Mục lục

Mục lục 1

Nội dung Đề tài tốt nghiệp. 5

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn: 7

Nhận xét của giáo viên duyệt đồ án: 8

Mở đầu. 9

Chương I. Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer. 11

I.1. Giới thiệu về vật liệu chất dẻo Polymer. 11

I.1.1. Phân loại chất dẻo. 11

I.1.2. Cơ sở hoá học của chất dẻo. 12

I.2. Điều kiện kỹ thuật cần có đối với một sản phẩm nhựa. 14

I.3. Đặc điểm công nghệ của nhựa Polypropylen (PP). 17

I.3.1. Tính chất của PP. 17

I.3.2. ứng dụng của PP. 18

Chương II. Tổng quan về công nghệ làm khuôn. 20

II.1. Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa. 20

II.2. Giới thiệu chung về khuôn. 21

II.2.1. Các thuật ngữ kỹ thuật cơ bản. 22

II.2.2. Các loại khuôn phổ biến. 23

II.3. Trình tự thiết kế, đặc điểm công nghệ chế tạo khuôn. 25

II.3.1. Trình tự thiết kế khuôn. 25

II.3.2. Đặc điểm của công nghệ sản xuất khuôn. 26

II.4. Tính toán và lựa chọn loại máy ép nhựa. 26

II.5. Thiết kế sơ bộ kết cấu của khuôn ép nhựa. 28

II.5.1. Chọn mặt phân khuôn. 29

II.5.2. Xác định hình dạng của lòng khuôn. 29

II.5.3. Hình dạng và kết cấu của hệ thống dẫn nhựa. 30

II.5.4. Thiết kế hệ thống làm mát lòng khuôn: 33

II.5.5. Thiết kế hệ thống đẩy. 33

II.5.6. Chọn kết cấu khuôn. 35

Chương III. Tổng quan về gia công tia lửa điện. 43

III.1. Giới thiệu chung về phương pháp gia công tia lửa điện. 43

III.1.1. Bản chất của phương pháp gia công tia lửa điện. 44

III.1.2. Quá trình phóng điện trong khi gia công tia lửa điện: 45

III.1.3. Các phương pháp gia công bằng tia lửa điện. 47

III.2. Khả năng công nghệ của gia công tia lửa điện. 49

III.3. Các thông số điều chỉnh quá trình xung định hình. 50

III.3.1. Dòng phóng tia lửa điện Ie. 50

III.3.2. Độ kéo dài xung t1. 52

III.3.3. Khoảng cách xung to. 53

III.3.4. Điện áp đánh lửa UZ. 54

III.3.5. Khe hở phóng điện. 54

III.3.6. Các hiện tượng xấu khi gia công tia lửa điện. 56

III.4. Chất lượng bề mặt gia công. 58

III.4.1. Các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt gia công. 58

III.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng gia công. 59

III.5. Vật liệu sử dụng làm điện cực. 61

III.5.1. Yêu cầu của vật liệu sử dụng làm điện cực. 61

III.5.2. Các loại vật liệu thường được sử dụng làm điện cực. 61

III.5.3. Kích thước của điện cực.65

III.6. Chất điện môi trong gia công tia lửa điện. 65

III.6.1. Các loại chất điện môi. 67

III.6.2. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của chất điện môi. 67

III.6.3. Các yếu tố an toàn của chất điện môi. 68

III.6.4. Cách thức vận chuyển chất điện môi. 69

III.6.5. Vài trò của chất điện môi. 70

III.7. Xu hướng phát triển trong lĩnh vực gia công tia lửa điện ở tương lai. 71

Chương IV. Thiết kế và lập quy trình công nghệ gia công biên dạng lòng khuôn. 72

IV.1. Điều kiện kỹ thuật của khuôn. 76

IV.2. Lựa chọn vật liệu thích hợp để chế tạo các chi tiết. 77

IV.3. Lập phương án thiết kế và chế tạo lòng khuôn. 78

IV.4. Lập Qui trình công nghệ gia công chế tạo lòng khuôn. 81

IV.4.1. Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn trước. 81

IV.4.1.1. Trình tự công nghệ gia công tấm áo khuôn trên.81

IV.4.1.2. Thiết kế các nguyên công. 83

IV.4.1.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công. 83

IV.4.1.2.2. Nguyên công 2: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên B. 84

IV.4.1.2.3. Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên D. . 84

IV.4.1.2.4. Nguyên công 4: Gia công biên dạng trên mặt phẳng A của phôi. 85

IV.4.1.2.5. Nguyên công 5: Gia công các biên dạng có trên mặt phẳng C. 86

IV.4.1.2.6. Nguyên công 6: Gia công một phần của hệ thống kênh dẫn nhựa. 88

IV.4.1.2.7. Nguyên công 7: Mài mặt phẳng đáy C của tấm áo khuôn trên. 91

IV.4.1.2.8. Nguyên công 8: Mài mặt phẳng phân khuôn trên lõi khuôn. 91

IV.4.1.2.9. Nguyên công 9: Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên 92

IV.4.2. Qui trình công nghệ gia công lõi khuôn trước. 93

IV.4.2.1. Lập tiến trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn trước. 93

IV.4.2.2. Thiết kế các nguyên công. 94

IV.4.2.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công cơ. 94

IV.4.2.2.2. Nguyên công 2: Phay chiều rộng phôi đạt kích thước140h7. 95

IV.4.2.2.3. Nguyên công 3: Phay chiều dài phôi đạt kích thước 240 h7 95

IV.4.2.2.4. Nguyên công 4: Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B. 96

IV.4.2.2.5. Nguyên công 5: Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 120 mm trên bề mặt bên D. 97

IV.4.2.2.6. Nguyên công 6: Gia công hệ thống các lỗ có trên bề mặt C. 98

IV.4.2.2.7. Nguyên công 7: Gia công nguội phôi để ghép vào áo khuôn. 99

IV.4.2.2.8. Nguyên công 8: Gia công biên dạng lõi khuôn. 99

IV.4.2.2.9. Nguyên công 9: Gia công xung các r•nh của lòng khuôn. 103

IV.4.2.2.10. Nguyên công 10: Gia công một phần của hệ thống dẫn nhựa.106

IV.4.2.2.11. Nguyên công 11: Gia công xung thủng lỗ dẫn nhựa. 107

IV.4.2.2.12. Nguyên công 12: Mài mặt phẳng phân khuôn trên lõi khuôn. 110

IV.4.2.2.13. Nguyên công 13: Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên 110

IV.4.3. Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn sau. 110

IV.4.3.1. Lập tiến trình công nghệ gia công tấm khuôn sau. 110

IV.4.3.2. Thiết kế các nguyên công. 113

IV.4.3.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công cơ. 113

IV.4.3.2.2. Nguyên công 2: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B. 113

IV.4.3.2.3. Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B. 114

IV.4.3.2.4. Nguyên công 4: Gia công biên dạng trên mặt phẳng A của phôi. 114

IV.4.3.2.5. Nguyên công 5: Gia công các biên dạng trên mặt C. 115

IV.4.3.2.6. Nguyên công 6: Gia công hệ thống lỗ lắp chốt đẩy. 117

IV.4.3.2.7. Nguyên công 7: Mài mặt phẳng C của tấm khuôn trên. 117

IV.4.3.2.8. Nguyên công 8: Gia công nguội toàn bộ tấm khuôn trên. 118

IV.4.4. Qui trình công nghệ gia công lòng khuôn sau. 119

IV.4.4.1. Trình tự công nghệ gia công lòng khuôn sau. 119

IV.4.4.2. Thiết kế các nguyên công. 120

IV.4.4.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công. 120

IV.4.4.2.2. Nguyên công 2: Phay chiều rộng phôi đạt kích thước 140h7. 121

IV.4.4.2.3. Nguyên công 3: Gia công chiều dài phôi đạt kích thước 240h7. 121

IV.4.4.2.4. Nguyên công 4: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 80 mm trên bề mặt bên B. 122

IV.4.4.2.5. Nguyên công 5: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 65 mm trên bề mặt bên D. 123

IV.4.4.2.6. Nguyên công 6: Gia công hệ thống các lỗ trên bề mặt C. 124

IV.4.4.2.7. Nguyên công 7: Gia công nguội tấm phôi để ghép vào vỏ khuôn. 124

IV.4.4.2.8. Nguyên công 8: Gia công biên dạng lòng khuôn sau. 125

IV.4.4.2.9. Nguyên công 9: Gia công hệ thống lỗ lắp chốt đẩy sản phẩm. 126

IV.4.4.2.10. Nguyên công 10: Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn sau. 126

IV.5. Tính toán quá trình cắt gọt khi gia công vật liệu. 126

IV.5.1. Chế độ cắt khi khoan lỗ có đường kính d(mm). 127

IV.5.2. Chế độ cắt khi phay r•nh. 130

IV.5.3. Chế độ cắt khi phay mặt phẳng. 132

IV.5.3.1. Chế độ cắt khi phay mặt phẳng sử dụng dao phay ngón. 132

IV.5.3.2. Chế độ cắt khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu. 135

IV.5.4. Chế độ cắt khi doa lỗ sau khi khoan. 137

IV.6. Thiết kế đồ gá cho tương ứng với mỗi nguyên công. 139

IV.6.1. Chọn cơ cấu êtô để cố định phôi. 141

IV.6.1.1. Xác định khoảng không gian tối đa của đồ gá. 141

IV.6.1.2. Xác định phương pháp định vị:142

IV.6.1.3. Xác định phương chiều và điểm đặt lực của lực kẹp chặt. 142

IV.6.1.4. Tính toán lực kẹp W cần thiết. 143

IV.6.1.5. Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá ?CT. 145

IV.6.2. Đồ gá là thanh kê và Bulong-đai ốc. 146

IV.6.2.1. Xác định khoảng không gian tối đa của đồ gá. 146

IV.6.2.2. Xác định phương pháp định vị:147

IV.6.2.3. Xác định phương chiều và điểm đặt của lực kẹp chặt. 147

IV.6.2.4. Tính toán lực kẹp W cần thiết. 147

IV.6.2.5. Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá ?CT. 150

IV.7. Các lưu ý trong quá trình tính toán ,thiết kế, chế tạo hai cụm lòng khuôn. 151

IV.8. Chương trình sử dụng để điều khiển máy gia công. 152

IV.8.1. Chương trình cho nguyên công 1. 153

IV.8.2. Chương trình cho nguyên công 2. 154

IV.8.3. Chương trình cho nguyên công 3. 154

IV.8.3.1. Chương trình phay hốc chữ nhật (240x140x40mm). 154

IV.8.3.2. Chương trình phay 4 hốc lắp nêm côn. 156

IV.8.3.3. Chương trình khoan 8 lỗ ?20 sâu 43,5 mm. 157

IV.8.3.4. Chương trình khoan 8 lỗ ?10,5 sâu 55 mm. 158

IV.8.4. Chương trình cho nguyên công 4. 159

IV.8.4.1. Chương trình khoan 4 lỗ ?11,5 sâu 45mm 159

IV.8.4.2. Chương trình gia công hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8. 160

IV.8.4.3. Chương trình gia công hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8. 161

IV.8.5. Chương trình cho nguyên công 5. 163

IV.8.5.1. Chương trình khoan 18 lỗ ?7,8 sâu 45 mm 163

IV.8.5.2. Chương trình doa 18 lỗ ?8 sâu 45 mm 165

Chương V. Lắp đặt, Bảo dưỡng và bảo quản khuôn 167

Tài liệu tham khảo: 170

Nội dung Đề tài tốt nghiệp.

Đề: - Thiết kế khuôn ép nhựa: Sản phẩm khay nhựa làm đá - Thiết kế và lập quy trình công nghệ gia công hai lòng khuôn - Tìm hiểu công nghệ gia công xung định hình.

Các nhiệm vụ cần giải quyết.

A. Thuyết minh và tính toán.

Mở đầu.

Chương 1. Tổng quan về chất dẻo POlymer.

1.1. Giới thiệu chung về chất dẻo Polymer.

1.2. Phân tích các điều kiện kỹ thuật của sản phẩm.

1.3. Đặc điểm của chất dẻo Polypropylen (PP).

Chương 2. Tổng quan về công nghệ làm khuôn.

2.1. Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa.

2.2 Giới thiệu chung về khuôn.

2.2. Trình tự thiết kế, đặc điểm của công nghệ chế tạo khuôn.

2.3. Tính toán và lựa chọn loại máy ép nhựa phù hợp với sản phẩm.

2.4 Thiết kế sơ bộ về kết cấu của khuôn ép nhựa.

Chương 3. Tổng quan về gia công tia lửa điện.

3.1. Giới thiệu chung về phương pháp gia công tia lửa điện.

3.2. Khả năng công nghệ của phương pháp gia công tia lửa điện.

3.4. Các thống số điều khiển quá trình xung định hình.

3.5. Chất lượng bề mặt gia công.

3.6. Vật liệu sử dụng làm điện cực.

3.7. Chất điện môi trong gia công tia lửa điện.

3.8. Xu hướng phát triển trong tương lai của gia công bằng tia lửa điện.

Chương 4. thiết kế và lập qui trình công nghệ gia công biên dạng lòng khuôn.

4.1. Xác định điều kiện kỹ thuật chung cần thiết cho khuôn.

4.2. Lựa chọn vật liệu thích hợp cho các chi tiết có trong khuôn.

4.3. Lập phương án thiết kế và chế tạo lòng khuôn.

4.4. Lập qui trình công nghệ gia công chế tạo biên dạng lòng khuôn.

4.4.1 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn trước.

4.4.2 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn trước.

4.4.3 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn sau.

4.4.4 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm lòng khuôn trước.

4.5. Tính toán quá trình cắt cắt lượng kim loại dư.

4.6. Thiết kế đồ gá kẹp chặt cho mỗi nguyên công.

4.7. Thiết kế lập chương trình điều khiển máy để thực hiện gia công.

Chương 5. lắp đặt, bảo dưỡng và bảo quản khuôn.

B. Các bản vẽ cần có.

• Bản vẽ sản phẩm nhựa cần chế tạo với đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật.

• Bản vẽ lắp khuôn ép nhựa ở cả hai vị trí đóng và mở.

• Bản vẽ tách các chi tiết có trong khuôn với đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật (các chi tiết chính).

• Bản vẽ quy lồng phôi của hai long khuôn cần chế tạo.

• Bản vẽ quy trình công nghệ gia công hai lòng khuôn.

• Bản vẽ giới thiệu về công nghệ gia công xung định hình.

Ngày giao nhiệm vụ: 08/02/2004.

Ngày hoàn thành: 05/05/2004.

Sinh viên thực hiện. Giáo viên hướng dẫn.

Chu Quốc Hiếu. Th.S_Nguyễn Hiệp Cường.

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Giáo viên hướng dẫn

Th.S_Nguyễn Hiệp Cường.

Nhận xét của giáo viên duyệt đồ án:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Giáo viên duyệt đồ án.

PGS.TS_Trần Văn Địch.

Mở đầu.

Trước đây, các sản phẩm được sản xuất nhờ công nghệ đúc áp lực, ép phun, ép đùn, đột dập… nói chung và các sản phẩm nhựa nói riêng ít phát triển. Do kiểu dáng mẫu m• đơn điệu, ít xuất hiện trên thị trường. Bởi vì lúc đó lĩnh vực gia công chế tạo khuôn chưa có điều kiện phát triển do gặp phải khó khăn về trình độ khoa học công nghệ của đội ngũ kỹ thuật.

Ngày nay, con người không ngừng nghiên cứu khoa học nên đạt được các thành tự nhất định trong các lĩnh vực: Vật liệu, điều khiển điện tử, cơ khí tự động hoá… Cho nên đ• chế tạo thành công được nhiều loại vật liệu mới có khả năng tạo hình nhanh nhờ phương pháp định hình (như vật liệu polymer, composit …) mang các ưu điểm vượt trội về mặt vật lý,hoá học và kinh tế nên được sử dụng rất nhiều để phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người. Đồng thời nền cơ khí đ• chế tạo thành công được nhiều chủng loại máy khả năng gia công chế tạo linh hoạt hơn như: Máy phay CNC, máy tiện CNC, máy gia công tia lửa điện EDM… Các loại máy này có các ưu điểm nổi trội hơn hẳn so với các loại máy gia công truyền thống như: Phay, tiện, bào… ở các điểm sau:

- Chuyện động tạo hình của dụng cu cắt phong phú hơn.

- Độ chính xác gia công và định vị của dụng cụ tốt hơn (cỡ phần nghìn).

- Độ cứng của vật liệu cần gia công chế tạo hầu như không hạn chế.

- Việc thiết lâp chương trình để máy gia công được các bề mặt định hình một cách tự động diễn ra nhanh tróng và thuận lợi hơn nhờ sự hỗ trợ của máy tính điện tử.

………….

Cho nên lĩnh vực khuôn mẫu đ• có điều kiện phát triển nhanh và mạnh, để đáp ứng kịp thời nhu cầu sử dụng của con người trên thị trường. Do con người ngày nay càng ngày càng quan tấm tới hình thức và mẫu m• của sản phẩm họ sử dụng. Đứng trước tình hình đó các đơn vị sản xuất kinh doanh muốn sản phẩm của họ làm ra có thể cạnh tranh tốt trên trên thị trường thì ngoài việc nâng cao chất lượng và giảm giá thành cho sản phẩm thì việc tạo mẫu hay thay đổi mẫu m• cũng là công việc rất cần thiết.

Do đó việc nghiên cứu và tìm hiểu về công nghệ chế tạo khuôn mẫu mẫu là một nhu cầu cấp bách đối với người kỹ sư công nghệ chế tạo máy sắp ra trường như em, để tạo điều kiện thuận lợi việc xin việc làm. Hơn nữa đây là công việc sáng tạo không lặp lại, đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức cơ bản và trắc chắn về công nghệ chế tạo gia công ra sản phẩm cơ khí. Vậy vấn đề thiết kế và chế tạo khuôn mẫu là một đề tài hay rất phù hợp với nội dụng đồ án ttốt nghiệp cho một sinh viên năm cuối chuyên ngành công nghệ chế tạo máy như em.

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo, giúp đỡ rất nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn Th.S_Nguyễn Hiệp Cường và thầy duyệt đồ án PGS.TS_Trần Văn Địch cùng các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo trường đại học Bách Khoa – Hà Nội và các kỹ sư trong trung tâm khuôn mẫu và máy CNC thuộc viện Máy và Dụng cụ Công Nghiệp, đến nay em đ• hoàn thành xong toàn bộ nội dung của đồ án tốt nghiệp đ• được giao.

Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế trong sản xuất còn hạn chế, nên trong quá trình tính toán và thiết kế vẫn chưa lường hết được các yếu tố sẽ nẩy sinh trong sản xuất thực tế, cho nên sẽ gặp phải những sai sót nhất định. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để em được hiểu rõ vấn đề này hơn.

Sinh viên thực hiện

Chu Quốc Hiếu.

Chương I. Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer.

I.1. Giới thiệu về vật liệu chất dẻo Polymer.

Chất dẻo có thể được định nghĩa như sau: Vật liệu dẻo là loại vật liệu có thể nung nóng cho mềm ra nhiều lần sau khi nguội. Nó có thể được phun vào khuôn, được nghiền vụn lại và lập lại quá trình đó một số lần. Tất nhiên là vật liệu dẻo sẽ bị mất phẩm chất (độ bền, cơ tính…) khi quá trình đó lặp đi lặp lại nhiều lần. Vậy chất dẻo là loại vật liệu bao gồm:

- Chất cao phân tử: là các hợp chất hữu cơ mà tính chất cơ lý của nó chỉ thay đổi chút ít trong khi đại phân tử của nó tiếp tục tăng.

- Các chất độn gia cường (Dạng bột, dạng sợi…) nhằm tăng cường cơ tính cho vật liệu.

- Chất phụ gia tăng cường phù hợp cho mục đích sử dụng (Chất ổn định, chất bôi trơn, chất hoá dẻo…).

- Chất tạo màu sắc cho sản phẩm để đáp ứng nhu cầu người sử dụng về mặt cảm quang.

I.1.1. Phân loại chất dẻo.

• Theo cấu trúc phân tử.

- Vật liệu vô định hình: Vật liệu dẻo vô định hình có thể dễ dàng nhận thấy bởi các tính chất cứng trong suốt của nó. Ngoài ra nó có màu sắc tự nhiên là màu trắng như nước hoặc gần như màu cát vàng hoặc màu mờ đục. Loại vật liệu này có độ co rút rất nhỏ chỉ bằng 0,5 ? 0,8%. Một vật liệu thuộc dạng này có tên thương mại là: Polycarbonate (PC), Styrene Acrylonitrile (SAN), Polystyrene (PS), Polymethylmethacrylate … Chúng được sử dụng rất thông dụng cho các mặt công nghiệp và gia dụng đòi hỏi độ trong suốt cao.

- Vật liệu tinh thể: Loại vật liệu nhiệt dẻo này thường cứng và bền dai về đặc tính nhưng thường không trong suốt do cấu trúc tinh thể đ• gây cản trở cho sự đi qua của ánh sáng. Các vật liệu này thường được sử dụng trong công nghiệp làm đồ gia dụng. Bao gồm: Polypropylene (PP), Low density polyethylene (LDPE), High density polyethylene (HDPE)… Còn đối với một số lĩnh vực công nghiệp thì các loại vật liệu sau được sử dụng thông dụng: Polyester (PBT ?PETP), Polyacetal (POM), Nylon …

Nhận thấy rằng sự phát triển của tinh thể của cả hai loại vật liệu nêu trên đều đóng vai trò quan trọng tới sự thay đổi các tính chất của chúng. ở Polyme vô định hình thì tinh thể của chuỗi thiên về bất định còn các tinh thể thì lại có cấu trúc trật tự và đối xứng làm cho lực giữa các mắt xích có khả năng phát triển làm cho tinh thể lớn lên chiếm hết khoảng trống. Mức độ hình thành tinh thể (độ trong suốt) của vật liệu dẻo phụ thuộc một phần vào tốc độ làm nguội trong quá trình gia công. Tốc độ nguội thấp sẽ tạo ra độ trong suốt cao hơn. Do đó các chuỗi polymer chuyển động có quy luật đòi hỏi quá trình làm nguội diễn ra nhanh để ngăn cản chuyển động của chuỗi và ngăn cản sự phát triển của tinh thể. Tính chất của các vật liệu có thể bị thay đổi bởi sự sửa đổi trọng lượng phân tử và sự chia nhánh chuỗi. Sự thay đổi như thế sẽ có hiệu quả không chỉ đòi với các tính chất cơ học mà còn ảnh hưởng tới quá trình điền đầy khuôn của vật liệu.

• Theo công nghệ gia công.

- Chất dẻo nhiệt dẻo: Là loại vật liệu dưới tác dụng của nhiệt hoặc dung môi thì nó nóng chảy hoặc hoà tan. Khi làm nguội hoặc làm bay hơi dung môi thì nó trở lại trạng thái rắn (Loại này có khả năng tái sinh được).

- Chất dẻo nhiệt rắn: Là loại vật liệu mà nguyên liệu ban đầu sẽ nóng cháy và hoà tan được khi có nhiệt độ hoặc dung môi tác dụng. Nhưng khi gia công thành sản phẩm hoặc bán sản phẩm thì nó chuyển sang trạng thái rắn, không nóng chảy và hoà tan nữa (Loại này không có khả năng tái sinh được). Sở dĩ có hiện tượng đó vì trong quá trình gia công dưới tác dụng của nhiệt độ và các nhân tố hoá học được trộn trong nguyên liệu ban đầu, chúng gây ra phản ứng hoá học với nhau gọi là phản ứng khâu mạch. Năng lượng cần để phá vỡ liên kết hoá học này có khi lớn hơn năng lượng cần thiết để phá huỷ vật liệu.

• Theo cấu trúc phân tử.

- Cấu trúc của nhiệt dẻo ở dạng sợi: Sợi trơn và sợi phân nhánh.

- Cấu trúc của nhiệt rắn ở dạng lưới: lưới phẳng và lưới không gian.

I.1.2. Cơ sở hoá học của chất dẻo.

VD: Hình thành chất dẻo Polypropylene (PP).

Ban đầu các đơn vị cơ sở hình thành nên của chất dẻo Polypropylene (PP) là propylen (CH2= CH - CH3) tồn tại độc lập. Dưới tác dụng của điều kiện môi trường xung quanh (Nhiệt độ, áp suất và các chất hoá học khác) các đơn tinh thể đó liên kết lại với nhau tạo thành một đa tinh thể (Quá trình này gọi là Polymer hoá). Nếu coi đơn tinh thể là một mắt xích thì đa tinh thể chính là một chuỗi các mắt xích được ghép lại với nhau.

Hình I 1: Sơ đồ hình thành một mạch polymer thẳng loại đơn giản.

* Các thông số công nghệ của chất dẻo.

• Phân tử lượng và độ trùng hợp:

Đây là hai đại lượng phụ thuộc và ảnh hưởng tới nhau.

VD: PE có phân tử lượng trung bình M = 56000 đơn vị còn phân tử khí Etylen = 28 đơn vị. Như vậy mức độ trung hợp sẽ là nTH = 56000/28 = 2000.

Như vậy cùng một loại Polyme (Cao phân tử) thì khi phân tử lượng tăng thì tất cả các tính chất cơ lý: độ bền hoá học, độ bề khí hậu, độ bền cơ học đều tăng theo. Tuy nhiên khi phân tử lượng tăng lên thì độ nhớt của phân tử khi nóng chảy cũng tăng theo sẽ làm cho quá trình gia công khó khăn hơn.

• Tỷ trọng ? và hệ số lèn chặt ?.

- Tỷ trọng ? (g/cm3) là đại lượng sử dụng để xác địch xem vật liệu dẻo ở dạng hạt hay dạng bột. Đại lượng này được sử dụng trong tính toán công nghệ và thiết kế khác.

- Hệ số lèn chặt ? của một chất dẻo được sử dụng để tính toán kích thước cần thiết cho khoang nạp nhiên liệu. Hệ số lèn chặt được xác định bởi tỉ số giữa thể tích (hoặc khối lượng) của vật liệu trước gia công với thể tích (hoặc khối lượng) của vật liệu đó sau khi đ• thành sản phẩm.

(I.1)

Trong đó: - V1 là thể tích của vật liệu trước khi gia công.

- V2 là thể tích của chính vật liệu sau khi gia công.

• Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt dẻo.

Đây là một trong những đặc điểm cần phải biết của vật liệu dẻo khi muốn chế tạo sản phẩm từ chất dẻo. Đặc trưng này phụ thuộc vào mức độ trùng hợp, hình dạng của đại phân tử, tốc độ và nhiệt độ của dòng vật liệu khi nóng chảy. Được biểu thị quá hai chỉ số: Chỉ số chảy MFI (melt-flow-index), giá trị K.

- Chỉ số chảy MFI (melt-flow-index): Với nhiệt độ to xác định, áp suất xác định trong khoảng thời gian 10 phút. Người ta tiến hành ép chất dẻo nóng chảy qua một khe hẹp hình trụ với kích thước chuẩn và tiến hành đo khối lượng vật liệu chảy qua đó. Số chỉ MFI sử dụng để so sánh các nhóm vật liệu cơ sở cùng loại và dùng để định hướng khi xác định các thông số công nghệ để gia công chất dẻo.

- Chỉ số K: Giá trị này đặc trưng cho phân tử lượng của Polyvinyclorid (PVC). Nó thay đổi như độ nhớt. Nghĩa là giá trị K càng lớn thì phân tử lượng của PCV càng lớn.

• Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt rắn.

Đối với chất dẻo nhiệt rắn thì với cùng một nhiệt độ mà ta có thể đo được đặc trưng chảy thì quá trình tạo lưới do phản ứng khâu mạch cũng xảy ra. Khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt của vật liệu giảm đồng thời vật liệu tạo lưới tăng. Hai quá trình này luôn đi đồng hành với nhau.

- Độ dài đường chảy: Vật liệu từ một khoang trụ tròn được nung nóng và bị ép vào một kênh bị thu hẹp lại trong cùng một điều kiện nhiệt độ, áp suất… như nhau. Ta tiến hành so sánh chiều dài các thanh được ép ra thanh nào có độ dài lớn thì đặc trưng chảy của vật liệu đó càng tốt.

- Đo thời gian chảy: Cách phổ biến nhất của phương pháp này là tạo mẫu thử có dạng hình cái chén. Bằng phương pháp ép ta chế tạo ra một chiếc chén rồi tiến hành đo thời gian cần thiết để vật liệu đùn đầy khuôn. Với các điều kiện như nhau thời gian điền đầy khuôn của mẫu thử nào nhỏ hơn thì vật liệu đó có đặc trưng chảy cao hơn.

I.2. Điều kiện kỹ thuật cần có đối với một sản phẩm nhựa.

Để sản phẩm nhựa, khay làm đá viên, có khả năng chế tạo được bằng phương pháp đúc trong khuôn kim loại nhờ máy ép nhựa thì kết cầu của sản phẩm phải thoả m•n một số điều kiện nhất định sau.

- Tỉ lệ giữa chiều cao và chiều dày của thành sản phẩm phải thích hợp để tạo điều kiện dòng nhựa nóng chảy bơm vào lòng đầy khuôn dễ dàng.

- Thành sản phẩm phải có góc nghiêng nhất định tạo điều kiện để sản phẩm thoát nhanh ra khỏi khuôn khi khuôn được mở ra, hạn chế bớt hiện tượng sản phẩm bị dính vào lòng khuôn.

- Chiều dày thành sản phẩm tại các vị trí chuyển tiếp không được chênh lệch nhau quá nhiều.

…

Bảng I 1: Chiều dày thành sản phẩm nhựa nhiệt dẻo.

TT Vật liệuChiều dày nhỏ nhất (mm) Chiều dày trung bình (mm) Chiều dày lớn nhất (mm)

1 PA 0,38 1,6 3,2

2 PC 1,00 2,4 9,5

3 LDPE 0,50 1,6 6,4

4 HDPE 0,90 1,6 6,4

5 PP 0,63 2,0 7,6

6 PS 0,76 1,6 6,4

7 PVC 1,00 2,4 9,5

Bảng I 2: Quan hệ giữa độ cao, chiều dày và độ nghiêng thành sản phẩm.

1/40 1/20 10 20 30 40 50

Chiều cao thành sản phẩm (mm)

0.11 0.22 0.44 0.87 1.31 1.74 2.19

0.22 0.44 0.88 1.75 2.62 3.50 4.37

0.33 0.65 1.31 2.62 3.93 5.24 6.56

0.44 0.87 1.75 3.49 5.24 7.00 8.75

0.55 1.09 2.19 4.36 6.55 8.74 1.94

0.66 1.31 2.63 5.24 7.86 10.49 13.12

0.77 1.52 3.06 6.11 9.17 12.23 15.31

0.88 1.74 3.50 6.98 10.48 13.98 17.50

0.99 1.96 3.94 7.85 11.97 15.73 19.68

1.10 2.18 4.38 8.73 13.10 17.48 21.87

1.21 2.39 4.81 9.60 14.41 19.21 24.06

1.32 2.61 5.25 10.47 15.72 20.97 45.84

Chiều dày thành sản phẩm (mm)

Căn cứ vào bản vẽ chi tiết sản phẩm nhựa, ta thấy rằng các thông số kích thước trong kết cấu hoàn toàn phù hợp để chế tạo ra sản phẩm nhờ phương pháp đúc phun trong khuôn kim loại.

Hình I 2: Hình dạng sơ bộ của sản phẩm cần chế tạo.

Căn cứ thực tế sản xuất, ta nhận thấy rằng các cạnh của viên đá nếu là góc nhọn (90o) thì việc gia công gặp rất nhiều khó khăn. Cho nên để việc quá trình gia công chế tạo sản phẩm được thuận lợi thì các cạnh viền của khay đá nên có dạng cung tròn có bán kính thích hợp với kích thước của dụng cụ cắt.

Hình I 3: Hình dạng của sản phẩm nhựa cần chế tạo.

Các thông số chính xác về kích thước tham khảo bản vẽ chi tiết sản phẩm trang sau (A3).

* Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm nhựa như sau:

- Sản phẩm sau khi bơm đạt hình dạng tốt nhất mà tốn ít công sửa lại nhất.

- Sản phẩm sau khi bơm không tồn tại khuyết tật nhất như: cong vênh, rỗ khí, vật phun bị ngắn, có tồn tại đường hàn, hõm co…

- Cơ tính ổn định ở nhiệt độ thấp –100C

- Không gây độc hại cho người sử dụng.

- Sử dụng loại vật liệu thông dụng nhất.

Căn cứ vào các đặc tính đó ta chọn vật liệu để chế tạo khay đá là nhựa PP có độ co ngót là 1,6 %. Căn cứ vào đó để thiết kế hình dạng khuôn để sau khi ép tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu.

I.3. Đặc điểm công nghệ của nhựa Polypropylen (PP).

Polypropylen (PP) là loại polymer có dạng tinh thể. Trong quá trình chế tạo các nhà sản xuất đ• tạo ra polypropylen có cấu trúc điều chỉnh lập thể, các mạch đại phân tử của nó có cấu trúc cân đối gọn.

- Phân tử lượng:80000 ? 200000 đơn vị.

- Mức độ tinh thể: 80% ? 90%.

- Tỷ trọng: 0,90 ? 0,91 (g/cm3).

- Công thức hoá học:

I.3.1. Tính chất của PP.

• Tính chất về nhiệt.

PP có nhiệt độ nóng chảy là 160 ? 175oC, bền vững với sự sôi có thể tiến hành khử trùng ở nhiệt độ 120oC mà sản phẩm không bị biến dạng. độ chịu lạnh có thể xuống tới –65oC.

• Tính chất hoá học.

PP bền vững đối với các axit lo•ng, muối, kiềm , khó tan trong các dung môi ở nhiệt độ thường… Nhưng tới nhiệt độ 90oC thì tính bền vững kém đi.

• Tính chất cơ học:

Tính chất cơ học của PP phụ thuộc vào phân tử lượng, chữ lượng các pha có quy luật, độ phân tán các pha có quy luật của nó.

- Phân tử lượng của PP được xác định thông qua chỉ số chảy 0,2 ? 5 (g/10’).

- Giới hạn bền kéo của PP phụ thuộc vào tốc độ chất tải. Tốc độ kéo thấp thì giới hạn bền tăng và ngược lại

- Tính chất cơ học của PP cứng sẽ tăng nếu các sản phẩm của nó được kéo định hướng.

ưu điểm: PP có độ cách điện và độ bền nước (không thấm nước) khá hoàn hảo và không gây độc hại cho người sử dụng. Nên rất thích hợp làm các sản phẩm gia dụng.

Bảng I 3: Thông số kỹ thuật của một số chất dẻo thông dụng như sau:

Nhựa

Tên gọi Nhiệt độ khuôn Nhiệt độ tại vòi phun Nhiệt độ phá huỷ Độ co ngót %

ABS Styrene co-polyme 10 ? 80 (oC) 170 ? 200 (oC) 310 (oC) (0,4 ? 0,7)

PA 6,6 Polyamide 50 ? 80 (oC) 250 ? 280 (oC) 320 ? 330 (oC) 0,5 ? 2,5

PS Polystyrene 10 ? 75 (oC) 200 ? 280 (oC) 250 (oC) 0,3 ? 0,6

PP Polypropylene 10 ? 80 (oC) 220 ? 235 (oC) 280 (oC) 1,0 ? 2,0

PVC Polyvinylclorid 20 ? 60 (oC) 190 ? 240 (oC) 180 ? 220 (oC) 0,5

I.3.2. ứng dụng của PP.

PP có thể phối hợp với các loại vật liệu để gia công: Cao su tự nhiên hoặc cao su nhân tạo và các loại vật liệu khác. Người ta dùng máy chộn có bộ phận nung nóng để phối hợp chúng rồi tạo hạt.

Để ổn định PP người ta dùng các amin và muối công nghiệp. Để tạo màu cho sản phẩm người ta dùng hạt màu vô cơ hoặc hữu cơ để nhuộm màu cho sản phẩm PP khi gia công.

- ống PP: Vật liệu dùng để làm ống có chỉ số chảy 0,5 ? 3 g/10 phút, ống có đường kính ? 25 ?150 mm. Chúng được sử dụng để vận chuyển nước nóng, chất lỏng hoá chất… trong công nghiệp hoá học.

- Màng và tấm: Màng PP có độ trong suốt ngang giấy bóng kính lại có độ bền cơ học cao hơn đồng thời chịu được nước.

- Bọc dây điện: Sử dụng cho kỹ thuật điện, điện tử và những nơi có độ bền nhiệt cao.

- Sản phẩm dập nóng hoặc hút chân không từ các tấm PP có bề dày 0,2 3 mm. Các sản phẩm này dùng cho công nghiệm hoá học, dệt, sơn, ô tô …

- Sản phẩm đúc để chế tạo các chi tiết máy và đồ dùng phục vụ đời sống hàng ngày trong các lĩnh vực ô tô, xe máy, máy giặt, máy lạnh, điện thoại, máy thực phẩm, máy tính …

- Tạo sợi do PP nhẹ, bền thích hợp sử dụng để bện cáp, lưới đánh cá, túi lưới, thảm, dệt vải bọc trong công nghệ dệt vải…

- Tạo lớp phủ bảo vệ cho các chi tiết chống ăn mòn của môi trường.

Chương II. Tổng quan về công nghệ làm khuôn.

II.1. Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa.

Ta đ• biết rằng khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một chủng loại sản phẩm nhất định (hình dáng và vật liệu...), ở đây là sản phẩm nhựa. Nó được lắp ráp từ nhiều chi tiết cơ khí khác nhau. Khi khuôn được lắp với các bộ phận cung cấp chuyển động thích hợp (máy ép nhựa…),nó sẽ có khả năng thực hiện đóng mở khuôn theo một chu kỳ xác định, để tạo ra được những khoảng không gian hợp lý có tác dụng tạo hình cho sản phẩm hoặc tạo khoảng không gian cần thiết để sản phẩm thoát ra khỏi khuôn một cách dễ dàng (Không phải ngừng máy, sản phẩm ra một cách tự động…) sau khi đ• có hình dạng đạt yêu cầu. Nhờ đó mà năng suất ép ra sản phẩm nhựa rất cao.

* Quy trình ép ra một sản phẩm nhựa trên máy ép nhựa như sau:

Hình II 1: Trình tự ép sản phẩm trên máy ép nhựa nằm ngang.

Ban đầu hệ thống thuỷ lực của máy ép nhựa thực hiện chuyển động đóng khuôn để tạo ra khoảng không gian đóng kín, lúc này dòng nhựa đ• được cụm hoá dẻo (Xylanh hoặc Piston) hoá lỏng bơm vào có nhiệt độ và áp suất cao chảy qua cuống phun vào khuôn thực hiện công việc điền đầy lòng khuôn. Cụm đóng khuôn của máy ép vẫn phải tác dụng vào khuôn một lực lớn (lực kẹp khuôn) để không có một chút chất dẻo nào được chảy ra tại bề mặt phân khuôn (gây tổn thất nhựa và tạo phế phẩm).

Trên cơ sở phân cách nhiệt độ giữa lòng khuôn và cụm hoá dẻo, cả hai đều có mức nhiệt độ rất khác nhau. Liên kết này chỉ được duy trì một lúc cho đến khi chất dẻo lỏng không còn khả năng chảy nữa. Bởi vì sau khi nhựa đ• được bơm vào lòng khuôn thì hệ thống làm mát ( không khí, nước, dung dịch làm mát…) hoạt động thực hiện công việc làm nguội nhựa, làm cho quá trình nhựa từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn nhanh hơn (nâng cao năng suất làm việc). Do đó mà sau khi điền đầy khuôn nhựa bắt đầu đông cứng lại, khi đó thể tích của sản phẩm sẽ bị co lại (phụ thuộc vào hệ số co ngót của vật liệu). Do đó để tạo ra sản phẩm có hình dạng đúng theo yêu cầu thì bằng cách ép tiếp và bơm nhựa điền đầy tiếp thì thể tích thiếu hụt do co ngốt nhựa sẽ được bổ xung thêm. Cho nên phải duy trì áp lực lên chất dẻo cho đến lúc nó đông cứng lại.

Vì quá trình hoá dẻo nhựa từ trạng thái rắn sang lỏng cần một thời gian nhất định, trục xoắn vít thực hiện việc ép chất dẻo vào lòng khuôn nhờ thực hiện chuyển động quay. Do đó để tạo ra từng liều lượng nhằm làm chảy nó và xếp đặt trước khi bơm vào khuôn, trục xoắn tạo ra khoảng không gian trống bằng cách trượt lùi lại trong lòng Xylanh phun bằng chuyển động tịnh tiến dọc trục. Khi sản phẩm được làm đông lại cụm hoá dẻo sẽ chuyển động rời khỏi khuôn nhờ đó mà chất dẻo ở đầu vòi phun không bị đông đặc lại. Cụm đóng khuôn vẫn tiếp tục duy trì lực ép khuôn cho đến khi sản phẩm đông đặc tới mức có thể tống ra ngoài được chuyển động mở khuôn kết hợp với hệ thống chốt đẩy. Quá trình được tiếp tục để chế tạo sản phẩm tiếp theo.

*) Tóm lại chu kỳ hoạt động của máy ép tạo ra một sản phẩm như sau:

- Khung kẹp thực hiện đóng chặt khuôn.

- Vật liệu dẻo đ• được hoá dẻo từ trước được bơm vào lòng khuôn.

- áp lực tiếp tục duy trì (áp lực giữ).

- Tại thời điểm này trục vít tiếp tục chuyển động quay để hoá dẻo vật liệu chuẩn bị cho lần bơm tiếp theo.

- Khi đó chất dẻo bắt đầu nguội nhờ hệ thống làm mát của khuôn.

- Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài.

II.2. Giới thiệu chung về khuôn.

Khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một sản phẩm nhựa. Nó được thiết kế sao cho có thể được sử dụng cho một số lượng lớn chu trình để gia công ra sản phẩm thoả m•n yêu cầu cho trước.

Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản phẩm. Số lượng sản phẩm cần được chế tạo ra từ một bộ khuôn (Số lần ép, số sản phẩm trong một lần ép…) là một yếu tố rất quan trọng cần xét tới trong quá trình thiết kế khuôn. Bởi vì đối với dạng sản xuất nhỏ thì không cần đến loại khuôn có nhiều lòng khuôn hoặc có kết cấu đặc biệt. Các yếu tố đó có ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành của khuôn cũng như là giá thành của sản phẩm cần chế tạo trên khuôn đó.

II.2.1. Các thuật ngữ kỹ thuật cơ bản.

- Khuôn: là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ráp lại với nhau, ở đó nhựa được bơm vào, được làm nguội, rồi sản phẩm được đẩy ra. Sản phẩm được tạo hình giữa hai phần của khuôn. Khoảng trống giữa hai phần đó được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm cần chế tạo.

- Một phần của khuôn lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn, còn phần lồi ra xác định hình dạng bên trong của sản phẩm gọi là lõi khuôn.

- Đường phân khuôn (mặt phân khuôn) là mặt phẳng phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi khuôn.

*) Ngoài lõi khuôn và lòng khuôn thì còn có các bộ phận cơ bản sau:

- Tấm kẹp phía trước: kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun.

- Tấm khuôn phía trước: là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và phần ngoài của sản phẩm.

- Tấm khuôn phía sau: là phần chuyển động của khuôn, tạo nên phần trong và phần ngoài của sản phẩm.

- Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun.

- Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài.

- Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy hoạt động được.

- Tấm giữ: Giữ chốt đẩy với tâm đẩy.

- Vòng định vị: Bảo đảm vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn.

- Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn.

- Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn dẫn tới làm hỏng nửa khuôn sau.

- Bạc mở rộng: Cùng với bạc để tránh mài mòn làm hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn và tấm đỡ.

- Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần chuyển động và phần cố định của khuôn.

- Chốt hồi về: làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khi khuôn đóng lại.

- Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm ra khi khuôn mở.

- Bạc dẫn hướng chốt: để tránh mài mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tám giữ do chuyển động tương đối giữa chúng.

- Chốt đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ tránh khỏi bị cong vênh do áp lực cao.

- Bạc cuống phun: nối giữa vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía trước và tấm khuôn trước.

Đây chỉ là các chi tiết hay được sử dụng trong một bộ khuôn, ngoài ra tuỳ theo độ phức tạp của khuôn mà sử dụng thêm bộ phận khác như: Van dầu, van khí… hoặc bớt đi một số chi tiết nào đó để khuôn hoạt động hiệu quả nhất (Tham khảo trong bản vẽ lắp khuôn).

II.2.2. Các loại khuôn phổ biến.

Kết cấu của khuôn thường gồm hai phần, một phần ở phía vòi phun nó được bắt chặt, cố định với máy ép nhựa gọi là tấm khuôn trước, phần còn lại được ở phía hệ thống đẩy, khi hoạt động nó thực hiện chuyển động đóng mở khuôn gọi là tấm khuôn sau. Tuỳ theo kết cấu của tấm khuôn trước và sau cũng như là cách thực hiện chuyển động đóng mở khuôn khi làm việc mà có các loại khuôn phổ biến sau:

- Khuôn hai tấm: Là loại khuôn chỉ gồm hai phần khuôn trước (phần khuôn được lắp cố định trên máy ép nhựa) và khuôn sau (phần thực hiện chuyển động tịnh tiến thực hiện công việc đóng mở khuôn). Đây là loại khuôn có kết cấu đơn giản (giá thành thấp) được sử dụng rộng r•i để chế tạo các sản phẩm có kích thước nhỏ, sử dụng ít miệng phun, hình dạng đơn giản, sản lượng chế tạo ít…

Hình II 2: Kết cấu của khuôn ép nhựa hai tấm.

- Khuôn ba tấm: Hệ thống này gồm có các bộ phận sau: Khuôn trước, khuôn sau và hệ thống thanh đỡ. Nó có khả năng tạo ra hai vùng không gian khi đóng mở khuôn. Một vị trí mở để lấy ra sản phẩm còn một vị trí mở dùng để lấy kênh nhựa.

Nhược điểm của dạng khuôn này là khoảng cách giữa vòi phun của máy ép nhựa với lòng khuôn cần bơm nhựa vào khá dài, làm giảm áp lực của dòng nhựa từ vòi phun vào lòng khuôn và lượng nhựa phế phẩm tiêu tốn ở hệ thống kênh dẫn nhựa lớn.

Hình II 3: Kết cấu của khuôn ép nhựa ba tấm.

- Khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng cho các loại máy có kích thước nhỏ giảm tiền vốn đầu tư vào máy), nhờ sử dụng được hệ thống đẩy ở cả hai nửa khuôn. Do đó vẫn giữ được giá thành sản phẩm hạ trong khi có thể sản xuất được một số lượng sản phẩm lớn.

Hình II 4: Kết cấu của khuôn ép nhựa nhiều tầng.

Ngoài các vấn đề đ• trình bày ở trên thì trong quá trình thiết kế khuôn ta cũng cần quan tâm giải quyết tới một số vấn đề sau:

- Hệ thống kênh dẫn nhựa phải giải quyết như thế nào ?

- Hệ thống làm mát khuôn thiết kế như thế nào ?

- Cần phải thiết kế chế tạo bộ phận, chi tiết nào? còn chi tiết nào thì mua theo tiêu chuẩn ?

Đây là các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành chế tạo khuôn, đồng thời chúng cũng ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất và chất lượng của sản phẩm được ép ra trên khuôn ta thiết kế

II.3. Trình tự thiết kế, đặc điểm công nghệ chế tạo khuôn.

II.3.1. Trình tự thiết kế khuôn.

Để hạn chế bớt sự bất cập giữa nhu cầu từ phía khác hàng và điều kiện sản xuất thực tế tại nhà máy, tăng hiệu quả của công việc thiết kế. Ta nên lập ra một trình tự các công việc cần phải tiến hành sau khi nhận được các số liệu về đơn đặt hàng, để có thể thiết kế và chế tạo ra một sản phẩm khuôn đạt yêu cầu.

Hình II 5: Trình tự công việc khi thiết kế khuôn ép nhựa.

II.3.2. Đặc điểm của công nghệ sản xuất khuôn.

Điểm nổi bật nhất của công nghệ sản xuất khuôn mẫu là thuộc dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ. Bởi vì khuôn dùng để định hình cho một loại sản phẩm có hình dạng, vật liệu đ• được xác định từ trước. Cho nên khi mà sản phẩm có sự thay đổi một trong hai yếu tố: hình dạng hoặc vật liệu thì ngay lập tức khuôn cũ không sử dụng được nếu muốn sử dụng tiếp thì cần phải tiến hành gia công sửa chữa lại khuôn, chi phí cho công việc nay không nhỏ.

Hơn thế trong khuôn lại có các chi tiết, bộ phận đòi hỏi có biên dạng cần chế tạo rất phức tạp (hình dạng của sản phẩm phức tạp: mặt định hình, lỗ, r•nh hẹp lại sâu…), đồng thời lại đòi hỏi rất cao về chất lượng sau gia công giữa các các chi tiết với nhau (do phải lắp ráp), giữa các vị trí cần gia công khác nhau trên cùng một sản phẩm… Cho nên máy móc sử dụng để gia công chế tạo trong lĩnh vực khuôn mẫu không những có độ linh hoạt và vạn năng mà cao đồng thời độ chính xác đạt được sau khi gia công cũng phải tốt. Điều này nếu chỉ sử dụng các biện pháp công nghệ truyền thống như là: Phay, tiện, bào, mài, đúc, hàn, rèn … thì để gia công chế tạo được sản phẩm khuôn đạt yêu là rất khó khăn, thậm chí là không thể gia công được, nếu gia công được thì bài toán kinh tế cũng không cho phép.

Thế nhưng nhờ áp dụng được các thành tựu mới từ các ngành khoa học như: Điện tử, vật lý, toán học, vật liệu …vào ngành cơ khí. Đ• tạo ra được các phương pháp gia công mới như là: Gia công tia lửa điện, gia công tia nước, gia công bằng Laze…hay là các máy công cụ có khả năng linh hoạt hơn như: Máy NC (máy điều khiển số); Máy CNC (máy điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính); Máy gia công bằng phương pháp phóng tia lửa điện (máy cắt dây, máy gia công xung… )… Nhờ sử dụng các loại máy đó ta có thể gia công được bề mặt định hình phức tạp, có độ chính xác cao hay là các loại vật liệu có độ cứng cao mà các biện pháp truyền thống khó hoặc không thể gia công được.

II.4. Tính toán và lựa chọn loại máy ép nhựa.

Ta đ• biết rằng sản phẩm nhựa ta cần chế tạo có dạng tấm bề dày nhỏ 1mm trong khi diện tích bề mặt của sản phẩm cần điên dầy nhựa khá lớn. Cho nên để nhựa dẻo có thể điền đầy được toàn bộ lòng khuôn để khi nguội tạo ra được sản phẩm đạt hình dạng và chất lương theo yêu cầu thì dòng nhựa bơm cần có áp

lực (p) cao lên tới 400 ? 1200 atm (Kg/cm2) (Theo kinh nghiệm có như vậy thì nhựa mới được bơm đầy kín toàn bộ lòng khuôn).

Do đó trong quá trình bơm nhựa vào khuôn thì tấm khuôn sau luôn chịu một lực đẩy bằng tích số của áp lực bơm (p) với diện tích bề mặt của sản phẩm (S) cần ép ra. Khiến cho khuôn có xu hướng chuyển động lùi lại sẽ tạo khe hở giữa hai lòng khuôn làm cho nhựa bị phòi ra làm cho sản phẩm sau khi nguội có ba via (gây tốn nhựa và tốn công để cắt ba vía sau này). Tỉ lệ ba ví này tuỳ thuộc vào khe hở to hay bé. Cho nên để tạo ra sản phẩm có hình dạng đẹp đồng thời tiêu tốn lượng nhựa và công lao động ít nhất thì ta phải chọn máy ép nhựa tạo lực hoá khuôn (F) và áp lực bơm phù hợp.

Tức là máy tốt nhất là máy có thể tạo ra lực khoá khuôn vừa đủ để sản phẩm không có (hoặc có rất ít) ba ví dưới áp lực của dòng bơm nhựa hoá dẻo được bơm vào lòng khuôn. Tuy nhiên lực khoá khuôn cũng không được thừa quá nhiều sẽ tiêu tốn kinh phí việc mua máy và vận hành máy trong khi lại không sử dụng được triệt để khả năng công nghệ của máy.

Vậy ta phải lựa chọn máy tạo ra lực khoá khuôn thoả m•n điều kiện.

F ? p.S (II.1)

Trong đó: - F là lực khoá khuôn của máy ép nhựa.

- p là áp lực của dòng nhựa hoá lỏng bơm vào lòng khuôn.

- S là diện tích của sản phẩm chiếu lên lòng khuôn sau.

Căn cứ vào kích thước của sản phẩm cần chế tạo ta có thể tính toán được lực khoá khuôn cần thiết để cố định vị trí của các tấm khuôn trong quá trình bơm nhựa như sau:

Tính diện tích của sản phẩm (S) được xác định như sau:

S = 206.107 = 22042 (mm2) = 22,042 (cm2).

Do đó lực khoá khuôn của máy tối thiểu là:

F = p.S = (400?1200).22,042 = 88168 ? 264504 (Kg)= 88 ? 265(Tấn).

Căn cứ vào lực khoá khuôn cần phải có và tình trạng máy móc hiện có tại nơi sản xuất, ta sẽ chọn được máy phù hợp cho quá trình gia công. ở đây em chọn máy ép 160 tấn (Phù hợp với chỉ tiêu kinh tế nhất) để ép ra sản phẩm nhựa.

Trong quá trình ép sản phẩm để thử khuôn, căn cứ vào tình trạng thực tế của sản phẩm ta có các biện pháp xử lý thích hợp để sản phẩm đạt chất lượng. Nếu sản phẩm có tồn tại ba via thì sử dụng các biện pháp công nghệ để xử lý hệ thống kênh dẫn nhựa để làm giảm áp lực bơm, còn nếu áp lực của dòng nhựa không đủ để điền dầy khuôn thì ta chọn máy có lực khoá khuôn lớn hơn để tiến hành gia công như là: 190 tấn hay là 260 tấn.

Bảng II 1: Thông số kỹ thuật của máy TW-160 S II (Máy ép nhựa 160 tấn).

Model TW-160 S II

A B C

Screw diameter Mm 42 45 50

Injection pressure Kg/cm22496 2174 1761

Capacity cm2 332.4 381.6 471.12

Sot weight of injection gr 299.16 343.44 424.0

oz 10.5 12.1 14.9

Injection rate cm3/sec 114.26 131.17 161.94

Nozzle stroke mm 350

Screw rotation - Hydraulic motor

Screw speed rpm 0 – 167

Mould clamping force ton 160

Dayligt openingmm 850

Clamping stroke mm 400

Mould thickness mm 200 – 450

Distance between tie rods mmx(HxV) 470x470

Mould plate mm 700x700

Ejector stroke mm/ton 100/4.3

Pump motor I-P (Kw) 25(18.65)

Heater capacity Kw 6.67

Max. load capacity Kw 25.32

Machine weightTon 6

Machine dimersion m(LxWxH) 5.5x1.3x2.1

Hydraulic operation weight l 400

Cooling water capacity m3/hr 1.4

II.5. Thiết kế sơ bộ kết cấu của khuôn ép nhựa.

Để chế tạo ra được sản phẩm khuôn có khả năng làm việc tốt: Năng suất hoạt động của khuôn cao, tỉ lệ phế phẩm ít, vật liệu sử dụng tiết kiểm… Thì trong quá trình thiết kế và chế tạo khuôn cần giải quyết tốt các vấn đề sau:

- Thiết kế mặt phân khuôn.

- Thiết kế lòng khuôn có biên dạng.

- Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa.

- Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm.

- Thiết kế hệ thống làm mát.

- Chọn loại khuôn phù hợp.

- Sử dụng tối đa các chi tiết trong khuôn đ• được tiêu chuẩn hoá như: Vành định vị, bạc phun, chốt đẩy sản phẩm, chốt hồi, chốt dẫn hướng, kết cấu khuôn có sẵn … để rút ngắn thời gian và giảm chi phí cho quá trình chế tạo.

II.5.1. Chọn mặt phân khuôn.

Mặt phân khuôn là bề mặt phân cách giữa hai nửa khuôn với nhau. Nó được lựa chọn làm sao để:

- Tạo điều kiện cho việc thiết kế và chế tạo hai lòng khuôn được thuận lợi nhất trong điều kiện cụ thể.

- Hình dạng của sản phẩm sau khi ép ra có hình dạng đẹp nhất, tốn ít nguyên liệu nhất, tốn ít công sửa chữa nhất.

- Sản phẩm sau khi làm nguội lấy ra nhanh và dễ nhất.

II.5.2. Xác định hình dạng của lòng khuôn.

Hình dạng của lòng khuôn phải phù hợp với biên dạng của sản phẩm cần chế tạo và bề mặt phân khuôn đ• lựa chọn. Cho nên căn cứ vào hình dạng và đặc tính vật lý của vật liêu sử dụng để làm ra sản phẩm ta sẽ xác định được hình dạng cần thiết của mỗi lòng khuôn.

Hình II 6: Hình dạng của sản phẩm khay làm đá viên.

Do sản phẩm được làm từ vật liệu PP có hệ số co ngót là 1,6%. Cho nên kích thước và hình dạng trên mỗi lòng khuôn (Khuôn trước và khuôn sau) được xác định bằng cách đem kích thước của bề mặt chi tiết cần chế tạo nhân với hệ số tỉ lệ k = 1,016 ta sẽ xác định được kích thước và hình dạng của mỗi lòng khuôn tương ứng.

Hình II 7: Hình dạng của lòng khuôn sau.

Hình II 8: Hình dạng của lõi khuôn trước.

Sau khi xác định kích thước của biên dạng mà mỗi lòng khuôn cần phải có. Ta sẽ xác định được kích thước của phôi thép dạng tấm có kích thước phải > 209,3x108,6x30,5 mm để chế tạo ra lòng khuôn. Bởi vì trên tấm phôi ngoài biên dạng lòng khuôn còn phải thiết kế 1 số loại cơ cấu đặc biệt. Do đó đối với tấm lõi khuôn thì lựạ chọn phôi có kích thước 250x150x60 mm còn tấm phôi lòng khuôn 250x150x50 mm.

II.5.3. Hình dạng và kết cấu của hệ thống dẫn nhựa.

Đây là hệ thống vận chuyển trực tiếp nhựa từ vòi phun của trục vít (Piston bơm nhựa) tới lòng khuôn. Do đó chất lượng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống cấp nhựa này.

Hình II 9: Sơ đồ hệ thống dẫn nhựa từ máy ép vào lòng khuôn.

Hệ thống cấp nhựa cho khuôn gồm có các bộ phận chính như sau:

- Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy phun và kênh nhựa.

- Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun nhựa và miệng phun. Kênh nhựa phải được thiết kế sao cho bảo đảm được các yếu tố sau:

+ Chiều dài của kênh dẫn nhựa ngắn nhất có thể, để dòng nhựa dẻo có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà không bị tổn hao áp lực.

+ Kích thước và tiết diện của kênh dẫn nhựa phải đảm bảo chế tạo được dễ dàng và đủ nhỏ để làm giảm lượng phế liệu và lượng nhựa trong lòng khuôn nhưng cũng phải đủ lớn để lượng vật liệu điền đầy lòng khuôn một cách nhanh tróng.

- Miệng phun là đoạn nối giữa kênh nhựa với lòng khuôn. Theo hình dạng và vị trí đặt miệng phu mà người có các loại miệng phun như sau: Miệng phun cuống phun, miệng phun cạnh, miệng phun kiểu bằng, miệng phun kiểu đường ngầm, miệng phun kiểu điểm chốt, miệng phun kiểu cánh quạt, miệng phun kiểu vòng tròn, miệng phun kiểu tiền phòng… Tuỳ theo đặc điểm kết cấu của sản phẩm mà chọn lựa kiểu miệng phun phù hợp để đảm bảo chất lượng của sản phẩm đồng thời tốn ít công lạo động dành cho việc tách sản phẩm khỏi kênh dẫn nhựa nhất.

Do khuôn ta thiết kế ra để ép ra sản phẩm dạng tấm mỏng dày 1mm trong khi dàixrộng là 209,3x108,71 (mm). Cho nên việc bơm nhựa ra sao để nhựa điền đầy hoàn toàn lòng khuôn là một vấn đề cần phải giải quyết một cách thật hợp lý, nếu không tỉ lệ phế phẩm tạo ra là rất cao. Để nhựa được bơm đầy lòng khuôn ta có các cách giải quyết sau:

- Sử dụng dòng nhựa chảy lỏng có áp suất cao.

- Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa có kết cấu hợp lý.

Trong hai phương pháp trên thì việc sử dụng phương pháp thứ hai sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn. Bởi vì nếu sử dụng dòng nhựa có áp suất cao đồng nghĩa với việc cần phải có lực khoá khuôn lớn, cần phải sử dụng máy ép cỡ lớn (Chi phí đầu tư lớn). Trong khí đó phương pháp thứ hai chỉ đơn thuần là xử lý công nghệ về kết cấu.

Từ các phân tích và đánh giá đó, ta chọn kết cấu kênh dẫn nhựa có kết cấu như sau:

- Kênh dẫn nhựa có tiết diện dạng hình thang, loại tiết diện này dễ gia công chế tạo hơn do nằm hoàn toàn ở một mặt phân khuôn.

- Miệng phun nhựa từ kênh dẫn nhựa vào lòng khuôn có dạng dạng điểm chốt (Tạo điều kiện cho việc giật đứt sản phẩm ra khỏi kênh dẫn nhựa một cách tự động và dễ dàng). Ngoài ra nhờ việc sử dụng tới nhiều điểm phun nhựa vào lòng khuôn, ta sẽ không cần tăng chiều dày của thành sản phẩm, trong khi vật liệu vẫn có thể điền đầy và đồng đều cả lòng khuôn.

Hình II 10: Kết cấu của kênh dẫn nhựa sử dụng nhiều điểm phun.

Chú ý: Việc đặt miệng phun nhựa vào vị trí thích hợp sẽ làm cho kết cấu khuôn đơn giản hơn làm giảm chi phí chế tạo khuôn.

II.5.4. Thiết kế hệ thống làm mát lòng khuôn:

Ta biết rằng năng suất và chất lượng của sản phẩm nhựa được ép ra chịu ảnh hưởng rất nhiều vào tốc độ nguội của khuôn (chính là thời gian cần thiết để nhựa chuyển từ thể lỏng sang thể rắn). Bởi vì đối với chất dẻo nhiệt dẻo tốc độ nguội quyết định tới tỉ lệ hình thành các pha tinh tể trong cấu trúc của nhựa làm thay đổi cơ tính của nhựa. Do đó để điều khiển nhiệt độ của khuôn và để thời gian làm nguội ngắn thì ta cần sử dụng hệ thống làm mát một cách hợp lý. Điểm này rất quan trọng vì thực tế là thời gian làm nguội chiếm 50-60% toàn bộ thới gian của chu kỳ chế tạo sản phẩm nhựa. Vậy qua trình làm lạnh hợp lý mang lại hiệu quả kinh tế rất cao.

Để điều khiển được nhiệt độ trong khuôn cần lưu ý tới các vấn đề sau:

- Những kênh làm nguội phải đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt nhưng phải chú ý tới độ bền cơ học của khuôn.

- Đường kính của các kênh làm nguội phải lớn hơn 8 mm và giữ nguyên như vậy để tốc độ chảy của chất lỏng mát không đồng đều.

- Nên chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vòng làm nguội để tránh các kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa đầu ra và đầu vào làm quá tình làm nguội không hiệu quả.

- Đặc biệt chú ý tới các biện pháp làm nguội đáy sản phẩm.

- Chú ý tới tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn.

Việc làm nguội từng bộ phận của khuôn như: Tấm khuôn, lõi khuôn, chốt khuôn, lòng khuôn… như thế nào phải phụ thuộc kết cấu, kích thước cụ thể của khuôn cần chế tạo.

II.5.5. Thiết kế hệ thống đẩy.

Chứa năng chính của hệ thống này là đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn một cách tự động khi máy ép thực hiện chuyển động mở khuôn. Ngoài ra nhờ sử dụng hệ thống đẩy, ta sẽ hạn chế bớt hiện tượng sản phẩm nhựa bị kẹt, dính trong lòng khuôn. Điều đó rút ngắn thời gian lấy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn làm năng suất ép ra sản phẩm nhựa tăng, đồng thới nâng cao tuổi thọ làm việc của khuôn nêu hệ thống này được thiết kế hợp lý.

Để hệ thống đẩy làm việc đạt hiệu quả cao, trong quá trình thiết kế cần chú ý tới các vấn đề sau.

- Khoảng đẩy (Ký hiệu A): Khoảng đẩy được lựa chọn để đến cuối hành trình đẩy thì chiều cao của đỉnh chốt cao hơn bề mặt phân khuôn t = 5 ? 10 mm.

Hình II 11: Quá trình đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn.

Chú ý: Không nên chọn khoảng đẩy quá dài, điều đó sẽ làm yếu chốt đẩy ảnh hưởng tới khả năng làm việc chung của toàn bộ hệ thống đẩy.

- Chốt hồi (Ký hiệu B): là chốt có tác dụng đưa hệ thống chốt đẩy về vị trí ban đầu trước khi dòng nhựa lỏng được bơm vào lòng khuôn. Nếu hệ thống chốt đẩy không được đưa về vị trí ban đầu thì hình dạng của sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng bởi các chốt đẩy. Hệ thống chốt đẩy và chốt hồi được lắp đặt như hình vẽ sau:

Hình II 12: Vị trí của chốt đẩy và chốt hồi.

Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống đẩy cho khuôn cần chu ý giải quyết tốt các vấn đề sau:

- Về lý thuyết thì phần đỉnh của chốt đẩy chỉ được nằm ngang so với bề mặt lòng khuôn, nhưng trong thực tế đỉnh chốt có thể là trên hoặc dưới 0,05 tới 0,1 mm tuỳ theo yêu cầu chất lượng của sản phẩm.

- Kích thước của chốt đảy cũng rất quan trọng, Kích thước của chốt đẩy phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm, nhưng trong quá trình chế tạo cố gắng tránh sử dụng chốt có đường kính < 3mm.

- Thiết kế hệ thống đẩy phải bảo đảm là không được làm yếu khuôn sau.

- Khi khuôn sử dụng để sản xuất từ 50.000 sản phẩm trở lên hoặc các sản phẩm có hành trình đẩy dài hoặc cần sử dụng các chốt đẩy có kích thước nhỏ thì nên có thêm các chốt dẫn hướng cho hệ thống đẩy.

- Để các chốt đẩy vào đúng vị trí cần phải có kiến thức vững vàng để sử lý các trục trặc có thể xẩy ra do quá trình nhựa khi nguội bi cọ ngót gây ứng suất lên các chốt đẩy.

- Chiều dày của tấm đẩy phải đủ để khi chịu áp lực đẩy không bị uốn cong làm cho lực đẩy không đồng đều trên toàn bộ bề mặt của sản phẩm. Độ dày của tấm đẩy xác định dựa vào diện tích bề mặt sản phẩm dự tính như sau:

Bề mặt sản phẩm Độ dày tấm đẩy Bề mặt sản phẩm Độ dày tấm đẩy

5 cm2 12 mm 50 cm2 30 mm

10 cm2 15 mm 100 cm2 50 mm

25 cm2 20 mm

Căn cứ vào kích thước và kết cấu của sản phẩm nhựa cần ép cùng cách bố trí các chi tiết trong khuôn, ta chọn được hệ thống đẩy sản phẩm có các thông số kỹ thuật như sau:

- Khoảng đẩy là A = 45 mm, do sản phẩm có chiều cao ? 30 mm.

- Chốt đẩy có dạng tròn có đường kính ? 8 mm.

- Tấm đẩy dày 15 mm.

II.5.6. Chọn kết cấu khuôn.

Do trên thị trường có rất nhiều đơn vị tham gia công việc thiết kế và chế tạo khuôn mẫu để đáp ứng nhu cầu sử dụn từ thị trường. Điều đó làm cho nhu cầu sử dụng các phôi liệu tiêu chuẩn phục vụ cho nghành chế tạo khuôn mẫu cũng tăng theo. Cho nên trên thế giới đ• có các nhà máy cơ khí chuyên chế tạo các chi tiết đ• được tiêu chuẩn hoá phục vụ cho ngành cơ khí như: Khối khuôn cơ sở; vành định vị; Bạc cuống phun; Chốt đẩy sản phẩm… Có như vậy thì thời gian gia công chế tạo khuôn mẫu mới được rút ngắn xuống trong khi vẫn bảo đảm yêu cầu kỹ thuật chung của toàn bộ khuôn.

Cho nên khuôn ta thiết kế ta cũng lựa chọn theo khói khuôn cơ sở đ• được tiêu chuẩn hoá từ trước. Căn cứ vào kích thước của biên dạng lòng khuôn và lõi khuôn cần chế tạo cùng các kết cấu khác cần thiết cho khuôn như: kết cấu của hệ thống hệ thống kênh dẫn nhựa, hệ thống chốt đẩy sản phẩm, hệ thống dẫn dung dịch làm mát… ta chọn khuôn có dạng 3 tấm (Three Plate Type) theo tiêu chuẩn của h•ng LKM (Lung Kee Mould) có m• số là FAI 2735 có kích thước và kết cấu như sau.

Hình II 13: Hình dạng và kết cấu khuôn 3 tấm FAI 2735 LKM.

Kích thước của khôi khuôn cơ sở như sau (đơn vị mm):

W L GP RP S1 S2 S3 PWI SBW

270 350 25 20 14 10 10 320 53

EJW GPY PRX RPY S1X S1Y S2Y S3X S3Y

160 147 57 145 107.5 115 55 68 168

Chiều dày của các tấm khuôn chính A và B có thể lựa chọn như sau:

Tấm phôi Kích thước chiều dày (mm).

A 50 60 70 80

B 50 60 70 80

Căn cứ vào kết cấu của khuôn ba tấm (đ• được tiêu chuẩn hoá) cùng hình dạng sơ bộ của các kết cấu khác trong khuôn như là:

- Kết cấu của tấm áo khuôn trước và sau.

- Biên dạng lõi và lòng khuôn.

- Hệ thống dẫn dung dịch làm mát để làm nguội vùng làm việc của khuôn.

- Kết cấu của kênh dẫn nhựa vào lòng khuôn.

- Hệ thống đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn.

…

Cùng một số các chi tiết cơ khí khác ta có được hình dạng sơ bộ của khuôn ép khay khay đá nhựa như sau:

Hình II 14: Kết cấu sơ bộ của khuôn ép nhựa.

Chức năng và hình dạng của mỗi loại chi tiết điển hình đ• được sử dụng trong khuôn như sau:

1.Tấm sau: có tác dụng lắp ghép với hệ thống đẩy (thuỷ lực) của máy ép nhựa nằm ngang (Qua hệ thống ngàm kẹp). Nhờ đó mà các tấm khuôn sau, trung gia có thể thực hiện chuyển động đóng mở khuôn để tạo hình cho sản phẩm, đồng thới lấy sản phẩm ra sau khi đ• nguội cứng.

Hình dạng của chi tiết:

2. Trụ đỡ: Có tác dụng tăng độ cứng vững cho khối khuôn sau đồng thời tạo khoảng không gian cần thiết để hệ thống chốt đẩy và chốt hồi làm việc.

Hình dạng của chi tiết:

3. Chốt đẩy: có tác dụng đẩy sản phẩm nhựa sau khi đ• được làm nguội có độ cứng vững cần thiết ra khỏi lòng khuôn. Tránh tình trạng chi tiết nhựa sau khi ép bị kẹt lại trong lòng khuôn.

Hình dạng của chi tiết:

Chú ý: đường kính chốt đẩy không nên làm nhỏ hơn 8 mm (Khả năng công nghệ mới đáp ứng được).

4. Tấm chắn: Có tác dụng tăng độ cứng vững cho tấm khuôn sau dưới áp lực của dòng nhựa bơm vào và lực khoá khuôn.

5. Tấm khuôn sau: Là chi tiết rất quan trọng có vài trò cố định lòng khuôn sau với các chi tiết khác trong khuôn, để cùng với lòng khuôn trước khi đóng lại tạo ra khoảng không hợp lý để tạo hình sản phẩm.

Hình dạng của chi tiết:

6. Lòng khuôn sau: Là chi tiết rất quan trong nó mang hình dạng của sản phẩm cần chế tạo, có vài trò cùng với lòng khuôn sau tạo ra khoảng không hợp lý để tạo hình sản phẩm.

Hình dạng của chi tiết:

7. Nêm côn: Có tác dụng dẫn hường cho hai lòng khuôn trước và sau vào đúng vị trí cần thiết để tạo ra khoảng không hợp lý để tạo hình sản phẩm. Đồng thời nêm côn là chi tiết có vai trò giữa hai lòng khuôn không bị xê dịch tương đối với nhau khi có áp lực bơm của dòng nhựa.

Hình dạng của chi tiết:

8. Lòng khuôn trước: Là chi tiết rất quan trọng có vài trò cùng với lòng khuôn sau tạo ra khoảng không hợp lý để tạo hình sản phẩm.

Hình dạng của chi tiết:

9. Tấm khuôn trước: là chi tiết có tác dụng lắp ghép với lòng khuôn trước để tạo ra khoảng không gian cần thiết tạo hình sản phẩm trong khi vẫn tiết kiệm được vật liệu làm lòng khuôn trước.

Hình dạng của chi tiết:

10. Tấm trung gian: là nơi lắp ghép các chi tiết phụ để tăng hiệu quả hoạt động của khuôn. Cụ thể là nơi lắp ghép chốt giật cuống có tác dụng giữ lại kênh nhựa sau khi đ• đông cứng lại.

11. Tấm trước: dùng để kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun

Hình dạng của chi tiết:

12. Vành định vị: có tác dụng định vị vòi bơm nhựa từ phía sau trục vít vào bạc cuống phun.

Hình dạng của chi tiết:

13. Bạc phun: Có tác dụng nối vòi phun nhựa và kênh dẫn nhựa.

Hình dạng của chi tiết:

14. Chốt giật cuống: Có tác dụng lưu giữ lại kênh dẫn nhựa sau khi đ• tách ra khỏi sản phẩm ở khoảng không gian phía trước tấm khuôn trước,

Hình dạng của chi tiết:

15. Tấm hồi: Có tác dụng lắp ghép với tấm đẩy để đến khi chốt hồi chuyển động sẽ chuyền chuyển động cần thiết tới tấm đẩy và chốt đẩy.

Hình dạng của chi tiết:

16. Tấm đẩy: Có tác dụng kéo chốt đẩy về vị trí cần thiết trước khi quá trình bơm nhựa lần tiếp theo.

Hình dạng của chi tiết:

17. Thanh kê: Có tác dụng làm tăng độ cứng vững của lòng khuôn dưới áp lực bơm nhựa và lực khoá khuôn.

18. Chốt hồi: Có tác dụng trong quá trình đóng khuôn lại để chuẩn bị bơm sản phẩm mới thì thực hiện đẩy tấm đẩy để kéo theo chốt đẩy về vị trí cần thiết trước khi nhựa được bơm đầy lòng khuôn.

Hình dạng của chi tiết:

19. Thanh kéo: Có tác dụng giới hạn các hành trình chuyển động của các tấm khuôn khi thực hiện mở khuôn để lấy sản phẩm ra.

Hình dạng của chi tiết:

Muốn xem kích thước chính xác của mỗi chi tiết đ• sử dung trong khuôn tham khảo thêm ở bản vẽ tách các chi tiết (A0) Phần bản vẽ.

Chương III. Tổng quan về gia công tia lửa điện.

Nguyên lý tác động ăn mòn kim loại bởi tia lửa điện và cấu trúc cơ sở của quá trình đa được biết cách đây gần 200 năm, khi nhà nghiên cứu khoa học tự nhiên người Anh, Joseph Priestley (1733-1809), trong thí nghiệm của mình ông đ• nhận thấy hiệu quả của sự ăn mòn vật liệu bởi sự phóng tia lửa điện. Tới năm 1940, vợ chồng người Nga, Lazarenko, đ• khái quát hoá hiện tượng ăn mòn vật liệu bởi sự phóng tia lửa điện thành công nghệ gia công qua một loại thí nghiệm sử dụng các mạch điện trở – tụ điện để thu được tác động tác dụng của sự phóng điện tới quá trình hớt đi một lượng vật liệu kim loại mỗi khi cho dụng cụ điện cực tiến gần đến điện cực phôi. Từ đó đến nay quá trình hớt kim loại trong gia công tia lửa điện vẫn được coi là vấn đề phức tạp phụ thuộc vào nhiêu thông số công nghệ như: Khoảng cách khe hở phóng tia lửa điện trong môi trường chất điện môi, đến thông tin về kênh Plasma, đến sự ăn mòn vật liệu trên cả hai điện cực v.v… Lợi thế gia công và tính phức tạp về hiện tượng vật lý của quá trình gia công bằng tia lửa điện đ• thu hút nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu để hiểu rõ hết bản quá trình, phát triển các phương pháp gia công “lai” đồng thời cải tiến phát triển thiết bị nhằm mục đích nâng cao chất lượng và năng suất của phương pháp này.

III.1. Giới thiệu chung về phương pháp gia công tia lửa điện.

Trong nửa thế kỷ qua đứng trước nhu cầu sử dụng các loại vật liệu lâu mòn và siêu cứng trong nhiều loại trang thiết bị điện, động cơ máy bay, dụng cụ, khuôn mẫu v.v… tăng lên không ngừng ở các nước công nghiệp phát triển. Thế nhưng việc gia công và chế tạo các loại vật liệu có độ bền cao đó bằng công nghệ cắt gọt thông thường (Tiện, phay, bào, khoan …) là vô cùng khó khăn, đôi khi không thể thực hiện được dù có thể thực hiện được thì cũng khó áp dụng cho thực tế vì bài toán kinh tế.

Hình III 1: Sơ đồ phương pháp gia công kim loại bằng tia lửa điện.

Để giải quyết vấn đề khó khăn này người ta đ• không ngừng nghiên cứu ứng dụng các thành tựu mới trong nhiều lĩnh vực điện tử, vật lý, toán học, hoá học v.v… để xây dựng nên các phương pháp gia công mới có cơ chế vận hành thích hợp và mang lại hiệu quả sử dụng cao. Một trong các phương pháp đó là: Gia công bằng tia lửa điện. Theo phương pháp này thì thông qua hiện tượng phóng tia lửa điện qua khoảng không gian giữa hai điện cực mà một lượng kim loại nhất định trên bề mặt điện cực phôi bị bốc hơi rất nhanh, làm cho trên bề điện cực phôi hình thành biên dạng của điện cực dụng cụ mà không hề phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu cần gia công.

Khi các tia lửa điện được phóng ra giữa hai điện cực, vật liệu trên lớp bề mặt phôi sẽ bị bóc đi bởi một quá trình nhiệt điện thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại. Nó thay thế cho sự tác động cơ học giữa dụng cụ cắt gọt vào phôi (Công nghệ gia công cắt gọt thông thường). Quá trình bóc đi một lượng kim loại nhờ tác dụng của sự phóng điện được gọi là gia công tia lửa điện. Tên nguyên gốc tiếng Anh là “Electrical Discharge Machining” gọi tắt là gia công EDM.

III.1.1. Bản chất của phương pháp gia công tia lửa điện.

Bản chất: Gia công kim loại bằng tia lửa điện theo hiệp hội kỹ sư người Đức (IDL) định nghĩa là “là sự tách vật liệu nhờ tia lửa điện” là một dạng gia công phóng điện ăn mòn, thực chất của quá trình gia công là quá trình biến đổi năng lượng từ xung điện thành nhiệt năng, tập trung trên một đơn vị diện tích của bề

mặt gia công, làm một phần kim loại tại lớp bề mặt phôi được nung nóng cục bộ bị nóng chảy và bốc cháy tách khỏi phôi liệu tạo nên hình dạng và kích thước cần thiết.

Vậy điều kiện để thực hiện quá trình gia công kim loại bằng tia lửa điện là sự cung cấp năng lượng liên tục, đủ để bóc hết lượng dư kim loại cần gia công. Năng lượng được cung cấp ở đây dưới dạng điện áp một chiều, khi hai điện cực được cung cấp điện áp cần thiết phù hợp với khe hở phóng điện thì hai điểm nhấp nhô gần nhau nhất trên bề mặt điện cực bắt đầu phát ra tia lửa điện xuyên thủng khoảng cách môi trường giữa hai điện cực, nhiệt độ ở một vùng nhỏ nằm trên điện cực (Phần có khe hở hẹp nhất) được đốt nóng lên tới hàng ngàn độ, nhiệt lượng này đủ để làm nóng chảy dưới áp suất của điện môi sẽ thổi bay phần kim loại đó ra khỏi vùng gia công, kim loại cần bóc bỏ như là bị bốc hơi khỏi vị trí cần gia công.

Trong quá trình phóng điện có sự ion hoá rất mạnh ở tại vùng tác dụng và tạo lên áp lực va đập lớn đưa ra hạt kim loại bị phá hỏng khỏi vùng gia công, tạo vết lõm trên bề mặt điện cực. Quá trình trên xảy ra trong một thời gian rất ngắn và mạch trạng thái nạp điện chuẩn bị cho lần phóng điện tiếp theo. Hiện tượng phóng điện xảy ra đến khi khoảng cách giữa hai khe hở đủ lớn không còn khả năng phóng điện nữa thì quá trình gia công dừng lại, muốn quá trình gia công tiếp tục thực hiện thì phải cho hai điện cực chuyển động gần lại với nhau đến khe hở phóng điện. Bản chất tia lửa điện là dòng xung điện, để tạo được dòng xung điện thì giai đoạn đầu phải thực hiện tích điện và sau đó là quá trình phóng điện.

Hình III 2: Cấu tạo của máy gia công tia lửa điện xung đinh hình.

III.1.2. Quá trình phóng điện trong khi gia công tia lửa điện:

Quá trình phóng điện khi gia công tia lửa điện bao gồm 3 giai đoạn.

• Giai đoạn thứ 1: Đánh điện.

Máy phát điện tăng điện áp ở mỗi điện cực. Dưới ảnh hưởng của điện trường, từ cực âm (Catốt) bắt đầu phát ra các điện tử và chúng bị hút về phía cực dương (Anốt). Sự phát điện tử gây ra sự tăng cục bộ tính dẫn điện của chất điện môi trong phạm vi khe hở giữa hai điện cực. Do bề mặt giữa hai điện cực không bằng phẳng mà tồn tại các nhấp nhô lồi hoặc lõm tại các vị trí khác nhau. Cho nên điện trường sẽ mạnh nhất ở hai điểm gần nhau nhất. Chất điện môi bị ion hoá, tất cả các phần tử dẫn điện đều hội tụ quanh điểm này trong khoảng không gian hẹp giữa hai điện cực và chúng tạo nên một chiếc cầu (gồm các phần tử dẫn điện và điện tử) liên kết hai điên cực lại. Như vậy một kênh phóng điện đ• được hình thành dọc theo cầu. Sự phóng điện được hình thành.

Hình III 3: Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện.

• Giai đoạn thứ 2: Sự hình thành kênh phóng điện.

Tại thời điểm phóng điện, điện áp bắt đầu giảm (Hình III.3). Số lượng các phần tử dẫn điện (điện tử và ion dương) tăng lên một cách đột ngột và dòng điện bắt đầu chạy giữa các điện cực. Dòng điện này cung cấp một mật độ năng lượng khổng lồ làm dung dịch điện môi bị bốc hơi cục bộ. áp suất trong các bong

bóng bốc hơi sẽ đẩy chất lỏng điện môi sang hai bên. Nhưng do có độ nhớt nên chất điện môi tạo ra một sự cản trở, hạn chế tới sự lớn của kênh phóng điện giữa hai điện cực.

Hình III 4: Các pha trước và sau khi phóng tia lửa điện.

• Giai đoạn thứ 3: Nóng chảy và bốc hơi vật liệu.

Lõi của bọt hơi bao gồm một kênh plasma. Plasma này là một chất khí có lẫn các điện tử và các ion dương ở áp suất cao (khoảng 1 kbar) và nhiệt độ cực lớn (6000 ? 100000C). Khi kênh plasma này được hình thành đầy đủ thì điện áp qua khe hở đạt tới mức của điện áp phóng điện Ue. Giá trị của điện áp Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào sự phối hợp giữa hai loại vật liệu làm điện cực Anốt/Catốt.

VD: Đối với cặp vật liệu đồng-thép thì Ue = 25V.

Chất điện môi giữ cho kênh plasma và giữ cho năng lượng có độ tập trung cục bộ. Sự va chạm của các điện tử lên Anốt và của các ion dương lên Catốt làm nóng chảy và bốc hơi các điện cực. Máy phát điện sẽ ngắt dòng điện sau khi đ• diễn ra một xung có hiệu quả. Điện áp bị ngắt đột ngột làm cho kênh phóng điện bị biến mất áp suất giảm đột ngột. Điều này khiến cho kim loại đ• bị nóng chảy được đẩy khỏi kênh phóng điện và bốc hơi.

Như vậy hiện tượng phóng tia lửa điện diễn ra đầu tiện tại các điểm cao nhất của các điện cực và kết thúc khi mà các đỉnh nhấp nhô đó bị nóng chảy và bốc hơi khỏi bề mặt điện cực. Quá trình phóng tia lửa điện tiếp tục diễn ra tại các vị trí khác trong vùng cần gia công cho đến khi bóc hết lượng kim loại bề mặt cần gia công (Thông qua việc điều chỉnh chuyển động của điện cực).

Hình III 5: Quá trình phóng điện bóc kim loại.

III.1.3. Các phương pháp gia công bằng tia lửa điện.

Từ hiện tượng vật lý nói trên, các nhà nghiên cứu đ• khái quát thành phương pháp công nghệ gia công bằng tia lửa điện mà ngày nay đang được sử dụng rộng r•i trong các ngành công nghiệp. Tập hợp một số phương pháp gia công tia lửa điện đ• được phát triển, trong đó kể đến hai phương pháp cơ bản là: xung định hình và phương pháp cắt bằng điện cực dây.

Ngày nay có nhiều phương pháp gia công lai có ứng dụng tia lửa điện cũng đang được nghiên cứu và phát triển thêm trên thế giới bao gồm.

• Gia công tia lửa điện dạng phay (Milling EDM): là phương pháp sử dụng điện cực chuẩn (hình trụ đặc hoặc rỗng) quay để thực hiện ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay. Hốc khuôn được hình thành bởi sự đi xuống liên tục của điện cực tới độ sâu cần thiết. Tỉ lệ hớt vật liệu tương đương với gia công xung định hình. Đặc điểm của phương pháp này là khi hình dạng của biên dạng cần gia công có hình dạng phức tạp thì thay vì việc phải chế tạo điện cực có biên dạng phức tạp tương ứng người ta sử dụng điện cực có hình dạng và kích thước chuẩn để chế tạo có tác dụng giảm giá thành chế tạo. Tuy nhiên giá thành của hệ

thống điều khiển lại tăng cao hơn vì điện cực chuyển động đòi hỏi sử dụng hệ thống điều khiển theo quỹ đạo.

• Gia công EDM có trợ giúp của siêu âm: là phương pháp nhiệt bóc tách vật liệu nhờ tác động kết hợp của ăn mòn tia lửa điện với việc dụng cụ được rung theo tần số siêu âm. Sử dụng theo tần số siêu âm có tác dụng tăng cường độ ổn định cho quá trình gia công và tăng đáng kể tốc độ gia công khi khoan lỗ nhỏ hoặc siêu nhỏ.

• Mài bằng tia lửa điện: là phương pháp gia công lai, trong đó vật liệu cần gia công được tách ra bởi tác dụng của sự kết hợp của quá trình ăn mòn điện và quá trình mài cơ khí. Phương pháp này sử dụng để mài các loại vật liệu siêu cứng như là vật liệu kim cương đa tinh thể. Sự phóng điện có tác dụng tăng cường tốc độ bóc tách vật liệu trong quá trình mài cơ học giúp cho bề mặt sau gai công có độ bóng, mịn cao hơn.

• Gia công bằng xung định hình siêu nhỏ (MEDM): là dạng gia công bằng xung định hình thu nhỏ, trong đó điện cực được quay với tốc độ tới 10000 (vg/ph). Đường kính điện cực có thể nhỏ tới 5?m, phương pháp này có thể chế tạo được các lỗ siêu nhỏ hoặc các biên dạng phức tạp trong công nghệ vật liệu dẫn điện siêu mỏng. Điện cực sử dụng trong MEDM được chế tạo theo phương pháp gia công tia lửa điện chuyên dùng như “mài kết hợp với cắt dây WEDG”. Kích thước lỗ gia công theo dạng xung siêu nhỏ MEDM thường từ 25?m đến 250?m và độ chính xác đạt được ?1 ? ?2 ?m. Gia công MEDM thường được thực hiện với sự trợ giúp của kính hiển vi điện tử.

• Cắt dây tia lửa điện siêu nhỏ (MWEDM) là phương pháp cắt dây sử dụng dây điên cực tungsten có đường kính nhỏ hơn 10?m. Phương pháp MWEDM chủ yếu được sử dụng để gia công các chi tiết có kích thước nhỏ 0,1 ? 1 mm, vật liệu khó gia công , chiều dầy nhỏ… hoặc dùng cho công nghệ gia công chế tạo các chi tiết bán dẫn. Thiết bị sử dụng cho một hệ thống giám sát MWEDM có khả năng phân tích và điều khiển các chức năng bên ngoài.

• Gia công tia lửa điện theo kiểu đê chắn (Mole EDM): là một quá trình gia công đặc biệt, có khả năng gia công được các đường cong kín hoặc một hình xuyến kín qua phôi. Hình dạng của các máy Mole EDM tương tự như một thanh có thể uốn cong và một hệ thống nhận dạng, việc ghi nhớ hình dạng được sử dụng như là bộ kích thích. Việc nhận dạng đường hầm cần gia công được thực hiện bằng sóng siêu âm. Phương pháp này do trường đại học tổng hợp TOKYO và h•ng Mitsubishi Electrics Corporation-Nhật bản nghiên cứu.

III.2. Khả năng công nghệ của gia công tia lửa điện.

Phương pháp gia công tia lửa điện là một dạng phương pháp phóng điện ăn mòn nên có đầy đủ các đặc điểm của phương pháp ăn mòn kim loại nhờ sự phóng điện.

? Ưu điểm của phương pháp gia công bằng tia lửa điện.

- Chất lượng gia công, tính chất gia công không phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu gia công mà chỉ phụ thuộc vào tính chất dẫn điện, nhiệt của nó.

- Dụng cụ làm điện cực không cần có độ cứng cao nên dễ chế tạo.

- Phạm vi làm việc trong khoảng rộng nên có khả năng chế tạo được nhiều bề mặt có hình dạng phức tạp và đạt độ chính xác cao mà các phương pháp khác không thể đạt được.

- Tiết kiệm được vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu.

- Công nghệ đơn giản có khả năng gia công được một bộ phận nhỏ trên một chi tiết lớn.

- Dễ dàng cơ khí hoá và tự động hoá cải thiện điều kiện làm việc.

- Hạn chế được phế phẩm do phải chế tạo điện cực trước khí gia công biên dạng trên sản phẩm.

- Có khả năng gia công được các lỗ, r•nh nhỏ mà các phương pháp khác không thể gia công được(Công nghệ micro EDM).

- Có khả năng gia công được các hạng, hốc có hình dạng phức tạp.

- Chi tiết có kết cấu phức tạp có thể được gia công bởi các điện cực có hình dạng đơn giản.

? Nhược điểm của phương pháp gia công bằng tia lửa điện.

- Chỉ có thể áp dụng được với các loại vật liệu có khả năng dẫn điện.

- Năng suất gia công không cao như các biện pháp gia công khác.

- Độ chính xác và ổn định trong khi gia công khó khống chế, vì dụng cụ làm điện cực cũng bị mòn trong quá trình gia công.

- Khó điều chỉnh và quan sát do quá trình gia công diễn ra trong môi trường chất lỏng.

- Đòi hỏi phải đầu tư vào trang thiết bị công nghệ tương đối tốn kém, chỉ đạt hiệu quả sử dụng trong một phạm vi giới hạn. Vì vậy việc áp dụng vào sản suất chưa được rộng r•i.

Căn cứ vào các ưu điểm và nhược điểm của phương pháp gia công bằng tia lửa điện, ta thấy rằng phương pháp gia công bằng tia lửa điện chỉ được áp dụng chủ yếu trong lĩnh vực gia công chế tạo khuôn mẫu. Bởi vì ngành sản xuất này thuộc dạng sản xuất đơn chiếc, sản phẩm lại đòi hỏi phải chế tạo được các mặt định hình dạng đường thẳng và không gian, các r•nh định hình, cắt các congtua, các lỗ nhỏ và tịt…đạt độ chính xác tử cấp 8 tới cấp 9 và độ nhám bề mặt Ra = 5 ?1,25 ?m đôi khi trong một số trường hợp đặc điệt có thể đạt tơi 0,32 ?m.

III.3. Các thông số điều chỉnh quá trình xung định hình.

Mục tiêu của mọi phương pháp gia công kim loại đều là: Thời gian gia công ngắn (năng suất bóc tách vật liệu cao), chất lượng bề mặt gia công cao và độ chính xác kích thước đạt được sau gia công cao.

Tuy nhiên, để gia công xung định hình đạt được các mục tiêu đó hay không còn phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn một loạt các thông số điều chỉnh máy và các thông số gia công tia lửa điện.

III.3.1. Dòng phóng tia lửa điện Ie.

Dòng phóng tia lửa điện Ie là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu phóng tia lửa điện đến khi ngắt điện. Đây là yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất đến lượng hớt vật liệu, độ mòn của điện cực và chất lượng bề mặt gia công. Nhìn chung khi Ieơ càng lớn thì lượng hớt vật liệu càng lớn, độ nhám bề mặt gia công càng cao còn độ mòn điện cực lại càng nhỏ.

Để đặc trưng cho dòng phóng tia lửa điện, một số hệ thống điều khiển còn sử dụng khái niệm “bước dòng điện”. Bước dòng điện càng lớn thì dòng phóng tia lửa điện càng cao. Tuỳ thuộc vào kiểu máy, có từ 18 ? 21 bước phóng điện, sẽ cho dòng phóng điện từ 0,5A ? 80A.

• Bước dòng điện và độ mòn điện cực.

Ta biết rằng độ mòn của điện cực (?) cũng có ảnh hưởng không nhỏ tới độ chính xác và chất lượng bề mặt gia công. Độ mòn của điện cực không chỉ phụ thuộc vào sự phối hợp vật liệu giữa điện cực và phôi, sự đấu cực, độ kéo dài xung mà còn phụ thuộc vào bước của dòng phóng điện.

VD: Đối với hai cặp vật liệu phổ biến nhất đồng/thép và grafit/thép thì ảnh hưởng của bước dòng điện đến sự mòn điện cực diễn ra như sau:

- Khi gia công thô: Độ mòn tương đối của điện cực (?) sẽ giảm nếu bước của dòng điện tăng. Điều đó có ý nghĩa là khi bước của dòng điện cao hơn thì lượng hớt vật liệu tăng trong khi độ mòn tương đối (?) của điện cực giảm. Điều này rất có lợi cho việc tăng năng suất gia công ở nguyên công phá thô.

- Khi gia công tinh: Độ mòn tương đối của điện cực (?) tăng khi mà bước của dòng điện giảm. Điều đó có ý nghĩa là khi bước của dòng điện thấp hơn thì lượng hớt vật liệu giảm trong khi độ mòn tương đối (?) của điện cực tăng. Khó nâng cao năng suất cho nguyên công gia công tinh.

• Bước dòng điện và diện tích bề mặt bị ăn mòn.

Khi gia công cung định hình bằng điện cực nhỏ thì cường độ dòng điện sẽ tập trung trên một vùng rất nhỏ. Nếu sử dụng điện cực có diện tích bề mặt lớn thì cường độ dòng điện phải phân bổ trên một diện tích lớn. Do đó xuất hiện khái niệm “độ tập trung bề mặt” của dòng điện hay còn gọi là “mật độ dòng điện” (A/mm2).

Khi mật độ dòng điện cao sẽ sinh ra một lượng nhiệt rất lớn làm cho quá trình nóng chảy bốc hơi lớp vật liệu bề mặt nhanh và nhiều hơn. Vì vậy phải căn cứ vào vùng điện tích cần gia công để lựa chọn bước dòng điện phù hợp.

VD: Khi cần gia công một vùng bề mặt nhỏ thì cần bước dòng điện nhỏ và ngược lại khi cần gia công một bề mặt lớn thì cần sử dụng bước dòng điện lớn.

• Cách lựa chọn đúng bước dòng điện.

Ta biết rằng việc lực chọn bước dòng điện gia công ra sao có ảnh hưởng rất lớn tới năng suất, chất lượng đạt được sau gia công. Muốn lựa chọn bước dòng điện hợp lý ta phải xác định đúng mục đích của việc gia công là thô hay là tinh, hình thức sử dụng điện cực khi gia công một loại hay nhiêu loại.

- Khi gia công xung định hình ở một giai đoạn đơn lẻ (chỉ sử dụng duy nhất một điện cực) thì lựa chọn bước dòng điện sao cho nó cho phép đạt được lượng hớt vật liệu lớn nhất có thể được trong khi vẫn duy trì được độ thô và độ mòn của điện cực trong các giới hạn cho phép.

- Khi gia công xung định hình nhiều giai đoạn (tức là để đạt được hình dạng cần gia công thì sử dụng nhiều loại điện cực khác nhau) thì nên bắt đầu từ việc sử dụng bước dòng điện cao rồi sau đó lần lượt sử dụng bước dòng điện thấp hơn sau mỗi lần thay đổi điện cực.

Độ mòn tương đối ? của điện cực rất cao trong giai đoạn gia công tinh cuối cùng. Tuy điều đó có tác động mạnh đến độ chính xác kích thước nhưng chúng chỉ dừng lại sai số ở một vài ?m hớt đi ở giai đoạn cuối cùng. Vì vậy độ mòn tuyệt đối của điện cực thay đổi không đáng kể.

Bảng III 1: Điều ghi nhớ khi lựa chọn bước dòng điện.

Bước dòng điện lớn. Bước dòng điện nhỏ.

- Lượng hớt vật liệu: lớn.

- Bề mặt gia công: thô.

- Độ mòn tương đối ? thấp. - Lượng hớt vật liệu: nhỏ.

- Bề mặt gia công: nhẵn bóng.

- Độ mòn tương đối ?: cao.

III.3.2. Độ kéo dài xung t1.

Độ kéo dài xung (t1) là khoảng thời gian giữa hai lần đóng - ngắt của máy phát trong một chu kỳ phóng điện. Độ kéo dài xung ảnh hưởng tới:

- Lượng hớt vật liệu.

- Độ mòn điện cực.

- Độ nhám bề mặt gia công.

Hình III 6: Mối quan hệ giữa ti với các đại lượng Vw,? và Rmax.

• ảnh hưởng của độ kéo dài xung tới lượng hớt vật liệu Vw(Hình III 6.a).

Khi độ kéo dài xung giữ nguyên bằng hằng số thì tác động của dòng phóng điện sẽ lâu hơn. Ban đầu lượng hớt vật liệu tăng nhưng chỉ tới một giá trị cực đại tại một giá trị độ kéo dài xung nhất định nào đó, sau đó sẽ giảm.

Giá trị xung cho lượng hớt kim loại cực đại sẽ là giá trị tối ưu của độ kéo dài xung. Nếu tiếp tục tăng độ dài xung quá giá trị tối ưu thì năng lượng phóng điện sẽ không còn sử dụng để hớt vật liệu gây tổn thất năng lượng một cách vô ích.

• ảnh hưởng của độ kéo dài xung tới độ mòn điện cực ? (Hình III 6.b).

Độ mòn tương đối ? của điện cực sẽ giảm khi tăng độ kéo dài xung ti thậm chí ngay cả sau khi đạt lượng hớt vật liệu lớn nhất.

• ảnh hưởng của độ kéo dài xung tới độ nhám bề mặt Rmax (Hình III 6.c)

Khi tăng độ kéo dài xung ti thì ảnh hưởng của dòng diện tới bề mặt gia công sẽ tăng lên làm cho chiều cao nhấp nhô Rmax tăng lên, ngay cả sau điểm độ dài xung tối ưu.

Vậy việc lựa chọn giá trị độ kéo dài xung tối ưu phụ thuộc vào bước của dòng điện. Độ kéo dài xung cần được tăng tương đối với bước của dòng điện. Độ tăng bước dòng điện sẽ không có hiệu quả nếu độ kéo dài xung quá ngắn.

III.3.3. Khoảng cách xung to.

Khoảng cách xung to là thời gian giữa hai lần ngắt và đóng mạch của máy thuộc hai chu kỳ phóng điện kế tiếp nhau. Khoảng cách xung to thường được theo một tỷ lệ đ• cho đối với độ kéo dài xung.

• ảnh hưởng của khoảng cách xung tới lượng hớt vật liệu.

Khoảng cách xung to có hiệu quả thực sự đối với lượng hớt vật liệu. Khoảng cách xung càng lớn thì lượng hớt vật liệu càng nhỏ, và ngược lại. Tuy nhiên nếu khoảng cách xung quá ngắn thì chất điện một không đủ thời gian để thôi ion hoá. Các phần tử đ• bị ăn mòn và nhiệt của chất điện môi không thể được đưa ra khỏi khe hở phóng điện trong khoảng thời gian ngắn này. Kết quả là xảy ra hiện tượng hồ quang và ngắn mạch. Chất lượng bề mặt gia công giảm và lượng hớt kim loại bề mặt bị giảm nhanh.

Hình III 7: Mối quan hệ giữa khoảng cách xung và lượng hớt vật liệu.

• Mối quan hệ giữa khoảng cách xung với độ kéo dài xung.

Trong thực tế, độ kéo dài xung ti và khoảng cách giữa hai xung to được xác định bởi tỉ lệ ti/to, tỉ lệ này phụ thuộc vào kiểu máy. Tỉ lệ này càng lớn khi gia công thô và càng nhỏ khi gia công tinh và rất tinh.

- Khi gia công rất thô: Chọn ti/to > 10.

- Khi gia công thô: Chọn ti/to ? 10. Tuy nhiên giá trị to không quá nhỏ để tránh các khuyết tật của quá trình.

- Khi gia công rất thô: Chọn ti/to = 5 ? 10. Bởi vì khi gia công tinh, khe hở phóng điện giảm, nguy cơ tạo các lỗi quá trình sẽ giảm nhiều hơn. Do đó có thể tăng to lên làm giảm ti/to.

- Khi gia công rất tinh khe hở phóng điện còn giảm nữa, do đó cần tăng to làm cho ti/to giảm rất nhiều thậm chí ti/to < 1(thường chọn ti/to = 0,4).

• Do đó việc lựa chọn to theo nguyên tắc sau:

- Theo tỉ lệ ti/to thích hợp.

- Chọn to phù hợp với lượng vật liệu cần hớt bỏ.

III.3.4. Điện áp đánh lửa UZ.

Điện áp đánh lửa UZ dùng để khởi đầu cho quá trình phóng tia lửa điện sau đó. cùng với bước của dòng điện, UZ chi phối khe bề rộng của hở phóng điện cần thiết.

Tuy nhiên ảnh hưởng của UZ tới kết quả của quá trình gia công tia lửa điện thực tế nhỏ hơn sự tác động của bước dòng điện, độ kéo dài xung và khoảng cách xung to.

Cần phải phân biệt điện áp đánh điện UZ (là giá trị có khả năng điều chỉnh được) với điện áp phóng tia lửa điện Ue(là hằng số vật lý, giá trị này không thay đổi được chúng phụ thuộc vào cặp vật liệu sử dụng làm điện cực)

III.3.5. Khe hở phóng điện.

Cho đến nay, ta đ• có rất nhiều các thông số điều chỉnh được: I, ti, to, Uz tác động tới quá trình phóng tia lửa điện quyết định tới lượng hớt vật liệu và chất lượng bề mắt sau gia công. Nhưng để dự kiến được lượng hớt vật liệu từ đầu đến cuối sau một số lần phóng tia lửa điện nhất định sẽ tạo ra biên dạng đạt kích thước cần thiết, thì phải lựa chọn và điều chỉnh khe hở phóng điện một cách tối ưu. Đó là cách để bảo đảm chắc chắn rằng điện cực tiếp tục ăn xuống để xâm nhập vào phôi cho đến khi bóc hết được lượng kim loại dư cần gia công.

Hình III 8: Vai trò điều chỉnh khe hở phóng điện tới quá trình gia công

• Đo chiều rộng khe hở phóng điện.

Khe hở phóng điện sẽ được đo gián tiếp thông qua việc đo điện áp phóng tia lửa điện Ue. điện áp Ue là đại diện chính xác khi điện cực đ• tiến đủ tới phôi chưa, để hình thành nên sự phóng điện. Nếu coi điện áp Ue tăng thì khe hở phóng điện cũng tăng theo. Cho nên Ue có thể coi là điện áp khe hở.

Để duy trì một chiều rộng khe hở phóng điện không đổi thì điện áp khe hở và tình trạng phôi phải được đo và điều chỉnh một cách liên tục. Việc điều chỉnh khe hở được thực hiện bởi một hệ thống điện tử.

• Điều khiển khe hở.

Hệ điều khiển điện tử biết chính xác điện áp khe hở nào tương ứng với một khe hở rộng bao nhiêu. Vì vậy nó cho những điện áp khe hở để thay đổi và điều chỉnh được. Nó so sánh với một giá trị danh nghĩa và điều chỉnh chiều rộng khe hở phóng tia lửa điện cho phù hợp.

Nếu điện áp khe hở được đo giảm xuống (lúc này điện cực đ• được hạ xuống quá nhiều) thì hệ thống điều khiển biết rằng khe hở đ• trở nên quá hẹp và nó sẽ ra lệnh để động cơ servo nâng điện cực lên một lượng phù hợp.

Tuy nhiên việc điều điều khiển khe hở phóng điện theo các nhân tố: I, to, ti, Ue là không phải lực nào cũng phù hợp. Bởi vì trong một số trường hợp gia công cá biệt như là gia công r•nh sâu thì đòi hỏi khe hở phóng điện phải lớn hơn một chút so với bình thường, để tạo điều kiện các phần tử đ• bị ăn mòn được

thoát khỏi vùng gia công được dễ dàng. Vì vậy chiều rộng khe hở có thể được điều chỉnh từ trước bởi hệ điều khiển để phù hợp với điều kiện gia công.

• Các loại khe hở phóng điện.

Trong gia công xung định hình để tạo ra các biên dạng: r•nh hoặc hốc… đạt yêu cầu thì cần phân biệt các loại khe hở phóng điện sau để có cách sử dụng chúng một cách hợp lý.

- Khe hở phóng điện mặt trước gf.

- Khe hở phóng điện mặt bên gls.

- Khe hở phóng điện mặt bên đi xuống gfu.

Căn cứ vào cách thức chuyển động của điện cực trong quá trình gia công. Ta xác định được loại khe hở phóng điện ảnh hưởng tới kích thước bề mặt gia công, để có trong quá trình xây dựng quỹ đạo điện cực xét thêm ảnh hưởng của loại khe hở thích hợp.

III.3.6. Các hiện tượng xấu khi gia công tia lửa điện.

• Hồ quang (Sự phóng điện không có thưòi gian trễ đốt cháy)

Hồ quang là hiện tượng phóng điện lặp lại ở cùng một chỗ mà không có thời gian trễ đốt cháy td. Nó có thể được phát hiện khi đo và kiểm tra máy phát nhờ hệ thống điện tử dựa vào các đường đặc tính thời gian của đường điện áp.

Nguyên nhân của hiện tượng hồ quang:

- Do trong quá trình phóng điện có một số lượng lớn các phần tử vật liệu lơ lửng trong chất điện môi phía trên các “miệng núi lửa”. Hơn nữa có một số ion vẫn còn ở bên trên các “miệng núi lửa”. Đ• làm hiện tượng hồ quang trước khi chúng bị mất đi điện áp và bị đẩy ra khỏi khe hở phóng điện bởi dòng điện của chất điện môi. Hiện tượng hồ quang xảt ra ở khoảng giữa các xung.

- Nếu khoảng cách xung to quá ngắn thì một cần tia lửa điện được tập hợp bởi các ion và các phần tử bị an mòn điện vẫn tiếp tục duy trì, xung tiếp theo sẽ xảy ra lập tức và đốt cháy ở cùng một điểm với xung trước. Quá trình đó cứ lặp đi lặp lại trên một điểm của phôi gây sra lỗ sâu trên bề mặt phôi chứ không phải loại bỏ một lớp kim loại bề mặt như dự kiến. Điều náy làm cho cả điện cực lấn bề mặt phoi đều bị hư hỏng có thể không sử dụng được nữa.

Hình III 9: Hiện tượng hồ quang điện.

Tóm lại hiện tượng hồ quang xảy ra khi:

- Dòng chảy của chất điện môi quá yếu.

- Khoản cách xung to quá ngắn.

• Ngắn mạch và sụt áp.

Ngắn mạch là hiện tượng khi dòng điện chạy từ điện cực qua phôi mà không có hiện tượng phóng tia lửa điện được gọi là dòng ngắn mạch. Quá trình ngắn mạch xảy ra khi điện áp tụt xuống giá trị rất thấp xấp xỉ zêrô còn cường độ dòng điện đạt tới giá trị max. Hiện tượng ngắn mạch không chỉ ảnh hưởng tới năng suất hớt vật liệu mà còn ảnh hưởng tới cấu trúc của phôi. Do dòng điện khi xẩy ra hiện tượng ngắn mạch sẽ tạo ra nhiệt lượng ảnh hưởng sâu vào kim loại phôi.

Tóm lại dòng ngắn mạch sẽ xẩy ra khi:

- Sự tiếp xúc trực tiếp của điện cực vào phôi.

- Các phần tử bị kẹt trong khe hở phóng điện.

- Chiều rộng khe hở phóng điện quá nhỏ và dòng chảy quá yếu.

• Xung mạch hở không có dòng điện.

Điều kiện mà trong đó các xung gây ra sự phóng tia lửa điện thì được gọi là xung mạch hở. Các xung mách hở không gây ra sự hớt vật liệu và cũng không làm hư hại bề mặt gia công. Chúng chỉ làm giảm năng suất gia công.

Tóm lại dòng ngắn mạch sẽ xẩy ra khi:

- Chiều rộng khe hở phóng điện quá lớn.

- Dòng chảy quá mạnh, thổi hết ion ra khỏi vùng gia công.

• Sự quá nhiệt của chất điện môi.

Khi vùng gia công quá rộng nhưng ke hở phóng điện lại quá nhỏ (trong gia công tinh), chất điện môi bị đốt nóng đên mực bị phân huỷ rất mạnh thành cacbon sẽ ảnh hưởng tới quá tình gia công:

Các phân tử cacbon này khi hình thành sẽ làm tăng tính dẫn điện của chất điện môi khiến cho quá trình gia công bị nhiễu loại, hiện tượng hồ quang thường xuyên. Nếu Cacbon bị lắng đọng trên bề mặt điện cực, nó sẽ gây ra sự không ổn định do quá trình ngắn mạch.

Khi chất điện môi bị quá nhiệt, phải tìm cách tôi ưu hoá lại điều kiện dòng chảy và cho gia công theo phương pháp nhắp.

III.4. Chất lượng bề mặt gia công.

III.4.1. Các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt gia công.

Chất lượng bề mặt sau gia công được thể hiện qua các thông số kỹ thuật sau:

- Hình học: Độ nhấp nhô bề mặt, hình dạng bề mặt…

- Cơ học: Độ cứng, hệ số ma sát, sự biến cứng…

- Hoá lý: Thành phần hoá học, phần tử hấp thụ, phân giải…

Do tính chất phức tạp của bề mặt nên đòi hỏi các phương pháp phân tích và đánh giá bề mặt cũng rất phức tạp. Do mục đích của việc phân tích tính chất bề mặt là xác định cấu trúc vật liệu tại bề mặt sản phẩm như thế nào ? Nồng độ bao nhiêu?

Việc xác định cấu trúc vật liệu tại lớp ngoài cùng cho tới nay vẫn là một công việc khó khăn. Bởi vì các phương pháp quang phổ luôn vấp phải khó khăn về các mẫu chuẩn. Mặt khác việc xác định sự thay đổi cấu trúc hay nồng độ theo chiều sâu nếu chỉ dựa vào các phương pháp phân tích cũ sẽ cho kết quả không được chính xác. Ngày nay với sự trợ giúp của máy tính và các phần mềm ứng dụng các kết quả phân tích ngày càng trở nên rõ ràng và chính xác hơn.

Khi phân tích hay đánh giá chất lượng bề mặt ngoài cùng của sản phẩm, người ta thường gặp phải một số yếu tố gây nhiễu tới kết quả đo. Các yếu tố này tồn tại dưới dạng oxit và hình thành trên bề mặt chi tiết một lớp rất mỏng, lớp này phủ trên bề mặt chi tiết.

Hình III 10: ảnh hưởng nhiệt tới chất lượng bề mặt phôi sau gia công.

Ta biết rằng cấu trúc tế vị của lớp bề mặt đóng một vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng bề mặt sản phẩm hoặc bán sản phẩm sau gia công. Trong quá trình gia công thì việc chuyển trạng thái nóng (Khoảng 100000C ) sang trạng thái lạnh một cách đột ngột và sự lắng đọng một phần kim loại đ• nóng chảy trên bề mặt gia công đ• tạo ra một phần bề mặt bị ảnh hưởng của hiệu ứng nhiệt (Ký hiệu là HAZ – Hình III 10). Ta thấy lớp vật liệu mỏng trên cùng màu trắng 1 là lớp kết tinh lại, trên đó có thể tồn tại các vết nứt tế vi do hiện tượng nóng lạnh đột ngột lặp đi lặp lại trong suốt quá trình gia công gây ra. Lớp tiếp theo là lớp bị tôi cứng 2 có cấu trúc ròn, độ cứng thì tăng vọt so với độ cứng của kim loại nền (trên 1000 HV). Lớp cuối 3 cùng của HAZ là lớp chịu ảnh hưởng của nhiệt (do nhiệt độ tại vùng này vượt quá nhiệt độ hình thành pha austenit Fe-Fe3C) trong một thời gian ngắn. Độ cứng của lớp này đạt khoảng 800 HV. Chiều sâu của vùng ảnh hưởng nhiệt HAZ phụ thuộc vào các tham số điện tỉ lệ thuận với dòng phóng tia lửa điện Ie, thời gian cắt. Vết nứt tế vi thường có đối với kim loại cứng hoặc các hợp kim bền nhiệt.

Để so sánh chất lượng của bề mặt này so với bề mặt khác, người ta sử dụng các đại lượng đ• được tiêu chuẩn hoá. Các chỉ tiêu đánh giá được lựa chọn sao cho các mục tiêu được thể hiện rõ ràng nhất.

VD: Khi đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công bằng phương pháp tia lửa điện ta có thể thông qua các yếu tố sau: Chỉ số hình học (Độ nhám, thành phần vật liệu, thành phần kết cấu…); Chỉ số hoá tính (Các phần tử tại lớp biên, các phản ứng diễn ra trên lớp biên…).

Chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp tia lửa điện có giá trị độ nhám bề mặt trung bình nằm trong giới hạn 0,4 ? 20 ?m. Trên cơ sở tiêu chuẩn VDI 3400 người ta chia giới hạn độ nhám bề mặt của sản phẩm sau gia công này thành 35 bậc với phạm vi từ K12 đến K46 như sau:

Bảng III 2: Phân loại độ nhám bề mặt gia công theo tiêu chuẩn VDI 3400.

Phân loại K Ra (?m)Phân loại K Ra (?m)Phân loại K Ra (?m)

12 0,40 24 1,60 36 6,30

15 0,56 27 2,24 39 9,00

18 0,80 30 5,15 42 12,5

21 1,12 33 4,50 45 18

46 20

III.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng gia công.

Trong quá trình gia công tia lửa điện (EDM) thì chất lượng bề mặt sau gia công phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố: Chế độ công nghệ (Gồm: Cường độ dòng phóng điện, bề rộng khe hở phóng điện), thành phần và chủng loại chất điện môi, vật liệu làm điện cực, độ chính xác của máy gia công… Tuy nhiên yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất và có thể điều khiển được là chế độ công nghệ và chất điện môi.

? Chế độ công nghệ có tác động rất lớn tới chất lượng gia công bằng tia lửa điện, đặc biệt là quá trình cắt bằng điện cực dây, chất lượng bề mặt được quyết định ở khâu cuối tức là khâu cắt tinh, cho nên các chế độ công nghệ được áp dụng quá trình cuối này đều là những thông số công nghệ đ• được tối ưu hoá. Mọi vấn đề nghiên cứu để ứng dụng cho một công nghệ gia công đều tập chung giải quyết mối quan hệ giữa chất lượng gia công và năng suất gia công.

Theo nguyên lý của công nghệ gia công bằng tia lửa điện thì trong một điều kiện gia công giống nhau nếu sử dụng một dòng điện có cường độ lớn sẽ có khả năng hớt đi một lượng kim loại nhiều hơn so với dòng điện nhỏ hơn (Do lượng nhiệt phát sinh lớn hơn sẽ làm nóng chảy vùng kim loại lớn hơn), đồng thời bề mặt sau gia công cũng thô và cứng tương ứng. Điều này cũng đúng với các phương pháp gia công truyền thống, lớp cắt càng dày thì độ bóng của bề mặt đạt được càng thấp. Ngược lại để có một bề mặt gia công mịn và nhẵn cần sử dụng dòng điện có cường độ thấp để tạo ra mạch cắt mỏng, tốc độ hớt kim loại thấp. Như vậy năng suất cắt gọt và chất lượng bề mặt sau gia công là hai yếu tố tỉ lệ nghịch với nhau. Do đó với người vận hành cần phải lựa chọn hai yếu tố đó thật phù hợp với yêu cầu của sản phẩm để đạt được hiệu quả cao nhất.

Các yêu cầu về chất lượng sau gia công kèm theo đối với sản phẩm, phải được các định dựa trên cơ sở: Xem sản phẩm được làm từ vật liệu gì ? Chức năng của bề mặt đó trong hệ thống công nghệ, nó là bề mặt biên dạng cho sản phẩm hay là bề mặt tiếp xúc, lắp ghép với các bề mặt khác.

? Chất điện môi có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng bề mặt sau gia công.

- Độ dẫn điện của chất điện môi ảnh hưởng trực tiếp tới bề rộng của khe phóng tia lửa điện, do đó có tác động trực tiếp tới chất lượng sau gia công.

- Thành phần hoá học của chất điện môi có tác dụng trực tiếp tới thành phần hoá học của lớp kim loại bề mặt sản phẩm.

VD: Khi sử dụng chất điện môi là dầu thì người ta thấy rằng tỉ lệ Cacbon ở lớp kim loại bề mặt tăng đáng kể, ngược lại khi sử dụng nước làm chất điện môi thì hàm lượng Cacbon ở lớp kim loại bề mặt giảm đáng kể.

Cho nên người ta có xu hướng tiến hành nghiên cứu ra các bột kim loại để pha vào dung dịch điện môi để giảm bề rộng của khe hở phóng điện có tác dụng nâng cao chất lượng bề mặt ở bước gia công tinh, đồng

thời cải thiện được chất lượng bề mặt sau gia công nhờ lớp kim loại bề mặt đ• thẩm thấu được một số nguyên tố hoá học có lợi (Giống hiện tượng thấm Cacbon,Nitơ…).

III.5. Vật liệu sử dụng làm điện cực.

III.5.1. Yêu cầu của vật liệu sử dụng làm điện cực.

Mọi vật liệu có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt đều có thể sử dụng làm điện cực. Tuy nhiên để sử dụng được chúng một cách kinh tế và hiệu quả nhất thì các loại vật liệu được chọn làm điện cực phải thoả m•n các yêu cầu sau:

- Có tính dẫn điện tốt để dòng điện có thể truyền qua điên cực để tạo ra dòng phóng điện tia lửa điện.

- Có tính chất nhiệt vật lý tốt: Có độ dẫn nhiệt, khả năng nhận nhiệt, điểm nóng chảy và điểm sôi cao.

- Có độ bền mòn cao tức là độ bền vững trong gia công tia lửa điện. Đây là tiêu chuẩn quan trọng nhất. Nó đánh giá thông số độ bền mòn (E) được xác định bởi công thức.

E = ?.?.C.T2m (III.1)

Trong đó: - ? là hệ số dẫn nhiệt.

- ? là khói lượng riêng.

- C là nhiệt dung riêng.

- Tm là nhiệt độ nóng chảy.

- Có độ bền cơ học tốt, tức là phải có độ bền vững về hình dạng hình học khi gia công tia lửa điện. Có ứng suất riêng nhỏ.

- Có tính gia công tốt, nghĩa là phải dễ gia công.

- Là loại vật liệu thông dụng, dễ tìm và có giá thành thấp.

- Có khối lượng riêng nhỏ, để có thể chế tạo được điện cực có kích thước lớn mà vẫn không làm ảnh hưởng đến khả năng dịch chuyển của máy.

III.5.2. Các loại vật liệu thường được sử dụng làm điện cực.

Nhóm vật liệu thường được sử dụng làm điện cực là: Đồng, đồng thau, hợp kim nhôm, hợp kim Cu-W, Ag-W, Grafit, đồng điện phân… Trong đó đồng điện phân được sử dụng phổ biến nhất để làm dụng cụ điện cực. Hợp kim Cu-W, Ag-W có giá thành cao chỉ được sử dụng làm các điện cực nhỏ có độ chính xác cao, cần tính chất mài mòn thấp. Điện cực Grafit cũng có tính chất mài mòn thấp và hiệu quả làm việc cao nhưng lại có độ cứng thấp nên dễ dàng bị đánh vỡ tại các góc cạnh.

Người ta phân biệt 3 nhóm vật liệu làm điện cực như sau:

- Nhóm vật liệu kim loại: Đồng điện phân, đông thau, thép, Cu-W, Ag-W.

- Nhóm vật liệu phi kim loại: Grafit.

- Nhóm vật liệu pha trộn phi kim-kim loại: Đồng – Grafit.

Phạm vi sử dụng của các loại sử dụng của các kim loại làm điện cực phổ biến như sau:

• Nhóm vật liệu kim loại: Thường dùng là đồng điện phân và Cu-W.

+ Đồng điện phân: - Phần trăm của Cu ? 99,92% và tối đa 0,005%O2.

- Khối lượng riêng: ? = 8,9 (g/cm3)

- Điểm nóng chảy: tnc = 1083oC.

- Điện trở riêng: 0,0187 ?mm2/m.

Đồng điện phân được sử dụng nhiều trong gia công vật liệu là thép. Nó có thể được dùng lại nhiều lần để gia công thô và tinh. Việc gia công tạo hình cho các điện cực đồng là rất dễ dàng, tuy nhiên đồng vẫn khó gia công hơn Grafit. Trước khi sử dụng đồng điện phân làm điên cực ta phải tiến hành khử ứng suất dư để tránh phát biến dạng nhiệt không đều (xảy ra do nhiệt hình thành trong gia công) làm sai lệch kích thước và hình dạng chi tiết cần gia công. Điện cực làm bằng đồng điện phân có lượng hớt vật liệu cao và độ mòn nhỏ (tăng thời gian sử dụng cho điện cực và độ chính xác của sản phẩm sau gia công…).

Nhược điểm lớn nhất của điện cực làm bằng đồng điện phân là nặng và có độ gi•n nở nhiệt lớn nên không thích hợp cho việc chế tạo điện cực có kích thước lớn. Ngoài ra đồng điện phân mền nên dễ bị biến dạng cho nên khi sử dụng làm điện cực mảnh dẻ thì có hình dạng không ổn định. Khi tăng cường độ phóng điện thì điện cực sẽ bị mài mòn nhiều hơn.

+ Vật liệu Cu-W: - Gồm (65 ? 80)% W còn lại là Cu.

- Khối lượng riêng: ? = 15 ? 18 (g/cm3)

- Điểm nóng chảy: tnc = 2500oC.

- Điện trở riêng: (0,045 ? 0,055) ?mm2/m.

Hợp kim Cu-W là một hỗn hợp vật liệu được phát triển thông qua công nghệ luyện kim bột, trên cơ sở của Wolfram và đồng được trộn theo một tỉ lệ nhất định. Điện cực làm bằng hợp kim Cu-W có độ bền ăn mòn cao nhờ W , có tính dẫn điện cao nhờ Cu. Điện cực làm bằng Cu-W cũng cho chất lượng bề mặt sau gia công tương đương với điện cực làm bằng đồng điện phân, nhưng chúng lại có tính gia công chế tạo khó hơn.

Nhược điểm lớn nhất của hợp kim Cu-W là chúng có khối lượng riêng lớn và giá thành cao nên kích thước của điện cực bị giới hạn.

• Nhóm vật liệu phi kim.

Trong nhóm vật liệu phi kim này thì chỉ có Grafit được sử dụng phổ biến để làm điện cực.

Grafit: - Là Cacbon tinh khiết với tỷ lệ 0,1% tro.

- Khối lượng riêng: ? = 1,6 ? 1,85 (g/cm3)

- Độ bền g•y: 200 ? 700 kg/cm3.

- Điện trở riêng: 8 ? 15 ?mm2/m.

Grafit có cấu trúc gốm lên có độ bền nhiệt rất cao. Grafit thích hợp để gia công thép. Khi gia công thép nếu Grafit được nối với điện cực dương sẽ có độ mòn ít hơn so với đồng. Grafit có điện trở riêng lớn hơn nhiều lần so với đồng điện phân nên khi tăng cường độ cho dòng phóng điện thì khác với đồng Grafit có độ mòn điện cực là không đổi, chỉ khi dòng phóng tia lửa điện tăng rất cao (200A) mới có sự thay đổi về độ mòn của điện cực làm bằng Grafit.

Hình III 11: Trình tự chế tạo điện cực bằng Grafit.

Khả năng chế tạo điên cực bằng Grafit rất dễ dàng, nó được chế tạo nhanh hơn điên cực đồng 10 lần. Với khối lượng riêng thấp làm cho Grafit rất thích hợp làm các điện cực có kích thước lớn. Ngoài ra nó có độ bền nhiệt cao không bị nóng chảy ngay cả ở nhiệt độ 3600oC, grafit còn có độ bền xung nhiệt cao, ở môi trường không khí có nhiệt độ 480oC thì Grafit vẫn giữ được độ bền không đổi. Grafit có tính dẫn điện tốt, độ dẫn điện là 10 ??m. Độ dẫn nhiệt ở Grafit cao hơn hẳn một số kim loại và nó giảm khi mà nhiệt độ tăng. Độ d•n nở nhiệt của Grafit rất thấp, bằng 6.10-6/K chỉ bằng 1/6 độ gi•n nở nhiệt của đồng điện phân, nên nó giữ được kích thước chính xác của điện cực trong suốt quá trình gia công cơ và gia công xung .

Nhược điểm của Grafit là có độ dòn nên đôi khi bị mài mòn hoặc bị vỡ tại góc điện cực. Ngoài ra trong quá trình chế tạo điên cực tạo ra nhièu bụi than làm ô nhiểm nhà xưởng.

Do trên thị trường có hơn 100 loại Grafit khác nhau, cho nên việc lựa chọn loại vật liệu để làm điện cực ảnh hưởng rất nhiều đến năng suất gia công tia lửa điện và độ mòn điện cực của chúng.

Bảng III 3: Các loại Grafit của các nhà máy chế tạo khác nhau (tham khảo).

Chỉ số Độ hạt Uốn g•y Mật độ Độ cứng Độ rỗng Đạt được

Mác Grafit ??m) (N/mm2) (g/cm3)(Shore) %

VDI 21

Grafit nhóm C < 5 75 – 90 1,8 – 1,9 70 - 80 5 - 10

1 PocoEDM 3

Alectro G1700 2,5 91 1,83 70 6

2 Ringsdorf V940-V1364 3 90 1,90 80 11

3 Carbone Ellor +35 3 95 1,88 85 7

4 Alectro G1818 3 95 1,90 80 8

5 Novotec Technograph 45 3 95 1,90 90 10

6 Ringsdorf V1345 7 65 1,85 85 10

Grafit nhóm B < 20 50 – 70 1,85 60 - 75 10 – 15

VDI 25

1 Ringsdorf EK 88 10 50 1,85 75 10

2 Novotec Technograph 20/25 10 50 1,85 58 10

3 Erograph 70

Alectro G1700 15 50 1,85 60 12

4 Carbone Ellor 10/12 20 -- 1,85 65 7/10

5 Ringsdorf V1345 15 45 1,73 85 15

Grafit nhóm A > 10 < 50 < 1,85 < 65 10 – 20

VDI 30

1 Carbone Ellor +25 20 -- 1,82 65 10

2 Novotec Technograph 15 10 42 1,78 54 15

3 Erograph 50

Alectro G500 10 42 1,78 54 20

4 Ringsdorf EK 86/85 10 33 1,75 55 12,5

• Nhóm vật liệu pha trộn phi kim - kim loại.

Với cặp vật liệu Grafit - Cu là điển hình:

- Khối lượng riêng: ? = 2,4 ? 3,2 (g/cm3)

- Độ bền g•y: 700 ? 900 kg/cm3.

- Điện trở riêng: 3 ? 5 ?mm2/m.

Nhờ có Cu nên vật liệu grafit-Cu có độ bền gẫy cao hơn hẳn so với grafit, có điện trở riêng giảm nên tăng được tính dẫn điện. Vật liệu grafit-Cu có giá thành cao nhưng lại có độ cứng vững tốt hơn grafit nên thường được sử dụng để làm các điện cực nhỏ khi gia công các chi tiết có độ chính xác cao.

• Nhóm vật liệu khác: Bao gồm Volfram, nhôm, Molipden và một số hợp kim cứng có thể sử dụng làm điện cực trong một số trường hợp đặc biệt khi cần gia công lỗ sâu, gia công với điện cực rộng v.v… Bảng tổng hợp về một số vật liệu thường sử dụng để làm điện cực

Bảng III 4: Thông số công nghệ của một số vật liệu làm điện cực.

Vật liệuĐiên trở riêng

?mm2/m. Điểm nóng chảy

OK Điểm sôi

OK Khả năng truyền nhiệt

Cal/(s*cm*grad)

Wolfram 0,05 3643 6273 (200C),(5000C)

Đồng điện phân (99,8% Cu, 0,2%O) 0,017 1356 2613 0.93 (200C)

0,85 (5000C)

Đồng- Wolfram

(72%Cu-28%W) 0,04 - 5100 (200C),(5000C)

Grafit >11 Không chảy 3773 90W/mK

III.5.3. Kích thước của điện cực.

Chúng ta đ• biết rằng độ chính xác của lòng khuôn phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của kích thước điện cực được sử dụng để gia công. Do đó kích thước của điện cực được xác định theo yêu cầi của biên dạn cần gia công.

Ta sử dụng một ví dụ xác định kích thước của một điện cực dùng để gia công xung tạo lỗ có kích thước (D) bề mặt có chiều cao nhấp nhô cực đại (Rmax) để minh hoạ quá trình xác định kích thước của điện cực:

Kích thước của điện cực được xác định bởi công thức sau:

d = D – 2.FS – 2.Rmax. (Gia công thô) (III.2)

d = D – 2.FS (Gia công tinh) (III.3)

Trong đó: - D là kích thước của lỗ cần gia công.

- FS là khe hở phóng điện giữa lòng khuôn và điện cực.

- Rmax là độ cao nhấp nhô cực đại của bề mặt sau gia công.

III.6. Chất điện môi trong gia công tia lửa điện.

Chất điện môi (Dielectric) có 4 nhiêm vụ chính như sau:

- Cách điện.

- Ion hoá

- Làm nguội.

- Vận chuyển phoi.

• Cách điện:

Nhiệm vụ quan trọng nhất của chất điện môi là cách điện giữa điện cực và phôi. Nó bảo đảm rằng sự cách ly giữa điện cực và phôi khi khe hở giữa chúng đủ hẹp. Chỉ khi nào khe hở giữa chúng đạt một giá trị nhất định thì mới cho phép phóng tia lửa điện đi qua. Nếu khe hở càng nhỏ thì lượng hớt vật liệu và độ chính xác in hình trong gia công càng tăng.

Chất điện môi được sử dụng trong thực tế ít khi là nguyên chất. Vì vậy trước khi đi vào vùng gia công, nó phải đi qua một hệ thống lọc. Mặc dù vậy, vẫn luôn luôn còn sót lại các phần tử tế vi của vật liệu được hình thành trong quá trình gia công. Điều này phải được tính tới trong quá trình lựa chọn chất điện môi.

• Ion hoá:

Chất điện môi phải tạo điều kiện tối ưu cho quá trình phóng điện, nghĩa là nó phải có khả năng ion hoá vào đúng thời điểm chuẩn bị phóng điện. Điều này giúp cho sự tập trung năng lượng ở kênh plasma tạo điều kiện cho quá trình hớt vật liệu khi phóng tia lửa điện.

Đến khi xung bị ngắt thì chất điện môi phải dừng quá trình ion hoá, tạo đều kiện để sự phóng tia lửa điện tiếp theo sẽ xẩy ra tại vị trí khác tác động đến phôi (tránh hiện tượng phóng tia lửa điện sớm không đúng vào vị trí cần thiết). Chất điện môi cũng bao trùm kênh phóng điện, nhờ đó tạo được độ tập trung mật độ năng lượng cao tại một số vị chí làm tăng hiệu quả cho quá trình phngs tia lửa điện.

• Làm nguội:

ở kênh phóng điện, trong một khảng thời gian cực ngắn (cỡ phần triệu giây), nhiệt độ có thể lên tới 100000C. Nhiệt xuất hiện ở đây cần phải được chuyển đi, nếu không thì độ mòn điện cực sẽ tăng nên. Bề mặt phôi cũng sẽ bị hư hại do quá nhiệt.

Bản thân chất điện môi cũng không được phép quá nhiệt. Bởi vì sự quá nhiệt sẽ làm cho chất điện môi dễ bị phân huỷ thành khí và cacbon tự do. Khi này có tác dụng mở rộng kênh phóng điện không mong muốn, dẫn đến làm giảm lượng hớt vật liệu. Còn các cặn cacbon sẽ lắng xuống bề mặt của điện cực sẽ gây ra hiện tượng ngắn mạch.

Vì vậy cần phải tạo ra một dòng chảy liên tục đi qua khe hở phóng điện để làm nguội cả điện cực và phôi.

• Vận chuyển phôi liệu:

Nếu chất điện môi bị bẩn sẽ gây ra sự in hình không chính xác và các khuyết tật quá trình sẽ tăng nên. Sự bẩn của chất điện môi chủ yếu là do các phân tử đ• bị ăn mòn còn lơ lửng hoặc lắng đọng trong khe hở phóng điện. Một tỷ lệ quá lớn của các phần tử này dẫn đến sự phóng điện thất hướng và gây ra sai số in hình, nguy cơ tạo hồ quang và ngắn mạch tăng lên.

Vì vậy, phải có một hệ thống dòng chảy của chất điện môi liên tục qua khe hở phóng điện để vận chuyển hết các phẩn tử đ• được ăn mòn ra khỏi vùng gia công và bảo đảm chất điện môi trong khe hở phóng điện là sạch. Dòng chảy mang theo các phần tử đ• được ăn mòn sẽ được đưa vào hệ thống lọc để tạo ra chất điện môi sạch, để đưa vào vùng gia công.

III.6.1. Các loại chất điện môi.

Cho đến nay, có hai loại chất điện môi được sử dụng chủ yếu cho hai phương pháp gia công tia lửa điện khác nhau đó là:

- Hydrocacbo: Chủ yếu sử dụng cho gia công xung định hình.

- Nước khử khoáng: Chủ yếu sử dụng cho gia công cắt dây.

Ngoài ra trên thị trường thế giới mới xuất hiện một loại chất điện môi mới dựa trên thành phần chính là nước. Nó có độ nhớt cao hơn nước và hiệu quả làm mát tốt hơn dầu. Nó được sử dụng chủ yếu cho gia công xung định hình với điện cực grafit lớn và bước dòng điện gia công lớn. Do đó nó có lượng hớt vật liệu cao. Vì chất điện môi này có thành phần chính là nước nên dòng điện dò là rất lớn khi gia công tinh. Nó làm cho khó nhận ra bề mặt tinh và độ nhám Ramax ? 10?m.

Các tiêu chuẩn như thành phần hoá học, độ nhớt… sẽ quyết định chất lượng và khả năng áp dụng của chất điện môi.

III.6.2. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của chất điện môi.

- Độ bền lâu, ít hao phí.

- Vệ sinh: Không hại da, không độc, dễ ngửi.

- Có điểm cháy tương đối cao (Khó cháy).

- Có mật độ và độ đậm đặc nhất định.

- Có độ trong suốt để tiện quan sát vùng gia công.

- Có độ nhớt nhất định.

- Có khả năng dẫn điện dưới một điều kiện nhất định.

- Cách điện ở điều kiện bình thường.

- Có khả năng chịu điện áp.

- Có khả năng bị ion hoá.

- Có khả năng mang huyền phù.

- Có khả năng lọc sạch.

- Giá cả phải chăng.

Trong các tiêu chuẩn đánh giá kể trên thì tiêu chuẩn độ nhớt của chất điện môi được đặt lên hàng đầu. Bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến kênh phóng điện. Độ nhớt đặc trưng cho “ma sát trong” là trở lực của chất lỏng đối với sự cháy. Độ nhớt đo bằng (mm2/s).

- Độ nhớt quyết định đến sự mở rộng của kênh phóng điện.

- Độ nhớt của chất điện môi càng cao thì kênh phóng điện càng được tập trung hơn, hiệu quả phóng điện càng cao hơn.

Khi gia công thô, ta nên sử dụng chất điện môi có độ nhớt cao, thường thì giá trị độ nhớt đạt đến 4 mm2/s. Còn tới khi gia công tinh thì ta sử dụng chất điện môi có độ nhớt thấp hơn, thông thường là 2 mm2/s.

Trong thực tế sử dụng, để tránh phải thay đổi chất điện môi nhiều lần trong quá trình gia công người ta thường sử dụng chất điện môi có độ nhớt trung bình cho cả hai lần gia công thô và tinh. Tuy nhiên cần lưu ý rằng, khi gia công tinh và rất tinh thì chất điện môi phải được chảy qua các khe hở phóng điện rất nhỏ. Khi đó để đạt hiệu quả gia công tốt nhất ta phải sử dụng chất điện môi có độ nhớt thấp.

III.6.3. Các yếu tố an toàn của chất điện môi.

Do nhiệt độ trong khe hở phóng điện giữa hai điện cực rất cao đ• làm cho bản thân chất điện môi trở nên rất nóng. Vì thể cần phải tránh sử dụng các loại chất điện môi có điểm cháy thấp (dễ cháy). Mặt khác phải chắc chắn rằng khi chất khí bốc hơi ra khỏi chất điện môi và các sản phẩm lắng cặn của chất điện môi không gây hại đến sức khoẻ của người đứng vận hành máy. Với các chất điên môi mà cơ sở là nước thì dòng điện dò gỉ là rất lớn khi đó sẽ gây bất lợi cho việc gia công tinh.

Hình III 12: Biểu đồ sử dụng chất điện môi.

Trong quá trình gia công không được sử dụng nước khử khoáng làm chất điện môi, vì bề mặt điện cực sẽ cho dòng điện dò quá lớn.

III.6.4. Cách thức vận chuyển chất điện môi.

Việc vận chuyển vật phẩm sau gia công ra khỏi vùng gia công được hỗ trợ bởi các phương pháp sục rửa (tạo dòng chảy thường xuyên) của chất điện môi qua vùng đang gia công.

Hình III 13: Sơ đồ các loại dòng chảy chất điện môi.

Các phương pháp tạo dòng chảy thường được sử dụng cho máy EDM thương mại là: Dòng chảy bên ngoài (Hình IV.12.a) , dòng chảy áp lực (từ điện cực hoặc phôi) (Hình IV.12.b), dòng chảy hút (qua điện cực hoặc phôi) (Hình IV.12.c,e), dòng chảy phối hợp (Hình IV.12.f), dòng chảy nhắp… trong đó dòng chảy ngoài được sử dụng phổ biến và thông dụng hơn cả. Điểm lợi thế của dòng chảy bên ngoài hoàn toàn độc lập với cặp điện cực, chất điện môi được đưa vào trực tiếp khe hở phóng điện nhờ điều khiển được hướng của dòng chảy.

Các lỗi của dòng chảy.

- Lỗi do áp lực cao và sự dung động: Do áp lực cao của dòng chảy, điện cực có thể chịu một đối kháng rất mạnh. Tác động động của dòng chảy đối với điện cực giống như một kích thuỷ lực, đặc biệt khi lòng khuôn sâu và hẹp. Các điểm trên điện cực khi chịu áp lực cao có thể bị rung động làm cho vị trí giữa điện cực và phôi có thể bị sai khác ảnh hưởng tới biên dạng cần gia công.

-Lỗi do sự giảm áp lực dòng chảy: Khi khe hở phòng điện hẹp và dài thì áp lực dòng dung môi sẽ giảm mạnh ở cuối hành trình, điều đó làm các phần tử bị ăn mòn không thoát khỏi vùng gia công, gây ra hiện tượng tắc nghẽn khe hở phóng điện, làm sai khác hình dạng lòng khuôn.

III.6.5. Vài trò của chất điện môi.

Từ các phân tích ở trên ta nhận thấy rằng chất điện môi có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình gia công tia lửa điện. Nó không chỉ ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất gia công mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của bề mặt gia công.

Qua thí nghiệm người ta đ• thấy rằng chất lượng của bề mặt phụ thuộc rất nhiều vào chủng loại và thành phần trong dung dịch chất điện môi đ• sử dụng trong quá trình gia công.

VD: Nếu sử dụng chất điện môi là nước thì sau khi gia công bằng phương pháp tia lửa điện người ta thấy lớp bề mặt hàm lượng Cacbon giảm đi đáng kể. Còn khi sử dụng dầu làm dung dịch điện môi thì lớp bề mặt của sản phẩm sau khi gia công hàm lượng Cacbon tăng lên đáng kể.

Như vậy nếu tiến hành pha hợp lý các bột kim loại đặc biệt vào trong dung dịch điện môi thì chất lượng bề mặt sau gia công sẽ được cải tiến đáng kể. Vì một hàm lượng nhất định kim loại này sẽ thẩm thấu vào bề mặt sản phẩm để cải thiện cơ tính cho sản phẩm (Giống như quá trình thấm C, N cho chi tiết trong quá trình nhiệt luyện).

III.7. Xu hướng phát triển trong lĩnh vực gia công tia lửa điện ở tương lai.

Để mở rộng khả năng gia công cho phương pháp tia lửa điện. Các nhà khoa học đang nghiên cứu và cải tiến khả năng gia công tia lửa điện theo các xu hương sau:

- Không cần sử dụng dung dịch điện môi. Theo họ thì một môi trường sạch có tính chất cách điện lý tưởng như là chất điện môi, việc vận chuyển vật phẩm sau gia công sẽ nhờ tốc độ của dòng khí thổi ra khỏi vùng gia công. Đây là phương pháp đang trong giai đoạn đầu được nghiên cứu và phát triển, những kết quả ban đầu từ các thí nghiệm đơn giản đ• khẳng định tính thực tế của vấn đề.

- Trong dung dịch điện môi có pha thêm bột kim loại để tăng khả năng dẫn điện cho chất điện môi, nhờ đó trong quá trình gia công tinh thì chiều rộng khe hở phóng điện cần thiết sẽ được thu hẹp lại nhờ đó mà chất lượng bề mặt gia công sẽ tăng lên, đồng thời chất lượng bề mặt cũng được cải tiến đánh kể.

- Cải tiến động cơ điều khiển để dụng cụ điện cực có khả năng thực hiện được nhiều chuyển động hơn (gia công được nhiều loại biên dạng hơn) hay là có gia tốc lớn hơn để điện cực có thể tiện sát bề mặt cần gia công hơn.

- Nghiên cứu và cải tiến để tìm ra các loại vật liệu mới để làm dụng cụ điện cực cho độ mòn là ít nhất để nâng cao tuổi thọ làm việc của dụng cụ.

- Nghiên cứu phát triển mạch điều khiển điện tử để có thể phát ra được các loại xung mới tác động tới quá trình phóng điện trong quá trình gia công, nhờ đó mà chất của bề mặt sau gia công có chất lương cao hơn (Trường đại học Luven đ• chứng minh khi sử dụng xung mới ??? thì lớp HAZ gần như là không có).

- Tiếp tục nghiên cứu các biện pháp gia công mới thực hiện nhờ quá trình phóng tia lửa điện. VD: Phay tia lửa điện...

- Nghiên cứu và phát triển công nghệ gia công Micro EDM, gia công các loại vật liệu mới như là: Vật liệu gốm, vật liệu Silicon… để mở rộng thị trường cho gia công tia lửa điện.

- Lưu ý tới việc kế thừa và phát huy các kiến thức, kinh nghiệm của người vận hành máy khi gia công.

Chương IV. Thiết kế và lập quy trình công nghệ gia công biên dạng lòng khuôn.

Khuôn là một sản phẩm của cơ khí, được sử dụng để định hình cho một chủng loại sản phẩm có hình dáng và vật liệu nhất định. Nó được cấu tạo từ nhiều chi tiết cơ khí khác nhau, các chi tiết cơ khí này lắp ráp lại với nhau theo một trình tự nhất định để tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh, để tại đây vật liệu sau khi được gia nhiệt sẽ nóng chảy được bơm vào, được làm nguội để tạo ra sản phẩm có hình dạng đạt yêu cầu. Bởi vậy để khuôn chế tạo ra được các sản phẩm nhựa đạt yêu cầu thì các chi tiết lắp ráp nên nó phải được chế tạo đạt độ chính xác về kích thước và chất lượng bề mặt nhất định.

• Xác định đường lối công nghệ.

Để quá trình thiết kế và chế tạo khuôn đạt hiệu quả cao nhất, cả về kinh tế (chi phí cho thiết kế, gia công thấp nhất) và kỹ thuật (chất lượng của sản phẩm sau gia công cao nhất), thì việc lập ra quy trình công nghệ để chế tạo sản phẩm phải phù hợp với điều kiện sản xuất hiện tại của nơi sản xuất và hình thức sản xuất (qui mô của sản xuất).

Do khuôn được thiết kế và chế tạo theo nhu cầu của khách, để đáp ứng công việc sản xuất ra một loại mặt hàng nhựa nào đó (kiểu dáng và loại vật liệu nhất định) một cách nhanh nhất, kịp thời đáp ứng nhu cầu

tiêu dùng của thị trường. Cho nên việc qui mô của sản xuất và chế tạo khuôn là dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ: Số lượng sản phẩm mỗi loại cần chế tạo ít, sản phẩm không có tính lặp lại, chu kỳ lặp lại hầu như là không có…

Như vậy để phù hợp với qui mô chế tạo sản phẩm thì việc lập quy trình công nghệ gia công chế tạo sản phẩm, được thiết kế dựa theo nguyên tắc tập chung nguyên công. Theo nguyên tắc này thì các qui trình công nghệ để gia công các biên dạng cần thiết trên chi tiết theo thiết kế được gộp lại một cách tối đa, để thực hiện gia công chế tạo một cách liên tục trên một máy công cụ nhất định. Nhờ đó mà độ chính xác chung của khuôn được nâng cao, do đ• hạn chế được sai số gá đặt gây ra.

• Chọn phương pháp gia công.

Căn cứ vào hình thức chế tạo sản phẩm khuôn, nhận thấy phương pháp chế tạo phù hợp nhất cho dạng sản xuất khuôn chính là:

- Sử dụng các loại máy hiện đại có độ chính xác gia công và quỹ đạo chuyển động tạo hình phóng phú. Có như vậy mới có khả năng chế tạo được các biên dạng phức tạp đạt độ chính xác cao, trong khi số lượng sản phẩm chế tạo ít.

VD: Các loại máy CNC, máy gia công bằng phương pháp tia lửa điện…

- Sử dụng các loại đồ gá vạn năng như: Êtô, mâm cặp, bàn từ… chứ không sử dụng các loại đồ gá chuyên dùng (tốn thời gian thiết kế và lắp đặt đồ gá).

- Quá trình cắt gọt kim loại tiến hành theo phương pháp già gá và cắt thử.

Loại máy, dụng cụ cắt, thông số gia công… sẽ được trình bày cụ thể ở mỗi bước gia công.

Dưới đây là hai máy sử dụng chủ yếu cho công việc gia công biên dạng lòn khuôn. Đó là máy phay P1050-CNC hoặc máy phay Manho DMU 60T và máy gia công tia lửa điện Hurco Spark 900.

Bảng IV 1: Thông số kỹ thuật của máy phay P1050-CNC như sau:

Tên gọi Đơn vị Giá trị

Kích thước của bàn máy X,Y. mm 425x1524

R•nh T. mm 16x4x80

Hành trình: X,Y,Z. mm 1000x500x500

Động cơ: X,Y,Z. -- DC Servo mm

Độ chính xác định vị. mm 0,005/300

Độ chính xác lặp lại. mm ? 0,003

Tốc độ chạy nhanh. mm/phút 5000

Tốc độ chạy khi cắt gọt. mm/phút 1-3000

Lỗ côn trục chính. -- BT 40

Công suất trục chính. kW 5,5 – 7,5

Tốc độ trục chính. Vòng/phút 60 – 6000

Tải trọng. Kg 600

Bộ điều khiển. -- hidenhain

Hình IV 1: Máy phay điều khiển số P1050-CNC.

Bảng IV 2: Thông số kỹ thuật của máy gia công xung Hurco Spark 900:

CHARACTERISTICS SPECIFICATIONS

Performance

Accuracy (Positionning).

Repeatability.

Rosolution.

Rapid traverse poiition rate for X,Y and Z axes. ? 10 ?m.

? 5 ?m.

? 1 ?m.

600 mm/min.

Stock Removal (Graphite Electrode) Max. stock removal/min.

Wear 1% polarity +ve.

Max. stock polarity –ve.

Min. wear available.

Finest surface finish. 570 cu mm.

650 cu mm.

< 0,5%.

21 VDI

Stock removal (Copper Electrode) Max. stock removal/min.

Wear 1% polarity +ve.

Min. wear available.

Finest surface finish. 390 cu mm.

< 0,5%.

16 VDI

Maximum generator output. 60 amps.

45/100/200/300 Volts.

Physical and Drive Limits.

Table size.

Area covered by quill.

Work tank size.

Vertical travel of quill.

Distancefrom tooling face to surface of table.

Max. depth of dielectric over table.

Type of electrode mouning.

Max. weight on quill.

Max. weight of workpiece on table 550 mm x 350 mm.

270 mm x 190 mm.

874 mm x 480 mm.

265 mm.

Max. 440 mm.

Min. 175 mm.

220 mm.

Optional.

100 kg.

300 kg.

Machine Dimernstions

Height max.

Height min.

Width.

Depth.

Net Weight. 2084 mm.

1822 mm.

1100 mm.

1450 mm.

1750 kg.

Filter Unit Dimensions

Height

Width

Depth 890 mm.

840 mm.

700 mm.

Volume of dielectric required

Power Service 220/600 Volts.

3 phase

50 Cycle supply

7 kVA

Hình IV 2: Máy gia công xung tia lửa điện Hurco Spark 900.

Hình IV 3: Hình dạng của máy cắt dây HITACHI 3D.

Máy cắt dây Hitachi 3D có thể gia công được các lỗ có kích thước nhỏ, biên dạng phức tạo, đồng thời chất lượng bề mặt biên dạng sau gia công đạt được là rất cao. Rất thích hợp cho việc chất tạo điện cực có biên dạng là mặt phẳng.

IV.1. Điều kiện kỹ thuật của khuôn.

* Các yêu cầu kỹ thuật cho khuôn gồm có:

Do khuôn ta thiết kế có kết cấu là khuôn ba tấm cho nên trong quá trình thiết kế và gia công phải chú ý tới các vấn đề sau.

- Chốt dẫn hướng của khuôn phải có đủ độ dài làm việc và độ cứng vững cần thiết để khuôn làm việc được ổn định trong thời gian dài. Vì trong quá trình làm việc, các tấm khuôn trước và sau luôn phải thực hiện các chuyển động tịnh tiến vào ra, để tạo các khoảng không gian làm việc cần thiết như là: Tạo không gian mang hình dạng sản phẩm (khi đóng khuôn) và tạo khoảng không gian cần thiết để lấy sản phẩm ra (khi mở khuôn) sau khi quá trình làm nguội sản phẩm kết thúc.

- Các tấm khuôn sau, tấm giữa và khuôn trước phải được cố định trong suốt quá trình bơm nhựa vào lòng khuôn.

- Độ bóng của biên dạng lõi và lòng khuôn phải đạt ?8 trở nên (Ra ? 0,63).

- Độ nhẵn bóng và độ song song của các bề mặt phân khuôn phải đảm bảo để quá trình đóng khuôn được hoàn toàn kín khít để hạn chế hiện tượng ba via.

- Khoảng không gian làm việc của khuôn phải phù hợp với khoảng không gian của máy ép nhựa.

- Các kênh dẫn nhựa phải có kích thước thích hợp tạo điều kiện để nhựa điền đầy lòng khuôn nhanh nhất mà lượng nhựa tiêu tốn ít nhất.

- Các chi tiết phải chế tạo theo đúng yêu cầu của bản vẽ để khi lắp giáp lại chúng với nhau thì khuôn có khả năng làm việc tốt.

Hình IV 4: Kết cấu chung của khuôn ép nhựa ba tấm.

IV.2. Lựa chọn vật liệu thích hợp để chế tạo các chi tiết.

Khuôn được cấu tạo từ rất nhiều chi tiết khác nhau, có điều kiện làm việc khác nhau. Cho nên tuỳ theo điền kiện làm việc cụ thể của chi tiết mà lựa loại vật liệu thích hợp để vừa bảo đảm thời gian sử dụng lẫn yêu cầu về giá thành.

- Đối tấm áo khuôn (áo khuôn) chỉ mang nhiệm vụ che chắn và bảo vệ lòng khuôn nên vật liệu để chế tạo ra nó không yêu cầu cao lắm ta chỉ cần sử dụng thép C45 là đủ.

- Đối với lòng khuôn vật liêu được lựa chọn vừa có tính gia công tốt lại pải có lý tính thích hợp, vì khuôn làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao (nhiệt độ để gia công PP) lại chịu áp lực lớn nên rất dễ bị biến dạng.

Trước nhu cầu đó của thị trường, các h•ng sản xuất lớn đ• xây dựng các mác thép tiêu chuẩn sử dụng trong lĩnh vực gia công chế tạo khuôn mẫu. Do đó em chọn thép Stavax (20X13) có thành phần hoá học như sau:

Thành phần hoá học C Mn Mn Cr Smax Si

0,35 0,9 0.45 13.0 0,005 0,50

Tiêu chuẩn AISI 420, SF-420, HPM-38, STAVAX.

Tình trạng Đ• tôi và ram, độ cứng đạt 28 ? 34 HRC

Kích thước của phôi dùng để chế tạo tấm lòng khuôn như sau:

Hình IV 5: Kích thước phôi thép dùng để chế tạo lòng khuôn trước.

Hình IV 6: Kích thước phôi thép dùng để chế tạo lòng khuôn sau.

*) Đặc điểm của chủng loại thép này như sau:

Stavax là thép hợp kim Crôm không gỉ đ• được tôi và ram sẵn, có các đặc tính kỹ thuật sau:

- Khả năng chống gỉ cao.

- Khả năng đánh bóng tốt.

- Khả năng chống mài mòn cao.

- Khả năng gia công dễ dàng.

- Độ cứng đồng nhất mọi kích thước.

- Chi phí bảo dưỡng khuôn thấp.

*) Lý tính:

Truyền nhiệt

(W/m.k) 20 350 700

20.0 23.0 26.2

Gi•n nở nhiệt

(10-6m/m.k) 20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700

10.5 11.0 11.0 11.5 - - -

*) Các chế độ nhiệt luyện:

Cách nhiệt luyện Nhiệt độ (oC) Cách làm nguội Đô cứng đạt được

ủ mềm 760 ? 800 Trong lò 230 HB.

Tôi 1020 ? 1050 Trong dầu 56 HRC.

Ram 100

200

300

400

500

600 ---

---

---

---

---

--- 56 HRC.

55 HRC.

52 HRC.

51 HRC.

52 HRC.

40 HRC.

Còn các tấm khác hoặc các chi tiết khác trong khuôn được sử dụng theo tiêu chuẩn hoá. Cho nên đặt mua về rồi chế tạo thêm cho phù hợp với bản thiết kế.

Lưu ý: Ta chỉ cần lựa chọn vật liệu cho các chi tiết cần chế tạo mà thôi, còn các chi tiết theo tiêu chuẩn thì vấn đề vật liệu cũng được chuẩn hóa sẵn rồi.

IV.3. Lập phương án thiết kế và chế tạo lòng khuôn.

Sản phẩm nhựa được tạo ra trên nguyên tắc bơm nhựa nóng chảy vào khoảng không gian kín có hình dạng của sản phẩm cần chế tạo để nhựa được định hình nhờ làm nguội tạo ra sản phẩm sẽ được lấy ra. Do đó việc đầu tiên rất quan trọng là lựa chọn bề mặt phân khuôn thích hợp với kết cấu của sản phẩm để:

- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế và chế tạo được hai lòng khuôn.

- Hình dạng của sản phẩm sau khi ép ra có hình dạng đẹp nhất, tốn ít nguyên liệu nhất, tốn ít công sửa chữa nhất.

- Sản phẩm sau khi làm nguội lấy ra nhanh và dễ nhất.

Sau đó ta tiến hành thiết kế hình dạng của hai tấm khuôn: Một tấm mang hình dạng trong của chi tiết gọi là lõi khuôn và một tấm trên đó mang hình dạng bên ngoài của sản phẩm gọi là lòng khuôn. Để khuôn làm việc hiệu quá trên hai tấm khuôn này ta phải thiết kế một số bộ phận có tác dụng: Định vị trí giữa hai khuôn với nhau; làm nguội khuôn nhanh…Nhưng vẫn không ảnh hưởng tới khối khuôn cơ sở. Vậy trên khuôn cần có các bộ phận sau:

- Biên dạng cần thiết để tạo hình cho sản phẩm.

- Biên dạng để lắp thêm chi tiêt cố định vị trí giữa hai khuôn.

- Hệ thống kênh dẫn nhựa vào lòng khuôn.

- Hệ thống làm mát khuôn.

- Kết cấu sử dụng để lắp ghép với các bộ phẩn khác trong khuôn.

Vậy kết cấu chung của hai tấm khuôn có dạng như sau.

Hình IV 7: Kết cấu của tấm lõi khuôn trước.

Hình IV 8: Kết cấu của tấm lòng khuôn sau.

Như vậy sẽ có hai phương án thiết kế chế tạo ra hai tấm khuôn trước và sau:

- Khuôn liền khối là khuôn được chế tạo một tấm có vật liệu đồng nhất như hình vẽ trên.

- Khuôn lắp ghép là khuôn được chế tạo từ 2 tấm có vật liệu khác nhau có kết cấu như hình vẽ trang sau.

Hình IV 9: Tấm lõi khuôn và tấm lòng khuôn ghép lại với nhau.

Tiến hành phân tích điều kiện làm việc và khả năng chế tạo cũng như sửa chữa giữa hai loại khuôn lắp ghép và liền tấm thì khuôn lắp ghép có các ưu và nhược điểm sau:

? Ưu điểm:

- Rút ngắn thời gian công hơn, do có thể gia công đồng thời 2 tấm của 1 khuôn tại hai vị trí khác nhau.

- Nâng cao tuổi thọ làm việc của khuôn, do lựa chọn được vật liệu hợp lý để làm biên dạng khuôn mà vẫn tiết kiệm được vật liệu đắt tiền.

- Rút ngắn thời gian chế tạo chung của khuôn nhờ sử dụng các tấm khuôn có kích thước đ• tiêu chuẩn hoá sẵn.

- Hạn chế tỉ lệ phế phẩm trong quá trình gia công chế tạo biên dạng khuôn.

- Việc tiến hành sử chữa và bảo dưỡng khuôn được thuận lợi và dễ dàng.

? Nhược điểm:

- Khối lượng công việc cần phải gia công nhiều hơn.

- Đòi hỏi máy gia công phải có độ chính xác vị trí tốt hơn (yêu cầu lắp ghép và làm việc). Bởi vì đối với mỗi lòng khuôn thì tấm áo khuôn và tấm lòng khuôn được gia công tại hai máy khác nhau.

Nhược điểm của khuôn lắp ghép hoàn toàn có thể khắc phục được do các máy gia công hiện đại ngay nay (như là máy CNC) có độ chính xác gia công lặp lại đạt được cớ một vài ?m trên một hành trình chạy dao.

Do đó em lựa phương án thiết kế và gia công hai lòng khuôn ở dạng khuôn lắp ghép.

IV.4. Lập Qui trình công nghệ gia công chế tạo lòng khuôn.

Việc gia công cắt gọt hết lượng kim loại dư để tạo ra sản phẩm có hình dạng đạt yêu cầu, đều được thực hiện trên máy điều khiển số P1050-CNC. Do vậy việc thiết lập chương trình điều khiển cho máy trong mỗi bước gia công cũng là vấn đề cần phải giải quyết. Để tăng năng suất cho quá trình chế tạo và đảm bảo chất lượng sản phẩm chế tạo ra sau mỗi nguyên công thì:

- Đối với các bước gia công đơn giản như: Khoan lỗ, phay mặt phẳng, phay hốc có dạng khối phẳng… thì việc lựa chọn dụng cụ cắt và chương trình điều khiển được người công nhân vận hành máy, lập trình trực tiếp bằng tay trên bảng điều khiển của máy.

- Đối với các bề mặt gia công có biên dạng phức tạp (dạng 3 D) như là biên dạng ở mỗi lòng khuôn. Công việc lựa chọn dao cụ và chương trình điều khiển máy sẽ được người thiết kế tạo ra nhờ sử dụng phần mềm CAM (DEL-CAM).

IV.4.1. Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn trước.

IV.4.1.1. Trình tự công nghệ gia công tấm áo khuôn trên.

Hình IV 10: Hình dạng tấm khuôn trước ở dạng phôi trước gia công.

Hình IV 11: Kết cấu của tấm áo khuôn trước cần gia công.

Căn cứ vào hình dạng của phôi sau khi mua về theo tiêu chuẩn trước khi gia công (Hình IV 10) và hình dạng và kết cấu của tấm khuôn trước ta đ• thiết kế (Hình IV 11).

*) Nhận thấy rằng để từ phôi chế tạo ra được tấm áo khuôn đạt yêu cầu kỹ thuật phục vụ tốt cho công việc, ta cần phải tiến hành các công việc sau:

- Gia công phần hốc hình chữ nhật có kích thước 240x140mm sâu 30 mm tạo vị trí đặt lõi khuôn vào.

- Hệ thống lỗ để xỏ Bulong chìm M8 qua.

- Gia công 4 hốc chữ nhật để lắp nên côn.

- Gia công hệ thống dẫn dung dịch làm mát khuôn.

- Gia công hệ thống kênh dẫn nhựa.

*) Trình tự các nguyên công chế tạo tấm khuôn trước nhươ sau:

Thứ tự Nội dung công việc.

1 Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công chế tạo.

2 Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên B.

3 Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên D.

4 Trên bề mặt A tiến hành gia công chế tạo các biên dạng sau:

- Phay hốc chữ nhật có kích thước 240H7x140H7 mm sâu 30 mm.

+ Khoan lỗ f20 sâu 32,5 mm ở tâm phôi.

+ Gia công thô tạo hốc chữ nhật 239,8x139,8 sâu 30 mm.

+ Gia công tinh tạo hốc chữ nhật 240H7x140H7 sâu 30 mm.

- Gia công hệ thống làm mát lòng khuôn trước:

+ Phay 4 lỗ f20 sâu 33,5 mm.

+ Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 56 mm.

- Gia công hốc lắp nêm côn:

+ Hai hốc côn 7o có kích thước 110x20x17 mm bán kính lượn R6.

+ Hai hốc côn 7o có kích thước 80x20x17 mm bán kính lượn R6.

5 Trên bề mặt C tiến hành gia công chế tạo các biên dạng sau:

- Gia công hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8 qua.

+ Phay 6 lỗ f14 sâu 10 mm.

+ Khoan 6 lỗ f9 sâu 30 mm.

- Gia công hệ thống kênh dẫn nhựa vào lòng khuôn.

+ R•nh có tiết diện tròn R3 rộng 6mm sâu 4 mm.

+ Hốc hình cầu có bán kính R = 5mm sâu 6 mm.

+ Gia công lỗ f12 sâu 5 mm.

+ Gia công hệ thống lỗ f4 sâu 30 mm để chuẩn bị xung lỗ dẫn nhựa.

6 Gia công xung một phần lỗ của hệ thống kênh dẫn nhựa.

7 Mài phẳng đáy C của tấm khuôn trên.

8 Tiến hành mài phẳng bề mặt phân khuôn.

9 Tiến hành gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên:

- Đánh bóng toàn bộ biên dạng lõi khuôn đạt độ bóng cần thiết.

- Tiến hành mài 4 hốc ăn khớp với nên côn.

- Tiến hành đánh bóng lòng kênh dẫn nhựa đạt độ bóng yêu cầu.

- Tiến hành taro ren M12 cho các ống dẫn dung dịch làm mát.

IV.4.1.2. Thiết kế các nguyên công.

IV.4.1.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công.

Tiến hành kiểm tra phôi xem có đạt yêu cầu kỹ thuật hay không:

- Kích thước của phôi có đạt x x hay không.

- Bề mặt phôi đ• là bề mặt tinh đạt độ bóng cấp 5.

- Không tồn tại các khuyết tật: nứt, rạn, rỗ…

….

IV.4.1.2.2. Nguyên công 2: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên B.

• Sơ đồ định vị (Trang sau):

• Định vị:

Hai mặt phẳng D và A của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, vì sử dụng hai mặt phẳng để định vị. Cho nên ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình gia công chế tạo tại các vị trí thích hợp.

• Kẹp chặt:

Để phôi không bị dịch chuyển khi chịu các lực cắt gọt tác dụng nên. Ta chỉ cần quay trục vít của êtô làm má động chuyển động lại gần phôi tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết để cố định phôi.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (các thông số kỹ thuật tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Chọn dụng cụ cắt:

Quá trình gia công được tiến hành nhờ sử dụng mũi khoan làm bằng thép gió có f10,5 mm chiều dài cắt > 120 mm.

IV.4.1.2.3. Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên D. .

• Sơ đồ định vị (Trang sau):

• Định vị:

Do hai mặt phẳng B và A của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình gia công tại các vị trí thích hợp.

Các quá trình tiếp theo tiến hành hoàn toàn giống như nguyên công 2.

IV.4.1.2.4. Nguyên công 4: Gia công biên dạng trên mặt phẳng A của phôi.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Nhờ sử dụng mặt phẳng đáy C làm mặt phẳng định vị, ta đ• khống chế được 3 bậc tự do của phôi trước khi kẹp chặt phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt sơ bộ để cố định phôi một cách tương đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà và tiến hành điều chỉnh lại vị trí của phôi để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Các thông số kỹ thuật của máy tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Dụng cụ cắt: Tuỳ theo biên dạng cần gia công và chất lượng của bề mắt sau gia công mà chọn dụng cụ cắt cho phù hợp. Cụ thể.

- Để gia công được hốc chữ nhật có kích thước 240x140 mm sâu 30 mm đạt cấp chính xác 7 độ bóng bề mặt cấp 4 á5 là 10 á 5?m. Ta tiến hành gia công theo trình tự sau.

+ Khoan lỗ có đường kính f20 mm sâu 32,5 mm ở tấm của phôi bằng mũi khoan để chuẩn bị tiến hành phay hốc chữ nhật đạt kích thước yêu cầu.

+ Gia công thô, hốc chữ nhật kích thước 239,8x139,8 mm sâu 30 mm bằng dao phay ngón có f20 mm, Z = 5.

+ Gia công tinh hốc chữ nhật đạt kích thước x mm sâu 30 mm bằng dao phay ngón f20 mm, Z = 5.

- Gia công hệ thống làm mát.

+ Gia công 4 lỗ f20 sâu 33,5 mm bằng dao ngón f20 mm, Z = 2.

+ Gia công 4 lỗ f10,5 sâu 56 mm bằng mũi khoan thép gió f10,5 mm.

- Gia công hốc lắp nêm côn:

+ Gia công hai hốc côn 7o có kích thước 80x20x17 mm bán kính lượn R6 mm bằng dao phay f12 mm có hai r•nh cắt mài côn 7o dài 17 mm.

+ Gia công hai hốc côn 7o có kích thước 110x20x17 mm bán kính lượn R6 mm bằng dao phay f12 mm có hai r•nh cắt mài côn 7o dài 17 mm.

IV.4.1.2.5. Nguyên công 5: Gia công các biên dạng có trên mặt phẳng C.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Nhờ sử dụng mặt phẳng đáy A làm mặt phẳng định vị, ta đ• khống chế được 3 bậc tự do của phôi trước khi kẹp chặt phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc có phương vuông góc với mặt phẳng định vị, có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt phôi một cách tương đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà và điều chỉnh lại vị trí của phôi để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để tạo lực kẹp chặt W cần thiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Các thông số kỹ thuật của máy tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Dụng cụ cắt: Tuỳ theo biên dạng và chất lượng bề mắt sau gia công mà lựa chọn dụng cụ cắt cho phù hợp.Cụ thể:

- Gia công lòng kênh dẫn nhựa từ bạc phun vào lòng khuôn.

Hình IV 12: Kết cấu của kênh dẫn nhựa tới lòng khuôn.

Căn cứ vào kết cấu của kênh dẫn nhựa, ta sử dụng các loại dụng cụ cắt sau để chế tạo các biên dạng phù hợp với thiết kế.

+ Gia công lòng kênh rộng 6mm sâu 4 mm bằng dao phay cầu vạn năng có đường kính trục dao f6 mm và bán kính đỉnh cầu R = 3.

+ Gia công hốc hình cầu có bán kính R = 5mm sâu 6 mm bằng dao phay cầu vạn năng có đường kính trục dao f10 mm còn bán kính đỉnh cầu R = 5.

+ Gia công lỗ f12 sâu 5 mm bằng dao ngón có f12 mm, Z = 2.

+ Gia công lỗ f4 sâu 25 mm bằng mũi khoan ruột gà .

- Gia công hệ thống lỗ dùng để lắp lòng khuôn bằng Bulong chìm M8.

+ Gia công 6 lỗ f14 sâu 10 mm bằng dao ngón f14 mm, Z = 2.

+ Gia công 6 lỗ f9 sâu 30 mm bằng mũi khoan ruột gà f9 mm.

IV.4.1.2.6. Nguyên công 6: Gia công một phần của hệ thống kênh dẫn nhựa.

Ưu điểm của khuôn ba tấm là có khả năng tách dời được kênh dẫn nhựa và sản phẩm ra khỏi khuôn một cách rất nhanh chóng và hoàn toàn tự động. Do đó để kênh dẫn nhựa có thể thoát ra khỏi khuôn một cách nhanh tróng và thuận lợi nhất thì kết cấu của dẫn nhựa đảm bảo độ bóng và hình dạng tốt. Cho nên khi gia công hệ thống dẫn nhựa qua tấm khuôn trước, ta phải lắp chặt lòng khuôn trên vào tấm áo khuôn trên để gia công đồng thời hai chi tiết cùng một lúc. Như vậy mới đáp ứng được độ chính xác vị trí và hình dạng côn đều cho hệ thống lỗ dẫn nhựa.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng phân khuôn 1 của tấm áo khuôn làm mặt phẳng định vị, mặt phẳng đáy này sẽ khống chế 3 bậc tự do cho phôi, trước khi kẹp chặt phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc có phương vuông góc với mặt phẳng định vị, có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt sơ bộ để cố định phôi một cách tơơng đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà và điều chỉnh lại vị trí của phôi để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay xung Hurco Spack 900 điều khiển theo chương trình (Các thông số kỹ thuật của máy tham khảo thêm Bảng V.2)

• Dụng cụ cắt:

Dụng cụ cắt trong quá trình gia công bằng xung điện chính là điện cực. Do đó hình dạng của điện cực phải được chế tạo tương đồng với biên dạng cần gia công.

• Quá trình lập chương trình gia công xung định hình tiến hành như sau:

? Bước 1: Chọn vật liệu và hình dạng của điện cực.

Điện cực bằng đồng có hình dạng và kích thước như sau:

Hình IV 13: Hình dạng điện cực đồng dùng để gia công xung lỗ côn.

Điện cực đồng dùng để gia công xung được chế tạo băng phương pháp tiện thông thường, sau đó được đánh bóng bằng giấy giáp để đạt độ bóng yêu cầu. Hình dạng của điện cực được xác định theo hình dạng và kích thước của biên dạng cần gia công sau khi đ• loại trừ bớt phần khe hở phóng điện là 0,055 mm đôi với nguyên công gia công tinh lần cuôi cùng.

? Bước 2: Chọn các tham số gia công tia lửa điện xung định hình đối với sự đấu cực, sự phóng điện và điều khiển khe hở.

- Sự đấu cực: điện cực là cực dương.

- Các tham điều khiển tới quá trình gia công như: Thông số phóng tia lửa điện, thông số điều khiển khe hở, thông số kết thúc quá trình gia công, thông số ngăn ngừa lỗi… được lựa chọn phù hợp với chế độ gia công thô, bán tinh hay là gia công tinh sẽ được biểu diễn trong bảng điều khiển chương trình gia công.

? Bước 3: Chọn điểm Zero chương trình từ điểm Zero của phôi (W).

Điểm gốc phôi W là điểm chính giữa của phôi.

? Bước 4: Xác định các toạ độ gia công.

- Hai toạ độ OX và OY dùng để xác định vị trí cần gia công.

- Toạ độ OZ dùng để xác định chiều sâu cần gia công.

(Sơ đồ trang sau)

Hình IV 14: Sơ đồ toạ độ định vị điện cực khi gia công xung lỗ côn.

? Bước 5: Xác định kế hoạch gia công.

Kế hoạch gia công (trình tự gia công) được diễn ra theo thứ tự sau.

- Thực hiện chuyển động điện cực theo trục OZ đến khoảng cách an toàn cách mặt trên của phôi 2mm.

- Đưa điện cực đến vị trí xuất phát (vị trí cần gia công) X?, Y?.

- Gia công xung định hình đến chiều sâu Z yêu cầu.

+ Gia công thô (gia công phá) đạt chiêu sâu: - 15,000 mm.

+ Gia công bán tinh lần 1 đạt chiều sâu: - 30,000 mm.

+ Gia công bán tinh lần 2 đạt chiều sâu: - 58,885 mm.

+ Gia công tinh lần cuối đạt chiều sâu: - 58,890 mm

- Sau khi gia công đạt chiều sâu cần thiết thực hiện rút dụng cụ lên theo trục Z đến một độ cao thích hợp, để chuẩn bị cho quá trình gia công tại vị trí tiếp theo.

? Bước 6: Viết chương trình gia công.

Chương trình gia công được viết theo các tham số công nghệ đa được xác định sẵn theo sổ tay công nghệ hoặc theo kinh nghiệm của người thợ đứng máy. Đối với máy gia công xung định hình Hurco Spark 900 chương trình gia công như sau:

STP End Depth Strike Volts POL AMPS ON Time OFF Time GAP VoltsServo Gain ARC SUPP Time Dwell Time Lift

1

2

3

4 -15.000

-30.000

-58.885

-58.890 45

100

200

300 POS

POS POS POS 6

8

7

3 115

128

72

40 11

12

7

5 48

48

48

52 25

25

25

25 30

30

30

30 1.4

1.2

0.8

0.8 6.0

8.0

10.0

10.0

IV.4.1.2.7. Nguyên công 7: Mài mặt phẳng đáy C của tấm áo khuôn trên.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Sử dụng mặt phẳng đáy C của phôi để định vị, mặt phẳng đáy này sẽ khống chế 3 bậc tự do của phôi trước khi kẹp chặt cố định phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi lực hút nam châm điện do bàn từ sinh ra.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy mài phẳng bàn hình chữ nhật 3B724. Công suất của động cơ là 30kW.

• Dụng cụ cắt:

Đá mài có đường kính D = 200 mm, chiều rộng B = 40 mm.

IV.4.1.2.8. Nguyên công 8: Mài mặt phẳng phân khuôn trên lõi khuôn.

• Sơ đồ định vị (Trang sau).

• Định vị:

Sử dụng mặt phẳng đáy C của phôi để định vị, mặt phẳng đáy này sẽ khống chế 3 bậc tự do của phôi trước khi kẹp chặt phôi cố định để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi lực hút nam châm điện do bàn từ sinh ra.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy mài phẳng bàn hình chữ nhật 3B724. Công suất của động cơ là 30kW.

• Dụng cụ cắt:

Đá mài có đường kính D = 200 mm, chiều rộng B = 40 mm.

IV.4.1.2.9. Nguyên công 9: Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên

Các công việc trong nguyên công nay gồm có:

- Mài bóng toàn bộ biên dạng lõi khuôn.

- Mài một bề mặt của hốc côn ăn khớp với nên côn lắp trên cụm khuôn sau.

- Mài bóng toàn bộ biên dạng lòng kênh dẫn nhựa .

- Tiến hành taro ren M12 cho các đầu ống dẫn dung dich làm mát.

Tuỳ theo tính chất của công việc gia công mà có thể tiến hành gia công trên mặt bàn máp hoặc kẹp chi tiết trên êtô.

Chú ý: Nguyên công mài mặt phẳng là nguyên công bảo đảm loại hết các ba vía, vết sước phát sinh khi vận chuyển phôi qua các bước gia công trước nhằm bảo đảm độ phẳng cần thiết cho chi tiết khi lắp ráp. Do đó ta chi cần để lượng dư 0,25 mm cho nguyên công mài là đả bảo đảm được các yêu cầu đ• để ra.

IV.4.2. Qui trình công nghệ gia công lõi khuôn trước.

IV.4.2.1. Lập tiến trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn trước.

Căn cứ vào hình dạng của phôi trước gia công (Hình IV 5) và sau gia công.

Hình IV 15: Hình dạng và kết cấu của tấm lòng khuôn sau gia công.

*) Nhận thấy rằng để từ phôi chế tạo ra được tấm áo khuôn đạt yêu cầu kỹ thuật thì ta cần phải tiến hành các công việc sau:

- Gia công phôi tinh mua về đạt kích thước 240x140x60 mm.

- Gia công hệ thống làm mát lòng khuôn.

- Gia công hệ thống lỗ ren để bắt Bulong chìm M8.

- Gia công biên dạng lòng khuôn.

- Gia công hệ thống dẫn nhựa vào lòng khuôn.

- Tiến hành sửa chữa các sai xót nhỏ (nếu có) trước khi lắp ghép với các chi tiết khác của khuôn.

*) Trình tự các nguyên công gia công lòng khuôn trước nhươ sau:

Thứ tự Nội dung công việc.

1 Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công.

2 Gia công chiều rộng phôi đạt kích thước 140h7 mm.

3 Gia công chiều dài phôi đạt kích thước 240h7 mm.

4 Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 125 mm trên bề mặt bên B.

5 Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 120 mm trên bề mặt bên D.

6 Gia công hệ thống các lỗ trên bề mặt C của phôi,

- Gia công 4 lỗ ?10,5 sâu 20 mm để dẫn dung dịch làm mát.

- Gia công 6 lỗ ?6 sâu 20 mm để taro ren M8.

- Gia công 6 lỗ ?2,5 sâu 25 mm để chuẩn bị xung lỗ dẫn nhựa.

- Gia công vát mép phôi một lượng 10mmx45o.

7 Tiến hành sửa nguội phôi để lắp được vào hốc ở áo khuôn trên.

8 Trên bề mặt A tiến hành gia công biên dạng lõi khuôn.

9 Gia công xung tạo r•nh đạt kích thước cần thiết trên lõi khuôn.

10 Gia công xung sơ bộ hệ thống lỗ dẫn nhựa vào lòng khuôn.

11 Gia công xung thủng lỗ dẫn nhựa vào lòng khuôn.

12 Tiến hành mài phẳng bề mặt phân khuôn.

13 Tiến hành gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên:

- Đánh bóng toàn bộ biên lõi khuôn đạt độ bóng cần thiết.

- Tiến hành mài 4 hốc ăn khớp với nên côn.

- Đánh bóng lòng kênh dẫn nhựa.

- Taro ren M12 cho đường ống dẫn dung dịch làm mát.

IV.4.2.2. Thiết kế các nguyên công.

IV.4.2.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công cơ.

Tiến hành kiểm tra phôi sau khi mua về trước khi dùng để chế tạo tấm áo khuôn xem có đạt yêu cầusau hay không:

- Kích thước của phôi x x hay không.

- Độ nhẵn bóng bề mặt đạt cấp 5.

- Không tồn tại các khuyết tật: nứt, rạn, rỗ…

- Phôi có đạt độ cứng 28 ? 34 HRC.

……

IV.4.2.2.2. Nguyên công 2: Phay chiều rộng phôi đạt kích thước140h7.

• Sơ đồ định vị:

• Định vị:

Do hai mặt phẳng D và A của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình gia công chế tạo tại các vị trí cần thiết.

• Kẹp chặt:

Để phôi không bị dịch chuyển khi chịu các lực cắt gọt tác dụng nên. Ta chỉ cần quay trục vít của êtô làm má động chuyển động lại gần phôi tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết để cố định phôi.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Các thông số kỹ thuật của máy tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Chọn dụng cụ cắt: Để gia công chiều rộng của phôi đạt kích thước 140 mm đạt độ bóng 5 ?m. Ta sử dụng dao phay mặt đầu có đường kính D = 100 mm chiều cao của dao H = 39 mm có Z = 10 răng để tiến hành gia công thô và tinh.

• Lượng dư gia công.

- Gia công thô: Bề rộng cắt B = 60 mm còn chiều sâu cắt t = 2 mm.

- Gia công tinh: Bề rộng cắt B = 60 mm còn chiều sâu cắt t = 0,2 mm.

IV.4.2.2.3. Nguyên công 3: Phay chiều dài phôi đạt kích thước 240 h7

• Sơ đồ định vị (Trang sau):

• Định vị:

Do hai mặt phẳng C và E của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình gia công chế tạo tại các vị trí cần thiết.

• Kẹp chặt:

Để phôi không bị dịch chuyển khi chịu các lực cắt gọt tác dụng nên. Ta chỉ cần quay trục vít của êtô làm má động chuyển động lại gần phôi tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết để cố định vị trí của phôi.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Các thông số kỹ thuật của máy tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Chọn dụng cụ cắt: Để gia công chiều rộng của phôi đạt kích thước 140 mm đạt độ bóng 5 ?m. Ta sử dụng dao phay mặt đầu có đường kính D = 100 mm chiều cao của dao H = 39 mm có Z = 10 răng. Thực hiện cắt thô và cắt tinh để vừa đạt được năng suất gia công lẫn chất lượng bề mắt sau gia công.

• Lượng dư gia công.

- Gia công thô: Bề rộng cắt B = 60 mm còn chiều sâu cắt t = 2 mm.

- Gia công tinh:Bề rộng cắt B = 60 mm còn chiều sâu cắt t = 0,2 mm.

IV.4.2.2.4. Nguyên công 4: Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B.

• Sơ đồ định vị (Trang sau):

• Định vị:

Do hai mặt phẳng D và A của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình tại các vị trí cần thiết trên phôi.

• Kẹp chặt:

Để phôi không bị dịch chuyển khi chịu các lực cắt gọt tác dụng nên. Ta chỉ cần quay trục vít của êtô làm má động chuyển động lại gần phôi tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết để cố đinh phôi.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Các thống số kỹ thuật về máy tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Chọn dụng cụ cắt:

Sử dụng mũi khoan làm bằng thép gió có f10,5 mm để gia công hệ thống lỗ theo yêu cầu thiết kế.

IV.4.2.2.5. Nguyên công 5: Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 120 mm trên bề mặt bên D.

Nhận thấy rằng nguyên công 5 này hoàn toàn giống như nguyên công 4 chỉ khác mỗi sơ đồ định vị mà thôi. ở nguyên công 4 ta sử dụng mặt phẳn đáy D và 1 mặt bên để định vị phôi còn ở nguyên công này ta sử dụng bề mặt B và một mặt bên làm mặt phẳng định vị, do vậy ta chỉ cần tiến hành đảo lại ví trí của phôi so với êtô, tức là tiến hành quay phôi đi một góc 180o thì quá trình gia công được thực hiện hoàn toàn tương tư như nguyên công 4.

IV.4.2.2.6. Nguyên công 6: Gia công hệ thống các lỗ có trên bề mặt C.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng đáy C của phôi làm mặt phẳng định vị, nhờ sử dụng mặt phẳng này mà ta đ• hạn được chế 3 bậc tự do của phôi trước khi kẹp chặt phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt sơ bộ để cố định phôi một cách tơơng đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà và điều chỉnh lại vị trí của phôi để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Các thống số kỹ thuật về máy tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Dụng cụ cắt: được lựa chọn tuỳ thuộc vào yêu cầu cần gia công.

- Sử dụng mũi khoan thép gió ?2,5 mm để gia công 6 lỗ ?2,5 sâu 25 mm chuẩn bị cho nguyên công xung lỗ dẫn nhựa.

- Sử dụng mũi khoan thép gió có đường kính 6 mm để gia công 6 lỗ ?6 để taro lỗ ren M8.

- Sử dụng mũi khoan thép gió có đường kính 10,5 mm để gia công 4 lỗ ?10,5 để dẫn dung dịch làm mát.

- Sử dụng dao phay ngón thép gió có đường kính 20 mm để gia công vát mép tấm phôi 10mmx45o.

IV.4.2.2.7. Nguyên công 7: Gia công nguội phôi để ghép vào áo khuôn.

Để hạn chế ảnh hưởng sai số của mối lắp giữa lòng khuôn với vỏ khuôn tới độ chính xác khi lắp ráp lòng khuôn và lõi khuôn lại với nhau. Ta cần sử dụng chuẩn thống nhất khi gia công hai biên dạng của lòng khuôn khi không thể gia công chúng trong 1 lần gia công được. Do vậy ta cần tiến hành lắp ráp tấm phôi lòng khuôn vào tấm áo khuôn sau đó mới tiến hành gia công biên dạng lõi khuôn. Do sai số của dao cụ và chế độ cắt ảnh hưởng tới hình dạng của hốc chữ nhật 240x140mm sâu 30 mm trên tấm áo khuôn. Cho nên ta cần tiến hành sử nguội tấm lòng khuôn để bảo đảm ví trí lắp của tấm lòng khuôn.

- Mài lại bốn mặt xung quanh của phôi bằng tay.

- Taro ren M8 tại các vị trí dùng để bắt bulong M8.

- Taro ren M12 cho các đầu của ống dẫn dung dịch làm mát lõi khuôn .

Tuỳ theo tính chất của công việc mà tiến hành gia công trên bàn máp hoặc kẹp chặt phôi bằng êtô.

IV.4.2.2.8. Nguyên công 8: Gia công biên dạng lõi khuôn.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng đáy C của phôi làm mặt phẳng định vị, nhờ sử dụng mặt phẳng này mà ta đ• hạn được chế 3 bậc tự do của phôi trước khi kẹp chặt phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt sơ bộ để cố định phôi một cách tơơng đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà và điều chỉnh lại vị trí của phôi để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Các thống số kỹ thuật về máy tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Dụng cụ cắt: Được lựa chọn theo bề mặt biên dạng cần gia công và chế độ gia công (S,V,t).

Do bề mặt cần gia công có biên dạng phức tạp đồng thời chất lượng sau gia công yêu cầu rất cao. Cho nên yêu cầu quỹ đạo chuyển động của dụng cụ cắt phải trong quá trình gia công, phải thực hiện được các chuyển động tạo hình phức tạp lại có độ chính xác cao. Để phục vụ cho quá trình lập chương trình để máy gia công được biện dạng lòng khuôn ta sử dụng phẩm mềm DEL-CAM.

* Trình tự tạo dựng chương trình gia công bằng phần mềm DEL-CAM.

Bước 1: Dựng mô hình bề mặt chi tiết cần gia công.

Ta sử dụng mô hình khung dây sau đó dựng mô hình bề mặt (đây là cách làm đơn giản và hiệu quả nhất đối với những bề mặt không quá đặc biệt). Đây là bước khó thực hiện nhất trong toàn bộ quá trình tạo dựng chương trình gia công, nó đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững các dạng bề mặt cơ bản, sử dụng thành thạo các công cụ thiết kế của DEL-CAM để dựng được mô hình nhanh chóng và chính xác bề mặt cần gia công.

Bước 2: Thiết lập kế hoạch gia công.

Sau khi có được mô hình của bề mặt cần gia công. Ta tiến hành hoạch định các nguyên công thiết và trình tự thực hiện các nguyên công này để gia công được các bề mặt chi tiết đạt yêu cầu.

Bước 3: Xác định biên giới gia công.

Chính là việc chỉ ra một hay nhiều congtua kín hoặc hở bao quanh vùng cần gia công tương ứng với mỗi nguyên công.

Bước 4: Chọn dụng cụ cắt.

Chọn dụng cụ cắt ở đây là chọn lựa một trong những dụng cụ cắt đ• khai báo trong thư viện dụng cụ tương ứng với nguyên công hiện hành, các thông số của dụng cụ cắt như: Hình dạng, chiều dài, đường kính… đ• khai báo khi định nghĩa dụng cụ.

Bước 5: Chọn các thông số công nghệ cho quá trình gia công.

Các thông số công nghệ cho quá trình gia công bao gồm: Bước tiến cắt F (mm/ph), bước tiến nhanh, bước tiến thẳng của dụng cụ, chiều và tốc độ của trục chính S (vg/ph), khi gia công có tưới dung dịch trơn nguội hay không…

Bước 6: Xác định phương án chạy dao.

ở bước này chúng ta phải tiến hành mở một đường chạy dao (Tool path). Một đường chạy dao bao gồm một chuỗi các thủ tục mà nó được gọi khi định nghĩa cho một quá trình gia công. Mỗi thủ tục VD: POCKET, PROFILE, SURMILL… được tạo ra bằng cách gọi mọt hàm gia công chứa các dừ liệu mô tả các thuộc tính hình học tương ứng, các thông số gia công và các khối dịch chuyển của dao.

Bước 7: Thiết lập thông số hình học cho đường chạy dao.

Các thông số hình học của đường chạy dao bao gồm: Cách thức chạy dao (hình chiếu bằng của đường chạy dao); hướng tiến dao: cắt thuận, cắt nghịch hay là hỗn hợp; khoảng cách giữa hai lần dịch dao ngang.

Bước 8: Tính toán đường chạy dao.

Phần mềm CAM sẽ sử dụng các dữ liệu của các quá trình trên để tính toán ra các đường chạy dao được hiện thị trên màn hình cùng với chi tiết cần gia công, dữ liệu của đường chạy dao sẽ được ghi lại trong tệp dữ liệu CL-data file. Phần mềm cho phép người hiệu chỉnh các điểm không phù hợp của đường chạy dao này trực tiếp trên màn hình đồ hoạ.

Bước 9: Mô phỏng quá trình gia công.

Mô phỏng quá trình gia công là sử dụng các mô hình đồ hoạ: Phôi, dao… để diễn tả trước quá trình gia công sẽ diễn ra ở thực tế trên màn hình. Mô hình của dụng cụ cắt được dẫn theo đường chạy dao đ• tính toán được. Dựa vào diến biến trong quá trình mô phỏng và kết quả sau khi gia công nhờ mô phỏng, ta có thể đánh giá được các vấn đề: Dao, đường chạy dao, chất lượng bề mặt sau gia công, năng suất gia công, khả năng an toàn cho máy, dao, phôi… se diến ra trong trình gia công có tốt hay không. Nhờ đó ta có thể

phát hiện được các yếu tố chưa hợp lý để có những sửa chữa kịp thời trước khi tiến hành gia công chế tạo thực trên phôi.

Bước 10: Tạo ra chương trình NC cho hệ thống điều khiển máy CNC.

Chương trình điều khiển số được trình xử lý Post-Proccessor ghi ra đĩa phù hợp với ngôn ngữ dùng để điều khiển máy CNC khai báo, dữ liệu để xuất ra chương trình NC chính là CL-data file với nhiều ngôn ngữ lập trình tương thích với các bộ điều khiển số hiện có như là: Fanuc, Denford, Heindehain, Maho…

Bước 11: Truyền dữ liệu sang máy CNC.

Chương trình điều khiển số được truyền vào bọ nhớ của máy CNC và tiến hành điều khiển quá trình gia công thực. Đối với các chương trình dài có thể cắt nhỏ chương trình và chuyền từng đoạn một vào máy để gia công phôi.

Hình IV 16: Quy trình tạo chương trình điều khiển số nhờ phần mềm CAM.

• Các thông số về phôi cần qua tâm khi thiết lập chương trình gia công:

- Kích thước của phôi: 240x140x60 mm.

- Độ cứng của vật liệu: 28 ? 34 HRC.

- Gốc toạ độ dùng để lập chương trình gia công.

- Các thông số công nghệ gia công (S,v,t) tương ứng với loại dạo cụ.

Các loại dao phay hay được sử dụng gồm có.

(a) (b) (c) (d)

(a) Dao phay trụ có nhieu lưỡi cắt (dao phay ngón).

(b) Dao phay cầu có 2 lưỡi cắt.

(c) Dao phay trụ có 2 lưỡi cắt.

(d) Dao phay trụ có 2 lưỡi cắt ở đỉnh dao mài cầu bán kính R.

IV.4.2.2.9. Nguyên công 9: Gia công xung các r•nh của lòng khuôn.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng C của phôi làm mặt phẳng định vị, mặt phẳng đáy này sẽ khống chế 3 bậc tự do cho phôi trước khi kẹp chặt phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt sơ bộ để cố định phôi một cách tơơng đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay xung Hurco Spack 900 điều khiển theo chương trình (Các thống số kỹ thuật về máy tham khảo thêm Bảng V.2 )

• Dụng cụ cắt:

Dụng cụ cắt trong quá trình gia công bằng xung điện chính là điện cực. Do đó hình dạng của điện cực phải được ché tạo tương đồng với hình dạng của biên dạng cần gia công.

• Quá trình lập chương trình gia công xung định hình tiến hành như sau:

? Bước 1: Chọn vật liệu và hình dạng của điện cực.

Điện cực bằng đồng có hình dạng và kích thước như Hình IV 17.

Khe hở phóng điện FS = 0,05 mm cho lần gia công tinh lần cuối cùng.

Hình IV 17: Các điện cực đồng dùng để gia công xung r•nh.

Điện cực đồng dùng để gia công xung sâu r•nh đạt chiêu sâu và biên dạng yêu cầu được chế tạo bằng phương pháp cắt dây để đạt kích thước yêu cầu. Hình dạng của điện cực được xác định theo hình dạng và kích thước của biên dạng cần gia công sau khi đ• loại trừ bớt khe hở phóng điện là 0,05 mm đối với nguyên công gia công tinh lần cuôi cùng.

? Bước 2: Chọn các tham số gia công tia lửa điện xung định hình đối với sự đấu cực, sự phóng điện và điều khiển khe hở.

- Sự đấu cực: điện cực là cực dương.

- Các tham điều khiển tới quá trình gia công như: Thông số phóng tia lửa điện, thông số điều khiển khe hở, thông số kết thúc quá trình gia công, thông số ngăn ngừa lỗi… được lựa chọn phù hợp với chế độ gia công thô, bán tinh hay là gia công tinh sẽ được biểu diễn trong bảng điều khiển chương trình gia công.

? Bước 3: Chọn điểm Zero chương trình từ điểm Zero của phôi (W).

Điểm gốc phôi W là điểm chính giữa của phôi.

? Bước 4: Xác định các toạ độ gia công.

Chức năng của các trục toạ độ trong việc xác định vị trí của điện cực trong quá trình gia công như sau.

- Hai toạ độ OX và OY dùng để xác định vị trí cần gia công.

- Toạ độ OZ dùng để xác định chiều sâu cần gia công.

Hình IV 18: Sơ đồ toạ độ định vị điện cực khi gia công xung r•nh.

? Bước 5: Xác định kế hoạch gia công.

Kế hoạch gia công (trình tự gia công) được diễn ra theo thứ tự sau.

Sử dụng điện cực 1 và 2 tiến hành gia công r•nh trên phôi có dạng nêm côn sâu 23,37 mm. Sau đó sử dụng điện cực 3 xung tiếp r•nh đạt chiều sâu 26,42 mm.

* Đối với điện cực 1 và 2 quá trình gia công như sau:

- Thực hiện chuyển động điện cực theo trục OZ đến khoảng cách an toàn cách mặt trên của phôi 2mm.

- Đưa điện cực đến vị trí xuất phát (vị trí cần gia công) X?, Y?.

- Gia công xung định hình đến chiều sâu Z yêu cầu.

+ Gia công thô (gia công phá) đạt chiêu sâu: - 22,000 mm.

+ Gia công bán tinh lần 1 đạt chiều sâu: - 23,350 mm.

+ Gia công bán tinh lần 2 đạt chiều sâu: - 23,365 mm.

+ Gia công tinh lần cuối đạt chiều sâu: - 23,370 mm

- Sau khi gia công đạt chiều sâu cần thiết thực hiện rút dụng cụ lên theo trục Z đến một độ cao thích hợp, để chuẩn bị cho quá trình gia công tại vị trí tiếp theo.

* Đối với điện cực 3 quá trình gia công như sau:

- Thực hiện chuyển động điện cực theo trục OZ đến khoảng cách an toàn cách mặt trên của phôi 2mm.

- Đưa điện cực đến vị trí xuất phát (vị trí cần gia công) X?, Y?.

- Gia công xung định hình đến chiều sâu Z yêu cầu.

+ Gia công thô (gia công phá) đạt chiêu sâu: - 24,000 mm.

+ Gia công bán tinh lần 1 đạt chiều sâu: - 26,400 mm.

+ Gia công bán tinh lần 2 đạt chiều sâu: - 26,415 mm.

+ Gia công tinh lần cuối đạt chiều sâu: - 26,424 mm

- Sau khi gia công đạt chiều sâu cần thiết thực hiện rút dụng cụ lên theo trục Z đến một độ cao thích hợp, để chuẩn bị cho quá trình gia công tại vị trí tiếp theo.

? Bước 6: Viết chương trình gia công.

Chương trình gia công được viết theo các tham số công nghệ đa được xác định sẵn theo sổ tay công nghệ hoặc theo kinh nghiệm của người thợ đứng máy. Đối với máy gia công xung định hình Hurco Spark 900 chương trình gia công như sau:

* Khi gia công bằng điện cực 1 hoặc 2 thì chương trình gia công như sau:

STP End Depth Strike Volts POL AMPS ON Time OFF Time GAP VoltsServo Gain ARC SUPP Time Dwell Time Lift

1

2

3

4 -22.000

-23.350

-23.365

-23,370 100

100

200

300 POS

POS POS POS 6

8

7

3 115

128

72

40 11

12

7

5 48

48

48

52 25

25

25

25 30

30

30

30 1.4

1.2

1.0

0.8 7.0

8.0

9.0

10.0

* Khi gia công bằng điện cực 3 thì chương trình gia công như sau:

STP End Depth Strike Volts POL AMPS ON Time OFF Time GAP VoltsServo Gain ARC SUPP Time Dwell Time Lift

1

2

3

4 -24.000

-26.400

-26.415

-26.424 100

100

200

300 POS

POS POS POS 4

6

5

2 85

115

54

37 8

11

5

5 52

48

48

52 25

25

25

25 30

30

30

30 1.2

1.1

0.8

0.6 6.0

7.0

8.0

10.0

IV.4.2.2.10. Nguyên công 10: Gia công một phần của hệ thống dẫn nhựa.

• Sơ đồ gia công.

Các quá trình gia công tiếp theo được thực hiện hàn toàn giống như nguyên công 6 (IV.4.1.2.6) trong quy trình công nghệ gia công tấm áo của khuôn trên.

…

IV.4.2.2.11. Nguyên công 11: Gia công xung thủng lỗ dẫn nhựa.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng phân khuôn 1 của tấm lòng khuôn làm mặt phẳng định vị, nhờ sử dụng mặt phẳng để định vị ta đ• khống chế 3 bậc tự do trước khi tiến hành kẹp chặt để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt sơ bộ để cố định phôi một cách tương đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy, tiến hành rà và điều chỉnh lại vị trí của phôi để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chuyển động của điên cực.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay xung Hurco Spack 900 điều khiển theo chương trình (Các thống số kỹ thuật về máy tham khảo thêm Bảng V.2).

• Dụng cụ cắt:

Dụng cụ cắt trong quá trình gia công bằng xung điện chính là điện cực. Do đó hình dạng của điện cực phải đưịưc chế tạo theo biên dạng cần gia công.

• Quá trình lập chương trình gia công xung định hình tiến hành như sau:

? Bước 1: Chọn vật liệu và hình dạng của điện cực.

Điện cực bằng đồng có hình dạng và kích thước như Hình IV 19.

Hình IV 19: Hình dạng của điện cực đồng để xung lỗ miệng phun.

? Bước 2: Chọn các tham số gia công tia lửa điện xung định hình đối với sự đấu cực, sự phóng điện và điều khiển khe hở.

- Sự đấu cực: điện cực là cực dương.

- Các tham điều khiển tới quá trình gia công như: Thông số phóng tia lửa điện, thông số điều khiển khe hở, thông số kết thúc quá trình gia công, thông số ngăn ngừa lỗi… được lựa chọn phù hợp với chế độ gia công thô, bán tinh hay là gia công tinh sẽ được biểu diễn trong bảng điều khiển chương trình gia công.

? Bước 3: Chọn điểm Zero chương trình từ điểm Zero của phôi (W).

Điểm gốc phôi W là điểm chính giữa của phôi.

? Bước 4: Xác định các toạ độ gia công.

Hình IV 20: Sơ đồ xác định vị trí điện cực khi gia công xung.

? Bước 5: Xác định kế hoạch gia công.

Kế hoạch gia công (trình tự gia công) được diễn ra theo thứ tự sau.

- Thực hiện chuyển động điện cực theo trục OZ đến khoảng cách an toàn cách mặt trên của phôi 2mm.

- Đưa điện cực đến vị trí xuất phát (vị trí cần gia công) X?, Y?.

- Gia công xung định hình đến chiều sâu Z yêu cầu.

+ Gia công thô (gia công phá) đạt chiêu sâu: - 30,000 mm.

+ Gia công bán tinh lần 1 đạt chiều sâu: - 31,975 mm.

+ Gia công bán tinh lần 2 đạt chiều sâu: - 31,990 mm.

+ Gia công tinh lần cuối đạt chiều sâu: - 32,030 mm

- Sau khi gia công đạt chiều sâu cần thiết thực hiện rút dụng cụ lên theo trục Z đến một độ cao thích hợp, để chuẩn bị cho quá trình gia công tại vị trí tiếp theo.

? Bước 6: Viết chương trình gia công.

Chương trình gia công được viết theo các tham số công nghệ được xác định theo sổ tay công nghệ hoặc theo kinh nghiệm của người thợ đứng máy. Đối với máy gia công xung định hình Hurco Spark 900 chương trình gia công như sau:

STP End Depth Strike Volts POL AMPS ON Time OFF Time GAP VoltsServo Gain ARC SUPP Time Dwell Time Lift

1

2

3

4 -30.000

-31.975

-31.990

-32.030 45

45

100

200 POS

POS POS POS 4

5

4

3 82

93

82

37 8

9

8

5 52

48

52

52 25

25

25

25 30

30

30

30 1.4

1.2

0.8

0.6 6.0

8.0

10.0

12.0

IV.4.2.2.12. Nguyên công 12: Mài mặt phẳng phân khuôn trên lõi khuôn.

Thực hiện hoàn toàn như Nguyên công 9 (IV.4.1.2.9) của qui trình gia công tấm áo khuôn trên.

…

IV.4.2.2.13. Nguyên công 13: Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên

Các công việc trong nguyên công nay gồm có:

- Mài bóng toàn bộ biên dạng lõi khuôn.

- Mài một bề mặt của hốc côn an khớp với nên côn lắp trên cụm khuôn sau.

- Đánh bóng lòng kênh dẫn nhựa.

- Taro ren M12 cho đường ống dẫn dung dịch làm mát.

Tuỳ theo tính chất của công việc gia công mà có thể tiến hành gia công trên mặt bàn máp hoặc kẹp chi tiết trên êtô.

IV.4.3. Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn sau.

IV.4.3.1. Lập tiến trình công nghệ gia công tấm khuôn sau.

Hình IV 21: Hình dạng tấm khuôn sau, trước khi tiến hành gia công.

Hình IV 22: Hình dạng của tấm khuôn sau cần gia công chế tạo.

Căn cứ vào hình dạng của phôi trước khi gia công (Hình IV 21) và hình dạng và kết cấu của tấm khuôn sau đ• thiết kế (Hình IV 22).

*) Nhận thấy rằng để từ phôi chế tạo ra được tấm áo khuôn đạt yêu cầu kỹ thuật thì ta cần phải tiến hành các công việc sau:

- Gia công phần hốc hình chữ nhật có kích thước 240x140mm sâu 40 mm

- Hệ thống lỗ để bắt Bulong chìm M8 (để bắt lòng khuôn với vỏ khuôn).

- Gia công hệ thống hốc và lỗ để lắp nên côn.

- Gia công hệ thống làm mát lòng khuôn trước.

- Gia công hệ thống lỗ để lắp tấm áo khuôn sau với tấm sau 001 bằng M14.

*) Trình tự các nguyên công chế tạo tấm khuôn sau nhươ sau:

Thứ tự Nội dung công việc.

1 Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công chế tạo chi tiết.

2 Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B.

3 Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên D.

4 Trên bề mặt A của phôi tiến hành gia công:

- Phay hốc chữ nhật có kích thước 240H7x140H7 mm sâu 40 mm.

+ Gia công tạo hốc chữ nhật kích thước 239x139 mm sâu 40 mm.

+ Gia công tạo hốc chữ nhật kích thước 240H7x140H7 sâu 40 mm.

- Trên mặt đáy của hốc 240x140x40, gia công hệ thống làm mát:

+ Phay 4 lỗ f20 sâu 43,5 mm.

+ Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 55 mm.

- Gia công hốc lắp nêm côn:

+ Hai hốc có kích thước 110x20x17 mm bán kính lượn R6.

+ Hai hốc có kích thước 80x20x17 mm bán kính lượn R6.

5 Trên bề mặt C tiến hành gia công:

- Gia công hệ thống lỗ để bắt Bulong M8 với lòng khuôn trước.

+ Phay 6 lỗ f14 sâu 10 mm.

+ Khoan 6 lỗ f9 sâu 30 mm.

- Gia công 4 lỗ f11,5 sâu 35 mm để taro ren M14.

- Gia công hệ thống đê lắp nêm côn M8.

+ Phay 8 lỗ f114 sâu 10 mm.

+ Khoan 8 lỗ f9 sâu 55 mm.

6 Gia công hệ thống lỗ ?8mm để lắp chốt đẩy sản phẩm.

- Tiến hành khoan 18 lỗ ?7,8mm.

- Tiến hành doa thô 18 lỗ ?7,8mm đạt kích thước ?8mm.

7 Mài phẳng bề mặt đáy C của tấm khuôn trên.

8 Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên theo yêu cầu của thiết kế.

- Mài biên toàn bộ biên dạng lòng khuôn.

- Mài bề mặt hốc chữ nhật để lắp nêm côn.

- Tiến hành taro ren M14 ở đầu ống dẫn dung dịch làm mát.

- Tiến hành nghiên thô lỗ lắp chốt đẩt sản phẩm.

IV.4.3.2. Thiết kế các nguyên công.

IV.4.3.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công cơ.

Tiến hành kiểm tra phôi sử dùng để chế tạo tấm áo khuôn xem có đạt yêu cầu kỹ thuật hay không:

- Kích thước của phôi x x hay không.

- Độ nhẵn bóng của các bề mặt xung quanh đạt độ bóng cấp 5.

- Không tồn tại các khuyết tật: nứt, rạn, rỗ…

…

IV.4.3.2.2. Nguyên công 2: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B.

• Sơ đồ định vị:

• Định vị:

Do hai mặt phẳng D và A của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình giacông chế tạo các biên dạng thích hợp

• Kẹp chặt:

Để phôi không bị dịch chuyển khi chịu các lực cắt gọt tác dụng nên. Ta chỉ cần quay trục vít của êtô làm má động chuyển động lại gần phôi tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng V.1).

• Chọn dụng cụ cắt:

Quá trình gia công được tiến hành nhờ sử dụng mũi khoan làm bằng thép gió có f10,5 mm.

IV.4.3.2.3. Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B.

• Sơ đồ định vị:

• Định vị:

Do hai mặt phẳng D và A của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình gia công chế tạo các biên dạng thích hợp

• Kẹp chặt:

Để phôi không bị dịch chuyển khi chịu các lực cắt gọt tác dụng nên. Ta chỉ cần quay trục vít của êtô làm má động chuyển động lại gần phôi tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Chọn dụng cụ cắt:

Quá trình gia công được tiến hành nhờ sử dụng mũi khoan làm bằng thép gió có f10,5 mm.

IV.4.3.2.4. Nguyên công 4: Gia công biên dạng trên mặt phẳng A của phôi.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng đáy C của tấm phôi khuôn sau làm mặt phẳng định vị, nhờ sử dụng mặt phẳng để định vị ta đ• khống chế 3 bậc tự do trước khi tiến hành kẹp chặt để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt sơ bộ để cố định phôi một cách tơơng đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Dụng cụ cắt: Tuỳ theo biên dạng cần gia công và chất lượng của bề mắt sau gia công mà chọn dụng cụ cắt cho phù hợp. Cụ thể.

- Để gia công được hốc chữ nhật có kích thước 240x140 mm sâu 40 mm đạt cấp chính xác 7 độ bóng bề mặt cấp 4á5 là 10 á 5 ?m. Ta tiến hành gia công theo trình tự sau.

+ Gia công lỗ f20 sâu 42,5 mm bằng mũi khoan thép gió ở chính giữa phôi.

+ Gia công thô hốc chữ nhật đạt kích thước 239,8x139,8 mm sâu 40 mm bằng dao phay hai lưỡi cắt f20 mm, Z = 5.

+ Gia công tinh hốc chữ nhật đạt kích thước 240x140 mm sâu 40 mm bằng dao phay hai lưỡi cắt f20 mm, Z = 5.

- Gia công hốc lắp nêm côn:

+ Sử dụng dao phay ngón có hai lưỡi cắt có f12 để gia công hai hốc đạt kích thước 110x20x17 mm bán kính lượn R6.

+ Sử dụng dao phay ngón có hai lưỡi cắt có f12 để gia công hai hốc đạt kích thước 80x20x17 mm bán kính lượn R6.

IV.4.3.2.5. Nguyên công 5: Gia công các biên dạng trên mặt C.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng đáy A của tấm phôi khuôn sau làm mặt phẳng định vị, nhờ sử dụng mặt phẳng để định vị ta đ• khống chế 3 bậc tự do trước khi tiến hành kẹp chặt để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt phôi một cách tương đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Dụng cụ cắt: Tuỳ theo biên dạng và chất lượng bề mắt sau gia công mà lựa chọn dụng cụ cắt cho phù hợp. Cụ thể.

- Gia công hệ thống lỗ để bắt Bulong M8 với lòng khuôn trước.

+ Gia công 6 lỗ f14 sâu 10 mm bằng dao phay hai lưỡi cắt f14 có Z = 2.

+ Gia công 6 lỗ f9 sâu 30 mm bằng mũi khoan ruột gà f9mm.

- Gia công hệ thống lỗ f11,5 để taro ren M14 bằng mũi khoan ruột gà f11,5

- Gia công hệ thống lổ đê bulong chìm M8 sỏ qua lắp với nêm côn.

+ Gia công 8 lỗ f14 sâu 10 mm bằng dao phay hai lưỡi cắt f14 có Z = 2.

+ Khoan 8 lỗ f9 sâu 55 mm bằng mũi khoan ruột gà f9 mm.

IV.4.3.2.6. Nguyên công 6: Gia công hệ thống lỗ lắp chốt đẩy.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng đáy của cụm phôi làm mặt phẳng định vị, nhờ sử dụng mặt phẳng để định vị ta đ• khống chế 3 bậc tự do trước khi tiến hành kẹp chặt để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt phôi một cách tương đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Dụng cụ cắt: Tuỳ theo biên dạng và chất lượng bề mắt sau gia công mà lựa chọn dụng cụ cắt cho phù hợp. Cụ thể.

- Dụng mũi khoan ruột gà f7,8 để gia công hệ thống lỗ f7,8.

- Dụng dao doa f8mm để gia công bóng hệ thống lỗ f7,8 đạt kích thước f8 có độ bóng đạt cấp 5 – 7 để Ra đạt từ 5 tới 1,25 ?m.

IV.4.3.2.7. Nguyên công 7: Mài mặt phẳng C của tấm khuôn trên.

• Sơ đồ định vị (Trang sau).

• Định vị:

Sử dụng mặt phẳng đáy C của phôi để định vị, mặt phẳng đáy này sẽ khống chế 3 bậc tự do cho phôi trước khi kẹp chặt phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi lực hút nam châm điện do bàn từ sinh ra.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy mài phẳng, bàn hình chữ nhật 3B724. Công suất của động cơ là 30kW.

• Dụng cụ cắt:

Đá mài có đường kính D = 200 mm, chiều rộng B = 40 mm.

IV.4.3.2.8. Nguyên công 8: Gia công nguội toàn bộ tấm khuôn trên.

Công việc gồm có:

- Mài biên toàn bộ bề mặt biên dạng lòng khuôn đạt độ bóng yêu cầu ?1,25.

- Mài bề mặt hốc chữ nhật để lắp nêm côn.

- Tiến hành taro ren M14 ở đầu ống dẫn dung dịch làm mát.

- Tiến hành nghiên thô lỗ lắp chốt đẩt sản phẩm.

- Tiến hành mài bề mặt phân khuôn bằng phương pháp rà bằng sơn.

Các công việc tiến hành hoàn toàn trên bàn máp, chi tiết được khống chế ba bậc tự do nhờ sử dụng mặt phảng định vị không cần sử dụng cơ cấu tạo lực kẹp chặt W để cố định phôi.

Chú ý: Nguyên công mài mặt phẳng là nguyên công bảo đảm loại hết các ba vía, vết sước phát sinh khi vận chuyển phôi qua các bước gia công trước nhằm bảo đảm độ phẳng cần thiết cho chi tiết khi lắp ráp. Do đó ta chi cần để lượng dư 0,25 mm cho nguyên công mài là đả bảo đảm được các yêu cầu đ• để ra.

IV.4.4. Qui trình công nghệ gia công lòng khuôn sau.

IV.4.4.1. Trình tự công nghệ gia công lòng khuôn sau.

Căn cứ vào hình dạng của phôi trước khi gia công (Hình IV 6-Trang 75).

Với hình dạng và kết cấu của tấm lòng khuôn sau đ• thiết kế như sau:

Hình IV 23: Kết của tấm lòng khuôn sau cần gia công.

*) Nhận thấy rằng để từ phôi chế tạo ra được tấm áo khuôn đạt yêu cầu kỹ thuật thì ta cần phải tiến hành các công việc sau:

- Gia công phôi đạt kích thước 240x140x50 mm .

- Gia công hệ thống làm mát lòng khuôn.

- Gia công hệ thống lỗ ren để bắt Bulong chìm M8.

- Gia công biên dạng lòng khuôn sau.

Tiến hành sửa chữa các sai xót nhỏ các chi tiết (nếu có) trước khi lắp ghép.

*) Trình tự các nguyên công gia công lòng khuôn sau nhươ sau:

Thứ tự Nội dung công việc.

1 Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công chế tạo.

2 Gia công chiều rộng phôi đạt kích thước 140h7 mm.

3 Gia công chiều dài phôi đạt kích thước 240h7 mm.

4 Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 80 mm trên bề mặt bên B.

5 Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 60 mm trên bề mặt bên D.

6 Gia công hệ thống lỗ trên bề mặt C của phôi,

- Gia công 6 lỗ ?6 sâu 20 mm để taro ren M8.

- Gia công 8 lỗ ?10,5 sâu 10 mm để dẫn dung dịch làm mát.

7 Tiến hành sửa nguội lòng khuôn, để lắp được vào vỏ khuôn trên.

- Mài bốn mặt bên của phôi.

- Taro 6 lỗ ren M8 sâu 15 mm để bắt Bulong M8 qua.

8 Trên bề mặt A tiến hành gia công biên dạng lõi khuôn.

9 Gia công hệ thống lỗ lắp chốt đẩy sản phẩm.

- Khoan 18 lỗ ? 7,8 sâu 45 mm

- Doa thô lỗ ?7,8 lên thành ?8 sâu 45 mm

10 Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn sau theo yêu cầu của thiết kế.

- Mài biên toàn bộ biên dạng lòng khuôn.

- Mài bề mặt hốc chữ nhật để lắp nêm côn.

- Tiến hành taro ren M14 ở đầu ống dẫn dung dịch làm mát.

- Tiến hành nghiền thô lỗ lắp chốt đẩt sản phẩm.

IV.4.4.2. Thiết kế các nguyên công.

IV.4.4.2.1. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công.

Tiến hành kiểm tra phôi sử dùng để chế tạo tấm áo khuôn xem có đạt yêu cầu kỹ thuật hay không:

- Kích thước của phôi x x hay không.

- Độ nhẵn bóng bề mặt của các bề mặt .

- Không tồn tại các khuyết tật: nứt, rạn, rỗ…

IV.4.4.2.2. Nguyên công 2: Phay chiều rộng phôi đạt kích thước 140h7.

• Sơ đồ định vị:

• Định vị:

Do hai mặt phẳng D và A của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình gia công chế tạo các biên dạng thích hợp

• Kẹp chặt:

Để phôi không bị dịch chuyển khi chịu các lực cắt gọt tác dụng nên. Ta chỉ cần quay trục vít của êtô làm má động chuyển động lại gần phôi tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Chọn dụng cụ cắt: Để gia công chiều rộng của phôi đạt kích thước 140 mm đạt độ bóng 2,5 ?m. Ta sử dụng dao phay mặt đầu có đường kính D = 100 mm chiều cao của dao H = 39 mm có Z = 10 răng. Thực hiện cắt thô và cắt tinh để bảo đảm cả năng suất gia công lẫn chất lượng bề mặt sau gia công.

• Lượng dư gia công.

- Gia công thô: Bề rộng cắt B = 60 mm còn chiều sâu cắt t = 2 mm.

- Gia công tinh:Bề rộng cắt B = 60 mm còn chiều sâu cắt t = 0,2 mm.

IV.4.4.2.3. Nguyên công 3: Gia công chiều dài phôi đạt kích thước 240h7.

• Sơ đồ định vị (Trang sau):

• Định vị:

Do hai mặt phẳng D và A của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình giacông chế tạo các biên dạng thích hợp

• Kẹp chặt:

Để phôi không bị dịch chuyển khi chịu các lực cắt gọt tác dụng nên. Ta chỉ cần quay trục vít của êtô làm má động chuyển động lại gần phôi tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Chọn dụng cụ cắt: Tuỳ theo tính chất gia công và biên dạng câng gia công mà lựa chọn dụng cụ cắt cho phù hợp.

• Chọn dụng cụ cắt: Để gia công chiều rộng của phôi đạt kích thước 140 mm đạt độ bóng 2,5 ?m. Ta sử dụng dao phay mặt đầu có đường kính D = 100 mm chiều cao của dao H = 39 mm có Z = 10 răng. Thực hiện cắt thô và cắt tinh để chất lượng bề mắt đạt yêu cầu.

• Lượng dư gia công.

- Gia công thô: Bề rộng cắt B = 60 mm còn chiều sâu cắt t = 2 mm.

- Gia công tinh:Bề rộng cắt B = 60 mm còn chiều sâu cắt t = 0,2 mm.

IV.4.4.2.4. Nguyên công 4: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 80 mm trên bề mặt bên B.

• Sơ đồ định vị (Trang sau):

• Định vị:

Do hai mặt phẳng D và A của phôi lần lượt tiếp xúc với thanh kê và má tĩnh của êtô. Nên phôi đ• được khống chế đủ cả 6 bậc tự do, ta chỉ cần tiến hành kẹp chặt phôi chuẩn bị cho quá trình giacông chế tạo các biên dạng thích hợp

• Kẹp chặt:

Để phôi không bị dịch chuyển khi chịu các lực cắt gọt tác dụng nên. Ta chỉ cần quay trục vít của êtô làm má động chuyển động lại gần phôi tạo ra lực kẹp chặt W cần thiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Chọn dụng cụ cắt:

Quá trình gia công được tiến hành nhờ sử dụng mũi khoan làm bằng thép gió có f10,5 mm.

IV.4.4.2.5. Nguyên công 5: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 65 mm trên bề mặt bên D.

• Sơ đồ định vị :

Các quá trình tiếp theo tiến hành hoàn toàn tương tự như nguyên công 4.

IV.4.4.2.6. Nguyên công 6: Gia công hệ thống các lỗ trên bề mặt C.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng đáy A của phôi làm mặt phẳng định vị, mặt phẳng đáy này sẽ khống chế 3 bậc tự do cho phôi trước khi kẹp chặt phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt sơ bộ để cố định phôi một cách tơơng đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình . Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng IV 1).

• Dụng cụ cắt: được lựa chọn tuỳ thuộc vào biên dạng cần gia công.

- Sử dụng mũi khoan thép gió ?6 mm để gia công 6 lỗ ?6.

- Sử dụng mũi khoan thép gió ?10.5 mm để gia công 8 lỗ ?6.

- Sử dụng dao phay ngón ?20 mm để gia công vát mép 10x45o cạnh phôi.

IV.4.4.2.7. Nguyên công 7: Gia công nguội tấm phôi để ghép vào vỏ khuôn.

Để hạn chế ảnh hưởng sai số của mối lắp giữa lòng khuôn với vỏ khuôn tới độ chính xác khi lắp ráp lòng khuôn và lõi khuôn lại với nhau. Ta cần sử dụng chuẩn thống nhất khi gia công hai biên dạng của lòng khuôn khi không thể gia công chúng trong 1 lầm gia công được. Do vậy ta cần tiến hành lắp ráp tấm phôi lòng khuôn vào tấm áo khuôn sau đó mới tiến hành gia công biên dạng lõi khuôn. Do sai số của dao cụ và chế độ cắt ảnh hưởng tới hình dạng của hốc chữ nhật 240x140mm sâu 30 mm trên tấm áo khuôn. Cho nên ta cần tiến hành gia công nguội phôi lắp kín khít với tấm áo khuôn sau. Công viêc gồm có.

- Mài bốn mặt bên của phôi.

- Taro 6 lỗ ren M8 sâu 15 mm để bắt Bulong M8 qua.

Tuỳ theo tính chất của công việc mà quá trình gia công có thể tiến hành trên bàn máp hoăc trên êtô.

IV.4.4.2.8. Nguyên công 8: Gia công biên dạng lòng khuôn sau.

• Sơ đồ định vị.

• Định vị:

Chọn mặt phẳng đáy C của phôi làm mặt phẳng định vị, nhờ sử dụng mặt phẳng này mà ta đ• hạn được chế 3 bậc tự do của phôi trước khi kẹp chặt phôi để gia công.

• Kẹp chặt:

Lực kẹp chặt cần thiết W có phương vuông góc với mặt định vị có tác dụng cố định chi tiết trong quá trình gia công cơ học, được tạo bởi mối ghép bulong-đai ốc và tay đòn. Quá trình kẹp chặt chi tiết diễn ra nhươ sau:

- Tiến hành kẹp chặt sơ bộ để cố định phôi một cách tơơng đối.

- Lắp đồng hồ đo lên trục máy tiến hành rà và điều chỉnh lại vị trí của phôi để mặt hai mặt phẳng B và E song với đường chạy dao của trục máy.

- Tiến vặn chặt 4 Bulong để kẹp chặt chi tiết.

• Chọn máy gia công:

Chi tiết được gia công trên máy phay P1050-CNC điều khiển theo chương trình. Công suất của động cơ là 7,5 kW (Tham khảo thêm Bảng IV 1).

Các quá trình còn lại tham khảo thêm ở phần tạo chương trình để gia công biên dạng lõi của tấm lòng khuôn trên.

IV.4.4.2.9. Nguyên công 9: Gia công hệ thống lỗ lắp chốt đẩy sản phẩm.

• Sơ đồ định vị.

Các quá trình tiếp theo được thực hiện hoàn toàn tương tự như nguyên công 6 (4.3.2.6) trong qui trình công nghệ chế tạo tấm áo khuôn sau.

IV.4.4.2.10. Nguyên công 10: Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn sau.

Công việc gồm có:

- Mài biên toàn bộ biên dạng lòng khuôn.

- Mài bề mặt hốc chữ nhật để lắp nêm côn.

- Tiến hành taro ren M14 ở đầu ống dẫn dung dịch làm mát.

- Tiến hành nghiên thô lỗ lắp chốt đẩt sản phẩm.

- Tiến hành mài bề mặt phân khuôn bằng phương pháp rà bằng sơn.

Các công việc tiến hành hoàn toàn trên bàn máp, chi tiết được khống chế ba bậc tự do nhờ sử dụng mặt phảng định vị không cần sử dụng cơ cấu tạo lực kẹp chặt W để cố định phôi.

IV.5. Tính toán quá trình cắt gọt khi gia công vật liệu.

Cắn cứ vào trình tự các bước công nghệ trong mỗi nguyên công chế tạo để chế tạo được các tấm khuôn đạt yêu cầu (tấm áo khuôn trước, tấm áo khuôn sau, tấm lõi khuôn trước và tấm lòng khuôn sau). Nhận thấy rằng ở mỗi chi tiết cần gia công chế tạo có một số vị trí gia công giống nhau. Do đó để hạn chế bớt sự trùng lặp trong quá trình tính toán để giảm bớt khối lượng tính toán khôn cần thiết, ta chỉ cần xác định chính xác chế độ cắt (S,v,t) cho mỗi lần gia công khác nhau còn các lần gia công tương tự ta tính toán bằng phần mềm Excel để có được kết quả cuối cùng. Vậy để chế tạo ra được các chi tiết đúng theo thiết kế, ta cần tiết hành gia công chế tạo các biên dạng sau:

Bảng IV 3: Các bề mặt, biên dạng cần gia công trên hai lòng khuôn.

TT Công việc. Dụng cụ cắt.

1 Khoan lỗ ?2,5 sâu 25 mm Mũi khoan có đường kính ?2,5 mm.

2 Khoan lỗ ?4 sâu 30 mm Mũi khoan có đường kính ?4 mm.

3 Khoan lỗ ?6 sâu 20 mm Mũi khoan có đường kính ?6 mm.

4 Khoan lỗ ?7,8 sâu 45 mm Mũi khoan có đường kính ?7,8 mm.

5 Khoan lỗ ?9 sâu 30,55 mm Mũi khoan có đường kính ?9 mm.

6 Khoan lỗ ?10 sâu 6 mm Dao phay cầu có đường kính ?10 mm.

7 Khoan lỗ ?10,5 sâu 10, 20,55,56,60,80,90,105,120,125. Mũi khoan có đường kính ?10,5 mm.

8 Khoan lỗ ?11,5 sâu 35 mm Mũi khoan có đường kính ?11,5 mm.

9 Khoan lỗ ?12 sâu 5 mm Dao phay hai r•nh cắt ?12 mm.

10 Khoan lỗ ?14 sâu 10 mm Dao phay hai r•nh cắt ?14 mm.

12 Khoan lỗ ?18 sâu 12 mm Dao phay hai r•nh cắt ?18 mm.

13 Khoan lỗ ?20 sâu 2;32,5;42,5;43,5 mm Dao phay hai r•nh cắt ?20 mm.

14 Doa lỗ đặt ?8 sâu 45 mm Dao doa có đường kính ?8 mm.

15 Phay r•nh rộng 6 mm sâu 0,2mm (0,1mm) Dao phay cầu đường kính ?6 mm.

16 Phay r•nh rộng 12 mm sâu 1,0 mm Dao phay ngón ?12 mm, Z = 2.

17 Phay mặt phẳng rộng 20 mm sâu 2mm (0,2mm) Dao phay ngón ?20 mm, Z = 5.

18 Phay mặt phẳng sâu 2mm (0,2mm) Dao phay mặt đầu có gắn thép gió.

IV.5.1. Chế độ cắt khi khoan lỗ có đường kính d(mm).

* Chế độ cắt khi khoan lỗ có đường kính d = 20 mm sâu 43,5 mm.

• Sơ đồ cắt gọt (Hình bên):

• Lương dư gia công:

Khi khoan lỗ có đường kính ?20 mm lượng dư gia công t = 0,5.d = 10 mm.

• Chế độ cắt:

? Chiều sâu cắt gọt: t = 10 (mm).

? Lượng chạy dao: S = Sb.kls = 0,23.1,0 = 0,23 (mm/vg).

Tra bảng 5.25 - Trang 21 (Quyển 2) với d = 20 mm ta có: Sb = 0,23(mm/vg)

Tra bảng 5.25 - Trang 21 (Quyển 2) với tỉ lệ l/d < 3 ta có kls = 1.

? Tốc độ cắt (V) được xác định bởi công thức sau:

(m/ph) (IV 1)

kv = kMV.kUV.klV. (IV 2)

- Các hệ số Cv, m, y, q được xác định theo Bảng 5-28 - Trang 23 (Quyển 2). Với mũi khoan có lưỡi cắt làm bằng thép gió P6M5 thực hiện chạy dao S ? 0,2 (mm/vg) ta có: Cv = 7, m = 0,2; q = 0,40 ; y = 0,7.

- Với d = 20 ta tra bảng 5-30 (Trang 24- (Quyển 2)) được giá trị trung bình tuổi bên của dao T = 45 (phút).

- kv là hệ số hiệu chỉnh chung cho tốc độ: kv = kMV.knv.kuv.

Trong đó: - knv là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi: kUV = 1.

- kuv hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: klV = 1.

- kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong Bảng 5-1 ?5-4 (Quyển 2) đối với thép ta có.

kMV = = = 1

ở đây: - ?b : Giới hạn bền của vật liệu, ?b = 750 Mpa.

- kn là hệ số điều chỉnh ? vào nhóm thép theo tính gia công, kn = 1.

- nv là số mũ cho trong Bảng 5-2 (Quyển 2): nv = 1.

? kv = kMV.kUV.klV = 1.1.1 = 1.

Tiến hành các giá trị vừa xác định được ở trên vào công thức (IV 1) ta có:

= 30,315 (m/ph).

Khi đó tốc độ quay của mũi khoan là:

Chọn tốc độ quay của trục chính khi gia công là: ngc = 450 (vg/ph).

Khi đó vận tốc cắt thực tế sẽ là: Vgc = ngc.?.D/1000 = 28,27 (m/ph).

Còn lượng chạy dao (mm/ph) : Sgc = Sgc.ngc = 0,23.450 = 103,5 (m/ph).

Vậy lượng chay dao khi gia công sẽ là Sgc = 100 (m/ph).

? Mômen xoắn (Mx) và lực chiều trục (Po):

Mômen xoắn (MX) và thành phần lực chiều trục (Po) phát sinh trong quá trình khoan được xác định bởi công thức:

Mx = 10.CM.Dq.tx.Sy.kp. (N.m) (IV 3)

Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp. (N) (IV 4)

- Tra bảng bảng 5-32 - Trang 25 (Quyển 2) ta có: CM = 0,0345; q = 2; y = 0,8 và Cp = 68; q = 1; y = 0,7.

- Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế kp chỉ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vậy liệu gia công được xác định như sau: kp = kMP đối với thép và gang theo bảng 5ơơ-9 - Trang 25 (Quyển 2).

kMP = = = 1

Thay các giá trị đó vào công thức (IV 3) và (IV 4) ta có:

Mx = 10.CM.Dq.Sy.kp = 10.0,0345.202.0,230,8.1 = 42,58 (N.m).

Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp = 10.68.201.0,230,7.1 = 48,61 (N).

Lúc này công suất cắt được tính như sau:

= 1,965 (kW).

* Nhận thấy rằng ứng với mỗi vị trí lỗ cần gia công có đường kính d và chiều sâu l, ta cần sử dụng mũi khoan có đường kính tương ứng để gia công. Tiến hành tra bảng 5.25 và 5.28 (Quyển 2) ta xác định được giá trị chạy dao S (mm/vg) cùng giá trị tuổi bền trung bình T (phút) tương ứng.

Tiến hành thay các giá trị (Cv, m, q, y, D = d, S) ; (CM, q; y) ; (Cp, q, y) . vào các công thức công thức (IV 1); (IV 3) và (IV 4) ta sẽ xác định được các giá trị V, Mx, Po và N tương ứng :

Khi có vận tố cắt V thì tốc độ quay của mũi khoan là: ntt = 1000.V/(D.?)

Chọn lại giá trị tốc độ quay của trục chính cho phù hợp với quá trình gia công là: ngc (vg/ph).

Khi đó vận tốc cắt thực tế sẽ là: V = ngc.?.D/1000 (m/ph).

Tiến hành tính toán lần lượt đối với mỗi mũi khoan có đường kính khác nhau rồi ta lập thành bảng chế độ cắt như sau.

Bảng IV 4: Bảng biểu diễn thông số chế độ cắt gọt khi khoan.

Kích thước lỗ gc Thông số công nghệ Giá trị tính toán Giá trị gia công Thông số lực cắt

d(mm) L(mm) T kls Sb Stt Vtt ntt ngc Vgc Po Mx N

?2,5 25 15 0,75 0,07 0,053 46,23 5886,5 4000 31,4 216,1 0,20 0,08

?4 25 15 0,8 0,10 0,080 41,55 3306,2 3000 37,7 464,2 0,73 0,23

?6 20 0,9 0,12 0,108 39,60 2101,1 1500 28,3 859,1 2,09 0,32

?7,8 45 0,8 0,12 0,096 43,13 1760,0 1500 36,8 1029 3,22 0,50

?9 30 25 0,9 0,15 0,135 35,97 1272,3 1200 33,9 1507 5,63 0,69

?9 55 0,8 0,15 0,120 39,06 1381,6 1200 33,9 1507 5,63 0,69

?10 6 1,0 0,18 0,180 30,68 976,5 800 25,1 2047 8,75 0,72

10 1,0 0,180 30,68 976,5 800 25,1 2047 8,75 0,72

10,5 20 1,0 0,180 30,68 976,5 800 25,1 2047 8,75 0,72

55 0,9 0,168 30,68 884,9 800 25,1 2047 8,75 0,72

56 0,9 0,168 30,68 884,9 800 25,1 2047 8,75 0,72

60 25 0,8 0,144 35,86 1141,6 1000 31,4 1751 7,32 0,75

?10,5 80 0,8 0,18 0,144 35,86 1141,6 1000 31,4 1751 7,32 0,75

90 0,75 0,135 37,52 1194,3 1000 31,4 1674 6,95 0,71

105 0,75 0,135 37,52 1194,3 1000 31,4 1674 6,95 0,71

120 0,5 0,090 49,84 1586,3 1200 37,7 1260 5,03 0,62

125 0,5 0,090 49,84 1586,3 1200 37,7 1260 5,03 0,62

?11 55 0,9 0,162 30,50 882,7 800 27,6 2092 9,73 0,80

?11,5 35 0,9 0,162 30,50 882,7 800 27,6 2092 9,73 0,80

?12 5 0,20 0,200 27,25 722,9 700 26,4 2645 13,71 0,98

?14 10 45 0,20 0,200 28,99 659,0 600 26,4 3086 18,66 1,15

?18 12 1,0 0,25 0,250 27,42 484,8 450 25,4 4638 36,87 1,70

30

?20 40 0,27 0,270 27,10 431,3 400 25,1 5439 48,41 1,99

43,5

Trong khi đó công suất của máy là: Nmáy = 7,5.0,8 = 6,0 (kW). Như vậy máy phay P1050-CNC có đủ công suất để gia công các lỗ có đường kính khác nhau theo thiết kế.

Chú ý: Cần thêm một bước quy đổi lượng chay dao từ (mm/vg) sang (mm/ph), do ta thực hiện công việc khoan lỗ trên máy phay đứng.

IV.5.2. Chế độ cắt khi phay r•nh.

• Dụng cụ cắt: Để gia công r•nh có bề rộng 6 mm sâu 0,5mm ta sử dụng dao phay cầu ?6 mm có số răng cắt Z = 2.

• Sơ đồ cắt gọt (hình vẽ bên):

• Lượng dư gia công: - Chiều sâu cắt t = d = 6 mm.

- Chiều rộng cắt B = 0,5 mm.

• Chế độ cắt khi gia công tính như sau:

? Tốc độ cắt (V) được xác định bởi công thức sau:

(m/ph) (IV 5)

kv = kMV.kUV.klV. (IV 6)

- Tra bảng 5-36 – Trang 29 (Quyển 2) đối với chiều sâu cắt t = 6 mm dùng dao phay hai r•nh có lưỡi cắt bằng thép gió. Ta có SZ = 0,05 mm (Phay r•nh).

- Tra bảng 5-33 – Trang 29 (Quyển 2) khi gia công có dung dịch trơn nguội, dao dạng ngón liền khối. Ta có hệ số mũ như sau: CV = 46,7 ; q = 0,45; x = 0,5; y = 0,5; u = p = 0,1 và m = 0,33.

- Tra bảng 5-40 – Trang 34 (Quyển 2) Với dao phay hai lưỡi cắt có đường kính ?20mm ? Tuổi bền của dao T = 80 phút.

- Tra bảng 5-1 ?5-6 (Quyển 2). Ta xác định được kMV; klV; kUV.

Trong đó: - kUV là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi: kUV = 1.

- kLV là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: klV = 1.

- kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong đối với thép ta có.

kMV = = = 1

ở đây: - ?b : Giới hạn bền của vật liệu, ?b = 750 Mpa.

- kn là hệ số điều chỉnh ? vào nhóm thép, kn = 1.

- nv là số mũ cho trong bảng 5-2 (Quyển 2): nv = 0,9.

? kv = kMV.kUV.klV = 1

*) Thay các giá trị vừa xác định được vào công thức (IV 5)ta có :

= 66,01 (m/ph)

Khi đó tốc độ quay của trụ máy n (vg/ph) được xác định như sau:

= 3501,4 (vg/ph)

Chọn ngc = 3000 (vg/ph).

Khi đó vận tốc cắt thực tế sẽ là: Vgc = ngc.?.D/1000 = 56,55 (m/ph).

? Lượng chạy dao: Sph = SZ.Z.n = 0,05.2.3000 = 300 (mm/ph).

? Mômen xoắn (Mx) và lực cắt (PZ):

Mômen xoắn MX và lực cắt PZ được xác định bởi công thức như sau:

PZ =

(N) (IV 7)

Mx = PZ.D/(2.100) (N.m) (IV 8)

- Tra bảng 5-41 – Trang 34 (Quyển 2) khi gia công bằng dao ngón có lưỡi cắt thép gió. Ta có được các hệ số mũ: CP = 69,2 ; q = 0,86; x = 0,86; y = 0,72 còn u = 1,0 và w = 0.

- ở trên ta đ• xác định được n = 3000 (vg/ph) và kMV = 1.

*) Thay các giá trị đó vào công thức (IV 7) và (IV 8) ta có.

PZ = = 80,05 (N)

Mx = PZ.D/(2.1000) = 80,05.6/(2.1000) = 0,24 (N.m)

Khi đó công suất cắt được xác định như sau:

= 0,07 (kW)

Trong khi công suất máy là: Nmáy = 7,5.0,8 = 6(kW) > Ntt. Vậy máy có đủ cắt lượng kim loại cần thiết.

* Nhận thấy rằng ứng với mỗi chế độ gia công r•nh có bề rộng d thì có các thông số về lượng dư cắt gọt khác nhau (t,B). Ta cần cần xác định chế độ gia công tương ứng, tiến hành tra bảng 5-33; 5-39 và 5-40 (Quyển 2) ta xác định được giá trị chạy dao S (mm/vg) cùng giá trị tuổi bền trung bình T (phút) cùng các hệ số mũ tương ứng.

Tiến hành thay các giá trị đó vào các công thức công thức (IV 5); (IV 7) và (IV 8) ta sẽ xác định được các giá trị V, Mx, Po và N tương ứng :

Khi có vận tố cắt V thì tốc độ quay của trục dao phay là: ntt = 1000.V/(D.?).

Chọn lại giá trị tốc độ quay của trục chính cho phù hợp với quá trình gia công là: ngc (vg/ph) và vận tốc cắt thực tế khác nhau.

Tiến hành tính toán lần lượt đối với mỗi đường kính dao khác nhau với lượng dư gia công khác nhau được kết quả ta lập thành bảng chế độ cắt như sau.

Bảng IV 5: Bảng chế độ cắt gọt khi phay r•nh bằng dao hai lưới cắt.

Dao Thông số công nghệ Giá trị tính toán Giá trị gia công Thông số lực cắt

D T B Sb T Vtt ntt ngc Vgc Sgc PZ Mx N

?6 6,0 0,5 0,05 25 66,01 3501,893000 56,5 300 80,1 0,24 0,07

6,0 0,1 0,05 25 77,54 4113,392500 47,1 250 16,0 0,05 0,01

?12 12,0 1,0 0,10 45 34,65 919,10 800 30,2 160 263,7 1,58 0,13

IV.5.3. Chế độ cắt khi phay mặt phẳng.

IV.5.3.1. Chế độ cắt khi phay mặt phẳng sử dụng dao phay ngón.

Để bóc hết lớp kim loại bề mặt dày a mm, ta sử dụng dao phay hai lưỡi cắt có ?20 mm có Z = 5 chiều dài phần cắt > 45 mm mỗi lần chạy dao bóc được một lớp kim loại dày 1 mm.

• Sơ đồ cắt gọt (hình vẽ bên):

• Lượng dư gia công: - Chiều sâu cắt t = d = 20 mm.

- Chiều rộng cắt B = 1 mm.

• Chế độ cắt khi gia công tính như sau:

? Tốc độ cắt (V) được xác định bởi công thức sau:

(m/ph) (IV 5)

kv = kMV.kUV.klV. (IV 6)

- Tra bảng 5-35 – Trang 29 (Quyển 2) đối với chiều sâu cắt t = 20 mm dùng dao phay ngón có lưỡi cắt bằng thép gió. Ta có SZ = 0,1 mm.

- Tra bảng 5-39 – Trang 29 (Quyển 2) khi gia công có dung dịch trơn nguội, dao dạng ngón liền khối. Ta có hệ số mũ như sau: CV = 46,7 ; q = 0,45; x = 0,5; y = 0,5; u = p = 0,1 và m = 0,33.

- Tra bảng 5-40 – Trang 34 (Quyển 2) Với dao phay ngón có đường kính ?20mm ? Tuổi bền của dao T = 80 phút.

- Tra bảng 5-1 ?5-6 (Quyển 2). Ta xác định được kMV; klV; kUV.

Trong đó: - kUV là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi: kUV = 1.

- kLV là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: klV = 1.

- kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong đối với thép ta có.

kMV = = = 1

ở đây: - ?b : Giới hạn bền của vật liệu, ?b = 750 Mpa.

- kn là hệ số điều chỉnh ? vào nhóm thép, kn = 1.

- nv là số mũ cho trong bảng 5-2 (Quyển 2): nv = 0,9.

Thay các giá trị kMV, kUV, klV vào (IV 5) ta có: kv = kMV.kUV.klV = 1

*) Thay các giá trị vừa xác định được vào công thức (IV 5)ta có :

= 25,49 (m/ph)

Khi đó tốc độ quay của trụ máy n (vg/ph) được xác định như sau:

= 405,67 (vg/ph)

Chọn ngc = 350 (vg/ph).

Khi đó vận tốc cắt thực tế sẽ là: Vgc = ngc.?.D/1000 = 21,99 (m/ph).

? Lượng chạy dao: Sph = SZ.Z.n = 0,1.5.350 = 175 (mm/ph).

? Mômen xoắn (Mx) và lực cắt (PZ):

Mômen xoắn MX và lực cắt PZ được xác định bởi công thức như sau:

PZ =

(N) (IV 7)

Mx = PZ.D/(2.100) (N.m) (IV 8)

- Tra bảng 5-41 – Trang 34 (Quyển 2) khi gia công bằng dao ngón có lưỡi cắt thép gió. Ta có được các hệ số mũ: CP = 69,2 ; q = 0,86; x = 0,86; y = 0,72 còn u = 1,0 và w = 0.

- ở trên ta đ• xác định được n = 350 (vg/ph) và kMV = 1.

*) Thay các giá trị đó vào công thức (IV 7) và (IV 8) ta có.

PZ = = 659,3 (N)

Mx = PZ.D/(2.1000) = 659,3.20/(2.1000) = 6,59 (N.m)

Khi đó công suất cắt được xác định như sau:

= 0,3 (kW)

Trong khi công suất máy là: Nmáy = 7,5.0,8 = 6 (kW) > Ntt. Vậy máy có đủ cắt lượng kim loại cần thiết.

*) Do mỗi bề mặt cần công có những yêu cầu về chất lượng bề mặt khác nhau. Cho nên để đạt được năng suất gia công cao nhất, trong khi vẫn bảo đảm được chất lượng bề mặt sau gia công, ta phải tiến hành phân bố lượng dư trong mỗi lần gia công gia công thô hoặc tinh hợp lý.

Do đó với tương ứng với mỗi lượng dư gia công khác nhau (thay đổi t hoặc B) ta sẽ xác định được một chế độ cắt khác nhau.

Bằng cách tra bảng 5-35; 5-39 và 5-40 (Quyển 2) ta xác định được giá trị chạy dao S (mm/vg) cùng giá trị tuổi bền trung bình T (phút) cùng các hệ số mũ tương ứng. Rồi tiến hành thay các giá trị đó vào các công thức công thức (IV 5); (IV 7) và (IV 8) ta sẽ xác định được các giá trị V, Mx, Po và N tương ứng :

Khi có vận tố cắt V thì tốc độ quay của dao phay là: ntt = 1000.V/(D.?)

Chọn lại giá trị tốc độ quay của trục chính cho phù hợp với quá trình gia công là: ngc (vg/ph)

Khi đó vận tốc cắt thực tế sẽ là: V = ngc.?.D/1000 (m/ph).

Tiến hành tính toán lần lượt cho mỗi chế độ cắt (D,t,B) khác nhau rồi ta lập thành bảng chế độ cắt như sau:

Bảng IV 6: Thông số chế độ cắt khi phay mặt phẳng bằng dao phay ngón.

Dao Thông số công nghệ Giá trị tính toán Giá trị gia công Thông số lực cắt

D t B Sb T Vtt ntt ngc Vgc Sgc PZ Mx N

20 1,0 0,1 80 25,49 405,67 350 22,0 175 659,3 6,59 0,24

?20 0,1 30,0 0,1 80 256,54 4082,932500 157,1 1250 207,6 2,08 0,53

0,1 40,0 0,1 80 249,26 3967,142500 157,1 1250 276,9 2,77 0,71

IV.5.3.2. Chế độ cắt khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu.

Để bảo đảm độ phẳng và độ nhặn bóng cần thiết khi tiến hành gia công mặt phẳng có diện tích rộng (gia công chiều dài và chiều rộng của tấm phôi có kích thước 250x150 đạt kích thước 240x140). Ta sử dụng dao phay mặt đầu răng chắp mảnh thép gió: D = 100 mm, H = 39 mm; Z = 10 răng (Bảng 4-94 - Trang 340 (Quyển 1)).

• Sơ đồ cắt gọt (Trang sau):

• Lượng dư gia công:

Gia công thô: - Chiều sâu cắt t = 2 mm.

- Chiều rộng cắt B = 50 mm.

Gia công tinh: - Chiều sâu cắt t = 0,2 mm.

- Chiều rộng cắt B = 50 mm.

• Chế độ cắt cho lần gia công thô như sau:

? Tốc độ cắt (V) được xác định bởi công thức sau:

(m/ph) (IV 5)

kv = kMV.kUV.klV. (IV 6)

- Tra bảng 5-34 – Trang 29 (Quyển 2) đối với chiều sâu cắt t = 2 mm dùng dao phay mặt đầu có lưỡi cắt bằng thép gió. Ta có SZ = 0,1 mm.

- Tra bảng 5-39 – Trang 29 (Quyển 2) khi gia công có dung dịch trơn nguội, dao phay mặt đầu gắn lưỡi cắt thép gió, trong quá trình gia công có sử dụng dung dịch trơn nguội. Ta xác định được hệ số mũ như sau: CV = 64,7 ; q = 0,25; x = 0,1; y = 0,2; u = 0,15; p = 0,0 và m = 0,2.

- Tra bảng 5-40 – Trang 34 (Quyển 2) Với dao phay mặt đầu có đường kính ?100mm ? Tuổi bền của dao T = 180 phút.

- Tra bảng 5-1 ?5-6 (Quyển 2). Ta xác định được kMV; klV; kUV.

Trong đó: - kUV là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi: kUV = 1.

- kLV là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: klV = 1.

- kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong đối với thép ta có.

kMV = = = 1

ở đây: - ?b : Giới hạn bền của vật liệu, ?b = 750 Mpa.

- kn là hệ số điều chỉnh ? vào nhóm thép, kn = 1.

- nv là số mũ cho trong bảng 5-2 (Quyển 2): nv = 0,9.

? kv = kMV.kUV.klV = 1

*) Thay các giá trị vừa xác định được vào công thức (IV 5)ta có :

= 59,55 (m/ph)

Khi đó tốc độ quay của trụ máy n (vg/ph) được xác định như sau:

= 189,56 (vg/ph)

Chọn ngc = 180 (vg/ph).

Khi đó vận tốc cắt thực tế sẽ là: Vgc = ngc.?.D/1000 = 62,83 (m/ph).

? Lượng chạy dao: Sph = SZ.Z.n = 0,1.10.200 = 200 (mm/ph).

? Mômen xoắn (Mx) và lực cắt (PZ):

Mômen xoắn MX và lực cắt PZ được xác định bởi công thức như sau:

PZ =

(N) (IV 7)

Mx = PZ.D/(2.100) (N.m) (IV 8)

- Tra bảng 5-41 – Trang 34 (Quyển 2) khi gia công bằng dao ngón có lưỡi cắt thép gió. Ta có được các hệ số mũ: CP = 82,5 ; x = 0,95; y = 0,8; u = 1,1 còn q = 1,3 và w = 0.

- ở trên ta đ• xác định được n = 180 (vg/ph) và kMV = 1.

*) Thay các giá trị đó vào công thức (IV 7) và (IV 8) ta có.

PZ = = 469,1 (N)

Mx = PZ.D/(2.1000) = 469,1.100/(2.1000) = 23,46 (N.m)

Khi đó công suất cắt được xác định như sau:

= 1,53 (kW)

Trong khi công suất máy là: Nmáy = 7,5.0,8 = 6 (kW) > Ntt. Vậy máy có đủ công suất cắt hết lượng kim loại cần thiết.

Khi dụng cụ cắt không đổi nhưng với các chế độ cắt khác:

* Gia công thô: - Chiều sâu cắt t = 2 mm, t = 1,8 mm.

- Chiều rộng cắt B = 50, 60 mm.

* Gia công tinh: - Chiều sâu cắt t = 0,2.

- Chiều rộng cắt B = 50, 60 mm.

Thì công việc tính toán xác định thông số công nghệ khi cắt tương ứng với mỗi chế độ gia công, cũng được thực hiện hoàn toàn tương tư như trên, ta có bảng chế độ cắt như sau:

Bảng IV 7: Thông số chế độ cắt khi phay mặt phẳng bằng dao mặt đầu.

Dao Thông số công nghệ Giá trị tính toán Giá trị gia công Thông số lực cắt

D Z t B Sb T Vtt ntt ngc Vgc Sgc PZ MxN

2,0 59,55 189,56 180 56,55 180 469,1 23,461,38

1,8 50 0,1 180 60,18 191,57 210 65,97 105 243,8 12,190,84

?100 10 0,2 74,97 238,64 200 62,83 200 52,6 2,630,17

2,0 57,95 184,45 180 56,55 180 573,3 28,671,69

1,8 60 0,1 180 58,56 186,40 180 56,55 180 518,7 25,941,53

0,2 72,95 232,21 200 62,83 200 64,3 3,220,21

IV.5.4. Chế độ cắt khi doa lỗ sau khi khoan.

* Chế độ cắt khi doa lỗ đường kính d = 8 mm từ lỗ có d = 7,8 mm.

• Sơ đồ cắt gọt (Hình bên):

• Lương dư gia công:

Lượng dư gia công t = 0,5.(D-d) = 0,5.(8 - 7.8) = 0,1(mm).

• Chế độ cắt:

? Chiều sâu cắt gọt: t = 0,1 (mm).

? Lượng chạy dao: S = 0,25 (mm/vg) do lỗ cần doa thuộc dạng lỗ sâu l/d >5.

? Tốc độ cắt (V) được xác định bởi công thức sau:

(m/ph) (IV 9)

kv = kMV.kUV.klV. (IV 10)

- Các hệ số Cv, m, y, q được xác định theo Bảng 5-28 - Trang 23 (Quyển 2). Với mũi khoan có lưỡi cắt làm bằng thép gió P6M5 thực hiện chạy dao S ? 0,2 (mm/vg) ta có: Cv = 10,5, m = 0,4; q = 0,3 ; y = 0,65; x = 0,2.

- Với d = 8 ta tra bảng 5-30 (Trang 24- (Quyển 2)) được giá trị trung bình tuổi bên của dao T = 25 (phút).

- kv là hệ số hiệu chỉnh chung cho tốc độ: kv = kMV.knv.klv.

Trong đó: - klv là hệ số phụ thuộc chiều sâu lỗ càn gia công: Chọn klv = 1.

- kuv hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: kuV = 1.

- kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong Bảng 5-1 ?5-4 (Quyển 2) đối với thép ta có.

kMV = = = 1

ở đây: - ?b : Giới hạn bền của vật liệu, ?b = 750 Mpa.

- kn là hệ số điều chỉnh ? vào nhóm thép theo tính gia công, kn = 1.

- nv là số mũ cho trong Bảng 5-2 (Quyển 2): nv = 1.

? kv = kMV.kUV.klV = 1.1.1 = 1.

Tiến hành các giá trị vừa xác định được ở trên vào công thức (IV 1) ta có:

= 4,22 (m/ph).

Khi đó tốc độ quay của mũi khoan là:

Chọn tốc độ quay của trục chính khi gia công là: ngc = 150 (vg/ph).

Khi đó vận tốc cắt thực tế sẽ là: V = ngc.?.D/1000 = 3,77 (m/ph).

? Mômen xoắn (Mx) và lực chiều trục (Po):

Mômen xoắn (MX) và thành phần lực chiều trục (Po) phát sinh trong quá trình khoan được xác định bởi công thức:

Mx = 10.CM.Dq.tx.Sy.kp (N.m) (IV 11)

Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp. (N) (IV 12)

- Tra bảng bảng 5-32 - Trang 25 (Quyển 2) ta có: CM = 0,0345; q = 2; y = 0,8 và Cp = 68; q = 1; y = 0,7.

- Hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế kp chỉ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vậy liệu gia công được xác định như sau: kp = kMP đối với thép và gang theo bảng 5ơơ-9 - Trang 25 (Quyển 2).

kMP = = = 1

Thay các giá trị đó vào công thức (IV 3) và (IV 4) ta có:

Mx = 10.CM.Dq.tx.Sy.kp = 10.0,09.81.0,10,9.0,50,8.1 = 0,30 (N.m).

Po = 10.Cp.Dq.tx.Sy.kp = 10.67.81. 0,11,2.0,50,7.1 = 17,17 (N).

Lúc này công suất cắt được tính như sau:

=0,005 (kW).

Vậy máy phay P1050-CNC hoàn toàn dủ khả năng gia công doa thô lỗ.

IV.6. Thiết kế đồ gá cho tương ứng với mỗi nguyên công.

Do hình thức chế tạo khuôn là dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ với sản lượng chế tạo ít. Cho nên đồ gá sử dụng trong lĩnh vực khuôn mẫu hầu hết đều là các loại đồ gá vạn năng được sản xuất sẵn và bán theo tiêu chuẩn hoá. Bởi vì nếu sử dụng đồ gá chuyên dùng thì rất tốn thới gian cho việc thiết kế và chế tạo, trong khi hiệu suất sử dụng nó lại không cao, cho nên hiệu quả kinh tế đạt được rất thấp. Do đó ta không cần thiết kế đồ gá mà chỉ cần lựa chọn loại đồ gá có khả năng tạo ra lực kẹp chặt cần thiết để cố định

được phôi khi gia công mà thôi. Do đó với các chi tiết cần chế tạo: Tấm vỏ khuôn trước, tấm áo khuôn sau, tấm lòng khuôn trước và tấm lòng khuôn sau. Ta chỉ sử dụng hai loại đồ gá sau để cố định phôi:

- Êtô kết hợp với thanh kê (*).

- Thanh kê kết hợp với cơ cấu bulong-đai ốc (**).

Các cách thức sử dụng đồ gá ở mỗi nguyên công được thể như bảng sau.

Bảng IV 8: Cách thức sử dụng đồ gá ở mỗi nguyên công.

Tên chi tiết Nguyên công Loại đồ gá.

Ao khuôn trước. 1. Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công. Bàn máp

2. Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên B. (*)

3. Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên D.

4. Gia công các biên dạng có trên mặt phẳng A

- Hốc chữ nhật có kích thước 240x140 mm sâu 30 mm.

- Gia công hệ thống làm mát lòng khuôn trước.

- Gia công hốc lắp nêm côn.

(**)

5. Gia công các biên dạng có trên mặt phẳng C.

- Gia công hệ thống lỗ để đút Bulong M8 qua.

- Gia công hệ thống kênh dẫn nhựa vào lòng khuôn.

6. Gia công xung một phần của hệ thống kênh dẫn nhựa

7. Gia công nguôi tại các vị trí cần thiết của khuôn. Bàn máp

8. Mài phẳng bề mặt A của tấm khuôn trên. Bàn từ

9. Mài phẳng bề mặt phân khuôn của tấm lõi khuôn trên.

10. Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trước. Bàn máp

Lõi khuôn. 1. Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công. Bàn máp

2. Gia công chiều rộng phôi đạt kích thước 140 mm.

(*)

3. Gia công chiều dài phôi đạt kích thước 240 mm.

4. Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 125 mm trên bề mặt bên B.

5. Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 120 mm trên bề mặt bên D.

6. Gia công hệ thống các lỗ trên bề mặt C của phôi,

- Gia công lỗ ?10,5 để dẫn dung dịch làm mát.

- Gia công 6 lỗ ?6 sâu 20 mm để taro ren M8.

- Gia công 6 lỗ ?2,5 sâu 25 mm.

(**)

7. Gia công nguội tấm lòng khuôn.

8. Gia công biên dạng lõi khuôn trên măt phẳng A. (*)

9. Gia công xung lòng khuôn đạt kích thước cần thiết. (**)

10. Gia công xung sơ bộ hệ thống kênh dẫn nhựa.

11. Gia công xung hoàn thiện hệ thống kênh dẫn nhựa.

12. Mài bề mặt phân khuôn ở trên tấm lõi khuôn. Bàn từ

13. Tiến hành gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên Bàn máp

Ao khuôn sau. 1. Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công chế tạo (*)

2. Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B.

3. Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên D.

(**)

4. Gia công các biên dạng trên mặt phẳng A.

- Hốc chữ nhật có kích thước 240x140 mm sâu 40 mm.

- Hệ thống làm mát.

- Gia công hốc lắp nêm côn.

5. Gia công các biên dạng trên mặt phẳng C.

- Gia công hệ thống lỗ để bắt Bulong M8.

- Gia công hệ thống lỗ f11,5 để taro ren M14.

- Gia công hệ thống đê lắp nêm côn M10. Bàn máp

6. Gia công nguội đ•nh bóng lòng kênh dẫn nhựa. Bàn từ

7. Mài phẳng bề mặt C của tấm khuôn trên.

8. Gia công nguội toàn bộ cụm biên dạng khuôn sau.

Lòng khuôn 1. Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công chế tạo. Bàn máp

2. Gia công chiều rộng phôi đạt kích thước 140 mm.

(*)

3. Gia công chiều dài phôi đạt kích thước 240 mm.

4. Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 80 mm trên bề mặt bên B.

5. Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 60 mm trên bề mặt bên D.

6. Gia công hệ thống lỗ trên bề mặt C của phôi,

- Gia công 6 lỗ ?6 để taro ren M8.

- Gia công 8 lỗ ?10,5 dẫn dung dịch làm mát.

7. Gia công nguuội tấm lòng khuôn. Bàn máp

8. Gia công biên dạng lòng khuôn. (**)

9. Gia công hệ thống lỗ ?8 để lắp chốt đẩy sản phẩm. (**)

10. Tiến hành gia công nguội toàn bộ cum khuôn sau. Bàn máp

Do khối lượng gia công rất nhiều đòi hỏi quá trình tính toán lựa chọn đồ gá cùng rất nhiều. Cho nên để rút gọn quá trình lựa chọn kết đồ gá ta xem xét tới trường hợp gia công phát sinh lựa cắt lớn nhất, gây ảnh hưởng xấu nhất tới việc định vị chi tiết mà thôi. Còn các nguyên công khác thì căn cứ vào cách thức định vị và kẹp chặt sẽ có cách sử dụng lại loại đồ gá thích hợp. Riêng đối với nguyên công gia công bằng tia lửa điện (xung định hình), do lực phát sinh trong quá trình gia công bé cho nên ta chọn Bulong M10 để tạo lực kẹp chặt là đủ để cố định phôi.

Trong quá trình gia công, dao cần tác dụng lên phôi một ngoại lực đủ lớn để bóc hết lượng kim loại dư cần thiết, chính thành phần lực(Mx;Px,y,z…) này có xu hướng làm phôi chuyển động tịnh tiến hoặc quay quanh vị trí định vị. Tuỳ theo cách thức chạy dao và định vị khi gia công mà phôi có xu hướng quay hoặc chuyển động tính tiến ra khỏi vị trí định vị. Sử dụng kết quả tính toán chế độ cắt cho mỗi lần gia công cơ (Bảng IV 4); (Bảng IV 5); (Bảng IV 6) và (Bảng IV 7) ta thấy rằng.

- Khi sử dụng Etô và thanh kê thì lần ở bước phay thô mặt phẳng ở nguyên công 3 và 4 khi chế tạo tấm lòng khuôn trước, phôi có khả năng chuyển động lớn nhất.

- Khi sử dụng thanh kê và bulông-đai ốc thì lần gia công thô ở bước gia công phay hốc chưa nhất 240x140x30 nguyên công 3 khi chế tạo tấm áo lòng khuôn trước, phôi có khả năng chuyển động lớn nhất.

IV.6.1. Chọn cơ cấu êtô để cố định phôi.

Quá trình gia công tiến hành trên máy P1050-CNC. Cho nên đồ gá (Êtô) được lựa chọn phù hợp với máy gia công và dung sai của biên dạng cần gia công.

IV.6.1.1. Xác định khoảng không gian tối đa của đồ gá.

Ta đ• biết rằng đồ gá là nơi chi tiết được gá đặt và kẹp chặt chi tiết trong suốt quá trình gia công cơ. Nó có tác dụng mở rộng khá năng công nghệ cho máy cắt gọt, đồng thời rút ngắn thời gian gia công chi tiết tạo điều kiện tăng năng suất trong khi chất lượng của sản phẩm lại đồng đều bảo đảm theo yêu cầu kỹ thuật đề ra. Do khi gia công cơ đồ gá cùng chi tiết đều nằm trong khoảng không gian gia công của máy. Vậy kích thước của đồ gá không vượt quá khoảng không gian làm việc của máy.

Đối với máy phay P1050-CNC có công suất của động cơ 7,5 kw còn hiệu suất ? = 0,8. Còn khoảng không gian gia công của máy là:

- Kích thước bàn máy: 425x1524 mm (Bảng IV 1).

- Khoản dịch chuyển của trục máy: 1000x500x500 mm (Bảng IV 1).

IV.6.1.2. Xác định phương pháp định vị:

Yêu cầu của chi tiết sau quá trình gia công, đảm bảo thoả m•n điều kiện độ vuông góc của lỗ cần khoan với bề mặt B của phôi giúp việc chế tạo hệ thống làm mát lòng khuôn đơn giản hơn.

Do phôi chuẩn bị gia công đ• có dạng tấm hình hộp có kích thước 250x150x60 mm có các bề mặt xung quanh đều đạt chuẩn tinh. Cho nên bề mặt sử dụng để định vị tốt nhất là dạng mặt phẳng. Do đó ta chọn má tĩnh của Êtô và thanh kê là các chi tiết dụng để định vi phôi.

- Bề mặt bên của phôi là mặt phẳng nên định vi được 3 bậc tự do.

- Bề mặt đáy của phôi là mặt phẳng nên định vi được 3 bậc tự do.

IV.6.1.3. Xác định phương chiều và điểm đặt lực của lực kẹp chặt.

Để đảm bảo độ chính xác của chi tiết sau khi gia công thì lực kẹp chặt phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không phá hỏng vị trí định vị của phôi.

- Lực kẹp chặt phải đủ để chi tiết không bị xê dịch dưới tác dụng của lực cắt nhưng không được quá lớn so với giá trị cần thiết để trán biến dạng của phôi.

- Không làm hỏng bề mặt do lực kẹp tác dụng vào.

- Cố gắng làm cho phương chiều không đi ngược chiều với lực cắt mà cần vuông góc và hướng vào bề mặt định vị.

- Kết cấu nhỏ, đơn giản, gọn nhất có thể nhưng bảo đảm an toàn, tháo tác nhanh, ít tốn sực, dễ bảo quản và sửa chữa….

Để đáp ứng tối đa các điều kiện đó ta chọn phương án kẹp chặt như trên.

IV.6.1.4. Tính toán lực kẹp W cần thiết.

Sơ đồ gia công.

Trong quá trình phay mặt phẳng, tuỳ theo vị trí cần gia công và cách thức định vị và kẹp chặt mà lực cắt gọt có thể làm phôi có xu hướng chuyển dộng theo môt quỹ đạo nào đó. Nhận thấy rằng khi dao mới ăn vào phôi là lúc dễ gây chuyển động nhất cho phôi.

- Với nguyên công 2: Gia công chiều rộng của phôi đạt kích thước 140 mm thì phôi có hai xu hướng chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến trượt theo hai má của êtô và chuyển động quay xung quanh trục dao ac.

- Với nguyên công 3: Gia công chiều dài của phôi đạt kích thước 240 mm thì phôi có hai xu hướng chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến trượt theo hai má của êtô và chuyển động quay xung quanh cạnh ab của phôi.

Do đó để cố định được phôi trong suốt quá trình gia công êtô phải sinh ra lực kẹp chặt thoả m•n điều kiện sau:

(IV 13)

K = Kơo.K1. K2. K3. K4. K5. K6 (IV 14)

Trong đó: - M: mômen của quá trình cắt. Mx= 16,46 (N.m )(Bảng IV 7).

- PYZ và Ph được xác định theo PZ. PZ = 330 (N) (Bảng IV 7).

- L1: Khoảng cách từ tâm má êtô tới trục dao khi mới gia công.

- L2: Khoảng cách từ tâm má êtô tới đáy phôi.

- L3: Khoảng cách từ lưỡi cắt tới đáy phôi.

- W: Lực do cơ cấu kẹp chặt sinh ra.

- K: Hệ số an toàn chung, được xác định như sau.

- Ko:là hệ số an toàn trong mọi trường hợp. Chọn Ko = 1,5

- K1:là hệ số kể đến lượng dư không đều. Chọn K1 = 1

- K2:là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt. Chọn K2 =1

- K3:là hệ số kể đến lực cắt không liên tục. Chọn K3 = 1

- K4:là hệ số kể đến nguồn sinh lực, kẹp chặt bằng tay. Chọn K4 = 1,3

- K5:là hệ số kể đến vị trí tay quay. Chọn K5 = 1.

- K6:là hệ số kể đến tính chất tiếp xúc. Chọn K6 = 1,5.

Vậy: K = 1,5.1.1.1.1,3.1.1,5 = 2,95. Chọn K = 3.

Các thành phần lực phát sinh trong quá trinh cắt được xác định theo thành phần PZ theo bảng 5-43 – Trang 35 (Quyển 2) ta có:

Dao phay mặt đầu Ph (N) Pv(N) Py (N)

Hệ số tỉ lệ so với PZ 0,3 ? 0,4 0,85 ? 0,95 0,3 ? 0,4

Gia trị (N) 172 ? 229 487 ? 545 172 ? 229

? (N).

Thay số vào công thức

(IV 13) ta xác định được giá trị lực W như sau:

Vậy lực kẹp cần thiết là W = 9888 N.

• Xác định cơ cấu tạo lực W.

Đối với cơ cấu tạo lực kẹp chặt bằng mối ghép ren thì lực W được xác định bởi công thức sau:

P.L = 0,5.W.[tg(? + ??).dtb + tg?2.?tb]. (IV 15)

dtb = 2. P.L/[ W.[tg(? + ??) + 0,8.tg?2] (mm). (IV 16)

Trong đó: - ?tb = 0,8.dtb với dtb là đường kính trung bình của ren.

- ? là góc nâng của ren. Ta có tg ? = S/(?. dtb).

- ?? và ???là góc ma sát.

- tg(? + ??) và tg?2 là hệ số ma sát tại các trí tiếp xúc tương ứng.

Do: - tg(? + ??) = tg?2 = 0,2 nên ta có:

- P là lực dùng để xiết ren tạo lực kẹp chặt: Chọn P = 100 N.

- L là chiều dài của cơ lê dùng để xiết ren. Chọn L = 200 mm.

Khi đó ta xác định được đường kính trung bình của ren cực đại như sau:

dtbmax = 2.100.400/[9888.[0,2 + 0,8.0,2] = 8.104/(5304.0,36) = 22,47 mm.

Để bảo đảm quá trình gia công chi tiết luôn luôn cố định dưới tác dụng của lực cắt thì Q > 9888 (N) ? dtb < dtbmax. Vậy để cố định chi tiết khi gia công ta chọn loại trục vít có đường kính ngoài 20 mm.

IV.6.1.5. Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá ?CT.

Nhận thấy rằng đồ gá là dụng cụ có nhiệm vụ định vị và cố định phôi trong suốt quá trình gia công, tức là nó bảo đảm vị trí tương quan giữa dao và chi tiết. Cho nên sai số của đồ gá khi chế tạo và lắp giáp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sai số của kích thước khi gia công, cụ thể nó ảnh hưởng đến sai số vị trí tương quan giữa bề mặt gia công và bề mặt chuẩn chọn làm định vị. Do kích thước sau gia công yêu cầu đạt độ chính xác h7 theo bảng 2 trang 140 - (Quyển 9) ta có .

- Với kích thước danh nghĩa 240 thì dung sai là ? = 0 - (-460) = 460 ?m.

- Với kích thước danh nghĩa 240 thì dung sai là ? = 0 - (-400) = 400 ?m.

Sai số gá đặt được tính theo công thức như sau:

=

Trong đó:

- ?c: Sai số chuẩn do chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước gây ra. ở đây do chi tiết được định vị trức tiếp với đồ gá, nhờ sử dụng hai mặt phẳng có vị trí vuông góc so với với nhau. Do đó ?c = 0.

- ?k: Sai số kẹp chặt do lực kẹp gây ra. Sai số kẹp chặt được xác định theo các công thức trong bảng 24 trang 48 - (Quyển 5). Cần nhớ rằng khi phương của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện thì sai số kẹp chặt bằng không ? ?k = 0.

- ?m: Sai số mòn. Sai số mòn được xác định theo công thức sau đây:

(?m) = 0,3. = 22,61 ?m.

- ?đc: Sai số điều chỉnh được sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá. Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh và dụng cụ để điều chỉnh khi lắp ráp. Trong thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy ?đc = 5 ? 10 ?m.

- ?gđ: Sai số gá đặt, khi tính toán đồ gá ta lấy giá trị sai số gá đặt cho phép: [?gđ] = (1/3?1/5).? (với ? dung sai của nguyên công) ? [?gđ] = 400/3 = 133 ?m.

- ?ct: Sai số chế tạo cho phép đồ gá. Sai số này cần được xác định khi thiết kế đồ gá. Do đa số các sai số phân bố theo qui luật chuẩn và phương của chúng khó xác định nên ta sử dụng công thức sau để tính sai số gá đặt cho phép:

?ct= = =130 ?m.

Căn cứ vào sai số gá đặt cho phép ?ct của đồ gá để chế tạo và lắp ráp các chi tiết tạo nên đồ gá đáp ứng được yêu cầu chế tạo của chi tiết ở nguyên công đó. Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá như sau:

- Độ không // giữa mặt phẳng thanh kê với xương êtô = 0,130 mm/100mm.

- Độ không vuông góc giữa thanh kê với má tĩnh êtô = 0,130 mm/100mm.

- Độ không vuông góc của bạc dẫn so với đáy đồ gá = 0,130 mm/100 mm.

- Đối với các chi tiết dùng để định vị cho chi tiết hoặc dẫn hướng cho dụng cụ cắt phải được nhiệt luyện đạt độ cứng 50?? 55 HRC.

IV.6.2. Đồ gá là thanh kê và Bulong-đai ốc.

Quá trình gia công tiến hành trên máy P1050-CNC. Cho nên đồ gá (Êtô) sử dụng cố định chi tiết trên bàn máy được lựa chọn phù hợp với máy công cụ sử dụng để gia công và dung sai của biên dạng cần gia công.

IV.6.2.1. Xác định khoảng không gian tối đa của đồ gá.

Ta đ• biết rằng đồ gá là nơi chi tiết được gá đặt và kẹp chặt chi tiết trong suốt quá trình gia công cơ. Nó có tác dụng mở rộng khá năng công nghệ cho máy cắt gọt, đồng thời rút ngắn thời gian gia công chi tiết tạo điều kiện tăng năng suất trong khi chất lượng của sản phẩm lại đồng đều bảo đảm theo yêu cầu kỹ thuật đề ra. Do khi gia công cơ đồ gá cùng chi tiết đều nằm trong khoảng không gian gia công của máy. Vậy kích thước của đồ gá không vượt quá khoảng không gian làm việc của máy.

Đối với máy phay P1050-CNC có công suất của động cơ 7,5 kw còn hiệu suất ? = 0,8. Còn khoảng không gian gia công của máy là:

- Kích thước bàn máy: 425x1524 mm (Bảng IV 1).

- Khoản dịch chuyển của trục máy: 1000x500x500 mm (Bảng IV 1).

IV.6.2.2. Xác định phương pháp định vị:

Yêu cầu của chi tiết sau quá trình gia công, đảm bảo thoả m•n điều kiện độ vuông góc của lỗ cần khoan với bề mặt B của phôi giúp việc chế tạo hệ thống làm mát lòng khuôn đơn giản hơn.

Do phôi chuẩn bị gia công đ• có dạng tấm hình hộp có kích thước 250x150x60 mm có các bề mặt xung quanh đều đạt chuẩn tinh. Cho nên bề mặt sử dụng để định vị tốt nhất là dạng mặt phẳng. Do đó ta chọn má tĩnh của Êtô và thanh kê là các chi tiết dụng để định vi phôi.

- Bề mặt đáy của phôi là mặt phẳng nên định vi được 3 bậc tự do.

IV.6.2.3. Xác định phương chiều và điểm đặt của lực kẹp chặt.

Để đảm bảo độ chính xác của chi tiết sau khi gia công thì lực kẹp chặt phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không phá hỏng vị trí định vị của phôi.

-Lực kẹp chặt phải đủ để chi tiết không bị xê dịch dưới tác dụng của lực cắt nhưng không được quá lớn so với giá trị cần thiết để trán biến dạng của phôi.

- Không làm hỏng bề mặt do lực kẹp tác dụng vào.

- Cố gắng làm cho phương chiều không đi ngược chiều với lực cắt mà cần vuông góc và hướng vào bề mặt định vị.

- Kết cấu nhỏ, đơn giản, gọn nhất có thể nhưng bảo đảm an toàn, tháo tác nhanh, ít tốn sực, dễ bảo quản và sửa chữa….

Để đáp ứng tối đa các điều kiện đó ta chọn phương án kẹp chặt như sau.

• Sơ đồ kẹp chặt:

IV.6.2.4. Tính toán lực kẹp W cần thiết.

- Sơ đồ lực cắt:

Nhận thấy rằng khi tiến hành gia công tạo hốc chữ nhật 239,8x139,8x40 mm thì trong quá trình phay r•nh có bề rộng 20 mm sâu 1 mm thì các thành phần lực cắt tác động lên phôi gồm có: Pz, Py, Pv, Ph có tác dụng làm phôi chuyển động tính tiến theo phương của lực còn thành phần mômen cắt Mx sẽ làm cho phôi quay xung quanh trục của dao phay. Do đó muốn phôi đứng yên trong suốt quá trình cắt gọt thì lực W do bốn bulong sinh ra phải đủ lớn. Muốn vậy thì W phải thoả m•n biểu thức toán học sau:

(IV 17)

K = Kơo.K1. K2. K3. K4. K5. K6 (IV 14)

Trong đó: - M: mômen của quá trình cắt. Mx= 6,59 (N.m) (

Bảng IV 6).

- Pyz: Lực cắt khi phay:

- L: Khoảng cách mỏ kẹp tới tâm trục dao.

- W: Lực do cơ cấu kẹp chặt sinh ra.

- f là hệ số ma sát giữa tấm kẹp với phôi: f = 0,1.

- K: Hệ số an toàn chung, được xác định bởi các thành phần sau.

- Ko:là hệ số an toàn trong mọi trường hợp. Chọn Ko = 1,5

- K1:là hệ số kể đến lượng dư không đều. Chọn K1 = 1

- K2:là hệ số kể đến dao cùn làm tăng lực cắt. Chọn K2 =1

- K3:là hệ số kể đến lực cắt không liên tục. Chọn K3 = 1

- K4:là hệ số kể đến nguồn sinh lực, kẹp chặt bằng tay. Chọn K4 = 1,3

- K5:là hệ số kể đến vị trí tay quay. Chọn K5 = 1.

- K6:là hệ số kể đến tính chất tiếp xúc. Chọn K6 = 1,5.

? K = 1,5.1.1.1.1,3.1.1,5 = 2,95. Chọn K = 3.

Các thành phần lực phát sinh trong quá trinh cắt được xác định theo thành phần PZ theo bảng 5-43 – Trang 35 (Quyển 2) ta có:

Dao ngón Ph Pv Py

Hệ số tỉ lệ so với PZ 1,1 ? 1,2 0,0 ? 0,25 0,4 ? 0,6

Gia trị (N) 725 ? 790 0 ? 165 264 ? 395

Vậy: (N).

Thay số vào công thức (IV 17) ta xác định được giá trị lực W như sau:

?

Vậy lực kẹp cần thiết là W = 23040 N.

• Xác định cơ cấu tạo lực W.

Cơ cấu tạo lực kẹp phôi là 4 cụm bulong và thanh truyền như hình vẽ: Chọn a = 0,5.b

Như vậy mỗi cơ cấu bulong đai ốc phải tạo ra một lực Wi = 11520 (N) để kẹp chặt phôi. Muốn vậy kích thước của bulong được xác định bằng biểu thức sau:

P.L = 0,5.W.[tg(? + ??).dtb + tg?2.?tb]. (IV 15)

dtb = 2. P.L/[ W.[tg(? + ??) + 0,8.tg?2] (mm). (IV 16)

Trong đó: - ?tb = 0,8.dtb với dtb là đường kính trung bình của ren.

- ? là góc nâng của ren. Ta có tg ? = S/(?. dtb).

- ?? và ???là góc ma sát.

- tg(? + ??) và tg?2 là hệ số ma sát tại các trí tiếp xúc tương ứng.

Do: - tg(? + ??) = tg?2 = 0,2 nên ta có:

- P là lực dùng để xiết ren tạo lực kẹp chặt: Chọn P = 100 N.

- L là chiều dài của cơ lê dùng để xiết ren. Chọn L = 200 mm.

Khi đó ta xác định được đường kính trung bình của ren cực đại như sau:

dtbmax = 2.100.200/[11520.[0,2 + 0,8.0,2] = 4.104/(11520.0,36) = 19,29 mm.

Để bảo đảm quá trình gia công chi tiết luôn luôn cố định dưới tác dụng của lực cắt thì Q > 11520 (N) ? dtb < dtbmax. Vậy để cố định được chi tiết khi gia công ta chọn loại bulong có đường kính M18.

IV.6.2.5. Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá ?CT.

Nhận thấy rằng đồ gá là dụng cụ có nhiệm vụ định vị và cố định phôi trong suốt quá trình gia công, tức là nó bảo đảm vị trí tương quan giữa dao và chi tiết. Cho nên sai số của đồ gá khi chế tạo và lắp giáp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sai số của kích thước khi gia công, cụ thể nó ảnh hưởng đến sai số vị trí tương quan giữa bề mặt gia công và bề mặt chuẩn chọn làm định vị. Do kích thước sau gia công yêu cầu đạt độ chính xác h7 theo bảng 2 trang 140 - (Quyển 9) ta có .

- Với kích thước danh nghĩa 240 thì dung sai là ? = 0 - (-460) = 460 ?m.

- Với kích thước danh nghĩa 240 thì dung sai là ? = 0 - (-400) = 400 ?m.

Sai số gá đặt được tính theo công thức như sau:

=

Trong đó:

- ?c: Sai số chuẩn do chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước gây ra. ở đây do gốc tọa độ được xác định thông qua ba chột dẫn hướng lắp trên 3 bạc dẫn hướng theo chế độ lắp trung gian H7/h8. Do đó sai số chuẩn ?c = Smax (Khe hở lớn nhất giữa chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng). Ta có:

Lỗ ?25H7 ;Trục ?25h8 ?

Vậy ta có: ?c = Smax = 54 ?m.

- ?k: Sai số kẹp chặt do lực kẹp gây ra. Sai số kẹp chặt được xác định theo các công thức trong bảng 24 trang 48 - (Quyển 5). Cần nhớ rằng khi phương của lực kẹp vuông góc với phương của kích thước thực hiện thì sai số kẹp chặt bằng không ? ?k = 0.

- ?m: Sai số mòn. Sai số mòn được xác định theo công thức sau đây:

(?m) = 0,3. = 32,12 ?m.

- ?đc: Sai số điều chỉnh được sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá. Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh và dụng cụ để điều chỉnh khi lắp ráp. Trong thực tế khi tính toán đồ gá ta có thể lấy ?đc = 5 ? 10 ?m.

- ?gđ: Sai số gá đặt, khi tính toán đồ gá ta lấy giá trị sai số gá đặt cho phép: [?gđ] = (1/3?1/5).? (với ? dung sai của nguyên công) ? [?gđ] = 400/3 = 133 ?m.

- ?ct: Sai số chế tạo cho phép đồ gá. Sai số này cần được xác định khi thiết kế đồ gá. Do đa số các sai số phân bố theo qui luật chuẩn và phương của chúng khó xác định nên ta sử dụng công thức sau để tính sai số gá đặt cho phép:

?ct= = =116 ?m.

Căn cứ vào sai số gá đặt cho phép ?ct của đồ gá để chế tạo và lắp ráp các chi tiết tạo nên đồ gá đáp ứng được yêu cầu chế tạo của chi tiết ở nguyên công đó. Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá như sau:

- Độ không // giữa mặt phẳng thanh kê với xương êtô = 0,116 mm/100mm.

- Độ không vuông góc giữa thanh kê với má tĩnh êtô = 0,116 mm/100mm.

- Độ không vuông góc của bạc dẫn so với đáy đồ gá = 0,116 mm/100 mm.

- Đối với các chi tiết dùng để định vị cho chi tiết hoặc dẫn hướng cho dụng cụ cắt phải được nhiệt luyện đạt độ cứng 50?? 55 HRC.

IV.7. Các lưu ý trong quá trình tính toán ,thiết kế, chế tạo hai cụm lòng khuôn.

• Trong quá trình tính toán nhận thấy rằng đối với dạng sản suất đơn chiếc và loạt nhỏ như chế tạo khuôn mẫu thì:

- Phương án lựa chọn kích thước phôi dùng để gia công theo phương pháp gần đúng rồi căn cứ vào kích thước phôi có sẵn theo tiêu sẽ đem lại lợi ích nhiều hơn so với phương án xác định kích thước khôi theo phương pháp tính chính xác để rồi tự chế tạo hoặc đạt hàng do phôi đ• có kích thước không theo tiêu chuẩn.

- Xác định thời gian gia công cơ bản là không cần thiết. Bởi vì mục đích chính của công việc xác định thời gian gia công cơ bản là căn cứ cách thức phân bố thời gian để thực hiện các công việc gia công cơ bản trên các chủng loại máy khác nhau. Ta sẽ có cách thức sắp xếp và bố trí máy hợp lý với dạng chi tiết cần gia công để năng suất gia công là cao nhất. Điều đó không còn phù hợp với nghành gia công chế tạo khuôn mẫu, nơi mà các chi tiết cần gia công chế tạo luôn luôn thay đổi.

• Trong quá trình gia công các chi tiết ở hai cụm lòng khuôn trước và sau để hạn chế sai số vị trí của các biên dạng giữa các lần gia công khác nhau ta cần quan tâm tới các vấn đề sau

* Sử dụng ba chốt dẫn hướng lắp trên các bạc dẫn hướng của khối khuôn cơ sở làm chuẩn thống nhất xác định các gốc tọa độ lập trình gia công.

* Do đặc điểm hình thức sản xuất là đơn chiếc và loại nhỏ, nên quá trình kiểm tra hầu như là không sử dụng đồ gá kiểm tra chuyên dung mà chỉ sử dụng các dụng cụ đo có tính vạn năng và thông dụng như:

Đồng hồ đo, thước cặp, panmer... Cho lên công việc kiểm tra chất lượng và độ chính xác của chi tiết chế tạo thực hiện như sau:

- Thực hiện việc mô phỏng trước quá trình gia công, để hạn chế bớt sự sai sót trước khi tiến hành gia công thực sự.

- Công việc kiểm tra này được thực hiện ngay tại vị trí gia công sau mỗi bước gia công.

- Lần tổng kiểm tra cuối cùng chất lượng của sản phẩm sau khi chế tạo được thực hiện trước khi tiến hành lắp giáp các chi tiết để tạo ra sản phẩm khuôn hoàn chỉnh.

• Sau khi tiến hành gia công chế tạo và đặt mua được các chi tiết có trong khuôn theo như thiết kế. Ta cần tiến hành các công việc tiếp theo như sau:

- Lắp ráp các chi tiết đó lại để tạo ra một sản phẩm cơ khí hoàn thiện.

- Tiến hành ép thử sản phẩm trên khuôn đ• được láp giáp hoàn chỉnh.

Trong quá trình lắp giáp khuôn ta cũng thực hiện thêm các sửa chữa nguội nhỏ khác cho các chi tiết có trong khuôn (rà, mài, đánh bóng…)ơ để các mối lắp ghép đạt yêu cầu của thiết kế để sản phẩm khuôn làm việc tốt. Đặc biệt khi tiến hành ép thử sản phẩm trên khuôn mới chế tạo, tuỳ theo tình trạng sản phẩm tạo thành mà có các biện pháp điều chỉnh máy ép (chế độ vận hành máy…) hay điều chỉnh lại sửa đổi lại các chi tiết trong khuôn.

Tuy công việc này không được lập nên trong trình tự công nghệ gia công hai lòng khuôn, nhưng lại là một công việc hết sức quan trọng không thể thiếu được trong quá trình chế tạo ra một sản phẩm khuôn mẫu theo đơn đặt hàng. Đó là công việc quyết định tới chất lượng lần cuối cho sản phẩm khuôn. Bởi vậy đòi hỏi người thiết kế khuôn phải có vốn kinh nghiệm làm khuôn phóng phú để phán đoán được các lỗi của khuôn từ đó có các biện pháp công nghệ linh hoạt để sửa chữa khắc phục các lỗi phát sinh khi tiến hành thử khuôn.

IV.8. Chương trình sử dụng để điều khiển máy gia công.

Tùy theo cấu trúc của bộ điều khiển máy sẽ có các moduyl chương trình viết sẵn trong phần cứng của bộ điều khiển, có khả năng đơn giản hóa một các chương trình gia công nhất định (Khoan lỗ, phay hốc chữ nhật, hốc tròn...). Nếu ta sử dụng triệt để và hiệu quả các moduyl sẵn có này, sẽ đơn giản hóa được việc viết chương trình gia công, đồng thời nâng cao chất lượng và năng suất gia công. Do đ• rút ngắn được thời gian để viết chương trình đồng thời hạn chế các được các nhầm lẫn đáng tiếc cho người vận hành máy trong khi viết chương trình .

ở phần này em chỉ viết chương trình sử dụng để điều khiển máy thực hiện công việc gia công gia công tấm áo khuôn sau theo trình tự các nguyên công đ• thiết kế được tiến hành trên máy gia công điều khiển theo chương trình. Các chi tiết khác cần gia công cũng được lập trình hoàn toàn tương tự.

IV.8.1. Chương trình cho nguyên công 1.

• Sơ đồ gia công.

Chú thích: - Kích thước của phôi: X = 350 mm; Y = 70 mm; Z = 270 mm.

- Toạ độ gia công biểu diễn như hình vẽ.

• Chương trình khoan lỗ ?10,5 sâu 105 mm.

0 BEGIN PGM 01 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-270 X-175 Y-35

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+35

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R5.250

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S1000

5 L Z+20.000 R0 F2500 M13

6 L X+60.960 Y-20.000

7 CALL LBL1

8 L X+30.480 Y-20.000

9 CALL LBL1

10 L X-30.480 Y-20.000

11 CALL LBL1

12 L X+60.960 Y-20.000

13 CALL LBL1

14 STOP M02

15 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.1 (SETUP) –2

1.2 (DEPTH) -105

1.3 (PEKING) –2

1.4 (DELL)

F140 DR-

16 L Z2 R0 F2500 M99

17 L Z20 R0 S1000

18 LBL0

19 END PGM 01 MM

IV.8.2. Chương trình cho nguyên công 2.

Thực hiện hoàn toàn tương tự như nguyên công 1 sau khi đ• gá đặt phôi vào vị trí hợp lý.

IV.8.3. Chương trình cho nguyên công 3.

• Sơ đồ gia công.

* Trình tự các bước gia công như sau:

- Gia công hốc chữ nhật có kích thước 240x140 mm sâu 40 mm.

+ Chương trình khoan lỗ ?20 sâu 42 mm ở tâm phôi.

+ Chương trình phay thô hốc đạt kích thước 239,8x139,8 mm sâu 40 mm.

+ Chương trình phay tinh hốc đạt kích thước 240x140 mm sâu 40 mm.

- Gia công 4 hốc để tiến hành lắp đặt nêm côn.

- Gia công hệ thống dẫn dung dịch làm mát lòng khuôn.

+ Chương trình khoan lỗ 8 lỗ ?20 sâu 43,5 mm.

+ Chương trình khoan lỗ 8 lỗ ?10,5 sâu 55 mm.

IV.8.3.1. Chương trình phay hốc chữ nhật (240x140x40mm).

• Chương trình khoan lỗ ?20 sâu 40 mm.

0 BEGIN PGM 02 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R10.000

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S400

5 L Z+20.000 R0 F2500 M13

6 L X0.000 Y0.000

7 CALL LBL1

8 STOP M02

9 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.1 (SETUP) -2

1.2 (DEPTH) -40

1.3 (PEKING) -2

1.4 (DELL)

F100 DR-

10 L Z2 R0 F2500 M99

11 L Z20 R0 S2500

12 LBL0

13 END PGM 02 MM

• Chương trình phay thô hốc chữ nhật (239,8x139,8x40 mm).

0 BEGIN PGM 03 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R10.100

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S450

5 L Z+20.000 R0 F2500 M13

6 CALL LBL1

7 STOP M02

10 LBL1

CYLDEF 4.0 (POCKET MILLING)

4.1 (SETUP) -2

4.2 (DEPTH) -40

4.3 (PECKING) -2

4.4 X240

4.5 Y140

F225 DR-

11 L Z2 R0 F2500 M99

12 L Z20 R0 S2000

13 LBL0

14 END PGM 03 MM

• Chương trình phay tinh hốc chữ nhật (240x140x40).

0 BEGIN PGM 04 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R10.000

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S1200

5 L Z-38.000 R0 F2500 M13

6 L X+0.000 Y+50.000 RR

7 CR X+30.000 Y+70.000 R20 R+ RR F100

8 L X120.000 RR F1000

9 L Y-70.000 RR F1000

10 L X-120.000 RR F1000

11 L Y+70.000 RR F1000

12 L X+35.000 RR F1000

13 L Y+50.000 Z-20.000 F2500

14 L Z20 R0 S2000

14 END PGM 04 MM

IV.8.3.2. Chương trình phay 4 hốc lắp nêm côn.

0 BEGIN PGM 05 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R6.000

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S800

5 L Z+20.000 F2500 M15.

6 CALL LBL1 RFD

7 STOP M02

8 LBL11

9 FN1: Q1=-1

10 FN2: Q2=-1

11 LBL1

12 L Z+1.000 X+0.000 Y+105.000 F2000

13 L Z+Q1 F60

14 L X+0.000 Y+115.000 RL F60

15 L X-55.000 RL F160

16 L Y+95.000 RL F160

17 L X+55.000 RL F160

18 L Y+115.000 RL F160

19 L X-5.000 RL F160

20 L Z+10.000 F2000

21 L X-145.000 Y+0.000 F2000

22 L Z+1.000 F2000

23 L Z+Q1 F160

24 L X-155.000 RL F160

25 L Y-40.000 RL F160

26 L X-135.000 RL F160

27 L Y+40.000 RL F160

28 L X-155.000 RL F160

29 L Y-5.000 RL F160

30 L Z+20.000 F2000

31 L X+0.000 Y-105.000 F2000

32 L Z+1.000 F2000

33 L Z+Q1 F160

34 L X+0.000 Y-115.000 RL F160

35 L X-55.000 RL F160

36 L Y-95.000 RL F160

37 L X+55.000 RL F160

38 L Y-115.000 RL F160

39 L X-5.000 RL F160

40 L Z+10.000 F2000

41 L X+145.000 Y+0.000 F2000

42 L Z+1.000 F2000

43 L Z+Q1 F160

44 L X+155.000 RL F160

45 L Y-40.000 RL F160

46 L X+135.000 RL F160

47 L Y+40.000 RL F160

48 L X+155.000 RL F160

49 L Y-5.000 RL F160

50 L Z+20.000 F2000

51 FN1: Q1=+Q1+Q2

IF=-15 LBL1

52 L Z+10 F2000

53 END PGM 05 MM

IV.8.3.3. Chương trình khoan 8 lỗ ?20 sâu 43,5 mm.

0 BEGIN PGM 06 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R10.000

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S400

5 L Z-20.000 R0 F2500 M13

6 L X+61.000 Y+45.000

7 CALL LBL1

8 L X+30.500 Y+45.000

9 CALL LBL1

10 L X-30.500 Y+45.000

11 CALL LBL1

12 L X-61.000 Y+45.000

13 CALL LBL1

14 L X-61.000 Y-45.000

15 CALL LBL1

16 L X-30.500 Y-45.000

17 CALL LBL1

18 L X+30.500 Y-45.000

19 CALL LBL1

20 L X+61.000 Y-45.000

21 CALL LBL1

22 STOP M02

23 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.1 (SETUP) -2

1.2 (DEPTH) -43.5

1.3 (PEKING) -1.75

1.4 (DELL)

F100 DR-

24 L Z2 R0 F2500 M99

25 L Z20 R0 S2000

26 LBL0

27 END PGM 06 MM

IV.8.3.4. Chương trình khoan 8 lỗ ?10,5 sâu 55 mm.

0 BEGIN PGM 07 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R5.250

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S355

5 L Z-20.000 R0 F2500 M13

6 L X+61.000 Y+45.000

7 CALL LBL1

8 L X+30.500 Y+45.000

9 CALL LBL1

10 L X-30.500 Y+45.000

11 CALL LBL1

12 L X-61.000 Y+45.000

13 CALL LBL1

14 L X-61.000 Y-45.000

15 CALL LBL1

16 L X-30.500 Y-45.000

17 CALL LBL1

18 L X+30.500 Y-45.000

19 CALL LBL1

20 L X+61.000 Y-45.000

21 CALL LBL1

22 STOP M02

23 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.1 (SETUP) -2

1.2 (DEPTH) -55

1.3 (PEKING) -2

1.4 (DELL)

F120 DR-

24 L Z2 R0 F2500 M99

25 L Z20 R0 S2000

26 LBL0

27 END PGM 07 MM

IV.8.4. Chương trình cho nguyên công 4.

• Sơ đồ gia công.

* Trình tự các bước gia công như sau:

- Gia công hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8 qua.

+ Chương trình khoan lỗ 6 lỗ ?14 sâu 10 mm.

+ Chương trình khoan lỗ 6 lỗ ?9 sâu 30 mm.

- Gia công hệ thống lỗ để xỏ Bulong M10 qua.

+ Chương trình khoan lỗ 8 lỗ ?18 sâu 14 mm.

+ Chương trình khoan lỗ 8 lỗ ?11 sâu 55 mm.

IV.8.4.1. Chương trình gia công hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8.

• Chương trình khoan 6 lỗ ?14 sâu 10 mm

0 BEGIN PGM 08 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R5.750

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S355

5 L Z+20.000 R0 F2500 M13

6 L X+110.000 Y+50.000

7 CALL LBL1

8 L X+0.000 Y+50.000

9 CALL LBL1

8 L X-110.000 Y+50.000

9 CALL LBL1

10 L X-110.000 Y-50.000

11 CALL LBL1

12 L X+0.000 Y-50.000

13 CALL LBL1

14 L X+110.000 Y-50.000

15 CALL LBL1

16 STOP M02

17 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.1 (SETUP) -2

1.2 (DEPTH) -10

1.3 (PEKING) -2

1.4 (DELL)

F120 DR-

18 L Z2 R0 F2500 M99

19 L Z20 R0 S2000

20 LBL0

21 END PGM 08 MM

• Chương trình khoan 6 lỗ ?9 sâu 30mm

0 BEGIN PGM 09 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R4.500

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S355

5 L Z+0.000 R0 F2500 M13

6 L X+110.000 Y+50.000

8 CALL LBL1

8 L X+0.000 Y+50.000

9 CALL LBL1

8 L X-110.000 Y+50.000

9 CALL LBL1

10 L X-110.000 Y-50.000

11 CALL LBL1

12 L X+0.000 Y-50.000

13 CALL LBL1

14 L X+110.000 Y-50.000

15 CALL LBL1

16 STOP M02

17 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.1 (SETUP) -2

1.2 (DEPTH) -30

1.3 (PEKING) -2

1.4 (DELL)

F150 DR-

18 L Z2 R0 F2500 M99

19 L Z20 R0 S2000

20 LBL0

21 END PGM 09 MM

IV.8.4.2. Chương trình gia công hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8.

• Chương trình khoan 8 lỗ ?14 sâu 10 mm.

0 BEGIN PGM 10 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R7.000

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S355

5 L Z+20.000 R0 F2500 M13

6 L X+145.000 Y+30.000

7 CALL LBL1

8 L X+45.000 Y+105.000

9 CALL LBL1

10 L X-45.000 Y+105.000

11 CALL LBL1

12 L X-145.000 Y+30.000

13 CALL LBL1

14 L X-145.000 Y-30.000

15 CALL LBL1

16 L X-45.000 Y-105.000

17 CALL LBL1

18 L X+45.000 Y-105.000

19 CALL LBL1

20 L X+145.000 Y-30.000

21 CALL LBL1

22 STOP M02

23 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.1 (SETUP) -2

1.2 (DEPTH) -10

1.3 (PEKING) -2

1.4 (DELL)

F120 DR-

24 L Z2 R0 F2500 M99

25 L Z20 R0 S2000

26 LBL0

27 END PGM 10 MM

• Chương trình khoan 8 lỗ ?9 sâu 55 mm.

0 BEGIN PGM 11 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R4.500

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S355

5 L Z+20.000 R0 F2500 M13

6 L X+145.000 Y+30.000

7 CALL LBL1

8 L X+45.000 Y+105.000

9 CALL LBL1

10 L X-45.000 Y+105.000

11 CALL LBL1

12 L X-145.000 Y+30.000

13 CALL LBL1

14 L X-145.000 Y-30.000

15 CALL LBL1

16 L X-45.000 Y-105.000

17 CALL LBL1

18 L X+45.000 Y-105.000

19 CALL LBL1

20 L X+145.000 Y-30.000

21 CALL LBL1

22 STOP M02

23 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.1 (SETUP) -2

1.2 (DEPTH) -55

1.3 (PEKING) -2

1.4 (DELL)

F140 DR-

24 L Z2 R0 F2500 M99

25 L Z20 R0 S2000

26 LBL0

27 END PGM 11 MM

IV.8.5. Chương trình cho nguyên công 5.

* Trình tự các bước gia công như sau:

- Khoan 18 lỗ ?7,8 sâu 45 mm.

- Doa 18 lỗ ?8 sâu 45 mm.

• Sơ đồ gia công.

IV.8.5.1. Chương trình khoan 18 lỗ ?7,8 sâu 45 mm

0 BEGIN PGM 12 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R3.9000

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S1500

5 L Z+20.000 R0 F2500 M13

6 L X+76.200 Y+30.480

7 CALL LBL1

8 L X+45.720 Y+30.480

9 CALL LBL1

10 L X+15.240 Y+30.480

11 CALL LBL1

12 L X-15.240 Y+30.480

13 CALL LBL1

14 L X-45.720 Y+30.480

15 CALL LBL1

16 L X-76.200 Y+30.480

17 CALL LBL1

18 L X-76.200 Y+0.000

19 CALL LBL1

20 L X-45.720 Y+0.000

21 CALL LBL1

22 L X-15.240 Y+0.000

23 CALL LBL1

24 L X+15.240 Y+0.000

25 CALL LBL1

26 L X+45.720 Y+0.000

27 CALL LBL1

28 L X+76.200 Y+0.000

29 CALL LBL1

30 L X+76.200 Y-30.480

31 CALL LBL1

32 L X+45.720 Y-30.480

33 CALL LBL1

34 L X+15.240 Y-30.480

35 CALL LBL1

36 L X-15.240 Y-30.480

37 CALL LBL1

38 L X-45.720 Y-30.480

39 CALL LBL1

40 L X-76.200 Y-30.480

41 CALL LBL1

42 STOP M02

43 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.2 (SETUP) -2

1.2 (DEPTH) -45

1.3 (PEKING) -2

1.3 (DELL)

F140 DR-

44 L Z2 R0 F2500 M99

45 L Z20 R0 S2000

46 LBL0

47 END PGM 12 MM

IV.8.5.2. Chương trình doa 18 lỗ ?8 sâu 45 mm

0 BEGIN PGM 13 MM

1 BLK FORM 0.1 Z-60 X-175 Y-120

2 BLK FORM 0.2 Z0 X+175 Y+120

3 TOOL DEF 0.1 L0.000 R4.000

4 TOOL CALL 0.2 Z0.000 S150

5 L Z+20.000 R0 F2500 M13

6 L X+76.200 Y+30.480

7 CALL LBL1

8 L X+45.720 Y+30.480

9 CALL LBL1

10 L X+15.240 Y+30.480

11 CALL LBL1

12 L X-15.240 Y+30.480

13 CALL LBL1

14 L X-45.720 Y+30.480

15 CALL LBL1

16 L X-76.200 Y+30.480

17 CALL LBL1

18 L X-76.200 Y+0.000

19 CALL LBL1

20 L X-45.720 Y+0.000

21 CALL LBL1

22 L X-15.240 Y+0.000

23 CALL LBL1

24 L X+15.240 Y+0.000

25 CALL LBL1

26 L X+45.720 Y+0.000

27 CALL LBL1

28 L X+76.200 Y+0.000

29 CALL LBL1

30 L X+76.200 Y-30.480

31 CALL LBL1

32 L X+45.720 Y-30.480

33 CALL LBL1

34 L X+15.240 Y-30.480

35 CALL LBL1

36 L X-15.240 Y-30.480

37 CALL LBL1

38 L X-45.720 Y-30.480

39 CALL LBL1

40 L X-76.200 Y-30.480

41 CALL LBL1

42 STOP M02

43 LBL1

CYLDEF 1.0 (PECKING)

1.4 (SETUP) -2

1.2 (DEPTH) -46

1.3 (PEKING) -2

1.5 (DELL)

F35 DR-

44 L Z2 R0 F2500 M99

45 L Z20 R0 S2000

46 LBL0

47 END PGM 13 MM.

Chương V. Lắp đặt, Bảo dưỡng và bảo quản khuôn

A- Lắp đặt khuôn:

1- Theo qui tắc chung cần phải kiểm tra các điểm sau đây trước khi lắp đắt các chi tiết lại với nhau để tạo ra sản phẩm khuôn hoàn chỉnh.

1.1. Đối với khuôn đ• được sử dụng từ trước cần xem thử nó đ• được sửa chữa hư hỏng nào chưa ?

1.2. Kiểm tra đầu vào và đầu ra của kênh nước bằng cách thổi khí nén để chắc chắn rằng kênh nước thông thoáng và sạch sẽ

1.3. Kiểm tra và chắc chắn rằng vòng định vị ăn khớp chính xác với lỗ ở tâm của tấm khuôn cố định. Điều đó sẽ bảo đảm độ thẳng hàng giữa cuống phun của khuôn và vòi phun của máy.

1.4. Kiểm tra xem chiêu cao tổng của khuôn có vượt quá khoảng sáng của máy không.

1.5. Kiểm tra khoảng cách max giữa các tấm khuôn có để để tháo sản phẩm ra không.

1.6. Kiểm tra giá trị lực kẹp khi gia công.

1.7. Theo quy tắc thực tế, chắc chắn rằng trọng lượng max của 1 phát đạn đủ khối lượng cho sản phẩm.

2- Tiến hành kiểm tra độ song song của hai tấm khuôn trước khi lắp ráp khuôn. Kiểm tra xem các bulong kẹp an toàn có chắc chắn không, các trụ đỡ có bám bụi bẩn hoặc phoi kim loại không.

3- Đặt khuôn ở trạng thái hai nửa đóng lại với nhau. Điều này ngăn ngừa hai khuôn dặc biệt là lõi khuôn khỏi bị các hư hỏng có thể xảy ra trong quá trình lắp ráp khuôn.

4- Không nên cố gắng tiến hành lắp ráp khuôn nặng bằng tay. Cần sử dụng máy nâng, cần cẩu thích hợp hoặc các cơ cấu xích ròng rọc. Xích ròng rọc có thể điều chỉnh chậm nhưng lại rất thích hợp cho công việc lắp ráp khuôn.

5- Giữ cho xích cùng với khuôn cho đến khi cả hai nửa khuôn đ• gắn chặt vào các tấm khuôn. Đối với khuôn nặng, đó là một thực tế tốt để tránh hiện tượng kẹt bulong lắp ở tấm di động để tránh bất kỳ một chuyển động đi xuống nào của khuôn tròn quá trình di chuyển.

6- Trong lúc tháo khuôn, không bao giờ được gõ búa vào khuôn trong khi các bulong an toàn vẫn còn đóng chặt, nếu không sễ làm hỏng khuôn và bộ phận máy nối với khuôn. Trong khi khuôn còn được giữ bởi xích, chỉ nới lỏng một nửa số bulong an toàn và làm các điều chỉnh cần thiết thông qua các bulông kích.

B- Hoạt động của khuôn:

1- Để bảo đảm chất lượng sản phẩm tốt nhất, khuôn phải được duy trì ở nhiệt độ làm việc của nó.

2- Khi tháo khuôn bằng tay không nên sử dụng các dụng cụ kim loại cứng hoặc có cạnh sắc để tránh các xây xước bề mặt khuôn hoặc các cạnh sắc này sẽ có thể làm hỏng bề mặt phân khuôn, tạo ra khe hở dọc theo đường phân khuôn.

3- Không bao giờ sử dụng búa gõ để tháo khuôn.

4- Không được sờ tay trực tiếp vào bề mặt nhẵn bóng của khuôn khuôn, không để lại dấu vân tay để khỏi gấy hiện tượng bề mặt khuôn bị ăn mòn.

5- Người thợ đứng vận hành máy phải xem xét xem khuôn có sẵn sàng làm việc không.

6- Nếu máy không được sử dụng qua đêm thì cần bôi nên phần bề mặt nhẵn bóng của khuôn một lớp mỏng kerosin hoặc turpenline.

7- Khi không làm việc, tất cả khuôn có các phần tử lò xo cần được để ở trạng thái thả lỏng.

8- Khuôn không hoạt động cần để ở trạng thái mở nhưng được che phủ bằng vải khô.

9- Trước khi nghỉ cần để cho hệ thống nước làm nguôi khuôn tiếp tục vận hành cho đến khi khuôn được làm nguội hoàn toàn.

C- Lưu giữ khuôn:

1- Cần phải giữ sản phẩm cuối cùng được tháo ra khỏi khuôn để tham khảo cho bât kỳ sự sửa chữa nào cần thiết. Cần làm nh•n cho sản phẩm với tên gọi, kích thước, vật liệu, số khuôn và số sản xuất chính của sản phẩm đó.

2- Tất cả các bộ phận của khuôn cần được kiểm tra và sửa chữa trước khi cất vào kho để nó thường xuyên sẵn sàng cho đến khi có yêu cầu cho lần sản xuất tiếp theo.

3- Các khuôn được xác định sẽ không đưa vào sản xuất cần phải được tháo ra, loại ra, để phồng chứa khuôn không có lẫn các khuôn không còn sử dụng được

4- Cần di chuyển tất cả các đần lắp kênh nước vì chúng dẽ bị hư hỏng khi lưu giữ. Tiến hành thổi khí nén vào kênh nước đến khi nước ra ngoài hết và giữ cho nó khô. Đậy kín một đầu và rót vào kênh làm mát 1 loại dầu khoáng phù hợp.

5- Bôi mỡ cho tất cả các chi tiết của khuôn và giữ gìn chúng trong thời gian lưu giữ.

6- Đối với khuôn có lò xo thì không nên đóng chặt, h•y đặt các nêm cao su phù hợp với trạng thái mở khuôn để giữ cho lò xo ở vị trí tháo lỏng và luôn bịt kín miệng lỗ để tránh bụi bẩn hoặc hơi ẩm. Đối với khuôn nhỏ chỉ cần cho chúng vào túi nilong là được.

Điểm hạn chế, thiếu xót của đồ án tốt nghiệp.

Do thời gian để hoàn thành đồ án có hạn chế và khối lượng công việc em đ• thực hiện được cũng khá nhiều. Cho nên trong khuôn khổ đồ án của em đ• chưa thể đề cập tới việc tạo dựng chương trình gia công tự động nhờ sử dụng phần mềm CAD-CAM. Bởi vì đây là công việc đòi hỏi người thiết kế có kiến thức công nghệ thực tế phong phú và khả năng sử dụng phần mềm thiết kế chuyên dùng, để tích hợp giữa máy tính với máy công cụ, một cách thành thạo mới có thể sử tốt và hợp lý các bề mặt cần gia công phức tạp. Để lắm bắt được điều đó là rất khó khăn đối với sinh viên sắp ra trường chưa có điều kiện thực tế sản xuất nhiều. Do đó trong khuôn khổ đồ án của em chưa thể đề cập cụ thể và triệt để tới vấn đề ứng dụng CAD-CAM trong việc thiết kế khuôn mẫu.

Vậy em kính mong các thầy, cô giáo thuộc bộ môn công nghệ chế tạo và bộ môn cơ khí máy lượng thứ cho thiếu xót này.

Hà Nội, ngày 05/05/2204

Sinh viên thực hiện.

Chu Quốc Hiếu.

Tài liệu tham khảo:

- PGS-PTS.Nguyễn Đắc Lộc, PGS-PTS.Lê Văn Tiến, PGS-PTS.Ninh Đức Tốn, PTS.Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy -Tập 1 (Hà Nội – 1999). (Quyển 1)

- PGS-PTS.Nguyễn Đắc Lộc, PGS-PTS.Lê Văn Tiến, PGS-PTS.Ninh Đức Tốn, PTS.Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy -Tập 2 (Hà Nội – 2000). (Quyển 2)

- Giáo trình công nghệ chế tạo máy - Tập 1 (NXBKH?KT-Hà Nội 2000) (Quyển 3)

- Giáo trình công nghệ chế tạo máy - Tập 2 (NXBKH?KT-Hà Nội 2000) (Quyển 4)

- PGS-TS.Trần Văn Địch, Hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM (NXBKHKT- Hà Nội 2000). (Quyển 5)

- PGS-TS.Trần Văn Địch, Công nghệ trên máy CNC (Hà nội 2000). (Quyển 6)

- PGS-TS.Vũ Hoài ân, Gia công tia lửa điện CNC (NXBKH?KT Hà Nội 2003). (Quyển 7)

- TS.Vũ hoài ân, Thiết kế khuôn cho sản phẩm ép nhựa (Hà nội 1997). (Quyển 8)

- PGS-TS_Ninh đức Tốn, Dung sai lắp ghép (NXBGD). (Quyển 9)

- PGS-TS.Vũ Hoài ân, Nền sản xuất CNC (NXBKH?KT Hà Nội 2003). (Quyển 10)

- PGS-TS_Phạm minh Hải, Vật liệu chất dẻo (2003). (Quyển 11)