Thực hiện quá trình phân tích: Vào Analysis>Analysis Now!

Thực hiện quá trình phân tích: Vào Analysis>Analysis Now!

MPI cung cấp cho ta một số lượng kết quả rất phong phú giúp ta hiểu rõ hơn quá trình đúc phun. Từ kết quả thu được, nếu sản phẩm không đạt yêu cầu như độ co ngót lớn, nhiều khuyết tật, các thông số ứng suất vượt quá giới hạn cho phép thì ta cần thiết kế là sản phẩm, khuôn hoặc thông số máy đúc.

Sau đây là các kết quả tính toán và mô phỏng:

Các kết quả của giai đoạn điền đầy:

Áp suất phun lớn nhất(ở 1,043 s)= 26,3499 MPa

Thời gian phun =1,0684 s

Khối lượng phun =35,0569 g

Khối lượng chi tiết được phun = 34,4691 g

Lực kẹp lớn nhất = 3,6445 tấn

Nhiệt độ cao nhất trong lòng khuôn = 233,8860 C

Nhiệt độ thấp nhất trong lòng khuôn = 179,0070 C

Ứng suất cắt lớn nhất = 0,3830 MPa

Tốc độ trượt lớn nhất = 1,5848E+04 1/s

Trong đó: time= thời gian điền đầy, Volume=dung tích đã phun, Pressure= áp suất phun, Clamp force= lực kẹp, Flow rate= tốc độ phun, Status= trạng thái điều khiển (V= điều khiển theo vận tốc, P: điều khiển theo ápsuất)

Lực kẹp lớn nhất = 4,3465 tấn

Tổng khối lượng đã phun = 37,0425 g

Thời gian nén = 11,0435 s

Nhiệt độ cao nhất trong lòng khuôn = 233,5960 C

Nhiệt độ thấp nhất trong lòng khuôn = 50,2770 C

Ứng suất cắt lớn nhất = 0,9463 MPa

Độ co nhiệt lớn nhất = 2,8226 %

Độ co nhiệt nhỏ nhất = 1,7743 %

Độ co nhiệt trung bình = 2,1334 %

Chỉ số lõm lớn nhất = 0,0000 %

Chỉ số lõm nhỏ nhất = -0,2845 %

Khối lượng nhựa trong cuống phun = 0.6294 g
Thời gian làm nguội để lấy sản phẩm = 29 s
Bảng mô tả giai đoạn nén đặc (giữ áp suất)




Đồ thị mô tả áp suất ở đầu phun theo thời gian

Đồ thị lực kẹp khuôn theo thời gia

Các kết quả mô phỏng khác được đưa vào phần phụ lục được đánh số trang PL1÷13.

Khuôn dùng để chế tạo vỏ máy gọt bút chì có lòng khuôn và lõi khuôn gồm các mặt cong phức tạp. Do đó ta không thể sử dụng công nghệ thường để gia công chính xác được lòng khuôn mà cần phải sử dụng tới công nghệ gia công CNC. Tuy nhiên nhằm đảm bảo tính kinh tế thì không nên sử dụng hoàn toàn công nghệ CNC mà ta cần dùng kết hợp cả hai công nghệ: Công nghệ thường dùng gia công sơ bộ bề mặt trước khi sử dụng công nghệ CNC sẽ tạo ra hiệu quả kinh tế.

Trong quá trình gia công CNC, để gia công được các bề mặt cong 3D phức tạp vì việc lập trình phải hoàn toàn tự động, lập trình bằng tay chỉ dùng khi đọc và sửa code. Với sự trợ giúp của phần mềm Mastercam và SolidWorks việc lập trình gia công trở nên dễ dàng hơn. Ban đầu ta thiết kế sản phẩm trong SolidWorks sau đó chuyển sang Mastercam để thực hiện quá trình gia công tự động, mô phỏng và xuất chương trình NC.

Trong SolidWorks, lưu tập tin chi tiết lòng khuôn dưới định dạng IGES. Sau đó ta mở nó bằng Mastercam.

Loại bỏ những lỗ trong khuôn để dễ dàng xác định mặt phẳng tạo đường chạy dao (những lỗ này được gia công ở nguyên công sau).

Đầu tiên xác định phôi bằng cách click vào stock setup trên cây quản lý Toolpaths Manager để chọn toạ độ điểm gốc và kích thước phôi. Click vào Bounding Box rồi chọn OK.

Kích thước phối sẽ được

Ta bắt đầu thực hiện quá trình gia công: Bước đầu tiên là gia công thô

[Menu] Toolpaths  Surface Rough  Rough Radical Toolpath …

Một hộp thoại xuất hiện, chọn Cavity (lòng khuôn)

Click vào Geometry trên cây quản lý xuất hiện hộp thoại chọn mặt cong tạo đường chạy dao, chọn các mặt trong lòng khuôn.

Click vào Parameters trên cây quản lý để chọn loại dao và các thông số gia công.




Nhấn OK, click chọn nút Verify phía trên cây quản lý để xem quá trình mô phỏng.

Sau khi gia công thô xong ta chọn [Menu] Toolpaths  Surface Finish  Finish Radical Toolpath … và gia công với dao phay mặt cầu M3 để gia công tinh lòng khuôn.

Bề mặt lòng khuôn đã gia công xong:

Bây giờ thì click “select all operations” và nhấn nút biểu tượng G1 để xuất ra tập tin NC.

Làm tương tự như vậy đối với quá trình gia công mặt lõi khuôn:

Gia công thô:


Gia công tinh:


CHƯƠNG 4
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LÒNG KHUÔN – LÕI KHUÔN
I. Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn

1.1. Dạng sản xuất

Miếng ghép lòng khuôn (khuôn cái) là một trong những chi tiết chính của bộ khuôn, nó yêu cầu có độ chính xác gia công cao. Lòng khuôn được sản xuất dưới dạng đơn chiếc loạt nhỏ, không cần sử dụng đồ gá phức tạp, có thể sử dụng phương pháp lấy dấu chính xác để gia công mặt phẳng.

1.2. Phương pháp chế tạo phôi

Chi tiết có dạng sản xuất loạt nhỏ dạng hộp do vậy ở đây ta sử dụng phương pháp chế tạo phôi là rèn tự do. Thiết bị rèn tự do đơn giản, vốn đầu tư ít, loại trừ được các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co… Phương pháp này phù hợp với dạng sản xuất loạt nhỏ và đạt yêu cầu kinh tế.

Vật liệu làm lòng khuôn cần có khả năng chống mài mòn, chống ôxi hoá cao, khả năng chịu nhiệt và chống biến dạng cao, đồng thời phải dễ cắt và dễ đánh bóng bề mặt.

Từ những yêu cầu trên ta lựa chọn vật liệu để chế tạo khuôn là: thép C45 với các thành phần hoá học là: 0,04%S, 0,04%P, 0,7%Mn, 0,3%Si và 0,45%C.

Xác định kích thước phôi rèn: từ kích thước của lòng khuôn, ta xác định được lượng dư gia công cơ cho vật rèn. Trị số lượng dư tính dựa trên những khuyết tật của lớp bề mặt phôi khi rèn, kích thước và khối lượng phôi, tính chất vật liệu, yêu cầu về độ chính xác và độ bóng gia công cơ, quy trình công nghệ gia công cơ, phương pháp giá đặt, chế độ cắt gọt, chất lượng dụng cụ và thiết bị gia công. Ở đây, ta sử dụng công thức kinh nghiệm:

Dung sai kích thước phôi rèn là:

Kích thước phôi rèn mô tả như hình vẽ dưới đây (các mặt được ký hiệu cho tiện sử dụng)

1.3. Thứ tự các nguyên công

Miếng ghép lòng khuôn là một chi tiết dạng hộp vì thế ta sẽ gia công mặt phẳng chuẩn để làm chuẩn tinh thống nhất. Ở đây ta chọn bề mặt chính của chi tiết (hai bề mặt tiếp xúc với miếng ghép lõi khuôn và tấm kẹp phía trước) làm chuẩn tinh chính.

Sau đây là thứ tự các nguyên công:

1. 
   Chuẩn bị phôi, lấy dấu
   
2. 
   Phay hai mặt chính A và B
   
3. 
   Phay 4 bề mặt bên G, H, D, C
   
4. 
   Mài 2 bề mặt chính và 2 bề mặt bên lắp ghép D, C
   
5. 
   Kiểm tra trung gian
   
6. 
   Phay CNC lòng khuôn
   
7. 
   Khoan, khoét CNC 3 lỗ lắp lõi ghép + Khoan, khoét CNC lỗ lắp bạc cuống phun
   
8. 
   Gia công tia lửa điện với điện cực định hình các rãnh lắp ghép
   
9. 
   Đánh bóng bề mặt trước khi nhiệt luyện
   
10. 
    Kiểm tra trước khi nhiệt luyện
    
11. 
    Hóa – nhiệt luyện
    
12. 
    Đánh bóng bề mặt sau khi nhiệt luyện
    
13. 
    Tổng kiểm tra
    

Nếu phải thực hiện nguyên công rèn tự do thì cần ủ phôi để độ cứng còn 187…225 HB trước khi rèn.

Định vị: Định vị 5 bậc tự do.

Dao: Dao phay mặt đầu răng gắn mảnh thép gió. Đường kính dao là D = 160 mm, số răng Z = 16.

Máy: Máy phay đứng 6H12 có công suất động cơ chính = 7 KW, phạm vi tốc độ trục chính (vg/ph) = 30÷1500, số cấp tốc độ trục chính = 18

Chiều sâu cắt: Cắt hai lần với chiều sâu cắt lần lượt là 3,5mm và 0,45 mm.

Kẹp chặt: Kẹp chi tiết trên êtô máy.

Lượng chạy dao răng Sz = 0,1 mm/răng (bảng 2.26 [3])

Lượng chạy dao vòng S = S­_z.Z = 0,1.16 = 1,6 (mm/vg)

Chiều sâu cắt t = 3,5mm.

Vận tốc cắt: (m/ph)

Với B – chiều rộng phay = 120 mm

Tra hệ số C_v và các số mũ theo bảng 2.30 [3]

C_v = 64,7; q_v= 0,25; x_v=0,1; y_v= 0,4; u_v= 0,15; p_v= 0.1; m=0,2

T : Tuổi bền của dụng cụ cắt (theo bảng 2.31 [3]) T = 240 phút.

K_v : hệ số điều chỉnh vận tốc cắt.

K_v = K_mv.K_nv.K_uv

K_mv = : hệ số điều chỉnh vận tốc tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.9, 2.10 [3])).

K_nv = 0,8: hệ số tính đến trạng thái bề mặt phôi rèn ( bảng 2.13 [3])).

K_uv = 1: hệ số tính đến vật liệu dụng cụ cắt ( bảng 2-14 [3]).

K_v = K_mv.K_nv.K_uv = 0,77. 0,8. 1 = 0,6

Từ đó ta có:

Số vòng quay tính toán:

Tính toán chọn tốc độ máy

Giá trị công bội

Mặt khác  chọn x=3

Tốc độ quay chính của máy n_m = n_min = 301,26³ = 60 (v/ph)

Vận tốc cắt thực tế :

Lực cắt tiếp tuyến: (kG)

Với Z – số răng dao phay = 16; n = n_m =60 (vg/ph) – tốc độ trục chính

K_p =K_mp= : hệ số điều chỉnh lực cắt tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.17, 2.18 [3])).

Tra hệ số C_p và các số mũ theo bảng 2.32 [3]:

Công suất cắt :

N_c =

Thoả mãn điều kiện :

N_c < N_m =

1.4.2.2.Chế độ cắt ở bước hai: Phay tinh bề mặt đáy

Bước tiến dao vòng S = 1,2 mm/vòng để gia công đạt độ nhẵn R_z=6,3 (bảng 2.26 [3])

Bước tiến dao răng S­_z=S/Z = 1,2/16 = 0,075 (mm/răng)

Chiều sâu cắt t = 0,45 mm.

Vận tốc cắt: (m/ph)

Với B – chiều rộng phay = 120 mm

Tra hệ số C_v và các số mũ theo bảng 2.30 [3]

C_v = 64,7; q_v= 0,25; x_v=0,1; y_v= 0,4; u_v= 0,15; p_v= 0.1; m=0,2

T : Tuổi bền của dụng cụ cắt (theo bảng 2.31 [3]) T = 240 phút.

K_v : hệ số điều chỉnh vận tốc cắt.

K_v = K_mv.K_nv.K_uv

K_mv = : hệ số điều chỉnh vận tốc tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.9, 2.10 [3])).

K_nv = 0,8: hệ số tính đến trạng thái bề mặt phôi rèn ( bảng 2.13 [3])).

K_uv = 1: hệ số tính đến vật liệu dụng cụ cắt ( bảng 2-14 [3]).

K_v = K_mv.K_nv.K_uv = 0,77. 0,8. 1 = 0,6

Từ đó ta có:

Số vòng quay tính toán:

Tính toán chọn tốc độ máy:Giá trị công bội

Mặt khác  chọn x=5

Tốc độ quay chính của máy n_m = n_min = 301,26⁵ = 95,3 (v/ph)

Vận tốc cắt thực tế :

Lực cắt tiếp tuyến:

Với Z – số răng dao phay = 16; n = n_m =95,3 (vg/ph) – tốc độ trục chính

K_p =K_mp= : hệ số điều chỉnh lực cắt tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.17, 2.18 [3])).

Tra hệ số C_p và các số mũ theo bảng 2.32 [3]:

Công suất cắt :N_c =

Thoả mãn điều kiện :N_c < N_m =

Sau khi phay xong ta đảo mặt dưới lên rồi thực hiện phay mặt dưới với chế độ cắt tương tự.

Bảng thông số chế độ cắt

Bước	Máy	Dao	t(mm)	S(mm/v)	n(v/p)
Phay thô	6H12	Phay mặt đầu thép gió D=160, Z=16	3,5	1,6	60
Phay tinh			0,45	1,2	95,3

1.4.3. Nguyên công 3: Phay 4 mặt bên G, H, D, C đạt kích thước theo dấu vạch sẵn

Định vị: Định vị 5 bậc tự do.

Dao: Dao phay mặt đầu răng gắn mảnh thép gió. Đường kính dao là D = 160 mm, số răng Z = 16.

Máy: Máy phay ngang 6H82 có công suất động cơ chính = 7 KW, phạm vi tốc độ trục chính (vg/ph) = 30÷1500, số cấp tốc độ trục chính = 18

Kẹp chặt: Kẹp chi tiết trên êtô máy.

Chiều sâu cắt:

+ Phay 2 mặt bên nhỏ G, H với chiều sâu cắt 3,5 mm; 2 mm và 1 mm để đạt kích thước 165±0,2

+ Phay 2 mặt bên còn lại D, Cvới chiều sâu cắt 2,5 mm; 2 mm và 0,45 mm để đạt kích thước 110,1±0,1 (chuẩn bị cho mài)

Lượng chạy dao răng Sz = 0,1 mm/răng (bảng 2.26 [3])

Lượng chạy dao vòng S = S­_z.Z = 0,1.16 = 1,6 (mm/vg)

Chiều sâu cắt t = 3,5mm.

Vận tốc cắt: (m/ph)

Với B – chiều rộng phay = 19 mm

Tra hệ số C_v và các số mũ theo bảng 2.30 [3]

C_v = 64,7; q_v= 0,25; x_v=0,1; y_v= 0,4; u_v= 0,15; p_v= 0.1; m=0,2

T : Tuổi bền của dụng cụ cắt (theo bảng 2.31 [3]) T = 240 phút.

K_v : hệ số điều chỉnh vận tốc cắt.

K_v = K_mv.K_nv.K_uv

K_mv = : hệ số điều chỉnh vận tốc tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.9, 2.10 [3])).

K_nv = 0,8: hệ số tính đến trạng thái bề mặt phôi rèn ( bảng 2.13 [3])).

K_uv = 1: hệ số tính đến vật liệu dụng cụ cắt ( bảng 2-14 [3]).

K_v = K_mv.K_nv.K_uv = 0,77. 0,8. 1 = 0,6

Từ đó ta có:

Số vòng quay tính toán:

Tính toán chọn tốc độ máy

Giá trị công bội

Mặt khác  chọn x=5

Tốc độ quay chính của máy n_m = n_min = 301,26⁵ = 95,3 (v/ph)

Vận tốc cắt thực tế :

Lực cắt tiếp tuyến: (kG)

Với Z – số răng dao phay = 16; n = n_m =95,3 (vg/ph) – tốc độ trục chính

K_p =K_mp= : hệ số điều chỉnh lực cắt tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.17, 2.18 [3])).

Tra hệ số C_p và các số mũ theo bảng 2.32 [3]:

Công suất cắt :

N_c =

Thoả mãn điều kiện :

N_c < N_m =

1.4.3.2. Chế độ cắt ở bước thứ 2 (phay thô)

Lượng chạy dao răng Sz = 0,1 mm/răng (bảng 2.26 [3])

Lượng chạy dao vòng S = S­_z.Z = 0,1.16 = 1,6 (mm/vg)

Chiều sâu cắt t = 2,5mm.

Vận tốc cắt: (m/ph)

Với B – chiều rộng phay = 19 mm

Tra hệ số C_v và các số mũ theo bảng 2.30 [3]

C_v = 64,7; q_v= 0,25; x_v=0,1; y_v= 0,4; u_v= 0,15; p_v= 0.1; m=0,2

T : Tuổi bền của dụng cụ cắt (theo bảng 2.31 [3]) T = 240 phút.

K_v : hệ số điều chỉnh vận tốc cắt.

K_v = K_mv.K_nv.K_uv

K_mv = : hệ số điều chỉnh vận tốc tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.9, 2.10 [3])).

K_nv = 0,8: hệ số tính đến trạng thái bề mặt phôi rèn ( bảng 2.13 [3])).

K_uv = 1: hệ số tính đến vật liệu dụng cụ cắt ( bảng 2-14 [3]).

K_v = K_mv.K_nv.K_uv = 0,77. 0,8. 1 = 0,6

Từ đó ta có:

Số vòng quay tính toán:

Tính toán chọn tốc độ máy

Giá trị công bội

Mặt khác  chọn x=5

Tốc độ quay chính của máy n_m = n_min = 301,26⁵ = 95,3 (v/ph)

Vận tốc cắt thực tế :

Lực cắt tiếp tuyến: (kG)

Với Z – số răng dao phay = 16; n = n_m =95,3 (vg/ph) – tốc độ trục chính

K_p =K_mp= : hệ số điều chỉnh lực cắt tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.17, 2.18 [3])).

Tra hệ số C_p và các số mũ theo bảng 2.32 [3]:

Công suất cắt :

N_c =

Thoả mãn điều kiện :

N_c < N_m =

1.4.3.3. Chế độ cắt ở bước thứ 3 (phay tinh)

Bước tiến dao vòng S = 1,2 mm/vòng để gia công đạt độ nhẵn R_z=6,3 (bảng 2.26 [3])

Bước tiến dao răng S­_z=S/Z = 1,2/16 = 0,075 (mm/răng)

Chiều sâu cắt t = 1 mm.

Vận tốc cắt: (m/ph)

Với B – chiều rộng phay = 19 mm

Tra hệ số C_v và các số mũ theo bảng 2.30 [3]

C_v = 64,7; q_v= 0,25; x_v=0,1; y_v= 0,4; u_v= 0,2; p_v= 0; m=0,2

T : Tuổi bền của dụng cụ cắt (theo bảng 2.31 [3]) T = 240 phút.

K_v : hệ số điều chỉnh vận tốc cắt.

K_v = K_mv.K_nv.K_uv

K_mv = : hệ số điều chỉnh vận tốc tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.9, 2.10 [3])).

K_nv = 0,8: hệ số tính đến trạng thái bề mặt phôi rèn ( bảng 2.13 [3])).

K_uv = 1: hệ số tính đến vật liệu dụng cụ cắt ( bảng 2-14 [3]).

K_v = K_mv.K_nv.K_uv = 0,77. 0,8. 1 = 0,6

Từ đó ta có:

Số vòng quay tính toán:

Tính toán chọn tốc độ máy:

Giá trị công bội

Mặt khác  chọn x=6

Tốc độ quay chính của máy n_m = n_min = 301,26⁶ =120 (v/ph)

Vận tốc cắt thực tế :

Lực cắt tiếp tuyến:

(kG)

Với Z – số răng dao phay = 16; n = n_m =120 (vg/ph) – tốc độ trục chính

K_p =K_mp= : hệ số điều chỉnh lực cắt tính đến tính chất cơ lý của vật liệu gia công (bảng 2.17, 2.18 [3])).

Tra hệ số C_p và các số mũ theo bảng 2.32 [3]:

Công suất cắt :N_c =

Thoả mãn điều kiện :

N_c < N_m =

Sau khi phay xong ta xoay , phay tiếp mặt đối diện với chế độ cắt tương tự.

Bảng thông số chế độ cắt