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 môhình 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,

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 kíchthước phù hợp với kích thước cơ thể con người, động tác của cơ thể con người, và cóthích 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 sửdụng mà nó cần phải đáp ứng yêu cầu về thẩm mỹ Thẩm mỹ chính là phần hồn củasản phẩm Thẩm mỹ là một phần của chất lượng sản phẩm kết tinh nên giá trị sảnphẩm

1.3 Tính an toàn

Sản phẩm được thiết kế và chế tạo phải có cường độ lực học đủ lớn, ổn định và antoàn với môi trường Tức là ngoài việc thoả mãn nhiều yêu cầu về sử dụng ghế cònphải có lợi cho sức khoẻ và sự an toàn cho người sử dụng, không gây độc hại haythương tích cho con người Trong quá trình sản xuất, sử dụng hay xử lý thu hồi sảnphẩm đều không được tạo ra sự ô nhiễm cho môi trường hay gây hại cho sức khoẻ conngười

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 tyParametric Technology Corporation (PTC) Đây là phần mềm chuyên nghiệp tronglĩnh vực thiết kế và gia công khuôn mẫu

Creo Parametric là phần mềm quản lý dữ liệu dưới dạng tham số, nhờ đó có thểthay 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 tíchhợp lập bản vẽ theo thông số, chẳng hạn như Creo Parametric, chia sẻ dữ liệu với cácModule khác Creo Parametric là một phần mềm ứng dụng cơ bản trong một thanhcông cụ mạnh mẽ có thể làm việc trong một số môi trường tích hợp và đồng bộ Cácđối tượng được tạo trong Creo Parametric có thể được chia sẻ trong các trình ứngdụng 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 môhình 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 Khảnăng chịu va đập và độ dai của nó thay đổi không đáng kể ở nhiệt độ thấp, độ ổn địnhdưới 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 Clickvào 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 họcsản phẩm hợp lý (bề dày đồng nhất, các đoạn chuyển tiếp,…)tránh được các lỗi trênsản phẩm và tăng thời gian điền đầy rút ngắn thời gian chu kì ép phun và chế tạokhuôn

+ 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, tínhchịu nhiệt, mà còn ảnh hưởng đến thẩm mỹ và giá thành sản phẩm Tuy nhiên, cầntránh 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 sảnphẩm nhựa ép phun, phải được làm nguội đủ trước khi lấy ra khỏi khuôn để tránh bịméo mó, do đó sản phẩm có bề dày lớn đòi hỏi thời gian làm nguội lâu Theo lýthuyết, thời gian chu kì tương đương với bình phương bề dày thành sản phẩm, nên sảnphẩm càng dày thì thời gian chu kì càng dài, làm giảm năng xuất dẫn đến tăng giáthành sản phẩm

+ Thứ hai, tiết diện quá dày sẽ tạo nên bọng rỗng, túi khí và vết lõm Nếu có thể, nênđảm bảo bề dày đồng đều cho sản phẩm Tuy nhiên, nếu yêu cầu phải thay đổi bề dàythì cần lưu ý rằng, trong quá trình điền đầy, nhựa (keo) sẽ chảy theo hướng có cản trởdòng nhỏ nhất Dòng chảy không đều sẽ ảnh hưởng tới quá trình điền đầy khuôn làmảnh 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 khoảng0.25° 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 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 mặtsản phẩm và mặt khuôn sẽ rất lớn Khi đó, sản phẩm sẽ bị kẹt lại trong khuôn hoặcnếu đẩy ra ngoài đi chăng nữa thì bề mặt sản phẩm cũng sẽ bị lỗi bởi lực chốt đẩy quálớn làm thụn bề mặt

Đồ thị bên dưới thể hiện mối quan hệ góc vát và chiều sâu vát Với giá trị chiều sâuvát và bề rộng vát có thể tra đồ thị để tìm ra góc vát hợp lí Hoặc có thể tính theo côngthức sau:

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

Áp dụng công thức tính góc thoát khuôn cho sản phẩm

- 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 Hiểumột 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 khisản 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 chọnMold 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, tạochương 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 tạolập mô hình tham chiếu Có 3 chọn lựa để tạo mô hình tham chiếu từ mô hìnhthiết kế:

+ Merge by Reference: Chỉ sao chép hình học mô hình thiết kế sang mô hìnhtham 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 tínhnăng lệnh của mô hình thiết kế Những thay đổi trong mô hình thiết kế sẽ đượccập 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:

+ 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 màmodule cung cấp sẵn

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

Sử dụng linh hoạt các công cụ và kiến thức có sẵn về mặt phân khuôn để tạođược 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 mặtphân khuôn

+ Trích xuất mô hình *.part: Mold Component > Cavity Insert > Chọn thể tíchcần 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

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

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

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 > Chọnmặt 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 tađược 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 đườnghàn tốt hơn ta tăng nhiệt độ tại các vị trí này bằng gia nhiệt khuôn để độ đồngnhất 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 cầnchú 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 làmnguội 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 kênhlàm 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 sảnphẩm khác nhau

6 Hệ thống thoát khí

- Qua phân tích vị trí tập trung các bọt khí gần cạnh các mặt phân khuôn vì vậy

ta sẽ chọn cách thoát khí bằng phương pháp rãnh thoát khí trên mặt phânkhuôn

- Rãnh thoát khí được bố trí ở mặt phân khuôn sẽ dễ gia công và vệ sinh Nhữngrãnh này đóng vai trò như một cầu nối giữa lòng khuôn và môi trường ngoàigiúp đưa không khí thoát ra khỏi lòng khuôn

- Cấu tạo của rãnh thoát khí thể hiện ở hình dưới, và được chia làm hai phầnchính: rãnh dẫn và rãnh thoát