ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LƯU HUY HẠNH (Chủ biên) NGUYỄN VĂN CHÍN–NGÔ DUY HIỆP GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ KHUÔN MẪU Nghề: Vẽ và thiết kế trên máy tính Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI GIỚI THIỆU Trong chiến lược phát triển và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Đào tạo nguồn nhân lực phục vụ cho công nghiệp hóa nhất là trong lĩnh vực cơ khí – Nghề vẽ thiết kế trên máy tính là một nghề đào tạo ra nguồn nhân lực tham gia thiết kế chế tạo các chi tiết máy móc đòi hỏi các sinh viên học trong trường cần được trang bị những kiến thức, kỹ năng cần thiết để làm chủ các công nghệ sau khi ra trường tiếp cận được các điều kiện sản xuất của các doanh nghiệp trong và ngoài nước. Khoa Cơ khí trường Cao đẳng nghề Việt Nam – Hàn Quốc thành Phố Hà Nội đã biên soạn cuốn giáo trình Mô đun thiết kế khuôn mẫu Cấu trúc giáo trình được chia thành 7 bài như sau: Bài 1: Giới thiệu công nghệ ép phun Bài 2: Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa Bài 3: Thiết kế khuôn ép phun Bài 4: Khuôn ép phun cho sản phẩm có ren Bài 5: Máy ép phun và các thông số gia công Bài 6: Xử lý khuyết tậ trên sản phẩm Bài 7: Thực hành thiết kế khuôn Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình biên soạn, song không tránh khỏi những sai sót. Chúng tôi rất mong nhận được những đóng góp ý kiến của các bạn và đồng nghiệp để cuốn giáo trình hoàn thiện hơn.
Địa chỉ đóng góp về khoa Cơ khí, Trường Cao Đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc TP Hà Nội, Đường Uy Nỗ – Đông Anh – Hà Nội. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Nhóm biên soạn 1 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU. 2 Bài 1 Giới thiệu công nghệ ép phun. Khái niệm, đặc điểm của công nghệ ép phun.
Khả năng công nghệ. Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế của công nghệ ép phun. Quy trình thiết kế khuôn. 10 Bài 2 Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa.
Chu trình thiết kế sản phẩm nhựa. Thiết kế góc thoát khuôn. Thiết kế bề dày sản phẩm. Thiết kế góc bo sản phẩm.
Thiết kế gân cho sản phẩm. Thiết kế vấu lồi cho sản phẩm. Thiết kế lỗ cho chi tiết. 35 Bài 3 Thiết kế khuôn ép phun.
Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế. Tính giá thành khuôn. Thiết kế lòng khuôn. Thiết kế hệ thống dẫn nhựa.
Thiết kế hệ thống dẫn hướng và định vị. Thiết kế hệ thống lõi mặt bên (Hệ thống trượt). Thiết kế hệ thống làm nguội khuôn. Hệ thống gia nhiệt.
Hệ thống thoát khí. Hệ thống đẩy. Hệ thống hồi. Đánh bóng khuôn.
118 Bài 4 Khuôn ép phun cho sản phẩm có ren. Những lưu ý khi thiết kế sản phẩm có ren. Khuôn cho sản phẩm có ren trong. Khuôn cho sản phẩm có ren ngoài.
127 Bài 5 Máy ép phun và các thông số gia công. Các kiến thức cơ bản về máy ép phun. Các thông số gia công. Đo và điều khiển nhiệt độ trong quá trình ép phun.
Khắc phục một số lỗi thường gặp trong quá trình ép phun. Một số loại máy ép phun. 151 Bài 6 Xử lý khuyết tật trên sản phẩm. Sản phẩm nhựa bị giòn.
Vết rạn nứt. Chốc bề mặt. Sản phẩm bị hụt. Sản phẩm bị đổi màu.
Vết dòng chảy. Sản phẩm không được điền đầy hoàn toàn. Vết lõm và lỗ trống (bọng). Sản phẩm bị cong vênh.
Vết bẩn và vết sọc đen. Sự tạo đuôi. Đường hàn hay đường nối (thường gọi chung là đường hàn). 167 Bài 7 Thực hành thiết kế khuôn.
Thiết kế sản phẩm theo yêu cầu. Phân tích sản phẩm. Chọn mặt phân khuôn, tách khuôn. Thiết kế các hệ thống cấu thành khuôn.
Hoàn thiện lắp ráp tổng thể khuôn. Hoàn thiện hồ sơ bản vẽ gia công. 187 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 195 4 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Thiết kế khuôn mẫu Mã số của mô đun: MĐ 35 Thời gian của mô đun: 120 giờ.
VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT MÔ ĐUN - Vị trí: + Trước khi học mô đun này học sinh đã hoàn thành MH09, MH12, MH13, MH14, MH15, MH16,MĐ20, MĐ21, MĐ22, MĐ 25, MĐ32, MĐ33. - Tính chất: + Là mô đun bắt buộc II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Kiến thức: + Nắm được kiến thức về công nghệ ép phun; + Nắm được kết cấu về khuôn; + Tách khuôn được các chi tiết từ đơn giản đến phức tạp; + Thiết kế được các hệ thống cấu thành khuôn; + Sử dụng thành thạo lệnh phân khuôn trong Modul thiết kế khuôn của các phần mềm thiết kế; + Thiết kế khuôn từ đơn giản đến phức tạp; + Xây dựng mặt phân khuôn một cách linh hoạt, hiệu quả; + Xây dựng một bộ khuôn hoàn chỉnh. -Kỹ năng: + Thao tác thành thạo máy tính, khai thác được phần mềm thiết kế khuôn (Unigaphic, Solid Work.); + Thiết kế được các hệ thống cơ bản trong khuôn ép phun; + Quản lý được các đối tượng, nhóm đối tượng trong bản vẽ; + Kết xuất được bản vẽ.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có ý thức tuân thủ tốt các nội quy; + Yêu nghề, có ý thức giữ gìn và bảo vệ tài sản, thiết bị. NỘI DUNG MÔ ĐUN: 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Thời gian (giờ) Số Thực hành, Tên các bài trong mô đun Tổng Lý thí nghiệm, Thi/Kiểm TT số thuyết thảo luận, tra* bài tập 1 Bài 1: Giới thiệu về công nghệ 03 03 0 0 ép phun 2 Bài 2: Thiết kế hình học cho 20 07 11 02 sản phẩm nhựa 3 Bài 3: Thiết kế khuôn ép phun 50 13 35 02 4 Bài 4: Khuôn phun cho sản 09 04 04 01 phẩm có ren 5 Bài 5: Máy ép phun và các 09 08 0 01 thông số gia công 6 Bài 6: Xử lý các khuyết tật 09 05 03 01 trên sản phẩm 7 Bài 7: Thực hành thiết kế 20 0 19 01 khuôn Cộng 120 40 72 08 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực hành được tính bằng giờ thực hành. 6 Bài 1 Giới thiệu công nghệ ép phun Mục tiêu - Nắm vững khái niệm, đặc điểm về công nghệ ép phun; - Nắm được khả năng công nghệ của công nghệ ép phun; - Nắm được tầm quan trọng của công nghệ ép phun; - Hiểu được nhu cầu thực tế, hiệu quả kinh tế.
Khái niệm, đặc điểm của công nghệ ép phun Một cách đơn giản nhất, công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn. Một khi nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy. Trong quá trình này không có bất kỳ một phản ứng hoá học nào Hình 1.1: Công nghệ ép phun Hình 1.2: Máy ép phun 7 Ép phun sử dụng bơm piston hoặc piston dạng trục vít để bơm vật liệu nóng chảy vào khuôn, hóa cứng đạt hình dạng của lòng khuôn. Phương pháp này thường được dùng để xử lý nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn với khối lượng lớn hơn nhiều so với lúc trước.
Nhựa nhiệt dẻo phổ biến do có các tính chất phù hợp với công nghệ ép phun, chẳng hạn như dễ tái chế và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, dễ mềm và chảy khi tiếp xúc với nhiệt. Nhựa nhiệt dẻo cũng an toàn hơn nhựa nhiệt rắn, khi nhựa nhiệt rắn không được phun ra kịp thời, có thể gây ra sự lưu hóa, các van kiểm soát bị dính chặt dẫn đến hư hỏng thiết bị. Việc phun ép nguyên liệu với áp lực cao vào khuôn sẽ hình thành khối nhựa có hình dạng mong muốn. Khuôn có thể là một khoang hoặc gồm nhiều khoang.
Đối với khuôn có nhiều khoang, các khoang có thể giống nhau hoặc khác biệt nhau tạo ra nhiều chi tiết trong một chu kì phun. Vật liệu làm khuôn thường là thép công cụ, khuôn thép không gỉ và nhôm cũng phù hợp với một số ứng dụng nhất định. Cụ thể là, các chi tiết có khối lượng lớn hoặc các bộ phận có dung sai nhỏ, thường không dùng khuôn nhôm, vì chúng có cơ tính kém, dễ bị ăn mòn, hư hỏng và biến dạng trong quá trình phun, chính vì thế, khuôn nhôm rất có hiệu quả trong sản xuất các chi tiết nhỏ, nhẹ cùng với chi phí thiết kế chế tạo khuôn và thời gian sản xuất được giảm đáng kể. Nhiều khuôn thép được thiết kế để sản xuất ra hàng triệu chi tiết, bộ phận trong tuổi thọ của chúng và chi phí lên đến hàng trăm nghìn đô la.
Khi đúc nhựa nhiệt dẻo, các viên nguyên liệu từ phễu nạp được đưa vào rãnh vít và được chuyển về phía trước đi vào vùng đốt nóng. Khi vào thùng đốt nóng, nhiệt độ tăng và lực bị suy yếu do khoảng cách các phần tử tăng lên vì giãn nở nhiệt, quá trình này khiến vật liệu bị nóng lên và chuyển dần đến trạng thái chảy nhớt đi đến đầu phun. Trục vít đấy nguyên liệu về phía trước, hòa trộn và đồng nhất phân bố nhiệt độ, độ nhớt của nhựa, giảm thời gian gia nhiệt bằng cách cắt nghiền vật liệu và thêm vào một lượng nhiệt ma sát đáng kể. Vật liệu đã trộn tiến đến van kiểm soát và tập hợp thành những khối được gọi là một shot.
Shot là khối vật liệu điền đầy khuôn (khoảng 10% khối lượng shot được dùng để bù lại độ co ngót và làm lớp đệm ngăn không để vít rơi ra ngoài, truyền lực từ trục vít đến lòng khuôn). Khi đã điền đầy, vật liệu bị ép ở áp suất và vận tốc lớn vào khoang định hình. Để tránh áp suất tăng đột ngột, quy trình này sử dụng một vị trí chuyển khi khoang được điền đầy 95-98% thì trục vít chuyển từ vận tốc không đổi sang giữ áp lực không đổi. Thời gian phun ép thường dưới 1 giây.
Khi trục vít chạm đến vị trí chuyển, đặt một áp lực đóng hoàn thành quá trình điền khuôn và bù co ngót nhiệt, áp lực này tương đối cao đối với nhựa nhiệt dẻo. 8 Lực này được đặt đến khi các cửa vào bị hóa cứng, do có kích thước nhỏ, nên các cửa này thường hóa cứng sớm nhất. Khi cửa vào đã cứng, trục vít lui lại và lấy nguyên liệu cho chu kỳ tiếp theo.