Đồ án Nghiên cứu công nghệ thiết kế khuôn ép phun

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM ÉP VÀ KHUÔN ĐỰC VÀ KHUÔN CÁI ỨNG DỤNG PHẦN MỀN PRO/W4.0 3.1Thiết kế sản phẩm ép :Khi nhận được bản vẽ (3D,3D) nhà thiết kế đi Tiến hành vẽ sản phẩm khi vẽ sản phẩm nhà thiết kê cần chú ý tới các Nguyên tắc cơ bản về thiết kế sản phẩm để tiến hành thiết kế khuôn cho Nó.Theo đề tài được giao ta có bản vẽ chi tiết của sản phẩm cần thiết kế Khuôn là cánh quạt:
Hình 3.1 3.1.1 Ứng dụng phần mền pro/w4.0 để thiết kế sản phẩm : 3.1.1.1 Giới thiệu phần mền pro/w 4.0: Ngày nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy công nghệ thiết Kế và sản xuất tự động trong mọi lĩnh vực phát triển theo. Cùng với sự phát triển Của công nghệ thông tin, hiện nay nhiều phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế và lập Kế hoạch sản xuất đã ra đời, với các tính năng nổi trội có thể giúp con người khắc Phục nhiều khó khăn trong quá trình hoạt động sản xuất. Bên cạnh đó, việc áp Dụng công nghệ thông tin phục vụ cho hoạt động sản xuất sẽ làm giảm đáng kể Giá thành sản phẩm, đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao độ tin cậy, đảm bảo sức Khỏe và điều kiện làm việc cho con người… Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, hiện nay việc thiết kế chế tạo khuôn mẫu còn Gặp rất nhiều khó khăn bởi công cụ hỗ trợ cho việc thiết kế và gia công khuôn Mẫu còn nhiều hạn chế, chính vì vậy làm chất lượng và tính thẩm mĩ của sản Phẩm tạo ra không cao. Nhằm tháo gỡ một số khó khăn trong vấn đề thiết kế Khuôn mẫu, hiện nay trên thế giới người ta đã triển khai ứng dụng các phần mềm Hỗ trợ cho việc thiết kế chi tiết mẫu và tự động tạo lồng khuôn trên cơ sở chi tiết Mẫu. Trên cơ sở đó, khi ứng dụng các phần mềm chúng ta còn có thể mô phỏng Quá trình tách khuôn tạo sản phẩm trên máy vi tính. Khi thực hiện mô phỏng Chúng ta có thể kiểm tra sản phẩm và phần mềm còn cho phép hiệu chỉnh lại biên Dạng khuôn mẫu một cách dễ dàng. Ở nước ta hiện nay, nhất là thành phố Hồ Chí Minh khá nhiều các nhà máy Sản xuất cơ khí sử dụng các máy công cụ CNC để phục vụ hoạt động sản xuất, đặc Biệt là để gia công khuôn mẫu. Tuy nhiên việc triển khai ứng dụng các phần mềm Hỗ trợ cho việc thiết kế khuôn còn nhiều hạn chế, chính vì vậy mà độ chính xác Của lồng khuôn và điều kiện làm việc của khuôn sau này cũng bị ảnh hưởng. Việc ứng dụng các phần mềm CAD/CAM (cụ thể là Pro/engineer Wildfire) Để thiết kế chi tiết mẫu, tự động tạo lồng khuôn và mô phỏng các quá trình tách Khuôn là vấn đề mà các cán bộ kỹ thuật cần phải quan tâm, bởi công việc này có Thể giúp chúng ta quan sát được hình dạng của sản phẩm tạo ra từ khuôn mẫu, Nhằm đảm bảo chất lượng và tính thẩm mĩ của các sản phẩm. Qua những phân tích trên, việc ứng dụng phần mềm CAD/CAM–Pro/Engineer Wildfire 3.0 hỗ trợ cho việc thiết kế khuôn mẫu là điều cần thiết. Khi Sử dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 3.0, người cán bộ kỹ thuật có thể mô Phỏng quá trình lắp khuôn và tách khuôn tạo sản phẩm, kiểm tra được chất lượng Sản phẩm trên máy vi tính. Ở đây chúng em ứng dụng Pro/engineer Wildfire 3.0 Để thiết kế mô hình sản phẩm , ứng dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 3.0 để Tự động xây dựng khuôn cho sản phẩm. Việc ứng dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 3.0 để thiết kế khuôn mẫu Và mô phỏng các quá trình lắp khuôn và tách khuôn tạo sản phẩm đã được ứng Dụng nhiều ở các nước công nghiệp phát triển như: Mỹ, Pháp, Canada... Khi sử Dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 3.0 chúng ta có thể dễ dàng tạo chi tiết Mẫu ở dạng 3D trên module Design. Sau khi thiết kế xong chi tiết mẫu, phần mềm Pro/Engineer Wildfire 3.0 cho phép chúng ta tính toán độ co rút của vật liệu, tự Động thiết kế hình dạng lồng khuôn cho chi tiết mẫu và mô phỏng quá trình tách Khuôn với chức năng Mold Cavity,lập trình gia công khuôn và xuất chương trình Điều khiển CNC. Với những đặc điểm như vậy, phần mềm Pro/Engineer Wildfire 3.0 có thể Được ứng dụng để thiết kế khuôn mẫu và hỗ trợ lập trình gia công khuôn cho các Máy công cụ CNC Việt Nam hiện nay. Việc sử dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 3.0 để tạo mẫu, thiết kế Khuôn và mô phỏng quá trình tách khuôn tạo sản phẩm được thực hiện theo các Bước như sau: Sử dụng module Part để thiết kế chi tiết mẫu (sản phẩm cần chế tạo), Mẫu được tạo ở dạng 3D. Sử dụng module Manufacturing-Mold Cavity để nhập chi tiết mẫu, Tính toán độ co rút, thiết lập số lượng sản phẩm bố trí trên khuôn, xác định kết Cấu khuôn và tự động tạo lồng khuôn. Sử dụng chức năng Openning trong module Manufacturing-Mold Cavity để mô phỏng các quá trình lắp và tách khuôn tạo sản phẩm. Sử dụng module Manufacturing- NCAssembly để mô phỏng gia Công và xuất chương trình điều khiển CNC. 3.1.1.2 Ứng dụng pro/w4.0 thiết kế sản phẩm phôi ép: Sử dụng module Part để thiết kế chi tiết mẫu (sản phẩm cần chế Tạo), mẫu được tạo ở dạng 3D. Để bắt đầu làm việc với phần mền pro/w 4.0 ở môi trường part chúng ta khởi Động phần mền bằng cách nhấn đúp vào biểu tượng
hoặc có thể vào Thanh STAR →PROGRAM→PTC→Pro ENGINEER→Pro ENGINEER.Sau đó bạn sẻ vào môi trường làm việc của pro bằng cách vào FILE→NEW.Sau đó hộp thoại NEW xuất hiện như hình
.Ở hộp thoại NEW để vào môi trương part bạn chọn part Trong ô type và chọn soild bên ô sup-type,trong ô name bạn đặt tên cho bản Vẽ bạn cần vẽ là cánh quạt và tiếp theo bỏ dấu thích trong ô Use defult Template để chọn đơn vi thiết kế là mm trong hộp thoại NEW FILE OPTIONS ta chon mmns-part – soild→OK. Môi trường làm việc có dạng Như hình 3.2 sau :

Hình 3.2 Hình 3.3 -Tạo một khối Revolve với tiết diện như trên hình 3.4 vẽ trong mặt phẳng Top. Kết quả phải được như trên hình bằng cách nhấn chuột trái vào biểu Tượng
→Placement→ define an internal sketch →chọn mặt phẳng TOP→Sử dụng các lênh vẽ 2D vẽ một sketch như hình→DONE → OK ta Được khối Revolve hình 3.4.

Hình 3.4 Hình 3.5 -Tiếp theo dùng lệnh lệnh
extrude→remover Meterial→Placement→define an internal sketch→chọn mặt phẳng và vẽ Một sketch như hình 3.5→OK kết quả được như hình 3.6.Dùng lệnh
Để bo tròng mép trên của ụ cánh quạt với R=4mm kết quả được như hình 3.7

Hình 3.6 Hình 3.7 - Tiếp theo dùng lệnh lệnh
extrude→remover Meterial→Placement→define an internal sketch→chọn mặt phẳng mới hạ Bậc xuống vẽ một sketch là đường trọng Ф=52mm→DONE→OK.kết quả Được như hình 3.8

Hình 3.8 Hình 3.9 -Dùng lệnh
đêt tạo góc nghiêng 2 độ chothành lổ mới tạo kết quả Được như hình 3.9 - Dùng lệnh
để bo tròng mép trên của ụ cánh quạt kết quả được như Hình 3.10

Hình 3.10 Hình 3.11 -Dung lênh shell bằng cách vào Insert→shell→đưa chuột chon mặt phía Dưới của ụ cánh quạt và điền giá trị shell thickness là 2.5→OK.kết quả được Như hình 3.11 -Dùng lệnh
bằng cách nhấn váo biểu tượng plane tạo hai mặt phẳng DTM1 và DTM2 cách mặt phẳng FONT lần lượt là 3.5mm và 30mm. - Tiếp theo dùng lệnh lệnh
extrude→Placement→define an internal Sketch→chọn mặt phẳng DTM 1.Dùng công cụ
để dùng Lại đường tròn mép ngoài của trục trong để tạo một sketch để tạo khối đùn Và hướng đùn đi lên chiều cao đùn là 3.5mm kết quả được như hình 3.12

Hình 3.12 Hình 3.13 -Dùng lệnh extrude và extrude cắt để tạo một khối đùn Ф=13mm từ mặt Phẳng DTM2 với chiều sâu đùn đến khối đùn 3.5mm còn khối đùng cắt Ф=8mm cất xuyên cả khối đùng Ф= 13mm va khối đùng 3.5mm.kết quả Đượcnhư hình 3.13 -Dùng lệnh Extrude tạo khối đùn với sketch như hình 3.14 kết quả được như Hình 3.15.

Hình 3.14 Hình 3.15 -Dùng lệnh
để tạo mảng 4 cái với lựa chọn
kết quả được như Hình 3.16.Tiếp theo bo 8 góc bằng lệnh round với R=1.5mm.kết quả được Như hình 3.17(tạo vách chống xoay)

Hình 3.16 Hình 3.17 Dùng lệnh
bằng cách nhấn váo biểu tượng plane tạo hai mặt phẳng DTM3 và DTM4 đi qua trục tọa độ A1 và RIGHT với góc xoay là 30 độ và 60 độ như hình 3.18.để tạo gân cho cánh quạt.

Hình 3.18 -Dùng lệnh profile Rib với chiều dày 1.5mm trên mặt phẳng DTM3 bằng Cách vào Insert→profile rib→Refences→ define an internal sketch →chon DTM3→ vẽ đường thẳng như hình 3.19→OK.Kết quả được như hình 3.20

Hình 3.19 Hình.20 -Dùng lệnh
để tạo mảng 6 cái với lựa chọn
kết quả được như Hình 3.21

Hình 3.21 Hình 3.22 -Tương tự dùng lệnh prifile rib và lệnh
để tạo 6 gân trong như hình 3.22. -Tiếp theo ta tạo gân đở các cánh quạt.Đầu tiên tạo một đồ thì như hình 2.23.bằng cách vào Insert→Model datum→Graph→ Đặt tên đồ thị la QUAT→vẽ đồ thị hình 3.23→DONE.kết thúc bạn nhìn vào bên thanh Model tree thấy như sau
.Đồ thị này dùng để tạo khối Variabalb Section Sweep(khối gân của cánh quạt).
Hình 3.23 - Tạo một khối Variable Section Sweep mà đường dẫn là đường tròn ở mặt Trên, tiết diện (hình 3.24 và 3.25) gồm hai đường thẳng nối tiếp nhau, một Đường được vẽ từ chân nghiêng một góc 88 độ với cạnh nằm ngang và một Đường vuông góc với mặt bên hông.Kích thước từ điểm tiếp giáp ở mặt Bên hông và mặt đáy khối tròn xoay là sd6 (=12.48) biến thiên theo phương Trình cho trên hình 3.26. Kết quả phải được như trên hình 3.27.

Hình 3.24 Hình 3.25

Hình 3.26 Hình 3.27 - Tạo một mặt Sweep mà đường dẫn là giao tuyến của khối tròn xoay với KhốiVariable Section Sweep vào Insert→Sweep→Surface→Select Traj →Chọn đường giao tuyến của khối tròn xoay với khối Variable Section Sweep vẽ một tiết diện như hình 3.28 kết quả được như hình 3.29 Vẽ một tiết diện như hình 3.28 kết quả được như hình 3.29

 Hình 3.29 Hình 3.28 - Copy → Paste mặt này tại chỗ để tạo ra mặt thứ 2 hình 3.29. Muốn vậy, Bạn chọn mặt này, nhấn phím Ctrl+C, rồi nhấn phím Ctrl+V, hoặc chọn Edit → Copy, Edit→ Paste, rồi giấu mặt này để dùng về sau (khi tách Khuôn). - Để tạo được cánh, trước hết bạn tạo một Sketch trên mặt phẳng FRONT Như trên hình 3.30. Để ý là hai đầu hai cung tròng phải là đỉnh vertex ở Trên mặt Sweep hình 3.30. Dùng lệnh Pattern → Axis tạo thêm hai đường Cong nữa như trên hình 3.31.


HÌnh 3.29 Hình 3.30 Hình 3.31 - Dùng lệnh Exrude > Surface > Cut. Dùng lại ba đường cong vừa tạo ở Trên bằng cách dùng lệnh Use Edge > Single hình 3.31. Dùng lệnh Spline Tạo thêm ba đường cong nối tiếp tuyến với ba đường cong trên như trên Hình 3.32. Kết quả phải được như trên hình 3.33

Hình 3.32 Hình 3.33 - Chọn mặt cong vừa được cắt xén, dùng lệnh Edit →Thicken để tạo chiều Dày 2mm cho cánh. Kết quả phải được như trên hình .


Hình 3.34 Hình 3.35 Hình 3.36 - Dùng lệnh
để bo tròng mép cánh→chọn mặt dưới cánh, nhấn phím Ctrl, chọn thêm cạnh trên cánh, cho bán kính = 2.5mm. Kết quả phải được Như trên hình 3.35.Làm tương tự lệnh Round cho các mép hình 3.36.kết Quả được sản phẩm cánh quạt như hình 3.37.
Hình 3.37 3.2 Thiết kế khuôn đực và khuôn cái: 3.2.1 Tạo một Model mới: Tạo một file gia công mới với việc chon File→New→Manufactring →Mold Cavity→Đặt tên file là Quat.mfg và chọn đơn vị la mmns Unhide mặt Sweep mà bạn đã tạo khi thiết kê cánh quạt. Lắp cánh quạt lên mặt phẳng tọa độ khuôn bằng cách nhấn chuột vào Biểu tượng
→ chọn file cánh_quat.prt →Open →OK → Done/Return kết quả phải được như hình 3.38 Tạo phôi cho cánh quạt là phôi hình trụ đường kính 420mm với chiều Cao về hai phía là 60mm và sketch được vẽ trên mặt phẳng cách mặt Đáy cánh quạt 23mm bằng cách Chọn Mold Model → Create → Workpiece→Manual→OK→Chọn Create Features →OK → Protrusion→Done→Placement→Define...→Chọn mặt phẳng vẽ Sketch(mặt phẳng cách mặt đáy cánh quạt 23mm) như hình 3.39 Chọn Done →OK → Done/Return → Done/Return kết quả được như Hình 3.40

Hình 3.38 Hình 3.39

Hình 3.40 Hình 3.42 3.2.2 Kiểm tra góc thoát khuôn: Góc nghiêng thoát khuôn cần thiết để chi tiết thoát ra khuôn một Cách dể dàng.Khi thiết kế người thiết kế sản phẩm không phải la Người thoát khuôn đã phải có ý đồ này .Tuy nhiên không phải khi Nào người thiết kế củng nhớ .Nên phải kiểm tra góc thoát khuôn.Để Kiểm tra góc thoát khuôn bạn làm như sau : Trước tiên bạn tiến hành dấu phôi đi Chọn Analysis→mold Analysis xuất hiên hộp thoại Modl Analysis,trong ô type của hộp thoại chọn Draft Check →Chọn Mũ tên dưới Part chỉ theo hướng chi tiết →OK.Chấp nhận giá Trị Default Angle Direction.trong ô Angle Option Chọn Both Direction cho giá trị Draft Angle bằng 2 rồi chọn Compute kết Quả xuất hiện như hình 3.41.ta thấy phần lớn diện tích của chi Tiết đều có màu hồng trừ một số mặt thẳng đứng trên các lổ Nên nên chi tiết có góc nghiên thoát khuôn là >2 độ do đó Không cần chỉnh sửa
Hình 3.41 3.2.3 Cải tạo lòng khuôn theo hệ số co rút: Hệ số co rut của vật liệu PP là từ 0.001-0.0025 ta chọn giá trị là 0.001. Trên menu Mold bạn chọn shrinkage→By scaling→xuất hiện hộp Thoại hình 3.42 trong ô Forrnula Chon 1+S→hệ thống yêu cầu chọn Kệ trục tọa độ,bạn chọn mũ tên rồi chọn hệ trục tọa độ trong ô type Bạn chọn Isotropic (áp dụng hệ số co rút đồng đều tất cả các phương Kích thước).trong ô shrinkaga Ratio bạn nhập hệ số co rút la 0.001→OK→ Done/Return Kết quả bạn đã cải tạo lòng khuôn với hệ số co rút la 0.001 3.2.4 Tạo mặt phân khuôn: Mặt phân khuôn gồm hai mặt là mặt Sweep mà ta đã copy và mặt Fill dùng Để trám kín lổ lắp mô tơ. Chọn Parting surface
Tạo mặt phân khuôn thứ nhất: Edit → Fill → References →Define→Chọn mặt phẳng hạ bậc Trên thân cánh quạt → Sketch → Chọn các than chiếu kích Thước và các mặt phẳng chuẩn đi qua gốc tọa độ .Dùng Use Edge→Single rồi chọn hai nửa đường tròn đường kính 8mm Xong chọn Done→OK để kết thúc lệnh Fill được mặt phân Khuôn thứ nhất như hình 3.43

Hình 3.43 Hình 3.44 Tạo mặt phân khuôn thứ hai: -Mặt phân khuôn thứ hai chính là mặt Sweep được copy như Hình 3.44→OK kết thú việc tạo mặt phân khuôn Cho phôi hiện lên kết quả được như hình 3.45
Hình 3.45 3.2.5 Tách khuôn: Chọn nút Volume Split
trên thanh công cụ bên phải→Chọn Two Volume > All Workpiece > Done.Chọn mặt Sweep, mặt này phải có màu Hồng, nhấn phím Ctrl, chọn thêm mặt Flat. Mặt này cũng chuyển sang màu Hồng. Chọn OK để kết thúc thúc việc chọn mặt phân khuôn.Chọn OK để thoát Khỏi hộp thoại Parting Surface.Hệ thống sẽ tính toán một hồi rồi cho xuất Hiện tên gọi mặc định Mold_Vol_1của Mold Volume thứ nhất. Chọn OK Chấp nhận. Hệ thống lại cho xuất hiện tên gọi mặc định MoldVol_2 của Mold Volume thứ hai. Chọn OK chấp nhận. -Chọn Mold Comp > Extract > All > OK. Hệ thống yêu cầu cho tên của Thành phần khuôn thứ nhất. Mặc định, hệ thống cho trùng tên với Mold Volume đã tạo là Mold_Vol_1. Hãy nhập tên là Nua_khuon_tren, rồi Nhấn Enter. - Hệ thống lại yêu cầu cho tên của thành phần khuôn thứ hai. Mặc định, hệ Thống cho trùng tên với Mold Volume đã tạo là Mold_Vol_2. Hãy nhập Tên là Nua_khuon_dưới, rồi nhấn Enter. - Chọn Done Return trên menu Mold Comp. 3.2.6 Mở khuôn: Chọn
→Define Step→Define Move→Chọn Nửa khuôn trên →Chọn mặt phẳng vuông góc với hướng mở khuôn →Nhập giá trị mở nửa khuôn trên là 34.5mm→Done→Done return Làm tương tự với nửa khuôn dười ta được kết quả như hình 3.46