Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa cho chi tiết vỏ mỏ hàn

này đắt hơn vì kênh nhựa phải nằm ở hai bên của mặt phân khuôn. Kênh nhựa hình thang cũng có lợi nhưng sẽ phải sử dụng nhiều vật liệu hơn, so với kênh nhựa hình tròn thì kênh nhựa hình thang dễ gia công hơn vì nó chỉ có ở một bên của mặt phân khuôn. Loại này đặc biệt có lợi khi kênh phải đi qua một mặt trượt. Loại kênh nhựa hình thang có góc nhọn không tốt bằng vì nó tốn nhiều vật liệu hơn. Loại kênh nhựa hình chữ nhật không nên dùng vì có thể có nhiều sự cố. Kênh nhựa hình bán nguyệt và hình cung là loại tồi nhất và không được sử dụng nữa. Tóm lại: tiết diện ngang của loại kênh tốt phải là hình tròn hoặc hình thang. Kích thước tiết diện ngang của kênh phụ thuộc vào độ dày thành, khối lượng của sản phẩm cũng như loại nhựa sử dụng. Trong thực tế, sau khi thử nghiệm khuôn, số miệng phun của những lòng khuôn chưa được điền đầy phải tăng kích thước lên, sau đó việc phun tiếp theo được thực hiện nhiều hơn, miệng phun cần mở rộng nếu cần thiết, cho tới khi sản phẩm được điền đầy ở tất cả các lòng khuôn. Biện pháp tốt nhất là độ dài của các kênh nhựa của tất cả sản phẩm bằng nhau. c) Miệng phun (cổng nhựa) Hệ thống miệng phun là một điều còn đang được tranh cãi và khi có được một thiết kế chính xác. Miệng phun là miệng mở giữa kênh nhựa và lòng khuôn, các miệng phun thường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếu cần thiết. Những miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa. Tuy nhiên, trở ngại là phải có thêm nguyên công cắt và nó để lại vết cắt lớn trên sản phẩm. Vị trí của miệng phun là rất quan trọng. Giả sử như điều kiện phun khuôn và thiết kế sản phẩm là hoàn toàn đúng, nhưng vị trí sai của miệng có thể tạo ra một số khuyết tật khi phun khuôn như minh hoạ sau: a. Vật được phun bị ngắn Hình 1.15:Vật phun bị ngắn Vật được phun bị ngắn ở chỗ mà lòng khuôn để điền đầy quá dài, vật liệu bị đông cứng hết trước khi sản phẩm được điền đầy. Hoặc trường hợp vật liệu được phun bị ngắn ở nơi mà sản phẩm nhựa chảy qua một tiết diện mỏng để vào tiết diện dày hơn. Tất cả áp lực bị mất đi và nhựa bị đông lại hết trước khi có thể vào tiết diện mỏng tiếp theo. Cách khắc phục vấn đề này bằng cách đặt miệng phun ở giữa sản phẩm dài. b. Sản phẩm bị cong vênh Hình1.16:Sản phẩm bị cong vênh. Đối với loại sản phẩm dài, thẳng có 1 miệng phun trung tâm, xu hướng của cấu trúc phân tử nhựa sau khi phun khuôn là sẽ gây ra sự uốn cong. Độ cong có thể giảm đi nhờ có miệng phun rất rộng, tạo ra dòng nhựa tốt hơn và như thế sẽ giảm bớt những sản phẩm méo. c. Đường hàn Hình 1.17:Đường hàn Hình vẽ chỉ ra trường hợp khi nhựa chảy qua sản phẩm, nhựa bị đông lại nhiều đến nỗi mà nó khi chảy quanh vật cản hình chữ nhật, nó sẽ không có sự pha trộn tốt với nhau và do đó để lại phía sau một đường phân biệt gọi là đường hàn. Giải pháp khắc phục là mở một miệng phun ở mặt kia của sản phẩm. Nhưng trong nhiều trường hợp vẫn có đường hàn nhỏ. d. Sự tạo đuôi Hình1.18:Sự tạo đuôi. Khi nhựa chảy qua một cửa hẹp vào trong một lòng khuôn lớn có thể tạo thành đuôi. Điều này có thể xảy ra ngay cả khi lòng khuôn đó hoàn toàn đầy. e. Hõm co Hình 1.19:Hõm co Hình vẽ chỉ ra hõm co của sản phẩm . Tất nhiên là có thể cải thiện được khi thiết kế khuôn, nhưng do nhựa phải chảy qua một tiết diện mỏng nên khó giữ được áp lực khuôn cao để làm đầy các khoảng trống. Điều này xảy ra bởi vì nhựa co lại ở tiết diện này. Thay đổi vị trí của miệng có thể có tác dụng. Còn có cách khác là thay đổi thiết kế sản phẩm. Có thể tốt nhất là tiến hành theo cả hai cách. Các kiểu miệng phun Miệng phun cuống phun. Miệng phun cạnh. Miệng phun kiểu băng. Miệng phun kiểu đường ngầm. Miệng phun kiểu điểm chốt. Miệng phun kiểu cái quạt. Miệng phun hình đĩa. Miệng phun vòng tròn. Miệng phun điểm tiền phòng. Phun không có cuống phun. 1.2.2.7. Lõi mặt bên của khuôn Khi khuôn có lõi mặt bên (khuôn không tháo ra được theo hướng mở của khuôn) phải thiết kế lõi mặt bên. Các trường hợp cần đến lõi mặt bên là: Sản phẩm có lõi mặt bên. Sản phẩm có rãnh trang trí. Sản phẩm có gấp khúc. Lõi mặt bên cần phải có lõi dẫn hướng phù hợp với chuyển động của nó. Để tác động lên mặt bên ta dựng nhiều phương pháp: Hệ thống chốt xiên, cam chân chó, bằng đường cam, bằng lò xo, tác động thuỷ lực, tác động góc. + Hệ thống chốt cam xiên: Là một hệ thống phổ biến nhất để tác động lên lõi mặt bờn. Đó là hệ thống để kéo lõi mặt bên khoảng 0 – 20 mm phụ thuộc vào độ cao của lõi mặt bên. Chốt cam xiên có tác dụng đẩy lõi mặt bên vào khi khuôn đóng và khi khuôn mở thì chốt cam xiên được kéo ra và lõi mặt bên được mở ra. + Cam chân chó: Hệ thống này như hệ thống chốt xiên, ưu điểm của nó là thiết kế các rãnh theo bất kì hình dạng nào, làm nguội dễ hơn chốt xiên. + Tác động lò xo: Đây là hệ thống thông dụng, nó được dùng trong trường hợp vết cắt sau trên sản phẩm nhỏ. + Tác động thuỷ lực: Thông dụng với khoảng vận hành dài. Hệ thống này đặt và tăng thời gian chu kỳ. Tuy nhiên lực mở cùng chiều làm giảm lực căng cho bộ dẫn hướng. 1.2.2.8. Hệ thống làm nguội khuôn Để đạt được thời gian đúc ngắn nhất và dạt được chất lượng trên toàn bộ sản phẩm, người thiết kế khuôn phải thiết kế hệ thống làm nguội khuôn đồng bộ và đầy đủ ở lòng khuôn và lõi. Đối với một vài loại nhựa thì chỉ cần thay đổi nhiệt độ đến 50 ở trong lòng khuôn cũng gây ra những ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm. Tuy nhiên cũng không dễ để khuôn hoạt động ở nhiệt độ bình thường. Việc tính toán lưu lượng làm lạnh, kích cỡ và chất làm mát ở trong lòng khuôn và lõi phụ thuộc vào nhà thiết kế khuôn. Nó có các bước chính là: Tính toán khối lượng đưa vào bao gồm cả kênh nhựa và cổng nhựa. Tính toán lượng nhiệt toả ra để làm mát vật liệu từ lúc đưa vật liệu nóng chảy vào khuôn cho đến khi sản phẩm được tháo ra. Tính toán vận tốc tổng hợp của dòng chảy và chất làm nguội để triệt tiêu lượng nhiệt này trong giới hạn thời gian làm lạnh. Lựa chọn đường kính, kiểu đi của dung chất làm lạnh trong khuôn và lừi. Kiểm tra để đảm bảo rằng dùng các đường làm mát giữa các thành khuôn sẽ không làm yếu khuôn. Để điều khiển nhiệt độ khuôn và thời gian làm nguội ngắn, cần phải biết đặt hệ thống làm nguội chỗ nào và hệ thống làm nguội nào. Điều này rất quan trọng vì thực tế là thời gian làm nguội chiếm 50 – 60% toàn bộ thời gian của chu kỳ phun khuôn. Do đó quá trình làm nguội có hiệu quả rất quan trọng để giảm thời gian của cả chu kỳ. Phải điều khiển nhiệt độ khuôn để có dòng nhựa êm chảy vào khuôn. Để tránh làm nguội quá nhanh, về lý thuyết tốt nhất là giữ nhiệt độ khuôn cao ở cuối dòng chảy. Để điều khiển tốt nhiệt độ trong khuôn cần chú ý những điểm sau: Những kênh làm nguội phải đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt, nhưng chú ý đến độ bền cơ học của vật liệu khuôn. Các kênh làm nguội phải đặt gần nhau, cũng cần phải chú ý đến độ bền cơ học của khuôn. Đường kính của kênh làm nguội phải lớn hơn 8 mm và giữ nguyên như vậy để tránh tốc độ chảy của chất lỏng đang làm nguội khác nhau do đường kính của kênh làm nguội khác nhau. Nên chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vùng làm nguội để tránh kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn, ở ngoài cùng nhiệt độ sẽ là quá cao để làm lạnh có hiệu quả. Đặc biệt chú ý đến việc làm nguội những phần dày của sản phẩm. Tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn cũng rất quan trọng a) Vị trí của bộ phận làm nguội Vị trí này phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm và sự khác nhau về độ dày thành. Bộ phận làm nguội nên đặt ở chỗ mà nhiệt khó truyền từ nhựa nóng qua thân khuôn. Việc làm nguội phải như nhau trên toàn bộ sản phẩm. Đối với khuôn trước việc làm nguội đủ và đồng đều dễ dàng hơn, tuy nhiên khuôn sau có hạn chế do hệ thống đẩy. Để làm nguội tốt cần chú ý đến lõi. Bị nhựa bao phủ, nhiệt độ lõi tăng nhanh và cản trở thời gian chu kỳ. b) Làm nguội tấm khuôn Làm nguội tấm khuôn là một trong những hệ thống thông thường nhất chủ yếu được dùng cho các sản phẩm nhỏ. Trong nhiều trường hợp các kênh làm nguội được khoan trên máy khoan thông thường, nhưng với kênh làm nguội quá dài thường không thẳng. Các kênh làm nguội được thiết kế cách nhau ít nhất 3 mm. Với những kênh dài hơn 150 mm thì khoảng cách giữa các kênh là 5 mm. c) Làm nguội lõi Lõi thường bị bao phủ bởi lớp nhựa nóng và việc truyền nhiệt tới phần khác của khuôn là cả một vấn đề. Để làm được điều này, cách đơn giản nhất là làm lõi bằng vật liệu có độ dẫn nhiệt cao như đồng hoặc berilium, nhược điểm là độ bền thấp. Một phương pháp tốt hơn là đặt các kênh làm nguội trong lõi. Ưu điểm của phương pháp này là nhiệt độ có thể điều khiển bằng sự tăng giảm nhiệt độ của dòng chất lỏng đang làm nguội chảy qua các kênh. Hình 1.20:Hệ thống làm nguội lùi d) Làm nguội chốt Việc làm nguội chốt gặp nhiều khó khăn vì nhiệt độ truyền đến các phần khác của khuôn là rất khó. Hệ thống làm nguội chốt có thể làm các kênh làm nguội đặt gần chốt, làm nguội trực tiếp lên chốt hoặc có thể làm chốt đồng hoặc thêm đồng vào chốt để tăng cường cho quá trình truyền nhiệt (chốt đồng có thể thay thế bằng hệ thống dẫn nhiệt). e) Làm nguội lòng khuôn Lòng khuôn có thể được làm nguội tốt vì có sự dẫn nhiệt tốt đến các phần khác của khuôn. Hệ thống làm nguội có thể được khoan xung quanh lòng khuôn. f) Kiểm tra sự làm nguội Để kiểm tra nhiệt độ khuôn ta cần kiểm tra lượng chất lỏng làm nguội qua hệ thống làm nguội. Có những hệ thống làm nguội mà ta có thể tăng hoặc giảm chất lượng chất lỏng, nhưng hệ thống này phải được nối với những khuôn có bộ phận kiểm tra. g) Nối bộ phận làm nguội vào khuôn Nếu các ống làm nguội nối không tốt thì có thể làm cản trở đến công việc lấy sản phẩm ra khỏi khuôn. Vì vậy nhà thiết kế cần chú ý đến những vấn đề sau: Các điểm nối không được nằm trên các thanh nối đối diện của máy gia công nhựa. Các điểm nối bộ phận làm nguội vào phần trước của máy gia công nhựa có thể cản trở việc điều khiển. Các điểm nối bộ phận làm nguội vào đỉnh của khuôn có thể gây ra khó khăn cho tay robot trong khi sản phẩm chuyển động khi lấy ra. Hơn nữa nó dò rỉ từ các ống vào khuôn. 1.2.2.9. Vật liệu làm khuôn: Để chọn vật liệu làm khuôn ta phải chú ý đến một số chỉ tiêu: +Số lượng sản phẩm yêu cầu +Loại nhựa phun khuôn, vì có một số loại nhựa có ảnh hưởng đến thép làm khuôn. Đối với sản xuất loạt nhỏ, khuôn nhựa có thể làm bằng đồng, nhôm nhưng nói chung các chi tiết làm khuôn như miếng ghép, tấm khuôn để định hình chi tiết, các chốt đẩy đều làm bằng các loại thép khác nhau.Lựa chọn vật liệu không phải là do giá vật liệu chi phối mà do tính gia công của nó từ đó giảm được giá thành sản phẩm, bớt công sức và thời gian gia công. Thân khuôn:Vật liệu làm thân khuôn có một tiêu chuẩn cho sự lựa chọn. Miếng ghép tấm khuôn cho lòng và lõi: Dùng thép hoá tốt nếu không cần phải tôi. Loại vật liệu thông dụng nhất là 35CrMo2. Vật liệu này cho gia công tốt nhưng không tốt cho quá trình đánh bóng bề mặt. 1.2.2.10. Phương pháp thiết kế khuôn: Quá trình thiết kế về cơ bản được tiến hành như sau: Bước 1: Vẽ mô hình sản phẩm. Bước 2: Định vị trí đường phân khuôn, mặt phân khuôn. Bước 3: Vị trí của miệng phun và chốt đẩy cho kênh nhựa. Bước 4: Từ vị trí lòng khuôn đã cố định từ bước 1 thiết kế khuôn trước, định vị trí của bạc cuống phun, và thiết kế vị trí khác của lòng khuôn liên quan đến bạc cuống phun. Bước 5: Xác định hình dạng ngoài của miếng ghép lòng khuôn. Bước 6: Thiết kế hệ thống làm nguội xung quanh miếng ghép. Bước 7: Bổ xung các chốt dẫn hướng, bộ phận kẹp khuôn, hoàn tất quá trình thiết kế khuôn trước. Bước 8: Thiết kế độ dầy của các miếng ghép, độ dầy của các tấm cũng được xác định. Bước 9: Xác định miếng ghép lõi. Bước 10: Xác định quá trình đẩy và cố định độ dầy các tấm. Bước 11: Thiết kế lõi khuôn có liên quan đến vị trí của lòng khuôn, hoàn chỉnh dạng ngoài của tấm khuôn, hệ thống làm nguội xung quanh. Bước 12: Xác định các chốt hồi về, hình dạng của hệ thống đẩy, đưa ra bản vẽ lắp hoàn chỉnh có tất cả các chi tiết cơ bản trong khuôn. Trong quá trình thiết kế khuôn thì việc tính toán, thiết kế số lòng khuôn là rất quan trọng. Quá trình thiết kế lòng khuôn tiến hành như sau: + Xác định số lượng lòng khuôn: Ta có thể cân nhắc để chọn số lòng khuôn phù hợp với nhờ các thông tin sau: -Kích cỡ của máy ép phun -Thời gian giao hàng -Yêu cầu về chất lượng sản phẩm -Kết cấu và kích thước khuôn -Giá thành khuôn Số lượng lòng khuôn thường được thiếy kế theo dãy:2, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48....Vì các lòng khuôn sẽ dễ dàng được xếp theo hình tròn hoặc hình chữ nhật. Thông thường ta có thể tính số lượng lòng khuôn bằng cách dựa vào: Số lượng sản phẩm, năng suất phun, năng suất làm dẻo của máy ép phun, lực kẹp khuôn của máy. Số lòng khuôn tính theo số lượng sản phẩm đặt hàng: N = L.K.tc/(24.3600.tm) Trong đó: N: số lòng khuôn tối thiểu. L: số sản phẩm trong lô sản xuất. K: hệ số do phế phẩm K = I - k với k là tỉ lệ phế phẩm. tc : thời gian của một chu kì ép phun (s). tm: thời gian hoàn tất lô sản phẩm (ngày). Số lòng khuôn tính theo năng suất phun của máy ép phun: N = 0,8.S/W Trong đó: N: số lòng khuôn tối thiểu. S: năng suất phun của máy (gam/một lần phun) W: trọng lượng của sản phẩm (gam). Số lòng khuôn tính theo năng suất làm dẻo của máy: N = P/(X.W) Trong đó: N : số lòng khuôn tối thiểu. P: Năng suất làm dẻo của máy (g/ph). X: tần số phun trong một phút. W: trọng lượng của sản phẩm (g). Số lòng khuôn tính theo lực kẹp khuôn của máy: N = S.P/Fp Trong đó: N: số lòng khuôn tối thiểu. Fp: lực kẹp khuôn tối đa của máy (N). S: diện tích bề mặt trung bình của sản phẩm kể cả các rãnh dẫn theo hướng đóng khuôn (mm2). P: Áp suất trong khuôn (Mpa). +Bố trí lòng khuôn: Trên thực tế, người ta thường bố trí các lòng khuôn theo kinh nghiệm mà không có bất kì một sự tính toán hay mô phỏng nào. Nhưng nếu làm như vậy đôi khi ta gặp phải một số lỗi trên sản phẩm. Đặc biệt với những khuôn có các lòng khuôn khác nhau, làm ta phải sửa lại khuôn do đó rất tốn kém về thời gian và chi phí. Do đó để tránh lỗi này ta mô phỏng quá trình điền đầy của từng lòng khuôn mà không có hệ thống kênh dẫn để biết chúng được điền đầy như thế nào. Khi ấy ta sẽ thiết kế hệ thông dẫn nhựa để tạo sự cân bằng động cho từng lòng khuôn. Khi bố trí số lòng khuôn, ta nên bố trí theo sơ đồ sau: Hình 1.21. Các kiểu bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật [8] Hình 1.22. Kiểu bố trí lòng khuôn dạng tròn và thẳng [8] 1.2.3. Máy ép phun 1.2.3.1. Cấu tạo máy ép phun. Máy ép phun dùng để sản xuất các sản phẩm tạo hình, việc sản xuất chỉ có tính kinh tế khi hoạt động của máy được tự động hoá. Có rất nhiều loại đa dạng và phong phú. Tuy nhiên chúng đều có chung nguyên lý cấu tạo và hoạt động. Hình 1.23:Cấu tạo máy ép phun [7] a) Cụm bơm nhựa: Hình 1.24:Cụm bơm nhựa Nhiệm vụ của cụm bơm nhựa là làm nóng chảy và nhuyễn hoá một lượng chất dẻo có thể tích nhất định. Nhựa hoá nó rồi dùng áp suất bơm đẩy khối chất dẻo được nhựa hoá vào khoang khuôn khép kín. Cấu tạo cụm bơm nhựa bao gồm: phễu liệu, xilanh piston hoặc xilanh trục vít, cụm gia nhiệt, vòi phun. - Phễu liệu: thường hình trụ, phần dưới hình côn, thường lắp thêm bộ phận sấy khô vật liệu, phễu liệu thường có các loại 12.5 kg, 25 kg, 50 kg, 100 kg …. Phễu liệu thường đựơc bố trí trên thành xi lanh. - Xilanh : hình trụ tròn, làm bằng vật liệu cứng, được nhiệt luyện bề mặt. Xilanh đúc phun thực chất là ống có thành dầy, một đầu có ren để tiếp nhận vòi phun, đầu kia có khoang định lượng cùng với phễu chứa liệu. Dọc theo chiều dài của xilanh có lắp hệ thống nung nóng bằng điện trở đựơc chia thành nhiều đoạn để có thể nung xilanh đến nhiệt độ cần thiết cho từng đoạn. Trên xilanh có cụm định lượng vật liệu cần phải làm nguội bằng nước với mục đích bảo vệ cụm định lượng và ổ đỡ trục vít không bị nóng quá. Trong xilanh có trục vít thực hiện các chuyển động quay và tịnh tiến qua lại. Trong quá trình quay nó tiếp nhận vật liệu về phía trước và dưới tác dụng của áp lực đẩy hình thành trong xilanh nó bị kéo về phía sau. Chuyển động dọc trục về phía vòi phun của trục vít được thực hiện nhờ xilanh thuỷ lực. Vật liệu của trục vít là thép có độ cứng lớn. Để nâng cao chất lượng và năng suất dẻo hóa người ta tạo ra trục vít gồm 3 vùng: + Vùng nhập liệu (vùng chất tải) + Vùng dẻo hoá (nén vật liệu) + Vùng định lượng Các kích thước của từng vùng, tuỳ theo từng loại vật liệu khác nhau mà chúng có các giá trị khác nhau. Để chống lại dòng chảy ngược khi ép phun ở đầu trục vít được lắp van một chiều - Vòi phun: là chi tiết hoặc cụm chi tiết lắp gá ở đầu phía trước của xilanh. Nó là cầu nối giữa xi lanh và khuôn trong quá trình phun nhựa vào khuôn. Giữa vòi phun và khoang tạo hình của khuôn là đậu rót và hệ thống kênh rễnh. Mối ghép giữa vòi phun và xi lanh đúc là mối ghép ren ống. Đường kính trong của vòi phun vào khoảng 3 ¸ 6 mm, đối với các sản phẩm có khối lượng lớn có thể sử dụng vòi phun có lỗ khoan lớn hơn 6 mm. Có rất nhiều loại vòi phun : Vòi phun mở, vòi phun tự đóng dùng cho các loại chất dẻo có độ nhớt khác nhau. Để đảm bảo cho mối liên kết cơ học giữa vòi phun và miệng khuôn kín khít, điều quan trọng là bán kính cong trên bề mặt tiếp xúc của vòi phun phải nhỏ hơn bán kính cong trên bề mặt đậu rót. Khi các điều kiện trên không phù hợp thì vật liệu sẽ chảy ra ngoài và khi vật liệu đông cứng tạo thành gờ gây cản trở quá trình lấy sản phẩm ra khỏi khuôn, khó khăn cho quá trình tự động hoá. Tuỳ thuộc vào vật liệu gia công, vào sản phẩm cần chế tạo, vào cấu trúc khuôn sử dụng mà có nhiều loại vòi phun được đưa ra. + Vòi phun đậu rót điểm: Nối tiếp khuôn có khoang nóng đậu rót và lỗ khoan có kích thước nhỏ. + Vòi phun có bạc đệm bằng đồng dẫn nhiệt tốt, cản trở không cho đầu vòi phun nối với khoang nóng của đậu rót ở nửa khuôn cố định bị nguội và vật liệu trong lỗ khoan không bị đông cứng. Để đúc phun những vật liệu có độ nhớt nhỏ cần thiết kế vòi phun sao cho sau mỗi lần phun lỗ khoan của vòi phun sẽ được đóng lại bằng một van khóa, khi đó vật liệu sẽ không chảy ra khỏi vòi phun. - Các phần tử nung nóng (Cụm gia nhiệt): Để nung nóng xi lanh thường sử dụng phần tử nung nóng bằng điện. Các cảm biến đo nhiệt độ được đo trên thành xi lanh. Tín hiệu đo được sử dụng để đóng mở dòng điện cung cấp cho hệ thống nung ở trung tâm điều chỉnh nhiệt độ tự động điều hành theo chế độ đặt thông qua các rơle, nhiệm vụ làm ổn định nhiệt độ nóng chảy của chất dẻo. Để thực hiện việc truyền nhiệt được tốt dây điện trở phải được lắp sát vào thành xi lanh đúc, song giữa chúng phải có lớp cách điện. Đồng thời phía ngoài cần được cách nhiệt với môi trường xung quanh để hạn chế truyền nhiệt ra ngoài, tránh tổn thất nhiệt. Để tiếp xúc giữa dây điện trở và thành xi lanh được tốt cần tạo chúng thành cụm như vỏ áo, sau đó dùng ốc kẹp để chúng lại trên thành xi lanh, sau khi nung lần thứ nhất lại xiết ốc kẹp lại một lần nữa. Cần phải thường xuyên kiểm tra nhiệt độ gia công cho mỗi loại vật liệu trên xi lanh đúc bằng thiết bị đo tín hiệu nhiệt độ. Tín hiệu đo được sử dụng để đóng mở dòng điện cung cấp cho hệ thống nung do trung tâm điều chỉnh nhiệt độ tự động điều hành thông qua các hệ thống rơle. Có thể dùng cái đo nhiệt độ bằng trở kháng hoặc ngẫu nhiệt để làm thiết bị cho tín hiệu về nhiệt độ. Điều chỉnh nhiệt độ của xi lanh đúc tốt thì sẽ đảm bảo cho sự ổn định nhiệt độ chất nóng chảy. Sự sắp đặt các đầu đo nhiệt cũng có ảnh hưởng đến độ ổn định của nhiệt độ chất nóng chảy. Các đầu đo sẽ cho các giá trị được đảm bảo về nhiệt độ chất nóng chảy khi tiếp xúc với chất nóng chảy hoặc đặt sâu vào gần thành trong của xi lanh. Trường hợp xếp đặt các đầu đo như vậy độ dao động về nhiệt sẽ lớn của xi lanh đúc. Khi nhiệt độ của bộ nhạy cảm đã đạt tới nhiệt độ ổn định sẵn, truyền chỉ thị cho công tắc ngắt mạch nung khi đó phía ngoài thành xi lanh đúc đã qúa nóng. Lượng nhiệt gây ra quá nóng đó sẽ làm quá nóng thành trong xi lanh cũng như vật liệu chất dẻo trong xi lanh. Sau khi ngắt mạch nung xi lanh đúc lại nguội đi vào đầu đo cũng nguội và đi cho đến khi giới hạn nhỏ của nhiệt độ đã cho và bộ phận điều chỉnh lại chỉ thị cho bộ đóng mạch nung. Để điều chỉnh nhiệt độ trong khoảng hẹp cần có các giải pháp mà có thể cho ta khả năng điều chỉnh nhiệt độ ở trong khoảng hẹp và chính xác. Trên các máy ép đúc áp lực hiện đại, việc điều chỉnh nhiệt độ là do bộ điều chỉnh bằng điện tử hoặc máy tính điện tử giải quyết. b) Cụm kẹp khuôn: Trước khi phun vật liệu vào khuôn đúc, người ta cần đóng khít hai nửa khuôn lại với nhau. Nhiệm vụ của cơ cấu kẹp khuôn trên máy đúc áp lực là: dịch chuyển khuôn đúc, tạo ra lực đóng khuôn và giữ khuôn trong quá trình đúc phun cho đến khi mở khuôn. Vận tốc đóng và mở khuôn đúc có thể ấn định một cách độc lập với nhau nhằm mục đích giảm thời gian của một chu kỳ sản xuất. Chuyển động ở cụm thiết bị này là chuyển động tịnh tiến. Các dạng thường gặp của cụm kẹp khuôn gồm: + Cụm kẹp cơ khí. + Cụm kẹp thuỷ lực. + Cụm kẹp cơ khí thuỷ lực Hiện nay thường dùng nhất là loại kẹp khuôn bằng cơ khí kết hợp thuỷ lực (còn gọi là kẹp tay đòn hoặc kẹp khuỷu). Loại này có ưu điểm : ít tốn năng lượng, dễ chế tạo, kết cấu nhỏ gọn nhưng cần phải bảo dưỡng tốt các khớp quay. Dạng khuỷu đặt nằm ngang hay thẳng đứng phụ thuộc vào xu hướng thiết kế máy, khoảng rộng giữa các trục dẫn hướng so với chiều cao của chúng. Xu hướng cải tiến của các nhà sản xuất hiện nay là quay lại kẹp khuôn bằng thuỷ lực. Cụm kẹp khuôn gồm hai bàn kẹp: tĩnh tải và di động. Bàn kẹp tĩnh tải bên phải sát với vòi phun, dùng để kẹp khuôn tĩnh tải, bàn kẹp di động dùng để kẹp nủa khuôn di động. Bàn kẹp phía trái dùng để kẹp cố định các tay đòn trong cơ cấu nhiều khâu và kẹp bộ dẫn động cho cụm nhiều khuôn, dùng để đóng mở khuôn, kẹp chặt khuôn khi bơm nhựa, phía sau còn trang bị hệ thống đẩy sản phẩm. Ngoài sự dịch chuyển khuôn ra, cơ cấu đóng mở khuôn cần phải tạo ra một lực đóng khuôn và giữ khuôn với độ lớn nhất định. Nhiệm vụ của lực đóng mở khuôn là giữ được khuôn khít kín chống được áp lực tạo ra trong khoang khuôn : Nếu áp lực trong khuôn lớn hơn lực đóng, giữ khuôn thì khuôn sẽ bị tách ra làm vật liệu chất dẻo nóng chảy tràn ra làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Không cần yêu cầu lực đóng khuôn cực đại theo khả năng vì nó sẽ ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ của máy. Nếu khoang khuôn không đặt chính giữa thì cơ cấu đóng mở khuôn và các trụ đỡ sẽ chịu tải trọng về một phía gây ra sự mở khuôn. Lực giữ khuôn của cụm kẹp khuôn không yêu cầu lớn hơn 80% khả năng vốn có, song nó luôn ở mức độ đòi hỏi phải lớn hơn lực mở khuôn. Tất cả các bàn kẹp được đặt trên hai trụ đỡ. Cần phải chú ý đến độ dãn dài của các trụ đỡ, nó có ảnh huởng đến quá trình giữ khuôn cũng như quá trình đóng mở khuôn. Tải trọng các trụ đỡ cần phải đảm bảo đều, như vậy độ giãn dài phải xác định đúng yêu cầu để tránh hiện tượng đứt trụ đỡ. Ngoài ra trong cụm kẹp khuôn còn trang bị các phanh dầu phục vụ cho việc đóng mở khuôn. Khi đóng khuôn cần hai tốc độ, tốc độ cao khi hai nửa khuôn chưa vào nhau, tốc độ thấp khi hai nửa khuôn áp sát nhau. Khi mở khuôn cũng tương tự như vậy. Ở phía cơ cấu kẹp khuôn luôn tồn tại cửa an toàn (cửa bảo hiểm) cơ cấu chỉ hoạt động được khi cửa an toàn đóng. c) Bộ truyền động: Các máy ép phun được truyền động và dẫn động nhờ hệ thống điện từ hoặc hệ thống thuỷ lực. Ngày nay người ta thường sử dụng hệ thống thuỷ lực với đặc điểm đơn giản và dễ sử dụng. Truyền động bằng thuỷ lực: + Phục vụ cho chuyển động quay: dùng động cơ thuỷ lực. + Phục vụ cho chuyển động qua lại : dùng xi lanh thuỷ lực. Truyền động nhờ hệ thống điện từ: Đối với chuyển động quay người ta dùng động cơ điện, còn đối với chuyển động tịnh tiến thì thường dùng động cơ bước. Khi sử dụng các động cơ điện người ta sử dụng các bộ phận tạo áp lực cũng như truyền lực và năng lượng bằng máy nén khí, thuỷ lực hoặc cơ khí. Sự chuyển động bằng cơ khí chủ yếu là cơ cấu bánh răng hoặc bản lề. Trường hợp truyền động bằng thuỷ lực thì năng lượng được chuyển đi nhờ đầu thuỷ lực chịu áp lực cao do bơm tạo nên. Khi dùng khí nén thì bằng không khí có áp lực cao do máy nén khí tạo ra. Phổ biến nhất là truyền động bằng thuỷ lực. Máy ép phun được điều khiển bằng các thiết bị điện và điện tử. Để vận hành chúng cần có các cụm công tắc và điều khiển được lắp trong một tủ riêng. Trục vít làm nhựa hoá vật liệu đựơc truyền động bằng động cơ điện hoặc động cơ thuỷ lực có điều chỉnh vô cấp thông qua hộp truyền động bánh răng. Các trục vít có kích thước lớn thường được truyền động bằng động cơ điện thông qua hộp giảm tốc vô cấp hoặc phân cấp. Khi truyền động bằng động cơ thuỷ lực phải dùng van điều chỉnh lưu lượng chất lỏng. Các máy ép phun hiện đại được trang bị dẫn động điện tử, trong đó các mạch điện được lắp trên các tấm có thể thay thế được. Ngày nay phần quan của máy đúc áp lực được máy tính điều khiển d) Cụm khuôn: Cụm khuôn là cụm chi tiết để định hình sản phẩm, nó có kết cấu phức tạp, phụ thuộc vào từng loại sản phẩm. Khuôn đựơc thiết kế sao cho có thể đúc được một hay nhiều sản phẩm do tính chất của sản phẩm quyết định. Khuôn được làm nguội sản phẩm bằng nước. Khi sản xuất sản phẩm với số lượng ít chỉ cần làm khuôn một ổ. Để sản xuất các sản phẩm giống nhau, có khối lượng lớn thì sử dụng khuôn nhiều ổ,vì cùng ở một chu kỳ như nhau khuôn có bao nhiêu ổ thì có bấy nhiêu sản phẩm được tạo thành. Chi phí gia công khuôn nhiều ổ lớn hơn rất nhiều so với chi phí của khuôn một ổ. Điều kiện sản xuất các sản phẩm chính xác về kích thước là áp lực trong khoang khuôn hết chu kỳ này đến chu kỳ khác phải được lặp lại như nhau, do đó khi sử dụng khuôn nhiều ổ phải đảm bảo các khoang tạo hình của các ổ khuôn phải như nhau và trong lòng chúng phải được hình thành áp lực giống nhau. Nếu các điều kiện đó không thỏa mãn thì trong các ổ khuôn khác nhau sản phẩm đựoc sản xuất sé khồng chính xác như nhau, ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Cũng có thể sử dụng khuôn nhiều ổ trong trường hợp các khoang tạo hình của các ổ khuôn có hình dạng và thể tích khác nhau. Giải pháp này được sử dụng trong trường hợp sản xuất các chi tiết lắp ghép như hộp, nắp …. Tuy nhiên, trong những trường hợp như vậy độ khác biệt giữa các chi tiết không lớn lắm về hình dạng cũng như về thể tích. Các chi tiết chủ yếu của khuôn bao gồm : Ti đẩy của máy, tấm kẹp ti đẩy và khoang khuôn có thể thay đổi khác nhau. Thiết kế khuôn dựa trên hình dạng, kích thứơc và độ chính xác của sản phẩm cũng như độ co ngót của vật liệu. Quá trình thiết kế phải chú ý đến khả năng công nghệ chế tạo ra nó. e) Các thiết bị bổ trợ khác: Trên xi lanh của máy ép phun chất dẻo nhiệt dẻo hầu như chỉ trang bị mạch nung nóng bằng điện, đối với chất dẻo nhiệt rắn thì có thể dùng dầu nung nóng. Để có phần tử mang nhiệt là dầu, dùng dây điện trở để nung nóng dầu ở một thùng chứa, sau đó dùng bơm chuyển dầu nóng vào trong hệ kênh nung nóng của xi lanh đúc, khi dùng dầu nung nóng bằng điện trở và nhiệt độ dao động cũng bé hơn. Trong trường hợp phải nung nóng cả trục vít cũng có thể dùng dầu nung nóng. Một số các thiết bị bổ trợ của máy ép phun: - Cụm gia nhiệt có thể điều chỉnh bằng nhiệt điện trở có dùng hệ thống quạt kèm theo. - Thiết bị sấy nung sơ bộ bằng nhiệt điện trở có dùng hệ thống quạt kèm theo. - Các cảm biến đo nhiệt độ, áp suất có hiển thị về bộ xử lý tín hiệu, truyền phát tín hiệu cho các cơ cấu chấp hành. - Các thiết bị bảo hiểm. - Các thiết bị điện, điện tử, bơm thuỷ lực, van thuỷ lực. Van thuỷ lực bao gồm: Hệ thống van đóng ngắt, van chuyển hướng xi lanh thuỷ lực, van điều chỉnh áp lực và lưu lượng. - Cụm điều khiển: Các mạch điện, điện tử số PLC Công tắc hành trình, Rơle thời gian nhằm mục đích nhận được nhiệt độ, nhận đựơc áp suất. Ngoài ra ấn định thời gian hoạt động của máy, đóng ngắt khi cho máy hoạt động hoặc chuyển đổi hoạt động. 1.2.3.2. Các công đoạn của máy ép phun: Chu trình đúc phun gồm các công đoạn sau: Công đoạn nhựa hoá và chuyển hoá vật liệu sử dụng cho gia công đúc sang trạng thái nóng chảy. Trong quá trình vận chuyển vật liệu chất dẻo từ phễu liệu tới vòi phun, vật liệu được nhào trộn một cách tích cực, được làm nóng chảy và nung nóng đều cả khối lượng ở trong xylanh trục vít. Trong vùng nhập liệu cánh vít tiếp nhận vật liệu và chuyển nó lên phía trước, hệ số ma sát của vật liệu lên thành xylanh cần cao hơn hệ số ma sát của vật liệu với trục vít. Hình1: Quá trình nhựa hoá. Công đoạn điền đầy khuôn và làm nguội sản phẩm. Quá trình tạo hình sản phẩm bắt đầu vào thời điểm vật liệu xâm nhập vào khuôn. Sự vận chuyển vật liệu theo kênh dẫn vào long khuôn kèm theo sự tăng áp trong lòng khuôn sẽ được điền đầy. Giai đoạn điền đầy khuôn đặc trưng bởi quá trình liên tục điền đầy khuôn của vật liệu chảy nhớt. Áp lực ảnh hưởng tới quá trình điền đày khuôn. Khi tăng áp lực điều kiện điền đầy khuôn được cải thiện. Hình 2: Quá trình điền đầy khuôn. 3.Công đoạn lấy sản phẩm ra khỏi khuôn. Hình 3: Quá trình lấy sản phẩm 1.3. Mục đích và phạm vi nghiên cứu 1.3.1. Tính cấp thiết của đề tài Trên thị trường, nhu cầu các sản phẩm sản xuất bằng nguyên liệu nhựa rất lớn. Ngoài các sản phẩm gia dụng, nguyên liệu nhựa còn được sử dụng trong các ngành điện-điện tử, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, xây dựng....Do đó việc thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa là vấn đề rất cần thiết. Ở một số nước như: Đài Loan ,Mỹ.... công nghiệp sản xuất khuôn mẫu đã rất phát triển. Song ở Việt Nam thì ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu vẫn gặp phải rất nhiều khó khăn, chất lượng khuôn mẫu vẫn còn nhiều hạn chế. Sự phát triển của khoa học máy tính, công nghệ máy tính và những ứng dụng trong thiết kế gia công cơ khí. Để nâng cao độ chính xác, và đảm bảo chất lượng khuôn thì việc ứng dụng các phần mềm thiết kế cơ khí vào quá trình thiết kế khuôn là rất cần thiết. 1.3.2. Nhiệm vụ và nội dung thực hiện đề tài Nhiệm vụ của đề tài là thiết kế, chế tạo khuôn dập cho một chi tiết cụ thể. Ở đây chi tiết được chọn là vỏ mỏ hàn nhựa. Do đó đề tài gồm ba nội dung chính sau: Thiết kế chế tạo khuôn ép nhựa cho chi tiết vỏ mỏ hàn Lập quy trình công nghệ gia công khuôn Mô phỏng quá trình gia công, đưa ra chương trình gia công CNC. Chương II: THIẾT KẾ KHUÔN CHO CHI TIẾT VỎ MỎ HÀN 2.1. Phân tích ý tưởng: Qua nghiên cứu thực tế, có rất nhiều sản phẩm nhựa do các doanh nghiệp khác nhau sản xuất, nó rất đa dạng về mẫu mã, phong phú về chủng loại và được ứng dụng hầu hết trong tất cả các lĩnh vực. Sau quá trình tìm hiểu tôi đã có ý tưởng thiết kế chi tiết vỏ mỏ hàn nhựa vì: +Mỏ hàn được ứng dụng rất rộng rãi trong kỹ thuật, do đó việc thiết kế vỏ mỏ hàn là rất cần thiết. 2.2. Thiết kế khuôn tổng thể 2.2.1. Phân tích lòng và lõi: (core and cavity) Chi tiết mỏ hàn như sau: Hình 2.1.Hình vẽ tổng thể chi tiết mỏ hàn. Chi tiết mỏ hàn được thiết kế bằng phần mềm catia. Sau đó ta tiến hành tách lòng và lõi cho chi tiết: Để tách lòng và lõi ta tiến hành như sau: Vào start → mechanical design→core and cavity. Hình 2.2 Khi vào môi trường đó ta tiến hành tách khuôn. →Nhấp vào biểu tượng trên thanh công cụ Pill direction,khi đó xuất hiện hộp thoại: Hình 2.3 Khi đó ta tiến hành thực hiện theo các bước yêu cầu và sẽ được kết quả như sau: Hình 2.4:Mặt phân lòng, lõi Trong đó: +Phần màu xanh thể hiện mặt lòng khuôn +Phần màu đỏ thể hiện mặt lõi khuôn Mặt phân khuôn của chi tiết: Hình 2.5:Mặt phân khuôn lòng lõi được mở rộng 2.3. Thiết kế kết cấu khuôn cho sản phẩm 2.3.1. Tạo bộ khuôn: Để tạo một bộ khuôn cơ sở ta tiến hành như sau: Hình 2.6 Sau đó ta chọn biểu tượng: để tạo khuôn với kích thước tiêu chuẩn phù hợp với chi tiết Hình 2.7. Khuôn cơ sở Ta chọn biểu tượng quyển sách để chọn kích thước của khuôn. Do chi tiết mỏ hàn có kích thước như trên nên ta chọn bộ khuôn theo tiêu chuẩn HASCO có độ dày các tấm như sau: Cavity :66 mm Core : 66 mm Core Suppor :46mm Riser bar:86 mm. Các thông số còn lại mặc định.Khi đó ta được bộ khuôn như sau: Hình 2.8. Bộ khuôn được tạo. 2.3.2. Tạo mặt phân khuôn cho chi tiết: Trước hết ta phải chèn chi tiết cần làm khuôn vào trong khuôn bằng cách: Hình 2.9. Chèn chi tiết vào khuôn Khi chi tiết đã được chèn vào khuôn,ta tiến hành tạo lòng ,lõi cho chi tiết chi tiết. Ở đây ta thiết kế một khuôn dập đồng thời hai chi tiết.Do vậy phải thiết kế hai miếng ghép lòng khuôn, hai miếng ghép lõi khuôn trên cùng một tấm khuôn. Ta nhấp đôi vào biểu tượng mold trên cây thư mục để trở về môi trường làm việc của khuôn.Trong môi trường khuôn ta tạo ra hai tấm ghép lõi khuôn bằng cách: Nhấp đôi vào EjectionSide của phần khuôn dưới à nhấp chuột phải chọn NewPart. Sau đó nhấp đôi vào Part vừa tạo, chọn mặt phẳng trên của mặt CorePlate để vẽ hai hình chữ nhật có kích thước như sau: Hình 2.10. Kích thước miếng ghép lòng khuôn -Sau đó nhấp vào biểu tượng để đùn về hai phía, mỗi phía 35 mm và nhấp ok để kết thúc quá trình tạo khối. -Và cũng trong môi trường này ta cắt khối vừa tạo bằng lệnh Split. Ta nhấp chuột vào biểu tượng , chọn mặt cắt là mặt phân khuôn đã tạo ( Mặt phân khuôn lõi có màu đỏ), và giữ lại phần dưới ta được: Hình 2.11. Tạo miếng ghép lõi khuôn. - Tiếp theo ta tiến hành bo các góc với bán kính R20 bằng lệnh Fillet. Tương tự làm như vậy để tạo tấm ghép lòng khuôn.Khi tạo tấm ghép lòng khuôn thì ta ẩn phần khuôn dưới đi. Và mặt phân khuôn là mặt lòng khuôn có màu xanh. 2.4. Lắp ráp các chi tiết vào khuôn: 2.4.1. Lắp trục dẫn hướng: Ta chọn biểu tượng lệnh trên thanh công cụ Guiding Components để tạo trục dẫn hướng từ trong thư viện chuẩn DME. Từ thư viện ta chọn trục dẫn hướng theo đường dẫn sau Dmeà LeaderPin_PSC và chọn trục dẫn hướng có kích thước phù hợp. Sau đó tiến hành gắn trục dẫn hướng vào khuôn Hình 2.12:Lắp trục dẫn hướng vào khuôn. Vị trí khoan lỗ để lắp trục dẫn hướng ta chọn là khoan từ tấm CorePlate đến tấm CavityPlate. 2.4.2. Lắp bạc dẫn hướng : Ta chọn biểu tượng trên thanh công cụ để tạo bạc dẫn hướng. Sauk hi chọn biểu tượng trên sẽ xuất hiện một hộp thoại, tại đó ta sẽ chọn trục dẫn hướng như sau: Dme à Bushing_Fb120 và chọn bạc dẫn hướng có kích thước như sau: Hình 2.13 :Lắp bạc dẫn hướng. 2.4.3. Ta lắp ráp bu lông cho các tấm phần khuôn cố định Lắp bu lông cố định phần khuôn trên: Trước tiên ta chọn biểu tượng lệnh trên thanh công cụ FixingComponents để tạo các bu lông từ thư viện chuẩn Dme theo đường dẫn sau: Dme à CapScrew_M chọn kích thước bu lông phù hợp như sau: Hình2.14. Lắp ráp bu lông cố định tậm khuôn trên. Lỗ bắt bu lông được khoan từ tấm ClampingPlate đến tấm CavityPlate. Lắp ráp bu lông cho tấm khuôn dưới: Quá trình lắp ráp các bu lông tấm khuôn dưới hoàn toàn tương tự như lắp ráp bu lông tấm khuôn trên.Với kích thước bu lông như sau: Hình 2.15:Lắp ráp bu lông tấm khuôn dưới Lỗ bắt bu lông được khoan từ tấm SettingPlate đến tấm CorePlate. 2.4.4. Lắp các chốt hồi Để lắp các chốt hồi vào khuôn ta thực hiện như sau: Xác định điểm để lắp chốt hồi: Chọn Nhấp đôi vào biểu tượng Tiếp tục nhấp đôi vào Khi đó chương trình sẽ tự động vào môi trường Part, từ đó ta xác định bốn điểm để lắp chốt hồi như sau: Hình 2.16: Vị trí lắp ti hồi Lắp chốt hồi vào vị trí đã tạo. Ta chọn biểu tượng trên thanh công cụ MoldEjector để lấy ra các ti hồi trong thư viện chuẩn Dme theo đường dẫn sau: Dme àEjector_A và chọn chốt hồi có kích thước như sau: Hình 2.17:Lắp chốt hồi Lỗ lắp chốt hồi được khoan từ tấm EjectorB đến tấm CorePlate. Trong quá trình lắp chốt hồi phải đảm bảo sao cho chốt hồi không ló khỏi CorePlate và chạm tới CavityPlate. 2.4.5. Lắp bạc cuống phun: Để lắp bạc cuống phun ta chọn biểu tượng trên thanh công cụ MoldLocating để lấy ra bạc cuống phun trong thư viện chuẩn Dme theo đường dẫn sau: Dme àLocatingRing_RB4 và chọn bạc cuống phun có kích thước phù hơp. Hình 2.18:Lắp bạc cuống phun. 2.4.6. Lắp bu lông cố định bạc cuống phun Để lắp bu lông cố định bạc cuống phun tiến hành như sau: Xác định điểm lắp cuống phun: Nhấp đôi vào cây thư mục ở phần LocatingRing_K100_2_4 ànhấp đôi vào ànhấp phải chọn , sau đó tiến hành vẽ hai điểm để lắp bu lông cố định bạc cuống phun như sau: Hình 2.19. Điểm lắp bu lông Sau đó ta thoát khỏi môi trường vẽ Sketch để trở về môi trường khuôn. Lắp bu lông. Để lắp bu lông ta lại tiến hành lấy bu lông từ thư viện tiêu chuẩn, quá trình này giống với quá trình lắp bu cho các tấm cố định ở trên. Hình 2.20. Lắp bu lông cố định bạc cuống phun Lỗ bắt bu lông được khoan từ bạc cuống phun xuống tấm ClampingPlate 2.4.7. Lắp cuống phun: Ta chọn biểu tượng trên thanh công cụ InjectionComponents để tạo cuống phun lắp trên khuôn, cuống phun được lấy trong thư viện chuẩn Dme theo đường dẫn sau: Dme à SuprueBushing_Z51à SuprueBushing_Z51_WithRadius và chọn cuống phun có kích thước phù hợp. Hình 2.21. Lắp cuống phun 2.4.8. Lắp chốt đấy sản phẩm Để lắp chốt đẩy sản phẩm ta tiến hành theo trình tự sau: Xác định điểm để lắp chốt đẩy : Chọn Nhấp đôi vào biểu tượng Tiếp tục nhấp đôi vào khi đó chương trình sẽ tự động vào môi trường vẽ phác, ta sẽ vẽ 8 điểm lắp chốt đẩy như sau: Hình 2.22: Điểm lắp chốt đẩy Lắp chốt đẩy Ta chọn biểu tượng trên thanh công cụ MoldEjector để lấy ra chốt đẩy trong thư viện tiêu chuẩn Dme theo đường dẫn: Dme à EjectorPin_EC và chọ kích thước của chốt đẩy sao cho phù hợp. Hình 2.23: Lắp chốt đẩy vào khuôn 2.4.9. Lắp bu lông cố định tấm lòng khuôn và miếng ghép Xác định điểm lắp bu lông : Ta chọn mặt dưới của tấm CavityPlate để xác định điểm lắp bu lông: Hình 2.24: Điểm lắp bu lông Lắp bu lông: Ta cũng chọn bu lông từ thư viện chuẩn Hasco. Sau đó lắp bu lông vào các điểm đã tạo Hình 2.25: Lắp bu lông cố định miếng ghép lòng khuôn Tương tự lắp các bu lông cố định miếmg ghép lõi khuôn và tấm lõi khuôn Tiếp theo ta lắp thêm mốt số chi tiết khác như: +Bạc mở rộng +Chốt đỡ +Lò xo +Tạo đường dẫn nước Cuối cùng ta được bộ khuôn hoàn chỉnh: Hình 2.26: Bộ khuôn hoàn chỉnh Hệ thổng đẩy gồm có 8 chốt đẩy. Hình 2.27: Hệ thống đẩy Kích thước của các tấm khuôn , một số chi tiết của khuôn xem ở phần phụ lục Chương III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KHUÔN Công nghệ gia công tấm khuôn trên, tấm khuôn dưới, miếng ghép lòng khuôn,miếng ghép lõi khuôn được tiến hành trên máy CNC. Kết nối phần mềm điều khiển và được thực hiện theo chương trình NC của phần mềm Mastercam. Thứ tự quy trình công nghệ được thực hiện theo các bước: -Chọn phôi với vật liệu, kích thước yêu cầu. -Chọn dao tương ứng với từng nguyên công. - Căn cứ vào độ cứng của phôi và đường kính dao, tra bảng cho ta tốc độ tiến dao Vf và số vòng quay trục chính. Ta có các công thức tính sau: (mm) Fz (mm)= feed per tooth (lượng tiến mỗi lưỡi cắt). (1/min) N- Số vòng quay trục chính. (mm/min) Vc- Tốc độ cắt. (m/min) Vf - Tốc độ tiến dao. Φ: Đường kính dao. Z: Số lưỡi cắt. 3.1. Tấm ghép lòng khuôn: Hình 3.1. Tấm ghép lòng khuôn Ta tiến hành gia công lần lượt từng miếng ghép. 3.1.1. Tấm ghép lòng khuôn của vỏ trên Hình 3.2. Tấm ghép lòng khuôn của vỏ trên Nguyên công 1:Tạo phôi Phôi được tạo từ cắt từ thép tấm với kích thước ban đầu 240 x 140 x40. Độ cứng 30-40 HRC. Nguyên công 2:Phay thô và phay tinh mặt đầu. +Bước 1:Phay thô mặt đầu . Với các thông số gia công như sau: -Chọn dao phay mặt đầu với dao có đường kính φ20,số lưỡi cắt Z=4.Độ -Tốc độ tiến dao: Vf=150(mm/phút). - Tốc độ quay trục chính N=900(v/ph). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = -Tốc độ cắt. = - Chiều sâu cắt: H=0.25D=5(mm) +Bước 2: Phay tinh mặt đầu với dao có đường kính φ10. Với các thông số như sau: -Tốc độ quay trục chính N=1500 (v/ph). -Tốc độ tiến dao Vf=160(m/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = + Chiều sâu cắt max: H=0.5D=5(mm). Hình 3.2.1.Phay thô Hình 3.2.2. Phay tinh Nguyên công 3:Phay thô và phay tinh các mặt cạnh của lòng. +Bước 1:Phay thô các mặt cạnh Các thông số gia công: -Dao phay có đường kính :φ10. -Các thông số gia công khác như trên. +Bước 2: Phay tinh các mặt cạnh Hình 3.3.1.Phay thô Hình 3.3.2. Phay tinh Nguyên công 4:Phay thô và phay tinh hốc. +Bước 1: Phay thô hốc với dao có đường kính φ2. -Tốc độ quay truc chính N=14300 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=40(m/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: Fz=0.002 (mm) - Tốc độ cắt. Vc=50 (m/phút) - Chiều sâu cắt: H=0.25D=0.25(mm). +Bước 2:Phay tinh hốc với dao có đường kính φ1. - Tốc độ quay trục chính N=19000 (vòng/phút). -Tốc độ tiến dao Vf=60(m/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: Fz=0.002 (mm) + Tốc độ cắt. Vc=80 (m/phút) -Chiều sâu cắt Max: H=0.25D=0.25(mm). Hình 3.4.1.Phay thô Hình 3.4.2.Phay tinh. Nguyên công 5: Khoan các đường làm mát dao φ5. Nguyên công 6: Gia công mặt dưới của tấm ghép +Bước 1:Phay thô mặt đầu với dao phay φ20. +Bước 2:Phay tinh mặt đầu với dao phay φ10. +Bước 3:Khoan 4 lỗ bắt bu lông dao φ10, chiều sâu 8mm. Nguyên công 7:Đánh bóng bề mặt miếng ghép lòng khuôn. 3.1.2. Miếng ghép lòng khuôn vỏ dưới. Ta tiến hành theo thứ tự các nguyên công như đối với miếng ghép lòng khuôn trên. Các dao chọn cùng loại. 3.2. Tấm ghép lõi khuôn Hình 3.5. Tấm ghép lõi khuôn Ta cũng tiến hành gia công lần lượt từng tấm ghép lõi khuôn. 3.2.1. Miếng ghép lõi khuôn của vỏ trên. Hình 3.6.Tấm ghép lõi khuôn của vỏ trên Nguyên công 1:Tạo phôi Phôi được tạo từ cắt từ thép tấm với kích thước ban đầu 240 x 140 x40 Nguyên công 2:Phay thô và phay tinh mặt đầu. +Bước 1:Phay thô mặt đầu . Với các thông số gia công như sau: -Chọn dao phay mặt đầu với dao có đường kính φ20,số lưỡi cắt Z=4.Độ -Tốc độ tiến dao: Vf=150(mm/phút). - Tốc độ quay trục chính N=900(v/ph). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = -Tốc độ cắt. = - Chiều sâu cắt: H=0.25D=5(mm) +Bước 2: Phay tinh mặt đầu với dao có đường kính φ10. Với các thông số như sau: -Tốc độ quay trục chính N=1500 (v/ph). -Tốc độ tiến dao Vf=160(m/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = + Chiều sâu cắt max: H=0.5D=5(mm). Hình 3.7.1. Phay thô Hình 3.7.2. Phay tinh Nguyên công 3: Phay thô và phay tinh các mặt cạnh. +Bước 1:Phay thô mặt cạnh . Với các thông số gia công như sau: -Chọn dao phay mặt đầu với dao có đường kính φ20,số lưỡi cắt Z=4.Độ -Tốc độ tiến dao: Vf=150(mm/phút). - Tốc độ quay trục chính N=900(v/ph). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = -Tốc độ cắt. = - Chiều sâu cắt: H=0.25D=5(mm) +Bước 2: Phay tinh mặt cạnh với dao có đường kính φ10. Với các thông số như sau: -Tốc độ quay trục chính N=1500 (v/ph). -Tốc độ tiến dao Vf=160(m/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = + Chiều sâu cắt max: H=0.5D=5(mm). Hình 3.8.1.Phay thô Hình 3.8.2.Phay tinh Nguyên công 4:Phay thô và phay tinh phần lõi. +Bước 1: Phay thô hốc với dao có đường kính φ2. -Tốc độ quay trục chính N=14300 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=40(m/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: Fz=0.002 (mm) - Tốc độ cắt. Vc=50 (m/phút) - Chiều sâu cắt: H=0.25D=0.25(mm). +Bước 2:Phay tinh hốc với dao có đường kính φ1. - Tốc độ quay trục chính N=19000 (vòng/phút). -Tốc độ tiến dao Vf=60(m/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: Fz=0.002 (mm) + Tốc độ cắt. Vc=80 (m/phút) -Chiều sâu cắt Max: H=0.25D=0.25(mm) Hình 3.9.1. Phay thô Hình 3.9.2. Phay tinh Nguyên công 5: Khoan các đường làm mát dao φ5. Nguyên công 6: Gia công mặt dưới của tấm ghép +Bước 1:Phay thô mặt đầu với dao phay φ20. +Bước 2:Phay tinh mặt đầu với dao phay φ10. +Bước 3:Khoan 4 lỗ bắt bu lông dao φ10, chiều sâu 8mm. Nguyên công 7:Đánh bóng bề mặt. 3.2.2. Miếng ghép lõi khuôn vỏ dưới: Ta gia công theo trình tự các nguyên công như trên.Các dao chọn cùng loại. 3.3. Gia công tấm khuôn trên Hình 3.10. Tấm khuôn trên. Nguyên công 1: Tạo phôi. Phôi được cắt bằng khí axetilen. Hình 5.11.Tạo phôi Nguyên công 2: Phay thô và phay tinh các mặt cạnh phôi. +Bước 1:Phay thô các mặt cạnh dùng dao phay Æ16. Ta có các thông số của chế độ cắt như sau: - Tốc độ quay trục chính N=1000 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=220(mm/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = - Chiều sâu cắt: H=0.25D=4(mm). +Bước 2: Phay tinh mặt phẳng, dao phay phẳng Æ14. - Tốc độ quay trục chính N=1800 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=160(mm/phút). - Lượng tiến môi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = Hình 3.12. Phay thô Hình3.13.Phay tinh Nguyên công 3: Phay thô và phay tinh bề mặt phôi. +Bước 1:Phay thô mặt đầu và các dùng dao phay mặt đầu Æ20. - Tra bảng ta có các thông số của chế độ cắt như sau: - Tốc độ quay trục chính N=900 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=150(mm/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = - Chiều sâu cắt: H=0.25D=5(mm). +Bước 2:Phay tinh mặt đầu dao phay phẳng Æ20. - Tốc độ quay trục chính N=1400 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=200(mm/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = Hình 3.13.1. Phay thô Hình 3.13.2. Phay tinh +Bước 3:Phay thô hốc đặt miếng ghép dao phay Æ6. - Tốc độ quay trục chính N=2500 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=300(mm/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = +Bước 4:Phay tinh hốc dao phay phẳng Æ3 - Tốc độ quay trục chính N=4250 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=40(m/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: Fz=0.006 (mm) -Tốc độ cắt: = Hình 3.14.1.Phay thô Hình 3.14.2. Phay tinh +Bước 5: Khoan lỗ lắp cuống phun dao Æ14. Hình 3.15.Khoan lỗ lắp bạc cuống phun +Bước 6: Khoan 4 lỗ lắp bạc dẫn hướng dao Æ24: Hình 4.16. Khoan lỗ lắp bạc dẫn hướng +Bước 7: Khoan 4 lỗ bắt bu lông để cố định tấm khuôn trên với daoÆ12: Hình 3.17. Khoan lỗ lắp bu lông Bước 8: Khoan 8 lỗ bắt bu lông cố định miếng ghép lòng khuôn với tấm khuôn trên dao Æ10. Hình 3.18. Khoan lỗ lắp bu lông cố định các miếng ghép Nguyên công 4:Khoan các lỗ làm mát dao Æ5. Nguyên công 5:Gia công mặt dưới của tấm khuôn trên. 3.4. Tấm khuôn dưới Hình 3.19. Tấm khuôn dưới Nguyên công 1: Tạo phôi. Phôi được cắt bằng khí axetilen. Hình 3.20.Tạo phôi Nguyên công 2: Phay thô và phay tinh các mặt cạnh phôi. +Bước 1:Phay thô các mặt cạnh dùng dao phay Æ16. Ta có các thông số của chế độ cắt như sau: - Tốc độ quay trục chính N=1000 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=220(mm/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = - Chiều sâu cắt: H=0.25D=4(mm). +Bước 2: Phay tinh mặt phẳng, dao phay phẳng Æ14. - Tốc độ quay trục chính N=1800 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=160(mm/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = Hình 3.21.1.Phay thô Hình 3.21.2. Phay tinh Nguyên công 3: Phay thô và phay tinh bề mặt phôi. +Bước 1:Phay thô mặt đầu và các dùng dao phay mặt đầu Æ20. - Tra bảng ta có các thông số của chế độ cắt như sau: - Tốc độ quay trục chính N=900 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=150(mm/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = - Chiều sâu cắt: H=0.25D=5(mm). +Bước 2:Phay tinh mặt đầu dao phay phẳng Æ20. - Tốc độ quay trục chính N=1400 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=200(mm/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = Hình 3.22.1. Phay thô Hình 3.22.2. Phay tinh +Bước 3:Phay thô hốc đặt miếng ghép dao phay Æ6. - Tốc độ quay trục chính N=2500 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=300(mm/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: = - Tốc độ cắt. = +Bước 4:Phay tinh hốc dao phay phẳng Æ3 - Tốc độ quay trục chính N=4250 (vòng/phút). - Tốc độ tiến dao Vf=40(m/phút). - Lượng tiến mỗi lưỡi cắt: Fz=0.006 (mm) -Tốc độ cắt: = Hình 3.23.1.Phay thô Hình 3.23.2. Phay tinh +Bước5:Khoan 4 lỗ lắp bạc mở rộng dao Æ 20. Hình 3.24.Khoan lỗ lắp bạc mở rộng +Bước 6:Khoan 4 lỗ lắp bu lông cố định phần khuôn dưới với daoÆ 12. Hình 3.25.Khoan lỗ lắp bu lông cố định tấm khuôn dưới +Bước 7:Khoan 8 lỗ bắt bu lông cố định miếng ghép lõi khuôn và tấm khuôn dưới với dao Æ 10. Hình 3.26. Khoan lỗ lắp bu lông cố định tấm ghép +Bước 8 :Khoan 8 lỗ chốt đẩy sản phẩm dao có đường kínhÆ 3. Hình 3.27.Khoan lỗ chốt đẩy Nguyên công 4:Khoan đường làm mát dao Æ 5. Nguyên công 5: Gia công bề mặt sau của tấm khuôn dưới. KẾT LUẬN 1. Kết quả đạt được: Sau một thời gian nghiên cứu đề tài với sự giúp đỡ tận tình của Thầy Phạm Thế Minh, đề tài đã đạt được những kết quả sau: + Đề tài đã đưa ra được tình hình khuôn mẫu trên thế giới và ở Việt Nam. Đưa ra được cơ sở thiết kế khuôn, các bộ phận của khuôn, các loại khuôn và nguyên lý hoạt động. + Đề tài cũng đưa ra được việc thiết kế khuôn tổng thể, cách lắp ráp các chi tiết vào khuôn + Lập quy trình công nghệ gia công lòng, lõi khuôn, từ đó đưa ra chương trình NC để gia công. +Sau khi hoàn thành xong đề tài đã sử dụng được hai phần mềm Catia, MasterCam. 2. Hướng phát triển của đề tài: Mặc dù đã rất cố gắng để đạt được những kết quả như mong muốn, nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đề tài chỉ dừng lại ở việc mô phỏng. Mặt khác, do điều kiện thực tế không cho phép lên chưa thể gia công được sản phẩm thật. Do đó hướng phát triển tiếp theo của đề tài là: Từ chương trình mô phỏng đưa ra chương trình NC để gia công thực tế các bộ phận của khuôn. Và nếu có thời gian hơn nữa thì đề tài sẽ nghiên cứu quá trình mô phỏng dòng chảy trong khuôn. Từ đó ta xác định được nhiệt độ, áp suất, khả năng điền đầy của khuôn…vv. PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: Bản vẽ kích thước tấm lòng khuôn PHỤ LỤC 2: Bản vẽ kích thước tấm lõi khuôn PHỤ LỤC 3: Bản vẽ kích thước Khối đỡ PHỤ LỤC4: Bản vẽ kích thước tấm đẩy PHỤ LỤC 5: Bản vẽ kích thước tấm giữ Chương trình mô phỏng gia công, chương trình NC được lưu ở đĩa CD. TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa. TS. Vũ Hoài Ân. Trung tâm đào tạo và thực hành CAD/CAM. Viện máy và công cụ IMI. Ứng dụng vật liệu chất dẻo trong kỹ thuật. PGS.TS An Hiệp - NXB ĐH Giao thông vận tải. Kỹ thuật chế tạo máy. Trần Đình Quý – NXB ĐH Giao thông vận tải. Tiêu chuẩn khuôn cơ sở DME – REFORM – EOC. MASTERCAM phần mềm thiết kế công nghệ CAD/CAM điều khiển máy CNC.PGS.TS Trần Vĩnh Hưng & Th.S. Trần Ngọc Hiển - NXB Khoa học và Kỹ thuật - 2007. Handbook of Plastic Processes.Edited by Charles A. Harper Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế tổng thể, thiết kế chi tiết, thiết kế công nghệ chế tạo lòng khuôn, tính vật tư và giá thành sản phẩm của khuôn cho chi tiết nhựa số 17”. Nguyễn Tiến Minh. TĐHTKCK_K44. ĐHGTVT. Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa cho chi tiết khay nhựa năm ngăn”. Nguyễn Hữu Bình. CĐT_K45. ĐHGTVT.