Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN ĐỀ THI THỰC TẬP KỸ THUẬT Thực các công việc sau: - Chọn một sản phẩm nhựa (kết cấu đơn giản) có nhà bạn - Phân tích đặc điểm kỹ thuật cần có sản phẩm (bao gồm đặc tính vật liệu làm nó) để sản phẩm có tính sử dụng tốt - Phân tích và lựa chọn kết cấu khuôn để ép sản phẩm này - Mô tả sơ lược và ngắn gọn quá trình thiết kế một bộ khuôn cho sản phẩm này qua các bước sau: o Dựng hình sản phẩm o Thiết kế bộ khuôn để ép phun sản phẩm CAD o Lập trình gia công các chi tiết lòng khuôn phần mềm CAM o Kiểm tra lại độ xác gia công mô o Kiểm tra quá trình ép phun và thông số ép ép phun sản phẩm các phần mềm CAE thích hợp Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN I LỰA CHỌN SẢN PHẨM NHỰA Giới thiệu Vai trò nhựa nhiệt nhẻo ngày quan trọng và sử dụng rộng rãi cuộc sống Tùy theo đặc tính cơ, lý, hoá loại nhựa mà chúng sử dụng để tạo các sản phẩm khác những công nghệ phù hợp khác Các đặc điểm bật công nghệ ép phun nêu gồm:  Ép phun là phương pháp chủ yếu công nghệ gia công polymer  Các nhựa nhiệt dẻo thường gia công phương pháp này  Phương pháp ép phun thuộc phương pháp nhóm theo cách phân nhóm trạng thái vật liệu  Sản phẩm có kích thước xác theo chiều tạo hình khuôn kín  Quá trình gia công gồm quá trình: *Nhựa hoá xi lanh nhiên liệu *Tạo hình khuôn  Quá trình tạo hình tiến hành làm khít hai nửa khuông lại với  Tuỳ theo nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ khuôn khác  Vật liệu chảy vào khuôn qua các rãnh dẫn, cửa tiết diện nhỏ  Khi vùng tạo hình khuôn lấp đầy nguyên liệu khuôn chịu tác dụng lực ép  Năng suất cao, chu kỳ ngắn  Tiết kiệm nhiều nguyên liệu, tốn công hoàn tất  Quá trình ép phun không ổn định nhiệt độ Đây là một đặc điểm không thuận lợi phương pháp và chất lượng sản phẩm chịu ảnh hưởng lớn đặc điểm này Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN Lựa chọn sản phẩm Em lựa chọn sản phẩm nhựa cho đề tài là vỏ ngoài hộp đựng giấy ăn Hình ảnh chụp từ thực tế và mô hình hóa chi tiết bằng phần mềm CATIA Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN 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 các nhà 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 dùng để chế tạo chi tiết là PE (Polyethylene), PS (Polystyren) Em chọn vật liệu dùng để chế tạo chi tiết là PE với cấu tạo chung sau:  Công thức cấu tạo: (- CH2 - CH -)n  Phân loại: STT Tên Tỉ trọng (g/10phút) HDPE( high density 0,95 - 0,97(độ kết tinh lớn có cấu 0,1 - 20 polyethylene) tạo mạch thẳng) LDPE( low density 0,91-0,93(độ kết tinh thấp) polyethylen) LLDPE( linear low Có khối lượng riêng thấp, mạch 0,9 - 50 density polyethylene) Chỉ số chảy 0,1 - 60 thẳng, nhiệt độ nóng chảy thấp  Các thông số bản: Thông số HDPE LDPE Tỷ trọng 0,95 - 0,96 0,92 – 0,93 Độ hút nước 24 < 0,01 % < 0,02 % giờ Độ kết tinh (%) 85 - 95 60 – 70 Độ hoá mềm (oC) 120 90 Nhiệt độ chảy (oC) 133 112 Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN Chỉ số chảy (g/10phút) 0,1 – 20 0,1 – 60 Độ cứng shore 60 – 65 30 – 35 Độ dãn dài (%) 200 - 400 400 – 600 Lực kéo đứt (kg/cm2) 220 - 300 114 - 150  Tính chất nhựa Polyethylene: o Mờ và màu trắng, tỉ trọng nhỏ o Là Polymer kết tinh, mức độ kết tinh phụ thuộc vào mật độ mạch nhánh, mạch nhánh nhiều độ kết tinh thấp o Độ hoà tan: + Ở nhiệt độ thường PE không tan dung môi nào, để lâu với khí hidrocacbon thơm clo hoá bị trương + Ở 70oC, PE tan yếu toluene, xilen, amin axetat, dầu thông, paraffin… + Ở nhiệt độ cao, PE không tan nước, rượu béo, acid axetic, acetone, ete etylic, glyxerin, dầu lạnh và một số dầu thảo mộc khác… o Khi đốt với ngọn lửa, 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 những chất lỏng phân cực o Kháng hoá chất tốt o Kháng thời tiêt kém, bị lão hoá tác dụng oxi không khí, tia cực tím, nhiệt Trong quá trình lão hoá độ dãn dài tương đối và độ chịu lạnh polymer giảm, xuất tính giòn và nứt o Độ bám dính Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN III PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN KẾT CẤU KHUÔN Sản phẩm mô hình hóa có độ dốc phù hợp tạo điều kiện cho việc rút khuôn Có thể đặt cổng phun mặt chi tiết, vật liệu điền đầy lòng khuôn và nhanh Cổng phân phối dùng là cổng trực tiếp có một lòng khuôn, nữa cổng trực tiếp điền đầy tốt vật liệu chảy loãng kém, làm giảm tổn hao áp suất phun, tốn vật liệu rãnh dẫn, cấu trúc đơn giản, để lại hõm co bề mặt sản phẩm Để ép chi tiết trên, với một lòng khuôn ta sử dụng khuôn hai có cổng phân phối trực tiếp Dùng khuôn hai giảm giá thành khuôn, mặt khác kết cấu lại đơn giản khuôn ba khuôn không rãnh dẫn.Tuy nhiên sau tạo thành sản phẩm phải có nguyên công loại bỏ cổng phân phối nên khó tự động hoá Kết cấu khuôn tấm Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN IV MÔ TẢ QUÁ TRÌNH MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT VÀ THIẾT KẾ BỘ KHUÔN CHO SẢN PHẨM Các bước dựng hình sản phẩm Sử dụng môi trường Part Design kết hợp môi trường Sketcher để dựng biên dạng chi tiết theo các bước tóm tắt sau: Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN Thiết kế khuôn để ép phun chi tiết bằng phần mềm Catia Để tạo một bộ khuôn hoàn chỉnh, công việc là phải xác định phần bề mặt thuộc hốc hay lõi và xác định đường phân khuôn Ta thực công việc này phần mềm Catia Kích Start > Mechanical Design > Core & Cavity Design Mở file chứa chi tiết hoàn chỉnh thiết kế Kích vào biểu tượng Pulling Direction để chọn hướng rút khuôn Sau kích hoạt, phần mềm mặc định cho ta một số mặt thuộc hốc (màu xanh), một số mặt thuộc lõi (màu đỏ).Ta cần phải chọn nốt các mặt lại Kích vào biểu tượng Transfer an element , chọn mục Distanation là Cavity và Core, đồng thời chọn các mặt tương ứng lại thuộc hốc và lõi Kết sau chọn xong: Tiếp 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 Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN mặt lệnh Fill từ Insert > surface > Fill chọn trực tiếp biểu tượng Fill từ môi trường Core & Cavity Design lệnh Join Tạo đường phân khuôn đường tròn biên dạng mặt đáy Kích vào biểu tượng Sweep và lựa chọn các thông số để tạo mặt phân khuôn Sau lựa chọn xong, mặt phân khuôn và chi tiết sau: Bây giờ ta tạo khuôn cho chi tiết Vào Start > Mechanical Design > Mold tooling Design để vào môi trường thiết kế khuôn Kích chuột vào Product, chọn Insert > Existing Component và chọn phần phân khuôn vừa Save lại bước để đưa vào môi trường Mold tooling Design Kích vào biểu tượng Creat a new mold để lôi một bộ khuôn thư viện Ta điều chỉnh lại các kích thước khuôn cho phù hợp với độ rộng bề mặt sản phẩm Dùng lệnh Manipulation để di chuyển chi tiết theo các chiều khác để đưa giữa khuôn và nằm Cavity plane và Core plane.Nhấn OK sau chỉnh xong Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN Hình ảnh khuôn sau đưa vào Tiếp theo ta cắt hốc và lõi cho khuôn Trên phả hệ, kích chuột phải vào Cavityplace > cavityplace.1object > Split Component xuất hộp thoại Split Definition, chọn phần hốc phả hệ, thấy xuất các mũi tên có hướng lên là được, nhấn OK Kích chuột vào Coreplace phả hệ và làm tương tự, cho thấy các mũi tên hướng xuống là được, nhấn OK Sau phân chia xong hốc và lõi ta được: Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page 10 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN Về nguyên tắc, quá trình gia công lòng khuôn gồm quá trình gia công thô và tinh Trong quá trình, dùng nhiều dao với kích thước, hình dáng khác để gia công những tiết diện hẹp, rút ngắn thời gian gia công và gia công đạt chất lượng bề mặt tốt Tuy nhiên việc hỗ trợ thay dao phần mềm này không cho phép thực một mô nên ta chọn một dao thích hợp cho quá trình gia công thô và gia công tinh Kích biểu tượng Sweeping để chọn chiến lược gia công thô Kích vào một mặt hốc khuôn, xuất bảng Sweeping, ta nhấn vào biểu tượng Part màu đỏ bảng chọn vào lòng khuôn, biểu tượng part này chuyển sang màu xanh Trên bảng Sweeping cho phép ta chọn kiểu đường dịch chuyển dụng cụ chọn kích thước, loại dụng cụ ; (ta lôi từ thư viện ngoài vào), ta dùng dao T1 với kích thước dao chọn hình vẽ đây.Vào để thiết lập số dụng cụ cắt ; Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 để chọn độ ăn sâu cho chu trình phay,tốc độ Page 14 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội phay Vào Bộ môn GCVL&DCCN để tạo đường chạy dao đầu cuối một chu trình đâm dao, chuyển tiếp giữa các Pass Chọn xong nhấn OK Kích tiếp biểu tượng Pencil để chọn chiến lược gia công tinh sau nguyên công gia công thô, để gia công lại những bề mặt chưa đạt yêu cầu gia công thô chưa đạt độ xác cần thiết Chọn lòng khuôn, bảng Pencil xuất hiện, hiển thị lại kích thước dao T1.Kích OK Save file này lấy tên là Gia cong hoc Quá trình lập trình gia công thô và tinh sử dụng dao T1 với chế độ cắt khác hoàn thành Một điểm ý là ta phải chọn gốc thay dao(gốc máy) phù hợp, không quá trình mô gây lỗi Tiếp theo ta xuất file gia công CNC Kích chuột phải vào biểu tượng phả hệ, di chuột đến Manufacturing Program.1 Oject, chọn Generate NC Code Interactively Trong mục Output file, chọn đường dẫn để xuất file Kích vào NC Code để chọn ngôn ngữ lập trình cần xuất Có nhiều máy khác nhau, ứng với các ngôn ngữ lập trình khác nhau, song ta chọn ngôn ngữ máy Fanuc21i ngôn ngữ có điểm tương đồng với các máy CNC Nhấn OK để xuất file.Mở file gia công ra, ta thấy điều nhận xét là tương đối có sở Một đoạn đầu chương trình gia công trích dẫn: Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page 15 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN % O1000 N1 G49 G54 G20 G80 G40 G90 G23 G94 G17 G98 N2 T1 M6 N3 G0 X243.9001 Y-142.2045 S70 M3 N4 G43 Z214.6561 H1 N5 G1 Y-148 Z213.1032 F300 N6 Y147.99 F1000 N7 X238.9001 N8 Y-147.99 N9 X233.9001 N10 Y147.99 N11 X228.9001 N12 Y-147.99 N13 X223.9001 N14 Y147.99 N15 X218.9001 N16 Y-147.99 N17 X213.9001 N18 Y147.99 N19 X208.9001 N20 Y-147.99 N21 X203.9001 N22 Y147.99 N23 X198.9001 N24 Y-147.99 N25 X193.9001 N26 Y147.99 ………………… Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page 16 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN 4.Kiểm tra độ xác gia công bằng mô Mở file Gia cong hoc.CADProcess Kích chuột phải vào biểu tượng phả hệ, di chuột đến Manufacturing Program.1 Oject, chọn Start Video Simulation using Tool Path để xem quá trình mô gia công và so sánh với chương trình NC xuất Nhấn F7 để bắt đầu mô 5.Kiểm tra trình ép phun thông số ép ép phun sản phẩm bằng Vấn đề đây, ta phân tích quá trình điền đầy lòng khuôn nhựa nóng chảy, thời gian nguội, biến dạng, tốc độ co ngót, tốc độ phun…trên phần mềm Mold Flow Từ bố trí vị trí cổng phân phối một cách hợp lý đảm bảo điền đầy lòng khuôn một cách nhanh chóng, gây khuyết tật và đề chế độ phun,chế độ làm nguội hợp lý Mở phần mềm MoldFlow, chọn New projection để tạo một Folder “ Phân tích dòng chảy khuôn” Kích vào biểu tượng Import để lôi chi tiết định dạng đuôi *STL vào môi trường làm việc Xuất bảng Import tại mục Type of Mesh ta chọn Dual Main, mục Units chọn đơn vị Millimeters nhấn OK Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page 17 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN a kiểm nghiệm vị trí miệng phun : Mở phần mềm MoldFlow, chọn New projection để tạo một project’ kiemnghiem’ Sau kích vào biểu tượng Import để lôi chi tiết định dạng đuôi *STL vào môi trường làm việc Xuất bảng Import tại mục Type of Mesh ta chọn Dual Main, mục Units chọn đơn vị Millimeters nhấn OK Hình ảnh chi tiết lôi vào môi trường làm việc moldflow Kích vào Create Mesh hộp thoại Generate Mesh xuất Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page 18 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN Sau kích vào Mesh now chương trình bắt đầu chạy tạo lưới và kết hình sau: Vào Analysis  set molding process  chọn thermoplastics injection molding ( chọn chế độ đúc ép phun ) Vào analysis  set analysis sequence chọn fill Vào analysis  select material để chọn vật liệu, kích vào search để tìm vật liệu PS Tiếp là vào analysis process setting wizard-Fill settings, hộp thoại xuất hiện, ta kích vào advanced options để chọn loại máy ép phun, vật liệu làm khuôn … Vào analysis  set injection locations để đặt vị trí miệng phun Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page 19 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN Sau chọn xong tất các thông số ta kích đúp vao start analysis, kích ok và chờ kết quả, là một số kết : Đây là kết thời gian điền đầy Từ biểu đồ ta thời gian điền đầy ta thấy vị trí miệng phun đảm bảo khả điền đầy tốt và cân dòng chảy tốt Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page 20 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN Ngoài ta kiểm nghiệm thêm các thông số khác vận tốc trung bình dòng chảy quá trình phun, thời gian điền đầy khuôn, nhiệt độ tại các điểm vật thể quá trình phun, tượng rỗ khí, hệ thống làm mát… Sau là một số hình ảnh tiêu biểu quá trình kiểm nghiệm: Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page 21 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Bộ môn GCVL&DCCN Page 22 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Bộ môn GCVL&DCCN Page 23 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Bộ môn GCVL&DCCN Page 24 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Bộ môn GCVL&DCCN Page 25 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN Kết lực kẹp : Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Page 26 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 Bộ môn GCVL&DCCN Page 27 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN V.KẾT LUẬN Trong thời gian thực tập tại bộ môn, em thấy rút một số bài học sau: - Học cách tổ chức và làm việc theo nhóm - Nâng cao khả tự học, tự tìm hiểu, đánh giá, phân tích vấn đề… - Bổ sung thêm nhiều kiến thức CAD/CAM/CNC/CAE và các vấn đề khuôn - Do trình độ hạn chế, thời gian không nhiều để tìm hiểu sâu nên quá trình làm bài em thấy nhiều thiếu sót Tuy nhiên với lực và khát vọng thân, em tin tương lai em làm tốt thế, nhiều vấn đề khác nữa Em mong có bảo và giúp đỡ nhiều từ các thầy cô Em chân thành cảm ơn! Sinh viên: NGUYỄN HỮU LƯỢNG Lớp Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 : CĐT4_K51 Page 28 [...]... Khoa Hà Nội Bộ môn GCVL&DCCN V.KẾT LUẬN Trong thời gian thực tập tại bộ môn, em thấy mình đã rút ra được một số bài học 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... 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 của nhựa 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 tật và đề ra chế độ phun,chế độ làm nguội hợp... vào áp lực đẩy của nhựa nóng chảy, nhưng do việc tính toán khá phức tạp nên ta chỉ đề cập 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 thi t kế khuôn vào một file, ta vào file này mở file CavityPlate.CATpart lên Nhấn... khuôn - Do trình độ còn hạn chế, thời gian không nhiều để có thể tìm hiểu sâu hơn nên trong quá trình làm bài em thấy còn rất nhiều thi u sót Tuy nhiên với năng lực và 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 nhiều hơn từ các thầy cô Em chân thành cảm ơn! Sinh viên: NGUYỄN HỮU LƯỢNG... nhấn OK Kích tiếp biểu tượng Pencil để chọn chiến lược gia công tinh sau nguyên công gia công thô, để gia công lại những bề mặt chưa đạt yêu cầu hoặc khi gia công thô chưa đạt độ chính xác cần thi t 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... chọn kiểu đường dịch chuyển dụng cụ chọn kích thước, loại dụng cụ ; (ta cũng có thể lôi từ thư viện ngoài vào), ở đây ta dùng con dao T1 với kích thước dao được chọn như hình vẽ dưới đây.Vào để thi t lập số dụng cụ cắt ; Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51 để chọn độ ăn sâu cho chu trình phay,tốc độ Page 14 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội phay Vào Bộ môn GCVL&DCCN để tạo đường