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
THIẾT KẾ SẢN PHẨM CHO KHUÔN ÉP PHUN
Những yêu cầu chung của sản phẩm ghế nhựa
1.1 Yêu cầu về công năng
Công năng của ghế thể hiện mối quan hệ giữa sản phẩm và con người, với thiết kế kích thước phù hợp với cơ thể và động tác của người sử dụng, đồng thời 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 thiết kế sản phẩm, việc đáp ứng yêu cầu về công năng sử dụng là cần thiết, nhưng yếu tố thẩm mỹ cũng không kém phần quan trọng Thẩm mỹ chính là linh hồn của sản phẩm, góp phần tạo nên chất lượng và giá trị của nó.
Sản phẩm cần được thiết kế và chế tạo với cường độ lực học cao, ổn định và an toàn cho môi trường Điều này không chỉ đảm bảo đáp ứng các yêu cầu sử dụng mà còn mang lại lợi ích cho sức khỏe và sự an toàn của người dùng, tránh gây độc hại hay thương tích Trong suốt quá trình sản xuất, sử dụng và xử lý thu hồi, sản phẩm phải không tạo ra ô nhiễm môi trường hay ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người.
Thiết kế ghế nhựa bằng phần mềm creo
2.1 Giới thiệu phần mềm creo
Creo Parametric là phần mềm CAD/CAM nổi bật của công ty Parametric Technology Corporation (PTC), chuyên dụng cho 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 phần mềm tích hợp hoàn toàn, cho phép chia sẻ dữ liệu giữa các module khác nhau Đây là một ứng dụng cơ bản trong một thanh công cụ mạnh mẽ, hoạt động hiệu quả trong nhiều môi trường tích hợp và đồng bộ Các đối tượng được tạo ra trong Creo Parametric có khả năng chia sẻ với các ứng dụng khác.
Do sự tương quan giữa các tham số của thành phần, mọi thay đổi đối với một đối tượng trong chế độ này sẽ được phản ánh trong các chế độ khác Chẳng hạn, một thành phần có thể tạo mô hình trong chế độ PART, và sau đó, một bản vẽ theo phép chiếu vuông góc có thể được tạo ra từ mô hình đó.
Trong môi trường PART, DRAWING hoặc ASSEMBLY, người dùng có thể thực hiện thay đổi một tham số của thành phần DRAWING, cho phép lắp ghép với các thành phần khác trong chế độ ASSEMBLY.
- 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) là một loại vật liệu cứng, rắn, không giòn, có khả năng cách điện và không thấm nước Đặc trưng nổi bật của ABS là khả năng chịu va đập và độ dai, với sự thay đổi không đáng kể ở nhiệt độ thấp và độ ổn định tốt dưới tác dụng của trọng lực Để tính toán thể tích hoặc khối lượng sản phẩm, cần biết vật liệu và khối lượng riêng của nó Trên phần mềm Creo, để thêm vật liệu cho chi tiết, người dùng cần thực hiện các bước cụ thể.
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
Bề dày của ghế được tạo ra bằng lệnh Shell với độ dày thành là 3mm, do đó phần lớn bề dày của ghế đạt 3mm Tuy nhiên, ở một số vị trí như mặt cắt ngang qua đường gân chịu lực ở chân ghế, độ dày có thể cao hơn.
Để kiểm tra độ dày tổng thể của sản phẩm, bạn vào lệnh Analysis, chọn Thickness, sau đó tại Referance, nhấn chuột chọn chi tiết cần kiểm tra Cuối cùng, nhấn Compute và chờ phần mềm cung cấp 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 kỳ ép phun và chế tạo khuôn bằng cách thiết kế hình dáng sản phẩm hợp lý, với bề dày đồng nhất và các đoạn chuyển tiếp hợp lý Điều này giúp tránh các lỗi trên sản phẩm và tăng thời gian điền đầy, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất.
+ 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 đến độ cứng vững, tính cách điện, tính chịu nhiệt, thẩm mỹ và giá thành Tuy nhiên, cần tránh thiết kế chi tiết quá dày để đảm bảo hiệu quả và tính thẩm mỹ của sản phẩm.
Khi bề dày thành sản phẩm tăng, thời gian chu kỳ nguội cũng tăng theo Đối với sản phẩm nhựa ép phun, việc làm nguội đủ trước khi lấy ra khỏi khuôn là rất quan trọng để tránh méo mó Sản phẩm có bề dày lớn cần thời gian làm nguội lâu hơn Theo lý thuyết, thời gian chu kỳ tỉ lệ với bình phương bề dày thành sản phẩm, do đó, sản phẩm càng dày thì thời gian chu kỳ càng dài, dẫn đến năng suất giảm và giá thành sản phẩm tăng.
Tiết diện quá dày có thể dẫn đến việc hình thành bọng rỗng, túi khí và vết lõm trên sản phẩm Để đảm bảo chất lượng, nên duy trì bề dày đồng đều Nếu cần thay đổi bề dày, cần lưu ý rằng nhựa (keo) sẽ chảy theo hướng có cản trở dòng nhỏ nhất, điều này có thể gây ra dòng chảy không đều và ảnh hưởng đến quá trình điền đầy khuôn, từ đó tác động đến chất lượng và 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
Hình 33 Sản phẩm bị cong vênh
2.5 Tính toán góc thoát khuôn cho 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 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 đúng cách, ma sát giữa bề mặt sản phẩm và mặt khuôn sẽ tăng cao, dẫn đến việc sản phẩm có thể bị kẹt lại trong khuôn hoặc bị lỗi bề mặt do lực chốt đẩy quá lớn Đồ thị dưới đây minh họa mối quan hệ giữa góc vát và chiều sâu vát, cho phép tra cứu để xác định góc vát hợp lý dựa trên chiều sâu và bề rộng vát, hoặc có thể tính toán theo công thức đã cung cấp.
[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 nhựa, hay còn gọi là độ co ngót, là hiện tượng thay đổi thể tích khi nhựa chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn Trong khuôn ép nhựa, độ co rút diễn ra trong quá trình làm mát, ảnh hưởng đến kích thước sản phẩm trước và sau khi hoàn thiện.
Mức độ co rút trong khuôn ép nhựa phụ thuộc vào các thông số vật lý của nhựa và kinh nghiệm của người thiết kế khuôn Để sản xuất sản phẩm bằng công nghệ ép phun, người thiết kế cần tạo lòng khuôn lớn hơn sản phẩm mong muốn một tỷ lệ nhất định, nhằm đảm bảo sản phẩm sau khi ép ra sẽ co lại đúng kích thước dự kiến.
- 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
TÁCH KHUÔN SẢN PHẨM GHẾ NHỰA BẰNG CREO
Giới thiệu
Thiết kế khuôn là một module quan trọng trong Creo Parametric, cho phép người dùng thiết kế toàn bộ bộ khuôn bằng các công cụ thiết kế, mô phỏng tính toán và tạo chương trình NC.
Phần mềm Creo có module Mold Cavity trong Manufacturing, giúp thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa Để truy cập vào module này, bạn thực hiện theo các bước: 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).
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.
Tiến hành tách khuôn
- Bước 1: Tạo mô hình tham chiếu.
Để tạo lập mô hình tham chiếu, bạn thực hiện theo các bước sau: vào Mold > Reference Model > chọn mô hình thiết kế Có ba lựa chọn để tạo mô hình tham chiếu từ mô hình thiết kế.
Kết hợp theo tham chiếu: Chỉ sao chép hình học của mô hình thiết kế sang mô hình tham chiếu mà không sao chép các tính năng lệnh Mọi thay đổi trong mô hình thiết kế sẽ tự động được cập nhật trong mô hình tham chiếu, nhưng không có sự cập nhật ngược lại.
+ Same Model: Mô hình tham chiếu chính là mô hình thiết kế.
Mô hình tham chiếu được thừa kế thông tin hình học và tính năng lệnh từ mô hình thiết kế Mọi thay đổi trong mô hình thiết kế sẽ tự động cập nhật vào mô hình tham chiếu, nhưng không có sự cập nhật ngược lại.
Thông thường lựa chọn Same Model để tạo, có mô hình tham chiếu sau:
+ 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
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.
Chia thể tích khuôn là quá trình quan trọng, trong đó Mold Volume lớn hơn Volume Split và cần chọn mặt phân khuôn Phần mềm sẽ tự động chia thể tích phôi thành các nửa khuôn, ngăn cách bởi mặt phân khuôn.
Để trích xuất mô hình *.part, bạn cần vào Mold Component, chọn Cavity Insert, sau đó chọn thể tích cần trích xuất và nhấn Ok Để quản lý hiển thị mặt phân khuôn, thể tích và mô hình *.prt, hãy vào Mold, chọn Mold Display và thực hiện việc giấu (blank) hoặc hiện (unblank) theo nhu cầu.
Quá trình tách khuôn hoàn thành ta được sản phẩm.
THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN CHO GHẾ NHỰA
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.
Tính toán kênh dẫn nhựa
Theo lý thuyết, để sản xuất chiếc ghế này, chỉ cần một lòng khuôn duy nhất, vì vậy phương pháp phun trực tiếp là lựa chọn tối ưu.
Phun trực tiếp sau đây:
- 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.
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 cho thấy sự xuất hiện không thể tránh khỏi ở những vị trí này Để cải thiện chất lượng đường hàn, cần tăng nhiệt độ tại các vị trí đó bằng cách gia nhiệt khuôn, giúp tăng cường độ đồng nhất khi nhựa gặp nhau.
+ Hình ảnh các vị trí tập trung bọt khí
Vị trí tập trung bọt khí chủ yếu ở cạnh các mặt phân khuôn Để khắc phục tình trạng này, chúng ta sẽ sử dụng các rãnh thoát khí ở mặt phân khuôn.
Phân tích CAE quá trình điền đầy của nhựa
Kiểu mụ phỏng đối xứng : ẳ
Thời gian điền đầy: 2.112 s Áp suất phun lớn nhất : 154 MPa
Các kết quả chi tiết quá trình phân tích:
- Nhiệt độ nhựa bề mặt
- Biểu đồ tốc độ dòng chảy
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 của kênh làm nguội cần phải lớn hơn 8mm (có thể là 8 hoặc 10mm) để thuận tiện cho quá trình gia công Việc giữ nguyên kích thước này là rất quan trọng nhằm tránh sự khác biệt trong tốc độ chảy của chất lỏng làm nguội, do sự không đồng nhất về đường kính của các kênh.
- 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.
Hệ thống thoát khí
Qua việc phân tích vị trí tập trung các bọt khí gần cạnh các mặt phân khuôn, chúng ta sẽ áp dụng phương pháp rãnh thoát khí trên mặt phân khuôn để tối ưu hóa quá trình thoát khí.
Rãnh thoát khí trên mặt phân khuôn không chỉ dễ gia công mà còn thuận tiện cho việc vệ sinh Chúng hoạt động như cầu nối giữa lòng khuôn và môi trường bên ngoài, giúp thoát khí hiệu quả ra khỏi khuôn.
- Cấu tạo của rãnh thoát khí thể hiện ở hình dưới, và được chia làm hai phần chính: rãnh dẫn và rãnh thoát.
Hệ thống đẩy
Sau khi sản phẩm trong khuôn được làm nguội, khuôn sẽ được mở ra Lúc này, sản phẩm vẫn dính trên lòng khuôn do lực hút chân không, và sản phẩm có xu hướng co lại khi nguội Do đó, cần có hệ thống đẩy để đưa sản phẩm ra ngoài.
- Đơn giản hóa (không quá phức tạp đối với khuôn, cơ cấu nhỏ, nhẹ và hiệu quả).
Chốt đẩy có độ cứng từ 40 đến 45 HRC, được gia công chính xác và lắp đặt theo hệ thống trục Đặc biệt, chốt này có khả năng chịu mài mòn tốt nhờ vào quy trình phun ép với chu kỳ nhỏ Tuy nhiên, bạc dẫn không tự bôi trơn, dẫn đến tình trạng mòn nhanh và giảm tuổi thọ của sản phẩm.
Tốc độ tác động lên sản phẩm rất nhanh, có khả năng tác động đồng thời ở nhiều vị trí đối với sản phẩm có bề rộng lớn như ty lói Đối với các sản phẩm ngắn như tấm lói – lói bửng, tác động sẽ mang tính cục bộ Ngoài ra, tốc độ cũng ảnh hưởng đến các sản phẩm không đồng phẳng như ống lói và các sản phẩm có bề sâu như khí nén.
- Có khoảng đẩy và lực đẩy phù hợp để đẩy sản phẩm.
- Có thể lấy sản phẩm ra dễ dàng và không ảnh hưởng đến hình dạng sản phẩm, tính thẩm mỹ của sản phẩm.
- Hệ thống đẩy phải nằm trên khuôn di động (khuôn 2 tấm).
Hệ thống đẩy dùng chốt đẩy
Hệ thống đẩy phổ biến nhất sử dụng vật liệu T8A hoặc T10A, được tôi cứng với độ cứng trên 50HRC và yêu cầu nhám bề mặt đạt 0,8 μm Các chi tiết được lắp chặt theo tiêu chuẩn H8/f8, trong đó chốt đẩy có đường kính, chiều dài và hình dạng đa dạng.
Hệ thống gia công lỗ tròn đơn giản và dễ thực hiện, nhưng việc gia công lỗ tròn dài và chính xác vẫn gặp khó khăn Do đó, cần phải doa rộng các lỗ chốt đẩy một khoảng chiều dài nhất định để đảm bảo độ chính xác.
Chốt đẩy cần trở về vị trí ban đầu sau khi sản phẩm được đẩy ra ngoài, thường sử dụng lò xo để hồi Tuy nhiên, nếu có quá nhiều chốt đẩy trong cụm hoặc cụm đẩy quá mỏng, hoặc lực đẩy không cân bằng, chốt đẩy có thể bị nghiêng Hệ quả là chốt đẩy có thể bị cong hoặc nứt, do đó cần thiết phải sử dụng hệ thống dẫn hướng để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Sản phẩm được thiết kế.
Thiết kế cơ cấu mở các phân khuôn mặt bên
- Phương pháp dùng xilanh thủy lực chuyển động độc lập với quá trình đóng mở khuôn Undercut phải được tháo trước quá trình mở khuôn.
Thiết kế các chi tiết tiêu chuẩn và lắp ráp bộ khuôn hoàn chỉnh
9 1 Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng
Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng có chức năng chính là căn chỉnh khuôn sau với khuôn trước Chốt dẫn hướng được đặt ở khuôn trước, trong khi bạc dẫn hướng nằm ở khuôn sau Để đảm bảo an toàn và tránh hỏng hóc khi đóng khuôn, độ dài của chốt dẫn hướng cần phải dài hơn miếng ghép cao nhất.
9.2 Vòng định vị và bulong giữ của bạc cuốn phun
9.3 Tấm kẹp trên, tấm kẹp dưới, tấm đỡ và bu lông giữ
Xuất file các bản vẽ và gia công lòng khuôn
10 1 Xuất file các bản vẽ
- Bản vẽ chi tiết lòng khuôn âm và khuôn dương
- Bản vẽ lắp và bản vẽ phân rã khuôn
10.2 Ứng dụng Creo Parametric gia công khuôn Để phần mềm tự động tạo quỹ đạo chạy dao (Tool path) là cơ sở cho việc mô phỏng, tạo chương trình NC thì cần phải thực hiện những bước cơ bản sau: - Chi tiết tham chiếu (chi tiết cần gia công).
- Khai báo dụng cụ cắt.
Chu trình gia công bao gồm việc tạo ra đường chạy dao cần thiết, bao gồm chuyển động cắt vật liệu và các chuyển động vào, ra dao Để thiết lập một chu trình phay, việc xác định Mill Geometry là rất quan trọng Module NC Assembly trong Manufacturing cung cấp các công cụ hữu ích để xác định Mill Geometry, được tham chiếu trong các chu trình NC khác nhau.
Các chu trình gia công điển hình của công nghệ phay:
- Re-rough: phay bán tinh.
- Profile Milling: phay những mặt đứng hoặc nghiêng.
- Surface Milling: phay mặt phẳng hoặc nghiêng, bề mặt cong.
- Corner Finishing: phay vét tinh góc.
- Trajectory Milling: phay theo quỹ đạo xác định.
- Holemaking Cycles: nhóm chu trình gia công lỗ.