3.1. Ứng dụng CAE tìm vị trí cổng vào nhựa phù hợp
Vì ta chọn khn ép sản phẩm là khn 3 tấm nên ta sẽ tạo 4 cổng vào nhựa vào 4 lịng khn.
- Tạo 4 điểm point bên trên 4 lịng khn của sản phẩm.
- Click Applications →
Mold Analysis →
chọn Gates →
nhập đường kính cổng vào nhựa là 3 mm kết quả cho ta như hình bên dưới
Hình 3.1. Tạo cổng vào nhựa
Ta nhập hệ số co rút của sản phẩm nhựa PP là 15%
Hình 3.2. Nhập hệ số co rút
Gán vật liệu cho sản phẩm.
Hình 3.3. Chọn vật liệu
Ta chọn Analysis trên thanh công cụ sẽ mở hộp thoại ta nhập công suất phun ép 70% máy ép là 90MPa như hình bên dưới và nhấn run để phần mềm chạy mơ phỏng
Hình 3.4. Thiết lập thơng số
Kết quả mơ phỏng Khả năng điền đầy tốt
Hình 3.5. khả năng điền đầy
3.2. Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa nguội
Ta chọn tiết diện kênh dẫn là hình thang hiệu chỉnh. Vì nó chỉ gia cơng trên 1 nửa lịng khn nên dễ gia công, chỉ xếp sau kênh dẫn tiết diện hình trịn về hiệu năng.
Từ hình bên dưới ta tính được: D = Tmax+1.5 mm = 3 +1.5= 4,5 mm ta chọn tiết diện kênh dẫn bằng 5 mm và góc cơn là 10°
Hình 3.6. Tiết diện hình thang hiệu chỉnh
Hình 3.7. Kênh dẫn thiết kế trên phần mềm
Thiết kế miệng phun: ở đây ta dùng miệng phun điểm chốt vì sản phẩm ép bằng khn 3 tấm
Hình 3.8. kích thước cho miệng phun điểm chốt
Biết s của sản phẩm bằng 3 mm nên ta có thể tính các kích thước của miệng phun như ở dưới
Hình 3.9. kích thước miệng phun khi thiết kế Kích thước cuống phun theo lý thuyết
Hình 3.10. Kích thước cuống phun lý thuyết
Hình 3.11. Kích thước cuống phun thiết kế
Hình 3.12. Kích thước thiêt kế đi nguội chậm
Hình 3.13. kênh dẫn nguội hồn chỉnh
3.3. Tách khn sản phẩm
3.3.1. Tấm runner
Hình 3.14. Tấm runner
Hình 3.15. khn dương
3.3.3. Khn âm
Hình 3.16. Khn âm
3.3.4. Tách khn
Hình 3.17. tách khn
hình 3.18. Mơ phỏng thời gian điền đầy
Hình 3.19. Mơ phỏng airtrap
Hình 3.20. Mơ phỏng đường hàn
Hình 3.21. Mơ phỏng áp xuất
Hình 3.22. Mơ phỏng nhiệt độ
Hình 3.23. Nhiệt độ làm nguội
Hình 3.24. thời gian làm mát
Hình 3.25. Nhiệt độ nóng chảy
Hình 3.26. Tỉ lệ co rút
Hình 3.27. Hiệu quả làm mát
Hình 4.1. Chuẩn khn theo tiêu chuẩn futaba
Bộ khn mà nhóm thiết kế có 1 vài thay đổi để phù hợp hơn như: Tấm kẹp trên và tấm kẹp dưới có độ dày là 30mm
Tấm runner là 25mm
Tấm giữ và tấm lót là 15mm
4.2. Các bước tiến hành thiết kế bộ khuôn trên creo
Ở đây nhóm tác giả dùng phương pháp vẽ tay thay vì chọn lấy khn tự động bằng modul EMX Dựa vào file đã tách khn ta lấy ln file đó và dùng các lệch extrude để chỉnh sửa lại bộ khuôn cho phù hợp cũng như dùng lệch create component để thực hiện thiết kế các bộ phần cịn lại của bộ khn
Bước 1: Từ file tách khn ban đầu ta điều chỉnh lại kích thước cho phù hợp với tiêu chuẩn
futaba
Chọn lại mục TACH_KHUON_WRK.PRT hiện trên thanh model tree -> chọn vào edit definition để chỉnh lại các kích thước của khuôn như bề rộng, bề dày, chiều cao của tấm runner, chiều cao của tấm khuôn âm và chiều cao của tấm khuôn dương sao cho phù hợp với tiếu chuẩn futaba MDC DC 3030 130 60 100
Hình 4.2. Chỉnh sửa lại kích thước workpiece cho phù hợp
Bước 2: tiến hành tra bảng tiêu chuẩn futaba MDC DC 3030 130 60 100 để vẽ thêm tấm kẹp trên, tấm kẹp dưới cũng như gối đỡ
Để vẽ thêm các tấm như thế ta dùng lệch create component
4.3. Tạo component mới trong môi trường tách khuôn trên creo
Bước 3: sau khi được bộ khung khn gồm các tấm khn thì ta tiếp tục vẽ các bộ phận còn lại (các chi tiết này đều tra theo tiêu chuẩn misumi) ở đây chỉ liệt kê 1 vài chi tiết nổi bật vì 1 bộ khn có rất nhiều chi tiết.
- Vòng định vị: tra theo tiêu chuẩn misumi ( LRJS), tài liệu [1], trang 791
Hình 4.4. Tiêu chuẩn LRJS của vịng định vị
Hình 4.5. Kích thước vịng định vị vẽ trên phần mềm
- Bạc cuống phun: chọn theo tiêu chuẩn straight type SJBC, tài liệu [1], tr 769
Hình 4.6. Tiêu chuẩn bạc cuống phun SJBC
Hình 4.7. Kích thước bạc cuống phun vẽ trên phần mềm
- Bạc có vai của support pin (GBAM), tài liệu [1], tr915
Hình 4.1. Tiêu chuẩn bạc có vai GBAM
Hình 4.10. Tiêu chuẩn support pin SPP-OC
Hình 4.11. Kích thước support pin vẽ trên phần mềm
- Puller rod (PBTN), tài liệu [1], tr1013
Có tác dụng là mở khoảng lấy xương keo và giật xương keo
Hình 4.12. tiêu chuẩn puller rod PBTN
Hình 4.13. kích thước puller rod được vẽ trên phần mềm
- Stop bolt: STBG, tài liệu [1], trang 1011
Dùng để gắn vào puller both, khoảng hở S là 10 mm là khoảng giật xương keo ra khỏi chi tiết
Hình 4.14. Kết cấu cấu puller both
Hình 4.15. Kích thước của puller both
- Tension link: TLH, tài liệu [1], trang 1032
Dùng để giới hạn khoảng mở lấy sản phẩm của khn.
Hình 4.16. Tiêu chuẩn tension link TL
Hình 4.17. Kết cấu tension link được vẽ trên phần mềm
- Roller lock: MLPKH, tài liệu [1], trang 1027
Dùng để khố 2 nửa khn âm và dương khơng cho mở trước khi khoảng mở khuôn kênh dẫn và giật xương keo được mở, sau khi mở được 2 khoảng trên thì lực kéo mở khuôn âm và dương thắng được lực ma sát nên roller lock sẽ mở để 2 nửa khn mở ra.
Hình 4.18. Kết cấu của roller lock set
Hình 4.19. kết cầu roller lock set được vẽ trên phân mềm
- Runner lock pin: RLR, tài liệu [1], trang 799 Có tác dụng là giật kênh dẫn ra khỏi sản phẩm nhưa
Hình 4.20. Tiêu chuẩn runner lock pin RLR
Hình 4.21. kích thước runner lock pin vẽ trên phần mềm
- Runner ejector set: RES, tài liều [1], trang 808
1 bộ runner ejector set gồm: pin, housing, spring. Có tác dụng đẩy xương keo ra khỏi runner lock pin.
Hình 4.22. Tiêu chuẩn runner ejector set RES
Hình 4.23. Kích thước lần lượt của pin, housing và spring
- Lò xo của chốt hồi. SWR30-70, tài liệu [1], trang 1237
có tác dụng hồi lại 1 phần tấm giữ vả tâm lót khi đẩy sản phẩm trước khi chốt hồi làm hồi hết
Hình 4.24. Tiêu chuẩn lo xo SWR30-70
Tra bảng ta có D=37 mm, L= 100 mm, F=50%.L = 50 mm, d=26 mm
Hình 4.25. Kết cấu lị xo vẽ trên phần mềm
Tấm khố khn: OPPF, tài liệu [1], trang 1040
Có tác dụng khố những tấm khn lại ngăn chúng mở khi khơng sử dụng
Hình 4.26. Tiêu chuẩn của khố khn OPPF
Tra bảng ta chọn D = 6,5 mm, B= 20 mm, A= 200 mm, C= 180 mm, S= 10 mm, T= 6mm
Hình 4.27. Kết cấu của khố khn vẽ được vẽ trên phần mềm
- Ốc nâng tấm khuôn: CHI, tài liệu [1], trang 1211 tác dụng để nâng tấm khuôn lên khi lắp ghép vào máy ép
Hình 4.28. Kích thước của ốc treo CHI
Tra bảng ta được: H=60mm, l=27mm, M16, a=60mm, b= 35mm, c= 12.5mm, D=30mm
Hình 4.29. Kết cấu của ốc treo được vẽ trên phần mềm
=> Ngoài những chi tiết được nêu ở trên thì bộ khn cịn rất nhiều chi tiết chưa được liệt kê như ốc,… Tất cả các chi tiết đó đều được lấy theo tiêu chuẩn misumi.
4.3. Thiết kế hệ thống đẩy, thốt khí và làm mát
4.3.1. Hệ thống đẩy
Khái niệm
Hình 4.30. kết cầu hệ thống đẩy chung
Sau khi sản phẩm trong khuôn được làm nguội, khn được mở ra, lúc này sản phẩm cịn dính trên lịng khn do sự hút của chân khơng và sản phẩm có xu hướng co lại sau khi được làm nguội nên cần hệ thống đẩy để đẩy sản phẩm ra ngồi.
u cầu
- Đơn giản hóa (khơng q phức tạp đối với khuôn, cơ cấu nhỏ, nhẹ và hiệu quả). - Độ cứng của chốt đẩy khoảng 40 ÷ 45 HRC, được gia cơng chính xác và được lắp theo hệ thống trục, độ chịu mài mịn tốt vì q trình phun ép có chu kì rất nhỏ, bạc dẫn lại khơng tự bơi trơn nên rất nhanh mịn, tuổi thọ sẽ giảm. Tấm đỡ Chốt đẩy Tấm đẩy Tấm giữ Gối đỡ Chốt kéo cuống phun 77 - Tốc độ tác động lên sản phẩm nhanh, tác động cùng lúc nhiều nơi đối với sản phẩm có bề rộng lớn (ty lói), tác động cục bộ đối với sản phẩm ngắn (tấm lói – lói bửng), tác động lên sản phẩm khơng đồng phẳng (ống lói), hay với sản phẩm có bề sâu (khí nén). - Có khoảng đẩy và lực đẩy phù hợp để đẩy sản phẩm. - Có thể lấy sản phẩm ra dễ dàng và khơng ảnh hưởng đến hình dạng sản phẩm, tính thẩm mỹ của sản phẩm. - Hệ thống đẩy phải nằm trên khuôn di động (khuôn 2 tấm).
Lựa chọn hệ thống đấy cho bộ khuôn thiết kế
Hệ thống đẩy sản phẩm, được lắp trên tấm đẩy sản phẩm và dùng các chốt đẩy, có nhiều chốt đẩy để lựa chọn, như: Kiểu Straight, kiểu shoulder, Sleeve Assy,
Hình 4.31. Các loại hệ thống đẩy
Ta chọn kiểu chốt đẩy dạng straight vì đây là kiểu chốt hồi phổ biến, dễ gia công và khá đơn giản
Tra tài liệu [1], trang 1280
Hình 4.32. Tiêu chuẩn chốt đẩy DEPL
Mã sản phẩm theo tiêu chuẩn misumi là DEPL có chiều dài được tuỳ chọn
Sau khi tra ta được H=9mm, P=5mm, L=246,48mm. Ta dùng 4 chốt đẩy vào 4 lịng khn của chi tiết để đẩy sản phẩm ra khỏi lịng, khn
Hình 4.33. Kết cấu chốt đẩy được vẽ trong phần mềm
4.3.2. Hệ thống thốt khí
Thốt khí qua mặt phân khn
Sự lựa chọn đầu tiên là rãnh thốt khí được bố trí ở mặt phân khn vì dễ gia cơng và vệ sinh. Những rãnh này đóng vai trị như một cầu nối giữa lịng khn và mơi trường ngồi giúp đưa khơng khí thốt ra khỏi lịng khn
-Cấu tạo của rãnh thốt khí được chia làm hai phần chính: rãnh dẫn và rãnh thốt.
Bảng 4.1. Chiều sâu vị trí đầu rãnh dẫn
Hình 4.34. cách bố trí hệ thống thốt khí trên mặt phân khn
-Nhựa với nhiệt độ và áp xuất cao cộng với nhiệt độ và áp xuất sẵn có sẽ tiếp tục tích tụ thêm và lịng khn gây nên hiện tượng q nhiệt làm hư hỏng chi tiết.
-Vì vậy, thiết kế thêm hệ thống thốt khí trên kênh dẫn để thốt khơng khí ra ngồi hơn là đẩy thêm khơng khí vào lịng khn.
Dựa vào bảng 4.1 để tra, do dùng nhựa PP nên ta chọn chiều sâu rãnh dẫn là 0,02 mm cịn chiều sâu rãnh thốt bằng 20d= 0,4 mm
Hình 4.34. Hình ảnh chiều sâu kích thước rãnh dẫn và rãnh thốt
Hình 4.35. cách bố trí hệ thống thốt khí trên kênh dẫn
4.3.3. Hệ thống làm mát
Tầm quan trọng của hệ thống làm mát
Thời gian làm nguội chiếm khoảng 60% thời gian của chu kỳ khn,vì thế việc làm sao để có thể giảm thời gian làm nguội nhưng vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm là quan trọng, nhiệt độ chảy của nhựa đưa vào khn thường vào khoảng 150°C ÷ 300°C, khi nguyên liệu nhựa được đưa vào khuôn ở nhiệt độ cao này, một lượng nhiệt lớn từ nguyên liệu nhựa được truyền vào khuôn và thông qua hệ thống làm nguội giải nhiệt khn. Nếu hệ thống làm nguội vì một ngun nhân nào đó chưa đưa được nhiệt ra khuôn một cách hữu hiệu, làm nhiệt độ trong khuôn không ngừng tăng lên, làm tăng chu kỳ sản xuất.
Mục đích
-Giữ cho khn có nhiệt độ ổn định để nguyên liệu nhựa có thể giải nhiệt đều.
- Giải nhiệt nhanh, tránh trường hợp nhiệt giải không kịp, gây nên hiện tượng biến dạng sản phẩm gây ra phế phẩm.
-Giảm thời gian chu kỳ, tăng năng xuất sản xuất Thiết kế hệ thống làm mát trên chi tiết
Bảng 4.2. Kích thước đường làm nguội trong thiế kế
Hình 4.36. Hệ thống làm mát trên khuôn âm
Bề dày thành sản phẩm sản phẩm W=3mm Có đường kính kênh làm nguội D=10mm
Khoảng cách từ tấm kênh làm nguội đến thành sản phẩm a=2D= 20mm Khoảng cách giữa 2 tâm của kênh dân nguội b=2,5D=25mm
Hình 4.37. Hệ thống làm mát trên khn dương 4.4. Hồn thiện bộ khn
Hình 4.38. Bộ khn hồn chỉnh
5.2. Bảng trình tự các nguyên công và thông số chế độ cắt
Bước 1: phay thơ biên dạng như hình
Hình 5.1. bề mặt gia cơng ở bước 1 Tính tốn chế độ cắt
Bảng 5.1. Bảng thơng số các đại lượng có trong cơng thức tính tốn
Dùng dao endmill Ø12, vật liệu là hợp kim cứng
Số vịng quay trục chính: n =
Trong đó:
Vc = 80 ( ứng với cột đường kính 10-20 và hàng vật liệu dao hợp kim cứng) D = 12 mm ( đường kính của dao)
Tốc độ cắt: vf = fz . z . n = 0,03 . 2 . 2200 ≈ 130
Hình 5.2. Bề mặt gia cơng ở bước 2
Tính tốn chế độ cắt
Ta dùng lại dao endmill 12 như ở bước 1 nhưng với step over nhỏ hơn gấp đôi để bề mặt gia cơng nhìn đẹp hơn, vật liệu làm dao hợp kim cứng.
Số vịng quay trục chính: n =
Trong đó:
Vc = 80 ( ứng với cột đường kính 10-20 và hàng vật liệu dao hợp kim cứng) D = 12 mm ( đường kính của dao)
Tốc độ cắt: vf = fz . z . n = 0,03 . 2 . 2200 ≈ 130 Trong đó:
fz = 0,03 (ứng với dao hợp kim cứng và cột có đường kính dao là 10-20 mm ) z = 2 ( ứng với dao có 2 lưỡi cắt)
n = 2200 (số vịng quay trục chính)
Bước 3: phay tinh bề mặt như hình
Hình 5.3. Bề mặt gia cơng ở bước 3
Tính tốn chế độ cắt
Ta dùng lại dao endmill 12 như ở bước 2, vật liệu làm dao là hợp kim cứng.
Số vòng quay trục chính: n =
Trong đó:
Vc = 80 ( ứng với cột đường kính 10-20 và hàng vật liệu dao hợp kim cứng) D = 12 mm ( đường kính của dao)
Tốc độ cắt: vf = fz . z . n = 0,04 . 2 . 1600 ≈ 130 Trong đó:
fz = 0,04 (ứng với dao hợp kim cứng và cột có đường kính dao là 10-20 mm) z = 2 ( ứng với dao có 2 lưỡi cắt)
n = 2200 (số vịng quay trục chính)
Bước 4. Phay thơ bề mặt như hình
Hình 5.4. Bề mặt gia cơng ở bước 4
Tính tốn chế độ cắt
Ta dùng lại dao endmill 12 như ở bước 2, vật liệu làm dao hợp kim cứng
Số vịng quay trục chính: n =
Trong đó:
Vc = 80 ( ứng với cột đường kính 10-20 và hàng vật liệu dao hợp kim cứng) D = 12 mm ( đường kính của dao)
Tốc độ cắt: vf = fz . z . n = 0,03 . 2 . 2200 ≈ 130 Trong đó:
fz = 0,03 (ứng với dao hợp kim cứng và cột có đường kính dao là 10-20 mm ) z = 2 ( ứng với dao có 2 lưỡi cắt)
n = 2200 (số vịng quay trục chính)
Bước 5. Phay tinh bề mặt
Hình 5.5. Bề mặt gia cơng ở bước 5
Tính tốn chế độ cắt