiểm nghiệm bền giá trị này sẽ nằm trong khoảng an toàn
Hình 5.42: Áp suất điền đầy
- Bước 4: Thực hiện gán vật liệu cho tấm khuôn: tấm vỏ khuôn dương sử dụng Thép C45,thuộc loại thép “Steel_high _carbon”:
Gán vật liệu:Home → Materials → Material Assignment
- Để ứng dụng có thể chạy phân tích, ta phải chia lưới: Refine Model → AutoGEM(Chia lưới tự động)
Hình 5.43: Kết quả quá trình chia lưới b) Chạy và phân tích kết quả của quá trình kiểm nghiệm bền
- Sau khi khai báo liên kết ràng buộc, khai báo tải trọng, gán vật liệu cho tấm khuôn và chia lưới, chúng ta sẽ để phần mềm Creo 8.0 chạy phân tích.
File → New Static… → OK, chuyển sang tab Run → Start
- Hệ thống tự động xử lý và cho kết quả tính toán của bài toán bền
Để hiển thị kết quả quá trình phân tích và xu hướng biến dạng của tấm khuôn, người dùng chọn Home → Results → Open → Chọn file kết quả phân tích Khi bài toán bền được xử lý, phần mềm sẽ trả về hai giá trị phân tích quan trọng.
- Ứng suất của mô hình tính này là bao nhiêu? Vị trí này ở đâu?
- Nơi nào có chuyển vị và biến dạng lớn nhất? Giá trị cụ thể là bao nhiêu?
- Với các liên kết và tải trọng đã được khai báo, tấm khuôn sẽ có chiều hướng như hình bên dưới Ở đây chúng ta sẽ tập trung vào hướng cong của tấm vì phần mềm đã phóng đại mức độ cong để làm ta có thể thấy rõ, thực tế không cong nhiều như hình ảnh thể hiện
Hình 5.44: Hệ thống chạy phân tích
Mác thép Độ bền kéo Độ bền uốn
- Kết quả của bài toán bền: (Stress)
Kết quả: Ứng suất uốn lớn nhất (tấm khuôn) = 121,29 MPa < Ứng suất uốn cho phép = 360MPa
⇒Thỏa mãn bền cho tấm khuôn
Hình 5.45: Kết quả bài toán bền
- Ở 2 vị trí liên kết với gối đỡ và tại 4 vị trí liên kết của gối đỡ phụ là nơi tập trung ứng suất lớn nhất
- Kết quả của bài toán chuyển vị: (Displacement)
Trong khi ép phun, chuyển vị có xu hướng ở giữa và nơi bị võng nhiều nhất (chuyển vị là nhiều nhất) là nơi nhựa từ máy phun trực tiếp vào Khi tấm khuôn bị uốn cong, mặt phân khuôn sẽ bị hở và sản phẩm sau khi ép sẽ dễ bị xì bavia Độ chuyển vị tối đa của khuôn dương là 0.00763 mm Khoảng hở do độ chuyển vị này tạo ra không vượt quá khoảng hở thoát khí của nhựa PP là: 0,0127 - 0,0508 mm.
Vì vậy, chúng ta có thể chấp nhận được giá trị chuyển vị này
⇒Thỏa mãn bài toán chuyển vị cho tấm khuôn
Hình 5.46: Kết quả bài toán chuyển vị mặt dưới tấm khuôn
- Giá trị độ bền uốn là 121,29 MPa < 360 MPa, nhận thấy rằng độ dày tấm khuôn được sử dụng là không quá dư bền, thỏa mãn yêu cầu Thiết kế tối ưu, không lãng phí vật tư, đảm bảo các yếu tố kỹ thuật
- Độ chuyển vị tối đa là 0.00763 mm, rất nhỏ so với độ sâu của rãnh thoát khí nên sản phẩm không bị xì bavia Tấm khuôn thỏa yêu cầu cả hai bài toán về bền và chuyển vị => Bộ khuôn đảm bảo độ bền
Dung sai lắp ghép của sản phẩm
- Nhựa nói chung có đặc tính chung là dẻo, vì vậy khi lắp khá dễ so với kim loại
- Nhựa PP có đặc tính đặc trưng là tính rắn, cứng nhưng không bị giòn, khả năng cách điện ổn, không thấm nước, trơ với hóa chất và không bị nhiệt độ cao làm cho biến dạng
- Sản phẩm đầu co chữ T khi được lắp với ống dẫn cần đảm bảo không bị lỏng, không có khe hở để dòng khí thoát ra ngoài Đối với yêu cầu trên, dung sai cho mối lắp được lựa chọn sẽ có độ dôi nhất định
- Với kiểu lắp như vậy, để đảm bảo khả năng dẫn khí không bị rò rỉ ra ngoài và dễ tháo lắp, và trong quá trình ép nhựa sản phẩm đã bị co rút so với kích thước thiết kế ban đầu nên nhóm quyết định chọn mối lắp ghép trung gian có xác suất xuất hiện độ dôi trung bình:
+ Dung sai được đề xuất cho sản phẩm co chữ T là 11h7
+ Dung sai được đề xuất cho ống dẫn là 11M8
+ Tính xác suất xuất hiện độ dôi của mối lắp:
- Đối với mối lắp 11M8/h7 ta có:
ES = 0,002 mm; EI = - 0,025 mm; es = 0 mm; ei = - 0,018 mm
- Sai lệch trung bình của đại lượng độ hở và độ dôi Công thức: [3] σ = σ D2 + σ d2 = ( T 6 D ) 2 + ( T 6 d ) 2 = 27 36 2 + 18 36 2 ≈ 5,4 àm (5.1) Miền phân bố độ hở và độ dôi của lắp ghép là:
- Trung tâm phân bố độ hở và độ dôi là điểm ứng với giá trị độ hở hoặc độ dôi nhận được khi kích thước lỗ và kích thước trục có xác suất lớn nhất lắp với nhau Kích thước lỗ và kích thước trục có xác suất lớn nhất là kích thước lỗ trung bìnhD tb và kích thước trục trung bìnhd tb [3]
D tb = 10,9885 mm và d tb = 10,991 mm
Giá trị độ dôi của lắp ghép tương ứng với kích thước trung bìnhD tb vàd tb : [3]
N = dtb− Dtb = 10,9885 − 10,991 = 2,5 mm (5.3) Đường cong phân bố độ dôi và độ hở của lắp ghép 11M8/h7 có dạng:
Hình 5.47: Đường cong phân bố độ dôi và độ hở của lắp ghép
Trục x – trục phân bố độ hở và độ dôi
Trục x’ – trục giá trị độ hở hoặc độ dôi với qui ước:
Dấu +: cho giá trị độ hở
Dấu –: cho giá trị độ dôi
Xác suất xuất hiện độ dôi của lắp ghép chính là diện tích của vùng gạch chéo trên đồ thị và được tính theo công thức [3]
�(� 1 ÷� 2 ) = �(� 1 ÷� 2 ) = ∅(� 2 )− ∅(� 1 )= ∅(0,35)− ∅(−3) = 0,177 + 0,4986 = 68% (∅ (�) ) được tra trong bảng 2.1 trang 40-41, [3]
Giới hạn độ hở và độ dôi ứng với miền phân bố là:
Kết luận: Vậy xác suất xuất hiện độ dôi của lắp ghép là 68% Lắp ghép thỏa yêu cầu mà công ty đặt ra
CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ THỰC HIỆN ĐÁNH GIÁ
Gia công
Hình 6.1: Bộ khuôn hoàn chỉnh sau khi thiết kế
Vì các bộ phận tiêu chuẩn có sẵn trên thị trường nên không cần gia công các chi tiết sau đây:
•Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng.
•Các loại bulong và bulong vòng.
•Lò xo, thanh giữ tấm tách kênh dẫn, bạc cuống phun.
•Chốt giật kênh dẫn, Gối đỡ phụ, pin hồi, co nước, vòng định vị
Quá trình cắt gọt được tính toán như sau: [1]
Bước 1: Tính tốc độ vòng quay của trục chính Theo công thức về tốc độ cắt gọt, tốc độ trục chính được tính theo công thức: n 00∗� �
Trong đó: n: số vòng quay trục chính (vòng/phút) v c : vận tốc cắt (m/phút)
D: đường kính dụng cụ cắt (mm)
Bước 2: Tính tốc độ tiến dao [1]
F: tốc độ tiến dao (mm/phút) n: số vòng quay của trục chính (vòng/phút) z: số lưỡi cắt của dao (răng) fz:tốc độ ăn dao răng (mm/răng)
- Máy CNC Mazatrol VQC 20/40 B với các thông số cơ bản:
Bảng 6.1: Thông số máy CNC Mazatrol VQC 20/40 B
Thông số Đơn vị Giá trị
Kích thước bàn máy mm 1250 x 550
Trục côn chính Tiêu chuẩn 40 ISO
Tốc độ trục chính Vòng/phút 28 - 4000
Công suất động cơ Kw 7
Hình 6.2: Máy CNC Mazatrol VQC 20/40 B
Hình 6.3: Dụng cụ cắt gọt
6.1.1 Gia công tấm kẹp trên
- Chuẩn bị phôi tinh: 230x230x25 mm
- Nguyên công 1: Gia công tấm kẹp trên
Tên dự án Tấm kẹp cố định
Gá kẹp: Ê tô Phôi: 230x230x25 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
1 Khoan mồi Drill 800 50 Sâu 3 mm
Phay thô lỗ lắp vòng định vị và bạc cuống phun
4 Phay tinh lỗ lắp vòng định vị Endmill ∅16 2750 440 0,3
5 Phay tinh lỗ lắp bạc cuống phun Endmill ∅16 2750 440 0,3
7 Khoan 2 lỗ M6 lắp vòng định vị Drill ∅5 800 60 Sâu 15 mm
8 Khoan 2 lỗ M6 lắp bạc cuống phun Drill ∅5 800 60
Hình 6.4: Tấm kẹp trên sau khi gia công
6.1.2 Gia công tấm kẹp dưới
- Chuẩn bị phôi tinh: 230x230x25 mm
- Nguyên công 1: Gia công tấm kẹp dưới
Tên dự án Tấm kẹp dưới
Gá kẹp: Ê tô Phôi: 230x230x25 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
1 Khoan mồi Drill 800 50 Sâu 3 mm
4 Phay thô lỗ máy đẩy∅35 Endmill ∅16 2750 400 0,8
5 Phay tinh lỗ máy đẩy∅35 Endmill ∅16 2750 440 5 Sâu 25.5 mm
8 Khoan lỗ∅8 Drill ∅8 430 65 Sâu 28 mm
Hình 6.5: Tấm kẹp dưới sau khi gia công
- Chuẩn bị phôi tinh: 110x230x13 mm
- Nguyên công 1: Gia công tấm giữ
Tên dự án Tấm giữ
Gá kẹp: Ê tô Phôi: 110x230x13 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
1 Khoan mồi Drill 800 50 Sâu 2 mm
9 Khoan lỗ pin đẩy Drill ∅3.5 1200 70
10 Khoét lỗ pin đẫy Endmill ∅6.5 6200 200 0.5
Hình 6.6: Tấm giữ sau khi gia công
- Chuẩn bị phôi tinh: 110x230x13 mm
- Nguyên công 1: Gia công tấm đẩy
Tên dự án Tấm đẩy
Gá kẹp: Ê tô Phôi: 110x230x13 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
1 Khoan mồi Drill 800 50 Sâu 2 mm
Hình 6.7: Tấm đẩy sau khi gia công
6.1.5 Gia công vỏ khuôn âm
- Chuẩn bị phôi thô: 185x235x51 mm
- Nguyên công 1: Gia công mặt dưới vỏ khuôn âm
Tên dự án Vỏ khuôn âm
Gá kẹp: Cao hơn Êtô 30 mm Phôi: 185x235x51 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
5 Khoét 1 lỗ ∅30 Endmill ∅12 4200 170 1 Sâu 15 mm
10 Khoét thô 4 lỗ bạc dẫn hướng Endmill ∅12 4200 170 1
11 Khoét tinh 4 lỗ bạc dẫn hướng Endmill ∅12 4200 150 1
12 Khoét bậc bạc dẫn hướng Endmill ∅12 4200 100 1
- Nguyên công 2: Gia công mặt trên vỏ khuôn âm
Tên dự án Lòng khuôn âm
Gá kẹp: Cao hơn Êtô 30 mm Phôi: 185x235x51 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
2 Phay cạnh ngoài Endmill ∅25 1700 265 5 Sâu 30 mm
3 Phay 3 hốc chứa lõi Slide Endmill ∅12 2750 400 0,5 Sâu 8 mm
4 Phay mặt đáy hốc chứa lõi Endmill ∅12 3020 420 0,5 Sâu 8 mm
5 Phay mặt bên hốc chứa lõi Endmill ∅12 3020 420 0,5 Sâu 8 mm
- Nguyên công 3: Khoan lỗ bulong vòng∅10,2
- Nguyên công 6: Taro lỗ bulong vòng M12x1,75
6.1.6 Gia công vỏ khuôn dương
- Chuẩn bị phôi thô: 185x235x51 mm
- Nguyên công 1: Gia công mặt dưới của vỏ khuôn dương
Tên dự án Vỏ khuôn dương
Gá kẹp: Cao hơn Êtô 30 mm Phôi: 185x235x51 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
Khoét 4 lỗ bậc bạc dẫn hướng
Khoét thô 4 lỗ bạc dẫn hướng
Khoét tinh 4 lỗ bậc bạc dẫn hướng
11 Khoét 3 lỗ pin∅9 Endmill ∅6 1400 200 Sâu 32 mm
12 Khoan 1 lỗ pin đẩy∅4.8 Drill ∅4.8 250 50
13 Khoét tinh lỗ pin đẩy∅5 Endmill ∅4 800 50
14 Khoét lỗ bậc pin đẩy∅6 Endmill ∅4 1400 170 1 Sâu 42 mm
15 Khoan thô 6 lỗ pin đẩy Drill ∅2.8 1200 50
16 Khoét tinh 6 lỗ pin đẩy Reaming ∅2.9 800 50
17 Doa tinh 6 lỗ pin đẩy Boring ∅3 400 20
Khoan lỗ gắn chốt khoá khuôn
Khoét bậc gắn chốt khoá khuôn
- Nguyên công 2: Gia công mặt trên của vỏ khuôn dương
Tên dự án Lòng khuôn dương
Gá kẹp: Cao hơn Êtô 30 mm Phôi: 185x235x51 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
2 Phay cạnh ngoài Endmill ∅25 1700 265 5 Sâu 25 mm
3 Khoan mồi Drill 800 50 Sâu 3 mm
4 Phay 3 hốc chứa lõi Slide Endmill ∅12 2750 400 0.5 Sâu 10 mm
5 Phay mặt đáy hốc chứa lõi Endmill ∅12 3020 420 0.5 Sâu 10 mm
6 Phay mặt bên hốc chưa lõi Endmill ∅12 3020 420 0.5 Sâu 10 mm
Phay thô 2 rãnh trượt của Slide chính
8 Phay bán tinh 2 rãnh trượt Endmill ∅20 1400 250 2
9 Phay tinh 2 rãnh trượt Endmill ∅20 1400 200 1
10 Phay thô 2 rãnh của 2 Slide phụ Endmill ∅20 1400 400 2
11 Phay bán tinh 2 rãnh Endmill ∅20 1400 300 2
- Nguyên công 3: Khoan lỗ bulong vòng∅10,2
- Nguyên công 6: Taro lỗ bulong vòng M12x1,75
- Chuẩn bị phôi tinh 33x230x60 mm
- Nguyên công 1: Gia công gối đỡ 1
Tên dự án Gối đỡ 1
Gá kẹp: Ê tô Phôi: 33x230x60 mm Vật liệu: Thép
TT Bước công nghệ Dao ∅
1 Khoan mồi Drill 800 50 Sâu 2 mm
2 Khoan 2 lỗ∅6.8 Drill ∅6.8 300 50 Sâu 22.5 mm
5 Phay thô 2 rãnh trượt Endmill ∅20 1400 320 2
6 Phay bán tinh 2 rãnh trượt Endmill ∅20 1400 250 2
7 Phay tinh 2 rãnh trượt Endmill ∅20 1400 200 1
Hình 6.8: Gối đỡ sau khi gia công
- Chuẩn bị phôi tinh 33x230x60 mm
- Nguyên công 1: Gia công gối đỡ 2
Tên dự án Gối đỡ 2
Gá kẹp: Ê tô Phôi: 33x230x60 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
Hình 6.9: Gối đỡ sau khi gia công
6.1.9 Gia công lòng khuôn âm
- Chuẩn bị phôi tinh: 230x180x50 mm
- Nguyên công 1: Gia công lòng khuôn âm
Tên dự án Lõi Khuôn Âm
Gá kẹp: Cao hơn Ểtô 30 mm Phôi: 230x180x50 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
1 Phá thô biên dạng 3D Ballmill R4 3020 420 0,4
2 Phá thô biên dạng 3D Ballmill R2 3070 170 0,2
3 Chạy bán tinh biên dạng 3D Ballmill R1,5 4500 450
Hình 6.10: Lòng khuôn âm sau khi gia công
6.1.10 Gia công lòng khuôn dương
- Chuẩn bị phôi tinh: 230x180x60 mm
- Nguyên công 1: Gia công lõi khuôn dương
Tên dự án Lõi Khuôn D
Gá kẹp: Cao hơn Ểtô 30 mm Phôi: 230x180x60 mm Vật liệu: Thép C45
TT Bước công nghệ Dao ∅
1 Phá thô biên dạng 3D Ballmill R4 2100 680
4 Phá thô kênh dẫn, gate Endmill ∅2 4000 210
5 Phay bán tinh kênh dẫn Ballmill R1,5 4500 450
6 Phay tinh kênh dẫn Ballmill R1 4750 380
Hình 6.11: Lòng khuôn dương sau khi gia công
Linh kiện sau gia công
- Sau khi gia công, ta cần lấy dũa lấy ba vớ ở các cạnh sắc nhọn, đồng thời vệ sinh và kiểm tra các vị trí gia công theo đúng bản vẽ, cuối cùng bọc linh kiện và bảo quản
Hình 6.12: Tất cả linh kiện sau khi gia công
Lắp ráp bộ khuôn
6.3.1 Chuẩn bị trước khi lắp ráp
- Trước khi lắp ráp khuôn cần chuẩn bị các dụng cụ cần thiết:
+ Các dụng cụ chuyên dụng như: Bộ lục giác, bulong, đai ốc, dung dịch bôi trơn + Chuẩn bị đầy đủ các linh kiện của khuôn đạt độ chính xác theo yêu cầu kỹ thuật + Vệ sinh các linh kiện, dụng cụ, các tấm khuôn trước khi lắp ráp
+ Bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết các bộ phận của khuôn
Quy trình lắp ráp khuôn:
- Lắp ráp phần khuôn cố định => Lắp ráp phần khuôn di động => Lắp ráp phần khuôn cố định với phần khuôn di động
+ Bước 1: Lắp bạc cuống phun và các chốt xiên vào tấm khuôn âm
Hình 6.13: Bạc cuống phun và các chốt xiên sau khi lắp vào tấm khuôn âm
+ Bước 2: Lắp tấm kẹp trên và vòng định vị vào tấm khuôn âm
Hình 6.14: Tấm kẹp trên sau khi lắp vào tấm khuôn âm
+ Bước 3: Lắp 2 gối đỡ vào tấm kẹp dưới
Hình 6.15: Hai gối đỡ sau khi lắp vào tấm kẹp dưới
+ Bước 4: Lắp các ty đẩy, ty hồi và lò xo hồi vào tấm giữ và tấm đẩy
Hình 6.16: Lắp các ty đẩy, ty hồi và lò xo hồi sau khi lắp tấm giữ và tấm đẩy
+ Bước 5: Lắp cụm đẩy và khuôn dương vào gối đỡ
Hình 6.17: Cụm đẩy sản phẩm và khuôn dương sau khi lắp vào gối đỡ
+ Bước 8: Lắp các con trượt vào khuôn dương
Hình 6.18: Các con trượt sau khi lắp vào khuôn dương
+ Bước 7: Lắp 2 cụm chứa khuôn dương và khuôn âm lại với nhau để có được bộ khuôn hoàn chỉnh
Hình 6.19: Bộ khuôn sau khi lắp ráp hoàn chỉnh
Ép thử
Quy trình ép thử sản phẩm:
Sơ đồ 6.1: Quy trình ép thử sản phẩm
Nhóm sử dụng máy ép MA1200III
Hình 6.20: Máy ép nhựa MA 1200III
Hình 6.21: Bộ khuôn được gá lên máy ép nhựa
Bảng 6.2: Thông số ép thử với nhựa PP
Thông số điều chỉnh Vị trí
Nhiệt độ gia nhiệt trên trục vít (℃)
Nhiệt độ 1: 205 Nhiệt độ 2: 196 Nhiệt độ 3: 190 Nhiệt độ 4: 185 Nhiệt độ 5: 185 Áp lực đóng khuôn (MPa)
10 12 12 12 Áp lực mở khuôn (MPa)
20 35 35 35 Áp lực phun nhựa (MPa)
Thời gian làm nguội (s) 5 10 10 Đánh giá, kết luận:
- Thông số lần 1: Với nhiệt độ nhựa ép phun 210℃, áp suất phun lớn nhất là 60MPa, tốc độ phun 25cm 3 /s và thời gian điền đầy là 3 giây, thời gian làm nguội là 5s thì sản phẩm ép ra bị lõm bề mặt Nguyên nhân do áp lực, tốc độ phun hoặc vật liệu nhựa quá nóng chưa kịp nguội hẳn Cách khắc phục: giảm nhiệt độ, áp lực và tốc độ phun, tăng thời gian làm nguội
Hình 6.22: Sản phẩm ép thử lần 1
Với thông số lần 2 gồm nhiệt độ nhựa ép phun 210℃, áp suất phun lớn nhất 50MPa, tốc độ phun 20cm3/s và thời gian điền đầy 3 giây, sản phẩm ép phun bị cháy xém, nứt và hở đường hàn Nguyên nhân là do bọt khí hoặc nhựa bị kẹt trong khoang quá nóng trong quá trình sản xuất, thường là do áp suất, tốc độ phun hoặc vật liệu nhựa quá nóng Để khắc phục, cần giảm nhiệt độ nóng chảy nhựa, áp suất và tốc độ phun.
Hình 6.23: Sản phẩm ép thử lần 2
- Thông số lần 3: Ta tiến hành giảm nhiệt độ nóng chảy nhựa, áp lực phun xuống 45MPa và tốc độ phun 15cm 3 /s, giữ nguyên các thông số còn lại Kết quả ở lần này, sản phẩm không còn vết cháy xém tuy vẫn còn đường hàn nhưng không ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm
Hình 6.24: Sản phẩm ép thử lần 3
Kết luận: Sản phẩm đạt được tiêu chuẩn về ngoại quan ban đầu mà nhóm đặt ra,bên cạnh đó khắc phục được lỗi ở lần ép trước
Thực nghiệm và ứng dụng
- Sản phẩm co chữ T được ứng dụng lắp đặt trong đường ống dẫn khí, máy lọc nước, máy tưới nước tự động, ống dẫn nước Các đầu khớp được làm vanh dễ luồng ống nhưng khó tháo đảm bảo khi lắp ống vào khớp nối được chắc chắn.
- Tính năng: Dễ sử dụng, an toàn dễ dàng vệ sinh
Hình 6.25: Ảnh lắp ghép sản phẩm thực tế
