ĐỀ THI THỤC TẬP KĨ THUẬT

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM Kết cấu chi tiết tương đối đơn giản, công dụng dùng để đựng giấy ăn trong cácnhà hàng, hộ gia đình… Yêu cầu sử dụng: bền với môi trường á

ĐỀ THI THỰC TẬP KỸ THUẬT

Thực hiện các công việc sau:

- Chọn một sản phẩm nhựa (kết cấu đơn giản) đang có trong nhà của bạn

- Phân tích đặc điểm kỹ thuật cần có của sản phẩm đó (bao gồm cả đặc tính của vậtliệu làm ra nó) để sản phẩm có tính năng sử dụng tốt

- Phân tích và lựa chọn kết cấu khuôn để ép ra sản phẩm này

- Mô tả sơ lược và ngắn gọn quá trình thiết kế một bộ khuôn cho sản phẩm này quacác bước sau:

o Dựng hình sản phẩm

o Thiết kế bộ khuôn để ép phun sản phẩm trên CAD

o Lập trình gia công các chi tiết lòng khuôn trên phần mềm CAM

o Kiểm tra lại độ chính xác gia công bằng mô phỏng

o Kiểm tra quá trình ép phun và thông số ép khi ép phun sản phẩm bằng các phầnmềm CAE thích hợp

I LỰA CHỌN SẢN PHẨM NHỰA

1 Giới thiệu

Vai trò của nhựa nhiệt nhẻo ngày quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong cuộcsống Tùy theo đặc tính cơ, lý, hoá của từng loại nhựa mà chúng được sử dụng để tạo

ra các sản phẩm khác nhau bằng những công nghệ phù hợp khác nhau

Các đặc điểm nổi bật của công nghệ ép phun có thể nêu ra gồm:

 Ép phun là phương pháp chủ yếu trong công nghệ gia công polymer

 Các nhựa nhiệt dẻo thường được gia công bằng phương pháp này

 Phương pháp ép phun thuộc phương pháp nhóm 1 theo cách phân nhóm trạngthái vật liệu

 Sản phẩm có kích thước chính xác theo 3 chiều vì được tạo hình trong khuônkín

 Quá trình gia công gồm 2 quá trình:

*Nhựa hoá trong xi lanh nhiên liệu

*Tạo hình trong khuôn

 Quá trình tạo hình chỉ tiến hành khi làm khít hai nửa khuông lại với nhau

 Tuỳ theo nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ của khuôn khác nhau

 Vật liệu chảy vào khuôn qua các rãnh dẫn, cửa tiết diện nhỏ

 Khi vùng tạo hình của khuôn được lấp đầy nguyên liệu thì khuôn mới chịu tácdụng của lực ép

 Năng suất cao, chu kỳ ngắn

 Tiết kiệm được nhiều nguyên liệu, ít tốn công hoàn tất

 Quá trình ép phun không ổn định về nhiệt độ Đây là một đặc điểm khôngthuận lợi của phương pháp và chất lượng sản phẩm chịu ảnh hưởng rất lớn đặcđiểm này

2 Lựa chọn sản phẩm

Em lựa chọn sản phẩm nhựa cho đề tài là vỏ ngoài của chiếc hộp đựng giấy ăn

Hình ảnh chụp từ thực tế và mô hình hóa chi tiết bằng phần mềm CATIA

II PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM

Kết cấu chi tiết tương đối đơn giản, công dụng dùng để đựng giấy ăn trong cácnhà hàng, hộ gia đình…

Yêu cầu sử dụng: bền với môi trường ánh sáng, không khí, nhiệt độ, độ ẩm, …sản phẩm nhẹ, dễ sử dụng và an toàn sinh học với người sử dụng…

Vật liệu có thể dùng để chế tạo chi tiết là PE (Polyethylene), PS (Polystyren)

Em chọn vật liệu được dùng để chế tạo chi tiết là PE với cấu tạo chung như sau:

 Công thức cấu tạo:

 Các thông số cơ bản:

Chỉ số chảy (g/10phút) 0,1 – 20 0,1 – 60

Lực kéo đứt (kg/cm2) 220 - 300 114 - 150

 Tính chất của nhựa Polyethylene:

o Mờ và màu trắng, tỉ trọng nhỏ hơn 1

o Là Polymer kết tinh, mức độ kết tinh phụ thuộc vào mật độ mạch nhánh,mạch nhánh nhiều thì độ kết tinh thấp

o Độ hoà tan:

+ Ở nhiệt độ thường PE không tan trong bất cứ dung môi nào, nhưng

để lâu với khí hidrocacbon thơm đã clo hoá thì bị trương

+ Ở trên 70oC, PE tan yếu trong toluene, xilen, amin axetat, dầu thông,paraffin…

+ Ở nhiệt độ cao, PE cũng không tan trong nước, rượu béo, acid axetic,acetone, ete etylic, glyxerin, dầu lạnh và một số dầu thảo mộc khác…

o Khi đốt với ngọn lửa, có thể cháy và có mùi paraffin

o Cách điện tốt

o Độ kháng nước cao, không hút ẩm

o PE không phân cực lên có độ chống thấm cao với hơi của những chấtlỏng phân cực

o Kháng hoá chất tốt

o Kháng thời tiêt kém, bị lão hoá dưới tác dụng của oxi không khí, tia cựctím, nhiệt Trong quá trình lão hoá độ dãn dài tương đối và độ chịu lạnhcủa polymer giảm, xuất hiện tính giòn và nứt

o Độ bám dính kém

III PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN KẾT CẤU KHUÔN

Sản phẩm được mô hình hóa có độ dốc phù hợp tạo điều kiện cho việc rútkhuôn Có thể đặt cổng phun trên mặt trên chi tiết, khi đó vật liệu sẽ được điềnđầy lòng khuôn đều hơn và nhanh hơn Cổng phân phối có thể dùng là cổng trựctiếp do chỉ có một lòng khuôn, hơn nữa cổng trực tiếp điền đầy tốt hơn ngay cảkhi vật liệu chảy loãng kém, làm giảm tổn hao áp suất phun, tốn ít vật liệu vìkhông có rãnh dẫn, cấu trúc đơn giản, ít để lại hõm co trên bề mặt sản phẩm

Để ép được chi tiết trên, với một lòng khuôn ta sẽ sử dụng khuôn hai tấm cócổng phân phối trực tiếp Dùng khuôn hai tấm như vậy sẽ giảm được giá thànhkhuôn, mặt khác kết cấu lại đơn giản hơn khuôn ba tấm hoặc khuôn không rãnhdẫn.Tuy nhiên sau khi tạo thành sản phẩm phải có nguyên công loại bỏ cổng phânphối nên khó tự động hoá

Kết cấu khuôn 2 tấm.

IV MÔ TẢ QUÁ TRÌNH MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT

VÀ THIẾT KẾ BỘ KHUÔN CHO SẢN PHẨM

1 Các bước dựng hình sản phẩm

Sử dụng môi trường Part Design kết hợp môi trường Sketcher để dựngbiên dạng của chi tiết theo các bước được tóm tắt như sau:

2. Thiết kế bộ khuôn để ép phun chi tiết bằng phần mềm Catia

Để tạo được một bộ khuôn hoàn chỉnh, công việc đầu tiên là phải xác định phần

bề mặt thuộc hốc hay lõi và xác định đường phân khuôn Ta sẽ thực hiện côngviệc này trên phần mềm Catia

Kích Start > Mechanical Design > Core & Cavity Design Mở file chứa chi

tiết hoàn chỉnh đã thiết kế ra Kích vào biểu tượng Pulling Direction để chọnhướng rút khuôn Sau khi đã kích hoạt, phần mềm sẽ mặc định cho ta một số mặtthuộc hốc (màu xanh), một số mặt thuộc lõi (màu đỏ).Ta cần phải chọn nốt cácmặt còn lại Kích vào biểu tượng Transfer an element , lần lượt chọn trongmục Distanation là Cavity và Core, đồng thời chọn các mặt tương ứng còn lạithuộc hốc và lõi Kết quả sau khi chọn xong:

Tiếp đó vào môi trường surface để chuẩn bị tạo mặt phân khuôn Kích Start >Shape > Generative Shape > Design Trong môi trường này ta tiến hành bịt lỗ ở

mặt trên bằng lệnh Fill từ Insert > surface > Fill hoặc có thể chọn trực tiếp biểutượng Fill từ môi trường Core & Cavity Design Tạo đường phân khuônbằng lệnh Join đường tròn biên dạng ở mặt đáy Kích vào biểu tượng Sweep và lựa chọn các thông số để tạo mặt phân khuôn Sau khi lựa chọn xong, mặtphân khuôn và chi tiết như sau:

Bây giờ ta sẽ tạo khuôn cho chi tiết Vào Start > Mechanical Design > Moldtooling Design để vào môi trường thiết kế khuôn

Kích chuột vào Product, chọn Insert > Existing Component và chọn phần phânkhuôn vừa Save lại ở bước trên để đưa vào môi trường Mold tooling Design

Kích vào biểu tượng Creat a new mold để lôi một bộ khuôn trong thư viện

ra Ta có thể điều chỉnh lại các kích thước của khuôn cho phù hợp với độ rộng bềmặt của sản phẩm

Dùng lệnh Manipulation để di chuyển chi tiết theo các chiều khác nhau để đưa

về giữa khuôn và nằm trong Cavity plane và Core plane.Nhấn OK sau khi đã cănchỉnh xong

Hình ảnh khuôn sau khi được đưa vào

Tiếp theo ta cắt hốc và lõi cho khuôn

Trên cây phả hệ, kích chuột phải vào Cavityplace > cavityplace.1object > SplitComponent xuất hiện hộp thoại Split Definition, chọn phần hốc trên cây phả hệ,khi thấy xuất hiện các mũi tên có hướng lên trên là được, nhấn OK

Kích chuột vào Coreplace trên cây phả hệ và làm tương tự, sao cho khi thấycác mũi tên hướng xuống là được, nhấn OK

Sau khi phân chia xong hốc và lõi ta được:

Cuối cùng ta sẽ lôi trên thanh công cụ các bộ phận còn lại của khuôn như đãnêu ở phần kết cấu khuôn để tạo thành bộ khuôn hai tấm hoàn chỉnh, ứng dụngcho việc ép sản phẩm ca nhựa múc nước.Kết quả của quá trình hiệu chỉnh để tạocác vít, các chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, chốt định vị, bạc cuống phun, bạcđịnh vị, chốt đẩy, chốt hồi, kênh làm mát…

Quá trình đưa vào các chi tiết cơ bản của khuôn 2 tấm

Save Product này vào một file, khi mở file này ra sẽ có tất cả các file tươngứng với từng bộ phận và chi tiết cấu thành lên khuôn.

Ở đây chiều dày các tấm khuôn và kích thước các chốt đẩy phụ thuộc vào áplực đẩy của nhựa nóng chảy, nhưng do việc tính toán khá phức tạp nên ta chỉ đềcập đến việc chọn chúng theo kinh nghiệm, sao cho kích thước khuôn và các chốt

đủ lớn để đảm bảo kẹp chặt, ổn định trong quá trình ép phun

3.Lập trình gia công chi tiết lòng khuôn trên phần mềm Catia

Sau khi đã Save product thiết kế khuôn vào một file, ta vào file này mở fileCavityPlate.CATpart lên Nhấn Start > Machining > Surface Machining ta có môitrường để lập trình gia công cho chi tiết lòng khuôn

Trước khi lập trình gia công ta phải chọn phôi Kích vào biểu tượng Createsrough Stock để chọn phôi, kích chọn vào chi tiết lòng khuôn và tính toán điềuchỉnh kích thước Zmax sao cho mặt quy định chiều sâu gia công trùng mặt đếnhấn OK

Về nguyên tắc, trong quá trình gia công lòng khuôn gồm quá trình gia công thôvà tinh Trong mỗi quá trình, có thể dùng nhiều dao với kích thước, hình dángkhác nhau để có thể gia công được những tiết diện hẹp, rút ngắn thời gian giacông và gia công đạt chất lượng bề mặt tốt hơn Tuy nhiên việc hỗ trợ thay daotrên phần mềm này không cho phép thực hiện trên cùng một mô phỏng nên ở đây

ta chọn một con dao thích hợp cho cả quá trình gia công thô và gia công tinh Kích biểu tượng Sweeping để chọn chiến lược gia công thô Kích vào mộtmặt bất kỳ trong hốc khuôn, xuất hiện bảng Sweeping, ta nhấn vào biểu tượngPart màu đỏ trong bảng rồi chọn vào lòng khuôn, biểu tượng part này sẽ chuyểnsang màu xanh

Trên bảng Sweeping cho phép ta chọn kiểu đường dịch chuyển dụng cụ ;chọn kích thước, loại dụng cụ (ta cũng có thể lôi từ thư viện ngoài vào), ởđây ta dùng con dao T1 với kích thước dao được chọn như hình vẽ dưới đây.Vào

để thiết lập số dụng cụ cắt ; để chọn độ ăn sâu cho chu trình phay,tốc độ

phay Vào để tạo đường chạy dao đầu cuối của một chu trình như sự đâmdao, sự chuyển tiếp giữa các Pass Chọn xong nhấn OK.

Kích tiếp biểu tượng Pencil để chọn chiến lược gia công tinh sau nguyêncông gia công thô, để gia công lại những bề mặt chưa đạt yêu cầu hoặc khi giacông thô chưa đạt độ chính xác cần thiết Chọn lòng khuôn, bảng Pencil xuất hiện,hiển thị lại kích thước con dao T1.Kích OK Save file này lấy tên là Gia cong hoc

Quá trình lập trình gia công thô và tinh sử dụng con dao T1 với chế độ cắt khácnhau được hoàn thành Một điểm chú ý ở đây là ta phải chọn gốc thay dao(gốcmáy) phù hợp, nếu không quá trình mô phỏng sẽ gây ra lỗi

Tiếp theo ta sẽ xuất ra file gia công CNC Kích chuột phải vào biểu tượng

trên cây phả hệ, di chuột đến Manufacturing Program.1Oject, chọn Generate NC Code Interactively

Trong mục Output file, chọn đường dẫn để xuất file ra Kích vào NC Code đểchọn ngôn ngữ lập trình cần xuất ra Có nhiều máy khác nhau, ứng với các ngônngữ lập trình khác nhau, song ở đây ta sẽ chọn ngôn ngữ của máy Fanuc21i vìngôn ngữ có điểm tương đồng với các máy CNC Nhấn OK để xuất file.Mở filegia công ra, ta thấy điều nhận xét trên là tương đối có cơ sở Một đoạn đầu củachương trình gia công được trích dẫn:

4.Kiểm tra độ chính xác gia công bằng mô phỏng

Mở file Gia cong hoc.CADProcess Kích chuột phải vào biểu tượng

trên cây phả hệ, di chuột đến Manufacturing Program.1Oject, chọn Start Video Simulation using Tool Path để xem quá trình mô phỏnggia công và so sánh với chương trình NC đã được xuất ra Nhấn F7 để bắt đầu môphỏng

5.Kiểm tra quá trình ép phun và thông số ép khi ép phun sản phẩm bằng

Vấn đề tiếp theo dưới đây, ta sẽ phân tích quá trình điền đầy lòng khuôn củanhựa nóng chảy, cũng như thời gian nguội, sự biến dạng, tốc độ co ngót, tốc độ

phun…trên phần mềm Mold Flow Từ đó có thể bố trí vị trí cổng phân phối một

cách hợp lý đảm bảo điền đầy lòng khuôn một cách nhanh chóng, gây ít khuyết tậtvà đề ra chế độ phun,chế độ làm nguội hợp lý

Mở phần mềm MoldFlow, chọn New projection để tạo một Folder “ Phân tích

dòng chảy trong khuôn” Kích vào biểu tượng Import để lôi chi tiết định dạngđuôi *STL vào môi trường làm việc Xuất hiện bảng Import tại mục Type of Mesh

ta chọn Dual Main, mục Units chọn đơn vị Millimeters rồi nhấn OK

a kiểm nghiệm vị trí miệng phun :

Mở phần mềm MoldFlow, chọn New projection để tạo một project’kiemnghiem’ Sau đó kích vào biểu tượng Import để lôi chi tiết định dạng đuôi

*STL vào môi trường làm việc Xuất hiện bảng Import tại mục Type of Mesh ta chọnDual Main, mục Units chọn đơn vị Millimeters rồi nhấn OK

Hình ảnh chi tiết được lôi vào môi trường làm việc của moldflow

Kích vào Create Mesh thì hộp thoại Generate Mesh xuất hiện

Sau đó kích vào Mesh now thì chương trình bắt đầu chạy tạo lưới và được kết quảnhư hình sau:

Vào Analysis  set molding process  chọn thermoplastics injection molding.( chọn chế độ đúc ép phun )

Vào analysis  set analysis sequence rồi chọn fill

Vào analysis  select material để chọn vật liệu, kích vào search để tìm vật liệu PSTiếp đó là vào analysis process setting wizard-Fill settings, hộp thoại xuất hiện, takích vào advanced options để chọn loại máy ép phun, vật liệu làm khuôn …

Sau khi chọn xong tất cả các thông số ta kích đúp vao start analysis, kích ok và chờkết quả, dưới đây là một số kết quả :

Đây là kết quả thời gian điền đầy

Từ biểu đồ ta thời gian điền đầy ta thấy vị trí miệng phun đảm bảo khả năng điền đầy tốt và cân bằng dòng chảy tốt

Ngoài ra ta có thể kiểm nghiệm thêm các thông số khác như vận tốc trung bình dòng chảy trong quá trình phun, thời gian điền đầy khuôn, nhiệt độ tại các điểm trongvật thể trong quá trình phun, hiện tượng rỗ khí, hệ thống làm mát…

Sau đây là một số hình ảnh tiêu biểu trong quá trình kiểm nghiệm:

Kết quả lực kẹp :

V.KẾT LUẬN

Trong thời gian thực tập tại bộ môn, em thấy mình đã rút ra được một số bàihọc sau:

- Học được cách tổ chức và làm việc theo nhóm

- Nâng cao được khả năng tự học, tự tìm hiểu, đánh giá, phân tích vấn đề…

- Bổ sung thêm được rất nhiều kiến thức về CAD/CAM/CNC/CAE và các vấn

đề về khuôn

- Do trình độ còn hạn chế, thời gian không nhiều để có thể tìm hiểu sâu hơn nêntrong quá trình làm bài em thấy còn rất nhiều thiếu sót Tuy nhiên với năng lựcvà khát vọng của bản thân, em tin trong tương lai em có thể làm tốt hơn thế,trong nhiều vấn đề khác nữa Em rất mong có được sự chỉ bảo và giúp đỡ nhiềuhơn từ các thầy cô

Em chân thành cảm ơn!

Sinh viên: NGUYỄN HỮU LƯỢNG Lớp : CĐT4_K51