Sản phẩm có bề dày không đồng nhất trong quá trình ép gây ra các khuyết tật như : tạo bọt khí, cong, vênh, bề mặt không bằng phẳng và tạo ứng suất nội.
Với cách thiết kế này, khi ép nhựa vào khuôn, nhựa sẽ chảy theo đường có lực cản ít nhất. Vì vậy, phần sản phẩm dày sẽ điền khuôn trước rồi sau đó phần sản phẩm mỏng mới điền khuôn nên tạo bọt khí trong sản phẩm.
Các thiết kế có bề dày không đồng nhất sẽ ảnh hưởng đến cong vênh được mô tả
trong hình sau ( Hình 3.84 )
SVTH: VũĐức Toàn 30
Sau đây là một hình ảnh phân tích dòng chảy bằng chương trình Molflow của các sản phẩm có bề dày thành không đồng nhất. Các hình ảnh phân tích cho ta thấy sựđiền khuôn không đồng nhất và các khuyết tật của sản phẩm trong quá trình điền khuôn.
Hình 2.11
Hình ảnh trên mô tảảnh hưởng của bề dành sản phẩm không đồng nhất đến khả năng
điền khuôn của sản phẩm. Sản phẩm trên có vùng dày bên ngoài và mỏng bên trong, cổng phun được đặt tại vùng này. Khi nhựa bơm vào khuôn thì sẽ điền đầy vùng dày trước và tạo dòng chảy không đồng nhất khi điền phần trong. Trên hình cho thấy sản phẩm bị bọt khí tại vùng mỏng, vùng này không được điền đầy.
Ảnh hưởng của dòng chảy không đồng nhất thường gây ra hiện tượng phun thiếu trong sản phẩm có bề dày không đồng đều. Hình sau đây mô tảảnh hưởng của dòng chảy
đến hiện tượng phun thiếu.
Hình 1.12
SVTH: VũĐức Toàn 31
Hình 2.13
2.8.2.Thiết kế góc thoát khuôn
Góc thoát khuôn được thiết kế sao cho sản phẩm được lói ra khỏi khuôn một cách dễ
dàng. Khi thiết kế góc thoát khuôn phải làm sao giảm lực lói sản phẩm. Thường góc thoát cho gân khoảng ½ độ, với sản phẩm có hình dáng phức tạp thì có thể tăng góc thoát khuôn, thường góc thoát từ ½ đến 2 độ.
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 gân
SVTH: VũĐức Toàn 32 Gân có tác dụng làm tăng tốc độ bền của sản phẩm và giúp cho quá trình điền khuôn dễ
dàng hơn.Tuy nhiên, việc thiết kế đúng là rất quan trọng bởi vì đôi khi nó sẽ gây ra các vết lõm. Gân được sử dụng khi sản phẩm cần độ cứng và bền.
Độ dày cơ bản của gân khoảng 50-75% độ dày thành chính và phụ thuộc co rút của vật liệu. Độ dày gân bằng khoảng 50% độ dày thành chính đối với vật liệu co rút cao và 75% cho vật liệu có độ co rút thấp. Vật liệu có độ co rút cao(thường lớn hơn 1.5% như PE,PP) những vật liệu có độ co rút thấp (thường nhỏ hơn 1.0% nhu ABS,PC).
Đểđảm bảo sản phẩm có độ chịu lực,người ta thiết kế nhiều gân nhỏ hơn là sử dụng một gân lớn. Khoảng cách tối thiểu giữa các gân bằng hai lần bề dày thành sản phẩm.
Hình 2.15
2.8.4.Thiết kế núm lồi ( Hình 3.91 , 3.91 , 3.93)
Núm lồi thuờng là các chi tiết tròn cứng,nhô cao khỏi thành chính. Các núm lồi thưòng được đặt giữa các gân,như các thành chuyển tiếp hay các vách tam giác. Các núm lồi này thường có thể đứng một mình hay kết nối với các thành phần bên gân. Núm lồi không nhất thiết phải đính trên thành sản phẩm vì các vùng giao tiếp với thành sẽ tạo ra vùng dày gây ra các vết lõm tạo lỗ hoặc tạo ra cấu trúc yếu do hiện tượng giao dòng.
Các vách tam giác có cấu trúc mỏng thường được gia cố cho các núm lồi. Các vách này được thiết kế theo nguyên lý về độ dầy và bán kính giống như thiết kế gân. Chúng không được cao quá 4 lần so với thành chính:
SVTH: VũĐức Toàn 33
Với việc thiết kế trên phần thành đối diện với lỗ không được nhỏ hơn 0.7w nhằm mục
đích giảm các vết lõm.
Để sản phẩm không bị các vết lõm ở chân núm,chúng ta cần tạo một vòng lõm ngay chân núm để tránh sự tập trung của vật liệu.
Hình 2.17
Khi thiết kế lỗ bắt vít thông thì chiều cao có thể cao gấp hai lần chiều cao của lỗ bít. Chiều cao này có thể gấp năm lần chiều dày thành sản phẩm.
Hình 2.18
Với các chi tiết nhựa dùng trong các chi tiết lắp ghép thì cần thiết núm bắt vít. Thông thường có hai loại núm bắt vít là núm lỗ bít và núm lỗ thông.
Phương pháp giảm chiều cao của núm lỗ thông không cho dễ gia công bằng cách tăng chiều dài của phần lỗ thông lắp ghép với chúng. (Hình 2.19)
SVTH: VũĐức Toàn 34 2.8.5.Thiết kế bán kính cong cho sản phẩm
Với các cấu trúc cho dù đó là kim loại hay là nhựa, tốt nhất các góc của sản phẩm nên
được bo tròn. Khi bo tròn các góc cạnh của sản phẩm thì sẽ giảm sự tập trung ứng suất, không những giảm các vết rạn gây hư hại cho sản phẩm trong quá trình sử dụng mà còn dễ dàng gia công với nhiều loại nhựa khác nhau.
Bán kính cong càng lớn thì càng tốt, nhưng tối thiểu bán kính cong phải bằng 25% bề
dầy thành sản phẩm.
Để giữ cho bề dày sản phẩm đồng nhất thì phải thiết kế bán kính cong ở hai bên góc
.
SVTH: VũĐức Toàn 35 CHƯƠNG III : ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CIMATRON TRONG THIẾT KẾ VÀ
CHẾ TẠO KHUÔN CHO CẶP SẢN PHẨM ĐẾ VÀ NẮP Ổ CẮM ĐIỆN 3.1. Tổng quan về phần mềm Cimatron
3.1.1.Giới thiệu chung về phần mềm Cimatron :
- Cimatron là phần mềm tích hợp CAD/CAM trợ giúp mạnh mẽ cho việc thiết kế và gia công khuôn mẫu chính xác.
- Các chức năng chính của phần mềm Cimatron bao gồm :
+ Cung cấp các chức năng thiết kế, tạp lập các mô hình để mô hình hóa hình học các chi tiết.
+ Mô phỏng động học quá trình làm việc và gia công khuôn.
+ Kết nối với các máy công cụ CNC trong việc gia công khuôn mẫu chính xác. - Ngoài ra Cimatron cũng có khả năng kết nối với các phần mềm ứng dụng khác. - Môi trường tạo lập và thiết kế chi tiết trong Cimatron rất trực quan và quen thuộc ( cơ bản giống một số phần mềm thiết kế 3D hiện nay như Solid Work , Inventer...) do vậy tạo cảm giác quen thuộc khi thiết kế.
- Khả năng thiết kế theo tham số của Cimatron là một tiện ích quan trọng trong việc thiết kế , tạo lập , hiệu chỉnh và quản lý các mô hình hình học.
SVTH: VũĐức Toàn 36
Chính nhờ các chức năng như trên mà Cimatron là phần mềm thiết kế khuôn được sử
dụng rộng rãi nhất trong số những phầm mềm chuyên về thiết kế khuôn hiện nay.Với các loại khuôn và các chi tiết được chuẩn hóa trên thế giới , cùng với việc phân tích được các lỗi mắc phải trong thiết kế giúp cho quá trình thiết kế khuôn thêm hiệu quả hơn nữa.
3.1.2.Các môi trường làm việc trong cimatron :
- Part : môi trường thiết kế hình dáng hình học của chi tiết.
- Assembly: môi trường lắp ghép các chi tiết trong cụm chi tiết thiết kế với nhau. - Drawing : Môi trường mà từđó ta xuất ra bản vẽ chi tiết của đối tượng cần thiết kế. - 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 .
- Môi trường gia công xung : Electrode
3.1.2.1.Môi trường Part Design Wofkbench :
Khởi động môi trường Part : Khi khởi động phần mềm Cimatron , dao diện khởi động sẽ hiện lên như trong hình 4.1,thứ tự khởi động môi trường Part theo các bước như sau : File ⇒ New Document ( hoặc nhấn tổ hợp phím Ctr+N ), một hộp thoại New Document sẽđược mở ra ( Hình 4.3),ta nhấp chọn Part ⇒ Ok.
SVTH: VũĐức Toàn 37
* Trong môi trường Part lúc này chỉ có hệ quy chiếu mà không có các mặt phẳng làm việc, do vậy ta phải gọi các mặt phẳng làm việc ra ( hình 4.2) :
Trên thanh công cụ chính trọn : Datum Plane
Khi đó sẽ có năm lựa chọn cho việc xác định mặt phẳng :
Hình 3.2:Chọn mặt phẳng làm việc
+ Parallel : Tạo một mặt phẳng song song với một mặt phẳng nào đó. + Normal : Tạo một mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đã được chỉđịnh. + Main plane : Gọi mặt phẳng chính trong hệ quy chiếu đã cho.
+ Hình 3.3 : Lựa chọn môi trường làm việc
+ Inclined plane : Tạo một mặt phẳng nghiêng một góc với mặt phẳng cho trước. + Defined by : Mặt phẳng được xác định bởi người thiết kế tạo
SVTH: VũĐức Toàn 38
Ởđây mặt phẳng chính sẽđược gọi ra và là các mặt phẳng làm việc chính trong môi trường thiết kế khuôn.
* Trong môi trường Part design wofkbench thì để tạo lập được mô hình chi tiết chúng ta phải tạo lập từ các Feature cơ sở với các bản vẽ phác ( 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 :
Một số lệnh cần nhớ trong môi trường Sketch : - Lệnh line : vẽđường thẳng
- Lệnh Rectangle : vẽ hình chữ nhật - Lệnh Circle : vẽ hình tròn
- Lệnh Ellipse : Vẽ hình elip - Lệnh Arc : vẽ cung tròn
- Lệnh Spline : vẽđường cong bất kỳ
- Lệnh point : vẽ một điểm * Các lệnh hiệu chỉnh :
- Offset : lệnh vẽđường đồng dạng - Coner : lệnh vê tròn hoặc vát cạnh - Dynamic trim : lệnh cắt bỏđoạn 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 : xóa bỏđối tượng
SVTH: VũĐức Toàn 39
Hình 3.4 : Môi trường và thanh công cụ Sketch
Sau khi đã hoàn thiện phần vẽ phác cho một Feature cần tạo ta phải thoát khỏi môi trường Sketch ( kích chuột phải chọn Exit sketch hoặc nhấp vào biểu tượng trong thanh công cụ sketch để thoát khỏi môi trường Sketch ) ,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.
SVTH: VũĐức Toàn 40
Ở đây ta cũng có 2 lệnh là New Revolve và Add Revolve với ý nghĩa tạo dựng khối tương tự nhưđối 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 - Divide : Chia một khối ra thành nhiều khối. - Cut : cắt khối bởi một khối khác.
- Loft : Tạo khối qua các biên dạng khác nhau. * Một số lệnh tạo lập bề mặt cần nhớ :
- Sweep Face : Phát triển một biên dạng nào đó để tạo thành một bề mặt theo một hướng đã chọn.
- Revolve : Tạo một bề mặt tròn xoay bằng cách xoay một biên dạng có sẵn quanh một trục quay nào đó với một góc xác định.
- Drive : Tạo một bề mặt bằng cách cho một biên dạng chạy dọc theo đường dẫn nào
đó.
- 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.
SVTH: VũĐức Toàn 41
- 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. - Split : chia bề mặt thành các bề mặt khác nhau.
- Split silhouette : chia bề mặt thành các bề mặt khác bởi vết của hướng chiếu bề mặt.
3.1.2.2.Môi trường Assembly Design Wofkbench :
Đây là môi trường thiết lập bản vẽ lắp ráp bằng việc lắp các chi tiết cơ sở được thiết kế trong môi trường Part Design wofkbench .
Để khởi động môi trường Assembly Design Wofkbench ta thực hiện theo thứ tự sau : File ⇒ New Document ( hoặc nhấn Ctrl + N ) ⇒ lựa chọn mục Assembly trong hộp thoại New Document ⇒ Ok.
Môi trường lắp ráp sẽ mở ra như hình 3.6
Trong môi trường lắp ráp ta nhấp vào biểu tượng trên thanh công cụ lắp ráp để
gọi các chi tiết lắp ráp vào môi trường lắp ráp.
Hộp thoại Cimatron Explorer sẽ được mở ra , ta tìm đường dẫn đến thư mục chứa part cần lắp ráp ⇒ nhấp vào chi tiết ⇒ chọn Select. (hình 3.6)
SVTH: VũĐức Toàn 42
Hình 3.7 : Hộp thoại CimatronE Explorer
Chi tiết sẽđược đưa vào môi trường lắp ghép ta kích chọn vào một điểm nào đó trong môi trường để nhập chi tiết vào ⇒ nhấp Ok ở bên cây trạng thái phía trái màn hình để kết thúc quá trình nhập chi tiết vào lắp ráp( hình 4.8 ).
Hình 3.8 : Nhập chi tiết vào môi trường lắp ráp
Sau khi các chi tiết đã được gọi vào môi trường lắp ráp thì nhấp vào biểu tượng
để lắp ghép các chi tiết với nhau.Chú ý lựa chọn “ Anti – Align ” để có thể thực hiện được lắp ghép một cách chính xác.
3.1.2.3. Môi trường tạo lập bản vẽ kỹ thuật Drawing :
Đây là môi trường mà bản vẽ chi tiết về các kích thước của chi tiết sẽđược thể hiện trong bản vẽ kỹ thuật.
SVTH: VũĐức Toàn 43
File ⇒New Các bước khởi động môi trường drawing :
Document ⇒ hộp thoại New Document sẽ mở ra ⇒ chọn Drawing ⇒ Ok
Giao diện môi trường Drawing mở ra như trong hình sau: (hình 3.9)
Trước hết ta phải tạo lập khung bản vẽ : kích đúp chuột trái vào mục Sheet ở bên trái màn hình ⇒ kích tiếp vào None ⇒ hộp thoại Frame Settings được hiện ra như hình 4.10 ⇒ chọn khổ giấy cần thiết ⇒ Apply
.
Hình 3.10 : Lựa chọn khung bản vẽ
SVTH: VũĐức Toàn 44
Hình 3.11 : Khung bản vẽ trong môi trường Drawing
Để lựa chọn chi tiết hiển thị và các hình chiếu của chi tiết trên bản vẽ ta thực hiện như
sau :
Nhấp chuột phải vào màn hình trong môi trường ⇒ chọn View Creation ⇒ hộp thoại View Creation sẽ hiện ra như hình 3.12 .Trong hộp thoại này ta sẽ chọn chi tiết cần thể