nghiên cứu quy trình gia công khuôn trên máy phay 4 trục m155

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH GIA CÔNG KHUÔN
TRÊN MÁY PHAY 4 TRỤC M155
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T2011 - 56

S KC 0 0 3 6 3 1

Tp. Hồ Chí Minh, 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH GIA CÔNG KHUÔN
TRÊN MÁY PHAY 4 TRỤC M155
Mã số: T2011-56

Chủ nhiệm đề tài: KS. Huỳnh Đỗ Song Toàn

TP. HCM, 11/2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐƠN VỊ: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH GIA CÔNG KHUÔN
TRÊN MÁY PHAY 4 TRỤC M155

Mã số: T2011-56

Chủ nhiệm đề tài: KS. Huỳnh Đỗ Song Toàn

TP. HCM, 11/2011


MỤC LỤC
Đề mục
Trang
TRANG BÌA--------------------------------------------------------------------------------- i
MỤC LỤC ----------------------------------------------------------------------------------ii
CHƯƠNG 1. DẪN NHẬP
1.1. Đặt vấn đề ----------------------------------------------------------------------------- 1
1.2. Giới hạn đề tài ------------------------------------------------------------------------ 1
1.3. Nội dung chính ------------------------------------------------------------------------ 1
1.4. Thể thức nghiên cứu ----------------------------------------------------------------- 2
1.4.1. Thời gian nghiên cứu ----------------------------------------------------------- 2
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu ------------------------------------------------------- 2
1.4.3. Phương tiện nghiên cứu và thực hiện ---------------------------------------- 2
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN
2.1. Giới thiệu công nghệ ép phun------------------------------------------------------ 3
2.2. Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế mà công nghệ ép phun mang lại ------ 3
2.3. Khả năng công nghệ ---------------------------------------------------------------- 4
2.4. Quy trình sản xuất khuôn mẫu ép nhựa ------------------------------------------ 5
2.5. Quy trình thiết kế khuôn mẫu ép nhựa ------------------------------------------- 5
2.6. Các thành phần cơ bản trong một bộ khuôn ép phun --------------------------- 5
2.6.1. Các thành phần cơ bản --------------------------------------------------------- 5
Trang ii

2.6.2. Chức năng của các thành phần cơ bản --------------------------------------- 6
2.7. Một số loại nhựa dùng trong công nghệ ép phun ------------------------------- 7
2.7.1. Phân loại ------------------------------------------------------------------------- 7
2.7.2. Các thông số cần quan tâm về vật liệu nhựa ------------------------------- 8
2.7.3. Vài loại nhựa thông dụng ------------------------------------------------------ 8
CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH GIA CÔNG KHUÔN TRÊN MÁY PHAY M155
3.1. Thiết kế sản phẩm --------------------------------------------------------------- 10
3.2. Tách khuôn cho sản phẩm ------------------------------------------------------ 13
3.3. Tạo vỏ khuôn cho sản phẩm --------------------------------------------------- 15
3.3.1. Vỏ khuôn đực -------------------------------------------------------------- 15
3.3.2. Vỏ khuôn cái --------------------------------------------------------------- 16
3.3.3. Tấm kẹp trước -------------------------------------------------------------- 16
3.3.4. Tấm kẹp sau ---------------------------------------------------------------- 16
3.3.5. Gối đỡ ----------------------------------------------------------------------- 17
3.3.6. Tấm đẩy --------------------------------------------------------------------- 18
3.3.6. Tấm giữ --------------------------------------------------------------------- 18
3.4. Các phụ kiện kèm theo --------------------------------------------------------- 19
3.4.1. Vòng đònh vò --------------------------------------------------------------- 20
3.4.2. Bạc cuốn phun ------------------------------------------------------------- 20
3.4.3. Bạc dẫn hướng ------------------------------------------------------------- 20
Trang iii


3.4.4. Chốt dẫn hướng ------------------------------------------------------------ 21
3.4.5. Chốt hồi và lò xo ---------------------------------------------------------- 21
3.4.6. Chốt đẩy sản phẩm-------------------------------------------------------- 22
3.4.6. Các loại vít lục giác ------------------------------------------------------- 23
3.5. Lắp thành khuôn hoàn chỉnh --------------------------------------------------- 23
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MOLDFLOW 6.2 PHÂN TÍCH

DÒNG CHẢY SẢN PHẨM ----------------------------------------------------------- 24
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN -------------------------------------------------------------- 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO -------------------------------------------------------------- 41

Trang iv


CHƯƠNG I.

DẪN NHẬP

1.1. Đặt vấn đề.
Trong cuộc sống thường nhật hiện nay, chúng ta dễ dàng nhận thấy các vật
dụng xung quanh mình được làm từ nhựa. Từ những sản phẩm đơn giản như vỏ
bút, thau nhựa, rỗ nhựa … đến các sản phẩm tinh xảo như vỏ điện thoại di động,
các linh kiện trong máy vi tính, xe hơi… cũng được làm từ vật liệu nhựa. Nói tóm
lại nhựa chiếm một phần quan trọng trong cuộc sống của chúg ta.
Nền công nghiệp nhựa hiện nay ở nước ta đang phát triển rất nhanh mà đặc
biệt là ở TP.Hồ Chí Minh. Nó chiếm một tỷ trọng lớn trong việc phát triển công
nghiệp và là một trong những ngành có tốc độ phát triển mạnh nhất hiện nay ở
Tp.Hồ Chí Minh.
Với sự phát triển không ngừng của ngành nhựa thì sự ra đời của nền công
nghiệp khuôn mẫu để hổ trợ cho nó là một sự tất yếu. Khi chúng ta có một nền
công nghiệp khuôn mẫu phát triển vững mạnh thì sẽ làm đa dạng hóa các mẫu
mã trên thò trường, hạ giá thành các sản phẩm nhựa làm tăng tính cạnh tranh cho
doanh nghiệp, đồng thời giúp cho người tiêu dùng có nhiều phương án trong việc
lựa chọn sản phẩm.
Chính vì những lý do trên mà tác giả quyết đònh chọn đề tài: “Nghiên cứu
quy trình gia công khuôn trên máy phay 4 trục M155”.
1.2. Mục tiêu của đề tài.

-

Xây dựng qui trình thiết kế khuôn ép nhựa khay thức ãn

-

Xây dựng qui trình gia công, chế tạo khuôn trên máy CNC M155
Trang 1


-

Viết chương trình CNC gia công 4 trục sử dụng hệ điều khiển Fanuc
21M

1.3. Nội dung chính
-

Thiết kế bản vẽ khuôn khay thức ãn
Thiết kế bản vẽ tách khuôn khay thức ãn
Viết chương trình CNC gia công khuôn khay thức ãn
Viết báo cáo thuyết minh và tài liệu qui trình thiết kế, gia công khuôn
ép nhựa

1.4. Thể thức nghiên cứu.
1.4.1. Thời gian nghiên cứu.
Quá trình nghiên cứu đề tài được xem là một qui trình công nghệ vì đòi hỏi
phải tiến hành theo các khâu kế tiếp nhau bao gồm việc chọn đề tài, biên soạn
đề cương, thu thập tài liệu, xử lý tài liệu, viết công trình nghiên cứu.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu.

Để thực hiện đề tài này nhóm thực hiện đã tiến hành bằng các phương pháp:
 Tham khảo tài liệu nhằm bổ sung kiến thức, cơ sở lý luận và
phương pháp luận...
 Tiếp thu các ý kiến đóng góp từ các đồng nghiệp, bạn bè
1.4.3. Phương tiện nghiên cứu và thực hiện.
Bao gồm các tài liệu, máy tính, vật liệu (nhựa và kim loại), máy CNC.

Trang 2


CHƯƠNG II.
2.1.

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

Giới thiệu công nghệ ép phun.

Là công nghệ tạo sản phẩm từ nhựa đònh hình. Công nghệ ép phun đòi hỏi
ba yếu tố:
 Máy ép phun.
 Vật liệu nhựa.
 Khuôn.
Nguyên liệu nhựa ở dạng hạt hay bột … được xử lý độ ẩm sau đó được vận
chuyển vào trong máy ép, được gia nhiệt làm nóng chảy và trộn điều, đẩy vào
trong khuôn dưới tác dụng nhiệt và áp lực từ trục vít. Chất dẻo trong khuôn được
làm nguôïi đóng rắn lại tạo hình dáng lòng khuôn. Một nữa khuôn phía di động sẽ
mở ra sau đó sản phẩm được đẩy ra ngoài, khuôn đóng lại và bắt đầu một chu kỳ
tiếp theo.
2.2.

Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế mà công nghệ ép phun

mang lại.
Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta
dễ dàng bắt gặp rất nhiều sản phẩm được
làm từ nhựa. Từ những sản phẩm đơn giản
là các loại vật dụng học tập, đồ vật gia
dụng như thước, viết, compa, rỗ, ra,ù đồ chơi
trẻ em… cho đến các sản phẩm phức

Hình 2.1:Các linh kiện trong xe gắn máy.

tạp như vỏ ti vi, vỏ máy vi tính hay các linh kiện trong ô tô, xe
Trang 3

Hình 2.2: Khay đựng thức ăn.


máy…đều được làm bằng nhựa. Các sản phẩm này có màu sắc và hình dáng rất
phong phú, chúng làm cho cuộc sống của chúng ta trở nên đẹp và tiện nghi hơn .
Điều này mang ý nghóa là các sản phẩm nhựa mà phần lớn làm từ công nghệ ép
phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Với
các tính chất như : độ dẻo dai, nhẹ, có thể tái chế, không có những phản ứng hóa
học với không khí trong điều kiện bình thường. Vật liệu nhựa đã thay thế vật liệu
khác như: sắt, nhôm, gang, đồng thau… đang ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên.
Do đó ta có thể nói rằng nhu cầu sử dụng vật liệu nhựa trong tương lai sẽ còn rất
lớn. Điều này dẫn đến một hệ quả là giá thành khuôn sẽ không được cho là quá
đắt bởi lợi nhuận mà nó mang lại là rất lớn, vì một khuôn ép phun ta có thể tạo
ra hàng chục, thậm chí hàng trăm ngàn sản phẩm nhờ máy ép nhựa.

Tóm lại, nhu cầu về sản phẩm nhựa của con người là rất
lớn cho tới khi chúng ta có thể tìm ra một loại vật liệu mới có
những đặt tính tương tự và tốt hơn thay thế nó. Tuy nhiên song
song với nhu cầu ấy là chúng ta phải làm thế nào phải sử
dụng nhựa một cách hợp lý nhất để tránh những hệ lụy

Hình 2.3: Ghế nhựa.

không tốt cho môi trường.
2.3.

Khả năng công nghệ.

 Tạo ra những sản phẩm có hình dạng phức tạp tùy ý.
 Trên một sản phẩm, hình dáng của mặt trong và mặt
ngoài có thể khác nhau (đây là một thế mạnh so với các
công nghệ sản xuất nhựa khác).
Hình 2.4: Khay cắm bút.
Trang 4


 Khả năng tự động hóa và chi tiết có tính lặp lại
cao.
 Sản phẩm sau khi ép phun có màu sắc rất phong
phú và độ nhẵn bóng bề mặt rất cao nên không cần gia
công lại.
 Phù hợp cho sản xuất hàng khối và đơn chiếc
trong các trường hợp đặc biệt.

2.4.

Quy trình sản xuất khuôn mẫu ép nhựa.

Nhận đơn hàng

Giao hàng

2.5.

Hình 2.5: Dao cắt giấy.

Layout, báo giá

Thiết kế khuôn

Gia công

Hoàn chỉnh khuôn

Ép thử sản phẩm

Lắp ráp nguội

Quy trình thiết kế khuôn mẫu ép nhựa.

Nhận bản vẽ
sản phẩm

Layout sản phẩm

Thuyết minh
phương án

Xử lý sản phẩm
Trang 5

Gia công bản vẽ
chi tiết

Thiết kế bản
vẽ lắp

Xử lý khuôn

Tách khuôn


2.6.

Các thành phần cơ bản trong một bộ khuôn ép phun.

2.6.1. Các thành phần cơ bản.
Dưới đây là một bộ khuôn được thiết kế cho sản phẩm là vỏ dao cắt giấy:

Trang 6


1. Vít lục giác
2. Vòng đònh vò
3. Bạc cuốn phun.

4. Cối khuôn (khuôn cái)
5. Bạc dẫn hướng
6. Tấm kẹo trước
7. Vỏ khuôn cái
8. Chốt hồi
9. Chày khuôn (khuôn đực)
10. Chốt đònh vò
11. Vỏ khuôn đực
12. Tấm đỡ
13. Gối đỡ
14. Tấm giữ
15. Tấm đẩy
16. Tấm kẹp sau
17. Gối đỡ phụ

2.6.2. Chức năng của các thành phần cơ bản.
1. Vít lục giác: liên kết các tấm khuôn.
2. Vòng đònh vò: đònh tâm giữa bạc cuốn phun và vòi phun.
3. Bạc cuốn phun: dẫn nhựa từ máy ép phun vào các kênh dẫn nhựa.
4. Khuôn cái: tạo hình cho sản phẩm.
5. Bạc dẫn hướng: để tránh mài mòn nhiều làm hỏng tấm khuôn sau (có thể
thay thế được).
Trang 7


6. Tấm kẹp trước: giữ chặt phần cố đònh của khuôn vào máy ép nhựa.
7. Vỏ khuôn cái : thường được làm bằng vật liệu rẽ tiền hơn so với khuôn cái
nên giúp giảm giá thành khuôn nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế của khuôn.
8. Chốt hồi: hồi hệ thống đẩy về vò trí ban đầu khi khuôn đóng.
9. Khuôn đực: tạo hình cho sản phẩm.

10. Chốt đònh vò: chui vào bạc đònh vò khi khuôn đóng, giúp khuôn đực và khuôn
cái liên kết một cách chính xác.
11. Vỏ khuôn đực: chức năng giống vỏ khuôn cái.
12. Tấm đỡ: tăng bền cho khuôn trong quá trình ép phun.
13. Gối đỡ: Tạo khoảng trống để tấm đẩy hoạt động.
14. Tấm giữ: giữ các chốt đẩy vào tấm đẩy.
15. Tấm đẩy: đẩy các chốt để lói sản phẩm rời khỏi khuôn.
16. Tấm kẹp sau: giữ chặt phần di động của khuôn trên máy ép nhựa.
17. Gối đỡ phụ tăng bền cho khuôn trong quá trình ép phun.
2.7. Một số loại nhựa dùng trong công nghệ ép phun.
2.7.1. Phân loại:
2.7.1.1. Theo tính chất cơ lý.
 Nhựa nhiệt dẻo: nhựa sau khi đònh hình sản phẩm có thể tái sử dụng khi
nung chảy ở nhiệt độ cao.
Ví dụ: PP, PE, PVC…

Trang 8


 Nhựa nhiệt rắn: nhựa bò biến cứng sau khi sản xuất, không thể tái sử
dụng.
Ví dụ: Nhựa Phenolic.
 Nhựa đàn hồi.
Ví dụ: PTR, cao su, silicon.
2.7.1.2. Theo công dụng.
 Nhựa thông dụng: PP, PE, PVC… chòu lực.
 Nhựa kỹ thuật: PA, PC, POM… chòu lực, chống ma sát.
 Nhựa chuyên dụng: PTFE, PPS, PPO…
2.7.2. Các thông số cần quan tâm về vật liệu nhựa:
 Tên: để nhận dạng → tính chất.

 Nhiệt độ nóng chảy trong khuôn.
 Hệ số co rút: %,‰ là hệ số co của vật liệu khi chuyển từ trạng thái lỏng
sang rắn → phải nhân thêm hệ số co rút.
 Tỉ trọng → khối lượng sản phẩm→ giá thành sản phẩm, cỡ máy ép, kích
thước gate, runner.
2.7.3. Vài loại nhựa thông dụng:
 ABS: vỏ điện thoại di động, vỏ camera… hêï số co rút 4‰ ÷ 6‰ (dùng làm
vỏ linh kiện điện tử cao cấp).
 PP (Polypropylene) 15‰ ÷ 25‰: dùng làm vật dụng gia đình.

Trang 9


 PS (Polystyrene) 4‰ ÷ 6‰: sản phẩm trong tủ lạnh: trong suốt, giòn
(Acrylic, AS).
 PET (Polyethylene Terephthalane): 15‰ ÷ 20‰: chai đựng thực phẩm
trong suốt.
 PVC: chòu lực.
 HPVC: 4‰ ÷ 6‰ cứng → dùng làm ống nước.
 SPVC: dẻo, trong: 15‰ ÷ 50‰.
 PMMA: đen , trong: 4‰ ÷ 6‰ dùng làm cổng sensor.

Trang 10


CHƯƠNG III. QUY TRÌNH GIA CÔNG KHUÔN TRÊN MÁY PHAY M155
 Tên sản phẩm : khay đựng đồ ăn
 Các bước thiết kế sản phẩm:
Bước 1: Vẽ sketch định hình mặt trên sản phẩm

Bước 2 :Vẽ sketch đáy sản phẩm chiều sâu 23mm

Trang 11


Bước 3 :Vẽ sketch đáy của ngăn đựng đũa sâu 10mm

Bước 4 : Dùng lệnh Boundary blend tạo thành bên cho sản phẩm

Bước 5 : Dùng lệnh Fill để lấp đầy các đáy và mặt trên của khay

Trang 12


Bước 6: Duøng lệnh Merge caùc mặt phẳng lại với nhau vaø Thicken
ñể tạo bề daøy cho sản phẩm 2.2mm

Bước 7 : Duøng lệnh Round ñể bo caùc goùc ngoaøi với baùn kính 4 mm

Bước 8 : Duøng lệnh Round ñể bo caùc goùc trong với baùn kính 1 mm
Trang 13


Bước 8 : Duøng lệnh Round ñể bo ñường viền sản phẩm với R=1

Sản phẩm sau khi thiết kế:

3.1. Taùch khuoân cho sản phẩm:
Trang 14

Vì sản phẩm được làm từ nhựa PP nên ta nhân hệ số co rút cho loại
nhựa này là: 0.015 bằng lệnh Shrinkage.

Tạo phôi cho sản phẩm với kích thước 300x270x80

Tạo mặt phân khuôn cho sản phẩm : Dùng lệnh Sketch và Fill

Trang 15


Duứng lnh Splitủ taựch khuoõn ủửùc vaứ khuoõn caựi
Khuoõn ủửùc

Khuoõn caựi

Trang 16


3.2.

Thiết kế khuôn
Dùng phần mềm EMX 6.0 để thiết kế khn
Để tiết kiệm vật liệu thìở tấm đực sẽ thiết kế tấm insert như sau:

Mặt dưới tấm insert thiết kế đường làm mát :

Trang 17

Taám caùi

Tấm chứa insert

Trang 18


Taám keïp treân

Taám keïp döôùi

Trang 19