Một số file nx để luyện tập tách khuôn
Trong quá trình học tập tại nhà trường, được tiếp cận với phần mềm NX , cùng với việc tiếp xúc và làm việc với dây chuyền nhà máy sản xuất đồ nhựa . Với mong muốn tìm hiểu về khuôn mẫu trong gia công sản phẩm nhựa và tiếp tục tìm hiểu về phần mềm NX , em đã đề xuất và được thầy Phạm Hoàng Vương giao nhiệm vụ tốt nghiệp với đề tài “ỨNG DỤNG PHẦN MỀM NX VÀO TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA SẢN PHẨM KỆ XÀ PHÒNG” II, Tình hình nghiên cứu đề tài. - Công nghệ gia công khuôn mẫu đang phổ biến trong nhiều lĩnh vực. - Phầm mềm NX đang được sử dụng rộng rãi. - Không bị trùng lặp về sản phẩm nghiên cứu. III, Mục đích , đối tượng nghiên cứu , giới hạn phạm vi nghiên cứu. A, Mục đích. B, Đối tượng nghiên cứu C, Phạm vi nghiên cứu IV. Ý nghĩa khoa học và giá trị ứng dụng của đề tài A, Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu các thông số công nghệ, ứng dụng phần mềm mô phỏng số trong quá trình ép phun nhựa, đưa ra dự báo về khả năng tạo hình và hướng khắc phục những sai hỏng B, Giá trị ứng dụng của đề tài. Đề tài mang tính ứng dụng trong thực tế sản xuất LỜI NÓI ĐẦU Trong cuộc sống thường nhật hiện nay, có thể nhận thấy nhu cầu sử dụng các sản phẩm được làm từ nhựa là rất nhiều . Từ những sản phẩm đơn giản như cái thau, rổ hay cái lược,… đến các sản phẩm tinh xảo hơn như vỏ điện thoại di động , vỏ xe máy, linh kiện máy tính … Với sự phát triển không ngừng của ngành nhựa thì sự ra đời của ngành công nghiệp khuôn mẫu để hỗ nó là tất yếu . Một khi nền công nghiệp khuôn mẫu phát triển thì sẽ làm đa dạng hóa sản phẩm nhựa trên thị trường , hạ giá thành sản phẩm và làm tăng tính cạnh tranh của doanh nghiệp , đồng thời giúp người tiêu dung có nhiều phương án lựa chọn khi mua một sản pẩm Giá trị của ngành công nghiệp khuôn mẫu , cơ khí chính xác của việt nam là rất cao , tỷ lệ tăng trưởng lớn, ngành này đang thu hút rất nhiều sự quan tâm của các doanh nghiệp trong và ngoài nước Đáng chú ý, Việt Nam hiện tại chỉ làm 8,5% khuôn ép, một tỷ lệ rất nhỏ, còn lại là khuôn dập . Do đó, nhu cầu về khuôn mẫu cho sản xuất nhựa , cơ khí , chi tiết máy, linh kiện … để nâng cao chất lượng sản phẩm là rất lớn , giúp doanh nghiệp nội địa tăng năng lực tham gia chuỗng cung ứng toàn cầu Hiện nay, vấn đề chất lượng và khả năng ứng dụng của loại vật liệu này để được phát triển một cách rộng rãi trong toàn nền công nghiệp và dân dụng là một nhu cầu quan trọng và cấp bách trong giai đoạn hiện nay. Chất lượng và giá thành chính là yếu tố quyết định đến khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp trong sản xuất và kinh doanh. Việc xác định nhu cầu cần có sự thăm dò, điều tra và tìm hiểu trước. Song song với sự phát triển phong phú, đa dạng và chất lượng cao đối với loại sản phẩm này là sự ra đời của hàng loạt các công nghệ, máy móc, thiết bị, dây chuyền gia công ngày càng hoàn thiện và cải tiến với ứng dụng của khoa học hiện đại. Để nâng cao chất lượng,năng suất và giảm giá thành sản phẩm đòi hỏi có sự kết hợp giữa những yếu tố kỹ thuật và yếu tố kinh tế. Sau một thời gian nghiên cứu, được sự hướng dẫn của các thầy và cùng với sự nỗ lực của bản thân,em đã hoàn thành đồ án của mình. Qua đồ án “ỨNG DỤNG PHẦN MỀM NX VÀO TÍNH TOÁN , THIẾT KẾ KỆ ĐỰNG XÀ PHÒNG” đã gíup em hiểu rõ được về công nghệ chế tạo khuôn và gia công vật liệu chất dẻo này và đồng thời ứng dụng từ những lý thuyết của vật liệu chất dẻo vào sản xuất thực tế là hết sức quan trọng. Đồ án tốt nghiệp không những củng cố cho chúng em về mặt kiến thức mà còn tạo thêm kinh nghiệm thực tế cũng như hiểu rõ được bản chất của vấn đề. Qua đây chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của giáo viên hướng dẫn trực tiếp, Thầy , giúp chúng em hoàn thành đồ án này. CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KHUÔN MẪU 1.1 TÌM HIỂU VỀ KHUÔN ĐÚC 1.1.1Khái niệm về khuôn Khuôn là một dụng cụ để định hình cho một sản phẩm nhựa. Kích thước và kết cấu khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản phẩm. Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra. Sản phẩm được tạo thành giữa hai phần của khuôn. Khoảng trống giữa hai phần khuôn được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm. Hình 1.1 : Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng 1.1.2 Phân loại khuôn ép phun - Theo số tầng lòng khuôn: Lực ép khuôn Kích thước tương đối 25- 100 tấn Nhỏ 100 – 500 tấn Vừa 500 – 1000 tấn Lớn Trên 1000 tấn Rất lớn Hình 1.2. Phân loại theo lực kẹp khuôn 1.1.3 Kết cấu chung của một bộ khuôn Ngoài core và cavity ra thì trong bộ khuôn còn có nhiều bộ phận khác. Các bộ phận này lắp ghép với nhau tạo thành những hệ thống cơ bản của bộ khuôn, bao gồm:
Chú thích : 1: Tấm kẹp sau 5: Tấm khuôn âm 10: Bộ định vị 14: Tấm đẩy
a. Khuôn hai tấm
b. Khuôn ba tấm
Khi yêu cầu số lượng sản phẩm lớn thì dùng khuôn nhiều tầng. Hệ thống khuôn này có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn. Hình 1.7 Khuôn nhiều tầng dùng kênh dẫn nóng Khuôn 2 tầng này sử dụng hệ thống Hot runner để dẫn nhựa, nhựa được bơm vào tấm khuôn trung tâm, rồi từ đó, nhựa chảy theo các đường dẫn đi đến các lòng khuôn. Để các tầng đóng và mở đồng thời, sử dụng các cơ cấu sau: - Cơ cấu đòn bẩy : Hình 1.8 Khuôn nhiều tầng dùng cho cơ cấu đòn bẩy - Cơ cấu thanh răng – bánh răng
1.1.5. Cơ sở lý thuyết về khuôn ép nhựa Các nguyên tắc cơ bản để thiết kế sản phẩm nhựa a. Dòng đồng hướng b. Cân bằng dòng c. Phân bố áp suất Sơ đồ 1.10 Phân bố áp suất có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Như vậy, muốn sản phẩm tốt , phải tạo cho phân bố áp suất đều từ đầu đến cuối dòng chảy. d. Ứng xuất trượt cực đại e. Vị trí đường hàn và đường nối 1.1.6 Quy trình thiết kế Chu trình layout trong thiết kế khuôn mẫu ép nhựa: b) Xác định năng xuất khuôn c) Xác định cách bố trí sản phẩm d) Xác định kích thước sơ bộ vỏ khuôn e) Xác định cỡ máy ép Quy trình thiết kế khuôn Sơ đồ 1.11 Sơ đồ quy trình thiết kế khuôn Trong quá trình thiết kế khuôn, các bước trên không nhất thiết tiến hành độc lập mà phải phối hợp linh hoạt với nhau để đạt kết quả tốt nhất. Trong thực tế sản xuất, quy trình thiết kế khuôn được tiến hành như sau: Trình tự thiết kế khuôn
- Công việc, các số liệu đặt hàng như thiết kế từng phần, số lượng, vật liệu sản phẩm. Độ co của vật liệu sản phẩm phụ thuộc vào dạng vật liệu sử dụng, cũng cần được thảo luận với khách hàng. Cấu trúc khuôn phụ thuộc nhiều vào số lượng sản phẩm cần thiết. Thông thường trước khi bắt đầu thiết kế khuôn, nhà thiết kế phải có những thông tin sau: 1.1.7 Các yêu cầu kỹ thuật đối với chi tiết của bộ khuôn Nâng cao độ chính xác về hình dáng là nhằm đảm bảo sản phẩm được sản xuất ra có chất lượng cao, không cong vênh, có mỹ thuật theo yêu cầu của người thiết kế sản phẩm, đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng. Độ chính xác về hình dáng còn góp phần vào quá trình nâng cao năng xuất sản xuất sản phẩm (như khuôn có góc nghiêng chính xác, bề mặt đạt độ nhám theo thiết kế thì sản phẩm sẽ đạt chất lượng cao và nhựa dễ dàng chảy vào cũng như dễ lấy ra khỏi khuôn, …) đồng thời cũng nâng cao tuổi thọ của khuôn. b. Độ chính xác về kích thước Đối với những khuôn nhựa kỹ thuật cao, thì độ chính xác về mặt kích thước rất quan trọng. Thông thường các sản phẩm nhựa này được lắp với nhau hoặc lắp với các phần khác, do đó các chi tiết khuôn ở phần tạo hình cho việc lắp ráp này cần được chế tạo rất chính xác. Độ chính xác cao của chi tiết sẽ làm cho các phần khuôn lắp với nhau một cách dễ dàng, các phần sẽ nằm đúng vị trí, việc định vị hai phần khuôn với nhau được thực hiện một cách chính xác và hoàn hảo, các mặt phân khuôn ăn khớp với nhau, sản phẩm nhựa được tạo ra sẽ không bị bavia cũng như không bị biến dạng do độ dày mỏng khác nhau của sản phẩm (do khoảng tạo hình giữa chày và cối không đều) gây ra. c. Độ cứng của các chi tiết trong khuôn Độ cứng của các chi tiết trong khuôn có liên quan chặt chẽ đến các yếu tố khác như khả năng chống mài mòn, khả năng chịu lực ép, không bị biến dạng… Khả năng chống mài mòn: mức độ chống mài mòn của khuôn tùy thuộc vào loại nhựa dùng để ép, chế độ làm việc lâu dài của khuôn. Để nâng cao khả năng chống mài mòn của khuôn thì bề mặt cần nhiệt luyện, thấm nitơ, cacbon, hay mạ crôm, … Khả năng chịu lực ép không bị biến dạng: trong suốt quá trình làm việc, khuôn nhựa luôn bị lực ép (lực kẹp khuôn, áp lực phun) dồn vào những bề mặt của bộ phận khuôn, do đó kết cấu khuôn phải đủ bền để tránh gây biến dạng làm hư khuôn. Ngoài ra, độ cứng cũng góp phần làm cho chi tiết dễ đánh bóng, chống hoen rỉ khi làm việc trong môi trường ẩm ướt. Chỉ tiêu về độ bóng đối với các chi tiết tạo hình sản phẩm (phần chày, phần cối, các miếng ghép, …). Để sản phẩm trong suốt, bằng phẳng thì độ bóng của chi tiết phải như tấm gương (độ nhám bề mặt < 0,05Ra). Độ bóng đạt được do thành phần Crôm, độ tinh khiết cũng như độ cứng cần thiết của vật liệu làm khuôn. Do vậy, khi chọn vật liệu để chế tạo các chi tiết tạo hình, phải quan tâm nhiều đến thành phần Crôm, khả năng đạt độ cứng đến mức cần thiết và độ biến dạng ít sau khi nhiệt luyện. Thông thường, có thể tính số lòng khuôn cần thiết trên khuôn theo các cách sau: Trong đó: + Số lòng khuôn tính theo năng suất phun của máy Năng suất phun của máy cũng là nhân tố ảnh hưởng đến số lòng khuôn. Trong đó: + Số lòng khuôn tính theo lực kẹp khuôn của máy Trong đó: + Số lòng khuôn theo kích thước tấm gá đặt trên máy ép Sau khi tính được số lòng khuôn thỏa các điều kiện trên, tiến hành thiết kế sơ bộ (ước lượng) kích trước bao của tấm khuôn, xem bộ khuôn sau khi hoàn thành có thể gá lên máy ép đó hay không? Nếu không thì sắp xếp lại cách bố trí lòng khuôn hoặc giảm số lòng khuôn (tính lại xem có kịp thời gian giao hàng không) hoặc tìm máy ép khác (tính lại số lòng khuôn với máy ép mới). 1.1.8 Tính toán ước lượng lực kẹp khuôn Trong một khuôn thì áp xuất cần thiết dùng để điền khuôn và nén ép sẽ là áp xuất bên trong lòng khuôn. Áp xuất trung bình tác động vuông góc vào lòng khuôn đến đường giáp mí khuôn là tổng lượng áp suất được dùng để kẹp khuôn không gây ra hiện tượng bavia. Áp suất kẹp khuôn cần phải thắng được lực kẹp. Áp suất lòng khuôn tác động lên mặt khuôn chứa độ cứng của khuôn. Diện tích của sản phẩm dùng trong tính toán lực kẹp khuôn là diện tích hình chiếu. Đó là phần diện tích của sản phẩm được nhìn từ bề mặt của khuôn. Cũng có thể tính diện tích của sản phẩm bằng diện tích của đường giáp mí của sản phẩm với khuôn. Tính toán diện tích của mẫu đơn giản sau đó nhân lên theo chiều dài và chiều rộng, phương pháp này lấy phần diện tích cơ sở là 1 inch2 . Áp suất lòng khuôn trung bình trên mỗi inch2 của diện tích hình chiếu được nhân với diện tích hình chiếu bằng với áp suất cần thiết để giữ hai nửa khuôn lại với nhau. Tất cả các khuôn đều được tính toán lực kẹp khuôn. Diện tích của cổng phun cũng được thêm vào vì cổng phun tồn tại đường giáp mí sản phẩm với khuôn và dùng theo hướng mở khuôn. Hệ thống cổng phun, nếu ngắn thì không ảnh hưởng đến tính toán lực kẹp khuôn. Tuy nhiên, nếu sản phẩm nhỏ và hệ thống cổng phun lớn thì diện tích cổng phun được cộng vào diện tích hình chiếu. Tuy nhiên, kết quả tính toán lực kẹp khuôn chỉ là lực kẹp khuôn ước lượng. Lực kẹp khuôn ước lượng này rất quan trọng đối với người cài đặt máy, người này phải xác định kích thước máy cần dùng để ép một sản phẩm nào đó. Người cài đặt máy cần thêm vào 10÷20% lực kẹp khuôn ước lượng để đảm bảo rằng khi gia công không bị hiện tượng bavia. Một điểm quan trọng nữa là lực kẹp khuôn ước lượng này có thể được dùng làm điểm khởi động. Nếu trong quá trình ép khuôn tạo bavia thì cần phải tăng lực kẹp lên khuôn. Nếu khuôn chạy tốt thì không cần phải giảm lực khuôn xuống nữa. Lực kẹp khuôn quá lớn sẽ gây ra một số vấn đề: tiêu tốn năng lượng máy, gây ra hao mòn khuôn và máy, giảm thoát khí của khuôn và có thể làm kéo dài chu kỳ ép. Trong điều kiện cuối thì đúng cho trường hợp ngàm kẹp bằng khuỷu. Với những lý do trên thì trong quá trình cài đặt lực kẹp khuôn cần tối thiểu lực kẹp. Việc tối ưu lực kẹp khuôn có thể được xác định thông qua một số lần ép thử nghiệm. Bắt đầu với lực kẹp khuôn ước lượng sau đó giảm từ từ cho đến khi bavia xuất hiện rồi tăng lực khuôn lên 10 ÷ 20% để chắc chắn sản phẩm ép đạt chất lượng tốt. 1.1.9 Ước lượng áp suất trung bình của lòng khuôn Áp suất trung bình qua lòng khuôn phụ thuộc vào một số yếu tố sau. Hai yếu tố quan trọng nhất là loại vật liệu và độ nhớt lúc nhựa chảy lỏng. Một yếu tố chính nữa là tỉ lệ độ dày và chiều dài của dòng chảy trong lòng khuôn (tỉ lệ L/T). Tỉ lệ này được xác định bằng chiều dài từ cổng phun đến cuối sản phẩm chia cho bề dày trung bình. Thông thường thì áp suất trung bình của các loại nhựa thường là 2- 3 tấn/inch2 . Với vật liệu khó chảy (có độ nhớt cao) thì áp xuất này là 4÷6 tấn/inch2 . Điều này có nghĩa là áp suất lòng khuôn trung bình từ 8000÷12000 Psi. Các loại vật liệu khó chảy là polycarbonate, polysulfone, polymide. Khi tính toán lực kẹp khuôn thì cần dựa trên loại vật liệu gia công. Mặt khác, đối với các loại nhựa dễ chảy thì lực kẹp cần phải lớn hơn giá trị trung bình, các loại nhựa này là nylon, acetal, polybutylen telephthalate. Các loại nhựa này có tốc độ kết tinh trở lại cao và nguội nhanh. Do đó, trong quá trình phun phải phun với tốc độ cao. Phun với tốc độ cao sẽ làm cho áp xuất trong lòng khuôn cao do đó dễ gây ra hiện tượng bavia. Các loại nhựa này dễ tạo bavia do có độ nhớt quá thấp. Một yếu tố khác ảnh hưởng đến áp xuất trung bình của lòng khuôn là sự giới hạn của dòng chảy. Với các sản phẩm thành mỏng hoặc có tỉ lệ L/T cao thì áp suất điền khuôn cao hơn. Áp suất lực kẹp khuôn cao thì lực kẹp khuôn cao hơn 1.1.10. Cách bố trí lòng khuôn Trên thực tế, người ta thường bố trí lòng khuôn theo kinh nghiệm mà không có bất kỳ sự tính toán hay mô phỏng nào. Nhưng nếu làm như vậy đôi khi ta gặp một số lỗi trên sản phẩm, đặc biệt đối với những khuôn có những lòng khuôn khác nhau trên cùng một khuôn và khi ấy ta phải sửa loại khuôn (điều này rất tốn công và tốn kém thời gian và tiền bạc). Do đó để tránh việc này xảy ra ta nên mô phỏng quá trình điền đầy của từng lòng khuôn mà không có hệ thống kênh dẩn để biết chúng được điền đầy như thế nào. Khi ấy ta sẽ thiết kế hệ thống kênh dẩn để tạo sự cân bằng dòng cho từng lòng khuôn. Hình 1.13 Các kiểu bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật Hình 1.14 Các kiểu bố trí lòng khuôn dạng hình tròn 1.1.11 Kênh dẫn nhựa ( Runners) Các kênh dẫn nhựa là cầu nối giữa các miệng phun và cuống phun. Chúng làm nhiệm vụ đưa nhựa vào các lòng khuôn. Vì thế khi thiết kế chúng cần phải tuân thủ một số các nguyên tắc kỹ thuật để đảm bảo chất lượng cho hầu hết sản phẩm. Sau đây là một số nguyên tắc mà ta cần phải tuân thủ: 1.1.12 Kênh dẫn nguội. Hình 1.15 Kênh dẫn nhựa a, Các loại tiết diện ngang của kênh dẫn nhựa: Kênh dẩn có nhiều dạng mặt cắt ngang khác nhau nhưng phổ biến là các loại kênh dẫn có mặt cắt ngang hình tròn, hình thang hiệu chỉnh, hình thang, hình chữ nhật và hình bán nguyệt. Để so sánh các loại kênh dẫn người ta dùng chỉ số đường kính thủy lực và sự cản dòng. Khi đường kính càng lớn thì sự cản dòng càng bé. Ta có thể tính đường kính thủy lực dựa vào công thức sau: |