Luận Văn Thiết kế khuôn ép nhựa cho vỏ đồng hồ treo tường

Khóa luận tốt nghiệp năm 2011
Đề tài: Thiết kế khuôn ép nhựa cho vỏ đồng hồ treo tường


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN . iii
LỜI CẢM ƠN . .iv
DANH MỤC BẢNG ix
DANH MỤC HÌNH .x
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮVIẾT TẮT .xiii
LỜI NÓI ĐẦU . .1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀCÔNG NGHỆÉP NHỰA 2
1.1. Sơlược vềvật liệu nhựa . 2
1.1.1. Phân loại . 2
1.1.2. Các tính chất chung của vật li ệu nhựa .2
1.1.3.1. Nhựa PE 3
1.1.3.2. Nhựa PP 3
1.1.3.3. Nhựa PVC . 4
1.1.3.4. Nhựa PA 4
1.1.3.5. Nhựa PET 4
1.2. Giới thiệu một sốphương pháp gia công vật liệu nhựa . 5
1.2.1. Công nghệép phun 5
1.2.2. Công nghệép đùn 5
1.2.3. Công nghệcán tấm 6
1.3. Sơlược vềmáy ép nhựa . 7
1.3.1. Sơ đồnguyên lý máy .7
1.3.2. Nguyên lý hoạt động .7
1.3.3. Chu kỳ ép phun của máy ép nhựa 8
1.4. Khuôn ép nhựa . 9
1.4.1. Các thuật ng ữcơbản dùng trong khuôn nhựa 9
1.4.2. Các thành phần cơbản của một khuôn nhựa 9
CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VỎ ĐỒNG HỒTREO TƯỜNG 12
2.1. Giới thiệu sản phẩm vỏ đồng hồtreo tường . 12
vi
2.2. Xây dựng mô hình vỏ đồng hồtreo tường bằng phân mềm Pro/ENGINEER
Wildfie 4.0 . 15
2.2.1. Dựng các tiết di ện trong mặt phẳng Front 15
2.2.2. Dựng các vật thểkhối t ạo sườn cho chi tiết 16
2.2.3. Cắt các phần thuộc mặt tr ước chi tiết .18
2.2.4. Tạo vỏmỏng và cắt thành trong chi ti ết 19
2.2.5. Xây dựng các chi tiết trang trí 20
2.2.6. Vát góc các bềmặt bên ngoài và bên trong của chi tiết .22
2.2.7. Xây dựng các chi tiết phụcho chi tiết .23
2.2.8. Tạo các họa tiết cho phần chi tiết trang trí bên d ưới 26
2.2.9. Thay thếbềmặt m ới ởmặt tr ước chi tiết 28
2.2.10. Tạo các lỗØ3 các mặt cắt hai cạnh bên và bo tròn các góc cạnh còn lại 28
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾKHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA .30
3.1. Chọn loại máy ép nhựa . 30
3.2. Chọn mặt phân khuôn, chọn loại khuôn . 30
3.3. Thiết kếhệthống dẫn nhựa 31
3.4. Thiết kếhệthống đẩy sản phẩm . 33
3.5. Thiết kếhệthống thoát khí 34
3.6. Thiết kếhệthống làm nguội 34
3.7. Tính lực kẹp khuôn 37
3.8. Chọn bulông cho các mối ghép 38
CHƯƠNG 4 THI Ế T K Ế KHUÔN B Ằ NG PH Ầ N M Ề M Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 39
4.1. Mở đầu 39
4.2. Thiết kếkhuôn cho chi tiết bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 39
4.2.1. Tạo mặt phân khuôn . . 39
4.2.1.1. Tạo vật thểmặt bên ngoài chi tiết . 39
4.2.1.2. Tạo mặt hỗtrợbên trong và liên kết các mặt 40
4.2.1.3. Che các lỗtrống tạo mặt kín thống nhất cho chi tiết 40
4.2.2. Tách khuôn . 41
vii
4.2.2.1. Thực hiện lắp chi tiết lên hệthống 41
4.2.2.2. Tạo phôi bao trùm chi tiết . 42
4.2.2.3. Tạo mặt phân khuôn chi tiết 43
4.2.2.4. Tạo thểtích khuôn và Extract khuôn 44
4.2.2.5. Mởkhuôn 46
4.2.3. Thiết kếcác hệthống khuôn .47
4.2.3.1. Tạo lỗcho hệthống dẫn hướng . 47
4.2.3.2. Tạo lỗcho hệthống hồi . 48
4.2.3.3. Tạo lỗcho hệthống đẩy sản phẩm 49
4.2.3.4. Tạo hệthống dẫn nhựa cho khuôn 49
4.2.3.5. Tạo tấm kẹp sau trên khuôn âm 50
4.2.3.6. Tạo đường nước cho hệthống làm nguội khuôn 51
CHƯƠNG 5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆGIA CÔNG CÁC MẢNH KHUÔN .54
5.1. Quy trình công nghệgia công tấm khuôn âm 54
5.1.1. Phân tích chi tiết . 54
5.1.2. Chọn tiến trình gia công các bềmặt .54
5.1.3. Thiết k ếnguyên công 57
5.1.3.1. Nguyên công 1 57
5.1.3.2. Nguyên công 2 58
5.1.3.3. Nguyên công 3 59
5.1.3.4. Nguyên công 4 61
5.1.3.5. Nguyên công 5 63
5.1.3.6. Nguyên công 6, 7 64
5.1.3.7. Nguyên công 8. . 66
5.1.3.8. Nguyên công 9 67
5.2. Lập trình gia công tấm khuôn âm bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 . 67
5.2.1. Gọi chi ti ết gia công . . .67
5.2.2. Thiết l ập máy gia công 67
5.2.3. Thiết l ập các thông sốcho quá trình gia công .68
viii
5.2.3.1. Phay Volume với dao phay Ø25 . 68
5.2.3.2. Phay Volume với dao phay Ø16 . 69
5.2.3.3. Phay Local Milling 71
5.2.3.4. Phay Finishing . 72
5.2.3.5. Phay Volume với dao phay cầu Ø4 . 75
5.2.4. Mô phỏng toàn bộquá trình gia công 75
5.2.5. Xuất file NC 76
5.3. Lập trình gia công khuôn dương với ph ần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 . 76
5.3.1. Tạo file gia công và lắp chi tiết lên h ệthống 76
5.3.2. Tạo phôi 76
5.3.3. Thiết l ập máy gia công 76
5.3.4. Thiết l ập các thông sốcho quá trình gia công .77
5.3.5. Mô phỏng quá trình gia công và xuất file NC 81
KẾT LUẬN VÀ ĐỀXUẤT Ý KIẾN 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay các sản phẩm từnguyên liệu nhựa được sửdụng rộng rãi trong hầu
hết các lĩnh vực. Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam đã đạt được tốc độ tăng
trưởng, sản phẩm nhựa ngày càng phổbiến. Tuy vậy, việc đào tạo các cán bộkỹ
thuật, cán bộ quản lý, đội ngũ công nhân còn nhiều bất cập. Các công ty, doanh
nghiệp trong và ngoài nước thiếu trầm trọng các chuyên gia, kỹsư, kỹthuật viên về
chất dẻo. Bên cạnh đó, đi đôi với việc phát triển ngành nhựa là việc phát triển ngành
khuôn. Để tạo ra một sản phẩm nhựa có chất lượng và kinh tế đòi hỏi người kỹ
thuật phải có kiến thức vềsản phẩm nhựa và phải nắm vững phương pháp đểgia
công. Đặc biệt, phải nắm vững những nguyên tắc trong việc thiết kế khuôn và
những yêu cầu kỹthuật trong việc tạo khuôn, vì chất lượng và giá thành sản phẩm
phụthuộc vào đặt tính kỹthuật của khuôn.
Sau khi tìm hiểu những vấn đềtrên, trong đồán tốt nghiệp này em được thực
hiện đềtài mang tên: “Thiết kếkhuôn ép nhựa vỏ đồng hồtreo tường”. Nội dung
đồán bao gồm:
Chương 1: Tổng quan vềcông nghệép nhựa.
Chương 2: Xây dựng mô hình vỏ đồng hồtreo tường.
Chương 3: Thiết kếkhuôn cho sản phẩm.
Chương 4: Ứng dụng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 đểthiết kếkhuôn.
Chương 5: Lập qui trình công nghệgia công các mảnh khuôn.
Kết luận và đềxuất ý kiến.
Các thông tin phục vụcho đồán được tìm hiểu và tham khảo tại Cty TNHH
cơkhí khuôn mẫu DưLong.


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀCÔNG NGHỆÉP NHỰA
1.1. Sơlược vềvật liệu nhựa
1.1.1. Phân loại
Trong thực tếsản xuất và sửdụng nhựa, nhựa thường được phân loại thành 3
loại sau:
- Nhựa thông dụng: Là loại được sửdụng với một lượng lớn, bao gồm những
chủng loại nhựa: PE, PP, PS, ABS, PVC, PMMA.
- Nhựa kỹthuật: Là chủng loại nhựa có chất lượng trội hơn nhiều so với nhựa
thông dụng như: PE và PS có tính chất cơlý như độbền kéo, độkháng nhiệt và
được sửdụng sản xuất cho các chi tiết máy. Nhựa kỹthuật được cải thiện về độbền
trơn, kháng hóa chất, nhiệt. Loại nhựa kỹthuật tiêu biểu nhưlà: PA, PC, PPO biến
tính, Polymer bão hòa, nhựa Fluoride, PI, nhựa Sulfonamid, PPS.
- Nhựa chuyên dùng: Fluoingted Ethlen Propylene, Silicone, PE trọng lượng
phân tử cực kỳ cao, v.v cũng không thuộc trong các loại nhựa thông dụng và
nhựa kỹthuật. Mỗi loại nhựa chỉsửdụng trong một sốlĩnh vực riêng biệt.
1.1.2. Các tính chất chung của vật liệu nhựa:
- Trọng lượng nhẹvà cứng.
- Vật liệu cách điện và nhiệt và âm tốt.
- Chảy tốt, có thểdùng nhiều phương pháp gia công.
- Kháng nước và hóa chất, không bị ăn mòn và tính ổn định hóa học cao.
- Nhiều ứng dụng tùy thuộc vào công nghệsản xuất.
- Có những tính chất đặc biệt tùy thuộc vào cấu trúc hóa học.
- Không chịu nhiệt.
- Độcứng bềmặt kém.
- Độkháng dung môi thấp, ứng suất nứt thấp.
- Tính chất tĩnh điện thấp.
- Nhược điểm chủyếu của vật liệu nhựa là tính ổn định không cao, modun đàn
hồi thấp, độdai va đập thấp hơn kim loại và hợp kim, dễbịlão hóa.
3
1.1.3. Một sốvật liệu nhựa thông dụng
1.1.3.1. Nhựa PE
Tính chất:
- Mờvà màu trắng, tỷtrọng nhỏhơn 1.
- Mạch có nhánh nhiều, độkết tinh thấp hơn.
- Nhiệt độmềm thấp hơn và lực kéo thấp hơn.
- Độgiãn dài lớn và giòn ởnhiệt độthấp.
- Tính kháng hóa chất tốt.
- Dễcháy, hệsốgiãn nởnhiệt cao.
- Độchịu thời tiết kém, độbám dính kém.
Ứng dụng:
- Những sản phẩm cần độbền kéo cơhọc như: búa nhựa, vật liệu cách điện và
nhiệt, bồn tắm, ống dẫn nước, chi tiết xe hơi.
- Sản phẩm cần kháng dung môi và dầu nhớt như: thùng chứa dung môi, chai
lọ, màng mỏng bao bì.
1.1.3.2. Nhựa PP
Đặc tính:
- Giống nhưPE nhưng cứng hơn và có tính chất hóa học tốt hơn, cách điện tần
sốcao tốt, lực va đập thấp ởnhiệt độthấp.
- Các tính chất cơ học như: không màu, bán trong suốt, chất dẻo có trọng
lượng nhẹ, độbền kéo, độcứng cao hơn PE.
- Tính chất nhiệt: kháng nhiệt tốt hơn PE, có tính chất cơhọc tốt ởnhiệt độ
cao, dòn ởnhiệt độthấp và dễcháy.
- Cách điện tần sốcao tốt, tính ứng suất nứt tốt, tính chất gia công ep phun tốt,
không mùi, không vị, không độc và có giá thành rẻ.
Ứng dụng:
- Dùng làm đồcứng: nắp chai nước ngọt, thân và nắp bút mực, hộp nữtrang,
két bia, hộp đựng thịt.
4
- Dùng kháng hóa chất: chai lọthuốc y tế, màng mỏng bao bì, ống dẫn, nắp
thùng chứa dung môi.
- Dùng cách điện tần sốcao: làm vật liệu cách điện tầng sốcao, tấm, vật kẹp
cách điện.
- Dùng trong ngành dệt may, giày dép: Sợi dệt PP, dép giảda đi trong nhà.
1.1.3.3. Nhựa PVC
Đặc tính:
- Bột màu trắng, độbền nhiệt thấp, mềm dẻo khi dùng thêm chất hóa dẻo.
- Kháng thời tiết tốt, độbền sửdụng cao, sựchống lão hóa cao, dễtạo màu
sắc, trọng lượng nặng hơn so với một sốchất dẻo khác.
- Cách điện tần số cao kém, độ bền ổn định nhiệt kém, độc, độ bền va đập
kém, độc với chất độn.
Ứng dụng:
- Sản xuất các sản phẩm cứng như: ống nước, màng mỏng cứng, tấm cứng.
- Không độc nên dung làm chai lọ chất dẻo, thùng chứa thực phẩm, màng
mỏng bao bì thực phẩm.
1.1.3.4. Nhựa PA
Tính chất:
- Tính chât cơhọc: Màu trắng sữa, tỷtrọng 1,13 – 1,17, độgiãn dài cao, độ
bền độva đập, độkháng mài mòn thấp, độhấp thụnước cao.
- Tính chất nhiệt tốt, cách điện tốt, kháng hóa chất tốt, độkết tinh cao, không
độc, không vịvà đắt tiền.
Ứng dụng: Sản xuất các chi tiết chịu cơhọc, chi tiết cho phụtùng xe hơi, ống
dẫn, tấm, sợi, nilon.
1.1.3.5. Nhựa PET
Tính chất:
- Chu kỳép ngắn, trong nhưthủy tinh, kháng va đập tốt, tính kháng thẩm thấu tốt.
- Dễgia cường bằng sợi thủy tinh cho nhiều công cụhơn, dễ định hướng hai chiều.
5
Ứng dụng: Sửdụng cho các sản phẩm cần va đập và cần quang học tốt như
các chi tiết trong xe hơi, điện và điện tử, các loại chai cho nước giải khát.
1.1.3.6. Nhựa ABS
Nhựa ABS có tính hút ẩm vì vậy cần được làm khô trước khi gia công, nhiệt
độyêu cầu đểsấy khô từ80-90
o
C trong khoảng thời gian tối thiểu là 2 giờ. Độ ẩm
của nhựa phải nhỏhơn 0,1% sau khi làm khô.
Đặc tính:
+ Nhiệt độnóng chảy: 210
o
C.
+ Nhiệt độphá hủy: 280
o
C
+ Độco rút: 0,5- 0,6%.
+ Mật độ: 1,05 g/cm
3
.
1.2. Giới thiệu một sốphương pháp gia công vật liệu nhựa
1.2.1. Công nghệép phun
- Là phương pháp gia công chủyếu và rộng rãi nhất, dùng cho nhựa nhiệt dẻo.
Đặc điểm của phương pháp này là nguyên liệu nhựa được làm chảy dẻo và được
trộn đều trong máy ép phun và sau đó được đẩy vào trong khuôn. Khi chất dẻo
trong khuôn được làm nguội và rắn lại theo hình dạng của khuôn, nửa khuôn di
động sẽmởra và sản phẩm được đẩy ra khỏi nửa khuôn này.
- Các loại nguyên liệu nhựa thông dụng có thểgia công trong máy ép phun
như: PP, PS, ABS, PSHI, PA, PC, PVC, PET, PPO, PF, MF,PELD, PEHD, POM,
PBT, ASA, SAN.
- Thiết bịcông nghệgồm máy ép phun dùng đểchếbiến nguyên liệu nhựa và
khuôn dùng để định hình sản phẩm nhựa.
- Ưu, nhược điểm: Áp lực phun lớn nên tạo ra được những chi tiết phức tạp,
nhiều chủng loại sản phẩm và hiệu quảkinh tếcao. Những chi tiết phức tạp thì việc
chếtạo khuôn gặp nhiều khó khăn và không chếtạo được những chi tiết dài liên tục.
1.2.2. Công nghệép đùn
- Là phương pháp có tính liên tục đểchuyển chất dẻo thành dạng hoàn tất hay
bán hoàn tất dài liên tục. Là một quá trình ép, vật liệu được ép thành dòng đi qua lỗ


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1- Hoàng Trọng Bá, (1998), Sửdụng vật liệu phi kim loại trong ngành cơkhí, Nhà
xuất bản khoa học và kỹthuật, Hà Nội.
2- Nguy ễn Bốn, HồNgọc Đồng, (1999), Kỹthuật nhi ệt, Nhà xu ất bản giáo dục, Hà Nội.
3- Nguyễn Trọng Hiệp, (2008), Chi tiết máy, tập1, Nhà xuất b ản giáo dục, Hà Nội.
4- Phạm Quang Huy, Phạm Phương Hoa, (2005), Thiết kế cơ khí chuyên đề gia
công khuôn với Pro/E 2001, Nhà xuất bản giao thông vận tải, Tp HồChí Minh.
5- Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt, (2007), Sổtay
công nghệchếtạo máy, tập 1,Nhà xuất bản khoa học kỹthuật, Hà Nội.
6- Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt, (2010), Sổtay
công nghệchếtạo máy, tập 2, Nhà xuất bản khoa học kỹthuật, Hà Nội.
7- Đặng Văn Nghìn, Phạm Ngọc Tuấn, Lê Trung Thực, Nguyễn Văn Giáp, Thái Thị
Thu Hà, (2000), Các phương pháp gia công kim loại, Nhà xuất bản đại học quốc gia
Tp. HồChí Minh.
8- Trần Hữu Quế, (1998), Vẽkỹthuật cơkhí, tập 1, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội.
9- Lê Trung Thực, Đặng Văn Nghìn, (2002), Hướng dẫn đồán môn học công nghệ
chếtạo máy, Nhà xuất bản đại học quốc gia Tp. HồChí Minh.
10- Lê Trung Thực, (2008), Hướng dẫn thực hành Pro/E Wildfire 2.0, Tp.HồChí Minh.
11- Viện máy công cụcông nghiệp, Thiết kếkhuôn cho sản phẩm nhựa,Hà Nội.