Thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp nhựa và thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn

MỤC LỤC Chương 1 : Tổng quan về công nghệ chế tạo sản phẩm chất dẻo . 1.1.Vật liệu nhiệt dẻo 1.2. Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết chất dẻo . 1.3. Máy ép phun HC 250 1.4.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu hộp Chương 2 : Thiết kế khuôn nhựa. 2.1. Giới thiệu chung về khuôn nhựa. 2.2. Các kiểu khuôn cơ bản 2.3. Các bộ phận cơ bản của khuôn 2.3.1. Hệ thống cấp nhựa 2.3.2. Hệ thống đẩy 2.3.3. Lõi mặt bên 2.3.4. Hệ thống làm mát 2.4. Ứng dụng thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp 2.5. Công nghệ chế tạo khuôn Chương 3 : Thiết kế quy trình công nghệ gia công lòng khuôn và lõi khuôn . 3.1.Thiết kế quy trình công nghệ gia công lòng khuôn 3.1.1.Phân tích bản vẽ chi tiết gia công. 3.1.2. Thiết kế nguyên công. 3.2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công lõi khuôn 3.2.1. Phân tích bản vẽ chi tiết gia công. 3.2.2. Thiết kế nguyên công. 3.2.3. Tính lượng dư gia công. Chương 4 : Thiết kế đồ gá 4.1. Đồ gá khoan 4 lỗ 5 4.2. Đồ gá phay 2 lỗ nghiêng 4.3. Đồ gá khoan 4 lỗ lắp bạc dẫn hướng , 4 lỗ lắp chốt hồi , 8 lỗ M10 Chương 5 : Chương trình CNC gia công lòng khuôn và lõi khuôn. 5.1. Gia công lòng khuôn 5.1.1.Chọn máy CNC 5.1.2.Sơ đồ gia công 5.2. Gia công lõi khuôn 5.2.1.Chọn máy CNC 5.2.2.Sơ đồ gia công 5.3. Chương trình CNC gia công lòng khuôn và lõi khuôn

Lời nói đầu

C

ông nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết định trong sự

nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế

tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân, việc phát triển

ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nớc ta

Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải đợc tiến hành đồng thời với việc phát

triển nguồn nhân lực và đầu t các trang bị hiện đại Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm

vụ trọng tâm của các trờng đại học.

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ s cơ

khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tơng đối rộng, đồng

thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp

trong sản xuất.

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s và

cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành

kinh tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực vv

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn Huy Ninh

đến nay chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp CNCTM Nội dung của đồ án bao gồm 3

phần: Tìm hiểu về phần mềm thiết kế 3D CATIA , ứng dụng thiết kế sản phẩm hộp nhựa ,

lập quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn Trong quá trình thiết kế và tính toán tất

nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, chúng em rất mong đợc

sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến

của các bạn để lần thiết kế sau và trong thực tế sau này đợc hoàn thiện hơn

Chơng 1 : Tổng quan về công nghệ chế tạo sản phẩm chất dẻo

1.1.Vật liệu nhiệt dẻo

1.2 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết chất dẻo

1.3 Máy ép phun HC 250

1.4.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu hộp

Chơng 2 : Thiết kế khuôn nhựa.

2.1 Giới thiệu chung về khuôn nhựa

Ch¬ng 3 : ThiÕt kÕ quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng lßng khu«n vµ lâi khu«n

3.1.ThiÕt kÕ quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng lßng khu«n

3.1.1.Ph©n tÝch b¶n vÏ chi tiÕt gia c«ng

3.1.2 ThiÕt kÕ nguyªn c«ng

3.2 ThiÕt kÕ quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng lâi khu«n

3.2.1 Ph©n tÝch b¶n vÏ chi tiÕt gia c«ng

Chơng 1

Tổng quan về công nghệ chế tạo

sản phẩm chất dẻo

1.1 vật liệu nhiệt dẻo

Định nghĩa : Vật liệu nhiệt dẻo là vật chất dẻo có thể nung nóng cho mềm ra nhiều

lần sau khi nguội Nó có thể đợc phun khuôn, đợc nghiền vụn lại và lập lại quá trình

đó Tất nhiên là vật liệu chất dẻo sẽ bị mất phẩm chất khi quá trình đó lặp lại nhiều

lần và sẽ mất đi các tính chất mong đợi

Vật liệu chế tạo chi tiết hộp có tên thơng mại là Styrene co-polymers (ABS)

Vật liệu nhiệt dẻo này có độ cứng bề mặt cao , khó bị xớc , nhuộm màu tốt , có ánh

quang bề mặt , dễ tạo hình và bền dai về đặc tính nhng thờng không trong suốt do cấu

trúc tinh thể gây cản trở cho sự truyền qua của ánh sáng Vật liệu này thờng đợc yêu

thích trong công nghiệp làm đồ gia dụng nh là : vỏ thiết bị văn phòng , vỏ thiết bị điện

tử – tin học , vali

Dấu hiệu nhận biết nhựa ABS :

Nhựa Mềm ra Bắt lửa Màu lửa Cháy tiếp Khói Mùi Dấu hiệu khác

Lửa màuvàng,nhiềumuội than

hóng

Dầunóng

Khá mềmdẻo,gõ nghetrầm đụcMột số tính chất khác :

- Tỷ trọng (g/cm3): 1,03 – 1,06

- Độ bền kéo (Mpa) : 40 – 60

- Độ dãn dài (%) : 3

- Độ bền va đập khía (kJ/m2) : 80

- Độ cứng bề mặt (N/mm2) : 60 – 100

- Môđun đàn hồi (Mpa) : 1500 – 2500

- Điểm hóa mềm Vicat (oC) : 90 - 98

Chiều dầy thành sản phẩm của ABS :

Chiều dầy Min (mm) Chiều dầy trung bình (mm) Chiều dầy Max (mm)

Ước tính độ co của sản phẩm : khi ớc tính độ co của sản phẩm, giá trị độ co đợc dùng

là giá trị đo trung bình của vật liệu nhựa làm ra sản phẩm Từ bản vẽ sản phẩm mà

trong đó vật liệu phun khuôn là ABS , giá trị độ co là (0,4 – 0,7)% Do đó lấy giá trị

trung bình của độ co là : 0,7% nghĩa là tất cả các kích thớc của lòng khuôn và lõi

khuôn phải đợc nhân lên 1,007

1.2.Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết chất dẻo và ứng dụng

chế tạo hộp nhựa

Nguyên công 1: Chuẩn bị vật liệu.

Bớc 1: Chuyển vật liệu ở dạng khối, tấm sang dạng hạt.

- Sử dụng máy nghiền nhằm nghiền nhỏ vật liệu Hạt càng nhỏ thì khả năng phân

bố càng đều hơn

Bớc 2: Trộn đều vật liệu.

- Sử dụng máy khuấy , máy trộn trục vít tạo ra sự chuyển động tơng đối giữa các

hạt trong vật liệu nhằm pha trộn đều

Bớc 3: Làm dẻo và nhuyễn hoá vật liệu.

Vật liệu đợc trộn đều và sấy khô ở bớc gia công trớc đựoc làm nóng chảy, sau đó nó

đợc làm nhuyễn và tạo thể thống nhất

Bớc 4: Tạo hạt cho vật liệu.

Vật liệu đợc tạo thành bằng 2 phơng pháp: Tạo hạt nóng và nguội

- Tạo hạt nóng đợc lắp thêm đầu đùn nhiều lỗ Vật liệu qua đầu đùn đợc cắt thành

những kích thớc nhất định qua khoang chứa làm nguội và đợc làm nguội bằng nớc

hoặc không khí

- Tạo hạt nguội bằng nớc thì đợc đem đi sấy khô rồi đóng gói

Nguyên công 2: Quá trình đúc phun nhựa.

Vật liệu chất dẻo đợc cho vào phễu định hớng và cấp liệu trên xilanh của máy đi vào

rãnh trục vít trong xilanh Do chuyển động quay của trục vít làm cho vật liệu đợc vận

chuyển lên phía vòi phun Trong suốt quá trình đó, vật liệu đợc cấp nhiệt từ thành

xilanh do các nhân tố cung cấp nh hơi nóng, điện trở

Nguyên công 3: Quá trình đúc phun giữ áp suất ép nhựa và làm mát.

Lợng vật liệu cần thiết để điền đầy khoang tạo hình của khuôn đợc tập trung ở khoang

trống trớc trục vít Trong quá trình điền đầy khuôn, trục vít thực hiện chuyển động

dọc trục về phía trớc, áp lực tăng đẩy khối vật liệu nóng chảy qua vòi phun vào khuôn

Giai đoạn tăng áp ngay khi vật liệu điền vào khuôn Trong giai đoạn này dới áp lực từ

ngoài một lợng nhỏ vật liệu đợc thêm vào lòng khuôn và áp lực tăng theo chiều dọc

khuôn Khi vật liệu nguội gây ra hiện tợng co ngót và áp lực khuôn giảm xuống

áp lực ở các điểm khác nhau dọc theo khuôn không đồng đều áp lực trong khuôn ở

giai đoạn này phụ thuộc vào áp lực do pístông đúc phun truyền cho và phụ thuộc vào

kết cấu của máy

Kết cấu của máy đúc phun có ảnh hởng đến đặc trng thay đổi áp lực trong khuôn Đặc

trng thay đổi áp lực dọc theo khuôn phụ thuộc vào độ dầy khoang định hình của

khuôn Bề dày càng tăng thì càng dễ truyền lực Tốc độ làm nguội càng lớn, độ nhớt

của vật liệu càng tăng, giảm việc truyền việc áp lực

Đặc trng truyền áp lực vật liệu phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ vật liệu Nhiệt độ và độ

chảy của vật liệu tăng tạo thuận lợi cho việc truyền áp lực, khi nhiệt độ giảm làm cho

việc truyền áp lực gặp khó khăn

Nguyên công 4: Quá trình sau khi làm mát và mở khuôn.

Trong giai đoạn này áp lực trong khuôn nhỏ hơn so với giai đoạn tăng áp Thay đổi áp

lực trong giai đoạn này đợc quyết định bởi tốc độ làm nguội Tốc độ làm nguội sản

phẩm quyết định đại lợng ứng suất d xuất hiện trong quá trình chảy, đồng thời ảnh

h-ởng đến sự hình thành ứng suất mới

Nguyên công 5: Quá trình khử bavia và làm sạch sản phẩm.

Khi sản phẩm đợc đa ra khỏi khuôn thì quá trình cắt bavia và làm sạch sản phẩm đợc

thực hiện Tiếp đó là quá trình kiểm tra các khuyết tật nh rỗ, co, nứt

Từ quy trình nêu trên , ta sẽ áp dụng để chế tạo ra chi tiết hộp nhựa theo bản vẽ kỹ

thuật đã cho ban đầu

1.3 máy phun nhựa hc-250

3.Chu kỳ trong máy ép phun.

Quá trình ép phun đợc thực hiện nh hình vẽ sau :

Hình 2 Sơ đồ máy ép phun nằm ngang

3 Cơ cấu đóng kín 7 Phễu cấp nhiên liệu

* Pha 1:

Chất dẻo lỏng đợc ép vào khuôn đóng kín cần phải có tác dụng vào khuôn một lực

lớn (lực kẹp khuôn) để không cho chất dẻo lỏng chảy ra từ khe của khuôn Chất

dẻo lỏng đi từ cụm hoá dẻo vào một máy xoắn vít với một trục xoắn có thể xê dịch

hớng trục mà nó hoạt động nh một cái pittông đợc ép vào lòng khuôn Cụm hoá

dẻo phải liên kết chặt chẽ với khuôn qua đó chất dẻo không bị mất mát

* Pha 2: Thời gian dừng với áp lực đuổi theo.

Trên cơ sở sự phân cách về nhiệt giữa khuôn và cụm hoá dẻo cả hai đều có mức

nhiệt khác nhau, liên kết này chỉ đợc duy trì một lúc cho đến khi chất dẻo lỏng

không có khả năng chảy nữa Sau khi điền đầy khuôn chất dẻo bắt đầu đông cứng

lại và khi đó thể tích của nó co lại đôi chút Lúc này máy tiếp tục duy trì một áp

lực bằng cách ép tiếp và điền đầy tiếp để bổ sung thể tích cho đủ cho đến khi sản

phẩm đông cứng xong

* Pha 3: Đẩy sản phẩm ra ngoài.

Vì quá trình hoá dẻo cần một thời gian nhất định, trục xoắn bắt đầu ép vật liệu qua

sự quay của nó, để tạo ra từng liều lợng làm chảy nó ra và xếp đặt nó trớc khi

phun Trục xoắn tạo ra không gian trống bằng cách nó trợt lùi lại dọc theo trong xy

lanh phun, chống lại áp lực đó Khi vật đợc phun đông đặc lại, cụm hoá dẻo rời

khỏi khuôn, nhờ đó chất dẻo lỏng ở vòi phun không bị đông đặc lại Cụm đóng

khuôn sẽ tiếp tục đóng cho đến khi sản phẩm đông đặc đến mức có thể đợc tống ra

ngoài

1.4 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết hộp

- Chi tiết hộp là chi tiết phức tạp, nó đợc tạo thành từ nhiều bề mặt khác nhau trong

đó có 3 kích thớc lắp ghép quan trọng là:

+ Kích thớc 225x87 đảm bảo chế độ lắp ghép với nắp trớc

+ Kích thớc 213x89 đảm bảo chế độ lắp ghép với nắp sau

+ Kích thớc 135x135 đảm bảo chế độ lắp ghép với nắp đáy

- Ngoài ra , chi tiết hộp còn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

+ Không nứt , ngót ,cong ,vênh

+ Bề mặt ngoài bóng nhẵn

chơng 2

Thiết kế khuôn nhựa

2.1.giới thiệu chung về khuôn

- Khuôn là dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa Nó đợc thiết kế sao cho có thể

sử dụng cho một số lợng chu trình yêu cầu

Kích thớc và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào hình dáng và kết cấu của sản phẩm

Số lợng của sản phẩm cũng là một yếu tố quan trọng để xem xét, bởi vì số lợng sản

phẩm không lớn sẽ không cần đến khuôn có nhiều lòng khuôn hoặc khuôn có kết cấu

phức tạp

Những yếu tố trên có ảnh hởng rất lớn đến việc thiết kế và chế tạo khuôn cũng nh

đến giá thành của sản phẩm

- Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép lại với nhau, ở đó nhựa dợc phun

vào , đợc làm nguội , rồi đợc đẩy ra

Sản phẩm đợc hình thành giữa 2 phần của khuôn Khoảng trống giữa 2 phần đó đợc

điền đầy bằng nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm

Một phần là phần lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm đ ợc gọi là

lòng khuôn , phần xác định hình dạng bên trong của sản phẩm đợc gọi là lõi khuôn

Lõi khuôn

Lòng khuôn

Khoảng trống giữa lòng khuôn và lõi khuôn

Đ ờng phân khuôn

Phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi khuôn đợc gọi là đờng phân khuôn

2.2 Các kiểu khuôn cơ bản

Kết cấu khuôn thờng gồm có hai phần cơ bản :

+ Phần phía phun đợc cố định gọi là tấm khuôn trớc

+ Phần kia là phía đẩy, nó chuyển động trong khi khuôn mở, gọi là khuôn sau

Căn cứ vào hình dáng của khuôn ngời ta có thể chia khuôn làm 3 loại khuôn: khuôn 2

tấm, khuôn 3 tấm và khuôn nhiều tầng

- Khuôn 2 tấm : Loại khuôn này chỉ gồm 2 phần : Khuôn trớc và khuôn sau Hệ

thống này có thể có 1 lòng khuôn hoặc có nhiều lòng khuôn

Khuôn 2 tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn nhằm sản xuất những sản phẩm

đơn giản Tuy nhiên đối với những sản phẩm loại lớn không bố trí đợc miệng khuôn

ở tâm hoặc sản phẩm có nhiều miệng phun hoặc lòng khuôn cần nhiều miệng phun ở

tâm thì kết cấu khuôn 2 tấm trở nên không thích hợp

- Khuôn 3 tấm : sản phẩm nhựa có thể tách ra một cách tự động nhờ việc tách rời tự

động giữa sản phẩm và các bộ phận cổng, rãnh dẫn, miệng phun Hệ thống này

gồm khuôn sau, khuôn trớc và hệ thống thanh đỡ Nó tạo 2 chỗ mở khi khuôn

mở Một chỗ mở để lấy sản phẩm ra và chỗ mở kia để lấy kênh nhựa ra

Tấm di động

Tấm giữa

Nhợc điểm của hệ thống này là khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn

rất dài Nó làm giảm áp lực khi phun khuôn và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thống

kênh nhựa

- Khuôn nhiều tầng : khi yêu cầu một số lợng sản phẩm lớn và để giữ giá sản phẩm

thấp, hệ thống khuôn nhiều tầng đợc chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp ( sử dụng

cho loại máy có kích thớc nhỏ ) Với loại hệ thống khuôn này ta có một hệ thống đẩy

ở mỗi mặt của khuôn

Tấm lòng khuôn Lõi

23.Bulông vòng M4024.Bạc dẫn hớng25.Chốt dẫn hớng26.Lõi thuỷ lực27.Lõi chốt xiên 1

2.3.1 Hệ thống cấp nhựa.

1 Cuống phun.

Cuống phun là chi tiết nối giữa vòi phun của máy và kênh nhựa, có 3 kiểu cuống

phun cơ bản đó là kiểu cuống phun đơn giản dùng trong khuôn trớc hình 3.1.a Cuống

phun đợc sử dụng ở khuôn 2 tấm khi đó phải có nấc nhỏ ở chỗ giao nhau để khắc

phục hiện tợng không khớp nhau giữa 2 nửa hình 3.1.b Bạc cuống phun, đây là loại

cuống phun thông dụng nhất vì nó co các u điểm vợt trội hơn hẳn hai loại cuống phun

trên đợc chỉ ra trên (hình 3.1.c) ở đây bạc cuống phun đợc tôi cứng tránh bị vòi phun

của máy làm hỏng Kích thớc của bạc cuống phun phụ thuộc vào 4 yếu tố chính là :

+ Khối lợng và chiều dầy sản phẩm và loại nhựa đợc sử dụng

+Kích thớc của lỗ vòi phun của máy phun cũng ảnh hởng đến kích thớc của

cuống phun

+ Độ mở của cuống phun phải lớn hơn đờng kính lỗ vòi phun của máy từ 0,5 –

1 mm

+Bán kính trên bạc cuống phun lớn hơn 2 ữ 5 mm so với bán kính vòi phun để

đảm bảo không có khe hở khi tiếp xúc giữa bạc cuống phun và vòi phun

Hỡnh 3.3.

2 Kênh nhựa.

Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun và đảm bảo đờng nhựa

dẫn đến lòng khuôn sao cho ngắn nhất để tránh mất nhiều áp lực đẩy nhựa và đỡ tốn

vật liệu Kích thớc của kênh nhựa phải đủ lớn để chuyển đợc vật liệu vào lòng khuôn

một cách nhanh nhất Có các dạng kênh nhựa nh sau :

a Kênh nhựa hình tròn : đợc dùng phổ biến vì tiết diện ngang của hình tròn

cho phép 1 lợng vật liệu tối đa chảy qua mà không bị mất nhiều nhiệt Tuy

nhiên chi phí chế tạo lại đắt hơn vì kênh nhựa phải nằm ở hai bên của mặt

phân khuôn

b Kênh nhựa hình thang : cũng có lợi nhng sử dụng nhiều vật liệu hơn So với

kênh nhựa hình tròn thì kênh nhựa hình thang dễ gia công hơn vì nó chỉ có

một bên của mặt phân khuôn Loại này đặc biệt có lợi khi kênh phải đi qua 1

3 Các miệng phun và khuyết tật khi phun nhựa.

Các miệng phun thờng đợc giữ ở kích thớc nhỏ nhất và đợc mở rộng nến cần thiết

Những miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa

Xác định vị trí miệng phun rất quan trọng trong quá trình thiết kế khuôn Nếu các

điều kiện thiết kế khác hoàn toàn hợp lý thì nếu vị trí miệng phun sai thì sẽ gây ra

những khuyết tật nh sau :

- Vật đợc phun ngắn : Vật liệu bị đông cứng trớc khi điền đầy

- Sản phẩm bị cong vênh : Đối với các sản phẩm dài có một miệng phun trung tâm

thì sản phẩm có xu hớng bị cong ở giữa Khắc phục nhợc điểm này bằng cách

thiết kế sao cho miệng phun thật rộng sẽ giảm đợc cong vênh

- Đờng hàn : Khi nhựa chảy qua sản phẩm và bị đông lại nhiều đến nỗi khi chảy

quanh vật cản hình chữ nhật, nó sẽ không có sự pha trộn tốt với nhau nên để lại

phía sau một đờng phân biệt gọi là đờng hàn Khắc phục bằng cách mở thêm một

miệng phun phía kia của sản phẩm

- Sự tạo đuôi : Khi nhựa chảy qua một cửa hẹp vào trong lòng khuôn có thể bị tạo

thành đuôi

- Hõm co : Do nhựa chảy qua một tiết diện mỏng, nó khó giữ đợc áp lực khuôn cao

để điền đầy vào khoảng trống

- Cản khí : Không khí bị kẹt lại , nhựa đang chảy quanh một chỗ bị chảy ngợc lại và

khí không thoát đợc ra ngoài

- Miệng phun cuống

- Miệng phun cạnh

- Miệng phun kiểu băng

- Miệng phun kiểu đờng ngầm

- Miệng phun điểm

2.3.2 Hệ thống đẩy.

Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở

1 Chốt đẩy

Có rất nhiều hệ thống đẩy đợc dùng trong thiết kế khuôn nhựa nh : chốt đẩy, lỡi đẩy,

các ống đẩy, thanh đẩy, các tấm tháo, van đẩy và hệ thống đẩy đặc biệt.Trong đó chốt

đẩy là loại đơn giản nhất vì là lỗ tròn (dễ chế tạo).Về mặt công nghệ để lắp chốt đẩy

vào khuôn một cách dễ dàng thì khi chế tạo nên doa rộng lỗ có độ dài nh sau :

- Đối với lỗ nhiệt luyện trớc khi gia công : L = 4D

- Đối với những lỗ đã nhiệt luyện: L = 3D

2 Trụ kê

Trụ kê là các chi tiết tạo ra khoảng đẩy A trong khuôn Khoảng đẩy A phải lớn hơn

từ 5 – 10 mm so với chiều cao của sản phẩm đợc lấy ra từ khuôn sau Khoảng đẩy

không đợc quá dài vì chốt đẩy đôi khi rất nhỏ sẽ làm yếu hệ thống đẩy

Ngoài ra trụ kê phải đợc bố trí hợp lý và đủ khoẻ để đỡ tấm kê chầy không bị

võng xuống dới tác dụng của lực ép phun của máy

3 Chốt đẩy hồi và bạc đẩy hồi

Sau khi sản phẩm đợc đẩy ra, hệ thống đẩy phải về vị trí ban đầu để các chốt đẩy

không làm hỏng các lòng khuôn của khuôn trớc khi đóng khuôn Vì thế cần có

chốt đẩy hồi Ngoài ra để đảm bảo dẫn hớng chốt đẩy hồi tốt và tránh mài mòn

chầy trong quá trình khuôn hoạt động cần có bạc chốt đẩy hồi

4 Tấm đẩy và tấm giữ

Là những chi tiết tạo thành một cặp, dùng để truyền toàn bộ áp lực đẩy của máy ép

phun lên chốt đẩy Do đó tấm đẩy và tấm giữ không đợc thiết kế quá mỏng nếu

không nó sẽ bị uốn cong và lực đẩy không đều trên toàn bộ sản phẩm Vì vậy độ

dầy của tấm đẩy và tấm giữ là rất quan trọng

5 Bộ phận kéo cuống phun và kênh dẫn nhựa.

Cuống phun

Chốt đẩy Kênh nhựa

2.3.3 Lõi mặt bên .

Khi khuôn có lõi mặt bên tức là không tháo đợc sản phẩm theo chiều mở của khuôn

thì phải thiết kế lõi mặt bên, các trờng hợp cần lõi mặt bên là :

- Sản phẩm có lỗ ở mặt bên

- Sản phẩm có rãnh trang trí

- Sản phẩm có chỗ gấp khúc

Khi sử dụng lõi mặt bên cần có hệ thống dẫn hớng phù hợp với các chuyển động của

nó, để tác động lên mặt bên thì sử dụng các biện pháp : Hệ thống chốt xiên, cam chân

chó, lò xo, tác động thuỷ lực

2.3.4 Hệ thống làm mát.

1 Yêu cầu.

Để điều khiển nhiệt độ của khuôn trong khoảng thời gian ngắn nhất, cần thiết kế

hệ thống làm mát khuôn Điều này rất quan trọng vì thời gian làm mát chiếm 50

– 60% toàn bộ thời gian của chu kỳ phun khuôn, do đó thời gian làm mát quyết

định đen năng suất và chất lợng gia công Để đợc sản phẩm đạt yêu cầu thì cần chú

ý các điểm sau :

- Kênh làm mát càng đặt gần bề mặt khuôn thì càng tốt khi đó cần chú ý đến độ

bền cơ học của chi tiết

- Các kênh làm mát cần đặt gần nhau

- Đờng kính kênh làm mát phải > 8 mm và giữ nguyên nh vậy để tránh làm thay đổi

tốc độ dòng chảy khi thay đổi tiết diện dòng chảy

- Chia hệ thống làm mát làm nhiều vòng để tránh các kênh nhựa kéo dài dẫn đến sự

chênh lệch nhiệt độ

- Chú ý đặc biệt đến việc làm mát những phần dầy của sản phẩm

a Vị trí của hệ thống làm mát : Vị trí phụ thuộc vào kích thớc sản phẩm và sự

khác nhau về chiều dầy thành sản phẩm Hệ thống làm mát nên đặt chỗ nhiệt

khó truyền từ nhựa nóng sang khuôn Việc làm mát nh nhau trên toàn bộ sản

phẩm

b Làm mát tấm khuôn : Là một trong những hệ thống thông thờng nhất đợc

dùng cho những sản phẩm nhỏ, trong nhiều trờng hợp, các kênh nhựa đợc

khoan trên máy khoan thông thờng, nhng đối với các kênh nhựa quá dài và

không thẳng, các kênh nhựa phải cách nhau ít nhất là 3 mm Đối với các kênh

nhựa dài trên 150 mm thì cách nhau là 5 mm

c Làm mát lõi : Lõi thờng bị bao phủ bởi lớp nhựa nóng và việc truyền nhiệt đến

các phần khác của khuôn là cả một vấn đề Để làm đợc điều này, cách đơn giản

nhất là làm lõi bằng vật liệu có độ dẫn nhiệt nh đồng hoặc đồng berilium Nhợc

điểm của loại vật liệu này là độ bền thấp

Phơng pháp tốt hơn là đặt các kênh làm mát trong lõi Ưu điểm của phơng pháp

này là có thể điều khiển đợc nhiệt độ bằng sự tăng hoặc giảm nhiệt độ dòng chảy

chất lỏng chảy qua các kênh

d Làm mát chốt : Làm mát chốt khó hơn làm mát lõi vì việc truyền nhiệt đến

các phần khác của khuôn là rất khó

e Làm mát lòng khuôn : Nói chung lòng khuôn có thể đợc làm mát tốt vì có sự

dẫn nhiệt tốt đến các phần khác của khuôn

2.4 ứng dụng thiết kế khuôn cho sản phẩm hộp

Phân tích chi tiết hộp :

Chi tiết hộp có các kích thớc bao là 140 x 140 x 310(mm)

Vật liệu là nhựa ABS , một loại nhựa có độ co ngót rất nhỏ ( 7%) , khá cứng , tạo

hình tốt , nên có thể đảm bảo các kích thớc lắp ghép với nắp đáy, nắp trớc và nắp

sau đạt yêu cầu Ta chọn loại khuôn 2 tấm bởi vì nó rất thông dụng , thờng gặp

Để hành trình rút khuôn khỏi quá dài , ta chọn hớng rút khuôn chính là hớng

vuông góc với cửa trớc ( cửa sau ) của hộp với phần khuôn tĩnh nằm về phía cửa

tr-ớc Ngoài ra , trên chi tiết hộp còn có 4 lỗ  5 nằm ngang và phần nằm ở phía đáy

hộp không thể rút theo hớng rút chính Vì hành trình rút của 4 lỗ này nhỏ nên ta

sử dụng 2 tấm lõi bên có hệ thống dẫn hớng là các chốt xiên Còn phần phía đáy

hộp có hành trình rút khá dài thì ta rút bằng 1 tấm lõi bên đợc dẫn hớng bằng cơ

cấu thủy lực Trên tấm lõi này có phần côn có tác dụng khóa Khi khuôn mở ra ,

tấm lõi này chuyển động đi ra cùng phần khuôn động , sau đó cơ cấu thủy lực rút

lõi ra , và hệ thống chốt đẩy đẩy sản phẩm ra Sau đó cơ cấu thủy lực đẩy lõi vào ,

khuôn động tiến vào , khuôn đóng lại và phần côn có tác dụng giữ cho lõi này

không bị đẩy ra dới áp suất phun nhựa rất lớn

Hệ thống đẩy của khuôn có 12 chốt đẩy đợc bố trí đều trên mặt cần đẩy và 1

chốt Z để kéo hộp đi xuống cùng phần khuôn động đồng thời kéo nhựa trong

cuống phun xuống giúp cuống phun khỏi bị tắc trong lần phun sau Ngoài ra còn

có 4 chốt đẩy hồi có đờng kính lớn  20 bố trí ở 4 góc giữ luôn vai trò dẫn hớng

cho 2 tấm đẩy Bạc dẫn chốt hồi định vị vào tấm chày bằng các vít định vị

Do bề mặt tạo hình của tấm khuôn trên và tấm khuôn dới là khá phức tạp nên ta

thiết kế lõi ghép để việc gia công đợc đơn giản hơn Lõi ghép đợc ghép theo kiểu

lắp chặt vào áo bên ngoài và cả lõi ghép lẫn áo đều có lỗ bắt vít để cố định với tấm

kê chày (đối với tấm khuôn trên là tấm đế tĩnh – ở bộ khuôn này em không thiết

kế tấm kê cối ) Kích thớc tơng quan của chày và cối nh sau : Kích thớc khuôn =

kích thớc sản phẩm x hệ số 1,007 ( hệ số co ngót của nhựa ABS )

Lõi thủy lực đợc thiết kế gồm 2 phần ghép với nhau : phần tạo hình cho đáy hộp

và phần dẫn hớng thiết kế theo tiêu chuẩn Lõi chốt xiên cũng gồm 2 phần ghép

lại : phần dẫn hớng kích thớc theo tiêu chuẩn và các chốt đợc ghép theo kiểu lắp

chặt vào phần dẫn hớng

Bộ khuôn em thiết kế có 2 bulông vòng để xách lên vì kích thớc của nó thuộc

loại lớn (600 x 500 x 465) Tấm đế tĩnh cố định với tấm cối , tấm kê chày cố định

với chày , 2 tấm đẩy cố định với nhau , tấm đế động tấm đỡ cố định với tấm kê

chày tấm chày cùng tấm chày (đều bằng các vít kẹp )

Bạc dẫn định vị trên tấm chày bằng phần vai bạc nhô ra Chốt dẫn định vị trên

tấm cối bằng phần đầu to của chốt

Vật liêu làm chầy và cối em chọn là thép S55C Các chi tiết khuôn còn lại tùy theo

yêu cầu kỹ thuật , chức năng … em chọn vật liệu là thép 45 hoặc thép CT3 em chọn vật liệu là thép 45 hoặc thép CT3

200 5

Ø10 Ø13

251,5 5

b.Chèt ®Èy håi

KÝch thíc cña chèt ®Èy håi trong khu«n Ðp hép lµ :

301,5 5

c.TÊm ®Èy trªn vµ tÊm ®Èy díi

KÝch thíc cña tÊm ®Èy trªn trong khu«n Ðp hép:

360 400

20 50

60 100 260 300

400 520 600

49 25 80

50 50

80 5

360

Kích thớc của tấm đẩy dới :

3 Đế khuôn động : Là tấm gá đợc bắt vào bàn động của máy ép phun bằng các

bulông và đòn kẹp Nó liên kết với các trụ kê và tấm kê chày để tạo ra khoảng

trống cho các chốt đẩy hoạt động trong quá trình đẩy sản phẩm

Vật liệu chế tạo đế khuôn động là thép 45

ỉ12 ỉ18

ỉ100 20

360 620

5 Tấm kê chầy : Là chi tiết đợc dùng để đỡ chầy và chầy ghép nó sẽ chịu toàn

bộ áp lực phun của máy khi máy hoạt động Do đó chiều dầy của tấm kê chầy

phải đợc thiết kế sao cho đủ độ cứng vững Độ dầy của tấm kê chầy đợc tính

toán theo công thức :

Do đó kích thớc của tấm kê chầy trong khuôn ép hộp nh sau :

360 400 520 600

6 Lõi khuôn và lõi ghép : chi tiết tao ra hình dạng bên trong của sản phẩm Vật

liệu đợc sử dụng làm chầy là thép S55C có độ bền cơ học tốt hơn các chi tiết

khác trong khuôn nhằm đảm bảo chầy không bị mòn và biến dạng khi máy ép

phun Do chi tiết hộp khá phức tạp cho nên việc tạo ra lõi khuôn là khó khăn

Để khắc phục điều này em đã thiết kế lõi ghép nhằm đơn giản hoá quá trình gia

công

Việc thiết lõi khuôn phải tính đến độ co của nhựa điền đầy Khác với các chi tiết

khác là lõi khuôn phải đợc đánh bóng và mạ để đảm bảo điều kiện kỹ thuật theo

yêu cầu của chi tiết nhựa

Ngoài ra việc bố trí hệ thống làm mát trên lõi khuôn phải hợp lý để thời gian làm

11 19

M8 x 4 l?

1,25 1,25

30

R5

KÝch thíc cña lßng ghÐp :

8 Lâi thuû lùc vµ lâi chèt xiªn

Lâi thuû lùc cã kÝch thíc nh sau:

20 100

180 220

Lâi chèt xiªn cã kÝch thíc nh sau:

10.Chốt dẫn hớng và bạc dẫn hớng

Chức năng chính của chốt dẫn hớng là đa hai nửa khuôn vào ra và hai nửa đợc thẳng

góc nhau Thờng chốt dẫn hớng nằm ở khuôn tĩnh còn bạc dẫn hớng nằm ở khuôn

động để có thể dễ lấy sản phẩm ra Kiểu bạc đơn giản nhất là khoan trực tiếp vào tấm

khuôn nhng khi mòn do ma sát giữa bạc và chốt dẫn hớng sẽ khó sửa hoặc phải bỏ

tấm khuôn đó, nên bạc thờng đợc chế tạo riêng để khi cần thiết có thể thay thế một

cách rễ ràng Thờng đặt bốn chốt dẫn hớng ở bốn góc

Chốt dẫn hớng có kích thớc nh sau:

- Loại miệng phun thuận lợi và chỗ đặt miệng phun

- Khả năng điền đầy khuôn ở từng giai đoạn khác nhau

- Vị trí của đờng hàn

- Các hớng định hớng chính

Bớc thứ 2 là phân tích về số lợng , nó mô tả các tính toán liên quan đến phản ứng của

vật liệu và các điều kiện gia công cần xác định :

- áp suất

- Nhiệt độ

- Tốc độ phun

- ứng suất

Nhờ các tính toán đó có thể dự kiến các biện pháp kết cấu trên quan điểm hiệu quả

của nó , nghĩa là sẽ phán đoán về :

- Các tính chất của sản phẩm

- Độ bền mối hàn

- Chất lợng bề mặt

- Các h hại vật chất

- Hao phí vật liệu và máy

- Vùng gia công thuận lợi

ý nghĩa của bức tranh điền đầy:

Bức tranh điền đầy dùng để xác định diễn biến của mặt trớc chảy ở các thời điểm

khác nhau của sự điền đầy khuôn và ở những vùng khác nhau của lòng khuôn

Việc có đợc hình ảnh điền đầy trong khi thiết kế chi tiết hoặc thiết kế khuôn là rất u

việt vì bằng cách đó ngời ta thấy trớc đợc các đờng hàn , các đờng đa khí vào trớc khi

chế tạo khuôn Ngời ta còn thử xem :

- Qua việc thay đổi vị trí , chủng loại và số lợng miệng phun

- Qua việc thay đổi vị trí của các phần gãy khúc hoặc các chiều dày thành riêng biệt

- Qua việc làm các phần giúp đỡ chảy hoặc kìm hãm chảy sẽ cải thiện đợc quá trình

điền đầy khuôn

Hơn nữa , việc tạo ra các bức tranh điền đầy sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp

dụng các chơng trình tính toán ví dụ nh các tính toán về áp lực , nhiệt độ trong pha

điền đầy

Sử dụng phần mềm Moldflow Adviser 6.0 để phân tích chi tiết nhựa :

- Phân tích vị trí đặt cuống phun (hình 1)

+ Tốt nhất : vùng màu xanh lam

+ Tồi nhất : vùng màu đỏ

áp dụng với hộp nhựa : vị trí tốt nhất là nằm trên 2 thành bên và thành đáy của

cửa trớc hộp Trong trờng hợp này em chọn vị trí màu xanh lam nằm trên thành đáy

- Khả năng điền đầy : (hình 2)

+ Màu xanh lá cây : chắc chắn sẽ điền đầy

+ Màu vàng : có thể khó điền đầy hoặc chất lợng kém

+ Màu đỏ : sẽ khó điền đầy hoặc chất lợng kém

+ Màu xám : sẽ không điền đầy

áp dụng với hộp nhựa : trên hình vẽ , ta thấy toàn màu xanh lá cây chứng tỏ hộp chắc

chắn sẽ đợc điền đầy

- Vị trí của đờng hàn và bọt khí ( hình 3)

+ Đờng màu đỏ : đờng hàn

+ Cầu màu xanh nhạt : bọt khí

áp dụng với hộp nhựa : hộp nhựa có các đờng hàn và bọt khí tại những vị trí nh hình

vẽ

- Thời gian điền đầy : ( hình 4)

+ Màu đỏ : điền đầy sớm nhất

+ Màu xanh lam : điền đầy muộn nhất

áp dụng với hộp nhựa : Vùng chỗ đặt cuống phun sẽ đợc điền đầy sớm nhất , còn vùng

ở đỉnh và đáy hộp sẽ điền đầy muộn nhất

- áp suất phun vào : (hình 5)

+ áp suất lớn nhất : màu đỏ

+ áp suất nhỏ nhất : màu xanh lam

áp dụng với hộp nhựa : Vùng đặt cuống phun chịu áp suất lớn nhất , vùng đỉnh hộp có

áp suất phun vào nhỏ nhất

- Nhiệt độ tại mỗi điểm : (hình 6)

+ Màu đỏ : Nhiệt độ cao hơn trung bình

+Màu xanh lam : Nhiệt độ thấp hơn trung bình

áp dụng với hộp nhựa : Vùng cửa trớc và hốc trên của cửa sau có nhiệt độ khá cao ,

vùng đỉnh và đáy nhiệt độ khá thấp

- Thời gian nguội : (hình 7)

+ Màu đỏ : nguội chậm

+Màu xanh lam : nguội nhanh

áp dụng với hộp nhựa : vùng thành 2 bên của cửa trớc nguội nhanh , vùng phía dới của

cửa sau nguội chậm

- Dự đoán chất lợng : (hình 8)

+ Màu xanh lá cây : Chất lợng cao

+ Màu vàng : chất lợng trung bình

+ Màu đỏ : chất lợng thấp

+Màu xám : nhựa không điền đầy đợc

áp dụng với hộp nhựa : vị trí bơm vào và 1 vùng nhỏ trên nắp chất lợng kém , các vị trí

khác chất lợng tốt hoặc trung bình

2.5 Công nghệ chế tạo khuôn

1 Quy trình chế tạo khuôn

Để chế tạo ra đợc một bộ khuôn, ta đa ra các bớc để chế tạo nh sơ đồ dới đây :

- Thiết kế sản phẩm : trong phần này ta có thể thiết kế mới một sản phẩm nhựa theo

yêu cầu hoặc phải thực hiện việc thảo luận với nhà thiết kế để đa ra các phơng án

đảm bảo cho việc thiết kế nh : về vật liệu của sản phẩm, kết cấu và hình dạng của

sản phẩm có đảm bảo tính công nghệ để thực hiện thiết kế đợc

- Thiết kế khuôn : Thiết kế bản vẽ lắp khuôn để xác định sự phân bố của lòng

khuôn, cơ cấu đẩy, các chuyển động của khuôn cần cho việc mở khuôn và tạo

hình cho sản phẩm Từ đó đa ra bản vẽ chi tiết cho từng phần để thực hiện quá

- Thiết kế QTCN và TBCN: Lập trình tự gia công,vẽ các bản vẽ nguyên công , chọn

máy , chọn dao , tính toán hoặc chọn chế độ cắt … em chọn vật liệu là thép 45 hoặc thép CT3 để gia công các chi tiết khuôn

- Thực hiện gia công : việc gia công các lòng khuôn và lõi khuôn đợc thực hiện trên

máy vạn năng , trung tâm gia công CNC, máy cắt dây CNC, máy gia công bằng

tia lửa điện CNC , máy gia công bằng xung

- Nhiệt luyện , sửa , đánh bóng, mạ và lắp ráp : để tăng độ cứng cho tấm khuôn và

chỉnh sửa các lỗi còn lại sau khi gia công Để tạo độ bóng cho lòng khuôn và lõi

khuôn ta sử dụng vật liệu đánh bóng là các hạt mài có độ mịn , là giấy ráp sau đó

đem mạ bằng Crôm Cuối cùng lắp ráp các bộ phận thành một bộ khuôn hoàn

chỉnh

2.6 Các phơng án công nghệ chế tạo

lòng khuôn và lõi khuôn

Chúng ta có 3 phơng án chế tạo tấm lòng khuôn và tấm lõi khuôn nh sau:

Ph ơng án 1 : Chỉ gia công trên máy thờng

Ph ơng án 2 : Chỉ gia công trên máy CNC

Ph ơng án 3 :Kết hợp gia công trên máy thờng và máy CNC

Theo phơng án 1 , ta sẽ giảm đợc chi phí , giá thành gia công Tuy nhiên , độ chính

xác gia công không cao Còn theo phơng án 2 , độ chính xác gia công cao nhng lại

tốn kém hơn về kinh tế Đối với loại hình sản xuất theo loạt nhỏ , đơn chiếc nh khuôn

ép nhựa và trong điều kiện còn nhiều khó khăn của Việt Nam hiện nay , phơng án đó

không có tính khả thi Do đó , chúng ta sẽ sử dụng phơng án 3 là gia công các bề mặt

cần độ chính xác cao nh bề mặt tạo hình cho chi tiết hộp ,các lỗ dẫn hớng ,1 số bề

mặt dùng làm chuẩn tinh thống nhất trên máy CNC , và gia công các bề mặt còn lại

trên máy vạn năng

Chơng 3 Thiết kế quy trình công nghệ GIA CÔNG

LòNG KHUÔN và lõi khuôn

3.1.Thiết kế quy trình công nghệ gia công lòng khuôn

3.1.1.Phân tích bản vẽ chi tiết gia công

1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Đây là tấm khuôn trên, một chi tiết thuộc dạng hộp

Nó tạo ra các bề mặt tạo hình cần thiết để làm khuôn cho hộp nhựa

Trên tấm khuôn trên có nhiều mặt phải gia công với độ chính xác khác nhau ,

có 4 lỗ để lắp chốt dẫn hớng cần gia công chính xác Ngoài ra còn 4 lỗ để bắt

vít và 2 lỗ nghiêng không cần gia công chính xác

2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

Khi chế tạo chúng ta cần kết hợp giữa các biện pháp gia công thông thờng để gia

công các lỗ và các bề mặt không cần độ chính xác cao và gia công trên máy CNC để

gia công các lỗ dẫn hớng và các bề mặt tạo hình trong lòng khuôn cần độ chính xác

cao , gia công bằng cắt dây để gia công các hốc thủng có mặt bên vuông góc với

nhau,gia công bằng xung để gia công các hốc không thủng có mặt bên vuông góc với

nhau… em chọn vật liệu là thép 45 hoặc thép CT3

3 Xác định dạng sản xuất:

Dạng sản xuất ở đây là đơn chiếc, loạt nhỏ

Đối với sản xuất đơn chiếc , loạt nhỏ để có thể đạt đợc năng suất cao trong điều

kiện sản suất ở Việt Nam thì đờng lối công nghệ phù hợp nhất là tập trung nguyên

công và đạt độ chính xác bằng phơng pháp cắt thử và rà gá

4 Chọn phơng pháp chế tạo phôi :

Phôi đợc chế tạo từ thép tấm , vật liệu là 9XC đợc cắt bằng mỏ hàn có kích thớc

ban đầu là : 610 x 510 x 100 (mm).Sau đó ta sẽ gia công các bề mặt và lỗ không cần

độ chính xác cao trên máy vạn năng , các bề mặt và lỗ có độ chính xác cao trên máy

CNC, gia công hốc thủng có các mặt bên vuông góc trên máy cắt dây, gia công các

hốc không thủng có mặt bên vuông góc trên máy gia công bằng xung Tiếp theo, ta

nhiệt luyện , sửa khuôn , đánh bóng lòng khuôn rồi lắp lòng khuôn ghép vào lòng

khuôn Cuối cùng , ta mạ lòng khuôn rồi kiểm tra lần cuối

3.1.2.Thiết kế nguyên công

Khi thiết kế quá trình công nghệ gia công chi tiết máy phải chú ý xác định hợp lý tiến

trình công nghệ ứng với các bề mặt của chi tiết Thứ tự gia công các bề mặt phụ thuộc

vào tính chất lôgic của quá trình biến đổi trạng thái, tính chất của chi tiết máy , phụ

thuộc vào lý thuyết về chuẩn công nghệ và điều kiện sản xuất cụ thể Quy trình công

nghệ gia công chi tiết lòng khuôn đợc thực hiện theo trình tự sau :

1 Cắt phôi bằng mỏ hàn

2 Phay 2 mặt trên và dới

3 Mài 2 mặt trên và dới

11.Phay c¸c hèc trong lßng khu«n.

12.Gia c«ng xung hèc cã mÆt bªn vu«ng gãc

Tốc độ tiến dọc ( điều chỉnh vô cấp ) : 3 – 30 (m/ph)

Bớc tiến của ụ đá mài :