BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN MẪU

Nếu các bạn đang học môn thiết kế chế tạo khuôn mẫu do Thầy Trần Văn Trọn hướng dẫn thì không thể bỏ qua tài liệu này nhé. Báo cáo của mình về khuôn 3 tấm, tài liệu có gần 90 trang do chính tay mình biên soạn. Bài báo cáo cuối kỳ của mình đạt 9 điểm là số điểm cao nhất của lớp mình. Mình có file thiết kế khuôn 3 tấm tự vẽ thủ công 100% không dùng modul trên creo bạn nào muốn thì liên hệ địa chỉ email của mình là leconglap25gmail.com

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY - BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO CUỐI KỲ MÔN: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA CHO KHUÔN LÀM KEM

GVHD: TS Trần Văn Trọn SVTH:

Lê Công Lập 19143276

Lê Minh Khang 19143261 HỌC KỲ: 2

Chương 1: CÁC CHÚ Ý VỀ HÌNH DÁNG HÌNH HỌC PHUN ÉP NHỰA

1.1 Góc thoát khuôn

Để dễ dàng tháo sản phẩm khỏi lòng khuôn, mặt trong cũng như mặt ngoài sản phẩm phải có độ cônnhất định theo hướng mở khuôn Yêu cầu này cũng cần áp dụng đối với các chi tiết như gân giacường, vấu lồi, rãnh,…

Hình 1

Hình 1.1 Góc thoát khuôn trên sản phẩm

Ở các khuôn có lõi ngắn hay lòng khuôn nông (nhỏ hơn 5 mm) góc côn ít nhất khoảng 0.25° mỗibên, khi chiều sâu lòng khuôn và lõi tăng từ 1 đến 2 inch (25.4 ÷ 50.8 mm) góc côn nên tăng lên là2° mỗi bên Góc côn cần thiết đối với nhựa Polyolefins và Acetals và có kích thước nhỏ góc côn chỉkhoảng 0.5°, nhưng đối với sản phẩm có kích thước lớn, góc côn yêu cầu có thể tới 3° Với vật liệu

cứng hơn như Polystyrene, Acrylic,… ngay cả đối với sản phẩm có kích thước nhỏ, góc côn tốithiểu cũng phải là 1,5° Cần chú ý rằng góc côn càng nhỏ, yêu cầu lực đẩy càng lớn; do đó, có thểlàm hỏng sản phẩm nếu sản phẩm chưa đông cứng hoàn toàn

Hình 1.2 Góc vát cho sản phẩm

Khi không thiết kế góc thoát khuôn hay thiết kế không đúng thì ma sát giữa bề mặt sản phẩm vàmặt khuôn sẽ rất lớn Khi đó, sản phẩm sẽ bị kẹt lại trong khuôn hoặc nếu đẩy ra ngoài đi chăngnữa thì bề mặt sản phẩm cũng sẽ bị lỗi bởi lực chốt đẩy quá lớn làm thụn bề mặt

Hình 2.3 Đồ thị chọn góc vát theo chiều cao thành sản phẩm

Đồ thị thể hiện mối quan hệ góc vát và chiều sâu vát Với giá trị chiều sâu vát và bề rộng vát có thểtra đồ thị (hình 3.2.4) để tìm ra góc vát hợp lí Hoặc có thể tính theo công thức sau:

tan� =

Trong đó: C là chiều cao vát (mm);

A là bề rộng vát (mm)

1.2 Bề dày

1.2.1 Hiệu quả thiết kế

• Rút ngắn thời gian chu kì ép phun và chế tạo khuôn Khi thiết kế hình dáng hình học sản phẩmhợp lý (bề dày đồng nhất, các đoạn chuyển tiếp, ) tránh được các lỗi trên sản phẩm và tăng thờigian điền đầy rút ngắn thời gian chu kì ép phun và chế tạo khuôn

• Giảm giá thành sản phẩm và khuôn

• Tiết kiệm vật liệu mà vẫn mang lại hiệu quả sử dụng cho sản phẩm

• Tránh được các khuyết tật như: cong vênh, lỗ khí, vết lõm, đường hàn,

Bề dày sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp không chỉ tới độ cứng vững, tính cách điện, tính chịu nhiệt,

mà còn ảnh hưởng đến thẩm mỹ và giá thành sản phẩm Tuy nhiên, cần tránh thiết kế thành chi tiếtquá dày vì nhiều lý do

Thứ nhất, khi tăng bề dày thành sản phẩm thời gian chu kỳ nguội tăng: đối với sản phẩm nhựa épphun, phải được làm nguội đủ trước khi lấy ra khỏi khuôn để tránh bị méo mó, do đó sản phẩm có

bề dày lớn đòi hỏi thời gian làm nguội lâu Theo lý thuyết, thời gian chu kì tương đương với bìnhphương bề dày thành sản phẩm, nên sản phẩm càng dày thì thời gian chu kì càng dài, làm giảmnăng xuất dẫn đến tăng giá thành sản phẩm

Thứ hai, tiết diện quá dày sẽ tạo nên bọng rỗng, túi khí và vết lõm Nếu có thể, nên đảm bảo bề dàyđồng đều cho sản phẩm Tuy nhiên, nếu yêu cầu phải thay đổi bề dày thì cần lưu ý rằng, trong quátrình điền đầy, nhựa (keo) sẽ chảy theo hướng có cản trở dòng nhỏ nhất Dòng chảy không đều sẽảnh hưởng tới quá trình điền đầy khuôn làm ảnh hưởng tới chất lượng cũng như thẩm mỹ bề mặtsản phẩm

Hình 1.4 Sản phẩm bị lỗ (bọng) khí khi thành sản phẩm quá dày

Ngoài ra, sự truyền nhiệt sẽ tốt nhất khi sản phẩm có bề dày đồng đều Nếu phần vật liệu bên tronglõi sản phẩm nguội chậm hơn phần vật liệu trên bề mặt, sẽ tạo nên sự co rút không đồng đều trênsản phẩm, co rút không đồng đều và quá mức sẽ gây ra cong vênh

Hình 1.5 Sản phẩm bị cong vênh

Trong trường hợp, nếu chi tiết không tránh được phải có bề dày khác nhau nhưng thực sự cần thiết

vì chức năng sản phẩm, phải thiết kế đoạn chuyển tiếp có chiều dài bằng ba lần bề dày phần mỏnghơn, mục đích là tránh ứng xuất tập trung

Hình 1.6 Tạo vùng chuyển tieeos giữa hai vùng có bề dày khác nhau

1.2.2 Một số điều cần chú ý

Tùy thuộc vào từng loại sản phẩm mà bề dày sẽ khác nhau, thường từ (0.5 ÷ 4) mm Tuy nhiên,trong một số trường hợp đặc biệt sản phẩm cần đạt được các tính chất như cách điện, chịu nhiệt,…thì độ dày có thể lớn hơn Thực tế cho thấy, bề dày của sản phẩm được làm càng mỏng nhất có thểcàng tốt, càng đồng đều càng tốt Bằng cách này, việc điền đầy lòng khuôn và sự co rút của nhựalỏng sẽ đạt được tốt nhất Ứng suất trong cũng được giảm đi đáng kể

Nếu sản phẩm không đủ bền thì có thể:

• Tăng bề dày

• Dùng vật liệu khác có tính bền cao hơn

• Tạo các gân tăng cứng hoặc các góc lượn để tăng bền

0.03'' - 0.12''0.04'' - 0.16''0.045'' - 0.14''

PEEK

Silicone

1.0 - 3.0 mm1.0 - 10.0 mm

0.04'' - 0.12'0.04'' - 0.40''

1.3 Góc bo

1.3.1.Hiệu quả thiết kế

-Giảm sự tập trung ứng xuất

-Giúp sản phẩm được làm nguội đồng đều hơn

-Giảm khả năng sản phẩm bị cong vênh

-Giảm cản trở dòng chảy làm cho nhựa điền đầy vào lòng khuôn tốt hơn

-Với giải pháp bo tròn chi tiết, điều quan trọng là phải xác định giá trị hợp lý cho bán kính bo vìgóc sắc cạnh sẽ tạo nên sự tập trung ứng xuất và có thể sẽ tạo ra khuyết tật cho sản phẩm

-Đối với sản phẩm ép phun, nên chọn giá trị bán kính bằng nửa bề dày thành Cũng cần xác địnhgiá trị bán kính bo ngoài để đảm bảo sự đồng đều bề dày cho thành bên, nên chọn giá trị bánkính khoảng 1.5 lần bề dày thành

1.3.2 Giải pháp thiết kế góc bo

-Yêu cầu về sự đồng đều bề dày sản phẩm cũng cần được áp dụng đối với các chi tiết khác trênsản phẩm như các vấu lồi để tránh hình thành các vết lõm, bọng rỗng và tạo nên sự cong vênhsản phẩm

-Tránh thiết kế sản phẩm có hình dáng hình học không đối xứng, ví dụ như các gân tăng bền nằm

về một phía của sản phẩm, điều này làm cho quá trình làm nguội xảy ra không đồng đều gây ra

sự co rút không đồng đều dẫn đến sự cong vênh

Hình 1.7 Góc bo tạo dòng chảy hợp lý hơn

Bán kính bo trong nên nằm trong khoảng từ 0.25 đến 0.6, tốt nhất là 0.5 lần bề dày sản phẩm, bánkính ngoài bằng bán kính trong cộng thêm bề dày sản phẩm Bán kính ngoài nên bằng bán kínhtrong cộng thêm bề dày sản phẩm: R = r + T

Hình 1.8 Kích thước nên dùng để thiết kế góc bo

Một khi điều này không được thỏa mãn thì sản phẩm dễ bị cong vênh bởi việc nguội không đềugiữa phần nhựa bên trong và bề mặt ngoài sản phẩm khiến sự co rút không đều Thêm vào đó ứngsuất tập trung cũng tăng lên

Hình 1.9 Thiết kế góc bo hợp lý

Hình 1.10 Các khuyết tật thường gặp

1.4 Gân

1.4.1 Hiệu quả thiết kế

-Tăng độ bền vững cho sản phẩm

-Tăng khả năng chống uốn của sản phẩm

-Gân là chi tiết trên sản phẩm có chức năng tăng cường khả năng chịu lực cho sản phẩm, giúpgiảm vật liệu trên nhằm tiết kiệm chi phí và trọng lượng mà vẫn đảm bảo khả năng làm việctương đương, thậm chí còn tốt hơn

Hình 1.4.1 Các loại gân thường gặp

1.4.2 Các loại sản phẩm cần gân tăng bền

Vỏ máy, các bộ phận bao bên ngoài cần mặt ngoài có độ bóng, chất lượng tốt với trọng lượng nhẹ

-Độ nghiêng của gân mỗi bên khoảng 10, nếu mặt khuôn được mài bóng, thì độ nghiêng của gân

có thể là 0.5° Bề dày đáy gân lớn nhất cho phép bằng 0.8 lần độ dày sản phẩm tại nơi đặt gân.Thông thường, bề dày đáy gân từ 0.5-0.8 lần bề dày sản phẩm tại nơi đặt gân

-Vị trí của gân tăng bền, vấu lồi (bosses) và gussets: gân tăng bền phải nằm thẳng hướng vớihướng mở khuôn

-Các thông số tham khảo khi thiết kế gân:

Hình 1.11 Thông số thiết kế gân

Chương 2: THIẾT KẾ SẢN PHẨM

2.1 Các bước cơ bản để thiết kế và bản vẽ chi tiết sản phẩm

2.1.1 Các bước cơ bản để thiết kế sản phẩm trên Creo

Dưới đây là các bước thiết kế 3D cho sản phẩm trên phầm mềm Creo:

Bước 1: vẽ 1 sketch có chiều dài là 100 mm

Hình 2.1 vẽ sketch

Bước 2: dùng lêch sweep vẽ 2 section ở 2 đầu mút của sketch line ban đầu nối lại với

nhau

Hình 2.2 biên dạng section 1

Hình 2.3 Biên dạng section 2

Hình 2.4 2 section được nối lại

Bước 3: dùng lệch round R=5 với biên dạng vừa vẽ bằng lệch sweep

Hình 2.6 sketch của bậc trên khay kem

Tiếp theo ta extrude 1,5 mm dựa trên sketch vừa vẽ

Hình 2.7 Extrude 1,5 mm

Tiếp theo mirror extrude vừa vẽ sang mặt bên kia

Hình 2.8 Mirror extrude sang mặt bên kia

Bước 3: ta dùng lệch shell để tao bề dày cho sản phẩm là 3mm

Hình 2.9 Tạo bề dày cho sản phẩm

Bước 4 Pattern sản phẩm vừa tạo ra 4 cái

Hình 2.10 Pattern sản phẩm

Bước 5: vẽ viền bao quanh 4 chi tiết

Đầu tiên tạo mặt phẳng đi xuống 3mm tính từ mặt phẳng ban đầu của sản phẩm

Hình 2.11 Tạo mặt phẳng

Tiếp theo vẽ biên dạng bao quanh sản phẩm có chiều dài 160 mm còn rộng 100 mm

Hình 2.12 vẽ sketch biên dạng bao quanh sản phẩm

Tiếp theo: extrude xuống bề mặt vừa tạo ở bước ở trên

Hình 2.14 bo bán kình ngoài

Hình 2.15 Bo bán kính trong

Hình 2.16 Bo góc các cạnh

Hình 2.17 Round các cạch bậc ngoài

Hình 2.18 Round các cạnh bậc trong

Bước 7: tạo gân cho sản phẩm

Đầu tiên tạo plan ở giữa lòng khuôn

Hình 2.19 Tạo plan để vẽ gân

Tiếp theo tạo sketch vẽ đường line dài 9mm

Hình 2.20 Vẽ đường line dài 9mm

Tiếp theo dùng lệch sweep blend để vẽ 2 sketch nối lại với nhau

Gốc côn, chiều dài và rộng của gân đều tuân thủ theo lý thuyết

Đó là bề dày là 0.8 T = 2,4 mm

Chiều cao ≤ 3T = 9mm

Gốc côn bằng 1°

Hình 2.21 section 1 của gân

Hình 2.22 Section 2 của gân

Hình 2.23 Gân hình thành sau khi nối 2 sketch

Tiếp theo round các cạch của gân

Hình 2.24 Round các cạnh của gânCuối cùng là mirror gân vừa vẽ sang nửa bên đối diện

Hình 2.25 Mirror gân sang bên đối diện

Bước 9 vẽ gân nhưng biên dạng của gân và cách làm thì hoàn toàn giống bước 8

Hình 2.26 Gân

2.1.2 Bản vẽ chi tiết sản phẩm

Hình 2.27 Bản vẽ chi tiết

2.2 Vật liệu nhựa được sử dụng cho sản phẩm:

Nhựa PP (Polypropylene) là một loại nhựa nhiệt dẻo polymer có độ cứng, dai

và kết tinh được sản xuất từ monome propene (hoặc propylene) Nhựa PP có công

thức hoá học là (C3H6)n

Hình 2.28 Công thức hoá học của nhựa PP

biến dạng, do đó, nó thường được coi là vật liệu "cứng" Độ dẻo dai là một thuật ngữ kỹthuật được định nghĩa là khả năng biến dạng của vật liệu (dẻo, không đàn hồi) mà không bị

vỡ

• Chống biến dạng: Polypropylen vẫn giữ được hình dạng sau nhiều lần xoắn, uốn và / hoặcuốn Tài sản này đặc biệt có giá trị để làm bản lề sống

• Cách điện: polypropylen có điện trở rất cao và rất hữu ích cho các linh kiện điện tử

• Độ trong & xuyên ánh sáng: Mặc dù nhựa polypropylen có thể được làm trong suốt, nhưng

nó thường được sản xuất để có màu đục tự nhiên Polypropylen có thể được sử dụng cho cácứng dụng trong đó một số chuyển ánh sáng là quan trọng hoặc là nơi có giá trị thẩm mỹ.Nếu độ truyền qua cao được mong muốn thì các loại nhựa như Acrylic hoặc Polycarbonate

2.2.2 Kiểm tra và hiệu chỉnh góc thoát khuôn trên sản phẩm

Dựa vào đồ thị hình 1 ta có được góc thoát khuôn sản phẩm cần nằm trong

khoảng:1.5-3º

Kiểm tra lại sản phẩm thiết kế bằng phần mềm Creo ta có:

Hình 2.29 kiểm tra góc thoát khuôn

Hình 2.30 kiểm tra góc thoát khuônQua mô phỏng ta thấy góc thoát khuôn sản phẩm thiết kế đã đạt yêu cầu góc thoát

khuôn đã đề ra do vậy ta không cần chỉnh sửa lại góc thoát

2.2.3 Kiểm tra bề dày sản phẩm

Với sản phẩm là nhựa PP thì bề dầy sản phẩm là 0.8-3.8mm

Bằng cách sử dụng phần mền Creo ta kiểm tra lại được bề dầy sản phẩm sau thiết kế

Dưới đây là các bước thực hiện kiểm tra bề dầy của sản phẩm:

Hình 2.31 Kiểm tra bề dày sản phẩm

Kết luận: Qua quá trình mô phỏng tính toán trên creo, thì sản phẩm đã đạt đúng yêu cầu về bề dầy

khi thiết kế đối với loại nhựa gia công là PP

2.2.4 Tính khối lượng sản phẩm

 Khối lượng sản phẩm sau khi thiết kế đạt :0.206kg

Hình 2.31 Tính khối lượng vật qua inventor

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

Hình 3.4 Thiết lập thông số

Kết quả mô 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 công trên 1 nửa lòng khuôn nên

dễ gia công, chỉ xếp sau kênh dẫn tiết diện hình tròn 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 dẫnbằng 5 mm và góc côn 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 khuôn 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 đuôi nguội chậm

Hình 3.13 kênh dẫn nguội hoàn chỉnh

3.3 Tách khuôn sản phẩm

3.3.1 Tấm runner

Hình 3.15 khuôn dương

3.3.3 Khuôn âm

3.3.4 Tách khuôn

Hình 3.17 tách khuôn

hình 3.18 Mô phỏng thời gian điền đầy

Hình 3.19 Mô phỏng airtrap

Hình 3.20 Mô phỏng đường hàn

Hình 3.21 Mô phỏng áp xuất

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 khuôn theo tiêu chuẩn futaba

Bộ khuôn 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 khuôn tự động bằng modul EMXDựa vào file đã tách khuôn ta lấy luôn file đó và dùng các lệch extrude để chỉnh sửa lại bộ khuôncho phù hợp cũng như dùng lệch create component để thực hiện thiết kế các bộ phần còn lại của bộkhuôn

Bước 1: Từ file tách khuôn 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 đểchỉnh lại các kích thước của khuôn như bề rộng, bề dày, chiều cao của tấm runner, chiều cao củatấm 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 khuôn gồm các tấm khuôn thì ta tiếp tục vẽ các bộ phận còn lại (cácchi tiết này đều tra theo tiêu chuẩn misumi) ở đây chỉ liệt kê 1 vài chi tiết nổi bật vì 1 bộ khuôn córất nhiều chi tiết

- Vòng định vị: tra theo tiêu chuẩn misumi ( LRJS), tài liệu [1], trang 791

Hình 4.4 Tiêu chuẩn LRJS của vòng định vị

Hình 4.5 Kích thước vòng 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