Nghiên ứu ứng dụng kỹ thuật cadcam trong hế tạo khuôn mẫu hính xá

Nắm ắt được b tình ìn đó, em đã đi đến h h quyết định nghi n cứu đề ài: ê t“Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM master cam trong thiết kế và gia công khuôn cho sản phẩm vỏ kíp nổ ”.. Vì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐINH PHÚ CÔNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CAD/CAM TRONG

CHẾ TẠO KHUÔN MẪU CHÍNH XÁC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS, TS: TĂNG HUY

Phú Thọ, 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam oan: Bđ ản luận văn tốt nghiệp n là côày ng trình nghi n cứu êkhoa học thực ự ủa s c cá nhân, không sao chép các luận ăn khác, được thực v

hi trện ên c s ơ ởnghi c lý ên ứu thuyết - s dử ụngphần ềm solidworks, mastercam m

và dưới ự ướng ẫn s h d khoa học của:

PGS,TS: Tăng Huy

M l nột ần ữa, tôi xin khẳng định ề ự trung thực ủa ời cam kết tr n, nếu v s c l êsai t i xin chô ịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu ọi ậu quả ủa khoa v nh m h c à à trường đề ra

LỜI CẢM ƠN

Trước êti n em xin bày ỏ òng ảm ơn s u s t l c â ắc ới ác thầy t c cô ági o TrườngĐại học BKHN đặc biệt là các thầy cô ági o trong Ban Giám hiệu, Viện Đào ạo t sau đại h và ọc Viện ơ kh đã lu n giú đỡ, tạo i C í ô p đ ều kiện cho học vi n trong êquá trình h t b c ọc ập ậ cao học ại t nh trà ường

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tăng Huy, người trực tiếp ướng h

d ẫn khoa học cho em đã nhiệt âm t và t tận ình gi p đỡ em hoàn thành luận ăn ú vthạc s n ỹ ày

Cu cối ùng, em trân trọng cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã ôlu n động viên, giúp đỡ và t i u ạo đ ề kiện trong công việc và thời gian cho em trong suốt á qu trình àm luận v l ăn

M dù h s c gặc đã ết ức ố ắng ừ t việc nghi n cê ứu, sư ầm ài liệu, tổng ợpu t t h

c ý ác kiến ủa ác chuy n gia trong lĩnh v n c c ê ực ày, song lu n vậ ăn cũng ôkh ng

tr nhá khỏi những thiếu t Em rất mong nhận só được ự s chỉ ảo, đóng óp kiến b g ý

c ủaquý thầy cô ági o v ác ạnà c b

Phú Thọ, ngày tháng năm 2013

T ác giả luận văn

Đinh Phú Công

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sản phẩm nhựa đã chiếm một v í rị tr ất quan trọng trong nềnkinh tế quốc n, vật liệu nhựa ngày àng dâ c có những ính chất ư t u việt như ề chất v lượng, về bđộ ền… Do vậy mà ngành công nghiệp nhựa đã ph t triển rất nhanh átrong thời gian qua, kéo theo đó là c lác ĩnh ực ạo ình ản xuất v chế ạo các v t h s à t

s ảnphẩm ừ nhựa ũng ph t triển Trong đó t c á phải ể đến ngành k công nghiệp chế

t ạo khu n đúc phun cho sản phẩm nhựa ra đờiô và cho ra v ố ác ản phẩm ớiô s c s v

đủ kiểu dáng, kích ỡ, chủng lo … phục v c ại ụcho đời sống con người

t c Việc chế ạo ác chi tiết có êbi n dạng phức ạp éo theo của l t k òng khu n ô

và l õi khu n cũng phức ạp ẫn đến việc gia công chúng theo các phương pháp ô t dtruyền thống ặp ất nhi g r ều ó kh khăn Ngoài ra, việc chế ạo òng khu n, lõi t l ôkhuôn còn ph thuụ ộc nhiều v ào trình độ ười thợ, thời ng gian chế ạo t khuôn dài

và độ chính ác òng khu n không cao Cùng v s á x l ô ới ự ph t tri n cể ủa c ác ngànhkhoa học và k ỹ thuật, các công nghệ gia c ng mô ới ũng c áph t triển ất mạnh m r ẽ

k éo theo các ứng ụng d phần ềm o trong t m và ự động hóa sản xuấ à t t v ự động hóa lắp ráp, như ứng dụng các phần mềm Master Cam, Cimatron, Catia, Proengineer… Việc ứng ụng d c ác phần mềm n v s ày ào ản xuất, đặc biệt là trong lĩnh v ựcgia công khuôn mẫu và lắp ráp tự dộng đã giải quyết được c áckh khó ăn trước đây và đem lại hi quệu ả kinh tế r t cao ấ

Ở ước ta, việc ản xuất các ản phẩm ư nhựa phục ụ cho đời ống ũng

như trong kỹ thuật đang được át tri n mph ể ạnh mẽ, số ượng ác ơ ở ản xuất l c c s s ứng dụng phương pháp gia công mới ngày àng c nhiều, gia công được cácchi tiết

có êbi n dạng phức ạp t

Nắm ắt được b tình ìn đó, em đã đi đến h h quyết định nghi n cứu đề ài: ê t

“Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM master cam trong thiết kế

và gia công khuôn cho sản phẩm vỏ kíp nổ ”

Đề t n ài ày ứng dụng phần ềm m CAD/CAM master cam để để thiết k và ếgia c ng tô ựđộng ột m b ộkhu n nhự đ ểô a i n hình ới ản phẩm ở đây là vỏ kíp nổ v s

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tăng Huy đã ận ình ướng ẫn để t t h d

em có thể hoàn thành được đề ài nghi n cứu n t ê ày

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM

1.0 Giới thiệu chung:

Công nghiệp ngày nay không thể ồn ại ới ự ạnh t t v s c tranh trong toàn thế

gi trới ừ khi họ đưa ra các s ản phẩm ới m có chất ượng ốt h l t ơn, gi ả ấp hơn á c th

và thời gian chế t ạongắn ơ , và tính thẩm mỹ cao hơn Vì vậy h n , họ ph c gải ố ắng

s dử ụng khả ăng bộ nhớ ớn ơn, tốc độ ử n l h x lý nhanh và khả ăng giao diện n đồ

họa dễ ử ụng ủa áy ính để ự động ho s d c m t t á và phải ết ợp ới ác ản xuất k h v c s

hoặc k ỹ thuật riêng rẽ không hiệu quả khác Như ậy ẽ àm giảm ời gian và v s l th

giá thành ủa s c ảnphẩm

Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính (CAD), gia công có sự trợ giúp của máy tính (CAM), và sự trợ giúp kỹ thuật (CAE) là các kỹ thuật sử dụng cho mục đích trong chu kỳ sản xuất Vì vậy để hiểu được vai trò của CAD, CAM, CAE, chúng ta cần xem xét các hoạt động và các chức năng khác nhau phải được hoàn thành trong thiết kế và chế tạo một sản phẩm Các hoạt động và chức năng đó được nói đến như

là chu kỳ sản xuất Chu kỳ đó được miêu tả trong sơ đồ (hình 1.1)

Như ậy, chu kỳ ản xuất bao gồm hai phần chính:

- Qu trình thiá ết k ế(bắt đầu t ừnhu cầu c ủakhách hàng)

- Qu trình gia công (bắt á đầu ừ t c ác đặc ính thiết ế t k )

C ác hoạt động trong quá trình thiết ế k có thể được chia làm hai phần l ớn

là tổng ợp h và âph n tích

Qu trình ổng ợp bao gồm ác hoạt động như: nhận biết ự ần thiết ủathiết kế, biểu diễn c ác đặc tính c ủa thiết kế, nghiên cứu tính khả thi của c ácthông tin của thiết ế k có êli n quan và thiết ế ựa tr k d ên các kh niái ệm

M ột khi bản thiết ế được phát triển, qu trình ph n tích được ắt đầu ới k á â b v việc âph n tích và tối ưu hóa bản thiết ế như: di chuyển c k ác chi tiết ôkh ng cầnthiết, giảm b các kớt ích th ước, chấp ận và s dnh ử ụng s câự n đối hình học Tuỳthuộc v c ào ác đặc tính s dử ụng của s ản phẩm mà á trqu ình ph ân tích có thể tập trung vào c v ác ấn đề chính như: phân tích ứng suất để kiểm tra bền ủa ản c s

phẩm, việc phân tích ểm ki tra tác động để ểm ki tra va chạm ữa c gi ác chi tiết trong quá trình ắp ghép l …

M ột khi bản thiết ế đã được hoàn thành, sau khi tối ưu hóa hoặc n đối k câ

m s ột ố độ chính ác, giai đoạn thiết ế ắt đầu Công việc x k b chế ạo ẫu ũng t m c có

thể được ến hti ành Ngày nay công nghệ chế ạo mẫu ô t kh ng còn là v ấn đề ó kh

khăn đối v k ới ỹthuật nhờ công nghệ tạo mẫu nhanh Công nghệ t m ạo ẫu nhanh xây dựng nên các mẫu bằng việc ếp ác ớp x c l vật li mẫuệu t ừ đáy t đỉnh Vì ới

v ậy phương pháp ạo ẫ nhanh c thể t m u ó xây dựng nên các ẫu trực tiếp ừ ữ m t d liệu CAD của ản thiết ế b k

N ếu đánh á b gi ản thiết ế tr n mẫu nhanh chỉ định m chưa đạt k ê à yêu cầu, quá trình được ặp ại ới ản thiết ế ới Khi đánh á b l l v b k m gi ản thiết ế đạt k yêu cầu, tàiliệu thiết k ế được chỉnh lý

k d d b v k Theo công nghệ truyền thống, tài liệu thiết ế ưới ạng ản ẽ ỹ thuật

s ẽ được đưa đến ơi sản xuất n

Theo công nghệ CAD/CAM, qu trình gia c ng cô ũng ắt đầu ới việc ập

k ế hoạch ản xuất, sử ụng ữ liệu ản ẽ ừ qu trình thiết ế s d d b v t á k và k ết thúc ới v

s ản xuất thực ế Lập ế hoạch ản xuất ũng bao gồm ác t k s c c công đoạn như ập l quy trình công nghệ, chọn máy, chọn v ậtliệu ập chương trình gia c ng, thi, l ô ết k ế

đồ gá Mối quan hệ giữa lập quy trình công nghệ và á qu trình ản xuất ươ s t ng tự nhau và là tđó ổng ợp ủa h c á qu trình thiết ế k và gia công, đòi ỏi phải h có kinh nghiệm và độchính ác x

M ột khi ập quy trình l công nghệ được hoàn ất, sản phẩm được ản xuất t s

và đượckiểm tra theo các u cầu chất ượng yê l

C ác chi tiết đã qua qu trình kiểm tra chất ượng ẽ được ắp ghép, kiểm á l s l tra chức năng, đóng ói, dán nhãn g và chở ới khách àng t h

Trong qu trình ổng ợp người thiết ế phải ựa chọn ốt th ng tin vềthiết k có ế liên quan để nghiên cứu tính kh ảthi bằng ách c sử dụng ịnh dạng d đ ữ

liệu và việc ử ụ cataloge để có ể đ s d ng th iều khiển được ôth ng tin và chất ượng l

c s ủa ảnphẩm Chúng ta cũng kh ng dễ àng ình dung được ách sử ụng áy ô d h c d m

tính trong quá trình thiết ế k vì m táy ính chưa phải là công cụ mạnh cho quá trìnhthiết kế, tạo ập l thông minh Mô hình hóa tham số hoặc ả ăkh n ng lập trình

Macro c h ủa ệ thống Computer Aided- -Drafting, hoặc mô hình hóa hình ọc h có thể ử s dụng trong c ng viô ệcthiết k là c ế ác đặc trưng của ần mph ềmCAD.

Chúng ta c thể ử ụng áy ính trong quá ó s d m t trình phân ích ban đầu c t ủa

qu trá ình thi ết kế Thực tế, nhiều ần mph ềm có thể ử s dụng trong việc âph n tích, kiểm tra, ph n tâ ích động ọc… những phần m h ềm n ày được ọi g là CAE

V ấn đề đặt ra với phần ềm CAE l việc cung cấp mô h m à ình ph n tích Sẽ â

không có v ấn đề gì n mô hếu ình ph n tích được thực ện t â hi ự động ựa d trên khái

niệm thiết ế Tuy nhiên, mô h k ình ph n tích kh g giống v â ôn ới việc thiết ế k khái

niệm nhưng được thực ện bhi ằng cách giảm ớt ác ích thước Mức độ ích b c k th

h c ợp ủa phần giảm đi l khác nhau, nà ó phụ thuộc ào v yêu cầu âph n tích và độ

chính x Vì vậy r ó t ác ất kh để ự động hóa quá trình giảm đi này, theo đó các mô

hình ph n tích thường được ạo ập ách biệt nhau Đó là c â t l t ách làm th ng dụng ô để

t l hạo ập ình ạng d lý thuyết ủa c mô hình thiết ế ằng việc ử ụng ột ệ thống k b s d m h

v có s ẽ ự trợ giúp ủa áy ính hoặc ột ệ thống mô h c m t m h ình hóa hình ọc hoặc h

đôi khi sử dụng kh năng xây dựng bêả n trong của ác ói phần mềm â c g ph n tích Các g ói phần ềm CAE thường ần đến ấu trúc được thể hiện ởi việc ố tr m c c b b í

c lác ưới li n kết ê bên trong và được m táy ính quản lý thành các vùng ữ liệu d Nếu g ói phần ềm ph n tích được ử ụng m â s d có khả ăng tạo ập ác ưới ày ột n l c l n m

cách ự động, phần ềm đó ẽ ần thiết để ạo ập ình ạng đường bao Tuy t m s c t l h dnhiên các lưới ũng c phải được ạo ập ởi người ử ụng hoặc ự động ởi phần t l b s d t b

mềm Việc ạo ra các ưới ày được ọi t l n g là mô hình phần ử ữu ạn M t h h ô hìnhphần t h h cử ữu ạn ũng bao gồm ác đ ều kiện bi n xác định và c i c i ê ác đ ều kiện bên ngoài

N ếu chúng ta cần ột ẫu thiết ế, chúng ta c thể ạo ra một ẫu thiết m m k ó t m

k ế được ử ụng ởi s d b c ác phần ềm được thiết ế ối ới ột áy ạo ẫu m k n v m m t m nhanh Các g ói phần ềm ày ũng được ọi m n c g là CAM Dĩ nhi n hình ạng ẫuê d m

t ạo ra với công nghệ cao trong một loại ữ liệu ương ứng ới ình ạng được d t v h d

t l b mô hạo ập ởi ình hóa học ình ọc Thậm h h chí có thể àm ốt ơn bằng ách l t h c

t m ạo ẫu ảo, thường được ọi g là digital mock-up, mẫu nhanh ảo cũng cung cấ p cho chúng ta các thông tin tương tự như ẫu thực khi các m công cụ ph n tích â

được s dử ụng trong quá trình ạo ẫu trở t m nên đủ ạnh V ậy ác ẫu nhanh m ì v c m

ảo s có ẽ khuynh hướng thay thế c m ác ẫu thực

Phần cuối ùng ủa qu trình thiết ế ạo ồ ơ thiết ế Các th ng số

m táy ính có khả ăng lưu trữ n và quản lý h s ồ ơthiết ế k

Công nghệ áy ính ũng được ử ụng trong qu trình gia công Qu m t c s d á á

trình gi a công bao gồm c áchoạt động của ệc l k vi ập ếhoạch ản s xuất, thiết k và ếchuẩn b d cị ạo ụ, vật liệu, lập trình NC, điều khiển m áy CNC, điều khiển chất

lượng và đóng gói Các ói phần m g ềmnày được ọi g là CAM

Hình 1.1: Chu trình sản xuất

Qu trá ình thi ết k ế

Nhu cầu

thiết k ế C ác đặc ính t

thiết k ế Nghiên cứu tính khả thi

v ôớith ng tin thiết k ế

Phân tích

Phân tíchthiết k ế,

t ối ưu hóa

Quản lý chất l ngượ

Đóng

g ói V

ậnchuyển

Tiếp ị th

Qu trá ình s ảnxuất

1.1 Các định nghĩa về CAD, CAM, CAE:

1.1.1 CAD

Là thuật ngữ viết ắt ủa t c Computer-Aided Design

-Là k ỹthuật li n quan đến việc ử ụng ác ệ thống áy ính để trợ giúp ê s d c h m t trong việc t lạo ập, hiệu chỉnh, phân tích và t ối ưu hóa một b ản thiết ế V ậy k ì v

b k ất ỳ chương trình áy ính ào như m t n là hđồ ọa máy ính t và m ột chương trình ứng dụng c ác ch nức ăng dễ ập trình trong quá l trình th ết ế được ọi i k g là CAD

C côác ng cụ CAD c thể thay đổi ừ ácó t c công cụ ình ọc để đ ều khiển h h i

hình ạng đến việc ạo ác chương trình d t c ứng ụng d theo y u cê ầu c ủa khách hàng, cũng như việc ph n tích â và t ối ưu hóa Các công cụ ày bao gồm việc ph n tích n â

đúng sai, tính khối lượng, mô hình phần t hữu hạn và hiển th kết qu âử ị ả ph n tích

C ác vai trò c b ơ ản nhất ủa CAD c thể được ói đến như: thiết ế, m c ó n k ô

hình hóa hình ọc, thiết ế chi tiết máy, tạo ản ẽ ơ đồ ạch đ ện, kiến trúc h k b v s m i …

C ác đối ượng ình ọc đượ ạo ập ởi ác ệ thống CAD c thể được t h h c t l b c h ó

s dử ụng như là c s hơ ở để ình thành nên các chức ăng khác trong các h n ệ thốngCAE và CAM Đây là m ột trong những ợi ích ớn nhất ủa CAD v l l c ì nó có thể

lưu trữ và định nghĩa ại ỗi khi cần l m thiết

1.1.2 CAM

Là thuật ngữ viết ắt ủa t c Computer-Aided Man acturing uf

Là công nghệ liên quan đến việc ử ụng ác ệ thống áy ính để ập ế s d c h m t l k

hoạch ảnqu lý và iđ ều khi c ển ác ho ạtđộng sản xu ôất th ng qua giao diện trực tiếphoặc gián tiếp ủa m t c áy ính ới ác thiết ị ản xuất ủa nhà m v c b s c áy

M ột trong những phạm vi ứng ụng thành d công nhất ủa CAM l đ ều c à i khiển s ốhoặc NC

K ỹthuật NC sử ụng ác u lệnh được ập trình để đ ều khiển áy d c câ l i m công

cụ như: máy tiện, máy ài m , máy phay, đột l … ỗ

M táy ính có thể ạo ra một khối ượng ớ t l l n c câác u lệnh NC dựa tr n dữ ê

liệu hình ọc t h ừ định dạng d ữ liệu CAD cộng ới ác ô v c th ng tin phụ cho quá ình trgia c ng.ô

Ch nức ăng quan trọng khác ủa CAM l ập trình robot để có c à l thể àm việc ltrong các dây truyền sản xu , lựa chọnất và định vị dao c , phôi cho các m ụ áy NC Ngoài ra các robot còn có thể thực hiện được ác c công việc khác như: hàn hoặc

l ặpghép hoặc di chuyển ác chi tiết… c

L k ập ế hoạch ản xuất ũng s c là m ục đích ủa c việc ự động t hóa có s ự trợ

giúp của m táy ính Lập ế k hoạch s ảnxuất có khả ă n ng x ác định một cách tuần ự t

và chi tiết c bác ước ản xuất ần thiết để ạo ra một ộ phận s c t b chi tiết t l b ừ úc ắtđầu đến l kúc ết thúc Thậm í ch vi l k ệc ập ế hoạch s xu một cản ất ách tự động và đầy đủ là có thể thực hiện được và có thể được t l n k ạo ập ếu ế hoạch sản xu ấtcho một chi tiết ươ t ng tự có đã

Để thực hiện ục đích ày ng nghệ nhóm đã được phát triển để ổng

h c ợp ác chi tiết ương tự nhau thành ột ọ, nhóm Các chi tiết được ph n loại t m h â

tương tự nhau nếu chúng có c ác đặc ính gia công chung như: rãnh, h , l t ốc ỗ… Do

đó đểphát hiện ột c m ách tự động ự giống s nhau giữa ác chi tiết, định dạng d c ữliệu CAD phải chứa đựng ác th ng tin về c c ô ác đặc ính đó Công việc n t ày được

thực hiện ànhth công bởi việc sử ụng c mô h d ác ình hóa dựa ên các tr đặc tínhhoặc thừa nhậ ác đặc ínhn c t

1.1.3 CAE

Là thuật ngữ viết ắt ủa t c Computer-Aided Engineering

Là k ỹthuật li n quan đến việc ử ụng ác ệ thống áy ính để ph n tích ê s d c h m t âđối tượng hình ọc CAD Nghiên cứu c h ách thức hoạt động ủa sản ph c ẩm, người thiết k có ế thể đ ều chỉnh và tối ưu hóa quá tr i ình Các công cụ CAE được ứng

dụng ất ộng ớn V ụ: c thể ử ụng r r l í d ó s d CAE x để ác định các đường chuyển

động và c ác chuyển ộng êđ li n kết trong các chi tiết áy, c thể ph n tích s m ó â ựchuyển vị, có thể được s dụng để x ử ác định tải trọng và chuyển v ịtrong các l ắp

ghép phức ạp t như là c ác thiết b t ộng, có ị ự đ thể mô phỏng ời gian và mô th

phỏng ạt đho ộng của c mác ạch iện t phức tạp đ ử

Phần ớn ác phương pháp ử ụng trong việc ph n tích ỹ thuật trong máy tính là phương pháp phần ử ữu ạn FEM (the Finite El t h h ement Method) Phương pháp phần ử hữu hạn ũng được ử ụng để ác định ứng suất biến t c s d x

dạng, truyền nhiệt, m ả ừ trường, dòng chất ỏngô t t l và c v môác ấn đề i trườngliên tục khác

Trong phân tích phần ử ữu ạn, cấu trúc được ả ằng ột ìnhphân tích được ạo t nên từ ác thành phần c bên trong li n kê ết, các thành phần ày n được phân chia thành ác phần c được quản lý bởi m táy ính

Nhiều phần ềm ũng khả ăng tối ưu hóa thiết ế, mặc ng cụ ối

ưu hóa thiết kế có th được ể xem nh c côư ác ng cụ CAE, chúng ũng được â c ph n loại theo các cách thông d g.ụn

Ưu điểm ủa việc ối ưu hóa v ph n tích thiết ế k là cho phép người ỹ k thu nhìnật thấy được quy c h lác àm ệc của s vi ản phẩm do đó s lẽ àm ảm gi đi các

l ỗi trước khi tiến ành ản xuất h s và giảm được ph tổn về ặt thời gian cũng như í m

xây dựng và kiểm tra các lỗi ật v lý

CAD/CAM/CAE được xem như ác chức ăng tự động đặc biệt ủa chu c n c

kỳ s ản xuất và làm cho chúng hiệu quả ơn, v chúng được phát triển động ập, h ì lchúng ôkh ng có đầy đủ vai trò c ủa việc ích ợp ác hoạt động thiết ế t h c k và gia công của chu kỳ ản xuất s

Công nghệ ới m CIM c thể giảió quy được v đề tết ấn ích ợp n h ày

1.1.4 Sử dụng hệ thống CAD/CAM/CAE để phát triển sản phẩm

Chúng ta c thểó nêu ra một ví d c ụ ụ thể cho việc s dử ụng ệ h thốngCAD/CAM/CAE trong việc phát triển ản phẩm s

Giả ử ng việc ủa chúng ta l thiết ếà k và gia công khuôn cho một s ản

phẩmnhựa, quá trình thi ết k ế được ựcth ện v h hi ới ệ ốngth CAD

Bước tiếp theo trong chu kỳ s ảnphẩm là âph n tích thiết ế M k ô hình ph n âtích được ử x lý b b ởi ộtiềm ử x lý CAE

Khi khởi động ph n tích phần ử ữu ạn tr n m ình ph n tích chúng ta

có thể kiểm tra được đ ều i kiện ền ủa ản phẩm Chúng ta cũng b c s có thể chạy

chương trình mô phỏng để kiểm tra dòng nhựa óng ẽ chảy n s vào h c c ố ủa khu n ô

ép nhựa Nếu ết quả k mô phỏng cho chúng ta thấy sẽ có vấn vớiđề dòng ch ảytrong khuôn chúng ta cần hiệu chỉnh ại l

Thiết ế khu n ép nhựa, chế ạo khu n v đẩy ản phẩm

T d ừ ữ liệu mô hình thiết ế được ạo ập ởi phần ềm CAD, lõi k t l b m và h ốc

được thiết k bởi h thống mô hế ệ ình hóa học có mục đích chung hoặc t l t ạo ập ự

động bởi h ệ thống thiết k ếkhu n đặc biệt ô

T d ừ ữ liệu ình ọc ủa õi h h c l và hốc, một ộ khu n thích hợp b ô có thể được

l ựa chọn ừ ơ ở ữ liệu chứa đựng ác ộ khu n tiêu chuẩn Sau đó t c s d c b ô miệng rót, kênh dẫn nhựa, hệ thống àm át l m và c ác thành phần khác ủa ộ khu n được c b ôthiết k và ế đặt v b ào ộ khuôn t v í ại ị tr thích hợp Chúng ta có thể chạy mô phỏng

lại chương trình để ự đ án òng chảy cho chính ác ơn, chúng ta c thể chạy d o d x h ó phân tích s t ự ảnnhiệt để mô phỏng thiết ế ủa kê k c nh làm át m

Để hoàn thiện thiết ế khu n, phần ềm được ử ụng để ính toán

c ác đường ắt NC cần thiết để gia c ng c c ô ác ấm Cavity v t à Core

Khi qu trình gia c ng cô ần thiết đã được hoàn thành ộ khu n được ghép

l và ại được ử ụng s d cho qu trìnhá épnhựa Ở đây chúng ta cũng có thể dùng á qu

trình ph ân tích để mô phỏng ác định các i x đ ều ệnki ác nhau của kh khu n giúpôchúng ta có thể ử x lý t hốt ơn bản thiết k ế như: nhiệt độ khu n, áp ực ép, nhiệt ô l

C ác thiết ị ữ nhập ữ liệu bao gồm: chuột, bàn b d d phím, các loại ổ đĩa …

C ác thiết ị nhập dữ liệu giúp cho việc b nhập và i đ ềukhiển ữ liệu ễ àng d d dhơn, theo đó người ử ụng ẽ nhập ữ liệu trực tiếp ào áy ính s d s d v m t

C ác thiết ị xuất ữ liệu như: máy in, máy v b d ẽ, … các thiết ị ữ liệu giúp b d cho việc chia sẻ ữ liệu ới ác d v c thiết ị khác b

hi qu trện á ình thi ết k và có ế thể xem như ột phần m m ềmCAD

Tương tự, bất ỳ ột phần ềm ào được ử ụng để thực hiệ k m m n s d n d dễ àngquá trình gia công của chu kỳ ản phẩm ũng được coi như phần ềm CAD s c m

Điều n có ày nghĩa ằng, bất ỳ phần ềm ào li n quan đến việc ập ế hoạch, r k m n ê l k quản lý và i hđ ều ành ác hoạt động ản xuất ủa nh c s c à máy, trực tiếp hoặc gián

tiếp ông qua giao diện c m tth ủa áy ính ới nguồn ực ủa nh v l c à m cáy ũng có thểxem như phần mềm CAM

Phần ềm CAE được ử ụng để ph n tích ác đối ượng ình ọc ủa

b ản thiết ế, cho phép k người thiết ế mô phỏng k và nghi n cê ứu cách thức hoạt

động của sản phẩm Như vậy, bản thi t k có th được ịnh nghĩa lại và được tối ế ế ể đ

ưu hóa

Một số phần mềm CAD/CAM/CNC:

C ác phần mềm CAD cho các ứng dụng 2D có: AutoCAD của h ãngAutoDesk, CADAM của hãng CADAM,…

C ác phần ềm CAD cho các ứng dụng m mô hình hóa 3D có: Inventor c ủa

hãng AutoDesk, SolidWorks của Công ty SolidWorks, SolidEdge c Côủa ng ty Intergraph,…

C ác phần mềm CAM có MasterCam của Công ty phần mềm CNC Software, PowerMill của hãng DelCam…

C ác phần ềm CAE có: Moldflow c T m ủa ập đoàn Moldflow Pty, Ansys của T ập đoàn Swanson Analysis ystem,… S

C ác phần ềm ích ợp m t h có: Pro/engineer của Công ty PTC, CATIA của

hãng assault System, Cimatron,… D

1.3 Các hệ thống mô hình hóa hình học

- Qu trình thiết ếá k có thể được thực hiện th ng qua việc chi tiết ô hóa hình

dạng chi tiết ủa người thiết ế Như ậy phần ềm CAD l c k v m à công cụ để ễ àng d d

thực ện qu trhi á ình chi tiết á n ho ày

- C ác phần ềm CAD c thể được chia làm 2 nhóm m ó :

+ Comput -er Aided Drafting system: hệ thống ày cho phép người thiết ế

thực ện ý thi ưởng ằng b cách điều khiển ình ạng heo 2 kích thước (2D) h d t

+ Geometric Modelling System: hệ thống ày cho phép người thiết ế n k

điều khiển á qu trình thiết k theo 3 kích ế thước (3D)

- C h ác ệ thống mô hình hóa hình ọc có thể được h chia thành:

h mô h+ Các ệ thống ình khung d y.â

h mô h m + Các ệ thống ình ặt

+ Các ệ thống ình khối ắn

h mô h+ Các ệ thống ình Nonmanifold

+ CAPP (Computer Aided Process Planning) được s dử ụng trong quá trình l k ập ế hoạch s ảnxuất

C ác nghi n cứu ban đầu ác động đến giao diện giữa CAD vê t à CAM đãđược phát triển trong các ệ thống h CAPP để th hiện á ực qu trình ết n t k ói ự động

giữa quá ình thitr ết k và ế gia công

1.4.1 Giới thiệu sơ lược về chu kỳ sản xuất

C h ác ệ thống gia c ng cô ó thể được ph n loại như sau: â

- Gia c ng cô ác chi tiết riêng lẻ

l k ập ế hoạch ản xuất ột chi tiết, người ập ế hoạch phải giải thích được ản s m l k b

v k ẽ ỹ thuật, thiết ập độ chính ác gia c ng, x l x ô ác định được ác nguy n công, c êchọn máy, chọn dao, đồ gá… Những công việc ày ẽ ễ àng ơn nếu người n s d d h

l k ập ế hoạch đã ừng ập ế hoạch cho các chi tiết ương t Nh t l k t ự ững chi tiết như

v ú ậych ng ta c thể ử ụng ng nghệ nhóm ó s d cô

Khi việc ập ế hoạch ản xuất hoàn thành, hoạt động ản xuất thực ế ẽ

b ắt đầu theo sơ đồ ấu trúc c b k c ủa ản ế hoạch Nếu công nghệ có s dử ụng m áy

NC để gia công chi tiết, chương trình gia công phải được ập l trình ởi ập trình b l viên Ngày nay, nhiều công cụ phần ềm ần thiết để ạo ập chương trình NC m c t l trực tiếp ừ ữ liệu CAD đã t d phát triển ạnh mẽ Sau đó chi tiết m được kiểm tra

chất lượng, các chi tiết đã qua kiểm tra chất l ượng ếu đạt n yêu cầu ẽ được ắp s l

Lập quy trình ông nghệ chức ăng thiết ập khả ăng gia công, đó là

qu trá ình thi ết l c ập ác nguyên công, các tham số, các thiết ị áy b m móc được ử s

dụng trong qu trình gia công Kết quả ủa việc ập quy trìnhá c l công nghệ là biến

phôi liệu ô th thành c ác chi tiết m áy hoàn chỉnh như đã ình b tr ày trong bản v k ẽ ỹthuật Nói cách khác, lập quy trình công nghệ là á qu trình ập ế hoạch chi tiết l k cho quá trìnhgia c ng hoô ặc l r ắp áp

K ết quả ủa việc ập quy trình c l công nghệ là m k ột ế hoạch ản xuất được s miêu tả tuần ự qu trình gia c ng ho t á ô ặc á qu trình ắp ghép Kế hoạch ản xuất l s

đôi khi cũng được gọi là bảng tổng hợp công việc hoặc tổng hợp k hoạch sản ếxuất Bên trong các nguy n c ng, viê ô ệc l ựachọn và thiết ế đồ k gá, dao cụ cũng là

m v l c ột ấn đề ớn ủaviệc ập quy trình l công nghệ

c à m s dViệc chọn dao cũng bao gồm ả dao v áy được ử ụng trong quá trình

Qu trình ắp ghép ũng ần đến ác ệ ố như: kích thước chi tiết, độ

chính x ácgia công, độ óng ề ặt, chất ượng ối ghép ũng như ật liệu chi b b m l m c v tiết

C ác phương pháp ập quy trình công nghệ c l ũng có thể được chia thành

c dác ạng sau:

1.4.2.1 Lập quy trình công nghệ bằng tay

Theo cách truyền thống, qu trình ập quy trình ng nghệ được thực hiện

bằng tay Trong phương pháp này, người kỹ thuật ác địn x h bản v k ẽ ỹ thuật ủa c

m ột chi tiết ần thực hiện c và l s côập ơ đồ ng nghệ ần thiết cho qu trình ản c á s

xuất Quá ình l k tr ập ếhoạch có thể được ực ện đơn giản th hi hoặc ỉ ỉ để t l t m ạo ập

c ác nguy n công phụ thuộc vàoê môi trường ản xuất Đối ới s v m s âột ố ph n xưởng, các à k nh ỹ thuật có tay nghề cao và h h c ầu ết ác chi tiết ản xuất đều s thuộc m ột loại ản s phẩm, quá trình l k ập ế hoạch ản s xu là ất không đáng ể Tuy knhiên, nếu chi tiết được ản s xuất hoàn toàn trong dây truyền ự động t , việc l ậpquy trình công nghệ ẽ phải bao gồm s đầy đủ c ác tham số c m ủa ỗinguyên công

V hới ình thức ày, c thể kh ng cần ch n ó ô ú ý đến tính chất ỉ ỉ ủa việc ập t m c l quy trình Sự chuẩn ị phụ thuộc chủ ếu ào ự hiểu biết ủa người ập ế b y v s c l k hoạch, vào khả ăng gia c ng, dao c n ô ụ, vật liệu, thực ế ản xuất, gi ả t s á c

Để ập ế hoạch cho các ản phẩm ới, người ập ế hoạch thường tiến

hành theo các bướcsau:

- Khảo át ình ạng ổng thể ủa chi tiết: người l k s h d t c ập ếhoạch xem xét ản b

v k ẽ ỹthuật để ác định cấu trúc ơ ản ủa chi tiết x c b c và m s ức độ ản xuất, xem xétviệc s dử ụng thiết ị đồ b gá, kẹp chặt có ù hph ợp, chi tiết có cđủ ững ững v khi kẹp chặt kh ng,… ô

- X ác định ph i: Với ự trợ giúp ủa ẽ ỹ thuật, kế hoạch vi n c thể ễ ô s c v k ê ó d

dàng nhận biết được ích thước, hình ạng ủa chi tiết Sự nhận biết ày ẽ giúp k d c n s

k ế hoạch vi n xác định hình ạng ph i sao cho lượng d ù h v t ê d ô ư ph ợp ới ừngnguyên công

- X ác định các ặt ơ ở m c s và thiết ị gia công: kế hoạch vi n cần ác định b ê x

số lượng thiết ị gia công ít nhất b và thiết ị gia công cần thiết để gia c ng c b ô ác

m c sặt ơ ở Sau đó ác định thiết ị gia công để gia c ng c x b ô ác b m ề ặt khác

- X ác định ác đặc ính ủa chi tiết: Kế hoạch vi n x định các đặc ính c t c ê ác triêng biệt hoặc ình ạng ình ọc ẽ ị loại ỏ để ình thành h d h h s b b h nên các chi tiết Hình dạng bao gồm ác đặc ính hoặc ác đặc ính con của chi tiết để ác định c t c t x

hình ạng dao cụ, sự ịch chuyển ủa áy và được chạy dao cần cho qu trình d d c m á

gia công

- Ghép nhóm ác đặc ính ủa chi tiết ựa tr n các thiết ị ần thiết: kế c t c d ê b c

hoạch êvi n ghép nhóm c ác đặc tính chi tiết m để ỗi nhóm có thể được ản xuất s

trong một loại thiết ị ươ b t ng tự Một s ố đặc tính có thể được gia công trên các thiết b ị đã được ựa l chọn để gia công các b m c sề ặt ơ ở, một ố khác s có thể phải

c ần đến c ác thiết ị ới cho quá b m trình gia công

- S x ắp ếp thứ ự ác nguy n công: đối v m t c ê ới ỗi thiết bị, kế hoạch êvi n xác định thứ t c ự ác nguy n côê ng cần thiết để t ạora các ề b mặt, các đặc tính

- L ựa chọn hoặc thiết ế đồ k gá cho mỗi nguy n công: Việc l ê ựachọn hoặcthiết k gá ế đồ ph thuụ ộc nhiều v ào kinh nghiệm c k ủa ế hoạch vi n Việc ựa ê l chọn gá r đồ ấtquan trọng trong việc chế ạo ra chất ượng của sản phẩm t l

- Kiểm tra lại quy trình cô ng nghệ: trong bước này, kế hoạch vi ên cần

kiểm tra lại ính khả thi của c t ác thiết ị, kiểm tra va chạm ưa dao, máy và b gi đồ

gá

- Chi tiết hóa quy trình công nghệ: kế hoạch vi n tạo ập chi tiết hơn quy ê l trình công nghệ t để ạo ra các đặc ính tiêng, chọn ướ tiến dao, tốc t b c độ trụcchính, xác địnuh giá c và ả thời gian ti u chuê ẩn,…

- Hiệu chỉnh ài liệu ế hoạch: Kế t k hoạch êvi n hiệu chỉnh lại t ài liệu, hồ s ơthiết l k ập ếhoạch và đưa đến ộ phận ản xuất b s

1.4.2.2 Lập quy trình công nghệ tự động

Để khắc phục ững ạn chế trong ph ng phươ áp ập quy trình ng nghệ

bằng tay, với ự trợ giúp ủa áy ính s c m t và công nghệ vi điện ử, các ệ thống ập t h l quy trình công nghệ có s ự trợ giúp ủa áy ính đã ra đời c m t và đã được ứng ụng d

r ất hiệu quả trong công nghệ

V s tới ự ích ợp ủa CAD/CAM/CAPP quá h c trình ản xuất ẽ được tiến s s

hành ự động t và hoàn chỉnh ừ khâu thiết ế đến gia c ng t k ô

C h ác ệ thống CAPP đã được phát hiện ừ ất u v ngày àng hoàn thiện t r lâ à ccho việc l ập quy trình công nghệ như: CAM-I CAPP, MIPLAN, MITURN, MIAPP,…

L ậpquy trình ng nghệ cô có thể được chia thành hai hệ chính sau:

- Phương pháp khả truy

- Phương pháp khả sinh

1.4.3 Các khái niệm cơ bản về lập trình chi tiết

M ột chương trình chi tiết bao gồm ác th ng tin v c ô ề hình ọc h và công nghệ cho quá trình gia công Do đó l ập trình vi ên phải biết ách m ả ác th c ô t c ông tin này trong chương trình chi tiết Điều quan trọng đầu êti n để miêu tả theo quy luật c ôác th ng tin về hình ọc h và chuyển động là m h ột ệ thống ọ t a đ đểộ x ácđịnh tọ ộa đ của c ác điểm

1.4.3.1 Hình thức lập trình bằng tay

Theo hình thức ày, lập trình vi n m ả chương trình gia công m kh ng

có s ự trợ giúp ủa áy ính, gọi c m t là b ản thảo chương trình chi tiết Mỗi òng d

tương đương với ột khối ệnh trong ch ng tr m l ươ ình và được ết k thúc ởi b ký hiệuEOB

1.4.3.2 Lập trình có sự trợ giúp của máy tính

Theo hình thức ày, lập trình vi n sử ụng ng n ngữ ập trình áy

tính có thể hiểu được Theo c h nác ày, chương trình áy ính phải m t có hai việc Trước êti n, các đối ượng ình ọc ủa chi tiết phải được định nghĩa Tiếp theo t h h c

la việc phải định nghĩa c ấu trúc dao để gia công dọc theo các đối ượng ình t h

học Việc bù dao sẽ được tính toán ự động ởi ệ thống t b h

Theo hình thức ày, lập trình vi n phải thực hiện một s bố ước sau:

- L ập trình vi n xác định dạng ình ọc ủa chi tiết, các chuyển động ủa ê h h c cdao, bước tiến, tốc độ trục chính và c ác tham số gia c ng.ô

- L ập trình vi n sử ụng ột ng n ngữ ập trình để ê d m ô l mã hóa hình ạng ình d h

h c ọc ủachi tiết, các chuyển động ắt ọt c g và c ấutrúc chương trình gia công, việc

mã hóa này được ọi g là chương trình nguồn Một trong những ng n ngữ ập ô l

trình đầu tiên cho ứng dụng n là ôày ng n ngữ ập ình APT (Automatically l trProgrammed Tools)

Ngày nay việc l ậptrình theo hình thức ày đã kh ng còn n ô phổ biến vì s ựra đời và áph t triển mạnh ẽ ủa m c c h ác ệ thống CAD/CAM

s dử ụng ộng r r ãi trong công nghệ gia công CNC Về c b ơ ản CAD/CAM bao gồm hai phần:

- CAD: Xác ập ình ọc chi tiết gia công tạo nên mô h l h h ình ật thể ần gia v c công (các iđ ểm, đường, bề ặt, khối m …)

- CAM: Sử dụng ữ d liệu ình ọc ản phẩm để ạo đường chạy dao v h h s t à

thực ện hi chức ăng quản lý và i n đ ềukhiển ản s xuất như l ậptrình chế ạo, lập ế t k

hoạch s ảnxuất, quản lý chất lượng s ảnphẩm, hoạch định nguồn ực ản xuấ l s t

c bQuy trình thực hiện theo công ngh CAD/CAệ M gồm ác ước sau:

- Thiết ế ẫu gia c ng tr k m ô ên phần mềmCAD

- X l ác ập tiến trình gia công

- L ựa chọn công nghệ gia công NC (phương th ức chạy dao cho từng

bước)

CHƯƠNG II: CƠ SỞ THIẾT KẾ KHUÔN MẪU

2.1 Giới thiệu chung về khuôn mẫu tạo hình

Theo phương ph p gia cá ông nhựa

- Khu n ép: Dạng khuôn ày ùng để ạo ình ản phẩm nhựa ừ nguy n ô n d t h s t êliệu nhựa đượ nung nóngc và v lép ào òng khu n.ô

- Khu n ô đùn Được ử ụn: s d g để ạo ra các s t ản phẩm ạng ấm, thanh, d tống…

- Khu n đúc phun: L loại khu n được ử ụng kh th ng dụngô à ô s d á ô

- Khu n tạo ình nhiệt p: Sử ụng ực p để ạoô h é d l é t hình ản ph s ẩm, loại khuôn này ít được ử ụng s d

- Khu n thổi định ình: Được ử ụng để ạo ình ác chi tiết ỗng ạngô h s d t h c r d chai, lọ…

Ph n loại khu n theo kết ấu

- Khu n một òng khuô l ôn

- Khu n nhiều òng khuô l ôn

- Khu n hai tấmô

- Khu n ba tấô m

- Khu n không cô ó h ệthống kênh nhựa

- Khu n nhiều ầngô t

2.3 Cấu tạo chung của một bộ khuôn đúc phun nhựa

Hình 2.1: Cấu tạo khuôn ép nhựa

Chức năng các bộ phận khác nhau của khuôn nhựa:

Tấm kẹp phía trước: Kẹp phần cố định ủa c khu n vô à máy ép nhựa

Tấm khuôn phía trước: Phần ố định ủa khu n, tạo thành phần trong v c c ô à

c s phần ngoài ủa ản phẩm

Tấm khuôn phía sau: Phần chuyển động ủa khu n, tạo thành phần trong c ô

và phần ngoài ủa ản phẩm c s

Tấm kẹp phía sau: Kẹp phần chuyển động ủa c khu n vào máy ép nhựa ô

Tấm đỡ: Gi cho mữ ảh égh p của khuôn kh ng bô ị rơi ra ngoài

Khối đỡ: Dùng làm ấm ngăn giữa t m t ấ đỡ và tấm kẹp phía sau để tấm đẩy

hoạt động được

Tấm giữ: Giữ chốt đẩy và t m ấ đẩy

T m ấ đẩy: Đẩy chốt đẩy đồng thời ới qu trình đẩy v á

Vòng định ị: Đảm ảo ị tr thích h c v v b v í ợp ủa òi phun với khu n.ô

Ch dốt ẫn hướng: Dẫn phần chuyển động ới phần ố định ủa khu n (liên t c c ô

k ếtchính ác 2 phần ủa khu x c ôn)

B d hạc ẫn ướng: Để ánh ài òn nhiều hoặc àm ỏng tấm tr m m l h khu n sauô (Có thể thay thế được)

B m rạc ở ộng: Dùng àm ạc ẹp để tránh ài òn, hỏng ấm ẹp ph a sau l b k m m t k íkhối ngăn và t m ấ đỡ

B ộ định ị: Đảm ảo cho sự ph v b ù h ợp giữa phàn ố định c và phần chuyểnđộng ủa c khu n.ô

Ch h vốt ồi ề: Làm chốt đẩy có thể quay trở ại khi khuôn đóng ại l l

Ch ốt đẩy: Dùng để đẩy ản s phẩm ra khỏi khu n khi khuôn mở ô

B dạc ẫn hướng chốt: Để tránh hao mòn và hỏng chốt đỡ, tấ đẩym và tấmgiữ do chuyển động ạnh m giữa chúng

Ch ốt đỡ: Dẫn ướng chuyển động h và đỡ cho tấ đỡ, tránh cho tấ đỡm m khỏi b ịcong do áp lực đẩycao

B ạc cuống phun: Nối òi phun với v kênh nhựa ới nhau qua tấm kẹp v phíatrước và tấm khuôn trước

2.4 Vai trò của các bộ phận trong bộ khuôn

2.4.1 Tấm kẹp trước:

Có nhiệm ụ ẹp phần ố định ủa khu n vào v k c c ô máy ép phun

2.4.2 Tấm khuôn trước:

Là phần ố định ủa khu n tạo thành phần trong v phần ngoài ủa ản c c ô à c s

phẩm được ắp ố định ới ấm kẹp ước l c v t tr

Có t dác ụng àm phần ngăn giữa ấ đỡ l t m và tấm kẹp phía sau Tạo khoảng

h ởcho tấ đẩym ho động được ạt

Khối đỡ được đặt êtr n tấm kẹp phía sau và làm tăng độ ứng ững cho c vtấm đỡ

Khoảng cách ữa hai khối h lý gi ợp sao cho tấ đẩy hoạt động tốt, không m

bị vướngtrong qu trình đẩy ản phẩmá s

2.4.7 Tấm giữ:

Là chi tiết giữ cho các chốt đẩy, chốt ồi h và t m ấ đẩy đúng v í ịtr

T h ổ ợpchốt ạc ẫn ướng b d h có thể được coi như ột chi tiết ti u chuẩn m ê

Ưu điểm là có s êự li n hệ giữa ác ấm khuôn v ấ đỡ Hệ thống ày ết c t à t m n k

h v ợp ớichốt - b d hạc ẫn ướng êti u chuẩn ẽ ạo s t nên mối li n kết chặt chẽ giữa ất ê t

cả c tác ấm khuôn lại được ành đồng thời ới việc định ị chốt ạc ẫn hướng h v v b d

a Loại trơn c vaió b Loại trơn kh ng vaiô

a Loại n trơ b.Loại có vai

c Vai không tự bôi trơn d Vai tự bô ơn i tr

Hình 2.4: Các loại bạc dẫn hướng2.4.12 Hệ thống chốt hồi:

H ệ thống chốt ồi h có chức ăng đưa tấ đẩy ph a sau v ố định ấ đẩy n m í à c t m trong khi khuôn đóng hoàn toàn

2.4.13 Chốt đẩy:

Dùng để đẩy ản phẩm ra khỏi khu n khi mở s ô

Khoảng đẩy: Phải ớn ơn từ 5 mm đến 10 mm so với l h chiều cao của ản s phẩm được ấy ra từ khu n sau l ô

Thiết k h ế ệ thống đẩy ần đảm c b là ảo không làm y ếu khuôn sau

Hình 2.5: Chốt đẩy2.4.14 Bạc dẫn hướng chốt:

B dạc ẫn hướng chốt để tránh òn m và hỏng chốt đẩy, tấm đẩy và tấm giữ

do chuyền động ạch m giữa chúng

Hướng ằm ở n khu n sau để ễ đ ều khiển đẩy ản phẩm ra.ô d i s

B dạc ẫn hướng chốt có nhiều loại và nhiều ác chế ạo khác nhau, kiểu c h t

b dạc ẫn hướng ễ nhất d là khoan lỗ chính ác ào ấm khu n, tuy nhiên sẽ ó x v t ô kh

s ửa chữa khi chi tiết ị òn Do đó thường àm ạc ẫn hướng ưới ạng ột b m l b d d d m

miếng égh p C thể ằng đồng hoặc đồng thau hay thép đã i dùng cho sản xuất ó b tôlớn hàng loạt

Nhựa lỏng sau khi được ào khu n được l v ô àm nguội thật nhanh để đạtđược hình ạng d của sản phẩm Nếu làm ngu ội khu n kh ng tô ô ốt ì th nh s ựa ẽ gia nhiệt cho khuôn và á qu trình định ình ẽ h s kéo dài àm ăng chu kỳ ép l t phun Do

đó h ệ thống àm nguội l khu n đóng vai trò r ô ất quan trọng vì nó quyết định toàn

b ộchu kỳ ép phun

2.6.1 Các phương pháp làm nguội

2.6.1.1 Làm nguội ằng kh b í

Khuôn được làm nguội bằng kh nhí ờ v sào ự bức x ạ nhiệt của ép làm th

khuôn ra môi trường xung quanh (Hình a)

Hình 2.7: Khuôn được làm nguội bằng khí2.6.1.1 Làm nguội ằng ước hoặc ỗn ợp Ethylenne Glycol v b n h h à nước(Hình b)

Đây là phương pháp được ùng ộng ãi nhất hiện nay Theo phương pháp d r r này, khuôn được làm nguội nhờ ào ác v c kênh dẫn chứa chất àm nguội nhờ ào l v

c kêác nh dẫn chữa chất làm nguội được ố tr trong các t b í ấm khuôn

Hình 2.8: Khuôn được làm nguội bằng nước2.7 Hệ thống dẫn nhựa

Hệ thống dẫn nhựa có nhiệm v dụ ẫn nhựa ừ òi phun của t v máy ép phun vào trong lòng khu n Khi nhựa óng chảy chạm ào khu n lạnh, nhanh chóngô n v ô

b ị đông lại, tạo thành ột ớp ỏ ỏng khi phần chính òn m l v m c là nhựa óng chảy n

Ban đầu ớp l nhựa đông lại ất mỏng thế nhiệt mất đi r t nhanh, sau r vì ấ đó

càng nhiều nhiệt ị ất đi khi qua lớp nhựa ỏng ạo b m m t nên lớp nhựa đông dày

hơn Sau một thời gian, lớp nhựa đông sẽ đạt được độ d ày nhất định th nhiệt thu ì được t ừ nhựa và nhiệt ma sát sinh ra từ òng chảy s câ d ẽ n bằng với lượng nhiệt

đã mất

Vì nhựa ẫn nhiệt ém d k nên lớp ỏ ngoài ẽ đóng vai tr v s ò là l cớp ách nhiệtcho lõi trong của nhựa óng chảy n và giữ nhiệt cho lõi trong Do đ nguy n liệu ó ênhựa vẫn có thể chảy qua lõi giữa trong quá trình phun Nếu ốc độ phun tăng thì t

l ớp nhựa đông ại ẽ ị ỏng đi do nhiệt ma sát sinh ra cao hơn Tương tự như l s b m

thế, độ nóng chảy và nhiệt độ c ủa khu n cao sẽ àm giảm độ ày ủa lớp nhựaô l d cđông lại (Hình 3.39: Hệ thống kênh dẫn nhựa)

Để có được lớp cách nhiệt bằng phẳng, kh ng nô ên để có g óc nhọn àm ản l c trở dòng chảy Hơn nữa vùng àm nguội chậm kh qua được ở cuối l ó cuống phun

và kênh nhựa ốt nhất l àm ốn như ùng cho vật liệu ứng, điều ày cho phép t à l r d c n nhựa nóng chảy có thể chảy qua

H ệthống ẫn nhựa ồm d g có:

Cuống phun, kênh dẫn nhựa, miệng phun Thường trong thiết k ế người ta thiết k kêế nh dẫn và miệng phun trước ồi ới đến cuống r m phun vì k ích thước

c ủacuống phun phụ thuộc ào ích thước nh dẫn v k kê và miệng phun

2.8 Một số lưu ý khi thiết kế khuôn

2.8.1 Thiết kế bề dày thành chính

2.8.1.1 Bề d ày chính àng ỏng àng ốt nhưng phải d c m c t đủ độ ày

Khi chọn b d ề ày chính, mục ti êu của à nh thiết ế k là c ần phải ối thiểu ề t b

d ày đồng thời thỏa mãn ác c yêu c v ầu ề chức ăng sản phẩm Khi bề ày thành n d tăng, sẽ làm ăng co rút s t ảnphẩm Co rút nhiều nghĩa là nguy cơ cong vênh lớn Mặt khác, sản phẩm thành ỏng ẽ m tăng n m s là ăng suất, do ít s dử ụng nguy n êliệu và thời gian chu kỳ ép Theo tính áto n, người ta nhận thấy ằng nguy r ên liệu

s dử ụng và thời gian chiếm 70% gi thành ản phẩm Bề ày ối thiểu của ảná s d t s

phẩm được giới ạn ởi qu h b á trình chảy ủa v c ật liệu và áp suất đ ền khu n, áp i ôsuất i đ ền khu n không được vô ượt á qu 500 bar

2.8.1.2 Bề d ày thành đồng nhất

B d là y t ề ày ếu ố chính quyết định đến co rút, bề ày kh ng đồng đều ẽ d ô s

làm co rút kh ng đều ẫn đến cong vênh Mục ê ô d ti u chính ủa c các nh thiết ếà k

s ảnphẩm nhựa p phun l ần giữ ề ày thành chính đồng nhất tr n s é à c b d ê ản phẩm Ngoài ra, người ta còn phải ử ụn s d g h ệ thống ẫn òng d d và h ạn chế òng nhằm d

m ục đích cân b g dằn òng trong qu trình đ ền khu n á i ô Vì v lậy àm cho sản phẩmđược nén p é đều và h ạn chế cong vênh

2.8.1.3 Tránh c vác ùng ày d

C vác ùng ày thường y hậu quả d gâ là c b íác ọt kh , vết lõm, cong vênh, chu

kỳ ép k o dé ài Người thiết ế ần hạn chế ác ùng ày hoặc ạo ác phần ỗng k c c v d t c r

t c ại ác vị tr ày Các phần àyí n d có thể tránh ằng ách thay đổi thiết ế hoặc ạo b c k t

lỗ, khoét õm hay t l ạo gân thay vì làm thành ạng nguy n khối d ê

2.8.1.4 Các l ỗikhi sản phẩm có b d ề ày không nhất

S ản phẩm có b d ôề ày kh ng nhất trong quá trình ép gây ra các khuyết ật t

như: tạo b íọt kh , cong v nh, bê ề ặt m không bằngphẳng và t ạo ứngsuất n ội

V cới ách thiết ế ày, khi ép nh k n ựa vào khuôn, nhựa s ẽ chảy theo đường

có lực cản ít nhất V ậ , phần sản phẩm dày ẽ đ ền khu n trước ồi sau đó ì v y s i ô r

phần s ảnphẩm ỏng ới đ ền khu n tạo b í m m i ô ọtkh trong sản phẩm

C ác thiết ế k có b d ôề ày kh ng đồng nhất ẽ ảnh ưởng đến cong vênh được s h

mô t ả trong hình sau

Hình 2.10: Khắc phục cong vênh bằng cách thiết kế bề dày đồng nhất

Sau đây là m s hột ố ình ảnh ph ân tích dòng chảy ằng chương trình b

Molflow ủa ác ản phẩm c c s có b d ề ày thành kh ng đồng nhất Các ình ảnh ph n ô h â

tích cho ta thấy ự đ ền khuôn kh ng đồng s i ô nhất và c ác khuyết ật ủa ản phẩm t c s

trong quá trình đ ề khu n i n ô

Hình 2.11

Hình ảnh tr n m ả ảnh ưởng ủa bề ày thành ản phẩm đồng nhất đến ê ô t h c d s

khả ă n ng điền khu n của ản phẩm Sảnô s phẩm trên có vùng ày d bên ngoài và

mỏng b ên trong, cổng phun được đặt ại ùng ày Khi nhựa ơm vào khuôn ì t v n b th

s i ẽ đ ền đầy vùng ày trước n và tạo dòng chảy kh ng đồng nhất khi điền phần ô

trong Trên hình cho thấy ản phẩm ị ọt kh ại ùng ỏng, vùng ày kh ng s b b í t v m n ô

được i đ ền đầy

Ảnh hưởng ủa c dòng chảy kh ng đồng ô nhất thường gây ra hiện tượng

phun thiếu trong s n phả ẩm có b d ôề ày kh ng đồng đều Hình sau đây mô t ả ảnh

hưởng ủa c dòng chảy đến hiện ượng phun thiếu t

Hình 2.12

Sau đây là một số cách thiết kế làm cho bè dày sản phẩmđồng nhất:

Hình 2.13

2.8.2 Thiết kế góc thoát khuôn

Góc thoát khuôn được thiết ế sao cho sản phẩm được i ra khỏi khu n k ló ômột cách ễ àng Khi thiết ế óc tho t khuôn phải àm sao giảm ực ói ản d d k g á l l l s

phẩm Thường g ócthoát cho g n khoâ ảng ½ 20, với s ảnphẩm có hình áng phức d

t ì có ạpth thể ăng góc th t khu n, th t oá ô ường g óc tho t từ ½ đếná 20

Sau đây là một số ví dụ về góc thoát khuôn cho sản phẩm và gân:

Hình 2.14: Góc thoát khuôn cho sản phẩm và gân2.8.3 Thiết kế gân (Hình 3.90)

G có t dân ác ụng m tăng tốc độ ền ủa ản phẩm là b c s và úgi p cho qu trìná h

đ ềi n khuôn dễ dàng hơn Tuy nhiên, việc thiết k đúng là r t quan trọng bởi vì ế ấđôi khi nó s gâẽ y ra các ết l v õm Gân được ử ụng s d khi sản phẩm cần độ cứng

Để đảm ảo sản phẩm c độ chịu ự , người ta thiết kế nhiề n nhỏ ơn

là s dử ụng ột m gân lớn Khoảng ách ối thiểu giữa ác ân ằng hai lần ề ày c t c g b b d thành sản phẩm

Hình 2.15

2.8.4 Thiết kế núm lồi (Hình 3.91, 3.92, 3.93)

Núm ồi thường l là c ác chi tiết tròn ứng nh cao khỏi c ô thàn chính Cách

núm ồi thường được đặt giữa ác l c gân như ác thành chuyển tiếp hay các ách c vtam giác Các núm ồi ày thường l n có thể đứng ột ình hay kết n v c m m ối ới ác

thành phần bên gân Núm l ôồi kh ng nhất thiết phải ính ê d tr n thành ản s phẩm vì

c vác ùng giao tiếp ới thành ẽ ạo ra vùng ày v s t d gây ra các ết õm, tạo ỗ hoặc v l l

tạo ra cấu trúc ếu do hiện ượng giao dòng y t

C vác ách tam giác có c ấu trúc ỏng thường được gia cố cho các úm ồi m n lCác vách ày được thiết ế theo nguyên lý v d và bá n k ề độ ày n kính giống nhưthiết k gâế n Chúng kh ông được cao qu 4 lần so với á thành chính

V c ới ác chi tiết nhựa ùng trong các chi ti d ết l éắp gh p th ầì c n thiết núm ắt b

vít Th ng thô ường có 2 loại núm ắt t là n b ví úm ỗ t v úm ỗ thông l bí à n l

n l ôPhương ph p giá ảm chiều cao của úm ỗ th ng không cho dễ gia công bằng cách ăng chiều d c t ài ủa phần l ỗthông lắp ghép ới ch v úng (Hình 2.19)

Hình 2.19

2.8.5 Thiết kế bán kính cong cho sản phẩm

V ới các cấu trúc, cho d đóù là kim loại hay l nhựa, tốt nhất ác óc ủaà c g c

s ản phẩm nên được bo tròn Khi bo tròn ác óc ạnh ủa ản phẩm th ẽ giảm c g c c s ì s

sự t ập trung ứng suất, không những giảm các v r gâết ạn y hư h ại cho sản phẩmtrong quá trình ử ụng s d mà c d dòn ễ ànggia công với nhiều loại nhựa khác nhau

B kán ính cong càng ớn th àng ốt, nhưng tối thiểu l ì c t bán kính cong phải

bằng25% bề ày thành sản d phẩm

Để giữ cho bề ày thành ản phẩm đồng nhất th phải thiết ế n kínhcong ở hai b n gócê

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERAM TRONG THIỂT

KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN CHO SẢN PHẨM VỎ KÍP NỔ ĐIỆN

3.1 Tổng quan về phần mềm Mastercam

3.1.1 Giới thiệu chung về phần mềm Mastercam

- Mastercam là phần mềm ích ợp CAD/CAM tr t h ợ úgi p mạnh m ẽ cho việc thiết ế k và gia công khu n mô ẫuchính ác x

- C ác chức ăng ch n ính c ủaphần mềmMastercambao gồm:

- Khi khả ăng thiết ế theo tham số c n k ủa Mastercam là m ột tiện ích quan trọng trong việc thiết ế, tạo ập, hiệu chỉnh k l và quản lý c mô hác ình ình ọc h h

Chính nhờ ác chức ăng như tr n mà Mastercam c n ê là một trong những phần mềmthiết ế khu n được s d k ô ử ụng ộng r r ãi nhất trong số những phần ềm mchuyên về thiết k ế khuôn hiện nay Với c ác loại hu n v k ô à c ác chi tiết đượcchuẩn hóa trên thế ới, cùng v gi ới việc phân tích được các lỗi ắc m phải trong thiết k ế giúp cho qu trá ình thi ết k ếkhuôn thêm hiệu ả ơqu h n nữa Trong giới hạn của một đồ án thạc sĩ em sẽ trình bày một phương pháp trong quá trình gia công khuôn mẫu với sụ trợ giúp của phần mềm solidwork và mastercam

3.1.2 Các môi trường làm việc trong Mastercam

- design : Môi trường thiết kế hình dáng hình học của chi tiết

- Drawing : Môi trường mà từ đó ta xuất ra bản vẽ chi tiết của đối tượng cần thiết

- Môi trường thiết kế khuôn mẫu cho chi tiết cần gia công

- NC : Tại môi trường này người thiết kế với sự hỗ trợ của phần mềm sẽ xuất ra file NC để gia công khuôn mẫu

3.1.2.1 Môi trường Desing mastercam X3

Khởi động môi trường Part: Khi khởi động phần mềm Mastercam, giao diện khởi động sẽ hiện lên như trong hình 4.1, thứ tự khởi động môi trường Part theo các bước như sau: Feli ⇒ New Document (hoặc nhấn tổ hợp phím Ctr+N), một hộp thoại New Document sẽ được mở ra (hình 4.3), ta nhấp chọn Part ⇒

Ok

Hình 3.1: Giao diện mở đầu khi khởi động mastercam

Ở đây mặt phẳng chính sẽ được gọi ra và là các mặt phẳng làm việc chính trong môi trường thiết kế khuôn

* Trong môi trường Desing mastercam X3 thì để tạo lập được mô hình chi

tiết chúng ta phải tạo lập từ các Feature cơ sở với các bản vẽ khác (Sketch) của

chúng, ban đầu các Feature được vẽ phác trong môi trường vẽ phác (Sketch) với giao diện của môi trường vẽ phác như hình 4.4

Hình : Môi trường create

Một số lệnh cần nhớ trong môi trường create:

- Coner: lệnh vê tròn hoặc vát cạnh

- Dynamic trim: lệnh cắt bỏ đoạn thừa

- Move: lệnh di chuyển một đối tượng có sẵn tới vị trí khác

- Mirror: đối xứng chi tiết qua một đường thẳng

- Dimmension: ghi kích thước

- Add Reference: lệnh chọn điểm tham chiếu

- Delete: xoá bỏ đối tượng

Sau khi đã hoàn thiện phần vẽ phác cho một Feature sau đó tạo dựng mô hình 3D của Feature đó bằng việc sử dụng lệnh các lệnh tạo khối 3D trong thanh công cụ Solid và thanh công cụ tạo mặt Face (hình 4.5) (hoặc lựa chọn Solid trên thanh công cụ chính)

Hình 3.5: Các thanh công cụ tạo dựng mô hình mặt và khối rắn

* Một số lệnh tạo khối cơ bản cần chú ý trong môi trường Part:

- Lệnh Extrude: tạo khối bằng cách đùn một biên dạng kín để thành một khối rắn

Có 2 lệnh Extrude là New Extrude (tạo lập một khối riêng biệt với một khối đã có sẵn) và Add Extrude (tạo lập một khối gắn liền với một khối có sẵn)

- Lệnh Revolve: tạo khối dạng tròn xoay bằng cách cho một biên dạng kín xoay quanh một trục xoay nào đó

Ở đây ta cũng có 2 lệnh là New Revolve và Add Revolve với ý nghĩa tạo dựng khối tương tự như đối với lệnh Extrude

- Lệnh Drive: tạo dựng khối bằng cách cho một biên dạng kín chạy dọc một đường dẫn nào đó

Các lệnh Drive: New Drive và Add Drive ý nghĩa tạo khối cũng như trên

* Các lệnh hiệu chỉnh trong môi công cụ Solid:

- Round: Vê tròn các cạnh của khối

- Round Face/Face-Face: Vê tròn giữa các bề mặt không kề nhau

Remove & Extend: Loại bỏ lệnh vê tròn của các cạnh đã được vê tròn trước đó hoặc kéo dài đỉnh chóp cụt

- Chamfer: Vát cạnh của khối rắn

- Hole: tạo lỗ trên bề mặt của khối rắn

- Shell: tạo thành mỏng cho khối

- Taper: tạo mặt nghiêng cho khối

- Meger: Nhập nhiều khối làm một khối

- Dived: chia một khối ra thành nhiều khối

- Cut: cắt khối bởi một khối khác

- Loft: tạo khối qua các biên dạng khác nhau

- Blend: tạo bề mặt cong chứa các biên dạng được lựa chọn

* Một số lệnh hiệu chỉnh trong tạo dựng mặt phẳng

- Offset: tạo một bề mặt đồng dạng với bề mặt lựa chọn

- Extend: thực hiện kéo dài bề mặt

- Fillet: Vê tròn đường giao nhau của hai mặt phẳng

- Stitch: Hợp các bề mặt riêng lẻ thành một bề mặt khối

- Unstitch: chia một bề mặt khối thành các bề mặt riêng lẻ

- Skin: tạo bề mặt theo một chuỗi các biên dạng kín

- Splip: chia bề mặt thành các bề mặt khác nhau

- Splip silhouette: Chia bề mặt thành các bề mặt khác bởi vết của hướng chiếu bề mặt

3.1.2.5 Môi trường NC

Trong môi trường này ta sẽ thực hiện được các

Ta có thanh công cụ trong môi trường NC như sau:

- Load model: Gọi chi tiết gia công vào môi trường NC

- Cutters: Lựa chọn dao trong thư viện dao

- Toolpath: Lựa chọn đường dụng cụ (2D, 3D, 5D…).\

- Stock: Tạo khối cho quá trình mô phỏng gia công

- Proceduce: Thiết lập các bước gia công (đường chạy dao, quỹ đạo, các thông số công nghệ s, v, t )

- Excute: Thực hiện tính toán quỹ đạo đường chạy dao

- Navigator: Thực hiện mô phỏng quỹ đạo của dao

- Advanced Simulation: Thực hiện quá trình mô phỏng gia công

- Post Process: Xuất file CNC ra

3.2 Ứng dụng phần mềm Mastercam và solidwork vào quá trình thiết kế và gia công khuôn cho sản phẩm vỏ kíp nổ điện

3.2.1 Tạo lập mô hình chi tiết 3d với phần mềm Solidwork:

Giao diện Solidwork khi khởi động

Tiến hành các thao tác với các công cụ trong solidwork vẽ mô phỏng khối 3d cho chi tiết cần gia công được giao diện như sau.

-Sử dụng các công cụ vẽ phác tạo mô hình 3d

Sau đó sử dụng các lệnh tạo khối, hiệu chỉnh khối thiết kế chi tiết

Sau nhiều bước tạo hình với các các lệnh sketch và features ta dựng được mô hình 3d của chi tiết cần chế tạo như sau

Từ hình khối 3d ta tiến hành tách hai nửa khuôn

Đầu tiên ta thiết kế khối vật liệu bao hình của chi tiết cần đúc, sau đó chèn mô hình 3d của chi tiết cần thiết kế lên khối vật liệu theo tọa độ tính toán để chi tiết nằm đúng vị trí thiết kế trong lòng khuôn Sau khi có được khối 3d nằm trong lòng khuôn theo đúng vị trí đã định ta dùng lệnh combine (trừ khối) để được nửa khuôn như hình dưới đây

Nửa khuôn dưới

Nửa khuôn trên ta cũng làm tương tự như cách làm nửa khuôn dưới, tuy nhiên

ta cũng cần thêm một số thao tác với các lệnh trong mục features để hình thành nửa khuôn trên đúng mục đích tạo hình

Nửa khuôn trên