Đề tài Quy trình thiết kế và chế tạo khuôn ép phun

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCMKHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY MÔN : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KHUÔN MẪU ĐỀ TÀI : QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN GVHD: Trần Minh Thế Uyên SVTH: Nguyễn Văn Bình MSSV: 07103004 NỘI DUNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ KHUÔN 1 2 4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 5 3 QUY TRÌNH CHẾ TẠO KHUÔN A )QUY TRÌNH THIẾT KẾ [1] I. THIẾT KẾ SẢN PHẨM [2] a)Gía trị góc vát phụ thuộc vào chiều cao mép vát và tính có rút của nhựa. b) Thường chọn góc vát từ khoảng 0.25º-3º. c)Với những sản phẩm có chiều cao cần vát nhỏ hơn 5mm thì ko cần tạo góc vát . Bởi vì ma sát giữa khuôn và chi tiết ko lớn nên có thể lấy chi tiết ra dễ dàng. IV. THIẾT KẾ LÒNG KHUÔN [1] 1. Số lòng khuôn 2.Các cách bố trí lòng khuôn 3. Mặt phân khuôn 1. Số lòng khuôn a. Tính dựa vào số sản phẩm trong đơn đặt hàng : N = LxKxtc/(24x3600xtm) trong đó : N : số lòng khuôn tối thiểu trong khuôn L : số sản phẩm trong một lô sản xuất K : hệ số do phế phẩm K = 1/(1-k) , với k : tỉ lệ phế phẩm . tc : thời gian của một chu kỳ ép phun. tm : thời gian hoàn tất lô sản phẩm ( ngày ) 1. Số lòng khuôn (tt) b. Tính dựa vào chu kỳ ép phun N = 0.8xS/W Trong đó : N : số lòng khuôn tối thiểu trên khuôn S : năng suất phun của máy (gam/ một lần phun ) W : trọng lượng của sản phẩm (g) 1. Số lòng khuôn (tt) c. Tính theo năng suất làm dẻo của máy N = P/(XxW) Trong đó : N: số lòng khuôn tối thiểu trên khuôn P : năng suất làm dẻo của máy X : tần số phun ( ước lượng ) trong một phút ( 1/phút) W : trọng lượng của sản phẩm (g) 1. Số lòng khuôn(tt) d. Tính theo lực kẹp khuôn của máy N = (SxP)/Fp Trong đó : N : số lòng khuôn tối thiểu trên khuôn Fp : lực kẹp khuôn tối đa của máy S : diện tích trung bình của sản phẩm kể cả rãnh dòng của sản phẩm theo hướng đóng khuôn (mm2) P : áp suất trong khuôn ( Mpa) 2. Các cách bố trí lòng khuôn 2. Các cách bố trí lòng khuôn (tt) 3. Mặt phân khuôn Các yêu cầu kỹ thuật đối với mặt phân khuôn: a. Đảm bảo lấy chi tiết ra khỏi khuôn một cách dễ dàng. b. Chọn mặt có diện tích lớn nhất có thể , dễ làm khuôn và dễ lấy sản phẩm . c. Chiều sâu mặt phân khuôn nhỏ nhất có thể được, dễ điền đầy. d. Số lượng mặt phân khuôn phải ít nhất để đảm bảo độ chính xác khi lắp. VI. THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN NHỰA [1] Hệ thống dẫn nhựa gồm có : a. Cuống phun b. Kênh dẫn nhựa c. Miệng phun 1. Cuống phun (tt) [1] Có 3 loại bạc cuống phun phổ biến với các đường kính ngoài : 12 mm; 16 mm; 20 mm Chọn loại bạc cuống phun dựa vào: + Khối lượng sản phẩm + Kích thước kênh dẫn + Đường kính vòi phun 1. Cuống phun [tt] Một số yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế bạc cuống phun. - Bán kính trên bạc cuống phun phải lớn hơn bán kính trên vòi phun từ 2- 5mm. - Góc côn của cuống phun α = 10÷30 - Vật liệu : U8A , U10A - Độ cứng : 52 HRC ÷ 56 HRC 1. Cuống phun [1] 2. Kênh dẫn nhựa ( runners) [1] Một số yêu cầu khi thiết kế kênh dẫn : - Giảm đến mức tối thiểu sự thay đổi nhiệt độ - Nhựa kênh dẫn phải thoát khuôn dễ dàng - Chiều dài kênh dẫn nên càng ngắn càng tốt để tránh mất áp và mất nhiệt trong quá trình điền đầy - Mặt cắt kênh dẫn phải đủ lớn để đảm bảo điền đầy cho toàn bộ sản phẩm 2. kênh dẫn nhựa (tt) Có 2 loại kênh dẫn nhựa : a.Kênh dẫn nóng b.Kênh dẫn nguội a. Kênh dẫn nguội [2] Kênh dẫn nhựa tròn.Tỉ lệ thể tích qua mặt cắt ngang là lớn nhất,ít mất nhiệt,tốc độ nguội chậm.Nhưng việc gia công rất khó vì phải đảm bảo sự đồng tâm giữa khuôn trên và khuôn dưới. a. Kênh dẫn nguội(tt) [2] kênh dẫn nhựa hình thang góc lượn (sử dụng khá nhiều) : giá thành rẽ , dễ gia công ,dễ mất nhiệt hơn kênh dẫn hình tròn, lượng vật liệu thừa lớn. a. Kênh dẫn nguội (tt)[2] Kênh dẫn nhựa hình thang có góc nhọn (ít dùng) : lượng vật liệu thừa lớn . a. kênh dẫn nguội (tt)[2] - kênh dẫn nhựa hình chữ nhật , hình bán nguyệt ( rất ít sử dụng) : thường gây ra sự cố a. kênh dẫn nguội (tt)[2] - mối quan hệ giữa kích thước kênh dẫn với khối lượng , đường kính kênh dẫn : b. kênh dẫn nóng[1] - Kênh dẫn nóng thường được sử dụng khi: . Những chi tiết lớn : vỏ tivi , máy tính ,chi tiết xe hơi . Những chi tiết có thành mỏng . Sản phẩm làm từ nhựa phải duy trì nhiệt chảy dẻo : HDPE, LDPE, POM, PPT… Kênh dẫn nóng (tt)[1] Kênh dẫn nóng gia nhiệt : - Kênh dẫn nóng gia nhiệt ngoài - Kênh dẫn nóng gia nhiệt trong Kênh dẫn nóng(tt)[1] Kênh dẫn nóng gia nhiệt ngoài : Kênh dẫn nóng (tt)[1] Kênh dẫn nóng gia nhiệt trong: 3. Miệng phun[2] Là ngõ nối kênh dẫn vào lòng khuôn . Miệng phun có chức năng rất quan trọng là điền đầy nhựa lỏng vào lòng khuôn Các kiểu miệng phun(tt)[2] - Miệng phun dạng vành khăn Các kiểu miệng phun(tt)[2] - Miệng phun dạng chồng : Dùng đối với sản phẩm dạng khối hay dạng hộp. Các kiểu miệng phun(tt)[2] - Miệng phun dạng tròn hoặc hình thang : Các kiểu miệng phun (tt)[2] - Miệng phung dạng khe : Miệng phun này dùng đẻ điền đầy một lòng khuôn từ một hốc trong sản phẩm , vật liệu từ cuống phun chảy ra ngoài và tất cả các tiết diện lòng khuôn được diền đầy cùng một lúc. Các kiểu miệng phun[2] - Miệng phun ngầm : mặt cắt ngang là hình chữ nhật ,hình tròn hoặc ôvan.Tác dụng là tự cắt xương khi rút khuôn và hạn chế khuyết tật trên sản phẩm. L=1.75mm ; α = 30÷450 Các kiểu miệng phun[2] Miệng phun dạng quạt : VII.Thiết kế hệ thống dẫn hướng , định vị Gồm 5 bộ phận chính : 1. Vòng định vị 2. Chốt dẫn hướng 3. Bạc dẫn hướng 4. Bộ định vị 5. hệ thống chốt hồi 1. Vòng định vị[1] - Chức năng :là đặt khuôn đúng vào tâm máy gia công nhựa. - Kích thước của vòng phải nhỏ hơn lỗ mở của máy gia công nhựa là 0.1 mm với dung sai nhỏ nhất 0.05mm 1. Vòng định vị (tt)[1] - Một số loại vòng định vị: 2. Chốt dẫn hướng[1] - Dùng để dẫn hướng cho tấm khuôn trước và tấm khuôn sau ép vào tấm đỡ Chốt dẫn hướng (tt)[1] 3. Bạc dẫn hướng[1] - Thường được lắp trong khuôn để tạo cho khuôn có bề mặt không bị xước khi làm việc và cho phép dễ dàng thay thế khi có sự cố. - Giúp tăng độ chính xác cho khuôn và giảm sai số mòn 3. Bạc dẫn hướng (tt)[1] - Vị trí đặt chốt dẫn hướng : Để tránh hư hỏng khi 2 lòng khuôn đặt nhầm chiều nhau người ta thiết kế : + Đặt lệch vị trí của 1 trong các chốt đi một chút + Làm đường kính của các chốt khác nhau 3. Bạc dẫn hướng (tt)[1] Các loại bạc dẫn hướng : Loại trơn Loại có vai Vai không tự bôi trơn Vai tự bôi trơn 4 . Bộ định vị [1] - Công dụng : Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố định và phần dịch chuyển trong khuôn 5. Chốt hồi[1] - Công dụng : đưa tấm đẩy về sau và giữ cố định tấm đẩy trong khi khuôn đóng hoàn toàn Các loại chốt hồi[1] - Chốt hồi lò xo: VIII. Thiết kế hệ thống đẩy[1] - Sau khi sản phẩm được làm nguội, khuôn được mở ra. Sản phẩm vẫn bị dính trên cối khuôn do sự hút của chân không, khi đó cần có một hệ thống để đẩy sản phẩm ra Các loại hệ thống đẩy[1] - Hệ thống đẩy dùng chốt đẩy(thông dụng nhất ) Các loại chốt đẩy Khoảng đẩy >5÷10 mm so với chiều cao sản phẩm Các loại hệ thống đẩy(tt)[1] - Hệ thống đẩy dùng lưỡi đẩy :Dùng để đẩy sản phẩm có thành mỏng và hình dáng phức tạp Các loại hệ thống đẩy (tt)[1] - Hệ thống đẩy dùng ống đẩy :dùng để dẩy sản phẩm dạng tròn xoay hoặc tấm mỏng Các loại hệ thống đẩy(tt)[1] - Hệ thống đẩy dùng tấm tháo:Dùng để tháo những sản phẩm có hình trụ tròn hay hình hộp chữ nhật có bề dày thành mỏng Các loại hệ thống đẩy (tt)[1] - Hệ thống đẩy dùng khí nén: Đối với những sản phẩm có lòng khuôn sâu như: xô chậu..... Yêu cầu khi thiết kế chốt đẩy[1] - Tấm đẩy khuôn thường được lắp ở nữa khuôn di động - Các chốt đẩy thường bố trí ở góc cạnh gân của sản phẩm - Khoảng đẩy phải lớn hơn từ 5 10 mm so với chiều cao của sản phẩm được lấy ra từ khuôn - Các đỉnh chốt đẩy nên nằm ngang so với mặt phân khuôn. IX. Thiết kế hệ thống làm nguội[1] - Nhựa lỏng sau khi vào khuôn phải được làm nguội thật nhanh để đạt được hình dạng mà ta mong muốn .Nếu làm nguội không tốt thì nhựa nóng sẽ gia nhiệt cho khuôn và thế là quá trình định hình kéo dài làm tăng thời gian chu kỳ ép phun .Do đó ,hệ thống làm nguội có vai trò hết sức quan trọng vì nó quyết định toàn bộ chu kỳ ép phun Các phương pháp làm nguội[1] - Làm nguội bằng khí : Các phương pháp làm nguội[1] - Làm nguội bằng nước hoặc hỗn hợp ethylene glycol và nước . Thiết Kế kênh làm nguội (tt)[1] - Những điều cần lưu ý khi thiết kế kênh làm nguội: + Đảm bảo làm nguội điều trên toàn sản phẩm + Kênh dẫn nguội nên được đặt gần lòng khuôn + Đường kính kênh dẫn nguội không nên thay đổi trên toàn bộ chiều dài kênh + Nhiệt độ chênh lệch giữa đầu vào và đầu ra nên nằm trong khoảng (2-30) + Kênh dẫn nguội phải được khoan có độ nhám để tạo sự chảy rối trong khuôn Thiết kế kênh làm nguội(tt)[1] - Kích thước kênh làm nguội cho thiết kế: X. Vật liệu làm khuôn[5] Trong việc thiết kế và chế tạo khuôn thì lựa chọn vật liệu làm khuôn là một điều cực kỳ quan trọng quyết định tới chất lượng, tuổi thọ và sự phù hợp của khuôn. Với mỗi loại sản phẩm của khuôn có tính chất vật liệu và đặc điểm khác nhau sẽ tương ứng có các vật liệu làm khuôn khác nhau XI. Lắp ghép các tấm khuôn với nhau XII/ Bản vẽ thiết kế[3] B.THIẾT KẾ QUY TRÌNH CHẾ TẠO Theo phương pháp truyền thống CAM Quy trình thiết kế & chế tạo khuôn theo phương pháp truyền thống trải qua những bước sau: Giao hàng CAM CAD a.Các bước tiến hành thiết kế với CAD Tự động phát thảo bản vẽ Xây dựng mô hình hình học Đánh giá thiết kế Phân tích kỹ thuật b.Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM Computer-aided manufacturing (CAM) dùng để chỉ những phần mềm dùng để sinh ra những đoạn mã (code) hợp lệ cho máy CNC và được máy CNC cắt theo một hình dạng đã được thiết kế trước bởi hệ thống computer-aided design (CAD).(2) Ứng dụng của CAM được chia làm 2 loại chính: + Điều khiển sản xuất + Lập kế hoạch sản xuất c.Lập kế hoạch sản xuất (4) 2.Theo phương pháp hiện nay GIAO HÀNG CAD CAE CAM ÉP THỬ CAE 2.sản xuất với sự giúp đỡ của CAE(4) CAE là thuật ngữ viết tắt của cụm từ "Computer Aided Engineering" dịch ra tiếng Việt là "Môn công nghệ với sự hỗ trợ của máy tính". (4) CAE là phương pháp thực nghiệm, tính toán, mô phỏng để tìm giải pháp thiết kế tối ưu nhất, giá rẻ nhất, thời gian nhanh nhất trên máy tính dựa trên các thuật toán FEM v.v... Quy trình thiết kế với CAE tối ưu đường kính kênh dẫn. a. Mô hình 8 KTH sau cân bằng b. Mô hình 16 KTH với kênh dẫn hinh thang Đường kính kênh dẫn – qui đổi tiết diện tròn sang hình thang Đảm bảo điều kiện cân bằng dòng Hiệu quả áp dụng phương pháp thiết kế CAD/CAE Cho phép giảm đáng kể thể tích vật liệu nhựa tiêu hao trên HTKD Thời gian chu kỳ và áp lực ép phun giảm, do đó giảm tiêu hao nguyên nhiên liệu, tăng năng suất, hạ giá thành sản phẩm. Kết luận Tài liệu tham khảo Giáo trình khuôn mẫu : Th.s Hoàng tiến Dũng Thiết kế khuôn cho vật liệu polime : Nguyễn Thắng Thức 3. Thiết kế sản phẩm nhựa và khuôn ứng dụng phần mềm solidwoks : Nguyễn tấn cương _Trần Diễm 4. Áp dụng phương pháp thiết kế CAM/CAE trên đường kính kênh đẫn nhựa cho khuôn ép 16 sản phẩm: Đoàn Thị Minh Trinh (1), Vũ Hồng Thủy (2), Lê Quang Bình (1)