B. Nhựa nhiệt rắn
4.1. Phương phỏp tớnh toỏn
Cụng nghệ gia cụng chày khuụn, cối khuụn, được tiến hành trờn mỏy CNC. Kết nối phần mềm điều khiển và được thực hiện theo chương trỡnh NC của phần mềm Mastercam.
Thứ tự quy trỡnh cụng nghệ được thực hiện theo cỏc bước: -Chọn phụi với vật liệu, kớch thước yờu cầu.
-Chọn dao tương ứng với từng nguyờn cụng.
- Căn cứ vào độ cứng của phụi và đường kớnh dao, tra bảng cho ta tốc độ tiến dao Vf và số vũng quay trục chớnh. Ta cú cỏc cụng thức tớnh sau: N Z V Fz f ì = (mm)
Fz (mm)= feed per tooth (lượng tiến mỗi lưỡi cắt). φ π ì ì =Vc 1000 N (1/min) N- Số vũng quay trục chớnh. 1000 N Vc =πìφì (mm/min) Vc- Tốc độ cắt. z f Z N F V = ì ì (m/min) Vf - Tốc độ tiến dao. Φ: Đường kớnh dao. Z: Số lưỡi cắt.
4.1.1, Phõn tớch kết cấu của chi tiết :
• Dạng trụ .
• Cần đảm bảo sự đồng tõm của cỏc lỗ Tương ứng trờn khuụn với cỏc chi tiết như : tấm ỏo chày ,tấm ỏo cối,tấm ghộp đỏy ,cuống phun , tấm đẩy , tấm giữ , và tấm kẹp động .kẹp tĩnh....
• Cần đảm bảo về sự khộp kớn lũng khuụn , 2 nửa lũng khuụn đồng tõm khụng bị lệch .
4.1.2 Giải phỏp cụng nghệ :
Ta sẽ so sỏnh hai giải phỏp cụng nghệ phổ biến hiện nay là : Sử dụng mỏy CNC để gia cụng toàn bộ kết cấu tấm khuụn .
Sử dụng cỏc loại mỏy vạn năng và chuyờn dựng , và đồ gỏ sẵn cú để gia cụng kết cấu hai tấm khuụn ( cú thể sử dụng Mỏy CNC ở một số nguyờn cụng khú thực hiện )
Ta sẽ đi vào phõn tớch ưu nhược điểm của 2 phương phỏp này : a , Gia cụng trờn mỏy CNC
Nguyờn lớ hoạt động :
Cũng như cỏc mỏy gia cụng khỏc về nguyờn lớ gia cụng là như nhau , nhưng mỏy CNC điều khiển dụng cụ cắt gọt bằng tọa độ điểm bằng chương trỡnh số .
Ưu :
Phương phỏp này cú một số ưu điểm vượt trội so với cỏc phương phỏp khỏc như:
Gia cụng được cỏc chi tiết phức tạp hơn .
Quy hoạch thời gian sản xuất tốt hơn ,
Thời gian lưu thụng ngắn hơn và tập trung nguyờn cụng cao và giảm thời gian phụ
Tớnh linh hoạt cao hơn .
Độ lớn loạt tối ưu nhỏ hơn .
Độ chớnh xỏc gia cụng ổn định hơn nhiều ( Khụng cú thể khẳng định cao hơn )
Chi phớ kiểm tra giảm .
Hoạt động liờn tục nhiều ca sản xuất .
Một cụng nhõn cú thể vận hành nhiều mỏy đồng thời .
Hiệu suất cao hơn .
Tăng năng lực sản xuất .
Cú khả năng tớch hợp trong hệ thống gia cụng linh hoạt . Nhược điểm :
Phụ thuộc và điều kiện trang thiết bị của đơn vị đầu tư cao . b Gia cụng trờn mỏy vạn năng và đồ gỏ cú sẵn :
Ưu điểm :
- Tận dụng đựơc cơ sở vật chất sẵn cú
- Nếu Chọn đươc quy trỡnh cụng nghệ tốt thỡ khả năng đạt độ chớnh xỏc tương đối cao .
- Thớch hợp cho sản xuất nhỏ và vừa . - Giỏ thành thấp
Nhược điểm :
- Khả năng tập trung nguyờn cụng khụng cao bằng phương ỏn 1 - Thời gian phụ cao .
- Tớnh linh hoạt thấp hơn .
- Độ chớnh xỏc gia cụng khụng cao ( Qua nhiều lần gia cụng ) - Cần cú nhiều cụng nhõn , phụ thuộc tay nghề cụng nhõn - Quy hoach sản xuất thấp hơn .
Kết luận :
Ứng với dạng sản xuất đơn chiếc , và điều kiện cơ sở hạ tầng sẵn cú ta chọn Phương ỏn hỗn hợp :
- Gia cụng trờn cỏc mỏy vạn năng và đồ gỏ cú sẵn Ở những nguyờn cụng đơn giản) - Gia cụng trờn mỏy CNC ở một số nguyờn cụng phức tạp
4.2 Thiờ́t kờ́ quy trỡnh cụng nghệ gia cụng chi tiờ́t chày khuụn .
Lập tiến trỡnh cụng nghệ gia cụng và thiết kế nguyờn cụng.
Dựa vào bản vẽ chi tiết và cỏc yờu cầu ghi trờn bản vẽ mà ta lập được quy trỡnh cụng nghệ gia cụng bao gồm cỏc nguyờn cụng sau:
1. Nguyờn cụng 1 : phay Tạo hỡnh chày khuụn
2. Nguyờn cụng 2 : phay mặt đầu đỏy chày,phay kớch thước bậc phi 62 ,khoan lỗ ơ16
3.Nguyờn cụng 3 : nhiệt luyện
4. Nguyờn cụng 4 : phay khỏa phẳng mặt đầu đỏy chày,phay kớch thước phi 62 5. Nguyờn cụng 5: phay tinh đầu chày khuụn
Hỡnh 4.1 Chày khuụn
Cụ thể về định vị, kẹp chặt và chế độ cắt cho từng nguyờn cụng như sau: 4.2.1 Nguyờn cụng I. phay tạo hỡnh chày khuụn
Chày dựng để lắp ghộp với ỏo khuụn ,và tao ra hỡnh dạng chi tiết sản phẩm,nờn yờu cầu cú độ chớnh xỏc cao về kớch thước và độ búng bề mặt,và độ cứng đảm bảo 48- 50 HRC do vậy nguyờn cụng này chỉ phay tạo hỡnh và để lại lượng dư 0,3 mm để nhiệt luyện trước khi gia cụng tinh
•Định vị và kẹp chặt.
Do đõy là sản suất đơn chiếc nờn ta khụng cần dựng tới nhiều đồ gỏ chuyờn dựng khụng cần thiết mà cú thể tận dụng những đồ gỏ vạn năng cú sẵn.
Để gỏ chi tiết ta dựng mõm cặp 3 chấu trờn mỏy CNC khống chế 5 bậc tự do. Sơ đồ định vị như sau:
Hỡnh 4.2: Sơ đồ định vị và kẹp chặt chi tiết ở nguyờn cụng 1
•Chọn mỏy :
Chọn mỏy: Mỏy phay CNC 4 trục Ký hiệu : VMC1166 Kớch thước bàn 1300x600
Khoảng chạy x=1100; y=600; z=600( vụ cấp) n =100- 6000v/p( vụ cấp)
Cụng xuất trục chớnh 11/15 HP Bước tiến : 50- 6000mm/min • Chọn dao :
Để thực hiện nguyờn cụng này ta dựng dao phay mặt đầu bằng hợp kim , tra trong bảng 4-92 của tài liệu [1] ta chọn được loại dao phay với cỏc thụng số như sau :
-Đường kớnh dao : D=24mm.
• Lượng dư :
Như đó núi ở phần chọn phụi cho chi tiết, lượng dư 1 phớa của mỗi bề mặt kớch thước lớn nhất là 1mm nguyờn cụng này phay tạo phụi trước khi nhiệt luyện ,nờn gia cụng chỉ cần một bước gia cụng thụ
• Chọn chế độ cắt
a) Chế độ cắt khi phay thụ.
Hỡnh 4.3: Gia cụng thụ chày khuụn
Lượng chạy dao răng : S=0,6 - 0,9 mm/vũng Chọn Sd =0,8 mm/vũng
Tốc độ cắt khi chưa tớnh tới hệ số điều chỉnh K tra trong bảng 5-125 tài liệu [2] ta cú V = 250 m/phỳt ( Với tuổi thọ của dao là T=180ph )
Cỏc hệ số điều chỉnh cũng được tra trong bảng 5-125 này , trong đú :
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tớnh của thộp : Vỡ là phụi thộp Crụm cú độ cứng 217 HB, K1= 0,9.
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thỏi bề mặt gia cụng: Vỡ là phụi đỳc cú σb
> 700 Mpa, K2=0,85
+ Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay : Vỡ tỷ số chiều rụng phay B và đường kớnh dao D lớn hơn 0,4. K3=1,0
+ Hệ số phụ thuộc vào dạng gia cụng thụ hay tinh : vỡ là phay thụ K4=1,0. + Hệ số phụ thuộc vào gúc nghiờng chớnh : Vỡϕ=300nờn K5=1,18.
+ Hệ số phụ thuộc chu kỡ bền của dao : Vỡ Tφ/TH=1 nờn K6= 1,0.
Vậy hệ số điều chỉnh K=K1.K2.K3.K4.K5.K6=0,9.0,85.1.1.1,18.1=0,903 Tốc độ cắt khi cú tớnh đến hệ số điều chỉnh : V = 250.0,903 = 225 m/phỳt Do đú tốc độ quay của trục chớnh là : 1000. 1000.225 2985 . 3,14.24 V n D π = = = ( vũng/phỳt ).
Chọn theo tốc độ quay của mỏy là n = 2500 ( vũng/phỳt) Như vậy tốc độ cắt thực tế : . . 3,14.24.2500 188 1000 1000 D n V =π = = ( m/phỳt) Lượng chạy dao phỳt
Sp = n.S =2500.0,8 = 2000 mm/phỳt.
Tra bảng chọn bước tiến của mỏy là : 2000mm/phỳt
Sau khi sau khi cắt mụ phỏng trờn phần mềm Mastercam ta được chương trỡnh:
O0000 G21 (TOOL - 109 OFFSET - 0) ( 24. BALL ENDMILL) G0 T10900 G18 M23 G0 G54 X225.658 Y.867 Z-118.804 C-179.802 G97 S1273 M51 X45.658 G98 G1 X25.658 F203.7 X25.663 Y-.93 C-180.313 F115.6 X25.68 Y-1.039 C-180.758 F1224. X25.715 Y-1.01 C-181.691 F1788.3 X25.712 Y-1.011 C-181.693 F407.4 X25.716 Y-1.018 C-181.776 F1700.6 X25.717 Y-1.03 C-181.749 F771.9 X25.724 Y-1.005 C-181.96 F1590.4 X25.733 Y-.971 C-182.188 F1505.7 X25.731 Y-.97 C-182.192 F1084.1 X25.741 Y-.949 C-182.48 F1716.2 X25.743 Y-.95 C-182.481 F407.4 X25.748 Y-.929 C-182.679 F1621.6 X25.761 Y-.898 C-183.031 F1685. X25.758 Y-.897 C-183.038 F1109.6 X25.76 Y-.927 C-183.055 F231.9 X25.77 Y-.785 C-183.453 F968.3 X25.775 Y-.769 C-183.494 F898.8 X25.779 Y-.735 C-183.693 F1439.1 X25.782 Y-.728 C-183.748 F1576.2
b) Chế độ cắt khi phay tinh.
Chiều sõu cắt t = 0,5 mm.
Lượng chạy dao răng : S=0,15 - 0,25 mm/vũng Chọn Sd =0,22 mm/vũng
Tốc độ cắt khi chưa tớnh tới hệ số điều chỉnh K được tra theo bảng tài liệu [2] ta cú V = 352m/phỳt ( Với tuổi thọ của dao là T=180p ).
Cỏc hệ số điều chỉnh cũng được tra trong bảng 5-126 này , trong đú :
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tớnh của thộp : Vỡ là phụi thộp Crụm cú độ cứng 217 HB, K1= 0,9.
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thỏi bề mặt gia cụng: K2= 1
+ Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay : Vỡ tỷ số chiều rụng phay B và đường kớnh dao D lớn hơn 0,4. K3=1,0
+ Hệ số phụ thuộc vào dạng gia cụng thụ hay tinh: vỡ là phay tinh K4=0,8. + Hệ số phụ thuộc vào gúc nghiờng chớnh : Vỡϕ=300nờn K5 =1,18.
+ Hệ số phụ thuộc chu kỡ bền của dao : Vỡ Tφ /TH=1 nờn K6= 1,0. Vậy hệ số điều chỉnh K=K1.K2.K3.K4.K5.K6=0,9.1.1.0,8.1,18.1= 0,85 Tốc độ cắt khi tớnh đến hệ số điều chỉnh: V=352.0,85 = 299 m/phỳt. Do đú tốc độ quay của trục chớnh là : 1000. 1000.299 3967 . 3,14.24 V n D π = = = vũng/phỳt.
Chọn tốc độ quay của trục chớnh theo tốc độ của mỏy là V=3500vũng/phỳt. Như vậy tốc độ cắt thực tế: . . 3,14.24.3500 263 1000 1000 D n V =π = = m/phỳt. Lượng chạy dao phỳt:
Sp=n.Sd=3500.0,22= 770 mm/phỳt. Chọn theo bước tiến của mỏy là: 770 mm/phỳt
O0001 G21 (TOOL - 109 OFFSET - 0) ( 24. BALL ENDMILL) G0 T10900 G18 M23 G0 G54 X225.658 Y.867 Z-118.804 C-179.802 G97 S1273 M51 X45.658 G98 G1 X25.658 F203.7 X25.663 Y-.93 C-180.313 F115.6 X25.68 Y-1.039 C-180.758 F1224. X25.715 Y-1.01 C-181.691 F1788.3
X25.712 Y-1.011 C-181.693 F407.4 X25.716 Y-1.018 C-181.776 F1700.6 X25.717 Y-1.03 C-181.749 F771.9 X25.724 Y-1.005 C-181.96 F1590.4 X25.733 Y-.971 C-182.188 F1505.7 X25.731 Y-.97 C-182.192 F1084.1 X25.741 Y-.949 C-182.48 F1716.2 X25.743 Y-.95 C-182.481 F407.4 X25.748 Y-.929 C-182.679 F1621.6 X25.761 Y-.898 C-183.031 F1685. X25.758 Y-.897 C-183.038 F1109.6 X25.76 Y-.927 C-183.055 F231.9 X25.77 Y-.785 C-183.453 F968.3 X25.775 Y-.769 C-183.494 F898.8 X25.779 Y-.735 C-183.693 F1439.1 X25.782 Y-.728 C-183.748 F1576.2
4.2.2 Nguyờn cụng II : Phay mặt đầu đỏy chày,phay kớch thước phi 62,khoan lỗ 16
Mục đớch của nguyờn cụng phay này là nhằm đảm bảo kớch thước phi 62,và kớch thước bậc 10 mm
•Định vị.
dựng mõm cặp 3 chấu tự định tõm cú sẵn trờn mỏy CNC khống chế 5 bậc tự do gỏ kẹp vào phần trụ pphi 50 đó được gia cụng từ nguyờn cụng 1
Hỡnh 4.5 : Sơ đồ định vị và kẹp chặt chi tiết ở nguyờn cụng 2.
•Kẹp chặt :
Sử dụng kẹp của 3 chấu mõm căp •Chọn mỏy :
Chọn mỏy: Mỏy phay CNC 4 trục Ký hiệu : VMC1166 Kớch thước bàn 1300x600
n =100- 6000v/p( vụ cấp) Cụng xuất trục chớnh 11/15 HP Bước tiến : 1- 4000mm/min • Chọn dao :
Để phay mặt đầu này ta dựng dao phay mặt đầu bằng hợp kim , tra trong bảng tài liệu [2] ta chọn được loại dao phay với cỏc thụng số như sau :
-Đường kớnh dao : D=24mm. -Số răng : Z=8 ( Dao loại 1).
-Gúc nghiờng rónh thoỏt phoi : ω =300 • Lượng dư :
Như đó núi ở phần chọn phụi cho chi tiết, lượng dư 1 phớa của mỗi bề mặt là 4mm, khi phay mặt đỏy này ta chia làm 2 bước là phay thụ và phay tinh , ta chọn lượng dư khi phay thụ là 3,5 mm, và lượng dư khi phay tinh là 0,5mm.
• Chế độ cắt khi phay thụ.
Chiều sõu cắt : t = 3,5 mm.
Lượng chạy dao răng: Tra số liệu trong bảng 5-120 tài liệu [2]. Ta chọn Sz=0,2 ( mm/răng ).
Vậy lượng chạy dao vũng Sv=8.0,2=1,6 ( mm/vũng ).
Tốc độ cắt khi chưa tớnh tới hệ số điều chỉnh K tra trong bảng 5-120 tài liệu [2] ta cú V = 250 m/phỳt ( Với tuổi thọ của dao là T=180ph )
Cỏc hệ số điều chỉnh cũng được tra trong bảng 5-120 này , trong đú :
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tớnh của thộp : Vỡ là phụi thộp Crụm cú độ cứng 217 HB, K1= 0,9.
+ Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thỏi bề mặt gia cụng: Vỡ là phụi đỳc cú σb
> 700 Mpa, K2=0,85
+ Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng phay : Vỡ tỷ số chiều rụng phay B và đường kớnh dao D lớn hơn 0,4. K3=1,0
+ Hệ số phụ thuộc vào dạng gia cụng thụ hay tinh : vỡ là phay thụ K4=1,0. + Hệ số phụ thuộc vào gúc nghiờng chớnh : Vỡϕ =300nờn K5=1,18. + Hệ số phụ thuộc chu kỡ bền của dao : Vỡ Tφ /T =1 nờn K = 1,0.
Vậy hệ số điều chỉnh K=K1.K2.K3.K4.K5.K6=0,9.0,85.1.1.1,18.1=0,903 Tốc độ cắt khi cú tớnh đến hệ số điều chỉnh : V = 250.0,903 = 225 m/phỳt Do đú tốc độ quay của trục chớnh là : 1000. 1000.225 2985 . 3,14.24 V n D π = = = ( vũng/phỳt ).
Chọn theo tốc độ quay của mỏy là n = 2500 ( vũng/phỳt) Như vậy tốc độ cắt thực tế : . . 3,14.24.2500 188 1000 1000 D n V =π = = ( m/phỳt) Lượng chạy dao phỳt
Sp = n.S = 2500.1,6 = 4000 mm/phỳt.
Tra bảng chọn bước tiến của mỏy là : 4000mm/phỳt
Hỡnh 4.8: Mụ phỏng gia cụng Chương trỡnh cắt thụ bằng mastercam: O0003 G21 (TOOL - 240 OFFSET - 0) G0 T24000 G18 M23 G0 G54 X225.693 Y.599 Z-119.626 C90.903 G97 S1273 M51 X45.693 G98 G1 X25.693 F50.9 Y-.599 C89.097 F145.5 X25.727 Y-.481 C87.644 F425.9 X25.719 Y-.477 C87.615 F351. Y-.474 C87.588 F404.1 X25.729 Y-.469 C87.555 F332.7 X25.75 Y-.302 C86.067 F405.2 X25.746 Y-.301 C86.053 F350.6 X25.749 Y-.279 C85.851 F409.2 X25.752 Y-.278 C85.843 F331.4 X25.751 Y-.264 C85.716 F408.9 X25.754 Y-.242 C85.505 X25.749 Y-.24 C85.488 F349.8 Y-.229 C85.387 F408.8 X25.754 Y-.227 C85.38 F225. Y-.213 C85.246 F408.5 X25.755 C85.244 F328.1 X25.754 Y-.2 C85.131 F408.3 Y-.172 C84.895 Y-.164 C84.836 F396.1 X25.757 Y-.011 C83.354 F411.7 C, Chế độ cắt khi khoan lỗ ỉ12
•Chọn dao :
Khi khoan ta chọn mũi khoan ruột gà bằng thộp giú cú độ cụn 1:5 đuụi cụn với cỏc thụng số về kĩ thuật của dao được tra trong bảng 4-40 của tài liệu [1] như sau :
-Đường kớnh mũi khoan (mm) : d =16mm. -Chiều dài mũi khoan (mm) : L = 150mm. -Chiều dài phần làm việc (mm) :l =100mm.
Khi tarụ ren ta chọn loại dao cú mài prụphin dựng để cắt ren hệ một. Cỏc thụng số của dao được cho trong bảng 4-136 của tài liệu [1]. Như sau:
-Đường kớnh danh nghĩa (mm) :d = 16. -Bước ren (mm) : p = 1,75.
-Chiều dài toàn bộ của ta rụ (mm) : L= 89. -Chiều dài làm việc (mm) : l=29.
-Chiều dài phần cụn cắt của tarụ (mm) : l1=5,2. •Chọn lượng dư :
Lỗ được khoan là lỗ đặc nờn lượng dư khoan chớnh bằng đường kớnh lỗ khoan là 12 mm.
•Tra chế độ cắt : Khi khoan lỗ ỉ16 :
Chiều sõu cắt t=5,25mm.
Lượng chạy dao Sv: Tra bảng 5-87 tài liệu [2] ta chọn Sv=0,25mm/vũng, với nhúm chạy dao là nhúm I.
Hệ số điều chỉnh lượng chạy dao phụ thuộc vào chiều sõu lỗ khoan cũng được tra theo bảng 5-87, ở đõy với tỉ lệ l≥10D nờn hệ số điều chỉnh K=0,75.
Vậy lượng chạy dao khi khoan là :
Sv=0,25.0,75=0,188 mm/vũng.
Tốc độ cắt khi khoan được tra theo bảng 5-86 của tài liệu [2] : Ở đõy với nhúm thộp gia cụng là nhúm 5 , dạng mài mũi khoan là H, ta tra được tốc độ cắt khi khoan là V = 32m/phỳt.
Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt phụ thuộc vào chu kỳ bền của dao được tra trong bảng 5-86, với tỉ số giữa chu kỡ bền thực tế và chu kỡ bền danh nghĩa là Tφ /TH=0,5, ta