4. Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả
3.1. Thiết kế khuôn cho một sản phẩm nhựa theo cách truyền thống
3.1.1. Các bước trong quá trình thiết kế khuôn trên Catia
Các bước thiết kế khuôn trên Catia theo cách truyền thống (hình 3.1)
Hình 3.1: Các bước thiết kế khuôn trên Catia theo cách truyền thống
Quá trình thiết kế khuôn trên Catia theo phương pháp truyền thống bao gồm các bước sau: thiết kế sản phẩm nhựa (mô hình hóa biên dạng sản phẩm nhựa và kiểm tra góc thoát khuôn cho để chắc chắn rằng sản phẩm ép được đẩy ra khỏi lòng khuôn dễ dàng và nguyên vẹn hay thiết lập các thông số về độ co ngót của sản phẩm nếu có) tách lòng và lõi cho chi tiết; tạo một bộ khuôn cơ sở cho chi tiết; tạo mặt phân khuôn cho bộ khuôn; chọn và lắp ráp các chi tiết tiêu chuẩn vào trong bộ khuôn (bu lông cho các tấm khuôn trên và khuôn dưới, bạc cuống phun, cuống phun,chốt đẩy sản phẩm, tạo đường dẫn nước làm mát…); hoàn thiện ta được một bộ khuôn hoàn chỉnh.
3.1.2. Ứng dụng thiết kế khuôn cho hộp đựng thực phẩm bảo quản lạnh Ứng dụng thiết kế khuôn trên Catia theo phương pháp truyền thống cho hộp Ứng dụng thiết kế khuôn trên Catia theo phương pháp truyền thống cho hộp đựng thực phẩm bảo quản lạnh bao gồm các bước sau:thiết kế hộp đựng thực phẩm
52
với kích thước 163 x 121 x 51 (minh họa như hình 3.2) và chi tiết có góc thoát khuôn (góc vát ở thành) 1độ đảm lấy sản phẩm ra khỏi khuôn dễ dàng và nhanh chóng và thiết lập các thông số về độ co ngót theo 3 phương là 1.03;tách lòng và lõi cho sản phẩm (hình 3.3, hình 3.4) (phần màu xanh thể hiện mặt lòng khuôn, phần màu đỏ thể hiện mặt lõi khuôn, minh họa hình 3.5) tạo một bộ khuôn cơ sở cho chi tiết theo các bước sau: vào môi trường tạo khuôn (hình 3.6), và chọn bộ khuôn tiêu chuẩn phù hợp với kích thước của chi tiết trình bày hình 3.7, kết quả ta được bộ khuôn cơ sở (hình 3.8); tạo mặt phân khuôn cho bộ khuôn trên tấm lòng, tấm lõi minh họa như hình 3.9, hình 3.10, sau khi tách mặt phân khuôn, Catia đã xuất ra toàn bộ các chi tiết riêng lẻ trong bộ khuôn và ta thu được bản vẽ tấm lòng khuôn (hình 3.11), bản vẽ tấm lõi khuôn (hình 3.12);chọn và lắp ráp các chi tiết tiêu chuẩn vào trong bộ khuôn (chọn và lắp bu lông cho các tấm khuôn trên (hình 3.11) và khuôn dưới, chọn và lắp bạc cuống phun (hình 3.12),chọn và lắpcuống phun (hình 3.15),chọn và lắpchốt đẩy sản phẩm(hình 3.16), tạo đường dẫn nước làm mát (hình 3.17)…); hoàn thiện ta được một bộ khuôn hoàn chỉnh được trình bày trong hình 3.18.
53
Hình 3.4: Định nghĩa lòng và lõi Hình 3.5: Mặt phân lòng và lõi
54
Hình 3.8: Bộ khuôn cơ sở
Hình 3.9: Tạo mặt phân khuôn tấm lòng Hình 3.10: Tạo mặt phân khuôn tấm lõi
55
Hình 3.12. Bản vẽ tấm lòng lõi
56
Hình 3.14: Lắp bạc cuống phun
57
Hình 3.16: Lắp chốt đẩy sản phẩm
58
Hình 3.18: Bộ khuôn tiêu chuẩn
3.2. Thiết kế khuôn cho một sản phẩm nhựa có ứng dụng mô hình tiến hóa 3.2.1. Các bước trong quá trình thiết kế khuôn có ứng dụng mô hình tiến 3.2.1. Các bước trong quá trình thiết kế khuôn có ứng dụng mô hình tiến
hóa trên Catia
Kết cấu một bộ khuôn nhựa thường được thiết kế và chế tạo theo xu hướng mô đun hóa và tiêu chuẩn hóa. Điều đó cho phép công việc thiết kế và chế tạo khuôn chỉ cần tập trung vào thiết kế khối lòng, khối lõi khuôn và kết cấu hệ thống khuôn, còn hệ thống áo khuôn đã được tiêu chuẩn hóa và thiết kế, chế trước nhằm đảm bảo tốc độ ra khuôn nhanh đáp ứng yêu cầu của thực tế sản xuất
Quá trình thiết kế khuôn trên Catia có ứng dụng mô hình tiến hóa bao gồm các bước sau:thiết kế mô hình tiến hóa sản phẩm nhựa; kiểm tra góc thoát khuôn cho để chắc chắn rằng sản phẩm ép được đẩy ra khỏi lòng khuôn dễ dàng và nguyên vẹn; thiết lập các thông số về độ co ngót của sản phẩm; tách lòng và lõi cho chi tiết; tạo một bộ khuôn cơ sở cho chi tiết; tạo mặt phân khuôn cho bộ khuôn; chọn và lắp ráp các chi tiết tiêu chuẩn vào trong bộ khuôn (bu lông cho các tấm khuôn trên và khuôn dưới, bạc cuống phun, cuống phun, chốt đẩy sản phẩm, tạo đường dẫn nước làm mát…); Thiết kế mô hình tiến hóa cho khối lòng, khối lõi và kết cấu bộ khuôn; hoàn thiện ta được một mô hình tiến hóa của một bộ khuôn hoàn chỉnh.
59
3.2.2. Xây dựng quy trình thiết kế mô hình tiến hóa trong Catia
Quy trình thiết kế mô hình tiến hóa trong Catia cho một chi tiết (sản phẩm, khối lòng – lõi) minh họa như hình 3.19.
Đầu vào của quy trình mô hình tiến hóa cho một chi tiết là mô hình hình học chi tiết (sản phẩm, khối lòng – lõi). Ở đây là mô hình 3D của chi tiết. Đầu ra của quy trình này là mô hình tiến hóa của chi tiết. Để tạo ra mô hình tiến hóa cho một chi tiết đầu tiên ta thiết lập các thông số tạo hàm và tạo bảng cho chi tiết bằng cách lựa chọn các thông số cần thiết lập và đổi tên cho các thông số đó để dễ quản lý. Tiếp theo ta tiến hành quá trình tạo bảng cho các thông số được trình bày và thiết lập hàm quan hệ và ràng buộc của chi tiết. Kết quả cho ta bảng thông số trong excel của chi tiết đó và hàm quan hệ giữa các thông số trong chi tiết. Kích hoạt các thông số đó ta thu được mô hình tiến hóa của chi tiết.
Hình 3.19: Quy trình thiết kế mô hình tiến hóa cho một chi tiết (sản phẩm, khối lòng- khối lõi)
Quy trình thiết kế mô hình tiến hóa trong mô hình lắp ráp cụm chi tiết kết cấu khuôn nhựa
60
Đầu vào của quy trình thiết kế mô hình tiến hóa của cả bộ khuôn là mô hình 3D hình học của cụm chi tiết trong bộ khuôn. Sau khi tiến hành lắp ghép thành bộ khuôn tiến hành thiết lập các hàm quan hệ và ràng buộc trong bản thân một chi tiết và giữa các chi tiết với nhau. Sau đó ta tiến hành tạo bảng thông số các quan hệ đó và kích hoạt thông số đó ta thu được mô hình tiến hóa của cả bộ khuôn.
Hình 3.20: Quy trình thiết kế mô hình tiến hóa bộ khuôn
3.3. Ứng dụng mô hình tiến hóa trong thiết kế khuôn nhựa
3.3.1. Thiết kế mô hình tiến hóa sản phẩm hộp đựng thực phẩm
Đầu vào của quy trình mô hình tiến hóa cho sản phẩm (hình 3.19) là mô hình hình học sản phẩm hộp đựng thực phẩm. Ở đây là mô hình 3D của sản phẩm hộp đựng thực phẩm (hình 3.21). Đầu ra của quy trình này là mô hình tiến hóa của sản phẩm minh họa như hình 3.37. Để tạo ra mô hình tiến hóa cho sản phẩm đầu tiên ta thiết lập các thông số tạo hàm và tạo bảng cho chi tiết bằng cách lựa chọn các thông số cần thiết lập và đổi tên cho các thông số đó (hình 3.22) để dễ quản lý. Tiếp theo ta tiến hành quá trình tạo bảng cho các thông số được trình bày như hình 3.23, hình 3.24 và thiết lập hàm quan hệ và ràng buộc của sản phẩm (hình 3.28, hình 3.29, hình 3.30). Kết quả cho ta bảng thông số trong excel của chi tiết đó, minh họa như
61
hình 3.25 và hàm quan hệ giữa các thông số trong chi tiết (hình 3.31). Kích hoạt các thông số đó ta thu được mô hình tiến hóa của sản phẩm (hình 3.27). Cụ thể hóa các bước trong quy trình được trình bày như sau:
Bước 1: Thiết kế sản phẩm hộp đựng thực phẩm với kích thước 163 x 121 x 51 được trình bày như hình 3.21
Hình 3.21: Bản vẽ 3D sản phẩm hộp đựng sản phẩm trong CATIA
Bước 2: Thiết lập các thông số tạo hàm và tạo bảng cho chi tiết
Chọn các kích thước cần tạo bảng hay tạo hàm của chi tiết, kích chuột phải và chọn mục Properties. Chọn Feature Properties để đổi tên cho kích thước chọn lựa nhằm dễ thực hiện các thao tác tạo bảng và tạo hàm minh họa như hình 3.22
62
Hình 3.22: Thiết lập các thông số tạo hàm và tạo bảng cho chi tiết
Bước 3: Tạo lập bảng cho chi tiết (hình 3.23)
Chọn lệnh Design Table trên thanh công cụ Knowledge
63
Lựa chọn các thông số kích thước thiết lập bảng (hình 3.24)
Hình 3.24: Lựa chọn các thông số kích thước
Thiết lập bảng, điền các thông số kích thước cho nhóm kích thước đã chọn lập bảng với phần mềm Microsoft Exel (hình 3.25)
64
Chọn kích thước cần thiết cho chi tiết theo bảng đã lập ta thu được chi tiết có kích thước mới như sau (hình 3.26):
Hình 3.26: Lựa chọn các thông số cần thiết lập
Ta thu được chi tiết có kích thước mới được trình bày như hình 3.27
Hình 3.27: Mô hình chi tiết mới
65
Chọn lệnh Fomula trên thanh công cụ Knowledge
Hình 3.28: Tạo hàm quan hệ các kích thước
Chọn kích thước tạo hàm quan hệ (hình 3.28) Thiết lập hàm quan hệ (hình 3.29)
Hình 3.29: Thiết lập hàm quan hệ
66
Hình 3.30: Hàm quan hệ các thông số đã tạo
Kích hoạt hàm quan hệ ta thu được chi tiết có mối liên hệ kích thước như trong hình sau (hình 3.31):
67
3.3.2. Thiết kế mô hình tiến hóa khối lòng- khối lõi
Đầu vào của quy trình mô hình tiến hóa của khối lõi - khối lòng minh họa hình 3.19 là mô hình hình học chi tiết. Ở đây là mô hình 3D của khối lõi - khối lòng minh họa như hình 3.32, hình 3.33. Đầu ra của quy trình này là mô hình tiến hóa của khối lõi - khối lòng được trình bày như hình 3.40, hình 3.41. Để tạo ra mô hình tiến hóa cho khối lõi - khối lòng đầu tiên ta thiết lập các thông số tạo hàm và tạo bảng cho khối lõi - khối lòng bằng cách lựa chọn các thông số cần thiết lập và đổi tên cho các thông số đó để dễ quản lý. Tiếp theo ta tiến hành quá trình tạo bảng cho các thông số được trình bày như hình 3.33 và thiết lập hàm quan hệ và ràng buộc của khối lõi - khối lòng minh họa như hình 3.34. Kết quả cho ta bảng thông số trong excel của khối lõi - khối lòng được trình bày như hình 3.36, hình 3.37 và hàm quan hệ giữa các thông số khối lõi - khối lòng được minh họa như hình 3.45, hình 3.46. Kích hoạt các thông số được trình bày như hình 3.33 ta thu được mô hình tiến hóa của khối lõi - khối lòng minh họa như hình 3.31
Hình 3.32: Bản vẽ 3D chi tiết khối lõi trong CATIA
68
Hình 3.34: Tạo lập bảng cho chi tiết trong CATIA
Hình 3.35: Tạo hàm quan hệ
Hình 3.36: Lựa chọn các thông số thiết kế cho khối lõi
Hình 3.37: Thiết lập hàm quan hệ
Hình 3.38: Lựa chọn các thông số thiết kế cho khối lòng
Hình 3.39: Hàm quan hệ các thông số đã tạo
69
Hình 3.44: Chọn thông số thiết kế khối lõi Hình 3.45: Chọn thông số thiết kế khối lòng
Hình 3.40: Kích hoạt các hàm quan hệ khối lõi
Hình 3.41: Kích hoạt các hàm quan hệ khối lòng
Hình 3.42: Bảng thông số thiết kế khối lõi Hình 3.43: Bảng thông số thiết kế khối lòng
70
Hình 3.46: Mô hình tiến hóa khối lõi Hình 3.47: Mô hình tiến hóa khối lòng
3.3.3. Thiết kế mô hình tiến hóa cụm chi tiết kết cấu khuôn nhựa
Để hoàn thiện toàn bộ kết cấu khuôn, đầu vào của quá trình này là mô hình hình học của cụm chi tiết khuôn như trình bày trong hình 3.48. Với quy trình như trong hình 3.20, sau khi lắp ghép kết cấu bộ khuôn, tiến hành thiết lập các hàm quan hệ và ràng buộc quyết định trong bản thân một chi tiết và giữa các chi tiết với nhau như trong hình 3.52, 3.53. Kết quả ta được mối quan hệ giữa các thông số thiết kế minh họa như hình 3.54, 3.55, 3.56. Sau đó ta tiến hành tạo bảng thông số các quan hệ đó như trong hình 3.57, 3.59 và kích hoạt thiết kế mới theo bảng thông số (hình 3.60) ta thu được mô hình tiến hóa của cả bộ khuôn, minh họa như hình 3.61. Cụ thể hóa các bước được minh họa các bước sau:
- Thiết lập mô hình các chi tiết (hình 3.48) và lắp ghép thành cụm sản phẩm (hình 3.49)
71
Hình 3.48: Mô hình 3D của cụm chi tiết trong bộ khuôn
Hình 3.49: Mô hình lắp ráp bộ khuôn
- Thiết lập hàm quan hệ và ràng buộc trong bản thân một chi tiết và giữa các chi tiết với nhau (minh họa hình 3.50) theo các bước sau:
Chọn lệnh Fomula trên thanh công cụ Knowledge và chọn kích thước tạo hàm quan hệ (hình 3.51) và thiết lập hàm quan hệ (hình 3.52, hình 3.53).
Hình 3.50. Các hàm quan hệ và ràng buộc trong bản thân các chi tiết và giữa các chi tiết với nhau
72
Hình 3.51: Lựa chọn các kích thước tạo hàm
Hàm quan hệ trong bản thân một chi tiết (hình 3.52)
Hình 3.52: Thiết lập hàm quan hệ trong bản thân chi tiết
73
Hình 3.53: Thiết lập hàm quan hệ và ràng buộc giữa các chi tiết với nhau
Sau khi thiết lập ta được các hàm quan hệ như trong hình sau:
74
Hình 3.55: Mối quan hệ giữa các chi tiết với nhau
- Kích hoạt hàm quan hệ ta thu được chi tiết có mối liên hệ kích thước như trong hình sau (hình 3.56):
Hình 3.56: Kích hoạt các hàm quan hệ
Tạo lập bảng thông số cho các quan hệ đó
75
Hình 3.57: Tạo lập bảng thông số thiết kế cho cả bộ khuôn
Lựa chọn các thông số kích thước thiết lập bảng (hình 3.58)
76
Thiết lập bảng, điền các thông số quan hệ cho nhóm kích thước đã chọn lập bảng.
Chọn kích thước cần thiết cho chi tiết theo bảng (hình 3.59) đã lập ta thu được chi tiết có kích thước mới như sau (hình 3.60, 3.61)
Hình 3.59: Bảng các thông số thiết kế
77
Hình 3.61: Mô hình tiến hóa bộ khuôn
Kết luận chương 3
Đã ứng dụng và so sánh hai quy trình thiết kế khuôn theo cách truyền thống và thiết kế khuôn có ứng dụng mô hình tiến hóa cho sản phẩm hộp đựng thực phẩm. Quá trình thiết kế khuôn theo truyền thống sử dụng các giá trị thông số hình học cố định của sản phẩm, kết cấu khuôn để thiết kế. Theo quy trình thiết kế khuôn dựa trên mô hình tiến hóa, ngay từ giai đoạn mô hình hóa đối tượng phải xác định rõ các thuộc tính hình học được di truyền (hình dáng hình học hoặc họ sản phẩm) cũng như các thuộc tính liên kết và các quy tắc phát triển để thực hiện tham số hóa và xây dựng quy luật cho phép tái sử dụng trong các giai đoạn thiết kế phát triển hoặc cập nhật, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa quá trình thiết kế khuôn. So với quá trình thiết kế khuôn theo cách truyền thống, việc ứng dụng mô hình tiến hóa vào trong quá trình thiết kế khuôn cho phép giảm một nửa thời gian thiết kế khuôn lặp lại của đời sản phẩm trước, tăng gấp đôi thời gian thiết kế sáng tạo mới cho sản phẩm.
Việc áp dụng mô hình tiến hóa trong quá trình thiết kế khuôn định hướng thiết kế theo nguyên tắc mô đun hóa. Đồng thời định trước kế hoạch về mặt đặt hàng cho