5.1 Thiết kế tách khuôn cho sản phẩm 5.1.1 Tính toán lực kẹp của khuôn
• Lực kẹp khuôn cần thiết.
FK > (S xP).
Trong đó :
S : diện tích hình chiếu của sản phẩm theo hướng kẹp khuôn P : áp suất trung bình trong khuôn
S = (32x25.5) = 816 cm2 P = 10 Mpa = 1000 N/cm2
Fk > 816 x 1800 =81600N = 81.6 tấn.
Ta thấy bằng với phân tích moldflow là 115 tấn.
• Lực mở khuôn : lấy theo kinh nghiệm , lực mở khuôn phải nhỏ hơn lực đóng khuôn 15%
Fm = FK – 15%FK = 81.6 x 85% = 69,4 (Tấn)
• Khoảng mở khuôn : lấy bằng 1.5 lần chiều cao của chi tiết theo hướng mở khuôn
Hmở = 15 x 1,5 =22.5 (mm) 5.2.1 Thiết kế hệ thống dẫn nhựa
Hệ thống dẫn nhựa trong khuôn làm nhiệm vụ đưa nhựa từ vòi phun của máy ép phun vào các lòng khuôn. Hệ thống này gồm : Cuống phun, kênh dẫn , miệng phun. Thông thường trong thiết kế người ta thiết kế kênh dẫn và miệng phun trước rồi mới đến cuống phun vì kích thước của cuống phun phụ thuộc vào kích thước kênh dẫn và miệng phun.
a. Cuống phun(spure)
Cuống phun nối trực tiếp với vòi phun của máy ép phun để đưa nhựa vào kênh dẫn qua miệng phun và vào các lòng khuôn
Hình 5.1. Vị trí cuống phun
Đầu cuống phun nên càng nhỏ càng tốt nhưng phải đảm bảo sự điền đầy đồng đều giữa các lòng khuôn với nhau. Góc côn của cuống phun cần phải đủ lớn để dễ thoát khuôn nhưng đường kính cuống phun thì đừng quá lớn vì sẽ làm tăng thời gian làm nguội và tốn vật liệu.
Hình 5.2 Kích thước cuống phun
Trên thực tế người ta ít khi gia công lỗ cuống phun liền trên khuôn( trừ những khuôn đơn giản) mà người ta dùng bạc cuống phun để tiện việc gia công và thay thế.
Hiện tại trên thị trường có 3 loại bạc cuống phun phổ biến có các đường kính ngoài 12mm, 16mm, 20mm. Tùy thuộc vào khối lượng sản phẩm, kích thước kênh dẫn và đường kính vòi phun trên máy phun mà ta dùng loại bạc nào cho phù hợp.
Hình 5.3 Bạc cuống phun trên khuôn
Đối với sản phẩm này ta dùng loại bạc cuống phun có đường kính ngoài 12mm, L=60mm
Hình 5.4 : Bạc cuống phun sử dụng cho thiết kế sản phẩm b. Các kênh dẫn (Runners)
Lời khuyên cho thiết kế miệng phun:
1. Vị trí
Nếu có thể nên đặt miệng phun ở chỗ dày nhất của sản phẩm. Không nên đặt miệng phun ở những vùng chuyển tiếp từ dày sang mỏng để tránh sự ngắc ngứ dòng chảy và vết lừm hay lỗ trống trờn sản phẩm.
Nếu có thể nên bố trí miệng phun đối diện với các rãnh thoát khí để khí trong lòng khuôn bị đẩy ra ngoài hoàn toàn.
Bố trí miệng phun hạn chế đường hàn ít nhất
Đảm bảo hướng dòng chảy tạo ra sự điền đầy đồng bộ trên toàn sản phẩm. Điều này giúp tránh được hiện tượng kẹt khí trong quá trình điền đầy. Nếu khí bị kẹt thì sản phẩm sẽ dễ có những vết cháy đen
Không nên đặt vị trí miệng phun tại những vùng chịu lực trên sản phẩm vì vùng gần miệng phun sau quá trình ép phun còn tồn tại ứng suất dư dễ bị hỏng khi chiu lực
2. Kích thước
Miệng phun phải có kích thước và vị trí thích hợp để tránh hiện tượng tạo đuôi trên sản phẩm.
Trong trường hợp khuôn có nhiều lòng khuôn thì tất cả các miệng phun nên cùng kích thước ( đường kính, bề dày…) để có được sự cân bằng dòng và áp.
3. Tính thẩm mỹ
Vết miệng phun có thể ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của sản phẩm. Do đó, nên đặt miệng phun ở chỗ khó thấy trên sản phẩm khi có thể.
5.1.2 Thiết kế lòng khuôn a. Số lòng khuôn
Ta có thể chọn số lòng khuôn phù hợp nhờ các thông tin sau:
- Kích cỡ của máy ép phun( năng suất phun và lực kẹp ) - Thời gian giao hang
- Yêu cầu về chất lượng sản phẩm - Kết cấu và kích thước khuôn - Giá thành khuôn
Số lòng khuôn thông thường được thiết kế theo dãy số1, 2 ,4 ,6 ,8 ,12 ,16 ,24 ,32 ,48 , 64 ,96 ,128 vì các lòng khuôn sẽ dễ dàng được sắp xếp theo hình tròn hoặc hình chữ nhật
Để tính số lòng khuôn cần thiết trên khuôn ta dựa vào : số lượng sản phẩm, năng suất phun, năng xuất làm dẻo của máy ép phun , lực kẹp khuôn của máy…
Số lòng khuôn tính theo số lượng sản phẩm trong đơn đặt hàng:
n = L x K x tc / (24 x 3600 x tm )
Trong đó n : số lòng khuôn tối thiểu trên khuôn
L : số sản phẩm trong 1 lô sản phẩm ( 30000sp)
K : hệ số do phế phẩm, K = 1/(1-k) . Với k là tỉ lệ phế phẩm( k=1/1000) tc : thời gian của 1 chu kỳ ép phun (s) (tc = 3s)
tm : thời gian hoàn tất lô sản phẩm( ngày) (tm = 1 ngày) Nên n = 30000x 1/(1-1/1000) x 3/ (24 x 3600 x 1) = 1,042
Ta chọn n=1 lòng khuôn 5.1.3Hệ thống làm nguội
Nhựa lỏng sau khi vào khuôn phải được làm nguội thật nhanh để đạt được hình dạng như ta mong muốn. Nếu làm nguội khuôn không tốt thì nhựa nóng sẽ gia nhiệt cho khuôn và thế là quá trình định hình sẽ kéo dài làm tăng thời gian chu kỳ ép phun.
Do đó, hệ thống làm nguội khuôn có vai trò hết sức quan trọng vì nó quyết định toàn bộ chu kỳ ép phun.
Những điều cần lưu ý khi thiết kế:
- Đảm bảo làm nguội đồng đều toàn sản phẩm. Do đó, cần chú ý đến việc làm nguội những phần dày nhất của sản phẩm.
- Kênh làm nguội nên được đặt gần mặt lòng khuôn khi có thể để làm nguội tốt hơn.
- Đường kính kênh làm nguội ( thường lớn hơn 8mm) nên không đổi trên toàn bộ chiều dài để tránh cản dòng vì sự ngắt nghẽn sẽ làm trao đổi nhiệt không tốt.
- Nhiệt chênh lệch giữa đầu vào và đầu ra là khoảng 2-30C. Nhiệt độ chênh lệch giữa chất làm nguội và thành kênh làm nguội la 2-50C là tốt nhất
- Nên chia kênh làm nguội thành nhiều vòng làm nguội để tránh trường hợp mất áp và
tăng nhiệt trên nó
Hình 5.5 Kênh dẫn nguội không nên quá dài
- Kênh làm nguội phải được khoan để có độ nhám tạo ra sự chảy rối bên trong kênh
Chọn kiểu làm mát bằng nước cho sản phẩm
Đây là phương pháp được dùng phổ biến. Đối với việc làm nguội bằng cách này thì khuôn được làm nguội nhờ vào các kênh dẫn chứa nước được bố trí trong các tấm khuôn. Ưu điểm của phương pháp này là nguồn nguyên liệu rẻ nhưng hiệu xuất làm mát khá cao.
Chọn cách bố trí kênh làm nguội trong khuôn
Khuôn âm: Ta bố trí 4 kênh làm nguội đối xứng nhau qua mặt phẳng giữa, khoảng cách giữa 4 kênh làm nguội cách nhau 40mm và cách mặt phân khuôn 50mm
Khuôn dương : Ta bố trí 4 kênh dẫn nguội cách nhau 80mm và cách mặt phân khuôn 50mm.
Chọn kiểu bố trí từng kênh riêng biệt
Hình 5.6 Kiểu bố trí kênh nguội theo từng kênh riêng biệt
Hình 5.7 Hệ thống làm nguội khuôn trên
Hình 5.8 Hệ thống làm nguội khuôn dưới 5.1.4 Tách khuôn sản phẩm
• Phần mềm Creo cung cấp module Mold Cavity trong Manufacturing để hỗ trợ thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa. Để vào module này thực hiện như sau:
File > New > Manufacturing > Mold Cavity > Ok.
Hình 5.9 Cửa sổ Module tách khuôn Bước 1: Tạo mô hình tham chiếu
• Ta thực hiện: Mold > Reference Model > Chọn mô hình thiết kế để tạo lập mô hình tham chiếu.
Hình 5.10 Tạo mô hình tham chiếu sản phẩm Bước 2: Tạo phôi
• Ta thực hiện: Thực hiện: Mold > Workpiece. Có 3 cách tạo phôi:
+ Automatic Workpiece: Tạo phôi tự động.
+ Assemble Workpiece: Lắp phôi có sẵn.
+ Create Workpiece: Tạo phôi trực tiếp bằng các lệnh trong Creo.
Hình 5.11 Tạo phôi cho sản phẩm
Bước 3: Tạo mặt phân khuôn
• Có thể tạo mặt phân khuôn bằng cách thủ công hoặc bằng các lệnh tự động mà module cung cấp sẵn. Có nhiều kĩ thuật tạo mặt phân khuôn trong công cụ Parting Surface:
Hình 5.12 Các lệnh cơ bản để tạo mặt phân khuôn Hình 5.13 Tạo mặt phân khuôn
Bước 4: Tách khuôn cho sản phẩm
• Chia thể tích khuôn: Mold Volume > Volume Split > Chọn mặt phân khuôn.
Phần mềm sẽ tự động chia thể tích phôi thành hai nửa khuôn ngăn bằng mặt phân khuôn.
• Trích xuất mô hình *.part: Mold Component > Cavity Insert > Chọn thể tích cần trích xuất > Ok.
Hình 5.14: Tách 2 nửa khuôn
5.2 Thiết kế các tấm khuôn
• Sau khi tách khuôn sản phẩm, ta tiếp tục thực hiện lên kết cấu các tấm khuôn.
5.2.1 Tấm khuôn trên
Kích thước 420x360x 50mm
Các kích thước chi tiết thể hiện trên bản vẽ MSBV: BK2
Hình 5.17 Khuôn trên 5.2.2 Tấm khuôn dưới
Kích thước 420x360x 80mm
Các kích thước chi tiết thể hiện trên bản vẽ MSBV: BK3
Hình 5.18 Khuôn dưới 5.2.3 Tấm kẹp trên Kích thước 420x410x 25mm
Các kích thước chi tiết thể hiện trên bản vẽ MSBV: BK1 Hình 5.19 Tấm kẹp trên
5.2.4 Tấm kẹp dưới
Kích thước 420x410x 25mm
Các kích thước chi tiết thể hiện trên bản vẽ MSBV: BK6
Hình 5.20 Tấm kẹp dưới 5.2.5 Gói đỡ phụ
Kích thước x105 mm
Các kích thước chi tiết thể hiện trên bản vẽ MSBV: BK4
Hình 5.21 Gói đỡ phụ
5.2.6 Gối đỡ
Kích thước 50x250x 420mm
Các kích thước chi tiết thể hiện trên bản vẽ MSBV: BK5
Hình 5.22 Gói đỡ chính 5.2.7 Tấm giữ
Kích thước 420x220x 20mm
Các kích thước chi tiết thể hiện trên bản vẽ MSBV: BK7
Hình 5.23 Tấm giữ
5.2.8 Tấm đẩy
Kích thước 420x220x 20mm
Các kích thước chi tiết thể hiện trên bản vẽ MSBV: BK8
Hình 5.24 Tấm đẩy 5.2.9 Vòng định vị
Hình 5.25 Các thông số chuẩn của vòng định vị Chọn D=100 , bu lông M8 A=85
5.2.10 Bu lông bắt chặt
Hình 5.26 Các thông số chuẩn của bu lông Sử dụng các bu lôngM6,M8,M12 cho bộ khuôn
5.2.11 Bạc dẫn hướng
Hình 5.27 Các thông số chuẩn của bạc dẫn hướng Chọn bạc dẫn hướng có d=16 D=20 L=30 mm 5.2.12 Chốt dẫn hướng
Hình 5.28 Các thông số chuẩn của chốt dẫn hướng Chọn loại RP8TH có D=16, H=21 L= 150mm
5.2.13 Ty đẩy
Hình 5.29 Các thông số chuẩn của Ty đẩy
Chọn loại EPHJ có kích thước như sau: P=6 T=4 H=11 L =200mm cho ty đẩy sản phẩm
P=4 T=4 H=7 L =200mm cho ty đẩy sản phẩm P=2 T=4 H =4 L=200mm cho ty đẩy sản phẩm
5.2.14 Bu lông vòng
Hình 5.30 Các thông số chuẩn của bu lông vòng 5.2.15 Cò nước
Hình 5.31 Các thông số chuẩn của cò nước
5.2.16Bạc cuống phun
Hình 5.32 Các thông số chuẩn của bạc cuống phun
5.3 Lắp ráp khuôn
Hình 5.33 : Nửa khuôn trên
Hình 5.34 Nửa khuôn dưới
Hình 5.35 Khuôn hoàn chỉnh
Hình 5.36 Mở kết cấu khuôn.
Chương 6: