Khuôn mẩu phần 4

4.1 Mô hình hóa sản phẩm 4.1.1 Thiết kế chi tiết sản phẩm Chi tiết được thiết kế bằng phần mềm Pro/Engineer WildFire 3.0 Hình dáng chi tiết : • Bước 1 : Dùng lệnh Sketch để tạo biên dạng ban đầu cho sản phẩm. việc tạo Sketch giú[p cho quá trình thiết kế sau này dễ kiểm soát và chỉnh sủa, đồng thời có cái nhìn tổng quan hơn về ý định thiết kế. • Bước 2 : Tạo khối extrude với bề dày 20 mm dựa trên file Sketch vừa tạo thành ở trên

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Chương 4

Thiết kế khuôn

4.1 Mô hình hóa sản phẩm

4.1.1 Thiết kế chi tiết sản phẩm

Chi tiết được thiết kế bằng phần mềm Pro/Engineer WildFire 3.0

Hình dáng chi tiết :

Hình 4.1 Hình dáng chi tiết sản phẩm

• Bước 1 : Dùng lệnh Sketch để tạo biên dạng ban đầu cho sản phẩm việc tạo Sketch giú[p cho quá trình thiết kế sau này dễ kiểm soát và chỉnh sủa, đồng thời có cái nhìn tổng quan hơn về ý định thiết kế

Hình 4.2 Thông số biên dạng chi tiết

• Bước 2 : Tạo khối extrude với bề dày 20 mm dựa trên file Sketch vừa tạo thành ở trên

Hình 4.3 Khối Extrude

• Bước 3 : Tạo mặt phẳng DTM1 cách mặt phẳng Front 24 mm Mục đích để tạo các lỗ bắt vít cho sản phẩm

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Hình 4.4 Tạo mặt phẳng tham chiếu DTM1

• Bước 4 : Tạo lỗ bắt vít cho chi tiết Sử dụng mặt phẳng DTM1 làm mặt phẳng Sketch để phục vụ cho việc Extrude tạo lỗ

Hình dạng lỗ bắt vít :

Hình 4.5 Hình dạng lỗ bắt vít

• Tạo lỗ kích thước 9 mm

Hình 4.6 Ttạo lỗ bắt vít đường kính 9 mm

• Tạo lỗ đường kính 5 mm

Hình 4.7 Tạo lỗ bắt vít kích thước 5mm

• Bước 5 : Tạo khối Extrude để giấu lỗ bắt vít

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Hình 4.8 Tạo khối giấu lỗ bắt vít

• Bước 6 : Tạo phần rỗng cho chi tiết Ta sử dụng lệnh Sweep Blend

Hình 4.9 Tạo phần rỗng cho chi tiết

• Tạo biên dạng sketch

Hình 4.10 Tạo biên dạng Sketch

• Từ biên dạng Sketch vừa tạo thành, ta tạo các Point dẫn để tạo các tiết diện rỗng ( Section ) tại đây

Hình 4.11 Tạo các Point và Section

• Tại mỗi Point ta tạo các Section tương ứng như sau :

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Hình 4.13 Tạo biên dạng rỗng bằng lệnh Revolve

• Bước 7 : Tạo nghiêng mặt bên cho chi tiết bằng lệnh Draft

Hình 4.14 Tạo nghiêng mặt bên

• Bước 8 :

Bo tròn các cạnh biên bằng lệnh Round Bán kính bo tròn là 4 mm

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Hình 4.16 Xác định hướng phân khuôn cho chi tiết

- Tạo phôi

Hình 4.17 Tạo phôi với kích thước 250x120x90

- Định hệ số co rút

Vì vật liệu sử dụng là nhựa PC nên ta chọn hệ số co rút là 0.008

¾ Dùng lệnh Skirt surface để bịt kín các lỗ ở trên

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Hình 4.18 Bịt các lỗ ở trên bằng lệnh Skirt Surface

¾ Tạo mặt phân khuôn

Hình 4.19 Tạo mặt phân khuôn cho chi tiết

- Tách khuôn

Hình 4.20 Tách khuôn cho chi tiết

Hình 4.21 Tấm khuôn đực và tấm khuôn cái

4.1.3 Các bộ phận của hệ thống Hot Runner

a Bộ chia nhựa

- Chức năng phân phối nhựa từ bạc cuống phun đến các vòi phun

Chương 4: Thiết kế khuôn  

- Yêu cầu đảm bảo cân bằng kênh dẫn và nhiệt độ dòng nhựa được kiểm soát

- Trên hai mặt của bộ chia nhựa ta gia công các rãnh để kẹp bộ phận gia nhiệt cho bộ chia nhựa Nhờ các rãnh được gia công đối xứng nhau nên sẽ đảm bảo gia nhiệt đồng đều cho hệ thống kênh dẫn

- Kênh chia nhựa ta sử dụng kênh nhựa có đường kính D = 5 mm

Hình 4.22 Bộ chia nhựa

Hình 4.23 Rãnh kẹp vòng gia nhiệt

- Vòng gia nhiệt loại vòng nhiệt nung hình ống này có ưu điểm là dễ chế tạo và

lắp đặt, rất thuận tiện thay thế khi có hư hỏng

- Vật liệu chế tạo: Tungsten

- Mật độ công suất nung nóng: 8 W/cm2 (Trang 73 [4])

Hình 4.24 Vòng gia nhiệt cho bộ chia nhựa

- Thông thường ta chúng ta mua các vòng nhiệt này từ các nhà cung cấp

b Chốt chuyển hướng dòng nhựa

- Chức năng chỉnh hướng dòng nhựa chảy trong kênh chia nhựa mà không tạo

nên góc chết, để tránh nhựa bị quá nhiêt tại vùng góc cạnh chuyển hướng dòng nhựa

Hình 4.25 Chốt chuyển hướng dòng nhựa

- Một đầu chốt thiết kế có ren để có thể điều chỉnh chốt xoay được Giữa thân chốt có một lỗ để ta có thể cố định chính xác vị trí và hướng của chốt sao cho dòng nhựa chảy ra dung vị trí của dòng nhựa chảy xuống vòi phun Việc

cố định được thực hiện bằng cách đưa một chốt nằm ngang bắt vào tấm

Manifold ở mặt bên

- Chốt thường được ghép bằng mối lắp chặt để tránh nhựa rò rỉ Vật liệu chốt là

vật liệu chế tạo tấm Manifold để đảm bảo hệ số giãn nở nhiệt như nhau

c Bulông ghép chốt chuyển hướng dòng nhựa

- Chức năng ép chặt chốt chuyển hướng dòng nhựa ở trên vào kênh chia nhựa,

hạn chế việc rò rỉ

Chương 4: Thiết kế khuôn  

- Sử dụng mối ghép ren, thường ghép kèm với vòng đệm Bulông thường làm bằng vật liệu chế tạo bộ chia nhựa để không bị ảnh hưởng trong quá trình giãn

nở do gia nhiệt bộ chia nhựa Thường gắn thêm vòng đệm để tăng độ kín khít, tránh rò rỉ nhựa

Hình 4.26 Bulông ghép chốt chuyển hướng dòng nhựa

d Bạc cuống phun

- Chức năng dẫn nhựa nóng chảy từ máy vào trong bộ chia nhựa

- Yêu cầu phải đảm bảo dòng nhựa nóng chảy Thường có dạng côn, đầu bạc

cuống phun thiết kế dạng đai ốc để thuận tiện cho việc tháo lắp, phần tiếp xúc với bộ chia nhựa thiết kế dùng mối ghép ren để đảm bảo độ kín khít, không rò rỉ nhựa

- Do bạc cuống phun có chiều dài hơn 30 mm nên ta cần có thêm bộ phận gia nhiệt cho bạc cuống phun để đảm bảo nhựa luôn ở trong trạng thái nóng chảy khi vào trong bộ chia nhựa

e Vòng định vị bạc cuống phun

- Chức năng định vị bạc cuống phun, đảm bảo bạc cuống phun tiếp xúc tốt với

đầu phun máy ép nhựa và không bị lệch trong quá trình khuôn hoạt động

- Vòng định vị được bắt chặt vào tấm kẹp trước bằng 4 bulông bố trí cách đều tâm vòng định vị

Hình 4.28 Vòng định vị bạc cuống phun

f Vòi phun

¾ Thân vòi phun

- Thân vòi phun là bộ phận bao bên ngoài vòi phun và được nối trực tiếp với bộ chia nhựa bằng mối ghép ren

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Hình 4.29 Thân vòi phun

- Do thân vòi phun được gắn với bộ chia nhựa bằng mối ghép ren nên sẽ hạn chế vấn đề rò nhựa giữa vòi phun và bộ chia nhựa Để đảm bảo giãn nỡ đồng đều thì thân vòi phun và bộ chia nhựa phải cùng vật liệu

- Trên thân vòi phun được gia công lỗ để lắp cặp nhiệt điện để kiểm soát nhiệt độ nhựa nóng tại vòi phun và rãnh để quấn các vòng gia nhiệt cho vòi phun

Hình 4.30 Các rãnh quấn vòng gia nhiệt trên vòi phun

¾ Kim phun

- Ở đây ta sử dụng loại kim phun miệng phun mở, nhược điểm của loại miệng phun này là thường để lại một vết nhỏ trên sản phẩm tạo thành Tuy nhiên ở sản phẩm của chúng ta thì vết này sẽ được che đi sau khi ta hoàn thành việc lắp ráp chiếc điện thoại

Hình 4.31 Kim phun

- Vật liệu chế tạo kim phun cũng giống như của thân vòi phun để đảm bảo giãn nỡ nhiệt đồng đều giữa các bộ phận

¾ Nắp giữ kim phun

- Nắp giữ kim phun dùng để gắn chặt kim phun và cố định vị trí kim phun trên thân vòi phun

- Vật liệu chế tạo cũng giống như thân vòi phun để đảm bảo giãn nỡ nhiệt đồng

Hình 4.32 Nắp giữ kim phun

¾ Ống cách ly

- Tác dụng chính của ống cách ly là cách ly nhiệt từ vòi phun để hạn chế nhiệt truyền qua các tấm khuôn, đồng thời ống cách ly còn có tác dụng bao bọc lấy cặp nhiệt điện

Hình 4.33 Ống cách ly

- Thông thường để cách ly nhiệt tốt thì ống cách ly thường được làm bằng gốm

¾ Lắp ráp vòi phun

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Hình 4.34 Vòi phun sau khi được lắp ráp

ƒ Bạc mở rộng (hay còn gọi là ống định tâm):

- Ống này cho phép ghép ba tấm khuôn bên phần di động thành một hộp chứa bộ

đẩy sản phẩm Yêu cầu là phải định vị cho tâm 3 lỗ trùng nhau

Hình 4.37 Bạc mở rộng

4.2.2 Hệ thống đẩy

Hình 4.38 Chốt đẩy

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Hình 4.43 Bạc dẫn hướng tấm đẩy Hình 4.44 Chốt dẫn hướng tấm đẩy

4.2.3 Các tấm khuôn

Chương 4: Thiết kế khuôn  

ƒ Phần khuôn cố định

Hình 4.52 Phần khuôn cố định

ƒ Phần khuôn di động

Hình 4.53 Phần khuôn di động

ƒ Khuôn lắp ráp hoàn chỉnh

Hình 4.54 Khuôn hoàn chỉnh

Chương 4: Thiết kế khuôn  

4.3 Các tính toán cần thiết liên quan đến vận hành khuôn

4.3.1 Kích thước sản phẩm trong lòng khuôn

- Khi đưa mẫu sản phẩm đã thiết kế vào môi trường tạo khuôn trong Pro/E ta định

hệ số co rút của nhựa PP/ABS là 0,8 %

- Phân tích bằng công cụ Analysis trong Pro/E ta có được những thông số quan

4.3.2 Khối lượng vật liệu cho mỗi lần phun

- Ta có tỷ trọng riêng của nhựa PP là: ρ = 0.9 (g/cm3)

Khối lượng vật liệu cho mỗi lần phun:

M = 2 x V x ρ = 2 x 40.781 x 0.9 = 36.709 (g)

4.3.3 Lực kẹp khuôn

- Vai trò của lực kẹp khuôn là giữ cho mặt phân khuôn của hai nửa khuôn luôn tiếp xúc với nhau trong quá trình tạo hình sản phẩm Lực kẹp phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phải lớn hơn lực ép để đảm bảo khuôn luôn kín khít Nếu nhỏ hơn, nửa khuôn di động sẽ bị đẩy lùi về trong quá trình ép nhựa, sinh ra bavia, chi tiết bị biến dạng không đạt yêu cầu

- Lực kẹp cũng không được lớn quá mức cần thiết để đảm bảo tuổi thọ khuôn cao

- Đưa hai mẫu sản phẩm nhựa cần ép bố trí trong môi trường phần mềm

MoldFlow Plastic Insight 6.1, chọn các thông số vật liệu, quá trình ép thích hợp:

• Nhiệt độ nhựa nóng chảy: TM = 2600C

• Khoảng chạy của tấm đẩy là: 30 mm ( vì chiều cao của sản phẩm là 20 mm

mà khoảng đẩy chỉ cần lớn hơn 5 - 10 m

4.3.6 Máy ép nhựa sử dụng

Qua những thông số ở trên ta chọn máy ép nhựa FU-CHUN-SIN (sau khi căn

cứ vào khả năng hiện có của phân xưởng)

• Kiểu máy: máy ép phun nằm ngang

• Tình trạng: tố

• Khối lượng phun lớn nhất: 327 (g

• Khoảng đóng mở khuôn lớn nhất: từ 100 - 500 (mm) Trung bình là 390(mm)

• Lực kẹp khuôn: 150 (tấn)

• Đường kính trục vít bơm keo:

• Áp suất bơm

àm mát khuôn

Khuôn được làm nguội bằng hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm nguội Ở đây ta

sử dụng nước do một số nguyên nhân sau: giá thành rẻ, sạch và ít gây ra những rắc rối Trong trường hợp bị rò rĩ thì ta có thể dễ dàng làm sạch khuôn bằng cách sấy khô hoặc cũng có thể tự khô Tuy nhiên nước có điểm sôi thấp và thường có lẫn tạp chất gây ăn mòn khuôn hay

đ i nhiệt

Đường kính kênh dẫn ta chọn theo bảng sau:

.1: Chọn đường kín theo bề dày sản phẩm

Bề dà y sản ph ẩm Đườn g kính kênh làm n guội

Chương 4: Thiết kế khuôn  

Vì bề dày sản phẩm là S = 2.5 mm nên theo bảng trên ta chọn đường kính kênh làm mát là D = 8mm

Bảng 4.2 Lựa chọn lưu lượng nước làm mát theo đường kính kênh nguội

Đường kính kênh nguội (mm) Lưu lượng nước tối thiểu (l/phút)

nguội là hiệu quả nhất

Hình 4.55 Đầu nối kênh làm mát