thiết kế khuôn nhiều mẫu và ứng dụng phần mềm moldflow mô phỏng quá trình gia công sản phẩm nhựa

Ngày nay, vật liệu nhựa đã tạo ra được những sản phẩm đáp ứng những yêu cầu cao, các chi tiết máy dần dần được thay thế bằng nhựa làm cho giá thành chế tạo giảm xuống đáng kể, tiết kiệm

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH NGÀNH CÔNG NGHIỆP NHỰA

TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA THẾ GIỚI TRONG NHỮNG NĂM

GẦN ĐÂY

Bước vào thiên niên kỉ mới, con người ngày càng phải đối mặt với rất nhiều khó khăn của cuộc sống Và một trong những khó khăn lớn nhất mà con người phải đối mặt là sự cạn kiệt về nguồn nguyên vật liệu như gỗ và kim loại… Tuy nhiên, chính nhờ sự phát triển như vũ bão của khoa học kĩ thuật hiện nay đã đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu của con người về mọi mặt, những vật liệu mới có các tính năng ưu việt hơn đã được tìm thấy Trong đó nỗi bật trên hết chính là vật liệu nhựa Những sản phẩm từ nhựa chiếm một tỉ trong ngày càng lớn, sản phẩm nhựa được sử dụng hầu hết tất cả lĩnh vực trong công nghiệp cũng như trong dân dụng, từ những vật liệu thông dụng trong cuộc sống cho đến những chi tiết máy đòi hỏi yêu cầu cao Với ưu điểm lí, hoá tính như: nhẹ, dẻo dai, đàn hồi tốt, bền, không bị ăn mòn hoá học và đặc biệt tạo

hình phức tạp và có thể tái sinh

Ngày nay, vật liệu nhựa đã tạo ra được những sản phẩm đáp ứng những yêu cầu cao, các chi tiết máy dần dần được thay thế bằng nhựa làm cho giá thành chế tạo giảm xuống đáng kể, tiết kiệm công sức chế tạo và vật liệu quí, trong khi khả năng làm việc của các chi tiết đó vẫn đảm bảonhư bánh răng, vỏ máy, vỏ xe… Các sản phẩm nhựa được cũng khẳng định được tính đa dạng và thông dụng trong cuộc sống như : keo dán, vỏ bọc cách điện, vật liệu cách li, vật liệu làm sàn, ống lắp ráp , các thiết bị phòng tắm, dây cáp, dây điện cách điện cách điện, phần lớn các chi tiết đúc

và dây dẫn dùng trong hệ thống điện thoại… trong dân dụng , sản phẩm nhựa đã đi sâu

vào những ngóc ngách nhỏ nhất như: chén đĩa, chậu , xô, bàn ghế…

Hiện nay, tại các nước phát triển: Mỹ, Cannada, khối liên hiệp Châu Âu, Nhật Bản các sản phẩm nhưạ ngày càng chiếm ưu thế và dần thay thế các sản phẩm bằng gỗ, kim loại… đang ngày càng khan hiếm Điều này có thể thấy rõ thông qua bảng đối

chiếu chỉ số chất dẻo bình quân đầu người ở một số nước như sau:

Bảng đối chiếu chỉ số chất dẻo bình quân đầu người ở một số nước

Bảng thống kê số lượng công nhân làm việc trong ngành công nghiệp hoá học ở Hoa Kỳ qua các năm 1975, 1985:

Trong những năm gần đây, con người chuyển sang dùng chất dẻo thay thế cho các vật liệu khác rất đáng kể như: khoảng 3 triệu pound dùng làm thảm, 250 triệu pound dùng làm ghế nệm, và các loại ván polystyrene chịu tác động mạnh như những

sản phẩm được làm từ gỗ trước đó

Bảng thống kê các loại vật liệu cao phân tử được sản xuất nhằm mục đích cân bằng trong thương mại năm 1995 ( triệu USD)

Nói tóm lại ngành nhựa hiện nay trên thế giới được quan tâm và phát triển mạnh mẽ Nó là mục tiêu nghiên cứu và chế tạo các sản phẩm nhựa cao cấp của các nước hiện nay

1.2 TÌNH HÌNH NGÀNH NHỰA VIỆT NAM THỜI KÌ 1997-2002

Như chúng ta đã biết , ngành Nhựa Việt Nam năm 1989 bằng với mức sản lượng năm 1975 là 50.000 tấn, có nghĩa là 15 năm không hề phát triển Mức bình quân tỉ lệ chất dẻo đầu người chỉ có 0,7kg/người Bắt đầu từ năm 1990 sau khi nhà nước thực hiện chính sách mở cửa, thực hiện nền kinh tế thị trường, ngành nhựa mới phục hồi và phát triển cao:35%/năm trong suốt 7 năm 1990-1997 và đến năm 1997 đã đạt sản lượng 380.000 tấn, chỉ số chất dẻo bình quân đầu người 5kg/người Tốc độ tuy tăng trưởng cao, song trong giai đoạn này mức tăng trưởng tuyệt đối hàng năm mới

chỉ đạt 40.000tấn/năm bởi lẽ xuất phát điểm của ngành nhựa quá thấp

Thời kì 1997-2002 mới thật sự là thời kì bùng nổ của ngành nhựa Việt Nam cả về số lượng lẫn chất lượng Tốc độ tăng trưởng bình quân là 26%/năm Mức tăng trưởng tuyệt đối bình quân trên 150.000 tấn/năm Năm 2002 ngành nhựa Việt Nam đạt sản lượng trên 1.260.000 tấn, mức chỉ số chất dẻo bình quân đạt 15,6kg/người Nay là thời kì phát triển mạnh mẽ và toàn diện của ngành nhựa Việt Nam trên tất cả

các lĩnh vực:

• Bao bì: 460.000 tấn chiếm 37%

• Vật liệu xây dựng:190.000 tấn chiếm tỷ trọng 15%

• Sản phẩm gia dụng thông thường: 500.000tấn chiếm tỷ trọng 40%

• Sản phẩm nhựa kĩ thuật: 100.000 tấn chiếm tỷ trọng 8%

• Sản xuất nguyên liệu : có 2 nhà máy sản xuất PVC với công suất 200.000 tấn và một nhà máy sản xuất DOP và 3 nhà máy sản xuất PVC compound

• Lĩnh vực chế tạo ø thiết bị và khuôn mẫu: nhiều cơ sở đã đầu tư thiết bị hiện đại đã chế tạo một số loại khuôn mẫu kĩ thuật cao, và bắt đầu chế tạo một số dạng máy ép thuỷ lực, máy ép đùn

Trong sự tăng trưởng đó bao bì có tốc độ phát triển cao và toàn diện trên các mặt:

• Bao bì mềm đơn lớp và đa lớp

• Bao bì dạng sợi dệt

• Bao bì rổng ( dạng chai lọ, thùng chứa dạng thổi

• Bao bì dạng tấm, định hình sản phẩm theo phương pháp chân không

• Bao bì thùng chứa dạng ép phun(két bia, két nước ngọt, nước khoáng…)

Riêng bao bì mềm phát triển rất nhanh các loại màng mỏng nhiều lớp ,bao gói

mì ăn liền, bánh kẹo, sữa, chè, cafe, mì chính các loại thực phẩm và hải sản đông lạnh chế biến, bột giặt… Dạng túi siêu thị cũng phát triển nhanh và bắt đầu tham gia xuất khẩu vào các thị trường khó tính như Nhật Bản, Châu Úc, Châu âu, Châu Mĩ Đặc biệt tiến bộ nhiều về mặt màu sắc in ấn Hạn chế và dần dần đi đến chấm dứt việc nhập khẩu các loại bao bì này như trước đây Từ các cơ sở nhỏ và vừa với doanh số 1-2 triệu USD/năm Một số công ty đã vươn lên thành các công ty có tầm cỡ với doanh số 30triệu USD/ năm, như công ty bao bì nhựa Tân Tiến, Liksin…

Bao bì dạng sợi dệt từ chỗ gần 30 triệu sản phẩm trên năm vào năm 1997 và đã đạt sản lượng 1 tỉ bao vào năm 2002 phục vụ cho bao bì cho các ngành thực phẩm, lương thực, muối, hoá chất, phân bón, thức ăn gia súc… Một số doanh nghiệp đầu đàn đã có sản lượng từ 50-100 triệu bao năm như: Sadico Cần Thơ, Công ty Hoá Chất 76, Tân Đại Hưng, Công ty cổ phần Nhựa Tân Hoá…

Bao bì rổng cũng phát triển theo xu thế bùng nổ Đặt biệt chai PET có tốc độ tăng trưởng chóng mặt Năm 2002 đạt con số gần 1 tỉ chai, tăng trưởng gấp 450 lần so với 8 năm trước đó Có doanh nghiệp đã được xác định là đứng thứ 3 Đông Nam Á như công ty TNHH Nhựa Ngọc Nghĩa

Riêng trong lĩnh vực vật liệu xây dựng thì ống( cấp nước – dẫn nước, thoát nước, ống cáp điện, cáp viễn thông) và sản phẩm “profile” có tốc độ tăng trưởng mạnh nhất Riêng ống có sản lượng tăng gấp 50 lần so với 10 năm trước Cac sản

phaơm taâm traăn, taâm lôïp, saøn nhaø, vaùch ngaín, cöûa ra vaøo, cöûa soơ ñang thay theâ daăn cho goê bôûi söï beøn chaĩc, choâng aơm thaâp giaù thaønh hôïp lí cụa noù Cuõng nhö lónh vöïc bao bì, trong lónh vöïc naøy xuaât hieôn nhieău doanh nghieôp taăm côõnhö Bình Minh, Thieùu Nieđn-Tieăn Phong, Vaôt lieôu Böu Ñieôn… coù sạn phaơm haøng chúc taân sạn phaơm /naím

Sạn phaơm tieđu duøng thođng thöôøng ngaøy caøng ña dáng, nhieău maêu maõ, maøu saĩc ñép vaø beăn ñöôïc ngöôøi tieđu duøng chaâp nhaôn Khođng nhöõng ñaơy luøi haøng nhaôp khaơu maø coøn baĩt ñaău tham gia xuaât khaơu Nhieău doanh nghieôp taăm côõ ñaõ xuaât hieôn nhö: Nhöïa Long Thaønh, Nhöïa Ñái Ñođng Tieân, Nhöïa Saøi Goøn…

Caùc loái sạn phaơm kó thuaôt phúc vú cho ngaønh ñieôn – ñieôn töû, vieên thođng, ñieôn lánh ođtođ, xe maùy… ngaøy caøng phaùt trieơn vaø taíng nhanh tyû tróng Nay laø sạn phaơm kó thuaôt ñoøi hoûi vieôc ñaău tö nghieđm tuùc veă thieât bò vaø khuođn maêu, ñaịc bieôt laø khuođn maêu – bôûi vì coù nhöõng loái khuođn coøn ñaĩt hôn thieât bò Voân ñaău tö khođng nhoû Vì vaôy naím

1997 caùc cô sôû sạn xuaât naøy coøn ít vaø nhoû beù, tôùi nay ñaõ tieân tôùi sạn xuaât ñöôïc voû tivi, video, voû ñieôn thoái coâ ñònh, veø , böûng, maịt ná xe maùy Nhaât laø trong lónh vöïc quát ñieđïn phaùt trieơn mánh ñeẫn möùc giaù thaønh thaâp hôn nhieău laăn so vôùi haøng ngoái nhaôp tröôùc nay, trong khi ñoù chaât löôïng vaø maêu maõ khođng thua keùm bao nhieđu

Trong lónh vöïc nhöïa kó thuaôt, vieôc sạn xuaât phú lieđu cho ngaønh giaăy da cuõng baĩt ñaău ñöôïc quan tađm vaø phaùt trieơn

Veă maịt xuaât khaơu chuùng ta ñaõ coù nhieău thò tröôøng nhö Nhaôt, UÙc, Chađu AĐu, Chađu Mó, vôùi toơng soâ sạn phaơm öôùc chöøng 150trieôu USD/2002

1.3 XU HÖÔÙNG PHAÙT TRIEƠN CỤA NGAØNH NHÖÏA TÔÙI NAÍM 2010

Vôùi toâc ñoô phaùt trieơn tređn ñađy, caín cöù vaøo nhöõng chư tieđu phaùt trieơn kinh teâ 10 naím (2001 – 2010) cụa Nhaø nöôùc, vôùi möùc taíng bình quađn GDP 7%/naím, ñát con soâ thu nhaôp bình quađn 860USD/ngöôøi vaøo naím 2010 Möùc taíng tröôûng cođng nghieôp noùi chung töø 13-14%/ naím Ngaønh nhöïa Vieôt Nam hoă hôûi böôùc vaøo thaôp nieđn ñaău cụa theâ

kư 21

Chúng ta dự kiến mức tăng trưởng của công nghiệp nhựa Việt Nam là 15%/năm trong 10 năm từ 2001-2010 cao hơn mức tăng trưởng công nghiệp chung là 2%(mà bình quân trước đó của ngành công nghiệp nhựa là 30%/năm) thì tới năm

2010 sản phẩm toàn ngành nhựa sẽ đạt con số 3.850.000 tấn và mức bình quân chỉ số

chất dẻo là 40kg/người Doanh số từ 1,6tỷ USD/năm tăng lên 7 tỷ USD vào năm 2010

Sự tăng trưởng đó dự kiến sẽ phân ra như sau:

• Bao bì (tốc độ tăng trưởng 15%/năm) đạt sản lượng 1.400.000 tấn

• Vật liệu xây dựng (tốc độ tăng trưởng 15%/năm) đạt sản lượng 600.000 tấn

• Sản phẩm gia dụng thông thường (tốc độ tăng trưởng 13%/năm) đạt sản lượng

1.400.000 tấn

• Sản phẩm kĩ thuật (tốc độ tăng trưởng 20%/năm) đạt sản lượng 450.000 tấn

Với tốc độ tăng trưởng như trên đặt ra trước mắt doanh nghiệp nhựa những nhiệm vụ cấp bách đầu tư chiều sâu và cả đầu tư mở rộng Lượng vốn can để có thể đầu tư tối thiểu phải là 1 tỉ USD Ơû đây những giải pháp hữu hiệu được đặt ra cho các doanh nghiệp chúng ta và cả trước nhà nước nữa.”Một trung tâm tư vấn đầu tư và xúc tiến thương mại” của hiệp hội nhựa Việt Nam (VPA ) cần phải được cũng cố và phát triển để góp phần vào hoạt động hữu hiệu cho các doanh nghiệp Bộ Tài Chính có công văn 27/9/2002 xác định nhà nước sẽ có khoảng tài trợ 50% cho các dự án xúc tiến xuất khẩu mà hiệp hội nhựa việt Nam là 1 trong 7 hiệp hội cả nước được giao

nhiệm vụ này

Riêng về mặt cung cấp nhiên liệu nếu chỉ yêu cầu đảm bảo 30% nguồn nguyên liệu trong nước cho sản phẩm trên thì chúng ta cần có trên 1 triệu tấn nguyên liệu Như vậy nhiệm vụ đặt ra cho chúng ta là phải có 2-3 nhà máy sản xuất PVC với công suất tối thiểu 500.000 tấn Chúng ta cần có hai nhà máy sản xuất PP và PE với công suất tối thiểu 700.000 tấn Việc có một nhà máy sản xuất nhiên liệu PS và mở rộng liên doanh sản xuất POP là tất yếu Đầu tư cho nguyên liệu, vốn lớn trên 2 tỉ USD.Vì

vậy chúng ta cần được sự hỗ trợ của nhà nước ngành hoá dầu trong nước và cần sự hợp tác với các doanh nghiệp nước ngoài

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM VÀ PHẦN MỀM PRO/ENGINEER

2.1 TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM

Quá trình sản xuất bao gồm các quá trình:

• Chuẩn bị sản xuất ( đơn đặt hàng , nguồn nguyên vật liệu…)

• Thiết kế sản phẩm

• Lập kế hoạch sản xuất

• Sản xuất

• Kiểm tra chất lượng sản phẩm

• Quản lí sản xuất

Để có thể tăng năng suất và giảm giá thành chế tạo tiết kiệm công sức thì các nhà thiết kế và chế tạo cần phải vận dụng những thành tựu của công nghệ hiện đại, để tăng năng suất thiết kế, chế tạo đó chính là công nghệ thiết kế và sản xuất chế tạo

nhờ máy tính CAD/CAM Vậy CAD/CAM là gì?

• CAD ( computer aided design): sử dụng hệ thống máy tính cùng với phần mềm

tích hợp để trợ giúp thiết kế , sửa đổi phân tích tối ứu hoá đề án thiết kế

• CAM ( computer aided manufacturing): sử dụng máy tính cùng với phần mềm thích hợp để lập kế hoạch quản lí điều khiển hoạt động của một nhà máy thông qua giao diện trực tiếp hoặc gián tiếp giữa máy tính với các tài nguyên sản xuất

của nhà máy

Theo dõi và điều khiển trực tiếp của CAM máy tính được ghép nối trực tiếp với đối tượng của hệ thống sản xuất để thực hiện việc theo dõi và điều khiển các quá trình của đối tượng đó Chức năng theo dõi được thực hiện thông qua việc theo dõi và thực hiện các quá trình của đối tượng sản xuất.Chức năng điều khiển là phần mềm xử

lí vaø ñöa ra nhöõng tín hieôu ñieău khieơn tröïc tieâp tôùi caùc ñoâi töôïng döïa vaøo soâ lieôu thu thaôp ñöôïc

Trôï giuùp sạn xuaât ñađy laø nhöõng öùng dúng giaùn tieâp, trong ñoù maùy tính ñöôïc duøng ñeơ laôp keâ hoách, tieân ñoô, döï baùo, cung caâp thođng tin, ñöa ra caùc chư thò quạn lí vaø ñieău haønh cođng vieôc quạn lí

Veă maịt cođng ngheô, khaùc bieôt cô bạn giöõa gia cođng táo hình theo cođng ngheô truyeăn thoâng vaø cođng ngheô CAD/CAM laø thay theâ táo hình theo maêu sạn phaơm baỉng caùch mođ hưnh hoaù hình hóc sạn phaơm Keât quạ laø maêu cheùp hình vaø cođng ngheô gia cođng cheùp hình ñöôïc thay theẫ baỉng mođ hình hình hóc soâ (computational geometric

model- CGM) vaø gia cođng ñieău khieơn soâ CAM

2.1.1 Sô löôïc veă söï phaùt trieơn CAD/CAM

Vôùi söï phaùt trieơn nhö vuõ baõo cụa caùc ngaønh khoa hóc kyõ thuaôt ñaịc bieôt laø caùc ngaønh kyõ thuaôt vi ñieôn töû, tin hóc vaø cô khí vaø caùc ngaønh cođng nghieôp ñaõ vaø ñang khođng ngöøng nghieđn cöùu vaø phaùt trieơn cođng ngheô sạn xuaât theo höôùng töï ñoông hoaù sạn suaât neđn ñem lái naíng suaât lao ñoông cao hôn, sạn phaơm ngaøy caøng hoaøn thieôn hôn Vôùi söï ñoùng goùp to lôùn cụa caùc ngaønh khoa hóc noùi tređn, con ngöôøi ñaõ hình thaønh neđn caùc quy trình sạn xuaât tieân boô, phuø hôïp vôùi nhu caău ngaøy caøng cao cụa con ngöôøi trong ñoù tieân boô nhaât laø heô thoâng sạn xuaât tích hôïp cụa maùy tính CIMS ( computer

integrated manufacturing system)

Hình 2.1: vai trò của hệ thống CAD/CAM trong hệ thống CIMS

• CAE (computer aided engineering): phân tích kỹ thuật

• CAPP( computer aided process planning): lập quy trình chế tạo

• CNC ( computer numberical controller) máy gia công điều khiển chương trình số

• CAQ(computer aided quality control): quản lý chất lượng với sự trợ giúp của

máy tính

• MRP (manufacturing resources planning): hoạch định nguồn sản suất

• PP( production planning): lập kế hoạch sản suất

Các thành phần của hệ thống CIMS được quản lý và điều hành trên cơ sở dữ liệu của máy tính là hệ thống trong đó được sử dụng phần lớn của hệ thống CAM/CAM và các máy gia công điều khiển chương trình số CNC như là máy gia công kim loại bằng chùm tia lazer, cácc loại máy tiện CNC, phay CNC, gia công kim loại bằng tia lửa điện các loại máy tạo mẫu nhanh… các loại máy CNC này cần dữ

liệu để gia công, các dữ liệu như vậy được các phần mềm CAD/CAM tạo ra, vì vậy CAD/CAM là các vấn đề lớn thật sự cần thiết trong quá trình sản xuất tự động

Khái niệm

Thiết kế QTCN

Lập kế hoạch Sản xuất

Đặt mua Thiết bị

Sản xuất Kiểm tra

Khách hàng

Thị trường

Hình 2.2 : chu trình sản xuất không có sự trợ giúp của máy tính

Theo công nghệ truyền thống các mặt cong 3D phức tạo được gia công trên

máy vạn năng theo phương pháp chép hình, sử dụng mẫu, dưỡng

Hạn chế của quy trình này là:

• Khó đạt được độ chính xác gia công chủ yếu cho sai số của mẫu dùng cho quá

trình chép hình được phóng đại

• Dễ làm sai do nhầm lẫn hay hiểu sai

• Năng suất thấp do mẫu được chế tạo theo phương pháp thủ công và quy trình được thực hiện tuần tự ( tạo mẫu sản phẩm
lập bản vẽ chi tiết
tạo mẫu chép hình
gia công chép hình)

Hình 2.3: chu trình sản xuất có sử dụng máy tính

Ưu điểm của qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM Thiết kế các sản phẩm có hình dạng phức tạp trong không gian 3D tạo bản vẽ và tự động xác định kích thướt Cho phép liên kết động giữa bản vẽ 2D và 3D nếu cần thiết thì có thể hiệu chỉnh kích thướt dề dàng

• Liên kết với các modul khác để thực hiện các quá trình tính toán và phân tích kĩ thuật, mô phỏng gia công thử để kịp thời sửa chữa trước kkhi tiến hành quá trình sản xuất

• Biên dịch các đường chạy dao chính xác dùng cho công nghệ gia công trên máy CNC và truyền chương trình gia công qua các máy CNC thông qua mạng máy tính

• Theo dõi liên tục thu nhập dữ liệu từ quá trình sản xuất và điều khiển các quá trình bằng phần mềm nên bề mặt gia công trở nên chính xác và tinh xảo hơn

• Xây dựng định mức lao động lập kế hoạch cung ứng vật tư

• Kiểm tra chất lượng sản phẩm tự động bằng máy tính chẳng hạn như việc dò khuyết tật của sản phẩm

• Dễ dàng lưu trữ sửa đổi tạo ra sản phẩm mới dựa trên những ý tưởng của sản phẩm cũ Khả năng nhầm lẫn bi hạn chế Nhất là thời gian thực hiện toàn bộ qui trình giảm đi đáng kể

• Tuỳ theo qui mô sản xuất của mỗi doanh nghiệp mà CAD/CAM được ứng dụng có mức độ vào những khâu trong quá trình sản xuất Đối với một doanh nghiệp lớn, hiện đại thì CAD/CAM được ứng dụng hầu hết vào mọi khâu của quá trình

• Sự xuất hiện và phát triển của hệ thống CAD/CAM đã làm cho bộ mặt của nghành cơ khí nói chung và ngành khuôn mẫu nói riêng thay đổi rõ rệt, cho phép sản xuất những sản phẩm có độ phức tạp cao mà vẫn đạt được độ chính xác mong muốn, độ bóng bề mặt tốt sản phẩm đông đều…

Ngày nay, các phần mềm CAD/CAM rất phong phú và đa dạng, trên thị trường hiện nay thông dụng là AutoCad, Catia, Cimatron, Pro/Engineer… và CAD/CAM đang

chiếm một vai trò quan trọng trong ngành kinh tế nói chung và cơ khí nói riêng

2.1.2 Các thành tựu đạt được của CAD/CAM

Với sự phát triển nhanh chóng của CAD/CAM đã đóng góp cho con người trong nhiều lĩnh vực cơ khí, thương mại, y khoa… đặt biệt là lĩnh vực cơ khí chế tạo khuôn mẫu và gia công các sản phẩm nhựa Các hệ thống sản xuất cải thiện theo hệ thống hiện đại bao gồm :

• Các hệ thống đồ hoạ tương tác máy tính

• Đồ hoạ máy tính với hình ảnh động

Coù nhieău phaăn meăm thieât keâ kó thuaôt nhö phađn tích öùng suaât bieân dáng ngaøy caøng chính xaùc

• Thieât laôp ñöôïc caùc heô thoâng thieât keâ truy tìm nhôø maùy tính

• Táo bạn veõ baỉng caùc phöông phaùp hieđn ñái nhö phöông phaùp queùt toá ñoô theo khođng gian 2D vaø tieân boô nhaât laø queùt theo khođng gian 3D táo ra bạn veõ gioâng nhö hình dáng chi tieât

• Táo cô sôû döõ lieôu cho quaù trình thieât keâ vaø cheâ táo

• Laôp qui trình cođng ngheô nhôø söï trôï giuùp cụa maùy tính

• Ñònh möùc thôøi gian gia cođng nhôø maùy tính vaø caùc chöông trình CAD/CAM

• Laôp trình gia cođng NC, CNC tređn maùytính

• Laôp keâ hoách ñaău tö, naĩm tình hình sạn xuaât

• Cođng ngheô táo maêu nhanh töø döõ lieôu CAD/CAM cho ra chi tieât maêu gioâng nhö chi tieât thaôt, cođng ngheô naøy laø moôt böôùc ñoôt phaù cụa cođng ngheô CAD/CAM ñem lái nhöõng öùng dúng to lôùn trong sạn xuaât

2.2 TOƠNG QUAN PHAĂN MEĂM PRO/ENGINEER

2.2.1 Noôi dúng cụa phaăn meăm Pro/Engineer

Pro/E laø moôt trong nhöõng phaăn meăm CAD/CAM raât höõu ích trong vieôc thieât keâ gia cođng khuođn Laø phaăn meăm CAD/CAM phaùt trieơn bôûi cođng ty Parametic Technology Corpration (PTC) moôt cođng ty cụa Mó tái bang Massachusetts Hieôn nay Pro/E ñöôïc söû dúng raât phoơ bieânvì caùc tính naíng mánh meõ vaø hieôn ñái cụa noù Noù trôï giuùp ngöôøi thieât keâ töø khi thieât keâ sạn phaơm ñeẫn khi thieât keâ khuođn vaø gia cođng

khuođn Boô phaăn meăm naøy bao goăm 5 modul :

• Modeling – xađy döïng mođ hình trong khođng gian 3 chieău

• Drawing – táo bạn veõ töø khođng gian 3 chieău leđn kích thöôùc yeđu caău kó thuaôt

• Assembly – laĩp raùp caùc chi tieât ñeơ táo ra moôt modul hoaøn chưnh

• Mold design – thieât keâ khuođn ñeơ táo ra sạn phaơm ñaõ ñöôïc veõ trong Model

• Manufacturing – thiết kế qui trình gia công các cghi tiết đã được hình thành trong Mold design

2.2.2 Ưu điểm của phần mềm Pro/E

Pro/E dễ dàng thao tác sử dụng với một giao diện đẹp mang tính khoa học hợp

lí thân thiện

Pro/E có khả năng thiết kế sản phẩm có hình dáng phức tạp theo theo không

gian 2D hoặc 3D

Các chi tiết bởi Pro/E đều tồn tại dưới dạng các tham số nên dễ dàng sửa đổi

tất cả được liệt kê trong một Model tree hiển thị cùng với màng hình thiết kế

Pro/E hỗ trợ phần Intermanager giúp ta lên kích thước tự động mà không phải

phần mềm nào cũng có đã làm tăng năng suất thiết kế rất nhiều

Pro/E có khả năng hiển thị chi tiết ở nhiều dạng như khung dây khối rắn, cho

phép tắt mở các nét khuất để dễ dàng xử lí chúng

Người sử dụng Pro/E có thể thiết kế chi tiết phức tạp dưới dạng các bề mặt bao

quanh chi tiết rồi sau đó có thể tạo phần vật thể khối một cách dễ dàng

Đặc biệt Pro/E có thêm các công cụ biến dạng các bề mặt chi tiết giúp ta có

thể thiết kế các chi tiết có bề mặt phức tạp với những thao tác rất là đơn giản

Pro/E có khả năng tính toán các yêu tố kĩ thuật chi tiết và hiển thị rõ ràng cho

người sử dụng dễ quan sát theo dõi

Pro/E có khả năng mô phỏng giả lập quá trình gia công chi tiết trên máy CNC giúp người làm công nghệ có thể quan sát phòng ngừa trước những sự cố có thể xảy

ra khi gia công

Pro/E có khả năng tạo ra dữ liệu điều khiển quá trình gia công để giao tiếp với máy gia công điều khiển chương trình hoặc tạo ra dữ liệu theo định dạng SPL (stereolithographic) giao tiếp với các loại máy tạo mẫu nhanh cho ra hình dạng hoặc

mô hình thật của sản phẩm

Pro/E có khả năng tăng tốc độ thiết kế bằng cách cho phép người sử dụng tự

tạo cho mình các phím tắt để dễ dàng gọi các lệnh trong quá trình thiết kế

Ngoài những khả năng của những công cụ mang nét đặc trưng trên, Pro/E còn

có rất nhiều công cụ khác để phục vụ cho việc thiết kế và gia công CAD/CAM

Các đặc điểm này đã tạo ra một thế mạnh rất đặc trưng của Pro/E so với phần mềm CAD/CAM khác Nắm vững thao tác và ứng dụng trong thiết kế sẽ mang lại

những lợi ích to lớn giúp tiết kiệm được thời gian tiền của và công sức người thiết kế 2.2.3 Khả năng của Pro/E:

Khả năng của Pro/E rất lớn, ta khó có thể khảo sát hết được nên trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp và thời gian nghiên cứu có hạn chúng em chi mới đi dạo vòng ngoài của phần mềm này nên chưa thể đi sâu vào phần mềm Chúng em xin trình bày

ngắn ngọn dưới dạng nghiên cứu chứ không đi sâu vào chi tiết từng lệnh

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo khuôn mẫu, Pro/E cung cấp các module và được

sử dụng theo trình tự như sau:

• Modeling

 Giới thiệu một số lệnh xây dựng vật thể bằng phương pháp tạo hình khối Tạo vật thể khối để rồi từ đó hiệu chỉnh từ khối tạo ra như: xén cắt , bo phù hợp với yêu cầu của sản phẩm Tuy nhiên, khi gặp những vật thể phức tạp thì phương pháp này không đáp ứng được

Các lệnh xây dựng

Hole: tạo lỗ trên chi tiết

Protrusion: tạo phần đặc của vật thể theo phương pháp tạo khối

Extrude: tạo khối đùn theo tiết diện vuông góc mặt cắt ngang

Revolve: tạo khối tròn xoay theo phương pháp quét mặt cắt dọc của chi tiết theo

một đường trục

Sweep: tạo khối bằng phương pháp quét tiết diện theo một đường dẫn

Blend: tạo khối bằng phương pháp trùm các mặt cắt

Use quilt: chuyển đổi khối rỗng được xây dựng bằng phương pháp tạo mặt thành

khối đặc

Advanced: tạo khối phức tap

Var sec swp: tạo khối bằng phương pháp quét theo nhiều đường dẫn tạo ra vật thể

có các tiết diện sắp thay đổi

Swept blend: tạo khối trùm từ các tiết diện nằm dọc theo quỹ đạo quét

Helical swp: tạo các xoắn ốc theo các tiết diện và các bước xoắn

Sec to surf: biến đổi tiết diện thành mặt

Pipe: tạo chi tiết có dạng ống

Rib: tạo gân

Các lệnh hiệu chỉnh

Round: bo tròn các cạnh

Cut: cắt chi tiết theo phương pháp tạo khối

Chamfer: vát mép các cạnh chi tiết

Shell: tạo vỏ mỏng cho chi tiết

Tweak: chứa các lệnh làm biến dạng bề mặt vật thể

Draft: biến dạng bề mặt một góc theo mặt phẳng trung hoà hay curve trung hoà Offset: biến dạng làm bề mặt lồi lõm theo một tiết diện

Replace; thay thế một mặt thành một mặt khác

ToroidalBlend: uốn cong bề mặt theo phương mong muốn

SpinalBlend: uốn cong bề mặt theo một trục

Patch: nối các mặt với nhau

Freeform: biến dạng mặt tự do

Draft offset: biến dạng làm bề mặt lồi hoặc lõm

 Giới thiệu một số lệnh xây dựng vật thể bằng phương pháp tạo hình mặt

Tạo ra vật thể mặt từ việc xây dựng các đường curves, sau đó dùng các công cụ như quét theo tiết diện hay quét theo biên dạng curve để tạo ra các mặt vật thể Việc xây dựng này đáp ứng tốt các vật thể phức tạp Sau đó ta hoá khối hay làm mỏng vật thể từ các vật thể mặt tạo ra ban đầu Bao gồm các lệnh tạo khối như: phần tạo khối đặc như trên nhưng có thêm một số lệnh khác như là:

Boundary: tạo mặt bao từ các đường cong đã dựng trước

Tangent to surf: tạo mặt tiếp tuyến với các mặt có sẵn

Surf to surf: tạo mặt từ mặt đã có trước

Merge: nối các mặt lại với nhau thành một mặt mới

Trim : cắt đứt một mặt để hình thành một hay hai mặt mới

Transform: chứa các lệnh di chuyển hay copy một mặt ra một vị trí khác

Flat: tạo mặt hạn chế

Fillet: tạo mặt bo tròn

Copy: tạo mặt copy

Offset: tạo mặt offset

Freeform: tạo mặt có hình dạng tự do

Extend: kéo dài mặt

Draft Offset: tạo một vùng mặt cách mặt cho trước một đoạn và vát nghiêng cát

mặt xung quanh

Area Offset: tạo một vùng mặt cách mặt cho trước một đoạn

• ASSEMBLY

Sau khi tạo ra được các chi tiết của sản phẩm, nhiệm vụ quan trọng tiếp theo khi tạo các bản vẽ lắp là hình thành mối quan hệ lắp ghép giữa các chi tiết Modul này không chỉ cho phép ta ghép các chi tiết lại với nhau mà còn các chức năng như :

 Chỉnh lí các chi tiết lắp ghép khi bung

 Chỉnh lí bản thiết kế chi tiết và bản lắp

 Tạo quan hệ kích thước giưa các chi tiết trên bản vẽ lắp

 Tạo hình chiếu và kích thước cho bản vẽ lắp

• MOLDING

Pro/E cung cấp cho ta hai công cụ mạnh là thiết kế khuôn và gia công khuôn

 Giới thiệu một số lệnh xây dựng khuôn

Pro/E có khả năng xây dựng bộ khuôn bằng phương pháp tạo hình giống như tạo chi tiết, nhưng tạo khuôn bằng phương pháp phân tích bề mặt chi tiết cần tạo khuôn mới là điểm mạnh đáng kể của Pro/E, nó cho phép ta xây dựng bộ khuôn khớp với hình dạng chi tiết một cách chính xác…

Assemble: thu thập các thành phần của bộ khuôn và chi tiết

Ref Model: đưa hình dạng chi tiết mẫu vào màn hình thiết kế khuôn

Workpiece: đưa hình dạng bên ngoài bộ khuôn vào màn hình thiết kế khuôn Mld Base Cmp: đưa các bộ phận của khuôn vào hình thiết kế khuôn

Gen Assem: tái tạo lắp ghép giữa các bộ phận lại với nhau

Create: tạo dựng các thành phần để tạo khuôn bằng phương pháp tạo hình, thay

vì phải đưa vào màn hình tạo khuôn các bộ phận đã có sẵn thì Pro/E cũng cho phép ta tạo dựng chúng ngay trên màn hình thiết kế khuôn Create cũng bao gồm các lệnh tạo mẫu, khuôn, các bộ phận của khuôn và cách xây dựng chúng không có gì đáng ngại cả

RefPart layout : đây là công cụ rất tuyệt để thiết kế khuôn có nhiều khoang tạo

hình cho phép ta hình thành và bố trí các khoang tạo hình một cách nhanh chóng và dễ dàng

Feature: là công cụ để thiết kế các phần mang tính đặc trưng của bộ khuôn

Silhouette: tạo hình chiếu của khuôn lên bề mặt khuôn

Ej Pin Hole: tạo các lỗ cho các chốt nay khuôn

Water line: tạo các đường nước giải nhiệt cho khuôn trong quá trình gia công sản

xuất

Runner: tạo hệ thống kênh dẫn nhựa vào lòng khuôn

Shrinkage: khai báo hệ thống co rút của vật liệu

Parting surf: tạo mặt phân khuôn cho khuôn Gồm các lệnh tạo mặt như tạo mặt

cho chi tiết Ngoài ra Pro/ E còn có những công cụ tạo mặt phân khuôn bằng cách phân tích tạo mặt chi tiết mẫu để hình thành nên mặt phân khuôn

Shadow: tạo mặt phân khuôn bằng phương pháp chiếu sáng cho chi tiết để nội suy

ra bề mặt chứa đường biên khuất bóng của chi tiết, bề mặt thu được chính là mặt phân khuôn

Skirt: tạo mặt phân khuôn bằng phương pháp trùm lên bề mặt chi tiết một bề mặt

giống như hình dạng của nó

Mold volume: tạo phần thể tích đặc của khuôn

Create: tạo thể tích đặc của khuôn bằng phương pháp tạo hình

Gather: thu thập các bề mặt bao quanh phần thể tích cần tạo

Sketch: tạo phần thể tích đặc của khuôn bằng phương pháp tạo hình giống như tạo

hình chi tiết

Split: phân chia thể tích theo mặt phân khuôn đã tạo ra trước

Mold component: hình thành các thành phần chế tạo nên bộ khuôn

Mold check: kiểm tra các thông số kỹ thuật của bộ khuôn như góc thoát khuôn bề

dày khuôn, phần nhô ra của lòng khuôn, kiểm tra mặt phân khuôn

Mold opening: tháo khuôn, thao tác này giúp ta quan sát bộ khuôn ở trạng thái mở Molding: hình thành chi tiết sau khi đúc trong bộ khuôn

 Các lệnh thông dụng cho phần gia công khuôn

Mfg model: thiết lập dữ liệu về chi tiết và phôi trong quá trình gia công

Assemble: thu thập các dữ liệu hình dạng chi tiết, phôi, hay thu thập các dữ

liệu có sẵn

Create: tạo ra chi tiết và phôi đưa vào quá trình gia công

 Chọn thông số về hệ toạ di chuyển máy

Chọn dao và các thông số công nghệ của các quá trình gia công trên máy

Mô phỏng các quá trình gia công

Thiết lập hệ trục toạ độ cho máy

Mô phỏng các đường chạy dao để gia công chi tiết

Cl data: chỉnh sửa và xuất chương trình gia công cho máy gia công CNC gia công thật Làm việc với các dữ liệu trong Pro/E

Bất cứ một phần mềm CAD/CAM tiêu chuẩn nào cũng điều có khả năng giao tiếp được các dữ liệu được tạo ra bởi các phần mềm CAD/CAM khác thông qua một vài tiêu chuẩn giao tiếp đồ hoạ, phần mềm Pro/E cũng vậy, không những thế nó còn cho phép giao tiếp với nhiều tiêu chuẩn giao tiếp đồ hoạ khác nhau Ngoài ra Pro/ E cũng có những công cụ xử lý chỉnh sửa các đối tượng hình học khi chúng được đưa từ bên ngoài vào nhằm tương thích với mối trường của Pro/E và dĩ nhiên Pro/E cũng có khả năng xuất các mình thành các dạng dữ liệu định dạng chuẩn để các phần mềm CAD/CAM có thể nhận được dự liệu hình học của mình chuẩn

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH VÀ CHỌN LỰA SẢN PHẨM ĐỂ THIẾT KẾ

3.1 PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

3.1.1 Phương hướng chung

Ngày nay với sự phát triển vũ bão của máy tính, máy tính hầu như đã có mặt trong tất cà các lĩnh vực, ngành nghề: từ nông nghiệp, y tế, kinh doanh, công nghiệp… giúp con người phải lao động vất vả, nguy hiểm đến tính mạng Trong số đó thì ngành

cơ khí nói riêng máy tính đã giữ một vị trí rất quan trọng, đặc biệt là ngành cớ khí khuôn mẫu Từ phần mềm Autocad, Solid Work, Mechanical Destop, Inventor, Pro/E… đã giúp ngành cơ khí khuôn mẫu làm ra những chi tiết chính xác hơn Nhưng nói cho cùng, tất cả các phần mềm đó đều chỉ là một công cụ hỗ trợ con người chứ không thay thế hoàn toàn con người Ơû đây phần mềm Pro/E cũng vậy, để thực hiện một bộ khuôn hoàn chỉnh thì khi chưa có các phần mềm hỗ trợ, người ta mất hàng tháng trời có khi cả năm mà sản phẩm làm ra thường đơn giản và chất lượng kém Nhưng khi có các phần mềm hỗ trợ thì một khuôn làm ra chỉ mất vài tuần, sản phẩm làm ra có hình dạng phức tạp và chất lượng tốt hơn

Phần mềm Pro/E là một phần mềm rất hiệu quả trong hỗ trợ thiết kế Từ việc thiết kế sản phẩm, lập quy trình công nghệ gia công để làm ra một bộ khuôn hoàn chỉnh đến lập kế hoạch sản xuất giúp sản xuất có hiệu quả hơn

3.1.2 Phương hướng riêng

Từ những tiện lợi mà Pro/E có, chúng em ứng dụng nó vào để thiết kế bộ khuôn cho sản phẩm nhiều màu làm từ nhiều vật liệu

3.2 TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC SẢN PHẨM NHIỀU VẬT LIỆU

3.2.1 Sản phẩm nhiều vật liệu

Sản phẩm nhiều vật liệu bao gồm hai hay nhiều lớp vật liệu khác nhau tạo thành Các vật liệu này có thể liên kết với nhau bằng các liên kết hoá học nếu chúng đồng nhất hay nếu không thì được liên kết với nhau bằng các khoá cơ khí

Các sản phẩm nhiều vật liệu, nhiều màu có ưu điểm:

• Bằng cách lựa chọn các vật liệu mà chúng không bám dính với vật liệu khác, ta có thể làm ra các chi tiết nối với nhau- chẳng hạn khớp nối, ví dụ: dùng lắp ráp trong khuôn, do đó sẽ loại bỏ sự cần thiết khâu lắp ráp

• Hay trong sản phẩm có một loại vật liệu tốt cần được bảo vệ khỏi các tác nhân bên ngoài bằng một loại vật liệu khác Cũng như ta chỉ cần một vật liệu tốt tại một bộ phận của sản phẩm và các bộ phận còn lại sử dụng vật liệu thường

• Tính thẩm mỹ của sản phẩm tốt hơn sản phẩm một màu

• Tính cạnh tranh: ví dụ ly nhựa được làm từ một màu với ly nhựa làm từ nhiều màu có trang trí các hoa văn thì chắc chắn ly nhựa làm từ nhiều màu sẽ được khách hàng sử dụng

3.2.2 Các phương pháp đúc nhiều vật liệu

Sản phẩm nhiều vật liệu được làm thông qua một vài kĩ thuật phun tạo hình đặc biệt Các lớp vật liệu hỗn hợp polymer khác nhau được gia nhiệt đến nhiệt độ nóng chảy của chúng, sau đó được lần lượt phun vào một lòng khuôn hoặc nhiều lòng khuôn Polymer nóng chảy sau đó hoá rắn thành các hình dạng mong muốn từ hình dạng của các lòng khuôn mà chúng nằm trong đó Sau đây là cây sơ đồ biểu thị các phương pháp đúc sản phẩm nhiều vật liệu

3.2.2.1 Phương pháp đúc nhiều thành phần ( Multi-component Molding)

Sản phẩm đúc nhiều thành phần thì đơn giản bao gồm phun đồng thời hai vật liệu vào trong khuôn thông qua cùng một vòi phun hoặc la các vòi phun tách biệt Có vài sự thay đổi của khái niệm này, với các loại phổ biến nhất là đúc cùng phun, đúc lớp, đúc hai lần phun, và đúc cách quãng Tất cả thì được thảo luận bên dưới

3.2.2.1.1 Đúc hai lần phun (Bi-Injection Molding)

Là một quá trình mà hai loại nhựa khác nhau được phun đồng thời vào các vị trí khác nhau trong cùng một khuôn Khi các dòng vật liệu vào trong khuôn, chúng gặp nhau tại các bề mặt tiếp xúc và diễn ra sự trùng hợp Đúc hai lần phun thì đơn giản và chỉ được sử dụng để sản xuất các chi tiết đơn giản và có dung sai thấp Các mặt tiếp xúc được tạo ra khi các dòng nhựa riêng biệt gặp nhau thường là các mặt phẳng đơn giản Hình 3.1 là sơ đồ minh hoạ máy đúc hai lần phun và hình 3.2 thì minh hoạ quá trình đúc hai lần phun

Hình 3.1 : Mô hình của một máy đúc phun 2 lần

Hình 3.2 : Mô hình của qui trình đúc phun hai lần

3.2.2.1.2 Đúc gián đoạn (Interval marbling)

Là phương pháp đơn giản nhất và bị giới hạn của các quy trình đúc nhiều thành phần Đúc gián đoạn thì được xem như “marbling” bởi vì nó phun không liên tục hai vật liệu vào trong khuôn thông qua cùng một vòi phun và kết quả chi tiết có hai màu giống như đá hoa Sự khác giữa các chi tiết có màu giống như màu đá hoa và các chi

tiết đơn vật liệu đó là về hình dáng thẩm mĩ của chúng Không có một bề mặt phân cách thật sự nào giữa các vật liệu riêng biệt

3.2.2.1.3 Cùng phun (co-injection molding)

Là phương pháp phổ biến nhất và có lẽ là hữu ích nhất của quá trình đúc nhiều thành phần Nó bao gồm quá trình phun hai dòng nhựa được kiểm soát thông qua cùng một đầu phun vào trong lòng khuôn để tạo ra các chi tiết với sự bố trí vỏ/lõi Đúc cùng phun thì dùng đặc tính lỏng của polymer gọi là “dòng phun” (fountain flow) để giữ cho vật liệu lớp lõi ở bên trong vật liệu lớp vỏ khi chúng chảy và lần lượt đông cứng lại trong khuôn

Hình 3.3 chỉ ra sơ đồ của hai máy cùng phun (co-injection machine) Nó khá giống một cái máy đúc phun một vật liệu, ngoại trừ hai ống được nối với một đường dẫn và đầu phun Các ống A và B thì chịu trách nhiệm cho việc phun vật liệu của vỏ và lõi Thêm vào đó có một hệ thống van để điều khiển vật liệu được phép đi vào lòng khuôn

Hình 3.3 : Mô hình của một máy cùng phun

Hình 3.4: minh hoạ một trình tự phun đòng thời A-B-A để sản xuất một sản phẩm sắp xếp vỏ/lõi đơn giản Quá trình như bên dưới:

Bước 1 (H3.4a) van A mở và van B đóng Điều này cho phép vật liệu vỏ được phun vào, điền đầy một phần của lòng khuôn

Bước 2 (H3.4b) van A thì được đóng trong khi van B thì được mở Điều này cho phép dòng vật liệu lõi được phun vào trong lòng khuôn thấu suốt lớp vỏ ban đầu Hai vật liệu này không trộn lẫn và lõi không đâm thủng vỏ bởi vì là dòng chảy tầng

Bước 3 vật liệu vỏ lại được phun thêm vào như bước một Điều này đảm bảo

rằng vật liệu lõi hoàn toàn bị che phủ

Chi tiết đã đươc hoàn thành (H3.4 d) sau khi làm lạnh và đông cứng có thể đẩy

ra từ khuôn

Hình 3.4 : Mô hình của qui trình cùng phun

3.2.2.1.4 Đúc lớp: (sandwich molding)

Là một dạng thay đổi của đúc cùng phun mà tất cả các lần bắn vật liệu A-B-A vào ống bởi hai cơ cấu đùn riêng biệt sau đó bắn vào trong khuôn cùng một lần Hình

dạng vật liệu vỏ – lõi – vỏ trong ống thì giống như một cái bánh sandwich nên có tên

gọi này

3.2.2.2 Đúc nhiều lần bắn ( Multi- Shot Molding-MSM )

Đúc nhiều lần bắn thì đa dụng nhất, phức tạp nhất, và thú vị nhất của phương pháp đúc nhiều vật liệu Đúc nhiều lần bắn bao gồm việc phun tuần tự các vật liệu khác biệt vào những vị trí khác nhau trong khuôn Hơn nữa, hình dáng của khuôn có thể được thay đổi một phần hoặc hoàn toàn giữa các bước phun Ý tưởng nền tảng của đúc nhiều lần bắn là sau mỗi lần phun, khuôn (bao gồm chi tiết đã hoàn tất một phần) đựơc chuyển động theo bởi vài cách nào đó để chuẩn bị cho lần phun tiếp theo Điều này cho phép các vật đúc nhiều vật liệu có hình dáng phức tạp với các bề mặt phân cách giữa các loại vật liệu phức tạp Có vài kiểu khác nhau của đúc nhiều lần bắn, sau nay là ba loại được miêu tả chi tiết bên dưới :

3.2.2.2.1 Đúc nhiều lần bắn bằng tấm quay (rotary platen multi shot molding)

Đúc nhiều lần bắn sử dụng tấm quay là loại đơn giản và thông dụng nhất của đúc nhiều lần bắn Nguyên lí cơ bản là nửa khuôn chứa nhiều lòng khuôn bị bằng với số lần bắn, và nó quay các lòng khuôn này đến vị trí trước mỗi lần bắn

Hình 3.5 biểu diễn một máy đúc nhiều lần bắn dùng tấm quay đơn giản Tấm quay được gắn với tấm lõi mà nó chứa hai lõi giống nhau đối xứng nhau qua đường tâm của tấm quay và đồng thời là trục quay Tấm chứa lòng khuôn được gắn trên tấm cố định chứa hai lòng khuôn tương ứng với hình dạng không giống nhau Thực chất, tấm quay có nhiệm vụ xoay một phần của chi tiết hoàn chỉnh được hoàn thành một phần giữa các khuôn trong các giai đoạn Đối với loại đúc nhiều lần bắn này, lõi của cả hai giai đoạn phun vật liệu thì giống nhau chính xác nhưng lòng khuôn thì khác nhau

Hình 3.5 : Mô hình máy nhiều lần bắn tấm quay

Quá trình đúc bằng khuôn tấm quay được minh hoạ trong hình 3.6 và được miêu tả ở bên dưới :

Đầu tiên khuôn phải đạt được trạng thái hoạt động cân bằng, ở đó ít nhất khuôn phải hoàn thành một thành phần AB đã được chế tạo Điều này đảm bảo hệ thống sẵn sàng cho chu trình tiếp theo sau đó (u(n +1 )thu) Thành phần hoàn thành một phần thì nằm trong lòng khuôn B hình 3.6

Lần bắn thứ ( +n 1 )th của vật liệu A và B đồng thời được phun vào trong các lòng khuôn tương ứng của chúng và được cho phép làm lạnh Điều này chế tạo ra chi tiết AB thứ n th được hoàn thành trong lòng khuôn B và một phần cua chi tiết AB thứ

th

n 1 )

( + được hoàn tất trong lòng khuôn A(h 3.6b)

Khuôn mở và chi tiết AB thứ th

n đã hoàn thành thì được đẩy ra ngoài (H 3.6c) Một chi tiết AB đã hoàn thành được biểu diễn trong hình 3.6d

Tấm quay quay 180 và khuôn đóng lại Chu kì bây giờ sẵn sàng lập lại

Hình 3.6 : Mô hình qui trình nhiều lần bắn bằng tấm quay

Mặc dù hình 3.5 và 3.6 chỉ nêu ra một máy tấm quay hai vật liệu, nhưng nó có thể sử dụng cho nhiều vật liệu hơn Máy đúc phun ba lần bắn và bốn lần bắn thì sử dụng để sản xuất chi tiết ba vật liệu và bốn vật liệu tương ứng Thông thường, phụ thuộc vào bao nhiêu vật liệu khác nhau thì tấm quay có thể được quay một góc 90,120 hoặc 180 Các máy nén đặc biệt cần có sự quay cho lõi mặt bên Điều này làm tăng chi phí khuôn

3.2.2.2.2 Đúc bắn nhiều lần bằng tấm phân độ (index platen multi shot molding)

Đúc nhiều lần bắn bằng tấm phân độ thì giống với đúc nhiều lần bắn bằng tấm quay, nhưng sử dụng thêm vào một khả năng khác: tấm quay bây giờ thể lùi xa khỏi

nữa lõi Thêm vào đó, cả lòng khuôn và lõi trong mỗi giai đoạn của các quá trình thì khác nhau về hình dạng Tấm chia độ thực hiện chức năng xoay chi tiết đã hoàn thành một phần giữa các lõi/lòng khuôn khác nhau Trên thực tế, chỉ bộ phận khuôn là tấm

chia độ Hình 3.7 là mô hình đơn giản của máy loại đúc nhiều lần bắn có mâm chia độ

Hình 3.7 : Mô hình máy phun đúc nhiều lần bắn tấm chia độ

Qui trình được minh hoạ trong hình 3.8, được miêu tả như sau:

1) Đầu tiên khuôn phải đạt được trạng thái hoạt động cân bằng, ở đó ít nhất khuôn phải hoàn thành một thành phần AB đã được chế tạo Điều này đảm bảo hệ thống sẵn sàng cho chu trình tiếp theo sau đó (u(n +1 )thu) Thành phần hoàn thành một phần thì nằm trong lòng khuôn B hình 3.8a khuôn được đóng và tấm phân độ được rút vào nơi chống lại tấm lõi

2) Lần bắn thứ (u(n +1 )thu) của vật liệu A và B đồng thời được phun vào trong các lòng khuôn tương ứng của chúng vá được cho phép làm lạnh Điều này chế tạo ra chi

tiết AB thứ n yh được hoàn thành trong lòng khuôn B và một phần của chi tiết AB thứ

th

n 1 )

( + được hoàn tất trong lòng khuôn A(h 3.8b)

3) Khuôn mở và tấm chia độ đưa ra xa khỏi lõi(H3.8c)

4) Chi tiết AB thứ n đã hoàn thành thì được đẩy ra ngoài (H 3.8 d) Một chi tiết AB đã hoàn thành được biểu diễn trong hình 3.8f

5) Tấm chia độ quay 180 và lùi trở lại trên tấm lõi và khuôn đóng lại (H3.8e) Chu

kì bây giờ sẵn sàng lập lại

Hình 3.8 : Mô hình qui trình đúc nhiều lần bắn tấm chia độ

Đúc nhiều lần bắn sử dụng mâm chia độ thì phức tạp hơn đúc nhiều lần bắn sử dụng mâm quay và đòi hỏi kết cấu khuôn phức tạp hơn Điều này làm tăng giá khuôn và chu kì thời gian, nhưng nó cho phép chế tạo các chi tiết phức tạp hơn

3.2.2.2.3 Core toggle

Quá trình Core Toggle thì đơn giản nhất mà cả lõi và lòng khuôn không di chuyển giữa các lần phun Thay vào đó, một cơ cấu trượt được sử dụng để biến đổi hình dáng của lòng khuôn giữa các lần phun Hình 3.9 là tấm trượt có thể di chuyển trái, phải để không che hoặc che các bộ phận của lòng khuôn

Hình 3.9: sơ đồ khuôn core toogle

Không giống như khuôn tấm quay hoặc tấm chia độ của đúc nhiều lần bắn, tấm trượt trong Core toggle MSM làm thay đổi hình dạng của lòng khuôn

Hình 3.10 minh hoạ qui trình của phương pháp Core toggle

1 ) Vật liệu A dược phun vào trong lòng khuôn với tấm trượt được di chuyển sang bên phải như hình 3.10a

2 ) Tấm trượt lùi lại để hở một phần mới trong lòng khuôn như hình 3.10b

3 ) Vật liệu B được phun vào trong lòng khuôn thông qua một cổng phun tách biệt và điền đầy phần trống bên trái mà do tấm trượt di chuyển tạo ra như hình 3.10c

4 ) Chi tiết cuối cùng được đông cứng và được đẩy ra khỏi khuôn như hình 3.10d

Hình 3.10: Quy trình khuôn Core Toogle

Tất cả các phương pháp đúc nhiều lần bắn đòi hỏi thiết bị đặt biệt không nằm trong tiêu chuẩn của đúc một loại vật liệu Hình 3.11a chỉ ra một máy tấm quay làm vỏ điên thoại di động, và hình 3.11b chỉ ra một sơ đồ của nó

Hình3.11a : Máy dùng tấm quay

Hình 3.11b: Máy khi làm việc

Bởi vì khuôn nhiều lần bắn sử dụng nhiều chuyển động tịnh tiến và quay các bộ phận hơn khuôn truyền thống Các thiết bị phục vụ thì đồ sộ hơn do đó đòi hỏi không gian nhà xưởng lớn cũng như đòi hỏi việc thay đổi khuôn gặp nhiều khó khăn và tốn thời gian Thêm nữa, phải thận trọng trong thiết kế khuôn để tránh làm tồn hại đường nước và đường dầu trong suốt quá trình khuôn hoạt động

Việc điều khiển nhiệt độ khuôn trong suốt toàn bộ thời gian hoạt động yêu cầu cẩn thận để đảm bảo bất cứ sự di chuyển và quay của khuôn được hoạt động tốt

3.2.2.3 Insert molding và Over molding

Insert và Over molding là các sự biến đổi đơn giản của phương pháp đúc một loại vật liệu Cụ thể sự khác nhau ở đây là phôi, kim loại hoặc nhựa được đặt trong khuôn trước khi dòng nhựa được phun vào Dòng nhựa thứ nhất được phun vào trong khuôn, nó chảy trên, dưới và xung quanh phôi và đông cứng, khoá chặt phôi bên trong

nó

3.2.2.3.1 Over molding: sử dụng phương pháp đúc một loại vật liệu để chế tạo ra phôi, sau đó chuyển nó đến một cái khuôn khác sau khi nó đã đông cứng ít nhất một phần Sau đó vật liệu thứ hai được phun vào trong một khuôn mới với phôi ở bên trong Phôi thì thường được làm sẵn trên một bộ phận phun riêng biệt

3.2.2.3.2 Insert molding: là một dạng thay đổi đặc biệt của Over molding mà phôi được làm nhiều lần trước chu kì phun Điều này có nghĩa là phôi có thể được lấy từ các nhà cung cấp Thêm vào đó, phôi thì thường được làm bằng kim loại Phôi này có thể được làm bằng các phương pháp phun ép tiêu chuẩn, tạo hình kim loại hoặc các quá trình gia công Phôi thì thường được làm khía, xù xì, hoặc xử lí với các chất kết dính để dòng nhựa gắn lên bề mặt nó tốt hơn Thêm vào đó, các biện pháp khoá cơ khí thường được sử dụng để giữ phôi khi nhựa được phun vào

Sự khác nhau giữa Insert / Over molding và đúc một loại vật liệu đó là phôi được đưa vào trong lòng khuôn (kể cả bằng tay hoặc bằng máy) trước khi mỗi lần bắn nhựa Một máy phun chỉ đòi hỏi một bộ phận phun kèm theo, và không có sự yêu cầu đặc biệt nào trong khuôn hoặc các bộ phận kẹp của máy

Overmolding là một quá trình có khả năng sản xuất đa dạng nhiều sản phẩm Trong nhiều trường hợp, Overmolding thì được sử dụng đểû tạo ra các vỏ bọc sản phẩm có bề mặt mềm mại hoăc cứng Các ứng dụng chủ yếu nói chung là trong công nghiệp hàng tiêu dùng, bao gồm các sản phẩm như : công cụ cầm tay, điện thoại, máy nhắn tin, các thiết bị máy tính, các vật dụng chăm sóc con người (như lược, bàn chải răng) và đồ chơi Thêm vào đó, Overmolding được sử dụng rộng rãi để sản xuất dây

cáp điện Hình 3.12 chỉ ra vài sản phẩm chủ yếu đã sản xuất có sử dụng Overmolding Hình 3.12a chỉ ra một súng bắn sơn với một tay cầm mềm mại Hình b chỉ ra một đôi tai nghe Hình 3.12c chỉ ra nhiều loại vỏ bọc công cụ khác nhau vơi các phần được Overmolding

Hình 3.12: Các ứng dụng của overmolding

Các ứng dụng chủ yếu của insertmolding là dây và các ống nối chân không, ống dẫn khí của xe hơi, loa phóng thanh, đầu ống nối, các ống đặc Hình 3.13 chỉ ra các ứng dụng chủ yếu của insertmolding Hình 3.13a chỉ ra vài ra các loại cáp tiêu chuẩn Hình 3.13b chỉ ra các bánh quay khác nhau với phôi bằng kim loại Hình 3.13c chỉ ra các bộ phận lái với phôi nối kim loại

Hình 3.13: Các ứng dụng của insertmolding 3.2.3 Những ưu điểm và nhược điểm các quá trình đúc nhiều vật liệu

3.2.3.1 Ưu điểm

Việc sản xuất các chi tiết nhiều vật liệu đang trở nên ngày càng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp bởi vì các chi tiết nhiều loại vật liệu có đặc tính nổi trội so với các chi tiết một loại vật liệu truyền thống Toàn bộ chi tiết lắp ráp đang được thay thế bởi các chi tiết nhiều màu đơn giản mà vẫn thực hiện tốt hơn các đặc tính và giá

cả của sản phẩm vẫn được đảm bảo

• Các thành phần nhiều màu

Đúc nhiều vật liệu có thể tạo ra vật nhiều màu có hình dáng liên tục với các phần có các màu sắc khác nhau Điều này cho phép gắn liền các đặc tính như chỗ để