Khóa luận cơ điện và công trình thiết kế và lập quy trình chế tạo khuôn ép nhựa cánh quạt điện cơ 91

ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ LẬP QUY TRÌNH CHẾ TẠO KHUÔN
ÉP NHỰA CÁNH QUẠT ĐIỆN CƠ 91
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
MÃ NGÀNH: 7510205

Giảng viên hướng dẫn

: Đặng Thị Hà

Sinh viên thực hiện

: Phạm Mạnh Hùng

Lớp

: K61_KOTO

Khoá học

: 2016 – 2020

Hà Nội, 2020


MỤC LỤC
MỤC LỤC .......................................................................................................... i

DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... iv
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỞNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................... 3
1.1. Tổng quan về khuôn và công nghệ chế tạo ................................................ 3
1.1.1. Khái niệm về khuôn ................................................................................ 3
1.1.2. Phân loại khuôn ...................................................................................... 3
1.1.3. Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn mẫu ................................................ 5
1.1.4. Vai trò của công nghệ khuôn mẫu trong chế tạo cơ khí ......................... 5
1.2. Tổng quan về công nghệ ép phun .............................................................. 6
1.2.1. Khái niệm về công nghệ ép phun ............................................................ 6
1.2.2. Hệ thống hỗ trợ ép phun.......................................................................... 7
1.2.3. Hệ thống phun ......................................................................................... 8
1.2.4. Hệ thống kẹp ......................................................................................... 10
1.2.5. Hệ thống khuôn ..................................................................................... 12
1.3. Giới thiệu về phần mềm catia .................................................................. 15
1.3.1. Giới thiệu chung về phần mềm CATIA ................................................ 15
1.3.2. Tìm hiểu catia trong thiết kế ................................................................. 17
1.3.2.1. Module thiết kế sản phẩm .................................................................. 17
1.3.2.2. Module thiết kế, chọn khuôn.............................................................. 17
1.3.2.3. Tìm hiểu về CATIA trong gia cơng ................................................... 18
1.4. Mục tiêu, nội dung, phương pháp và đối tượng nghiên cứu .................. 19
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ KHUÔN ........................................ 20
2.1. Phân tích ý tưởng ..................................................................................... 20
2.2. Phân tích tính cơng nghệ trong kết cấu của chi tiết ................................. 20
2.3. Thiết kế chi tiết trên phần mềm CATIA .................................................. 22
2.3.1. Thiết kế bầu cánh quạt .......................................................................... 22
2.3.2. Thiết kế cánh quạt ................................................................................. 29
i

2.4. Lựa chọn vật liệu làm khuôn, xác định mặt phân khn và vị trí, kết cấu
cổng phun ........................................................................................................ 31
2.4.1. Lựa chọn vật liệu làm khuôn................................................................. 31
2.4.2. Lựa chọn mặt phân khn .................................................................... 35
2.4.3. Chọn vị trí cổng phun, loại cổng phun .................................................. 36
2.5. Thiết kế khuôn ép chi tiết cánh quạt trên phần mềm CATIA ................. 40
2.5.1. Tạo bộ khuôn......................................................................................... 41
2.5.2. Tạo khuôn trên và khuôn dưới .............................................................. 43
2.5.3. Đặt phương dẫn hướng.......................................................................... 45
2.5.4. Đặt bạc dẫn hướng ................................................................................ 46
2.5.5. Lắp cuống phun ..................................................................................... 46
2.5.6. Lắp chốt đẩy cho tấm khn ................................................................. 47
CHƯƠNG III: LẬP QUY TRÌNH GIA CƠNG KHUÔN ÉP CHI TIẾT
CÁNH QUẠT ................................................................................................. 49
3.1. Xác định dạng sản xuất ............................................................................ 49
3.2. Xác định phương pháp chế tạo phôi ........................................................ 50
3.3. Lập thứ tự các nguyên công chế tạo khuôn ép chi tiết cánh quạt ............ 53
3.3.1. Lập nguyên công gia công khuôn trên .................................................. 53
3.3.2. Lập nguyên công gia công khuôn dưới ................................................. 56
3.4. Tính lượng dư gia công, tra lượng dư cho các bề mặt ............................. 57
3.5. Tính tốn chế độ cắt cho các ngun cơng .............................................. 62
3.5.1 Tính tốn chế độ cắt gia cơng khn trên .............................................. 62
3.5.2 Tính tốn chế độ cắt cho khn dưới. .................................................... 68
3.6. Lập trình gia cơng khn trên phần mềm CATIA ................................... 74
3.6.1. Lập trình gia cơng tấm Khn trên ....................................................... 74
3.6.2. Lập trình gia cơng khn dưới .............................................................. 85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 86
Kết luận ........................................................................................................... 86
Kiến nghị ......................................................................................................... 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
ii


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng so sánh các ký hiệu vật liệu................................................... 34
Bảng 2.2 : Bảng đặc tính của một số loại thép làm khuôn nhựa .................... 34
Bảng 3.1: Bảng tra định dạng sản xuất ........................................................... 50
Bảng 3.2: Công thức xác định lượng dư gia công tối thiểu cho các phương
pháp gia công khác nhau ................................................................................. 60
Bảng 3.3: Chất lượng bề mặt đạt được sau khi gia cơng mặt ngồi bằng các
phương pháp khác nhau .................................................................................. 60
Bảng 3.4: Chất lượng bề mặt đạt được sau khi gia công lỗ bằng các phương
pháp gia công thông dụng. .............................................................................. 61
Bảng 3.5: Hệ số cấp chính xác hóa K của các phương pháp gia công ........... 61

iii


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cấu tạo khn hai tấm ...................................................................... 4
Hình 1.2: Cấu tạo khn 3 tấm ......................................................................... 4
Hình 1.3: Hệ thống hỗ trợ ép phun ................................................................... 7
Hình 1.4: Hệ thống phun ................................................................................... 8
Hình 1.5: Cấu tạo trục vít .................................................................................. 9
Hình 1.6: Các loại bộ hồi tự hở ......................................................................... 9
Hình 1.7: Vị trí vịi phun trong 1 hệ thống phun ............................................ 10

Hình 1.8: Tấm di động và vị trí của nó trên máy ép phun .............................. 11
Hình 1.9: Cụm kìm dùng trong cơ cấu khuỷu................................................. 11
Hình 1.10: Các chi tiết của bộ khn .............................................................. 13
Hình 2.1 : Bản vẽ cad chi tiết cánh quạt ......................................................... 21
Hình 2.2: Lựa chọn mặt phân khn hợp lý (phương án 2) ........................... 35
Hình 2.3: Lựa chọn mặt phân khuôn hợp lý (phương án 1) ........................... 36
Hình 2.4: Các loại cổng phun nhựa phổ biến.................................................. 37
Hình 2.5: Sản phẩm ép nhựa dùng kiểm cổng bơm side gate ......................... 38
Hình 2.6: Thiết kế 3D kiểu cổng phun nhựa bơm ngầm submarine gate ....... 39
Hình 2.7: Kênh dẫn nhựa khn 2 tấm gate bơm kim .................................... 40
Hình 3.1: Các khuyết tật thường gặp khi đúc ................................................. 51
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý xác định lượng dư gia cơng ................................. 57
Hình 3.3: Các thành phần cấu tạo lượng dư gia cơng tối thiểu....................... 58
Hình 3.4 Gia cơng tấm khuôn trên ................................................................. 74

iv


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trên thế giới, cuộc cách mạng về điện và điện tử đã có tác động lớn
vào nền sản xuất công nghiệp. Đặc biệt trong ngành công nghiệp chế tạo
khuôn mẫu hiện tại công nghệ thông tin đã được ứng dụng rộng rãi để nhanh
chóng chuyển đổi các quá trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang sản xuất
cơng nghệ cao, nhờ đó các giai đoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bước
được tự động hóa. Các nước có nền công nghiệp tiên tiến như: Nhật bản, Hàn
quốc... đã hình thành mơ hình liên kết tổ hợp để sản xuất khuôn mẫu chất
lượng cao cho từng lĩnh vực công nghệ khác nhau.
Việt Nam là nước thuộc vùng nhiệt đới, nằm gần đường xích đạo nên
không ai phủ nhận việc nước Việt Nam chúng ta có nhiều ngày tiết trời oi
bức. Lúc ấy, chúng ta sẽ cần đến một vật dụng mà chúng ta đang sử dụng

hằng ngày - quạt máy. Quạt máy là một thiết bị gia dụng cần thiết trong gia
đình, quạt máy là một thiết bị dẫn động bằng điện được dùng để tạo ra các
luồng gió nhằm phục vụ lợi ích cho con người (nhất là giảm sức nóng của cơ
thể, hạ nhiệt, giúp con người cảm thấy mát, thoải mái), thơng gió, thốt khí,
làm mát, hoặc bất kỳ tác động liên quan đến không khí trong môi trường
sống. Thành phần chính của quạt máy gồm: động cơ điện, trục động cơ, cánh
quạt, công tắc quạt, vỏ quạt. Khi hoạt động, quạt điện gồm các cánh quạt xoay
nhanh tạo ra các dòng khí. Các nhà sản xuất thiết kế mỗi quạt điện có nhiều
mức độ quay khác nhau từ mức cao nhất đến mức thấp nhất. Nguyên lí hoạt
động của quạt điện được tận dụng rất nhiều trong đời thường, chẳng hạn như
phong tốc kế (thiết bị đo gió) và tuốc bin gió thường được thiết kế tương tự
như quạt điện. Như vậy nhu cầu về sử dụng các loại quạt điện ngày càng tăng
để đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống cho con người.
Tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam do hạn chế về thiết kế và chế tạo nên
các doanh nghiệp chỉ đáp ứng được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ
cho chế tạo các sản phẩm cơ khí tiêu dùng nói chung và các sản phẩm để sản
xuất, chế tạo, lắp ráp quạt điện nói riêng. Từ nhu cầu trên em tiến hành thực
hiện đề tài “Thiết kế và lập quy trình chế tạo khn ép nhựa cánh quạt điện
1


cơ 91”. Nhằm mục đích thiết kế và lập được quy trình cơng nghệ chế tạo chi
tiết khn ép nhựa cánh quạt điện cơ 91 đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, an
toàn trong sử dụng đáp ứng nhu cầu thực tế về việc sử dụng các thiết bị quạt
máy phục vụ đời sống cho con người như hiện nay.

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về khuôn và công nghệ chế tạo
1.1.1. Khái niệm về khn
Khn là dụng cụ dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định
hình, khn được thiết kế và chế tạo để sử dụng cho một số lượng chu trình
nào đó, có thể là một lần cũng có thể là nhiều lần.
Kết cấu và kích thước của khuôn được thiết kế và chế tạo phụ thuộc
vào hình dáng, kích thước, chất lượng và số lượng của sản phẩm cần tạo ra.
Ngồi ra, cịn có rất nhiều vấn đề khác cần phải quan tấm đến như các thông
số công nghệ của sản phẩm (góc nghiêng, nhiệt độ khn, áp xuất gia
cơng,…), tính chất vật liệu gia công (độ co rút, tính đàn hồi, độ cứng,…), các
chỉ tiêu về tính kinh tế của bộ khuôn.
Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau, được chia ra
làm hai phần khuôn chính là:
- Phần cavity (phần khn cái, phần khn cố định): được gá trên tấm
cố định của máy ép nhựa.
- Phần core (phần khuôn đực, phần khuôn di động): được gá trên tấm di
động của máy ép nhựa.
Ngoài ra, khoảng trống giữa cavity và core (phần tạo sản phẩm) được
điền đầy bởi nhựa nóng chảy. Sau đó, nhựa được làm nguội, đông đặc lại rồi
lấy ra khỏi khuôn bằng hệ thống lấy sản phẩm hoặc thao tác bằng tay. Sản
phẩm thu được có hình dạng của lịng khn.
1.1.2. Phân loại khuôn
Khuôn hai tấm:
Là loại thông thường nhất, dạng này cuống phun được kéo ra khỏi lỗ
phun trong khi khuôn đang mở và cuống phun có thể rơi xuống cùng chi tiết.

3


Hình 1.1: Cấu tạo khn hai tấm

1. Bạc cuống phun; 2. Vịng định vị; 3. Tấm kẹp phía trước;
4. Tấm khuôn trước; 5. Chốt dẫn hướng; 6. Tấm khuôn sau;
7. Tấm đỡ; 8. Tấm đẩy; 9. Khối đỡ; 10. Bạc dẫn hướng
Khuôn ba tấm:
Được sử dụng khi cần thiết bố trí cổng nhựa ở trung tâm hoặc cổng nhựa
cho các đường chảy riêng vào trong lòng khuôn. Đối với những chi tiết vách
mỏng có dòng chảy nhựa rộng và dài. Hai hoặc nhiều cổng nhựa có hướng vào
trong chi tiết có thể tạo nên lưu lượng dòng chảy bằng nhau và tránh được hiện
tượng phân luồng dòng chảy, khuôn ba tấm rất phù hợp với nhiểu trường hợp.

Hình 1.2: Cấu tạo khn 3 tấm
1-Bạc cuống phun; 2-Vịng định vị; 3-Kênh dẫn; 4-Tấm khuôn trên;
5-Tấm khuôn dưới; 6-Sản phẩm

4


Hệ thống này gồm khn sau, khn trước. Nó được tạo ra hai khoảng
sáng khi khuôn mở, một khoảng sáng để lấy sản phẩm ra và khoảng sáng kia
để lấy kênh nhựa ra. Nhược điểm của hệ thống khuôn ba tấm là khoảng cách
giữa vòi phun của máy và lòng khn của máy rất dài, nó làm giảm áp lực khi
phun khuôn và tạo ra nhiều phễu liệu. Khuôn nhiều tầng: Khi yều cầu một số
lượng sản phẩm lớn và để giữ giá thành sản phẩm thấp , hệ thống khuôn nhiều
tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy, với hệ thống khn này chúng ta
có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn.
1.1.3. Các yêu cầu kỹ thuật đối với khn mẫu
- Đảm bảo chính xác về kích thước, hình dáng biên dạng của sản phẩm
- Đảm bảo độ bóng cần thiết cho cả bề mặt lòng khn và lõi để đảm
bảo độ bóng của sản phẩm.
- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa hai nửa khuôn.

- Đảm bảo lấy sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễ dàng.
- Vật liệu chế tạo khn phải có tính chống mịn cao và dễ gia công.
- Khuôn phải đảm bảo độ cứng vững khi làm việc, tất cả các bộ phận của
khuôn không được biến dạng hay lệch khỏi ví trí cần thiết khi chịu lực ép lớn.
- Khn phải có hệ thống làm lạnh bao quanh lịng khn sao cho lịng
khn phải có nhiệt độ ổn định để vật liệu dễ đẩy vào lòng khn và định
hình nhanh chóng trong lịng khn, rút ngắn thời gian và tăng năng xuất.
- Khuôn phải có cơ cấu hợp lý, không quá phức tạp sao cho phù hợp
với mục đích sử dụng.
1.1.4. Vai trò của công nghệ khuôn mẫu trong chế tạo cơ khí
- Khuôn mẫu là sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo khuôn mẫu tích hợp
rất sâu các lĩnh vực cơng nghệ và giá trị tri thức. Có thể nói cơ khí chế tạo
khuôn mẫu là ngành công nghiệp công nghệ cao bởi nó đòi hỏi độ phức tạp,
độ khó rất cao từ giai đoạn thiết kế cho đến gia công chế tạo.
- Gia công chế tạo khuôn mẫu hầu hết phải sử dụng thiết bị máy móc
đầu tư rất tốn kém, có độ chính xác cao, tốc độ gia cơng lớn, lập trình tự động
hóa và các thiết bị rà khn, đo kiểm chính xác. Cơ khí chế tạo khn mẫu là
5


hoạt động sản xuất tạo ra giá trị gia tăng cao do chi phí khuôn mẫu không phụ
thuộc nhiều vào vật tư nguyên liệu mà phụ thuộc rất nhiều vào trình độ kinh
nghiệm, tri thức, khả năng sáng tạo của người thiết kế.
1.2. Tổng quan về công nghệ ép phun
1.2.1. Khái niệm về công nghệ ép phun
Công nghệ ép phun là phương pháp tạo hình sản phẩm nhựa trong lịng
khn dưới áp suất cao. Nhựa được hóa lỏng rồi được phun vào khuôn nhờ
piston hay trục vít. Sau khi điền đầy khoang khuôn, nhựa bắt đầu đông đặc lại
cho tới nhiệt độ nhất định thì được đẩy ra ngồi.
Vật liệu sử dụng trong công nghệ ép phun thường ở dạng hạt. Phương

pháp ép phun sử dụng để gia công cho cả chất nhiệt dẻo cũng như nhiệt cứng.
Chất nhiệt dẻo được gia công ở dạng nguyên hoặc pha màu, pha thêm phụ gia
hoặc tạo thành xốp. Chất nhiệt cứng dưới tác dụng của nhiệt mềm ra, sau đó
tạo cấu trúc lưới chuyển sang trạng thái hồ tan, khơng nóng chảy. Hầu hết lý
thuyết về gia công ép phun sử dụng cho gia công nhựa nhiệt dẻo, tỷ trọng
nhựa nhiệt dẻo bằng cách phương pháp đúc phun chiếm tới 90%.
Phương pháp ép phun có lợi về mặt kinh tế khi sử dụng nó để sản xuất
các sản phẩm định hình với số lượng lớn. Nhiệt độ gia công khoảng
150 0 C  300 0 C . Trong khoảng nhiệt độ này các chất dẻo ở trạng thái rắn

chuyển sang trạng thái nóng chảy thuận tiện cho việc gia cơng áp lực. Sản
phẩm vật ép phun phải có chiều dày khơng khác nhau nhiều, khơng có góc
nhọn và phải có góc nghiêng để dễ đẩy.
Bằng cách quan sát thông thường nhất chúng ta có thể thấy có rất nhiều
sản phẩm nhựa xung quanh chúng ta. Từ các sản phẩm đơn giản là dụng cụ
học tập như: thước, bút…đồ chơi cho đến các sản phẩm phức tạp như: bàn
ghế, máy tính…đều được làm bằng nhựa. Các sản phẩm này đều có màu sắc
và hình dáng đa dạng chúng đã làm cho cuộc sống của chúng ta thêm đẹp và
tiện nghi hơn. Điều này đồng nghĩa với việc sản phẩm nhựa mà phần lớn tạo
ra bằng 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, có thể tái chế, khơng có
6


phản ứng hóa học nào với khơng khí ở điều kiện bình thường….vật liệu nhựa
đã đang thay thế dần các loại vật liệu khác như: sắt, nhôm, gang…. Đang
ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên.
1.2.2. Hệ thống hỗ trợ ép phun
Là hệ thống giúp vận hành máy ép phu bao gồm 4 hệ thống nhỏ:
- Thân máy Frame)

- Hệ thống thủy lực (Hydraulic system)
- Hệ thống điện (Electrical)
- Hệ thống làm nguội (Cooling system)

Hình 1.3: Hệ thống hỗ trợ ép phun
- Thân máy: Liên kết các hệ thống trên máy lại với nhau
- Hệ thống thủy lực: Cung cấp lực để đóng và mở khn, tạo ra và duy
trì lực kẹp, làm cho trục vít quay và chuyển động tới lui, tạo lực cho chốt đẩy
và sự trượt của lõi mặt bên. Hệ thống này bao gồm bơm, mtor, hệ thống ống,
thùng chứ dầu…..
- Hệ thống điện: Cấp nguồn cho motor điện và hệ thống điều khiển cho
khoảng chứa vật liệu nhớ các băng nhiệt và đảm bảo sự an tồn điện cho
người vận hành máy bằng các cơng tắc. Hệ thống này gồm tủ điện và hệ
thống dây dẫn.
- Hệ thống làm nguội: Cung cấp nước hay dung dịch ethyleneglycol….
Để làm nguội khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thơ ở cuống phễu
bị nóng chảy. Vì khi nhựa ở cuống phễu bị nóng chảy thì phần nhựa thơ phía
7


trên khó chảy vào khoang chứa liệu. Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào
khoảng 90-120 0F. Bộ điều khiển nhiệt nước cung cấp một lượng nhiệt, áp
suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khn.
1.2.3. Hệ thống phun
Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khn thơng qua các trình
cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy, phun nhựa lỏng và các định hình sản phẩm.
Hệ thống này gồm có các bộ phận sau:
- Phễu cấp liệu (hopper)
- Khoang chứa liệu (barrel)
- Các băng gia nhiệt (heater band)

- Trục vít (screw)
- Bộ hồi tự hở (non-return Assembly)
- Vịi phun (nozzle)

Hình 1.4: Hệ thống phun
- Phễu cấp liệu: Chứa vật liệu nhựa dạng viên để cấp vào khoang trộn
- Khoang chứa phễu: Chứa nhựa và để vít trộn di chuyển qua lại bên
trong nó. Khoang trộn được gia nhiệt nhờ các băng cấp nhiệt. Nhiệt độ xung
quanh khoang chứa liệu cung cấp từ 20 đến 30% nhiệt độ cần thiết để làm
chảy lỏng vật liệu nhựa.
- Băng gia nhiệt: Giúp duuy trì nhiệt độ khoang chứa để nhựa bên trong
khoang luôn ở trạng thái chảy dẻo. Thông thường, trên một máy ép nhựa có
12 thể có nhiều băng gia nhiệt ( >3 băng) được cài đặt với các nhiệt độ khác
nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ thích hợp cho q trình ép phun
8


- Trục vít: Có chức năng nén, làm chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa
chảy dẻo vào lòng khn

Hình 1.5: Cấu tạo trục vít
- Bộ hồi tự hở: Bộ phận này gồm vịng chắn hình nêm, đầu trục vít.
Chức năng của nó là tạo ra dịng nhựa bắn vào khn
- Khi trục vít lùi về thì vịng chắn hình nệm di chuyển về hướng vịi
phun và cho phép nhựa chảy về trước đầu trục vít. Cịn khi trục vít di chuyển
về phía trước thì vịng chắn hình nệm sẽ di chuyển về hướng phễu và đóng
kín với seat khơng cho nhựa chảy ngược về sau

Hình 1.6: Các loại bộ hồi tự hở
- Vịi phun: có chức năng nối khoang trộn với cuống phun và phải có

hình dạng đảm bảo bịt kín khoảng trộn và khn. Nhiệt độ ở vòi phun nên
được cài đặt lớn hơn hoặc băng nhiệt độ chảy của vật liệu. Trong quá trình
phun nhựa lỏng vào khn, vịi phun phải thẳng hàng với bạc cuống phun và
đầu vòi phun nén được lắp kín với phần lõm của bạc cuống phun thông qua
vòng định vị để đảm bảo nhựa khơng bị phun ra ngồi và tránh mất áp

9


Hình 1.7: Vị trí vịi phun trong 1 hệ thống phun
Có nhiều loại vịi phun khác nhau, tùy vào từng trường hợp ứng dụng
cụ thể mà ta dùng loaị vòi phun nào cho thích hợp. Thơng thường người ta
quan tâm đến một số thơng số như:
- Đường kính lỗ phun của đầu vịi phun phải nhỏ hơn đường kính lỗ của
bạc cuống phun một chút (khoảng 0,125 - 0,75 mm) để cuống phun dễ thốt
ra ngồi và tránh cản dịng
- Chiều dài của vòi phun nên dài hơn chiều sâu của bạc cuống phun
- Đô côn tùy thuộc vào vật liệu phun
1.2.4. Hệ thống kẹp
Có chức năng đóng, mở khn,tạo lực kẹp giữ khn trong q trình
làm nguội và đẩy sản phẩm ra thốt khỏi khn khi kết thúc một chu kỳ ép
phun Hệ thống này gồm các bộ phận sau:
- Cụm đẩy của máy (Machine ejector)
- Cụm kìm (Clamp cylindero)
- Tấm di động (moverable platen)
- Tấm cố định (Stationary platen)
- Những thanh nối (Tie bars)

10

Hình 1.8: Tấm di động và vị trí của nó trên máy ép phun
- Cụm đẩy của máy: Gồm xilanh thủy lực, tấm đẩy và cân đẩy, chúng
có chức năng tạo ra lực đẩy tác động vào tấm đẩy trên khn để đẩy sản phẩm
rời khỏi khn.
- Cụm kìm: thường có 2 loại chính, đó là loại dùng cơ cấu khuỷu và
loại dùng các xilanh thủy lực. Hệ thống này có chức năng cung cấp lực để
đóng mở khn và giữ để khn đóng trong suốt q trình phun

Hình 1.9: Cụm kìm dùng trong cơ cấu khuỷu
11


- Tấm di động: Là một tấm thép lớn với bề mặt có nhiều lỗ thơng với
tấm di động của khn. Chính nhờ các lỗ thơng này mà cần đẩy có thể tác
động lực đẩy trên khn. Ngồi ra , trên tấm di động cịn có các lổ ren để kẹp
tấm di động của khuôn. Tấm này di chuyển tới lui dọc theo 4 thanh nối trong
quá trình ép phun
- Tấm cố định: Cũng là một tấm thép lớn có nhiều lỗ thơng với tấm cố
định của khn. Ngồi 4 lỗ dẫn hướng và các lỗ có ren để kẹp tấm cố định
của khuôn tương tự như tấm di động, tấm cố định cịn có thêm lỗ vòng định
17 vị để định vị tấm cố định của khuôn và đảm bảo sự thẳng hàng giữa cần
đẩy và cụm phun.
- Những thanh nối: Có khả năng co giãn để chống lại áp suất phun khi
kìm tạo lực. Ngồi ra cịn có tác dụng dẫn hướng cho tấm di động
1.2.5. Hệ thống khuôn
Khuôn ép phun được định nghĩa là một cụm gồm nhiều chi tiết ghép
với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra. Sản
phẩm được tạo hình giữa hai phần của khn. Khoảng trống giữa hai phần đó
được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm. Một phần

lõm vào xác định hình dạng của sản phẩm gọi là lịng khn, cịn phần xác
định hình dạng bên trong của khn gọi là lõi khn. Phần tiếp xúc giữa lịng
khn và lõi khn gọi là đường phân khn.
Ngồi lõi và lịng khn cịn có các bộ phận khác của khn như:
1. Tấm kẹp phía trước và phía sau: Kẹp phần cố định và phần chuyển
động của khuôn vào máy ép phun.
2. Các tấm lịng khn
Tấm khn trước: Là phần cố định của khn tạo nên phần trong và
phần ngồi của sản phẩm.
Tấm khuôn sau: Là phần chuyển động của khuôn tạo nên phần trong và
phần ngoài của sản phẩm.
3. Tấm đỡ: Giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài.

12


4. Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để
cho tấm đẩy hoạt động đựơc.
5. Tấm giữ: Giữ chốt đẩy vào tấm đẩy.
6. Tấm đẩy: Đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy.
7. Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khn
(để liên kết hai phần khn)

Hình 1.10: Các chi tiết của bộ khuôn

13


14

8. Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn nhiều hoặc làm hỏng tấm khn
sau (có thể thay thế được)
9. Bạc mở rộng (ống lót định tâm): Dùng làm bạc kẹp để tránh mài
mịn hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn và tấm đỡ.
10. Chốt dẫn xiên: Tác động lên lõi mặt bên.
11. Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khn khi khn mở.
12. Bạc lót đẩy: Bạc chống mòn cho chốt đẩy, tấm đẩy và tấm giữ
15. Bạc cuống phun: Nối vòi phun và kênh nhựa với nhau thông qua
tấm kẹp phía trước và tấm khuôn trước.
16. Miếng chèn đẩy cuống phun: Làm nhiệm vụ đẩy cuống phun khi
khuôn mở..
19. Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố định và phần
chuyển động của khuôn.
20. Vịng định vị: Đảm bảo vị trí thích hợp cảu vịi phun với khn
21, 22, 23. Đầu nối, khớp nối, kẹp ống: Các chi tiết để lắp vòi phun
nước vào kênh làm mát.
24. Bu lơng vịng nâng: Để tháo, lắp khuôn trên máy.
25. Trụ đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ tránh khỏi bị
cong do áp lực cao.
26. Lớp cách nhiệt: Nằm giữa khuôn và bàn ép để ngăn cản nhiệt
truyền từ khuôn vào bàn ép.
1.3. Giới thiệu về phần mềm catia
1.3.1. Giới thiệu chung về phần mềm CATIA
CATIA được viết tắt từ cụm từ (Computer Aided Three Dimensional
Interaction), tạm dịch trong tiếng việt là “ Xử lí tương tác trong khơng gian ba
chiều có sự hỗ trợ của máy tính”, Catia là một bộ phần mềm thương mại phức
hợp CAD/CAM/CAE đượ hãng Dassault Systemes (đây là một công ty của
Pháp) phát triển và IBM là nhà phân phối trên tồn thế giới. Catia được viết
bằng ngơn ngữ lập trình C++. Catia là viên đá nền tảng đầu tiên của bộ phần

mềm quản lí tồn bộ 1 chu trình sản phẩm của hãng Dassault.
15


Phần mềm này được viết vào cuối những năm 1970 và đầu 1980 để
phát triển máy bay chiến đấu của Mirage của Dassault, sau đó được áp dụng
trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô, đóng tàu, và các ngành công nghiệp
khác.
Kiến trúc sư Frank Gehry đã sử dụng nó để thiết kế các bảo tàng
Guggenheim Bilbao và Walt Disney Concert Hall.
CATIA bắt đầu được hãng sản xuất máy bay pháp Avions Marcel
Dassault phát triển, vào thời điểm đó là khác hàng của các phần mềm
CAD/CAM/CAE. Lúc đầu phần mềm tên là CATIA ( Conception Assistee
Tridimensionnelle Interactive - tiếng pháp nghĩa là thiết kế ba chiều được
máy tính hỗ trợ và có tương tác) nó đã được đổi tên thành CATIA năm 1981,
khi Dassault tạo ra một chi nhánh để phát triển và bán các phần mềm và ký
hợp đồng độc quyền phân phối với IBM.
Năm 1984, công ty Boeing đã chọn CATIA là công cụ chính để thiết kế
3D, và trở thành khách hàng lớn nhất.
Năm 1988, CATIA phiên bản 3 đã được chuyển từ các máy tính
Mainframe sang UNIX.
Năm 1990, General Dynamics/ Electric Boat Corp đã chọn CATIA như là
cơng cụ chính thiết kế 3D, thiết kế các tàu ngầm hạt nhân của Hải quân Hoa Kì.
Năm 1992, CADAM đã được mua từ IBM và các năm tiếp theo đến bốn hệ
điều hành Unix, bao gồm IBM AIX, Silicon Graphics IRIX, Sun
Microsystems SunOS và Hewlett – Packard HP – UX.
Năm 1998, một phiên bản viết lại hoàn toàn CATIA, CATIA V5 đã được
phát hành, với sự hỗ trợ cho UNIX, windows NT và windows XP từ 2001.
Năm 2008, Dassault công bố CATIA V6, hỗ trợ cho các điều hành
Windows, các hệ diều hành không phải windows không hỗ trợ nữa. Phần

mềm CATIA là hệ thống CAD/CAM/CAE 3D hoàn chỉnh và mãnh mẽ nhất
hiện nay, do hãng Dassault Systems phát triển, CATIA là tiêu chuẩn của thế
giới khi giải quyết hàng loạt các bài toán lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau
như: Xây dựng, cơ khí, tự động hóa, công nghiệp ô tô, tàu thủy và cao hơn là
16


cơng nghiệp hàng khơng. Nó giải quyết cơng việc một cách triệt để, từ khâu
thiết kế mơ hình CAD (Computer Aid Engineering) của phần mềm CATIA.
Hiện tại với hơn 170 modul được tích hợp, đủ để đáp ứng tất cả các nhu
cầu sử dụng trong tất cả các ngành nghề cơ khí, ô tô, hàng không, kiến trúc,
điện tử, hệ thống đường ống... Và các modul này có thể mua riêng để có thể
phù hợp với từng ngành nghề.
1.3.2. Tìm hiểu catia trong thiết kế
1.3.2.1. Module thiết kế sản phẩm
Là phần chuyên về thiết kế sản phẩm của CATIA.Nó bao gồm nhiều
Module với các chức năng khác nhau. Sau đâylà một số Module cơ bản và
chức năng của chúng.
Part Design. Module thiết kế Solid, tạo các chi tiết khối rắn Solid.
Wireframe & Surface Design. Module thiết kế khung dây và các
bề mặt Surface phức tạp.
Drafting. Module tạo các bản vẽ 2 chiều một cách tự động với cơ
sở là các bản vẽ 3D.
Assembly Design. Module lắp ráp các chi tiết thành một cụm sản
phẩm hay một sản phẩm hoàn chỉnh.
1.3.2.2. Module thiết kế, chọn khuôn
Sau khi thiết kế sản phẩm, sản phẩm được xử lí tiếp theo tùy mục đích
hoặc nhập vào các Module trợ giúp thiết kế khuôn tự động (Mold Design) để
thiết kế một bộ khuôn.
Core & Cavity Design. Module tạo các bề mặt hốc, lõi, lõi mặt

bên của sản phẩm để chuẩn bị cho quá trình thiết kế khuôn.
Mold Tooling Design. Module thiết kế khuôn tự động. Với nhiều
chi tiết tiêu chuẩn và công cụ sẽ giúp cho q trình thiết kế khn được nhanh
chóng và hiệu quả, trực quan.
17


1.3.2.3. Tìm hiểu về CATIA trong gia cơng
Là phần sau khi thiết kế Desig và phân tích phần tử hữu hạn, các chi
tiết 3D được đưa vào Module này để tiến hành tạo các chu trình gia cơng
CNC, cuối cùng là xuất mã gia công (NC code) ra các flie để chuyển sang bộ
nhớ của máy CNC để tiến hành gia công sản phẩm. Chứa các Module trợ giúp
cho việc tạo các chu trình gia cơng như tiện, phay, tạo mẫu nhanh trên các
máy CNC từ 2, ½ trục đến 3,4,5 trục.
Lathe Machining. Tạo các bước gia công tiện CNC.
Prismatic Machining. Tạo các bước gia công phay hốc phẳng
Milling 2 trục và 3 trục.
Surface Machining. Tạo các bước gia công thô, bán tinh, tinh bề
mặt Surface phức tạp trên máy CNC 3 trục.
Advanced Machining. Tạo các bước gia công thô, bán tinh, tinh bề
mặt Surface phức tạp trên các máy nhiều trục.
Mỗi module đảm nhận các chức năng riêng biệt và có thể chuyển đổi
qua lại giữa các Module để tạo các chu trình gia cơng cần thiết của chi tiết.
Sau đó, các chu trình gia cơng trên màn hình đồ họa, kiểm tra sự va chạm dao
với các chi tiết hoặc đồ gá, kiểm tra lượng dư còn lại các chu trình cũng như
tồn bộ các chu trình đã thiết kế.
Việc cuối cùng là xuất các mã gia công NC code (Với định dạng mã G
– Code hoặc các loại mã khác thông dụng) ra các Files Text trên máy tính để
chuyển vào bộ nhớ máy CNC tiến hành gia cơng.
Ngồi các Module trợ giúp có nhiều Module thiết kế với các công dụng

khác nhau như Module trợ giúp tạo mẫu nhanh, Module các chi tiết tiêu
chuẩn, đại.... Tuy nhiên ở khóa luận này do thời gian hạn chế nên không thể
nêu hết được các Module và chức năng của phần mềm, vì vậy ở đây chỉ nêu
ra những Module cần thiết và thường sử dụng nhất.

18


1.4. Mục tiêu, nội dung, phương pháp và đối tượng nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu là tìm hiểu về công nghệ khuôn mẫu và công nghệ ép nhựa để
thiết kế và lập được quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết khuôn ép nhựa cánh
quạt điện cơ 91 đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, an toàn trong sử dụng đáp
ứng nhu cầu thực tế ngày càng cao về việc sử dụng các thiết bị quạt máy phục
vụ đời sống cho con người.
Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan vấn đề nghiên cứu
- Thiết kế chi tiết và khuôn ép chi tiết cánh quạt
- Tính tốn, lập quy trình công nghệ chế tạo khuôn ép chi tiết cánh quạt
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ứng dụng công nghệ
CAD/CAM/CNC để nghiên cứu, thiết kế và lập quy trình chế tạo chi tiết
khn ép nhựa cánh quạt điện cơ 91.
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Khuôn ép chi tiết cánh quạt

19


CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ KHUÔN

2.1. Phân tích ý tưởng
Qua nghiên cứu thực tế tại thị trường trong nước có rất nhiều sản phẩm
nhựa do các doanh nghiệp khác nhau sản xuất, nó đa dạng về mẫu mã, phong
phú về chủng loại và được ứng dụng hầu hết trong tất cả lĩnh vực trong đời
sống hàng ngày cũng như trong nhiều công việc khác nhau và sản phẩm nhựa
ngày càng chiếm tỉ lệ lớn trong mọi lĩnh vực của đời sống.
- Do vậy, ngành công nghiệp nhựa trong thời gian qua kéo theo đó là sự
phát triểm nhanh chóng và mạnh mẽ của ngành thiết kế và sản xuất khn
mẫu.Vì vậy sản phẩm nhựa được sử dụng rộng rãi tại nhiều nơi như công ty,
văn phòng làm việc, các hộ gia đình… Do đó việc thiết kế cánh quạt điện là
rất cần thiết. Xuất phát từ thực tế nêu trên, em tiến hành thực hiện khóa luận:
với tiêu đề “Thiết kế và lập quy trình chế tạo khn ép nhựa cánh quạt điện
cơ 91”nhằm mục đích thiết kế và lập được quy trình chế tạo khn ép nhựa
cánh quạt đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và đáp ứng được nhu cầu sử dụng
trong đời sống hàng ngày như hiện nay.
2.2. Phân tích tính cơng nghệ trong kết cấu của chi tiết
Tính cơng nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm
hoặc chi tiết cơ khí nhằm đảm bảo lượng tiêu hao kim loại ít nhất, khối lượng
gia cơng và lắp ráp là thấp nhất, giá thành chế tạo là ít nhất trong điều kiện và
quy mô sản xuất nhất định.
Chi tiết cánh quạt gồm:
- Bầu cánh quạt
- Cánh quạt
Có kích thước cụ thể như sau:
- Chiều dài bầu quạt 100 mm
- Chiều rộng bầu quạt 40 mm
- Chiều cao bầu quạt 50 mm
- Độ dày bầu quạt 2 mm
- Độ dày cánh quạt là 1 mm
20