Đề tài thiết kế thiết kế khuôn cho mẫu chén nhựa đựng gia vị

Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình SơnLỜI NÓI ĐẦU Ngày nay công nghệ CAD/CAM/CNC được ứng dụng rất nhiều trong việc thiết kế, chế tạo, lập quy trình sản xuất các sản phẩm ph

Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay công nghệ CAD/CAM/CNC được ứng dụng rất nhiều trong việc thiết kế, chế tạo, lập quy trình sản xuất các sản phẩm phục vụ cho mọi lĩnh vực Đặc biệt là trong lĩnh vực chế tạo khuôn mẫu chính xác.

CAD/CAM/CNC (Computer Aided Design/ Coputer Aided Manufacturing/ Computer Numerical Controlled) là thuật ngữ chỉ việc thiết kế và chế tạo được hổ trợ bởi máy tính Công nghệ CAD/CAM/CNC sử dụng máy tính

để thể hiện một số chức năng nhất định trong thiết kế và chế tạo Công nghệ này đang được phát triển theo hướng tích hợp giữa thiết kế với sản xuất, CAD/ CAM/ CNC sẽ tạo ra một nền tảng công nghệ cho việc tích hợp máy tính trong sản xuất đặc biệt là trong lĩnh vực chế tạo khuôn mẫu chính xác Việc thiết kế khuôn cho những sản phẩm nhựa là ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất vật dụng sinh hoạt hằng ngày và đề tài thiết kế “THIẾT KẾ KHUÔN CHO MẪU CHÉN NHỰA ĐỰNG GIA VỊ ” mà em đang làm hi vọng sẽ ứng dụng hiệu quả trọng thực tế.

Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thiện đề tài này nhưng có thể có những thiếu sót mong quý thầy cô góp ý kiến đóng góp để em hoàn thiện đề tài này.

Xin chân thành cảm ơn!

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2013

Sinh viên thực hiện:

Huỳnh Tấn Quý

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VẬT LIỆU NHỰA VÀ KHUÔN ĐÚC Trang

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT

2.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết 7

2.3 Thiết kế khuôn làm sản phẩm chi tiết 8

CHƯƠNG 3: LẬP QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

3.1 Phân tích khả năng công nghệ để gia công chi tiết 11

3.2 Lựa chọn máy và nêu các thông số kỹ thuật của máy 11

3.3 Lựa chọn thứ tự các nguyên công

3.4 Lựa chọn dao phù hợp cho từng bước công nghệ

3.5 Tính toán chọn các thông số công nghệ 21

CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG BẰNG PROWILD FIRE2.0 30

Phụ lục

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 2

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VẬT LIỆU NHỰA VÀ KHUÔN ĐÚC

1.Giới thiệu vật liệu nhựa:

1.1 Khái niệm:

Nhựa là một hợp chất gồm các phần tử được hình thành do sự lặp lại của một hay nhiều loại nguyên tử hay một nhóm nguyên tử liên kết với nhau với số lượng khá lớn để tạo nên một loại tính chất mà chúng thay đổi không đáng kể khi lấy đi hoặc thêm vào một vài đơn vị cấu tạo.

1.2 Phân loại nhựa:

1.2.1 Phân loại theo tính chịu nhiệt:

a Nhựa nhiệt dẻo: Thông thường là các Polyme mạch thẳng Ở nhiệt độ xác

định chúng có thể chảy trở thành dẻo, nhỏ hơn nhiệt độ này thì chúng rắn lại

Ví dụ như PP, PE, PVC, PS,PC, PET… được ứng dụng sản xuất chai, lọ, ống nước…

b Nhựa nhiệt rắn: Là các Polyme có khối lượng phân tử không cao lắm, ở

nhiệt độ cao chúng không thể chảy mềm và không hòa tan trong dung môi Ví

dụ như PF, MF…được ứng dụng làm tay cầm chảo, tay cầm xoong nồi…

1.2.2 Phân loại theo cấu trúc:

a Polyme mạch thẳng: Đại phân tử của nó là các chuỗi các mắt xích nối liền

nhau theo đường dích dắc hay xoắn ốc Ví dụ như: PE, PA…

b Polyme mạch nhánh: là mạch thẳng nhưng trong đại phân tử của nó có

thêm các nhánh Ví dụ như PIB

c Polyme không gian: các monome có ba nhóm hoạt động tạo nên polyme

không gian ba chiều có tính cơ lý nhiệt đặc biệt Ví dụ như Epoxy

d Polyme mạng lưới: Các mạch cạnh nhau trong Polyme này được nối với

nhau bằng lien kết động hóa trị Ví dụ như Cao su lưu hóa

2 Giới thiệu về khuôn đúc:

1. Ban đầu, phần bàn máy của khuôn động sẽ chuyển động từ trái qua phải, mang theo phần khuôn động (Core Side)

2. Trục dẫn hướng (Guide pin) và Bạc dẫn hướng (Guide Bush) sẽ dẫn hướng cho 2 nửa khuôn động và tĩnh

3. Khi phần khuôn động áp vào phần khuôn tĩnh (Cavity Side) ở mặt phân khuôn (parting line) thì máy đúc sẽ bơm nhựa vào lòng khuôn - ở trên hình ảnh bạn nhìn thấy đó là phần màu đỏ Tùy thuộc vào độ lớn của sản phẩm, trong khoảng từ 18 đến 60 giây thì nhựa sẽ điền đầy lòng khuôn

4. Sau đó hệ thống làm mát sẽ hoạt động

5. Lúc này trục đẩy của máy đúc (Ejector Rod) sẽ đẩy 2 tấm đẩy (Ejector Plate)

và kéo theo đó là đẩy cả hệ thống đẩy giúp đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn

6. Trong quá trình đẩy thì tấm đẩy cũng nén lò xo của khuôn Khi trục đẩy của máy đúc trở về vị trí cũ, lực tác động lên tấm đẩy không còn nữa, lúc này lực nén lò xo

sẽ đóng vai trò giúp tấm đẩy trở về vị trí ban đầu để bắt đầu lần đúc mới với sự trợ giúp của cả Chốt hồi (Return Pin)

2.2 Khuôn có AnGular Slide

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 4

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

1 Ban đầu, phần bàn máy của khuôn động sẽ chuyển động từ trái qua phải, mang theo phần khuôn động (Core Side)

2 Trục dẫn hướng (Guide pin) và Bạc dẫn hướng (Guide Bush) sẽ dẫn hướng cho 2 nửa khuôn động và tĩnh

3 Bạn sẽ thấy là khi đó Cam (Angular Pin) - ở trên hình ảnh bạn nhìn thấy màu xanh – sẽ khớp với lõi trượt (Angular Slide) và đẩy lõi trượt vào giúp tạo các lỗ

và phần undercut

4 Khi phần khuôn động áp vào phần khuôn tĩnh (Cavity Side) ở mặt phân khuôn (parting line) thì máy đúc sẽ bơm nhựa vào lòng khuôn - ở trên hình ảnh bạn nhìn thấy đó là phần màu đỏ Tùy thuộc vào độ lớn của sản phẩm, trong khoảng từ

18 đến 60 giây thì nhựa sẽ điền đầy lòng khuôn

2.3 Khuôn đẩy bằng tấm:

Cách hoạt động giống khuôn Angular Slide

2.4 Khuôn có Insert:

Hình 4: Khuôn có Insert

Phần Insert của sản phẩm nhựa thường có them là các ren nhôm, ren đồng để chèn vào sản phẩm cần tạo ren hoặc những phần đặp biệt của chi tiết nhỏ cần phải có màu sắc Hoặc vật liệu khác nhựa so với chi tiết lớn

2.5 Khuôn có Slope Slide:

Hình 5: Khuôn có Slope Slide

Đối với những sản phẩm mà hướng rút của sản phẩm under-cut không hướng ra ngoàimặt phân khuôn thì người ta không thể sử dụng cơ cấu Angular Slide mà phải sử dụng

cơ cấu Slide nghiêng

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 6

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH CHI TIẾT VÀ QUÁ TRÌNH LÀM KHUÔN

2.1 Lựa chọn chi tiết :

Chi tiết được chọn chính là khuôn ép mẫu nhựa, mẫu nhựa là chén đựng gia vị

Hình 2.1: Chén nhựa đựng gia vị

Theo thực tế chén đựng gia vị được sản xuất từ vật liệu nhựa là ABS

( Acrylon Butadiene Styrence Plastics) Đây là loại vật liệu nhựa có độ bền trung bình, giá thành không cao, thuộc loại nhựa dẻo.

Cấu tạo gồm 3 đơn phân tử Acrylonnitrile, Butadiene, Styrence Các phân tử này ảnh hưởng đến tính chất của ABS: Tính cứng, tính bền với nhiệt độ và hóa chất là do Acrylonnitrile, tính dễ gia công, tính bền của Styrene, độ dẻo độ dai

và độ va đập là của Butadiene

Hình 2: Cấu trúc vật liệu ABS

Theo thông số kỹ thuật tra bảng thì vật liệu ABS có độ co rút là 0 4 %–

0.7% Và mật độ là 1,06 g/cm2.

Do tính chất này nên khi làm khuôn chúng ta phải kể đến độ co rút của vật liệu nhưa, để sản phẩm sau khi đúc ra thỏa mãn đúng yêu cầu đề ra.

những vật liệu thông dung, giá rẻ có độ cứng khoảng 30HRC nên dễ gia công Ngoài ra tùy vào yêu cầu sản phẩm và khách hàng mà chọn các vật liệu

khác.như SKD11, SKD6…

Theo yêu cầu kỹ thuật đề ra là đúc khay xà phòng vật liệu ABS yêu cầu độ bóng cao nên ở đây em chọn vật liệu SKD11 làm khuôn đúc.

2.Chọn khuôn :

Khuôn có AnGular Slide

Khuôn luôn tiếp xúc vật liệu nhựa nóng chảy có nhiệt độ từ 150 ÷ 2000C Chịu áp lực trung bình, tải trọng va đập nhỏ, vật liệu nhựa khi nguội có độ cứng 20HB Do đó ta chọn vật liệu làm khuôn là thép SKD11.

Các đặc điểm kỹ thuật của khuôn:

1 Khuôn động áp vào khuôn tĩnh ở mặt phân khuôn

2 Bơm nhựa vào lòng khuôn

3 Mặt phân khuôn tách ra

4 Do cơ cấu của Slide nghiêng tạo 1 góc alfa (khoảng 5 đến 20 độ) so với hướng rút khuôn nên trong quá trình đẩy, khi 2 tấm đẩy dâng lên 1 đoạn L thì đầu của slide nghiêng (cũng là phần có under cut) sẽ dịch chuyển ngang 1 đoạn x = L *tan (alfa)

do đó giúp cởi phần under cut Dưới chân của Slide nghiêng có 1 con trượt chuyển động ngang giúp cho chuyển động được trơn tru

4 Thiết kế làm chén đựng gia vị bằng ProEngineer WireFi: (Mold Design)

Bước 1: Tạo Chi Tiết

Đưa mẫu vẽ vào vùng làm việc: File chọn New xuất hiện hộp thoại New chọn Manufacturing chọn Mold cavity trong hộp name đặt tên cho khuôn.

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 8

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

Thiết lập đơn vị: Setup/ Units rồi chọn mmNs chọn set / Ok/ Close/ Done Xuất hiện hộp đơn MOLD chọn Model chọn Assamble rồi chọn Chi tiết cần

là khuôn.Sau khi chọn chi tiết ta sẽ có chi tiết trong vùng làm việc

Bước 2: Tạo phôi khuôn (Khuôn đúc sẽ có kích thước 70x70x40)

Chọn Mold > Create > Reference Mold > WorkPiece chọn Manual xuất hiện hộp thoại Component create Đặt tên cho Phôi.

Chọn Solid > Extrude > Solid > Done > Both Side > Done

Chọn mặt phẳng vẽ phác họa Và tạo được khối hộp bao chi tiết.

Bước 3: Tạo mặt phân khuôn

Mold > Partsurf > Create Xuất hiện cửa sổ, nhập tên cho mặt phân khuôn Nhấn Ok và chọn Add > Flat sau đó ta chuyển sang chế độ sketch vẽ mặt phân khuôn trùng với khung của khuôn đúc Xem hình.

Bước 4: Tính toán kích thước lòng khuôn theo hệ số co rút

Như phân tích ở trên, do vật liệu nhựa có tính co rút nên ở đây ta phải tính đến hệ số co rút khi thiết kế phôi.

Từ Part > Mold > Shinkage > chọn mẫu vẽ (Tức là chi tiết cần đúc), chi tiết

sẽ thành màu đỏ Chọn By dimension > set/reset

Chọn All Dims > Shink Ratio > Before Rels Nhập

giá trị co rút vào rồi nhấn Enter > chọn Done Như

vậy ta đã thay đổi được độ co rút.

Bước 5: Tách khuôn

Menu Mold > Chọn Mold Comp

Từ thực đơn Mold Comp chọn Extract

Xuất hiện hộp thoại Creat Mold Component chọn Khuôn trên và Khuôn dưới

Bước 6: Mở Khuôn

Từ Menu Mold chọn Mold Opening chọn tiếp Define Step =>Define

Move Chọn Pick rồi nhấp vào nữa khuôn trên sau đó chọn Done Sel.

Chọn cạnh chiều để tách khuôn Nhập giá trị cần dịch chuyển 100 Chọn Done move

Sau tất cả các bước trên ta sẽ có được kết quả như sau:

Hình 2.3: Khuôn trên chén nhựa đựng gia vị

- Sơ đồ hình vẽ tách khuôn trên và khuôn dưới như sau:

Hình 3.2: Phôi dùng để gia công khuôn trên chén đựng gia vị

Kích thước phôi: L x W x H = 70mm x 70mm x 40mm

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 10

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

CHƯƠNG III LẬP QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

3.1 Phân tích khả năng công nghệ để gia công chi tiết

Trong các dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, qui trình công nghệ được xây dựng theo nguyên tắc phân tán hoặc tập trung nguyên công Do mổi máy thực hiện một nguyên công thì qui trình công nghệ được chia ra các nguyên công đơn giản có thời gian nhịp như nhau hoặc bội số của nhiều.

Theo nguyên tắc chung nguyên công thì qui trình công nghệ thực hiện trên máy phay CNC EMCO Mill 155 tự động Dựa vào nguyên tắc trên ta phân loại phương án gia công theo các đặc điểm sau:

- Nguyên công: khuôn trên chén đựng gia vị

- Dạng sản xuất: hàng khối

- Gia công nhiều vị trí

- Gia công bằng loại dao

- Phương pháp gia công tuần tự

Đây là dạng sản xuất hàng loạt vừa, để chuyên môn hóa cao và đạt năng suất cao trong điều kiện Việt Nam đường lối công nghệ thích hợp là phân tán nguyên công Ở đây là máy CNC kết hợp với đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên dùng để chế tạo Cần gia công khuôn trên của chi tiết chén đựng gia vị,

vật liệu thép C45, độ cứng 180 ÷ 320 HB, độ bóng Ra= 0.5um (Rz=3.2) Dựa theo bảng 4 chọn các phương pháp gia công như sau

Chọn phương pháp gia công là phay thô và phay tinh

3.2 Lựa chọn máy và nêu các thông số kỹ thuật của máy

Sau khi xác định các phương pháp gia công và đồ gá đặt như hình vẽ tiến hành chọn máy Ta gia công phần sơ bộ phôi bằng các máy đa năng như máy phay cơ hoặc máy bào Những phần khó như là khuôn phay bằng máy phay CNC Việc tiến hành chọn máy phụ thuộc vào độ chính xác và độ bóng bề mặt gia công Chọn máy phay CNC Mill 155 - Hãng Emco của Áo vì một số đặc điểm sau:

- Kích thước máy phù hợp với kích thước của chi tiết gia công

- Máy Mill 155 là loại máy CNC Milling 4 trục có thể gia công được các chi tiết có hình dạng 3D.

- Máy đảm bảo được năng suất gia công.

- Có nhiều ưu điểm so với các máy thông thường điều khiển bằng tay nhờ thực hiện bằng cách nạp chương trình từ máy vi tính vào máy.

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của máy

Positioning variation acc to VDI 3441(X

logic

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 12

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

Electrical connection

Safety devices

Fully enclosed working area, axis overtravel

Limit swiches, door limit switch,

Dimensions

3.3 Lựa chọn thứ tự các nguyên công

Bảng 3.3: Phương án chọn các nguyên công

Lựa chọn dao phù hợp cho từng bước công nghệ hoặc từng nguyên công

Sau đây là hình vẽ cụ thể và chi tiết các loại dao hãng MISUBISHI

Bảng 3.5: Tên các dao phay

Angle milling cutter Dao phay góc

Cylindrical milling

Dao phay mặt trụ cutter

Face milling cutter Dao phay mặt đầu

Form-relieved cutter Dao phay hớt lưng

Gang milling cutter Dao phay tổ hợp

Helical tooth cutter Dao phay răng xoắn

Inserted-blade milling

Dao phay răng ghép cutter

Key- seat milling

Dao phay rãng then

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 14

-Plain milling cutter Dao phay đơn

Right-hand milling Dap phay răng xoắn

Slot milling cutter Dao phay rãnh

Shank-type cutter Dao phay ngón

Stagged tooth milling

Dao phay răng so le cutter

T-slot cutter Dao phay rãnh chữ T

Three-side milling

Dao phay đĩa 3 mặt cắt cutter

Two-lipped end mills Dao phay rãnh then

3.5 Chọn dao cho từng bước gia công:

Bước 1: Phay mặt đầu

Dao APX3000R325SA32SA , Hãng dao Mishubishi Hình vẽ :

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 15

-SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 16

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

Bước 2: Phay thô mặt khuôn

Chọn dao APX3000R162SA16S , Hãng dao Mishubishi Hình vẽ :

Bước 3: Phay bán tinh mặt khuôn

Chọn dao cắt VF2SDBR0400 Ball Nose của hãng dao Mishubishi, hình vẽ:

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 18

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

Bước 4: Phay tinh mặt khuôn

Chọn dao cắt VF2SDBR0200S04 Ball Nose của hãng dao Mishubishi, hình vẽ:

3.6.1 Cơ sở lựa chọn tính toán và thông số cắt:

+ Lượng chạy dao phút:

Vf = fz n Zn (mm/phút)

3.6.2 Bước 1: Phay mặt đầu

1 Chọn dao cắt: APX3000R323SA32SA , Hãng dao Mishubishi

Tra bảng Datasheet của dao có được:

Số lưỡi răng: Z=5(răng)

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 20

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

Lượng dư gia công thô: 3,5mm

Lượng dư gia công tinh: 0,5mm

3.6.3 Bước 2: Phay thô mặt khuôn

1 Thông số của dao:

Tra bảng Datasheet của dao có được:

Lượng dư gia công thô:10 mm

3.6.4 Bước 3: Phay bán tinh mặt khuôn

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 22

-Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Ths.Trần Đình Sơn

Chọn dao cắt VF2SDBR0400 Ball Nose của hãng dao Mishubishi, hình vẽ:

Tra bảng Datasheet của dao có được

Thông số của dao:

Z = 2 răng, D1 = 8 mm, D5 = 7.85 mm, D4 = 8 mm, R = 4

mm, L3 = 27 mm, L1 = 90 mm, Type: 2

Với điều kiện phay bán tinh nên chọn vật liệu cắt (-45HRC)

Lượng dư gia công tinh: 3mm

3.6.5 Bước 4: Phay tinh mặt khuôn

Chọn dao cắt VF2SDBR0200S04 Ball Nose của hãng dao Mishubishi, hình vẽ:

Tra bảng Datasheet của dao có được

Thông số của dao:

Z = 2 răng, D1 = 4 mm, D5 = 3.9 mm, D4 = 4 mm, R = 2 mm,

L3 = 8 mm, L1 = 60 mm, Type: 2

SVTH: Huỳnh Tấn Quý – Lớp: 11C1CTSGLT Trang 24