- Đảm bảo độ chớnh xỏc về cấu trỳc, hỡnh thỏi và kớch thƣớc của cơ thể đối tƣợng nghiờn cứu.
- Ma-nơ-canh cú tƣ thế đứng chuẩn theo quy định, khụng lệch, khụng nghiờng, đảm bảo độ cõn bằng, cứng vững, dễ di chuyển trong quỏ trỡnh thao tỏc.
- Thuận tiện cho quỏ trỡnh thiết kế:
+ Ma-nơ-canh cú cấu tạo phần hai ống chõn, cú thể sử dụng thiết kế cho cỏc chủng loại quần ỏo khỏc nhau nhƣ: ỏo, vỏy và quần.
+ Bề mặt của ma-nơ-canh mềm, xốp cú thể đõm ghim dễ dàng.
+ Hệ thống chõn đế cú cấu tạo linh hoạt, dễ dàng điều chỉnh chiều cao ma-nơ-canh.
+ Thuận tiện cho quỏ trỡnh thử sửa quần ỏo.
- Giỏ thành hợp l , thuận tiện trong quỏ trỡnh sản xuất cụng nghiệp.
2.7. Kết luận
Trong chƣơng hai tụi nghiờn cứu đƣợc:
- Nghiờn cứu cỏc tớnh chất của cỏc loại nguyờn liệu cú thể dựng để chế tạo khuụn dƣơng ma-nơ-canh, từ đú lựa chọn đƣợc nguyờn liệu sử dụng trong chế tạo khuụn dƣơng ma-nơ-canh là vật liệu gỗ mớt.
- Đề xuất xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ chế tạo khuụn dƣơng ma-nơ-canh dựng cụng nghệ phay CNC 3 trục.
- Nghiờn cứu cỏc tớnh chất của cỏc loại nguyờn liệu cú thể dựng để chế tạo khuụn õm ma-nơ-canh, từ đú lựa chọn đƣợc nguyờn liệu polyme compozit cốt sợi thủy tinh cho khuụn õm ma-nơ-canh.
- Đề xuất xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ chế tạo khuụn õm ma-nơ-canh bằng phƣơng phỏp xếp lớp bằng tay.
- Nghiờn cứu cỏc tớnh chất của cỏc loại nguyờn liệu cú thể dựng để chế tạo sản phẩm ma-nơ-canh, từ đú lựa chọn đƣợc nguyờn liệu polyme compozit cốt sợi thủy tinh và polyme compozit cốt sợi giấy cho sản phẩm ma-nơ-canh.
- Đề xuất xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ chế tạo sản phẩm ma-nơ-canh bằng phƣơng phỏp xếp lớp bằng tay.
- Lựa chọn đƣợc vật liệu và phƣơng ỏn chế tạo chõn đế, nắp và vải lần ngoài cho ma-nơ-canh.
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIấN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1. Kết quả chế tạo khuụn dƣơng ma-nơ-canh
3.1.1. Kết quả chọn phƣơng ỏn chế tạo
Với dữ liệu đầu vào của ma-nơ-canh là bản vẽ 3D đƣợc quột toàn thõn 3D Body Scanner và đƣợc xử l bằng phần mềm 3D Rapid form XO Redesign (XOR3).Qua bản vẽ 3D thể hiện rừ đặc điểm hỡnh dỏng bề mặt, kớch thƣớc của ma- nơ-canh. Cú hai phƣơng phỏp chớnh để chế tạo khuụn dƣơng ma-nơ-canh đú là đắp tƣợng và dựng cụng nghệ phay CNC.
Với phƣơng phỏp đắp tƣợng cú ƣu điểm dễ làm, giỏ thành gia cụng thấp nhƣng phƣơng phỏp này cú nhƣợc điểm khụng thể hiện chớnh xỏc đƣợc bề mặt của ma-nơ-canh so với dữ liệu quột.
Cụng nghệ phay CNC là một cụng nghệ hiện đại, gia cụng chớnh xỏc với bất kỳ bề mặt chi tiết nào và với hầu hết cỏc vật liệu cứng nhƣ kim loại, gỗ và nhựa nhiệt cứng. Giỏ thành chế tạo bằng cụng nghệ phay CNC cao.
Yờu cầu của khuụn dƣơng phải thể hiện chớnh xỏc đƣợc bề mặt 3D của ma-nơ- canh sai số chế tạo phải nhỏ, bề mặt nhẵn búng. Với những yờu cầu đú trong đề tài này tụi chọn cụng nghệ phay CNC để chế tạo khuụn dƣơng ma-nơ-canh. Để thực hiện gia cụng phay CNC chế tạo khuụn dƣơng ma-nơ-canh, cú thể sử dụng mỏy phay CNC 3. 4 hoặc 5 trục. Tuy nhiờn, trong nghiờn cứu, chỳng tụi đề xuất phƣơng ỏn sử dụng mỏy phay CNC 3 trục để gia cụng khuụn dƣơng ma-nơ-canh – đõy là phƣơng ỏn hiệu quả nhất, giỏ gia cụng hợp l , mỏy phay CNC 3 trục đang đƣợc nhiều doanh nghiệp gia cụng cơ khớ sử dụng và đỏp ứng đƣợc yờu cầu của quỏ trỡnh gia cụng khuụn dƣơng ma-nơ-canh về độ chớnh xỏc cũng nhƣ chất lƣợng của sản phẩm gia cụng.
3.1.2. Kết quả chọn nguyờn liệu
Với phƣơng phỏp gia cụng bằng mỏy phay CNC 3 trục thỡ cú nhiều nguyờn liệu để gia cụng nhƣ: gỗ, sắt, đồng, nhụm, thạch cao...
Thạch cao là nguyờn liệu dễ tỡm, giỏ thành thấp nhƣng thạch cao cú nhƣợc điểm dễ bị vỡ, khi gia cụng phay CNC tạo ra lƣợng bụi rất lớn do đú khụng đƣợc chọn gia cụng trờn mỏy CNC.
Sắt, đồng, nhụm là cỏc nguyờn liệu l tƣởng để gia cụng CNC nhƣng cỏc nguyờn liệu này rất đắt và chi phớ gia cụng cao do vậy tụi cũng khụng chọn cỏc nguyờn liệu này để làm khuụn dƣơng.
Trong đề tài nay tụi chọn gỗ là nguyờn liệu để gia cụng khuụn dƣơng ma-nơ- canh vỡ những l do sau:
- Trọng lƣợng của gỗ nhẹ hơn so với cỏc nguyờn liệu, sắt, đồng, nhụm. - Giỏ thành nguyờn liệu và giỏ thành gia cụng thấp, nguyờn liệu dễ tỡm.
- Gỗ phự hợp với gia cụng phay CNC và đỏp ứng đƣợc cỏc tiờu chớ của khuụn dƣơng ma-nơ-canh và thuận tiện cho quỏ trỡnh gia cụng cỏc nguyờn cụng tiếp theo nhƣ chế tạo khuụn õm.
3.1.3. Kết quả xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ chế tạo khuụn dƣơng ma-nơ-canh
Quỏ trỡnh gia cụng trờn mỏy phay CNC 3 trục cần thực hiện làm 2 lần. Lần một gia cụng thõn sau, lần hai gia cụng thõn trƣớc. Trƣớc khi gia cụng thụ, tiến hành gia cụng mặt phẳng chuẩn. Khi gia cụng thõn trƣớc cần thiết phải thực hiện gỏ thõn sau đó gia cụng lờn bàn mỏy. Để đảm bảo độ chớnh xỏc và ăn khớp giữa thõn trƣớc và thõn sau đó gia cụng, ta phải dựa vào tọa độ gốc đó xỏc định từ phiếu cụng nghệ đƣợc ghi lại khi gia cụng thõn sau để tớnh toỏn gỏ đặt và gia cụng thõn trƣớc. Bảng 3.1 trỡnh bày thụng số cụng nghệ gia cụng thõn trƣớc và thõn sau. Bảng 3.2 trỡnh bày một vớ dụ về phiếu cụng nghệ gia cụng cho một mẫu ma-nơ-canh.
Bảng 3.1. Cỏc thụng số cụng nghệ của quỏ trỡnh gia cụng chế tạo khuụn dương ma-nơ-canh trờn mỏy phỏy CNC 3 trục
1. Phay thụ: - Tốc độ vũng quay trục chớnh S = 1500 vũng/phỳt - Tốc độ bàn mỏy F = 1500 một phỳt - Chiều sõu cắt t = 3 mm - Dao phay ngún đƣờng kớnh D = 25 mm - Lƣợng dƣ gia cụng 2 mm 2. Phaytinh: - Tốc độ vũng quay trục chớnh S = 1800 vũng/phỳt - Tốc độ bàn mỏy F = 1600 một phỳt - Chiều sõu cắt t = 0,5 mm - Dao cầu đƣờng kớnh C = 16 mm
Bảng 3.2. Phiếu cụng nghệ gia cụng khuụn dương ma-nơ-canh
1. Thõn sau:
Gốc toạ độ: X: -550,35;Y: -234.54 Z: -300,03 a. D25 Gỏ dài 110mm.
Xột Z ở mặt cao nhất của phụi.
b. Sau khi chạy xong chạy đƣờng chuẩn, tọa độ : X: -550.35, Y: -54.54 c. C16: Gỏ dài 110 mm Xột Z từ mặt phẳng rộng 40 mm là: 59.8mm 2.Thõn trước: Gốc toạ độ: X: -603,21; Y: -245,51 Z: -285,78 a. D25: gỏ dài 110mm, kờ cầu 30 mm Xột Z từ mặt của bàn mỏy lờn : 250 mm b. C16: gỏ dài 110mm Xột Z từ mặt của bàn mỏy lờn : 250mm
Trờn cơ sở kế thừa kết quả xõy dựng cỏc mụ hỡnh 3D mụ phỏng cơ thể đối tƣợng học sinh nghiờn cứu, chỳng tụi đó tiến hành phay CNC chế tạo 1 chiếc khuụn dƣơng ma-nơ-canh cho cỡ số tối ƣu đại diện cho số đụng đối tƣợng học sinh tiểu học địa bàn thành phố Hà Nội. Kết quả của quỏ trỡnh phay CNC ma-nơ-canh đƣợc trỡnh bày minh họa trờn hỡnh 3.1 và 3.2.
Hỡnh 3.1. Kết quả quỏ trỡnh phay thụ và phay tinh nửa thõn sau của một mẫu khuụn dương ma-nơ-canh trờn mỏy phay CNC 3 trục
Hỡnh 3.2. Kết quả quỏ trỡnh phay thụ và phay tinh nửa thõn trước của một mẫu khuụn dương ma-nơ-canh trờn mỏy phay CNC 3 trục
Kết quả quỏ trỡnh xử l bề mặt sau phay CNC bằng bột bả matớt của khuụn dƣơng ma- nơ-canh nam đƣợc trỡnh bày ở hỡnh 3.4.
Hỡnh 3.3. Khuụn dương ma-nơ-canh hoàn thiện
Quy trỡnh chế tạo khuụn dƣơng ma-nơ-canh đƣợc thể hiện trến sơ đồ hỡnh 3.3.
Hỡnh 3.4. Sơ đồ quy trỡnh cụng nghệ chế tạo khuụn dương ma-nơ-canh
Chuẩn bị phụi gỗ gia cụng
Gỏ đặt phụi trờn bàn mỏy phay AMADA 3 trục Lập trỡnh gia cụng trờn phần mềm CATIA
Phay nửa thõn trƣớc Phay nửa thõn sau Chuẩn bị bản vẽ 3 D
3.1.4. Đỏnh giỏ chất lƣợng
Cú rất nhiều tiờu chớ đỏnh giỏ chất lƣợng khuụn dƣơng ma-nơ-canh nhƣng dƣới đõy tụi chỉ đỏnh giỏ chất lƣợng khuụn dƣơng ở cỏc yờu tố nhƣ: chất lƣợng nguyờn liệu sau gia cụng, kớch thƣớc, độ nhỏm bề mặt.
Nguyờn liệu dựng để gia cụng phay CNC là loại gỗ mớt sau khi gia cụng khuụn dƣơng khụng bị nứt vỡ, khụng cú khuyết tật, khụng co gút, cong vờnh, khụng mối mọt đảm bảo yờu cầu về chất lƣợng nguyờn liệu. Sau khi ra cụng nguyờn liệu khụng bị thay đổi về tớnh chất, độ bền đảm bảo cho cụng đoạn gia cụng tiếp theo.
Độ nhỏm bề mặt của khuụn dƣơng sau khi gia cụng đảm bảo độ nhỏm yờu cầu Rz = 20 àm.
Độ chớnh xỏc gia cụng phự hợp với sai số cho phộp của khuụn dƣơng. Dƣới đõy là bảng so sỏnh về kớch thƣớc giữa dữ liệu đầu vào và sản phẩm khuụn dƣơng sau khi hoàn thành của ma-nơ-canh nam cỡ 134/80.
Bảng 3.3. So sỏnh kớch thước gia cụng khuụn dương ma-nơ-canh
Đơn vị: mm TT Vị trớ đo Kớch bản vẽ 3D ma-nơ- canh Kớch thƣớc khuụn dƣơng ma-nơ-canh Dung sai 1 Rộng vai 305 304,8 -0,2 2 Vũng ngực 760 759,7 -0,3 3 Vũng bụng 665 664,7 -0,3 5 Vũng mụng 800 799,7 -0,3 6 Chiều dài thõn 70 719,5 -0,5
Dung sai của khuụn dƣơng vẫn nằm trong giới hạn cho phộp là 0,5mm nguyờn nhõn là do sau khi phay gỗ bị co gút.
3.2. Kết quả chế tạo khuụn õm ma-nơ-canh 3.2.1. Kết quả chọn phƣơng ỏn chế tạo 3.2.1. Kết quả chọn phƣơng ỏn chế tạo
Để gia cụng khuụn õm trờn cơ sở khuụn dƣơng vừa chế tạo chỉ cú một phƣơng phỏp duy nhất đú là gia cụng thủ cụng. Đối với phƣơng phỏp này thỡ cú hai nguyờn liệu phự hợp để gia cụng khuụn õm đú là vật liệu compozit và thạch cao. Khi chế khuụn õm phải chế tạo hai nửa khuụn sau đú dựng vớt cố định hai nửa khuụn lại với nhau lỳc đú ta đƣợc khuụn õm. Bề mặt phõn khuụn phải đƣợc chọn sao cho dễ lấy sản phẩm ra với khuụn õm ma-nơ-canh ta chọn bề mặt phõn khuụn ở hai bền sƣờn đõy là bề mặt ta cú thể dễ dàng lấy khuụn õm ra ngoài khuụn dƣơng và cũng rất dễ dàng cho quỏ trỡnh chế tạo sản phẩm ma-nơ-canh sau này.
3.2.2. Kết quả chọn nguyờn liệu
Cú hai nguyờn liệu dựng để gia cụng khuụn õm đú là thạch cao và compozit. Thạch cao cú nhƣợc điểm dễ vỡ nờn khụng đƣợc lựa chọn để làm khuụn õm. Do vậy chỉ cú compozit phự hợp với khuụn õm. Vật liệu compozit đƣợc tạo lờn từ nhiều vật liệu khỏc nhau nhƣ lớp nhựa nền, lớp tăng cƣờng, chất xỳc tỏc, chất phụ gia... dƣới đõy là kết quả lựa chọn nguyờn liệu cho vật liệu compozit.
3.2.2.1. Lớp nhựa nền
Nhựa dựng trong vật liệu composit là vật liệu biến dạng đƣợc và tƣơng thớch với sợi. Ngoài ra, nhựa nhiệt cần cú tỷ trọng nhỏ để cho vật liệu compozit cú cỏc đặc trƣng cơ học riờng cao. Cú hai loại nhựa polyme: nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt cứng.
Nhựa nhiệt cứng cú hai loại polyete khụng no và nhựa cụ đặc.
Nhựa nhiệt dẻo đƣợc chia làm hai loại: Nhựa nhiệt dẻo đại trà và nhựa diệt dẻo kỹ thuật. Nhựa nhiệt dẻo đại trà dựng để tạo cỏc kết cấu dạng ống, tấm, biến dạng...Trong số cỏc nhựa nhiệt dẻo, chỳng ta cú kể đến: polyclorua vinul (PVC), polyetylen, polypropylen, polyamit...
Nhựa ổn định nhiệt khỏc với cỏc loại nhựa trờn là khả năng chịu nhiệt cao. Loại nhựa này đƣợc sử dụng rộng rói trong lĩnh vực hàng khụng vũ trụ. Ta cú thể chia làm hai loại nhựa ổn định nhiệt: Polyimit và plystyryl pyridin.
Từ những phõn tớch ƣu nhƣợc điểm của vật liệu làm lớp nhựa nền ở chƣơng 2 ta thấy polyeste khụng no là loại vật liệu cú những ƣu điểm nhất phự hợp với việc sử dụng làm vật liệu khuụn õm ma-nơ-canh nhƣ: giỏ thành thấp, ổn định kớch thƣớc nờn sau khi chế tạo xong khuụn sẽ khụng bị sai số về kớch thƣớc. Khả năng gia cụng đƣợc trong ỏp lực thƣờng khỏc với nhựa phenol phải gia cụng dƣới ỏp lực cao và khả năng thẩm thấu vào sợi cao phự hợp với gia cụng thủ cụng bằng phƣơng phỏp xếp lớp. Loại nhựa polyeste khụng no đƣợc chọn là: Unsaturated Polyester Resin Polymal 8202PT (GP)
3.2.2.2. Lớp tăng cường
Lớp tăng cƣờng đƣợc sử dụng trong vật liệu compozit gồm nhiều lại khỏc nhau:
- Xột theo hỡnh dạng cú: lớp tăng cƣờng dạng hạt, dạng sợi, dạng vải (vải dệt, vải khụng dệt).
- Xột theo nguyờn liệu cú cỏc loại chớnh: thủy tinh, cỏc bon, aramit, gốm, thực vật, tổng hợp, kim loại.
Lớp tăng cƣờng phải đảm bảo yờu cầu bền, phự hợp với vật liệu nhựa nền và phải rẻ đõy là những tiờu chớ mà khi sản xuất khuụn õm và sản phẩm ma-nơ-canh cần tớnh đến. Sợi cỏc bon bền nhƣng giỏ thành cao, sợi sợi aramit cơ tớnh cao rẻ hơn sợi cỏc bon nhƣng liờn kết giữa sợi và nhựa khụng chắc chắn. Sợi thủy tinh cú giỏ thành rẻ hơn nhiều hai loại trờn và liờn kết rất tốt với lớp nhựa nền, và rất đa dạng về chủng loại nờn đƣợc sử dụng trong lớp tăng cƣờng. Do bề mặt của ma-nơ-canh khụng phẳng chủ yếu là cỏc đƣờng cong nờn lớp tăng cƣờng đƣợc dựng hai lại chớnh sợi thủy tinh và vải thủy tinh dạng vải khụng dệt. Trong đề tài tụi dựng sợi thủy tinh thụ 360 sản xuất Trung Quốc và sợi Mat KCC 300 sản xuất Hàn Quốc.
3.2.2.3. Chất xỳc tỏc
Chất xỳc tỏc cú tỏc dụng đúng rắn vật liệu nền. Cú ba loại chất xỳc tỏc chớnh đƣợc sử dụng trong vật liệu cụng nghiệp compozit:
+ Metil – etil – keton – peroxid (MEKP) (ở nhiệt độ thƣờng) + Ciclohexanon – peroxid (CHP) (ở nhiệt độ 900C)
+ Benzoil – peroxid (ở nhiệt độ 700C)
Do gia cụng khuụn và sản phẩm với phƣơng phỏp thủ cụng xếp lớp ở nhiệt độ thƣờng nờn chất xỳc tỏc Metil – etil – keton – peroxid (MEKP) đƣợc chọn vỡ điều kiện thực hiện của nú là ở nhiệt độ thƣờng cũn hai loại Ciclohexanon – peroxid (CHP) và Benzoil – peroxid gia cụng ở nhiệt độ cao.
3.2.2.4. Chất phụ gia
Hạt phụ gia cú tỏc dụng làm giảm giỏ thành của nhựa hoặc cải thiện một số tớnh chất của nhựa. Ngƣời ta hay dựng cỏc chất phụ gia sau:
+ Cacbonat: CaCO3.
+ Silic: nhận đƣợc sau khi nghiền cỏt thạch anh.
Cú rất nhiều chất phụ gia dựng trong vật liệu compozit trong đề tài chọn vật Cacbonat (CaCO3) phự hợp hơn cả vỡ vật liệu này rất phổ biến dễ tỡm, giỏ thành rẻ.
3.2.3. Kết quả xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ chế tạo khuụn õm ma-nơ-canh
Khuụn õm đƣợc phõn làm hai nửa: nửa trƣớc và nửa sau của ma-nơ-canh do vậy cần thực hiện lần lƣợt hai bề mặt khuụn đƣợc thể hiện trờn sơ đồ sau.
+ Xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ chế tạo khuụn õm thõn trước ma-nơ-canh
Hỡnh 3.5. Sơ đồ quy trỡnh chế tạo khuụn õm thõn trước ma-nơ-canh
Phun lớp chống dớnh lờn khuụn dƣơng
Xỏc định bề mặt phõn khuụn
Quỏ trỡnh xếp lớp Đặt lớp phủ trỏng Gien
Đặt lớp ngoài cựng
+ Xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ chế tạo khuụn õm thõn sau ma-nơ-canh
Hỡnh 3.6. Sơ đồ quy trỡnh cụng nghệ chế tạo khuụn õm thõn sau ma-nơ-canh
Phun lớp chống dớnh lờn khuụn dƣơng
Quỏ trỡnh xếp lớp Đặt lớp phủ trỏng Gien
Đặt lớp ngoài cựng
Quỏ trỡnh tạo lƣới Ghộp lồng khuụn thõn trƣớc