Luận văn: Ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC để thiết kế và gia công khuôn ép phun nhựa của nắp ống

Chia sẻ: Sdfas Vfdtg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

265
lượt xem 74
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC để thiết kế và gia công khuôn ép phun nhựa của nắp ống nhằm phục vụ đào tạo nghề cho học sinh trường trung cấp nghề Quãng Ngãi

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC để thiết kế và gia công khuôn ép phun nhựa của nắp ống

1 2 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG NGUY N ANH TI N Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS. TR N XUÂN TÙY NG D NG CÔNG NGH CAD/CAM/CNC Đ THI T K VÀ GIA CÔNG KHUÔN ÉP PHUN NH A C A N P NG Ph n bi n 1: ……………………………………………… Ph n bi n 2: ……………………………………………… Chuyên ngành : Công ngh ch t o máy Mã s : 60.52.04 Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p Th c Sĩ K Thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày … tháng TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T …năm 2011 Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông Tin – H c Li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c Li u, Đ i h c Đà N ng Đà N ng – Năm 2011
3 4 máy vi tính CAD/CAM-CIM-CNC ñã ñem l i hi u qu kinh t và c i thi n ñư c ch t lư ng s n ph m. M Đ U khu v c mi n Trung nư c ta hi n nay khá nhi u các nhà máy 1. Tính c p thi t c a ñ tài : s n xu t cơ khí s d ng các máy công c CNC ñ ph c v ho t ñ ng B ng cách quan sát thông thư ng nh t, chúng ta có th th y s n xu t, ñ c bi t là ñ gia công khuôn m u vì ñ chính xác cao, ña có r t nhi u s n ph m nh a xung quanh chúng ta. T các s n ph m d ng hoá s n ph m và khai thác t i ña hi u qu s d ng máy công c ñơn gi n là d ng c h c t p như: thư c, vi t hay ñ chơi tr em...cho CNC. ñ n nh ng s n ph m ph c t p như: bàn, gh , vi tính hay các chi ti t N p ñ ñ y vào ng ñ ng viên s i b t ñây g i là ‘‘n p ng” là dùng trong ôtô và xe máy...ñ u ñư c làm b ng nh a. H u h t nh ng s n ph m có hình dáng ph c t p, hình dáng gi a m t trong và ngoài s n ph m này có hình dáng và màu s c r t phong phú và chúng ñã khác nhau, ñ chính xác cao - ch t o khuôn c a n p ng trên máy góp ph n làm cu c s ng c a chúng ta ñ p và ti n nghi hơn. công c CNC là m t ví d tiêu bi u ñ t o ra s n ph m nh a ng V i các tính ch t như: ñ d o dai, nh , có th tái ch , không d ng nhi u trong th c t . Chính vì nh ng lý do ñó, em quy t ñ nh có nh ng ph n ng hoá h c v i không khí trong ñi u ki n bình ch n ñ tài này cho lu n văn t t nghi p c a mình: “ ng d ng công thư ng...v t li u nh a ñã thay th các lo i v t li u khác như: s t, ngh CAD/CAM/CNC ñ thi t k và gia công khuôn ép phun nh a nhôm, gang, ñ ng thau...ñang ngày càng c n ki t trong t nhiên. Do c a n p ng trên máy CNC”. ñó ta có th nói r ng nhu c u s d ng v t li u nh a trong tương lai s 2. M c tiêu: còn r t l n. Đi u này d n ñ n h qu là giá thành khuôn s không - Nghiên c u thi t k và ch t o khuôn ép phun nh a c a n p ñư c cho là quá ñ c b i l i nhu n mà nó mang l i r t l n vì t m t ng ph c v ñào t o ngh cho h c sinh trư ng trung c p ngh Qu ng khuôn ép phun ta có th cho ra hàng ch c th m chí hàng trăm ngàn Ngãi. s n ph m nh máy ép nh a. - Nghiên c u công ngh và khai thác trung tâm CNC ñ gia Ngày nay khi trình ñ s n xu t ñư c t ñ ng hóa m cñ công khuôn v i ñ chính xác cao và ng d ng vào th c t gia công cao, khi các lĩnh v c công ngh hi n ñ i ñư c t h p v i nhau ñ khuôn. hình thành m t công ngh m i cao hơn như t ch c cơ khí, ñi n, ñi n 3. N i dung và ph m vi nghiên c u: t , tin h c…thì khoa h c gia công khuôn ñã có nh ng bư c phát tri n 3.1. N i dung nghiên c u: m i, ví d như gia công khuôn trong s n xu t t h p ñi u khi n b ng Đ tài ñư c th c hi n v i các n i dung ch y u sau:
5 6 - Nghiên c u các v n ñ cơ b n khi thi t k khuôn. - Nghiên c u lo i khuôn cho thi t k . - Nghiên c u quy trình công ngh thi t k khuôn ép phun. - Nghiên c u, thi t k hình h c cho s n ph m. - Thi t k lòng khuôn. - Thi t k h th ng d n nh a. - Trung tâm gia công CNC. - Ph n m m pro/engineer wifi 4.0, ph n m m CAD/CAM/CNC. 3.2. Ph m vi nghiên c u: Khuôn ép nh a - Nghiên c u, thi t k khuôn ép phun nh a ng d ng ph n 5.2. Hư ng phát tri n c a ñ tài : m m pro/engineer wifi 4.0. - Nghiên c u, thi t k khuôn cho nhi u lo i s n ph m nh a - Ti n hành th c nghi m v i khuôn m u và gia công trên khác nhau ng d ng ph n m m proe và máy công c CNC. máy CNC có t i vi n Công Ngh Cơ Khí và T Đ ng Hóa (Trư ng 6. C u trúc c a lu n văn : Đ i h c Bách Khoa- Đà N ng) Ngoài ph n m ñ u, k t lu n, tài li u tham kh o và ph l c trong 4. Phương pháp nghiên c u: lu n văn g m có các chương như sau: - Xây d ng cơ s lý thuy t. Chương 1: T NG QUAN CÔNG NGH ÉP PHUN - Nghiên c u t ng h p các tài li u v thi t k khuôn, các tài Chương 2: CÔNG NGH GIA CÔNG KHUÔN TRÊN MÁY li u v gia công khuôn trên máy CNC. Nghiên c u tài li u v s s n CÔNG C CNC ph m b trí trên khuôn, tính ñ co rút và thi t k k t c u khuôn. Chương 3: THI T K KHUÔN C A N P NG 5. D ki n k t qu ñ t ñư c và hư ng phát tri n c a ñ tài: Chương 4: CÔNG NGH GIA CÔNG VÀ L P RÁP KHUÔN. 5.1. D ki n k t qu ñ t ñư c: - Tính toán sơ b giá thành khuôn. - Các v n ñ quan tr ng khi thi t k khuôn. - Mô hình khuôn gia công trên máy công c CNC....
7 8 Chương 1: T NG QUAN CÔNG NGH ÉP PHUN 1.5 Quy trình công ngh ép phun 1.1 Công ngh ép phun là gì? M t cách ñơn gi n nh t, công ngh ép phun là quá trình phun nh a nóng ch y ñi n ñ y lòng khuôn. M t khi nh a ñư c làm ngu i và ñông c ng l i trong lòng khuôn thì khuôn ñư c m ra và s n ph m ñư c ñ y ra kh i khuôn nh h th ng ñ y. Trong quá trình này không có b t kỳ m t ph n ng hóa h c nào. K thu t ép phun ñư c mô t như là m t quá trình chuy n ñ i nhi t c a v t li u nh a: 1- ch y; 2- bơm vào trong khuôn, 3- làm ngu i; 4- sau khi s n ph m c ng, khuôn m ra và lói s n ph m ñ l y s n ph m, khuôn s ñóng 1.6 V t li u nh a ép phun l i và b t ñ u m t chu trình m i. 1.7 Thi t k s n ph m “ n p ng” 1.2 Công ngh ép phun có th làm ñư c các s n ph m ph c t p 1.7.1 Thi t k s n ph m nh a 1.3 Công ngh ép phun t o ra s n ph m có ch t lư ng cao 1.7.2 V t li u nh a ép phun 1.4 Các y u t cơ b n c a khuôn và ch c năng c a chúng S n ph m ñư c làm t v t li u là PP (Polypropylene). V t li u này có ưu ñi m là có tính ch ng oxi hóa, các hóa ch t thông d ng, có ñ ñàn h i tương ñ i cao, giá thành trung bình. Ph n ñòi h i ñ chính xác nh t c a n p là ñư ng kính ø24,16. Ph n này dùng ñ ñ y ch t vào mi ng c a ng, ñư ng kính ngoài c a nó ph i l n hơn ñư ng kính trong c a ng m t lư ng nh t ñ nh ñ có th ñ y ch t ñư c. các m t tr ho c m t ph ng có ñ cao l n hơn 1mm (kích thư c c a s n ph m chi u song song so v i hư ng tách khuôn) ta ph i làm cho chúng nghiêng m t góc nh t ñ nh ñ sau này s n ph m d l y kh i khuôn. Tuỳ theo ñ chính xác c a m t làm vi c ñó mà ta ch n Hình 1.1 Các y u t cơ b n c a khuôn góc nghiêng l n hay nh .
9 10 - Chương m t ñã nêu m t s v n ñ c n quan tâm khi thi t k s n ph m nh a. Thi t k s n ph m là công ño n r t quan tr ng trong ép phun. Đ c tính c a s n ph m s nh hư ng ñ n th i gian gia công và các khuy t t t c a s n ph m, vì v y, nh hư ng ch t lư ng s n ph m. Do ñó ph i chú ý lo i nh a s d ng, tính ch t v t lý, hóa h c, công năng s d ng c a lo i nh a. Hình 1.13 B n v n p ng 1.8 M t s ki n th c cơ b n v máy ép phun 1.8.1 C u t o chung Hình 1.14 C u t o chung c a máy ép phun 1.8.2 H th ng k p 1.8.3 h th ng phun 1.9 K t lu n - Qua chương m t giúp chúng ta bi t ñư c kh năng c a công ngh ép phun và cung c p m t cách t ng th ki n th c v các ñ c tính quy trình ép phun, nó giúp ta hi u ñư c làm th nào ñ t o ra m t s n ph m có ch t lư ng cũng như tăng năng su t trong quá trình s n xu t.
11 12 Chương 2: CÔNG NGH GIA CÔNG KHUÔN TRÊN MÁY 2.5.2 Các thông s k thu t và kh năng công ngh CÔNG C CNC 2.5.2.1 Thông s k thu t 21.L ch s phát tri n c a k thu t CNC 2.5.2.2 Kh năng công ngh c a máy: Máy có kh năng th c hi n 2.2 Gi i thi u m t s máy CNC ñang dùng trong công nghi p hi n nay gia công theo ñư ng th ng, cung tròn, theo ba chi u, khoan, doa, c t 2.3 C u trúc h th ng máy CNC ren,… nh 3 tr c X, Y, Z trong h p ch y dao ñư c ñi u khi n ñ c l p. 2.4 M t s ñ nh nghĩa cơ b n trong máy CNC 2.5.3 H t a ñ và các ñi m chu n 2.5 Gi i thi u máy phay CNC MILL 155 2.5.3.1 H to ñ máy 2.5.1 K t c u chung c a máy Hình 2.19 H to ñ c a máy phay PC MILL155 Hình 2.18 K t c u chung c a máy 2.5.3.2 Đi m chu n c a máy 1. Sóng trư t bàn máy theo X/Z 9. B ch a ch t làm mát 2.5.4 Gi i h n không gian làm vi c c a máy 2. Vùng làm vi c 10. Bơm ch t làm mát Theo các phương X/Y/Z=300/200/200 (mm) 3. Đèn làm vi c 11. Công t c ngu n 2.5.5 Cơ c u c p và thay th d ng c c t g t 4. H th ng c a b o v 12. T ñi n 2.5.5.1 Các lo i d ng c c t 5. tích dao 13. Phím ñi u kh n 2.5.5.2 B gá d ng c c t 6. Nút t t kh n c p 14. Ngăn kéo phím máy tính B cán dao c a máy có năm lo i khác nhau: collet holder, shell 7. Khay h th ng 15. B máy end mill arbor, miller support, tap holder and holder MT2. 8. H th ng l p
13 14 2.5.5.3 H th ng ch a dao 2.6 K t lu n - Khoa h c k thu t ngày càng phát tri n thì máy CNC s thay th cho nh ng máy gia công truy n th ng, vì hi u qu s d ng và kinh t mang l i khi gia công trên máy CNC t t hơn r t nhi u so v i máy truy n th ng. chương hai ñã nêu tóm g m m t s lo i máy CNC thông d ng, tính năng s d ng và hi u qu công vi c c a chúng. - Vi c gia công khuôn trên máy CNC ph i ñư c ng d ng r ng rãi và thư ng xuyên hơn n a, ñ mang l i nh ng s n ph m có ch t lư ng cao và tính th m m cao. Hình 2.23 Tr ng dao cho 10 dao Hình 2.24 Cơ c u k p 2.5.5.4 Cơ c u gá và k p phôi + Lo i máy : Emco Concept Mill 155 + Lo i dao: Dao phay ngón HSS-Eco8
15 16 Chương 3: THI T K KHUÔN CHO S N PH M N P NG VRD : Th tích rãnh d n (cm3 ) 3.1 Gi i thi u ph n m m pro/e wifi 4.0 b) Theo t c ñ phun: 3.2 Các ki u khuôn cơ b n Vdn 3.3 Thi t k khuôn cho s n ph m n p ng ntd = (3.2) n P .V 3.3.1 Xác ñ nh ki u khuôn V i 0,4ncs < n < 0,8ncs 3.3.2 Xác ñ nh m t phân khuôn, tách hai khuôn ñ c – cái td 3.3.3 Tính s lòng khuôn Trong ñó: Các y u t quy t ñ nh s lòng khuôn (s s n ph m trên m t khuôn): vdn : t c ñ dòng nh a (cm 3 / ph) + Kích thư c ñ u phun c a máy ép. nP : s l n phun (l n/ph) + Kích thư c, hình dáng s n ph m. V: Th tích s n ph m + rãnh d n (cm 3 ) + T c ñ hóa d o. + L c k p c n thi t ñ th ng áp l c phun c a nh a vào lòng c) D a vào l c k p l n nh t: khuôn. 10 fF0 nlk = (3.3) + Di n tích l n nh t c a th t máy. APi + Yêu c u c a khách hàng v th i gian. Trong ñó: + S n lư ng hàng tháng, hàng năm. Fo : L c k p l n nh t c a máy (KN) + Trình ñ s n xu t. f :h s an toàn. Thư ng ch n f = 1.2 ÷ 5 Các công th c xác ñ nh s lòng khuôn a) Theo công su t phun c a máy: Pi : áp su t phun l n nh t (MPA) VP max A : t ng di n tích hình chi u khuôn và rãnh d n. ncs = (3.1) VSP + VCP + VRD * Công th c (3.3) còn có th ñư c tính theo cách ñơn gi n hơn Trong ñó: VP max : Th tích phun l n nh t c a máy (cm3 ) như sau: VSP : Th tích s n ph m (cm3 ) S × 400 VCP : Th tích cu ng phun (cm3 ) nlk = (t n) (3.4) 10 5
17 18 Trong ñó: 400: áp l c nh a trung bình trong lòng khuôn (l y theo giá tr th c nghi m). Như v y, áp d ng công th c (3.4), ta s tính ñư c l c k p khuôn t i thi u cho m t lòng khuôn là: 3,14 × 28,7 2 × 400 nlk = 4 = 2,6 (t n) 10 5 Đ i v i máy ép hi n có (90 t n) dùng ñ ép ra s n ph m này, ta tính ra ñư c s lòng khuôn =90/2,6= 36 (lòng khuôn). Tuy nhiên vì yêu c u s n lư ng hàng năm không nhi u (kho ng 20 ngàn SP/năm) nên ta ch n s lòng khuôn là tám ñ ti t Hình 3.21 T m gi t ñuôi keo và t m âm tách ra trư c ki m v t li u và chi phí gia công. Khi m khuôn (Hình 3.21), t m gi t ñuôi keo và t m âm s 3.3.4 B trí lòng khuôn tách ra trư c do l c liên k t gi a hai t m này là y u nh t. 3.3.5 Thi t k h th ng d n nh a Ta thi t k tám ty gi t ñuôi keo (4) tám v trí mi ng phun. Ty 3.3.6 Thi t k h th ng gi t ñuôi keo gi t ñuôi keo này ñư c g n c ñ nh vào t m tr n (5) và có th trư t 3.3.6.1 Quy trình m khuôn trong t m gi t ñuôi keo. Nhi m v c a nó là gi ch t ñuôi keo ñ khi m khuôn, ph n ñ u ñuôi keo, ch ti p xúc v i s n ph m s b ñ t ra. Ph n keo th a lúc này s dính l i trên b m t t m gi t ñuôi keo. Ngoài ra, ta g n b n pat gi t bên hông khuôn. Pat này có rãnh gi a ñ hai bulông trên t m gi t ñuôi keo và t m cái có th trư t bên trong. Vì hi n t i ph n ñ u ty gi t ñuôi keo còn n m trong ph n keo th a nên không th l y ph n này ra ñư c. Do ñó ta ph i ti p t c tách hai t m tr n và t m gi t ñuôi keo ra (Hình 3.22) ñ ty gi t ñuôi keo này rút ra kh i ph n keo th a. Vì v y ta g n b n pat d n này là ñ khi ph n thân bulông g n trên t m cái ñ ng vào c ch n trên pat
19 20 d n thì t m gi t ñuôi keo và t m cái không ti p t c tách ra ñư c n a. Do m t phân khuôn v n ti p t c m nên lúc này hai t m tr n và t m gi t ñuôi keo s b t ñ u tách ra. Hình 3.23 Tách t m âm và t m dương 3.3.6.2 Nh ng ñi u c n lưu ý 3.3.7 Thi t k h th ng lói Hình 3.22 Tách t m gi t ñuôi keo và t m tr n 3.3.8 Thi t k h th ng làm ngu i Ta g n vào gi a hai t m tr n và t m gi t ñuôi keo b n lò xo 3.4 K t lu n (9) ñ ñ m b o chúng tách ra hoàn toàn. - Vi c ng d ng ph n m m Pro/Engineer Wildfire 2004 ñ Lúc này ph n keo th a (10) ñã ñư c thoát ra kh i ty gi t ñuôi thi t k m u và t ñ ng thi t k khuôn là ñi u c n thi t khi ch t o keo, ch còn ph n cu ng còn n m trong b c bơm keo. Do ñó ph n khuôn m u, ñ c bi t khi áp d ng cho các máy công c CNC. này có th l y ra d dàng b ng tay, b ng Robot ho c cho r t t ñ ng. - Chương ba giúp ta thi t k khuôn h p lý v i s n ph m, yêu ( ki u khuôn này chúng ta thi t k l y ñuôi keo th a b ng Robot). c u th c t và theo ñơn ñ t hàng. Gi i thi u m t s ki u khuôn cơ Do hành trình m khuôn v n ti p t c, cho nên khuôn v n ti p b n, m t s ki n th c v thi t k khuôn ng d ng ph n m m pro/e t c m ñ n khi ph n lon ñ n (3) ñ u b n ch t bung ch m vào m t wifi 4.0. t m cái, khi ñó b n ch t bung này s gi nhi m v tách t m âm ra - Qua chương này giúp ta xác ñ nh m t phân khuôn, tính s kh i t m dương, ñ s n ph m có th l y ra sau này (Hình 3.23). lòng khuôn và b trí lòng khuôn… ñ gia công h p lý và chính xác .
21 22 CHƯƠNG 4: CÔNG NGH GIA CÔNG VÀ L P RÁP KHUÔN 4.1 L p trình gia công m t s chi ti t trên máy CNC 4.1.1 Gia công t m ñ c Hình 4.2 T m ñ c trư c khi gia công 4.1.2 Gia công t m ñ y Hình 4.1 B n v chi ti t m t trên t m ñ c Hình 4.4 B n v chi ti t t m ñ y
23 24 K T LU N VÀ TRI N V NG C A Đ TÀI K t lu n 1) Nghiên c u công ngh CAD/CAM/CNC ñ ng d ng ch t o khuôn ép phun nh a c a n p ng. Tìm hi u ki n th c chung v công ngh ép phun nh a, các ki u khuôn ép nh a, ph n m m pro/e wifi 4.0, t ñó xác ñ nh phương pháp h p lý ñ ch t o mô hình khuôn c a n p ng ph c v công tác ñào t o ngh cho trư ng trung c p ngh Qu ng Ngãi. 2) Phương pháp tính toán s lòng khuôn: Hình 4.7 T m ñ y sau khi gia công xong Các công th c xác ñ nh s lòng khuôn 4.1.3 V t li u gia công a) Theo công su t phun c a máy: Lu n văn gi i h n mô hình d y h c cho trư ng trung c p ngh Qu ng Ngãi nên ngư i làm lu n văn ch n v t li u gia công là VP max ncs = (3.1) nhôm cho t t c các t m c a khuôn, và gia công m t lòng khuôn. VSP + VCP + VRD 4.2 Gia công, l p ráp khuôn Trong ñó: VP max : Th tích phun l n nh t c a máy (cm3 ) VSP : Th tích s n ph m (cm3 ) VCP : Th tích cu ng phun (cm3 ) VRD : Th tích rãnh d n (cm3 ) b) Theo t c ñ phun: Vdn ntd = (3.2) n P .V V i 0,4ncs < n < 0,8ncs td Trong ñó: vdn : t c ñ dòng nh a (cm 3 / ph) Hình 4.9 B khuôn hoàn ch nh nP : s l n phun (l n/ph)
25 26 V: Th tích s n ph m + rãnh d n (cm 3 ) N ng. K t qu này có th ng d ng ñ thi t k ch t o khuôn cho c) D a vào l c k p l n nh t: th c t s n xu t và là ti n ñ cho các nghiên c u ti p theo có liên quan. 10 fF0 nlk = (3.3) Hư ng nghiên c u ti p theo APi Ti p t c nghiên c u ch t o thêm nhi u lo i mô hình khuôn ép Trong ñó: phun nh a cho nhi u lo i s n ph m nh a khác nhau, giúp cho công Fo : l c k p l n nh t c a máy (KN) tác ñào t o t i trư ng thêm sinh ñ ng và th c t hơn. f :h s an toàn. Thư ng ch n f = 1.2 ÷ 5 Bên c nh ch t o mô hình có th nghiên c u ch t o khuôn Pi : áp su t phun l n nh t (MPA) h p lý ñ áp d ng tr c ti p vào ch t o s n ph m ph c v ñ i s ng con ngư i. A : t ng di n tích hình chi u khuôn và rãnh d n. * Công th c (3.3) còn có th ñư c tính theo cách ñơn gi n hơn như sau: S × 400 nlk = (t n) (3.4) 10 5 Trong ñó: 400: áp l c nh a trung bình trong lòng khuôn (l y theo giá tr th c nghi m). Như v y, áp d ng công th c (3.4), ta s tính ñư c l c k p khuôn t i thi u cho m t lòng khuôn là: 3,14 × 28,7 2 × 400 nlk = 4 = 2,6 (t n) 105 3) Đã thi t k k t c u, l p trình ch t o và gia công ñư c khuôn ép phun nh a c a n p ng trên máy CNC t i vi n công ngh cơ khí và t ñ ng hóa t i trư ng Đ i H c Bách Khoa – Đ i H c Đà