Mô phỏng quá trình ép sản phẩm là quá trình cực kì quan trọng trong thiết kế khuôn. Kết quá của quá trình mô phỏng giúp người thiết kế xử lý và giải quyết vấn đề dựa vào kết quả và tham số thiết kế để xác định được các vấn đề tìm ẩn.
Autodesk Moldflow Insight là phần mềm mô phỏng ép nhựa, phần mềm của hãnh Autodesk cung cấp các công cụ giúp người thiết kế mô phỏng quá trình đúc, ép nhựa làm giảm nhu cầu cho việc thử nghiệm các mẫu thực tế tốn kém, cũng như dự đoán và giải quyết các vấn đề khuyết tật sản xuất.
3.13.2Mô phỏng quá trình điền đầy bằng phần mềm Moldflow Insight 2012
Đầu tiên, đưa đối tượng vào môi trường phân tích. Vào New project để tạo bài toán mới. Hộp thoại Create New Project xuất hiện, đặt tên ở mục Project name. Ở mục Create in chọn đường dẫn sau đó nhấn ok. Vào Import để đưa đường dẫn file chứa sản phẩm để đưa vào phân tích (sản phẩm được vẽ bằng phần mềm SolidWorks và được lưu dưới dạng file.igs). Sau đó chọn Open, hộp thoại Import xuất hiện với 3 lựa chọn. Ta chọn Dual Domain sau đó nhấn ok.
Sau đó, ta thực hiện chia lưới cho sản phẩm hợp lý. Vào Mesh, chọn Generate Mesh. Xuất hiện hộp thoại Generate Mesh:
63
Chọn giá trị chiều dài (Global edge length) và giá trị dung sai (Merge tolerance) được nhập như hình. Sau đó chọn Mesh Now để chia lưới sản phẩm.
Tiếp theo, ta chọn phương phá ép phun. Vào Thermoplastic Injection Molding chọn Thermoplastic Injection Molding.
Tiếp tục, ta chọn vật liệu nhựa cho quá trình ép phun. Vào Select Material chọn Select Material A, xuất hiện hộp thoại Select Material:
Chọn vật liệu là nhựa PVC như hình trên và nhấn ok.
Sau đó, ta lựa chọn quá trình phân tích. Vào Analysis Sequence, xuất hiện hộp thoại Select Analysis Sequence và chọn Fill, nhấn ok.
Tiếp theo, ta đặt vị trí cổng phun. Vào Injection Locations và xác định vị trí cổng phun như hình 3.74
64
Cuối cùng, ta chọn Star Analysis để chạy quá trình mô phỏng. Ta có kết quả như sau:
- Thời gian điền đầy là 17,17 s
Hình 3.74
65
- Áp suất phân tối đa là 37,71 Mpa
Trong quá trình ép nhựa, ngoài quá trình điền đầy thì quá trình làm mát cũng cực kỳ quá trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Do lòng khuôn có tính đối xứng, mức độ phức tạp của hệ thống làm mát nên ta chỉ mô phỏng quá trình làm mát cho một chi tiết.
Tương tự như mô phỏng quá trình điền đầy, ta thực hiện đưa chi tiết mô phỏng vào môi trường phân tích như trên.
66
Sau đó, thực hiện chia lưới cho sản phẩm. Các thuộc tính chọn như hình 3.77.
Sau đó, ta thực hiện tạo ra các đường làm mát. Vị trí và kích thước của đường làm mát được xác định thông qua vị trí, hình dáng và kích thước của hệ thống làm mát của khuôn đã được thiết kế trên. Để có được các đường làm mát, đầu tiên ta cần xác định vị trí của các điểm đầu điểm cuối của đường làm mát. Vào Geometry, trong tab Nodes chọn Node by Coordinate. Trong tab Node by Coordinate, ở mục Input Parameters chọn vị trí tọa điểm của điểm cần xác định vào mục Coordinate (hình 3.78) và bấm Apply.
Hình 3.77
67
Sau đi đã xác định xong tất cả các điểm. Vào tab Curves chọn Create line. Ở đây, ta chọn tọa độ vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường làm mát vào mục First và Second (hình 3.79), nhấp Apply để tạo ra các đường thẳng.
Cứ thế thế tiếp tục tạo ra các đường làm mát khác, kết quả như sau:
Tiếp theo, ta chọn thuộc tính cho các đường. Lựa chọn các đường làm mát, chuột phải sau đó chọn Change Proporties Type, xuất hiện bảng Change Proporties Type:
Hình 3.79
68
Chọn Chanel sau đó nhấn ok. Tiếp tục tương tự như chọn thuộc tính cho đường làm mát, ta thực hiện cho 2 Baffle.
Sau đó, ta thực hiện chia lưới cho hệ thống làm mát. Chọn tất cả các đường vừa được thực hiện ở trên, vào Mesh chọn Gerenate Mesh thực hiện chia lưới với số liệu như sau:
Hình 3.81
69
Sau khi xây dựng xong hệ thống là mát ta xác định đầu vào dung dịnh là nguội và nhiệt độ dung dịch làm nguội. Ta chọn Boundary Conditions. Trong tab này, chọn Coolant Inlets xuất hiện bảng Set Coolant Intels. Ta chọn Edit, trong bảng này chọn nhiệt độ dung dịch làm mát vào mục Coolant intel temperature và hệ số Reynold. Như đã chọn, dung dịch làm mát là nước nên chọn các số liệu như hình và nhấn ok:
Sau đó chọn vị trí làm mát như hình:
Tiếp tục quá trình, ta thực hiện chọn vật liệu như ở trên. Sau đó, ta chọn phương phá ép phun. Vào Thermoplastic Injection Molding chọn Thermoplastic Injection Molding. Tiếp theo, ta lựa chọn quá trình phân tích. Vào Analysis Sequence, xuất hiện hộp thoại Select Analysis Sequence và chọn Cool (hình 3.85), nhấn ok.
Hình 3.83
70
Cuối cùng, ấn Start Analysis để bắt đầu qá trình mô phỏng. Ta có kết quả như sau:
- Nhiệt độ chất lỏng làm nguội (Circuit coolant temperature) như sau:
Hình 3.85
71
- Nhiệt độ trung bình (Average temperature, part) như sau:
72
Chương 4. LẬP QUY TRÌNH QUA CÔNG MỘT TẤM KHUÔN CHÍNH BẰNG PHẦN MỀM CAD/CAM
Trong bộ khuôn có rất nhiều chi tiết. Ở đó, có các chi tiết đã được tiêu chuẩn hóa tùy theo nhà sản xuất như bạc cuốn phun, chốt đẩy, slider, các bulong, chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, áo khuôn,… Tùy nhiên cũng có một số chi tiết cần phải được gia công. Tùy vào mức độ phức tạp của chi tiết đó mà sử dụng các máy công hay máy CNC để thực hiện gia công.
Ở đồ án này, chỉ tập trung gia công một tấm khuôn có bề mặt phức tạp nhất. Các tấm khuôn có bề mặt phức tạp là các tấm khuôn ở tấm cố đực và tấm cái. Do hai tấm có hình dạng và kích thước là tương đối giống nhau nên chọn tấm cái của khuôn để thực hiện gia công. Lập quy trình gia công tấm khuôn đó trên máy CNC, còn trên máy gia công truyền thống được bỏ qua nhằm đảm bảo hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định.
73
4.1 LẬP QUY TRÌNH GIA CÔNG 4.1.1 Phân tích chi tiết gia công 4.1.1 Phân tích chi tiết gia công
Công dụng của chi tiết: Tấm khuôn âm là một trong những chi tiết quan trọng nhất của bộ khuôn. Đóng vai trò trực tiếp trong việc tạo hình cho sản phẩm. Tấm khuôn âm được gia công chính xác đễ lắp với lõi, khuôn dương và cả áo khuôn. Khi làm việc khuôn âm lắp khít với khuôn dương để nhựa không làm ra ngoài.
Vật liệu chi tiết: thép C45
Bảng 4.1. Hàm lượng thành phần hóa học trong thép C45
Thành phần C Si Mn P S Cr
Hàm lượng 0,45% 0,15÷0,35% 0,5÷0,8% 0,025% 0,025% 0,2÷0,4%
74 Bảng 4.2. Chỉ số bền của thép C45 Mác thép Giới hạn chảy (kG/mm2) Độ bền kéo (kG/mm2) Độ giãn dài tương đối 𝛿 (%) Độ thắt tương đối Độ dai va đập (m/cm)2 Độ cứng HRC C45 36 61 16 40 5 23
Thép C45 có độ bền kéo cao, giới hạn chảy cao nên mác thép có tính đàn hồi, khả năng chịu va đập mạnh. Đồng thời, thép C45 có sức bền kéo cao giúp việc nhiệt luyện, chế tạo chi tiết máy, khuôn mẫu. Mặc khác, thép C45 có giá thành thường thấp hơn so với các dòng thép nguyên liệu khác, giúp làm giảm chi phí chế tạo khuôn.
Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi như sau:
- Hình dạng phôi: Phôi có dạng hình hộp chữ nhật với kích thước là: 170x160x50
(mm).
- Phương pháp chế tạo phôi: Trong chế tạo khuôn mẫu, phôi yêu cầu có đô chính
xác cao, các bề mặt đã được làm phẳng, không công vênh và thường được đặt hàng từ các nhà sản xuất phôi trong nghành khuôn mẫu.
- Dạng sản xuất: đơn chiếc.
4.1.2 Phương pháp gia công các bề mặt của chi tiết
Chi tiết có các bề mặt phẳng, cong, bậc thang, ren,…nên ta chọn phương pháp gia công phay. Các bề mặt lỗ không cần độ chính xác cao như các lỗ ren, đường của hệ thống làm mát được gia công bằng phương pháp khoan, taro.
75
Bảng 4.3. Trình tự thực hiện gia công.
Nguyên
công Bước nguyên công Bề mặt gia
công Bề mặt định vị
Máy công nghệ
1
Bước 1: Khoan lỗ 7, 11, 14 1, 25, 24 Máy khoan
Bước 2: Khoét lỗ 9, 12 1, 25, 24 Máy khoan
2
Bước 1: Khoan lỗ 16, 19, 21 26,6,1 Máy khoan
Bước 2: Khoét lỗ 18,20 26,6,1 Máy khoan
3
Bước 1: Khoan lỗ 3, 5, 8, 13, 15,
17, 22, 23 25, 1, 6 Máy khoan
Bước 2: Taro ren 3, 5, 15, 23 25, 1, 6 Máy khoan
4 Bước 1: Phay thô 10 24 Máy CNC
76 Bước 2: Phay bán
tinh 10
Bước 3: Phay tinh
4.1.4 Tiến hành các bước nguyên công
4.1.4.1 Nguyên công 1
Nguyên công 1 được thực hiện trên máy gia công cơ để khoan và khoét các lỗ nước, lỗ lắp nút chặn. Do đó, để đảm bảo thời gian làm bài, em xin rút ngắn nội dung này, không nêu cụ thể trong đồ án này.
4.1.4.2 Nguyên công 2
Nguyên công 2 được thực hiện trên máy gia công cơ để khoan và khoét các lỗ nước, lỗ lắp nút chặn. Do đó, để đảm bảo thời gian làm bài, em xin rút ngắn nội dung này, không nêu cụ thể trong đồ án này.
4.1.4.3 Nguyên công 3
Nguyên công 3 được thực hiên trên máy gia công cơ để khoan và taro các lỗ để lắp tấm khuôn và áo khuôn. Vậy nên, để đảm bảo thời gian làm bài, em xin rút ngắn nội dung này, không nêu cụ thể trong đồ án này.
4.1.4.4 Nguyên công 4
Sơ đồ gá đặt: Khuôn được đặt trên bàn máy CNC.
Chọn máy công nghệ: Máy phay CNC GSVM – 6540A. Dụng cụ cắt:
- Bước 1: Phay thô – dùng dao phay ngón gắp hợp kim.
77
Bảng 4.4. Thông số dao phay ngón [5, trang 319, bảng 4.40]
D (mm) l (mm) L (mm)
8 20 45
Bước 2: Phay bán tinh – dao phay ngón, kí hiệu: MS4XLD015N080 [9, trang
I108].
Bảng 4.5. Thông số dao phay ngón MS4XLD015N080 [9, trang I108]
DC (mm) APMX (mm) LU (mm) DN (mm) LF (mm) DCON(mm)
1,5 1,5 8 1,44 50 4
- Bước 3: Phay tinh – dao phay đầu cầu, kí hiệu: MS2SBR0100S04 [9, trang I119].
Hình 4.5. Dao phay ngón gắn mảnh hợp kim
Hình 4.6. Dao phay ngón số hiệu MS4XLD015N080
78
Bảng 4.6. Thông số dao phay MS2SBR0100S04 [9, trang I119]
PRFRAD(mm) DC (mm) APMX (mm) LF (mm) DCON (mm)
0,5 1 3 50 6 Bảng 4.7. Thông số chế độ cắt Bước nguyên công Tên nguyên công Tốc độ cắt V (m/phút) Số vòng quay trục chính n (v/ph) Chiều sâu cắt t (mm) Bước ăn dao SZ (mm/răng) Tài liệu trích dẫn
1 Phay thô 50 3280 0,3 0,25 [9, trang
K145]
2 Phay bán
tinh 75 16000 0,1 0,05
[9, trang I111]
3 Phay tinh 250 40000 0,08 0,011 [9, trang
I122]
4.2 LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT KHUÔN ÂM BẰNG PHẦM MỀM SOLIDCAM SOLIDCAM
4.2.1 Đưa chi tiết vào mô trường gia công
Sau khi đã khởi động phần mềm SolidWorks, chi tết gia công đã được đưa vào
phần mềm. Sau đó, vào tab SolidCAM Part chọn New → chọn Milling để chọn phương
pháp gia công là phay, sau đó nhấn ok.
4.2.2 Lựa chọn máy
Trong tab Milling Part Data., chọn gMilling_3x trong mục CNC – Machine như hình 4.8:
79
4.2.3 Lựa chọn gốc tọa độ và kích thưới phôi
Cũng trong tab Milling Part Data, vào Define chọn CoordSys để cài đặt gốc tọa độ cho chi tiết. Xuất hiện CoordSys, chọn Define sau đó chọn vị đểm tọa độ. Tiếp tục cho hướng cho các trục vào các mục X – direction và Y – direction và nhấn ok. Kết quả như hình 4.9:
Tiếp tục chọn kích thước cho phôi, chọn vào Stock trong mục Define. Trong mục Expand box at chọn lượng dư phôi tất cả về 0 như hình 4.10 và nhấn ok
Hình 4.8
80
4.2.4 Thực hiện quá trình gia công
Vào tab SolidCAM 3D, chọn 3D iMachining. Xuất hiện bảng Define Machine lựa chọn các thông số của máy vào ấn Next. Bảng Define Material, chọn vật liệu và nhấn Finish, xuất hiện bảng iMachining Operation như hình 4.11.
Hình 4.10
81
Tiếp theo, vào Tool để lựa chọn dao. Chọn Select xuất hiện bảng Choosing tool for operation, chọn Add Milling Tools và chọn dao phay ngón End Mill với các thông số như hình 4.12 và nhấn Select.
Sau đó, vào Levels chọn vào Lower level và chọn mặt cần gia công tới như hình 4.13 và nhấn ok.
Hình 4.12
82
Tiếp tục ta chọn lượng dư gia công trong tab Technology như hình 3.14:
Cuối cùng bấm Save & Calculate để thực hiện quá trình gia công. Kết quả đường chạy dao như sau:
Hình 4.14
83
Sau khi đã gia công xong bước gia công thô, tiếp tục phần gia công bán tinh. Để thực hiện ấn vào Save & Copy để tiếp tục. Vào Tool để thay dụng cụ cắt với kích thước như sau:
Tiếp tục thực hiện, điều chỉnh lại Levels để cho dao ăn xuống nơi sâu nhất của chi tiết như hình 4.17. Sau đó điều chỉnh lại lượng dư gia công như hình 4.18:
Hình 4.16
84
Cuối nhấn Save and Calculate để thực hiện quá trình gia công bán tinh. Kết quả đương chạy dao như sau:
Hình 4.18
85
Tiếp tục thực hiện gia công tinh, ấn Save & Copy để tiếp tục quá trình. Vào Tool để thay đổi dụng cụ cắt với thông số như sau:
Sau đó tiếp tục chọn Levels và lượng dư gia công theo bảng 4.7 (bằng chiều sâu cắt). Sau đó ấn Save & Caluclate đề tiếp tục thực hiên quá trình qia công tinh. Kết quả của quá trình như sau:
Hình 4.20
86
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
5.1 KẾT LUẬN
Đồ án này trình bày quá trình thiết kế khuôn ép nhựa co 900 có ren ngoài và lập
quy trình gia công tấm một khuôn chính bằng các phầm mềm CAD – CAE – CAM, dùng vật liệu nhựa là uPVC (nhựa PVC cứng). Đây là loại khuôn có kết cấu vô cùng phức tạp, nhiều tấm, lõi cũng có hình dáng phực tạp, khó thoát lõi, kích thước khuôn lớn.
Kết quả của đồ án bao gồm:
- Sử dụng Mold Tools và Imold trong phần mềm SolidWorks để hổ trợ cho quá
trình thiết kế toàn bộ khuôn.
- Sử dụng modun Part trong phần mềm SolidWorks để mô hình hóa sản phẩm co
900 có ren ngoài.
- Thiết kế các hệ thống trong khuôn như: hệ thống dẫn nhựa, hệ thống làm nguội,
hệ thống thoát khí, hệ thống tháo lõi mặt bên (undercut), hệ thống đẩy sản phẩm, tính chọn máy và các bulong mối ghép.
- Sử dụng phần mềm Moldflow Insight 2012 để mô phỏng quá trình ép nhựa.
- Lập quy trình gia công một tấm khuôn chính bằng SolidCam ở SolidWorks.
5.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Do thời gian thực hiện đề tài ngắn, khối lượng công việc lớn, tài liệu khá ít, bắt buộc phải học thêm các phầm mềm khác trong quá trình thực hiện nên việc tính toán hệ thống khuôn chưa được hoàn chỉnh. Để hoàn chỉnh hơn, cần thực hiện thêm một số công việc khác. Cụ thể như sau:
87
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TS. Phạm Sơn Minh, ThS. Trần Minh Thế Uyên (2007), giáo trình thiết kế và
chế tạo khuôn phun ép nhựa, nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp.HCM.
2. Dương Huy Đạo (2011), thiết kế khuôn ép nhựa vỏ đồng hồ treo tường, đồ án
tốt nghiệp đại học, Trường Đại Học Nha Trang.
3. Ao Công Thọ (2015), thiết kế khuôn đúc nắp chai dầu ăn Á Châu, đồ án tốt
nghiệp khoa cơ khí, Trường Đại Học Nha Trang.
4. Nguyễn Hữu Thật, bài giảng dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật, Trường
Đại Học Nha Trang
5. Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt (2007), sổ tay