THỰC tập THIẾT kế CHẾ tạo KHUÔN mẫu báo cáo cuối kỳ đề tài THIẾT kế CHẾ tạo KHUÔN GHẾ NHỰA NHỎ sử DỤNG PHẦN mềm CREO 5 0

Tiếp theo tiến trình tạo mô hình đó, một bản vẽ theo phép chiếu vuông góc có thể được tạo theo chế độ DRAWING, thành phần đó có thể lắp ghép với các thành phần khác trong chế độ... Kiểm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY



THỰC TẬP THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN MẪU

Báo cáo cuối kỳ

BUỔI: CHIỀU THỨ 7 ,TIẾT: 7-12 SVTH: PHẠM VŨ HOÀI PHONG 16144342

HỌC KỲ: 1 – NĂM HỌC: 2019- 2020 GVHD: Th.s HUỲNH ĐỖ SONG TOÀN

TP HỒ CHÍ MINH- 12/2019

MỤC LỤC

Chương 1 THIẾT KẾ SẢN PHẨM CHO KHUÔN ÉP PHUN 4

1 Những yêu cầu chung của sản phẩm ghế nhựa. 4

1.1 Yêu cầu về công năng 4

1.2 Yêu cầu về thẩm mỹ 4

1.3 Tính an toàn 4

2 Thiết kế ghế nhựa bằng phần mềm creo 4

2.1 Giới thiệu phần mềm creo 4

2.2 Tiến hành thiết kế. 5

2.3 Chọn vật liệu, tính toán khối lượng và thể tích sản phẩm 10

2.4 Kiểm tra bề dày của sản phẩm 13

2.5 Tính toán góc thoát khuôn cho sản phẩm 15

2.6 Hệ số co rút sản phẩm 18

Chương 2 TÁCH KHUÔN SẢN PHẨM GHẾ NHỰA BẰNG CREO 19

1 Giới thiệu. 19

2 Các bước thực hiện tách khuôn trong Creo 19

3 Tiến hành tách khuôn. 19

Chương 3 THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN CHO GHẾ NHỰA 24

1 Phân tích CAE tìm vị trí cổng phun nhựa tốt nhất. 24

2 Tính toán kênh dẫn nhựa: 24

3 Phân tích CAE để kiểm tra đường hàn và vị trí tập trung bọt khí 25

4 Phân tích CAE quá trình điền đầy của nhựa 26

5 Phân tích thiết kế hệ thống làm nguội 30

6 Hệ thống thoát khí 31

7 Hệ thống đẩy 32

8 Thiết kế cơ cấu mở các phân khuôn mặt bên 34

9 Thiết kế các chi tiết tiêu chuẩn và lắp ráp bộ khuôn hoàn chỉnh 35

9.1 Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng 35

9.2 Vòng định vị và bulong giữ của bạc cuốn phun 35

9.3 Tấm kẹp trên, tấm kẹp dưới, tấm đỡ và bu lông giữ 36

10 Xuất file các bản vẽ và gia công lòng khuôn 37

10.1 Xuất file các bản vẽ 37

10.2 Ứng dụng Creo Parametric gia công khuôn 39

• TÀI LIỆU THAM KHẢO: 40

Chương 1 THIẾT KẾ SẢN PHẨM CHO KHUÔN ÉP PHUN

1 Những yêu cầu chung của sản phẩm ghế nhựa

1.1 Yêu cầu về công năng

Công năng là quan hệ giữa sản phẩm và con người Do đó ghế được thiết kế kích thước phù hợp với kích thước cơ thể con người, động tác của cơ thể con người, và có thích ứng với môi trường xung quanh

Phù hợp với tập quán sinh hoạt của con người, hiệu suất cao, dễ chịu, an toàn

1.2 Yêu cầu về thẩm mỹ

Trong lĩnh vực thiết kế sản phẩm không chỉ cần đáp ứng yêu cầu về công năng sử dụng mà nó cần phải đáp ứng yêu cầu về thẩm mỹ Thẩm mỹ chính là phần hồn của sản phẩm Thẩm mỹ là một phần của chất lượng sản phẩm kết tinh nên giá trị sản phẩm

2 Thiết kế ghế nhựa bằng phần mềm creo

2.1 Giới thiệu phần mềm creo

Creo Parametric là một trong những phần mềm CAD/CAM nổi tiếng của công ty Parametric Technology Corporation (PTC) Đây là phần mềm chuyên nghiệp trong lĩnh vực thiết kế và gia công khuôn mẫu

Creo Parametric là phần mềm quản lý dữ liệu dưới dạng tham số, nhờ đó có thể thay đổi kích thước hình dáng sản phẩm thiết kế nhanh chóng

Creo Parametric có thể giao tiếp với các phần mềm khác như: AutoCAD, Mechanical Desktop, Moldflow, Visi, …

Creo Parametric là một phần mềm hoàn toàn được tích hợp Các chương trình tích hợp lập bản vẽ theo thông số, chẳng hạn như Creo Parametric, chia sẻ dữ liệu với các Module khác Creo Parametric là một phần mềm ứng dụng cơ bản trong một thanh công

cụ mạnh mẽ có thể làm việc trong một số môi trường tích hợp và đồng bộ Các đối tượng được tạo trong Creo Parametric có thể được chia sẻ trong các trình ứng dụng khác

Do tính tương quan về tham số của một thành phần nên các thay đổi được thực hiện đối với một đối tượng trong chế độ này sẽ được phản ánh trong các chế độ khác Ví

dụ, một thành phần có thể tạo mô hình trong chế độ PART Tiếp theo tiến trình tạo mô hình đó, một bản vẽ theo phép chiếu vuông góc có thể được tạo theo chế độ

DRAWING, thành phần đó có thể lắp ghép với các thành phần khác trong chế độ

ASSEMBLY, khi trong môi trường PART, DRAWING hay ASSEMBLY người dùng

có thể thực hiện một thay đổi với một tham số của thành phần đó

2.2 Tiến hành thiết kế

- Tạo khối cơ bản của ghế bằng lệnh Blend và có kích thước như hình

- Tiếp tục dùng lệnh Blend cắt và Mirror để tạo dáng chân cho ghế

- Dùng lệnh Round để bo tròn các cạnh

- Dùng Shell để tạo độ dày của thành ghế

- Extrude cắt để hoàn thành tạo hình ghế

- Tạo gân tăng độ cứng vững cho ghế bằng lệnh Sweep

- Tạo chân ghế bằng Extrude

- Tạo các lỗ thoáng khí và đường viền để tăng tính thẩm mĩ

- Dùng lệnh Boundary Blend để tạo hoa văn trang trí làm điểm nhấn thẩm mĩ cho sản phẩm

- Sản phẩm ghế nhựa được thiết kế xong

2.3 Chọn vật liệu, tính toán khối lượng và thể tích sản phẩm

Nhựa ABS (Acrylonitrin butadien styren): cứng, rắn, nhưng không giòn,cách điện,

không thấm nước, tính chất đặc trưng của ABS là khả năng chịu va đập và độ dai Khả năng chịu va đập và độ dai của nó thay đổi không đáng kể ở nhiệt độ thấp, độ ổn định dưới tác dụng của trọng lực rất tốt

Để tính toán thể tích hay khối lượng sản phẩm ta cần phải biết được vật liệu của sản phẩm và khối lượng riêng của vật liệu đó Trên Creo để tiến hành thêm vật liệu cho chi tiết ta thực hiện các bước sau

Bước 1: chọn File > Prepare > Model Properties

Bước 2: trên bảng Model Properties chọn Change Material

Bước 3: chọn Standard Materials Granta Design

Bước 4: chọn vật liệu cần thêm cho sản phẩm và tích chọn Assign A Material To Model sau đó chọn Ok để hoàn thành

- Sau khi chọn vật liệu xong qua trang Analysis ta chọn Mass Properties Sau đó Click vào Preview để xem Kết quả

2.4 Kiểm tra bề dày của sản phẩm

- Do lúc đầu ta tạo bề dày của ghế bằng lệnh Shell với độ dày thành là 3mm

cho nên phần lớn bề dày của ghế là 3mm Tuy nhiên, tại một số vị trí như mặt

cắt ngang qua đường gân chịu lực ở chân của ghế có độ dày cao hơn

- Để kiểm tra độ dày của sản phẩm một cách tổng thể ta vào lệnh Analysis >

Chọn Thickness > Tại Referance ta nhấn chuột chọn chi tiết cần kiểm tra >

Nhấn Compute và chờ phần mềm kiểm tra cho kết quả

- Một sản phẩm nhựa có bề dày hợp lý có thể đem lại các lợi ích sau đây:

+ Rút ngắn thời gian chu kì ép phun và chế tạo khuôn Khi thiết kế hình dáng hình học sản phẩm hợp lý (bề dày đồng nhất, các đoạn chuyển tiếp,…)tránh được các lỗi trên sản phẩm và tăng thời gian 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 tiết quá 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 ép phun, 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 bình phương bề dày thành sản phẩm, nên sản phẩm càng dày thì thời gian chu kì càng dài, làm giảm năng 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 dày đồng đều cho sản phẩm Tuy nhiên, nếu yêu cầu phải thay đổi bề dày thì cần lưu ý rằng, trong quá trình điền đầy, nhựa (keo) sẽ chảy theo hướng có cản trở dòng nhỏ nhất Dòng chảy không đều sẽ ảnh hưởng tới quá trình điền đầy khuôn làm ảnh hưởng tới chất lượng cũng như thẩm mỹ bề mặt sản phẩm

- Dưới đây là một vài ví dụ điển hình:

Sản phẩm bị lổ (bọng) khí khi thành sản phẩm quá dày

2.5 Tính toán góc thoát khuôn cho sản phẩm

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

Ở các khuôn có lõi ngắn hay lòng khuôn nông (nhỏ hơn 5 mm) góc côn ít nhất khoảng 0.25° mỗi bên, khi chiều sâu lòng khuôn và lõi tăng từ 1 đến 2 inch (25.4 ÷ 50.8 mm) góc côn nên tăng lên là 2° mỗi bên Góc côn cần thiết đối với nhựa Polyolefins và Acetals và có kích thước nhỏ góc côn chỉ khoảng 0.5°, nhưng đối với sản phẩm có

Hình 33 Sản phẩm bị cong vênh

Hình 34 Các dạng khuyết tật khác

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 tối thiểu cũng phải là 1,5° Cần chú ý rằng góc côn càng nhỏ, yêu cầu lực đẩy càng lớn; do đó, có thể làm hỏng sản phẩm nếu sản phẩm chưa đông cứng hoàn toàn

Khi không thiết kế góc thoát khuôn hay thiết kế không đúng thì ma sát giữa bề mặt sản phẩm và mặt khuôn sẽ rất lớn Khi đó, sản phẩm sẽ bị kẹt lại trong khuôn hoặc nếu đẩy

ra ngoài đi chăng nữa thì bề mặt sản phẩm cũng sẽ bị lỗi bởi lực chốt đẩy quá lớn làm thụn bề mặt

Đồ thị bên dưới thể hiện mối quan hệ góc vát và chiều sâu vát Với giá trị chiều sâu vát

và bề rộng vát có thể tra đồ thị để tìm ra góc vát hợp lí Hoặc có thể tính theo công thức sau:

[C: chiều cao vát (mm); A: bề rộng vát (mm)]

Áp dụng công thức tính góc thoát khuôn cho sản phẩm

arctan (16.5/154) = 6°6”

Vậy sản phẩm đạt yêu cầu thoát khuôn

2.6 Hệ số co rút sản phẩm

- Hệ số co rút của (hay còn gọi là độ co ngót, tỷ lệ co rút nhựa) là hiện tượng thay đổi thể tích của nhựa khi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn Đối với khuôn ép nhựa, độ co rút của nhựa trong khuôn ép là quá trình thay đổi thể tích của sản phẩm trước và sau quá trình làm mát

- Mức độ co rút trong khuôn ép nhựa được xác định bằng thông số vật lý của nhựa kết

hợp với kinh nghiệm của người thiết kế khuôn đối với từng loại nhựa khác nhau Hiểu một cách đơn giản là để làm ra một sản phẩm bằng công nghệ ép phun thì người thiết

kế chỉ cần làm cho lòng khuôn lớn hơn sản phẩm mong muốn một tỷ lệ nào đó để khi sản phẩm được ép ra, co lại đúng với kích thước mà người thiết kế mong muốn

- Khi tiến hành tách khuôn sản phẩm, ở giai đoạn chọn phôi để tách khuôn, ta chọn Mold và chọn một hộp thoại mới sẽ xuất hiện

Trong hộp thoại trên, ta chọn 1 + S tại mục Formula Tại vị trí Coordinate System chọn vào mũi tên và chọn gốc toạ độ của cái ghế Nhập giá trị Shrink Ratio là 0.005 Như vậy ta đã hoàn thành việc áp dụng hệ số co rút theo tỉ lệ cho sản phẩm

Chương 2 TÁCH KHUÔN SẢN PHẨM GHẾ NHỰA BẰNG CREO

1 Giới thiệu

Thiết kế khuôn là một module quan trọng của Creo Parametric, có khả năng thiết kế hoàn chỉnh một bộ khuôn với các công cụ thiết kế, mô phỏng tính toán, tạo chương trình NC

Phần mềm Creo cung cấp module Mold Cavity trong Manufacturing để hỗ trợ thiết

kế và chế tạo khuôn ép nhựa Để vào module này thực hiện như sau: File > New > Manufacturing > Mold Cavity > Ok

Lưu ý: bỏ chọn ở Use default template để không sử dụng template mặc định Sau đó chọn “mmns_mfg_mold” (hệ đơn vị milimet newton second)

2 Các bước thực hiện tách khuôn trong Creo

- Tạo mô hình tham chiếu sản phẩm nhựa

- Hệ số co rút của vật liệu

- Tạo phôi - Tạo mặt phân khuôn

- Tách khuôn, bao gồm: chia thể tích và trích xuất mô hình *.part từ thể tích

3 Tiến hành tách khuôn

- Bước 1: Tạo mô hình tham chiếu

Thực hiện như sau: Mold > Reference Model > Chọn mô hình thiết kế để tạo lập

mô hình tham chiếu Có 3 chọn lựa để tạo mô hình tham chiếu từ mô hình thiết

kế:

+ Merge by Reference: Chỉ sao chép hình học mô hình thiết kế sang mô hình

tham chiếu, không sao chép tính năng lệnh Những thay đổi trong mô hình thiết

kế sẽ được cập nhật trong mô hình tham chiếu, và không có chiều ngược lại

+ Same Model: Mô hình tham chiếu chính là mô hình thiết kế + Inherited: Mô hình tham chiếu được thừa kế cả thông tin hình học và tính năng

lệnh của mô hình thiết kế Những thay đổi trong mô hình thiết kế sẽ được cập

nhật trong mô hình tham chiếu, và không có chiều ngược lại

Thông thường lựa chọn Same Model để tạo, có mô hình tham chiếu sau:

- Bước 2: Tạo phôi

Thực hiện: Mold > Workpiece

Có 3 cách tạo phôi:

+ Automatic Workpiece: Tạo phôi tự động

+ Assemble Workpiece: Lắp phôi có sẵn

+ Create Workpiece: Tạo phôi trực tiếp bằng các lệnh trong Creo

- Bước 3: Tạo mặt phân khuôn

Có thể tạo mặt phân khuôn bằng cách thủ công hoặc bằng các lệnh tự động mà module cung cấp sẵn

Sản phẩm này được tạo mặt phân khuôn bằng tay bằng công cụ Parting Surface:

Sử dụng linh hoạt các công cụ và kiến thức có sẵn về mặt phân khuôn để tạo được các mặt phân khuôn như hình dưới đây

- Bước 4: Tách khuôn

+ Chia thể tích khuôn: Mold Volume > Volume Split > Chọn mặt phân khuôn Phần mềm sẽ tự động chia thể tích phôi thành các nửa khuôn ngăn bằng mặt phân khuôn

+ Trích xuất mô hình *.part: Mold Component > Cavity Insert > Chọn thể tích cần trích xuất > Ok

Để quản lý hiển thị mặt phân khuôn, thể tích, mô hình *.prt bằng cách: Mold > Mold Display > giấu (blank) hoặc hiện (unblank)

Quá trình tách khuôn hoàn thành ta được sản phẩm

Chương 3 THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN CHO GHẾ

NHỰA

1 Phân tích CAE tìm vị trí cổng phun nhựa tốt nhất

- Dùng creo để phân tích: Applications -> Mold Analysis -> Automatic Gate Creation

Đây là vị trí cổng phun phần mềm chọn

2 Tính toán kênh dẫn nhựa:

- Theo lý thuyết: Với chiếc ghế như sản phẩm này thì ta chỉ cần một lòng

khuôn là đủ nên ta chọn cách phun trực tiếp Theo công thức tính miệng

Phun trực tiếp sau đây:

D1 = 1.25xT1 = 1.25x2 = 3 (mm);

A1 = 3’’

- Thiết kế kênh dẫn nhựa trên phần mềm: Vào Model chọn Revolve > Chọn mặt phẳng Front làm mặt phẳng để vẽ và vẽ biên dạng sau > OK

3 Phân tích CAE để kiểm tra đường hàn và vị trí tập trung bọt khí

- Tiếp tục dùng phần mềm creo trong môi trường Mold Analysis để phân tích ta được các kết quả

+ hình ảnh các đường hàn

Đường hàn xuất hiện ở các vị trí này là điều khó tránh khỏi, để cải thiện đường hàn tốt hơn ta tăng nhiệt độ tại các vị trí này bằng gia nhiệt khuôn để độ đồng nhất khi nhựa gặp nhau ở các vị trí này tốt hơn

Kiểu mô phỏng đối xứng : ¼

Thời gian điền đầy: 2.112 s

Áp suất phun lớn nhất : 154 MPa

Các kết quả chi tiết quá trình phân tích:

- Sự biến dạng

- Thời gian điền đầy

- Áp suất điền đầy

- Nhiệt độ nhựa bề mặt

- Biểu đồ tốc độ dòng chảy

- Biểu đồ lực kẹp

- Biểu đồ áp suất

5 Phân tích thiết kế hệ thống làm nguội

- Các kênh làm nguội phải đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt nhưng cần chú

ý đến độ bền cơ học của vật liệu khuôn

- Đường kính kênh làm nguội phải lớn hơn 8mm (8 hoặc 10) để dễ gia công

và phải giữ nguyên như vậy để tránh tốc độ chảy của chất lỏng đang làm nguội khác nhau do đường kính các kênh làm nguội khác nhau

- Nên chia hệ thống làm nguội ra nhiều vùng làm nguội để tránh các kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn

- 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

- Lưu ý đến hiện tượng cong vênh do sự co rút khác nhau khi bề dày sản

phẩm khác nhau