Kỹ thuật và các ứng dụng của CAD/CAM - CNC
MỤC LỤC
Công nghệ tạo xốp chất dẻo
Xốp chất dẻo là một kiểu đặc biệt của hệ thống phối hợp khi không khí hoặc một loại khí nào đó được phun vào trong chất dẻo. - Hai hoặc nhiều vật liệu ở trạng thái lỏng mà giữa chúng xảy ra phản ứng hoá học.
Công nghệ đúc phun gia công sản phẩm nhựa 3.1. Vật liệu sử dụng để đúc
Phân loại máy đúc phun
Đối với gia công chất dẻo nhiệt cứng điều này sẽ làm giảm bớt thời gian nung vật liệu trong khuôn, rút ngắn chu kỳ sản xuất.Việc sấy vật liệu thường được thực hiện trong lò sấy phân đoạn được nung nóng bằng điện trở. Nếu trong quá trình đúc phun các số liệu đo được sử dụng là các số liệu cơ bản cho sự điều chỉnh và chỉ đạo thì các sản phẩm được đúc phun sẽ đồng đều hơn và chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn.
Quá trình đúc phun
Khi lớp nhựa đông đã đạt tới độ dày nhất định thì nhiệt thu được từ nhựa (và nhiệt ma sát sinh ra từ dòng chảy) sẽ cân bằng với lượng nhiệt đã mất, trạng thái cân bằng được xác lập. Trong giai đoạn này, áp lực phun duy trì để nén thêm vật liệu vào trong lòng khuôn, với mục đích làm độ co nhiệt đồng đều ở mức thấp, nhờ đó, giảm độ cong vênh của sản phẩm.
Khuôn đúc phun
Khuôn đúc phun được định nghĩa là một cụm gồm nhiều chi tiết ghép với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra. Một phần lừm vào xỏc định hỡnh dạng của sản phẩm gọi là lũng khuụn, cũn phần xỏc định hỡnh dạng bờn trong của khuụn gọi là lừi khuụn.
Tấm kẹp phía trước và phía sau: Kẹp phần cố định và phần chuyển động của của khuôn vào máy ép phun
Khoảng trống giữa hai phần đó được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hỡnh dạng của sản phẩm.
Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn (để liên kết hai phần khuôn)
Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn nhiều hoặc làm hỏng tấm khuôn sau (có thể.
Vòng định vị: Đảm bảo vị trí thích hợp cảu vòi phun với khuôn
Trụ đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ tránh khỏi bị cong do áp lực.
Lớp cách nhiệt: Nằm giữa khuôn và bàn ép để ngăn cản nhiệt truyền từ khuôn vào bàn ép
Các cách khắc phục: thay đổi vị trí miệng phun, tăng tốc độ pittông, tăng nhiệt độ khuôn và nhiệt độ làm chảy…Trong trường hợp không loại bỏ được đường hàn hay đường hợp, nên thiết kế chúng ở vị trí ít “nhạy cảm” nhất như khó nhìn thấy, không hoặc chịu lực nhỏ …. Nguyên nhân của hiện tượng này là do tốc độ trục vít quá cao, vị trí phun không hợp lý Giải pháp: Thiết kế lại kích thước và vị trí miệng phun và tối ưu tốc độ trục vít (tốc độ lúc đầu chậm khi nhựa qua miệng phun và tăng dần).
Nguyên lý chung của kỹ thuật CAD/CAM
Quá trình CAD
CAD/CAM,…Khác với quy trình thiết kế công nghệ theo phương pháp truyền thống, CAD cho phép quản lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số (Computer Geometric Model – CGM). Bằng cách quản lý CGM trong cơ sở dữ liệu trung tâm, CAD có khả năng hỗ trợ các chức năng kỹ thuật ngay từ giai đoạn phát triển sản phẩm cho đến giai đoạn cuối của quá trình sản xuất - điều khiển các thiết bị sản xuất bằng giải pháp điều khiển số.
Quá trình CAM
Để hệ thống CAD/CAM có thể hoạt động tốt, chúng ta cần phải chuẩn bị hệ thống cơ sở dữ liệu nhằm phục vụ cho quá trình chuẩn bị công nghệ, lập kế hoạch sản xuất,…Có thể nói hệ thống cơ sở dữ liệu có vai trò hết sức quan trọng trong quá trình chuẩn bị công nghệ. Nó giúp người thiết kế chọn lựa các giải pháp kết cấu và công nghệ phù hợp với sản phẩm cũng như là đảm bảo tính công nghệ ngay trong quá trình thiết kế kỹ thuật, đặc biệt trong quá trình thiết kế quy trình công nghệ cũng như quá trình thiết kế và chế tạo.
Phần mềm Mastercam X
Mastercam Design dùng để vẽ thiết kế các hình phẳng, bề mặt cong và tạo khối vật thể cho các máy gia công CNC, trợ giúp cho việc thiết kế các công đoạn khoan, phay trên máy từ 2 đến 5 trục, máy tiện từ 2 đến 4 trục, máy cắt bằng tia lửa điện. Ngoài ra ba module này có chức năng tạo lập các đường chạy dao, chọn chế độ cắt, chọn dụng cụ, vật liệu gia công và phương pháp gia công, tự động lập trình cho chương trình gia công NC trên từng máy tương ứng. • Xform Menu: gồm các hàm di chuyển, sao chép đối tượng bằng cách lấy đối xứng gương (mirroring), quay (rotating), phóng to thu nhỏ (scaling) đối tượng, chuyển đổi đối tượng sang dạng 3D (traslating 3D)….
Phần mềm SolidWorks 2005
Hơn thế nữa, tính mở và tính tương thích của SolidWorks cho phép phần mềm ứng dụng nổi tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nó, SolidWorks cũng kết xuất ra các file dữ liệu định dạng chuẩn để người sử dụng được phép khai thác mô hình trong môi trường các phần mềm phân tích khác. Giao diện chương trình thuận lợi cho người sử dụng, không bắt người dùng phải nhớ tên các lệnh một cách chi tiết, vì các biểu tượng của nút lệnh trên các thanh công cụ đã cho người sử dụng biết sơ bộ về chức năng của chúng. Moldflow Plastics Insights (MPI) của hãng MOLDFLOW là sản phẩm hàng đầu sử dụng công nghệ mô phỏng chuyên sâu để kiểm tra tính hợp lệ của bản thiết kế chi tiết và khuôn, cung cấp những thông số cần thiết hỗ trợ việc thiết kế khuôn mẫu để sản xuất ra các chi tiết nhựa có chất lượng.
Máy gọt bút chì
Thiết kế sản phẩm máy gọt bút chì có ứng dụng SolidWorks 2005
THIẾT KẾ KHUÔN ÉP PHUN SẢN PHẨM NHỰA Cể ỨNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT CAD/CAM. Dưới đây là các thành phần chính của máy gọt bút chì và mô hình khi được lắp ráp.
Thiết kế khuôn đúc
Cơ sở dữ liệu cho thiết kế khuôn
Diện tích của bề mặt vật đúc (kích thước đã nhân 1,022) chiếu xuống phương thẳng đứng = 29 cm2 (đây là thông số quan trọng để xác định độ dày tấm đẩy, lực kẹp khuôn và lực đẩy sản phẩm đúc).
Các bước thiết kế khuôn đúc
Đường kính lỗ bạc nơi phun vào lòng khuôn = 2,5 ÷ 3,5 chiều dày chi tiết lấy đường kính = 6 mm (nếu đường kính này quá lớn sẽ làm tăng thời gian đúc vì cần thêm thời gian làm nguội cuống phun). Chọn kớch thước chiều cao 2 mặt chớnh của miếng ghộp lũng khuụn và lừi khuụn bằng kích thước của tấm khuôn trước và tấm khuôn sau, đây là các kích thước chọn theo tiêu chuẩn sao cho phù hợp với kích thước chi tiết đúc (80 mm và 40 mm). Tất cả các kích thước tương ứng với kích thước của chi tiết (đã nhân 1,022) lấy một nửa dung sai của kích thước chi tiết (người dùng khuôn nhận phần còn lại).
Ứng dụng Moldflow Plastics Insights để mô phỏng tính toán đúc phun MPI hỗ trợ mạnh trong việc tính toán các thông số đầu vào và đầu ra của khuôn đúc
Lựa chọn kiểu phân tích (Flow): Vào Analysis>Set Analysis Sequence>Flow Chọn vị trí phun và xây dựng hệ thống cấp nhựa (cuống phun). Từ kết quả thu được, nếu sản phẩm không đạt yêu cầu như độ co ngót lớn, nhiều khuyết tật, các thông số ứng suất vượt quá giới hạn cho phép thì ta cần thiết kế là sản phẩm, khuôn hoặc thông số máy đúc. Trong đó: time= thời gian điền đầy, Volume=dung tích đã phun, Pressure= áp suất phun, Clamp force= lực kẹp, Flow rate= tốc độ phun, Status= trạng thái điều khiển (V= điều khiển theo vận tốc, P: điều khiển theo ápsuất).
Ứng dụng MasterCAM X trong việc gia công, chế tạo khuôn
Trong quá trình gia công CNC, để gia công được các bề mặt cong 3D phức tạp vì việc lập trình phải hoàn toàn tự động, lập trình bằng tay chỉ dùng khi đọc và sửa code. Đầu tiên xác định phôi bằng cách click vào stock setup trên cây quản lý Toolpaths Manager để chọn toạ độ điểm gốc và kích thước phôi. Sau khi gia công thô xong ta chọn [Menu] Toolpaths Surface Finish Finish Radical Toolpath … và gia công với dao phay mặt cầu M3 để gia công tinh lòng khuôn.
Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn 1.1. Dạng sản xuất
Phương pháp chế tạo phôi
Kích thước phôi rèn mô tả như hình vẽ dưới đây (các mặt được ký hiệu cho tiện sử dụng).
Thứ tự các nguyên công
Khoan, khoột CNC 3 lỗ lắp lừi ghộp + Khoan, khoột CNC lỗ lắp bạc cuống phun.
Tính chế độ cắt
Kiểm tra kích thước đã gia công khoảng cách hai mặt phẳng chính với dung sai cho phép là ±0,05mm, khoảng cách giữa hai mặt phẳng bên C và D cũng có dung sai cho phép là. Nguyên công 8: Dùng phương pháp gia công tia lửa điện với các điện cực định hình gia công các rãnh giữa các mặt E và G, B và H; các rãnh trên mặt khuôn. Nâng độ bóng của khuôn từ từ bằng cách dùng đá oxít nhôm để mài cho hết dấu cắt do lưỡi dao để lại trên lòng khuôn sau đó dùng giấy nhám từ thô đến mịn và cuối cùng thì dùng dung dịch dầu và dung dịch kim cương để tạo độ bóng.
Quy trỡnh cụng nghệ gia cụng lừi khuụn 2.1. Dạng sản xuất
Phương pháp chế tạo phôi
Vật liệu làm lừi khuụn cần cú khả năng chống mài mũn, chống ụxi hoỏ cao, khả năng chịu nhiệt và chống biến dạng cao, đồng thời phải dễ cắt và dễ đánh bóng bề mặt. Xỏc định kớch thước phụi rốn: từ kớch thước của lừi khuụn, ta xỏc định được lượng dư gia công cơ cho vật rèn. Trị số lượng dư tính dựa trên những khuyết tật của lớp bề mặt phôi khi rèn, kích thước và khối lượng phôi, tính chất vật liệu, yêu cầu về độ chính xác và độ bóng gia công cơ, quy trình công nghệ gia công cơ, phương pháp giá đặt, chế độ cắt gọt, chất lượng dụng cụ và thiết bị gia công.
Tính chế độ cắt
Định vị: Định vị 5 bậc tự do trên êtô (lấy mặt A làm chuẩn định vị 3 bậc tự do) Dao: Dao phay mặt đầu răng gắn mảnh thép gió. Nguyên công 8: Dùng phương pháp gia công tia lửa điện với các điện cực định hình gia công các rãnh giữa các mặt E và D, E và C; 2 rãnh vuông trên mặt khuôn và 3 rónh ở đỉnh lừi khuụn. Sử dụng những phần mềm mô phỏng như thế này là chìa khóa quan trọng để xây dựng giải pháp đúc phun (khuôn đúc, máy đúc, điều kiện đúc) chất lượng.
