Thiết kế khuôn mẫu phục vụ ngành xe đạp điện

Chơng 3: Thiết kế và phân loại các cụm sản phẩm trong bộ kit, chọn khuôn chotừng chi tiết trong nghành công nghiệp xe đạp điện Chơng IV: Thiết kế Qui trình công nghệ gia công lòng khuôn

Chơng 1: Đặc tính về vật liệu nhựa và các phơng pháp gia công chất dẻo.

Chơng 2: Tổng quan về các loại khuôn

Chơng 3: Thiết kế và phân loại các cụm sản phẩm trong bộ kit, chọn khuôn chotừng chi tiết trong nghành công nghiệp xe đạp điện

Chơng IV: Thiết kế Qui trình công nghệ gia công lòng khuôn trên của vỏ hộp ácqui

Chơng V: ứng dụng phần mềm cimatron để mô phỏng gia công lòng khuôn:

Sau đây em xin phép đợc đi vào cụ thể nội dung của bản thuyết trình

Trang 3

Tổng quan về vật liệu nhựa và các phơng pháp gia công chất dẻo:

Tổng quan về vật liệu nhựa:

 Khái niệm: Vật liệu chất dẻo là vật liệu có thể nung nóng cho mềmnhiều lần sau khi nguội, nó có thể đợc phun khuôn, đợc nghiền vụn lại

và dập lại quá trình Vật liệu đó sẽ bị mất phẩm chất khi quá trình đó

đợc lặp lại nhiều lần và sẽ mất đi tính chất mong đợi ( độ bền, cơ tính )

 Phân loại vật liệu nhựa:

Vật liệu nhựa bao gồm:

Polypropylene (PP)

Low density polyethylene (LDPE)

High density polyethylene (HDPE)…

- Chất dẻo đàn hồi:

Gồm có các chất nhựa dẻo nh:

Polyrue4 thanes (TPU)

Styrene Butadiene Styrene (SBS)

Polyether block Amide (PEBA)

- Các vật liệu công nghiệp kĩ thuật:

Đôi khi loại vật liệu này còn đợc gọi là các vật liệu dẻo đặc biệt.

Polyphennyle sulphide (PPS)

Polyvinylidene fluoride (DVDF)

Polyphenylene oxide (PPO)

Các phơng pháp gia công chất dẻo:

Các máy cán đợc sử dụng thông dụng nhất là máy cán 4 trục và máy cán 5trục Các trục cán đợc xốp theo các dang chữ I, L, F và Z

vật liệu chảy nhũn trong xy lanh và đợc trục vít vận chuyển lên phíatrớc qua khe hở định hình của đầu đùn, đẩy ngoài thành sản phẩm

 Máy đùn: Máy đùn gồm nhiều đầu đùn khác nhau trong đó phổ biến

là máy đùn 1 trục vít và máy đùn 2 trục vít Máy đùn hai trục vít đợc

sử dụng trong công nghệ chất dẻo dạng bột, đặc biệt với vật liệuPVC

 ứng dụng: Gia công đùn đợc sử dụng để gia công với sản lợng lớnchủ yếu các chất dẻo nh PVC cứng, PVC mềm, PE và PP

Phơng pháp ép phun có lợi về mặt kinh tế khi sử dụng để sản xuất các sảnphẩm định hình với sản lợng lớn

 Cấu tạo máy phun nhựa: Các cơ cấu chính của máy:

- Cụm làm nóng chảy và tạo áp lực cần thiết để ép đẩy chất dẻo vào khuôn

- Cụm khuôn và cơ cấu kẹp khuôn

Sau khi máy đợc cấp vật liệu vào trong phễu nó dịch chuyển dần vào trong

xy lanh, tại đây vật liệu đợc hóa dẻo và nóng chảy, dòng chất lỏng nóng chảy sẽ qua vòi phun của máy ép phun và đợc phun vào trong lòng khuôn khi hai nửa khuôn đợc ép chặt lại với nhau nhờ một hệ thống thủy lực và sau khi sản phẩm đợc

điền đầy vào trong lòng khuôn, nó đợc giữ lại trong lòng khuôn một thời gian để hình thành sản phẩm và đợc làm mát bởi một hệ thống làm mát, thờng là làm mát bằng nớc.

Giai đoạn này là giai đoạn rất quan trọng vì nó ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng và năng suất gia công Nếu làm mát trong khuôn nhanh thì năng suất cao nh-

ng sản phẩm bị làm mát đột ngột sẽ sinh ra nội ứng suất, dẫn tới bị co hoặc bị nứt.

Nếu làm mát chậm quá năng suất sẽ không cao, nên giai đoạn này cần quan tâm

đến tính chất vật liệu và tính toán thời gian làm mát trong khuôn hợp lý.

4 Công nghệ đùn thổi:

Là phơng pháp gia công các sản phẩm rỗng

Máy thổi sản phẩm cũng nh một phần của dây truyền sản xuất bao gồm:Máy đùn, đầu đùn, khuôn thổi, cụm dịch chuyển, lõi, cơ cấu lập sản phẩm và cácthiết bị hỗ trợ khác

Đầu tạo hình đợc lắp vào đầu đùn mà hình dáng hình học của nó phụ thuộcvào sản phẩm cần sản xuất Có một số dạng đầu đùng nh sau:

+ Đầu tạo hình có khe hở để sản xuất tấm và màng

+ Đầu đùn để thổi màng mỏng

+ Đầu đùn để bọc dây điện

Chơng 2: Tổng quan về các loại khuôn.

I Khuôn ép nhựa:

 Khái niệm chung về khuôn ép nhựa:

- Khuôn ép nhựa là một dụng cụ để định hình ra một sản phẩm nhựa Nó đợc thiết

kế sao cho có thể sử dụng cho một số lợng chu trình sản xuất nhất định

 Chức năng của các bộ phận khác nhau của

khuôn ép nhựa:

Khuôn có nhiều bộ phận, nó là một cụm gồm

nhiều chi tiết lắp ráp lại với nhau, bao gồm:

- Tấm kẹp phía trớc: Kẹp phần cố định của khuôn vào

máy ép phun.

- Tấm khuôn phía trớc: là phần cố định của khuôn tạo

thành phần trong và phần ngoài của sản phẩm.

- Tấm khuôn sau: Là phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun

- Tấm kẹp phía sau: Có tác dụng kẹp phần phía chuyển động của khuôn

- Tấm đỡ: Giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài

- Khối ngăn: Ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm kẹp hoạt động đợc

- Tấm giữ: Giữ tấm đẩy vào chốt đẩy

- Tấm đẩy: Đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy

Mặt phân khuôn

(Hình 1)

Lõi khuôn Lòng khuôn Khoảng trống

- Chốt định vị: Đảm bảo vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn.

- Chốt dẫn hớng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn

- Bạc dẫn hớng: Tránh mài mòn nhiều hoặc làm hỏng tấm khuôn sau

- Bạc mở rộng: Làm bạc kẹp để tránh mài mòn, hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn

và tấm đỡ.

- Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố định và phần chuyển động của

khuôn.

- Chốt hồi: Đa chốt đẩy hồi về khi khuôn đóng lại

- Chốt đẩy: Đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở

- Bạc dẫn hớng chốt: Để tránh hao mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tấm giữ do

chuyển động mạnh giữa chúng.

- Chốt đỡ: Dẫn hớng chuyển động và đỡ cho tấm đẩy Tránh cho tấm khuôn đỡ bị

cong do áp lực đẩy cao.

- Bạc cuống phun: Nối vòi phun và kênh nhựa với nhau qâu tấm kẹp phía trớc và

tấm khuôn trớc.

Ngoài ra trong kết cấu khuôn cần phải chú ý thiết kế các kênh làm mát vì nó

sẽ có tính chất quyết định đến năng suất và chất lợng sản phẩm Dung dịch làm mát thờng là nớc

 Phân loại khuôn ép nhựa:

- Khuôn hai tấm:

 Là loại khuôn gồm hai phần:

Khuôn trớc và khuôn sau

 u điểm: Kết cấu đơn giản và rất

thông dụng

 Nhợc điểm: Đối với loại sản phẩm

lớn không bố trí đợc miệng khuôn ở tấm, hoặc sảm phẩm có nhiềumiệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn cần nhiều miệng phun ởtâm

3

2

1 4

5

6

- Khuôn 3 tấm:

 Là loại khuôn dùng để khắc phục nhợc

điểm của khuôn hai tấm, nó gồm khuôn

sau, khuôn trớc và hệ thống thanh đỡ Nó

tạo ra hai chỗ mở khi khuôn mở, 1 chỗ để

lấy sản phẩm và một chỗ để lấy kênh nhựa

 Nhợc điểm: Khoảng cách giữa vòi phun

của máy và lòng khuôn rất dài Nó làm giảm áp lực khi phun và tạo ra nhiềuphế liệu của hệ thống kênh nhựa

- Khuôn không có kênh dẫn nhựa:

 Để khắc phục nhợc điểm của khuôn 3 tấm thì loại khuôn không có kênhnhựa đợc phát triển Hệ thống này nh khuôn hai tấm, chỉ khác là nó có nhữngthiết bị làm nóng ở hệ thống kênh nhựa để giữ cho vật liệu nhựa ở độ dẻo vừaphải

 Ưu điểm: Không có phế liệu ở hệ thống

kênh nhựa và độ dày của khuôn có thể

giảm đáng kể so với khuôn 3 tấm

 Nhợc điểm: Cần có bộ điều khiển riêng

biệt để điều khiển nhiệt độ của kênh nhựa cũng nh của điểm nhựa nóng

- Khuôn nhiều tầng: Là loại

khuôn đợc chế tạo để giữ lực kẹpcủa máy thấp, với loại khuôn này

chúng ta có 1 hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn

 u điểm của hệ thống khuôn này là nó cho số lợng sản phẩm lớn và hạ đợc giáthành sản phẩm

II Khuôn dập:

 Khuôn dập là dụng cụ dùng để gia công kim loại bằng áp lực

Tấm cố định Tấm giũa

Lòng khuôn Tấm di động

Gia công kim loại bằng áp lực là phơng pháp thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội làm cho kim loại đạt

đến giới hạn đàn hồi, kết quả sẽ làm biến dạng hình dạng của vật thể kim loại theo yêu cầu mà không phá huỷ tính liên tục và độ bền của chúng

 u điểm : Khuôn dập có khả năng làm ra những chi tiết không cần tiếp tục giacông cắt gọt, giảm lợng tiêu phí kim loại, giảm thời gian cắt gọt và trong mộtchừng mực nào đó có thể là phơng pháp gia công không phoi

• Khuôn dập thể tích đợc phân loại ra nh sau:

- Phân loại theo trạng thái nhiệt của phôi: Gồm có khuôn dập nóng và khuôn dập nguội

- Phân loại theo kết cấu lòng khuôn: Gồm có khuôn dập hở và khuôn dập kín.

- Phân loại theo cách bố trí lòng khuôn trên khối khuôn: Theo cách này có dập trong khuôn có một lòng khuôn và dập trong khuôn nhiều lòng khuôn.

- Phân loại theo thiết bị gia công Đây là cách phân loại hay dùng, nhất là khi xét

đến những điều kiện công nghệ Theo cách này có:

+ Rèn khuôn trên máy búa

+ Dập khuôn trên máy ép thuỷ lực.

+ Rèn khuôn trên máy ép dập nóng hay máy ép rèn ngang.

+ Dập khuôn trên các thiết bị chuyên dụng.

 u điểm của dập thể tích: Vật dập có độ chính xác và độ bóng bề mặtcao, có hình dáng phức tạp, tiết kiệm kim loại…

 Nhợc điểm: Bộ khuôn phức tạp, đắt tiền, một bộ khuôn chỉ dập đợcmột loại chi tiết

- Khuôn dập tấm:

 Dập tấm là phơng pháp chế tạo chi tiết từ phôi liệu ở dạng tấm.(Dập tấm thờng tiến hành ở trạng thái nguội nên còn gọi là dậpnguội)

• Phân loại: Theo ba đặc điểm sau: Đặc điểm công nghệ, đặc điểm kết cấu và

đặc điểm sử dụng.

- Đặc điểm công nghệ: Theo các dấu hiệu về công nghệ khuôn đợc chia ra làm những nhóm điển hình theo loại nguyên công cần thực hiện Ví dụ nh khuôn cắt hình, khuôn uốn, khuôn dập vuốt v.v…

- Đặc điểm kết cấu : Theo các dấu hiệu về khuôn đợc chia làm hai nhóm là khuôn không có bộ phận dẫn hớng và Khuôn có bộ phận dẫn hớng

- Đặc điểm sử dụng: Theo các dấu hiệu của khuôn lại đợc phân loại theo phơng pháp đa phôi và đặt phôi, phơng pháp lấy chi tiết, phơng pháp cắt bỏ phế liệu.

III Khuôn đúc:

 Khuôn cát:(ở đây ta chủ yếu nói về khuôn kim loại)

 Khuôn kim loại:

- Ưu điểm:

 Chu kỳ sản xuất ngắn

 Vật đúc chính xác, bề mặt nhẵn đẹp, lợng d gia công ít hơn nhiều sovới đúc khuôn cát

 Cơ tính vật đúc cao hơn do khuôn kim loại có tốc độ làm nguội lớn

 Năng suất cao do đó giá thành rẻ hơn

 Đợc dùng để đúc rất nhiều lần cho một loại chi tiết (nhất là với hợpkim màu)

- ứng dụng: Khuôn kim loại đợc dùng nhiều và rất chủ yếu trong sản xuất

đúc hàng loạt lớn Nhất là trong thời đại ngày nay khi mà công nghệ chế tạo khuôn

đợc sự hỗ trợ của máy tính cũng nh các phần mềm tin học ứng dụng cho phép gia công đợc những bộ khuôn chất lợng cao

• Phân loại khuôn kim loại:

+ Khuôn bằng kim loại và ruột cũng bằng kim loại.

+ Khuôn bằng kim loại và ruột bằng cát.

Tuy nhiên dựa vào mặt phân khuôn và loại ruột chia khuôn mà ngời ta cũng

có thể chia khuôn kim loại thành 4 loại khuôn nh sau:

Đúc áp lực là một phơng pháp chế tạo vật đúc có năng suất cao, có điều kiện

tự động hoá hoàn toàn, độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt vật đúc cũng thuộcloại cao nhất

Kim loại lỏng đợc rót vào ép rồi đợc pittông đẩy vào khuôn Nó sẽ kết tinh

d-ới áp suất d rất cao Tốc độ dòng kim loại chảy vào khuôn lên td-ới 0,5 - 120 m/s,

đảm bảo đúc những vật thành mỏng tới 0,8 - 6 mm, những lỗ nhỏ φ0,1mm và đúccả răng ren

Đúc áp lực cao đợc dùng trong sản xuất lớn, đúc hợp kim màu có nhiệt độchảy tơng đối thấp, khối lợng vật đúc từ vài gam đến 90kg thành vật đúc không nêndày quá 5 đến 8 mm

Đúc áp lực cao có nhiều u điểm:

 Khuôn kim loại dùng đợc nhiều lần

 Tổ chức kim loại của vật đúc nhỏ mịn nhờ tác dụng nguội nhanh củakhuôn kim loại và nhờ áp lực cao

 Hoàn toàn không dùng đến cát làm khuôn và ruột cát

 Do bề mặt khuôn có độ nhẵn bóng và độ chính xác cao nên vật đúc có

thể đạt độ chính xác từ cấp 3 đến cấp 5, độ nhẵn bóng tới ∇5 (Rz =20) hoặc ∇7 (Ra = 1,25), phần lớn đem dùng ngay không cần giacông cơ

 Năng suất cao, có thể đạt 1000 đến 3600 lần ép/giờ

Song đúc áp lực cũng có một số nhợc điểm:

 Giá thành khuôn rất cao.

 Vật đúc có nhiều rỗ khí bên trong

 Kích thớc và khối lợng vật đúc bị hạn chế theo cỡ máy đúc

 Tỷ lệ thành phẩm nhỏ vì hệ thống rót lớn

Máy đúc có nhiều loại:

 Máy có buồng ép nóng: Chỉ dùng với hợp kim nhiệt độ chảy thấp nh kẽm.

 Máy có buồng ép nguội: Có thể dùng lực ép cao hơn, dùng khi đúc

hợp kim nhôm và hợp kim có nhiệt độ chảy cao.

Chơng 3:

Thiết kế và phân loại các cụm sản phẩm trong bộ kit, chọn khuôn cho từng chi

tiết trong nghành công nghiệp xe đạp điện:

I Phân loại các cụm sản phẩm trong bộ kit của xe đạp điện:

Bộ KIT xe đạp điện bao gồm các modul cơ khí, điện, từ, điện tử và đo lờng

và đặc biệt là rất nhiều các bộ khuôn mẫu chính xác chất lợng cao: nh khuôn ép

nhựa, khuôn đúc áp lực vỏ động cơ, khuôn dập cao tốc lõi tonsilic

Bộ KIT xe đạp điện đợc chia ra làm các cụm nh sau:

1 Động cơ điện 1 chiều không chổi than CS: 150W.

2 Chuyển mạch điện tử điều khiển động cơ theo xung điện áp 3 pha có chức

năng: Hạn dòng tiết kiệm năng lợng.

3 Tay vặn điện tử để điều khiển vô cấp tốc độ xe.

4 Bộ nguồn nạp ắc qui tự động có chức năng ổn định điện áp và hạn dòng, cho

phép tăng độ bền của ắc qui lên tối đa.

5 Hộp chứa ác qui có chức năng hiện mức năng lợng của ắc qui, dễ dàng lắp

ráp vào nhiều loại xe đạp thông thờng đang lu hành trên thị trờng

II Thiết kế bản vẽ lắp cho cụm động cơ điện 1 chiều không chổi than và thiết kế khuôn mẫu cho các chi tiết tơng ứng :

Cụm lắp ráp động cơ điện 1 chiều không chổi than là cụm đợc lắp vào bánhsau của xe đạp, nó gồm nhiều chi tiết đợc lắp ráp với nhau Tuy nhiên trong giới

hạn của đồ án ta chỉ cần thiết kế khuôn để đúc chi tiết nắp động cơ và khuôn đột dập lá thép tonsilic cho động cơ điện.

Đối với chi tiết nắp động cơ:

nhẵn cao, vật liệu khác đi, do đó trong qúa trình

tạo lòng khuôn đúc ta đúc nắp động cơ gắn với 1 bạc bằng thép

Khuôn đúc nắp động cơ lòng khuôn không sâu, do chi tiết có lỗ giữa nên khuôn đúc sẽ có lõi thẳng, có hai lòng khuôn trên và dới Lòng khuôn trên đợc

11 6

4

3

2 1

8M4 cach deu

xung tạo thành rãnh tơng ứng với vị trí gân của chi tiết Các lỗ bắt vít ghép với vành động cơ sẽ đợc gia công sau.

Sau khi phân tích tính năng làm việc cũng nh kết cấu của chi tiết của chi tiết

ta đi tiến hành thiết kế khuôn

Đối với khuôn đúc, do lòng khuôn là nơi liên tục tiếp xúc với kim loại lỏng ở nhiệt độ cao, áp lực lớn nên cần thiết kế tấm khuôn trên và tấm khuôn dới để tiết kiệm vật liệu.

Kim loại rót vào khuôn sẽ không rót thẳng vào vị trí chi tiết mà lêch sang bên ngoài, do đó khuôn đúc nắp động cơ sẽ là loại khuôn lệch.

Loại khuôn đợc chọn thiết kế sẽ là khuôn đúc áp lực, loại khuôn hai tấm

(tấm di động và tấm cố định) Mặt phân khuôn sẽ là bề mặt vành dới của chi tiết,

(bề mặt này đợc gia công lại sau khi đúc để lắp ghép với vành động cơ)

(dạng tấm) đợc lắp trong cụm động cơ điện, nó là một chi tiết trong stato (còn gọi

4 2 10

1

6 5

đợcthiết

kế làkhuôn dập cắt cho cả ba nguyên công

  Nguyên công II:

Chi tiết cần dập ra những lỗ có kích thớc không lớn lắm và biên dạng phứctạp nên ta dùng nhiều chày (mỗi chày sẽ dập nên một lỗ khi gia công) Cũng chínhvì thế mà trong khuôn cần thiết kế thêm 1 chi tiết là áo chày để liên kết các chày lạivới nhau

16

12 11

10

19 3

2

bản vẽ lắp cho cụm điều khiển động cơ và thiết kế khuôn mẫu cho các chi tiết

t-ơng ứng :

Cụm lắp ráp hộp điều khiển động cơ dùng để chuyển mạch điện tử điều khiển động

cơ theo xung điện áp 3 pha có chức năng: Hạn dòng tiết kiệm năng lợng

Trong cụm điều khiển động cơ ta cần quan tâm tới chi tiết hộp điều khiển vàtấm tản nhiệt

keo silicol

8 5

7 6 4

3

1

2

Đối với chi tiết hộp điều khiển:

Hộp điều khiển là 1 chi tiết dạng hộp, nó

dùng để chứa các bộ phận cấu thành nên hệ

thống điều khiển động cơ Chi tiết này khá đơn

giản về kết cấu, nó có 4 lỗ nhỏ ở 4 góc để bắt

vít với tấm đế tản nhiệt, 1 lỗ ngang để làm đờng

ra cho dây điện.

Dokết cấuchi tiết

đơn giảnnên kếtcấu

khuôn ép

ra chi tiếtcũng khá đơn giản, nó là loại khuôn 2 tấm,

có hai lòng khuôn trên và dới, lòng khuôn không sâu lắm nhng lòng khuôn trên và khuôn dới để tạo ra bề mặt ngoài của chi tiết cần làm côn để dễ dàng hơn cho việc

đẩy chi tiết sau khi ép.

Do có 4 lỗ bên để bắt vít nên khuôn có 4 lõi phía dới.

Mặt phân khuôn khuôn đợc chọn sẽ là bề mặt đi qua vành miệng của hộp động cơ