2. Đèn chiếu 3. Bộ kết nối.
Hình 2.8. Các bộ phận làm việc chính của ATOS I (2M).
+ Khả năng di động:
ATOS I là thiết bị nhỏ và nhẹ. Kích thước của đầu đo và thiết bị điều khiển đều được giảm kích thước so với các thế hệ trước. ATOS I có thể kết nối với máy tính xách tay hoặc máy tính để bàn có hiệu năng cao. Toàn bộ hệ thống được đặt
1
3
trong 1 vali để thuận lợi trong di chuyển. ATOS I có thể dễ dàng thiết lập và sẵn sàng sử dụng trong vài phút. Cải thiện khả năng di động và giảm thời gian scan nên ATOS I đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng hàng ngày của các kỹ sư thiết kế và quản lý chất lượng sản phẩm.
+ Khả năng linh hoạt:
ATOS I có thể đặt cố định, gắn trên giá di động hoặc lắp ráp trên robot cho các ứng dụng kiểm tra tự động. Khi scan các sản phẩm nhỏ, có thể thay môđun tiêu chuẩn bằng môđun SO (Small Object) chỉ trong vài phút.
Hình 2.9. Khả năng linh hoạt của máy.
+ Ứng dụng:
Thiết kế gọn và khả năng scan rất nhanh nên ATOS I là một hệ thống di động ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
- Kiểm tra sản phẩm: hàng không, ôtô, tuabin, tấm kim loại, khuôn mẫu, đồ gia dụng.
- Thiết kế ngược: thiết kế 3D theo mẫu sản phẩm, thiết kế mô hình tính toán phần.
- Gia công nhanh: các mẫu vật hội họa, kiến trúc, các mô hình theo mẫu.
- Scan 3D: scan các sản phẩm trong đồ họa máy tính, y học, giáo dục…Tạo mô hình số cho các mẫu vật.
2.3.2. Quét mẫu chi tiết gioăng cao su.
Quá trình quét mẫu chi tiết vỏ máy khoan phá bằng máy scan hình ATOS I
Lắp ráp máy quét, bàn quét, hệ thống đường cáp truyền, khởi động máy tính. Đặt chi tiết lên bàn quét, nếu cần thiết có thể dùng đất sét (theo máy) để gá đặt chi tiết sao cho có thể quét được nhiều bề mặt, khe hốc.
+ Bƣớc 2: Chuẩn bị chi tiết mẫu.
Phủ lên bề mặt chi tiết một lớp sơn trắng, dán lên trên các bề mặt tạo nên chi tiết các điểm tham chiếu (hình tròn màu đen có chấm trắng ở giữa) và đặt chi tiết lên bàn quét (bàn quét này có thể xoay tròn và di chuyển được để có thể quét được ở mọi góc độ, quét nhiều lần).
Hình 2.10. Hệ thống máy.
+ Bƣớc 3: Khởi động máy scan ATOS I:
- Khởi động máy tính sau đó khởi động phần mềm ATOS v6.2.0-3
Hình 2.12. Giao diện làm việc của phần mềm ATOS v6.2.0-3.
+ Bước 4: Tiến hành scan chi tiết mẫu.
Hình 2.13. Kết quả quét mẫu thu được.
Như vậy đã hoàn thành công việc quét mẫu sản phẩm, tiếp theo Export sang file STL và thiết kế lại mô hình CAD cho chi tiết.
2.3.3. Xử lý dữ liệu quét trên phần mềm Rapidform.
- Nhập dữ liệu quét (Import file):
Nhập mô hình quét: từ màn hình làm việc, chọn Insert/Import rồi chọn file quét mô hình từ vị trí đã đặt.
Hình 2.14. Nhập dữ liệu quét vào phần mềm - Chỉnh sửa dữ liệu lưới điể (Mesh Editing):
Kích vào biểu tượng trên thanh Toolbar hoặc vào Tools/Mesh Tools, xuất hiện các biểu tượng trên thanh công cụ Toolbar như hình dưới đây:
Dùng các công cụ này để làm sạch bề mặt lưới, tùy từng mẫu quét mà sử dụng các công cụ chỉnh sửa thích hợp.
Để sửa lỗi do quá trình quét trên bề mặt lưới kích vào biểu tượng
hoặc kích theo đường dẫn Tools/Mesh Tools/Healing wizard, kích OK ở góc phải màn hình hoặc nhấn Enter để phần mềm tự động chỉnh sửa.
Các lỗi trên bề mặt tiếp tục được chỉnh sửa một cách tự động. Chọn
Tools/Mesh Tools/Fill Holes hoặc kích vào biểu tượng trên thanh Toolbar để điền đầy những lỗ hổng trên mô hình. Kích vào nút(Don`tClose Controls) để lựa chọn lỗ liên tục và kích lần lượt vào các lỗ hổng đó. Các lỗ hổng sẽ được điền đầy theo lựa chọn đi kèm: theo bề mặt phẳng, cong hay bề mặt trơn. Có thể dùng để nhận dạng và di chuyển tới các lỗ hổng.
Ta có thể sử dụng công cụ Tools/Mesh Tools/Global Remesh để tam giác hóa các bề mặt và nâng cao chất lượng cho các bề mặt. Kích hoạt tùy chọn Make Clean And Manifold Solid Mesh để máy tự động tạo một lưới sạch kín. Chỉ dùng tùy chọn này cho các lưới kín. Kích OK thu được các lưới tam giác có kích cỡ vừa phải và đều đặn.
Kích chọn Tools/Mesh Tools/Decimate hoặc kích biểu tượng để giảm bớt số lượng các mặt bằng việc hợp nhất các đỉnh. Lựa chọn mức độ giảm là 50%.
Kích chọn Tools/Mesh Tools/Enhance hoặc kích vào biểu tượng để loại bỏ các nhiễu (làm min bề mặt).
Kích chọn vào biểu tượng hay Tools/Mesh Tools/Optimize Mesh để tối ưu dữ liệu lưới.
Sau cùng là kích vào nút OK ở góc dưới bên phải màn hình để thoát khỏi chế độ Mesh. Tiếp tục chuyển sang bước thứ hai: Xây dựng bề mặt.
Phân mảng vùng dữ liệu.
Kích vào biểu tượng Region Group trên thanh Toolbar hoặc theo đường dẫn Tools/Region Tools, trên thanh Toolbar xuất hiện các biểu tượng sau, tương ứng với các công cụ cho việc phân vùng.
Để phân vùng một cách tự động như các vùng màu dưới đây , kích hoạt biểu
tượng (Auto Segment ) và nhấn nút OK .
Hình 2.16. Phân vùng tự động bằng công cụ Auto Seginent.
Việc phân vùng tự động chưa hoàn chỉnh vì có nhiều mặt tự do, khó cho việc thực hiện các bước sau này, do đó tiếp tục việc phân vùng bằng tay.
Chọn Tools\Mesh tools\Spilt. Chuyển con trỏ chuột sang chế độ Paint Brush (kích hoạt Select\Mode\Pain Brush). Giảm kích cỡ của chổi rồi phân những vùng lớn thành vùng nhỏ hơn, theo những định dạng cơ bản: mặt phẳng, phần mặt trụ, mặt tự do có hình dạng đơn giản nhất. Kết hợp với các công cụ Remove, Append để chỉnh sửa, được kết quả cuối cùng.
2.3.4. Xây dựng mô hình CAD cho gioăng cao su
Tạo Sketch1 (Mesh) bằng cách vào chế độ làm việc Mesh Sketch: kích vào biểu tượng trên thanh Toolbar hoặc theo đường dẫn Insert/Mesh Sketch.
Chọn mặt phẳng tham chiếu (phác thảo cơ bản) trong mục Base Plane là Plane1.
Sử dụng các lệnh sau trên thanh công cụ để vẽ lại biên dạng Sketch1:
Hình 2.18. Phác thảo biên dạng Sketch1.
Tiếp theo dùng lệnh Extrude để tạo khối solid từ sketch1 vừa phác thảo. Kích vào biểu tượng (Extrude) trên thanh công cụ Chọn khối cơ bản trong mục
Base Sketch là Sketch1 Chọn phương pháp đùn ở mục Method là Up toRegion
Kích chọn bề mặt cần đùn tới Kích chuột trái kết thúc câu lệnh. Tạo được khối solid bao quanh chi tiết.
.
Hình 2.20. kết quả tạo khối bao quanh bên ngoài bằng lệnh Extrude
Hình 2.21. Phân tích độ chính xác của sản phẩm thiết kế
Hình ảnh trên cho ta thấy độ chính xác của chi tiết thiết kế so với dữ liệu quét 3D . Màu xanh hiển thị độ chính xác trong miền dung sai cho phép.
2.4. Vật liệu và công nghệ chế tạo gioăng cao su
2.1.1. Vật liệu cao su
Cao su là vật liệu Polyme có tính chất biến dạng đàn hồi, nó có các tính chất của hợp chất cao phân tử. Vật liệu cao su ứng dụng ở thời kỳ ban đầu (từ thế kỷ 17) có nguồn gốc tự nhiên. Do đòi hỏi ngày càng cao của sản xuất và nhờ sự phát triển của hoá học hiện đại, từ sau những năm 1930, nhiều loại cao su tổng hợp ra đời, chiếm lĩnh một phần thị trường cao su. Hiện nay tỷ lệ cao su tự nhiên so với cao su
tổng hợp trên thị trường thế giới ổn định mở mức (30 34)% cao su tự nhiên và (70 66)% cao su tổng hợp.
Ngày nay có khoảng 30.000 mặt hàng cao su trong đời sống, theo số liệu 1999 đạt khoảng 17 triệu tấn
Mức tiêu thụ cao su Năm 1999
Cao su tự nhiên NR 5.594.000 tấn Cao su tổng SR 11.501.000 tấn
Tổng số 17.095.000 tấn
Bảng 2.1. Số liệu tiêu thụ các sản phẩm cao su Số liệu này tăng nhanh hàng năm là 4% 6 %.
Phạm vi ứng dụng được phân bố như sau: Xăm, lốp 40% 60% Cao su kỹ thuật 15% 23% Giày dép 6% 20% Cao su xốp 3,5% 4% Bọc và cách điện 5% 5,5% Các sản phẩm khác7% 11%
Hình 2.22. Đường cong ứng suất – biến dạng lý tưởng cho kim loại, chất dẻo thông thường và vật liệu đàn hồi (elastome).
Độ dãn dài đàn hồi cao của cao su thường được kết hợp với độ cứng vững và độ bền thấp. Kim loại và chất dẻo thông thường sẽ có độ cứng vững cao hơn, độ bền cao hơn cao su. Đường cong ứng suất lý tưởng cho kim loại, chất dẻo thông thường và cao su được minh họa trong Hình 2.22[6].
Các yêu cầu của sản phẩm gioăng kính ô tô tải: - Sản phẩm phải có độ bóng đẹp .
- Chi phí pha trộn nguyên liệu thấp, hiệu quả cao. - Có khả năng bịt kín tốt.
- Có khả năng chịu thời tiết và chịu nhiệt tốt.
- Với chức năng cố định kính, duy trì hình dạng tốt.
Vật liệu gia công gioăng cao su: sử dụng loại nguyên liệu EPDM hoặc EPDM/SBR. Có thể mua nguyên vật liệu như cao su, bột than, chất xúc tiến và các chất khác để tự pha trộn, nhưng mua cao su trộn sẵn (CMB) là thuận tiện nhất. §é
cứng phải đạt 90 ( Shore A), độ dãn dài tối thiểu là 100(%).
2.4.2. Công nghệ gia công các sản phẩm gioăng cao su
Gia công sản phẩm gioăng cao su thông thường sử dụng phương pháp đùn liên tục.Phương pháp đùn được áp dụng để sản xuất các sản phẩm cao su có chiều dài lớn. Trong đó vật liệu cao su ở trạng thái chảy nhớt được máy đùn trục vít đẩy liên tục qua một khe hở có tiết diện nhất định gọi là đầu tạo hình (khuôn đùn sản phẩm). Bằng cách thay đổi đầu tạo hình hoặc kết hợp với các bộ phận xử lý phôi đùn khác nhau, máy đùn có thể sản xuất ra nhiều mặt hàng khác nhau như: màng mỏng, tấm phẳng, sợi, thanh, ống, bọc cáp và dây dẫn điện, các sản phẩm ống rỗng, lưới, gioăng kính ô tô, gioăng kính dân dụng...
Hình 2.23. Dây truyền đùn gioăng cao su [6].
Máy đùn trục vít được chế tạo theo tiêu chuẩn, còn đầu tạo hình (khuôn đùn) thường xuyên thay đổi, được thiết kế rất đa dạng theo yêu cầu của sản phẩm.
a. Máy đùn trục vít.
Máy đùn trục vít có nhiều loại, tuỳ theo công dụng và vật liệu gia công mà người ta chọn loại máy thích hợp. Phân loại máy đùn trên cơ sở sau:
- Theo số trục vít hoạt động.
Máy đùn trục vít có thể có một hay nhiều trục vít (thường là 2 hoặc 3 vít). Đối với máy đùn nhiều trục vít, các trục vít có thể quay ăn khớp hoặc không ăn khớp, cùng chiều hoặc ngược chiều. Do cấu tạo phức tạp, nhất là bộ truyền động nên máy đùn nhiều trục vít ít được sử dụng trong công nghiệp đùn tạo hình mà thường dùng để trộn và nhựa hoá hỗn hợp nhiều cấu tử.
- Theo công dụng.
Theo công dụng thì được chia nhiều loại như: Máy đùn gia công chất dẻo, máy đùn gia công cao su, máy đùn sản xuất màng mỏng, ống... Đối với mỗi loại công dụng, đòi hỏi phải có 1 cấu tạo thích hợp để đảm bảo tính gia công tốt nhất. Việc dùng lẫn lộn nhau, không những không có hiệu quả kinh tế mà đôi khi không thực hiện được các quá trình kỹ thuật theo yêu cầu .
b. Đầu đùn tạo hình.
+ Định nghĩa đầu tạo hình:
Đầu tạo hình là một bộ phận được lắp vào phía trước của máy đùn để tạo hình cho sản phẩm.
- Yêu cầu quan trọng của đầu tạo hình là trên bất kỳ mặt cắt ngang nào dòng vật liệu dịch chuyển với một tốc độ không đổi và các vị trí thay đổi không được phép đột ngột. Tại các vị trí này dòng chảy có thể bị ngưng trệ gây ra sự phân huỷ nhiệt.
- Để tăng thêm áp lực trong máy, ở giữa đầu tạo hình và trục vít phải lắp thêm chi tiết tạo ra sức cản.
- Các giai đoạn cơ bản diễn ra trong đầu tạo hình:
- Giai đoạn chuyển dòng: Trong giai đoạn này chất dẻo được chuyển từ mặt cắt ngang hình vành khăn sang mặt cắt ngang gần với biên dạng bề ngoài của sản phẩm.
- Giai đoạn tạo hình: Làm cho hình dạng dòng chảy chất dẻo tiếp nhận hình dạng mặt cắt ngang của sản phẩm cần sản xuất .
- Giai đoạn là phẳng (chuốt): Làm cho hình dạng của dòng chất dẻo ổn định.
+ Phân loại đầu tạo hình:
- Đầu đùn ống và các sản phẩm định hình rỗng, người ta sử dụng các đầu tạo hình bên trong có lõi. Các chi tiết cố định lõi sẽ tách dòng chảy gây ra sự bất đẳng hướng dòng chảy. Để khắc phục tình trạng này người ta thiết kế khe hở của chi tiết định vị lõi lớn hơn khe hở tạo ra chiều dày của ống hoặc chi tiết rỗng. Đầu tạo hình được thiết kế có đường để không khí được thổi vào giữa lõi với áp lực cao để tạo đường kính trong.
- Đầu đùn màng mỏng. - Đầu tạo hình có lớp phủ.
- Đầu tạo hình các loại gioăng kính ô tô, gioăng kính dân dụng.
+ Một số điểm quan trọng cần chú ý khi thiết kế đầu tạo hình:
- Đối với đa số vật liệu Polyme có một giá trị ứng suất trượt tới hạn khoảng 4.105pa, nếu vượt quá giá trị này sẽ có những hiệu ứng xấu đối với chất lượng sản phẩm như nứt nẻ bề mặt, sản phẩm bị xoắn hay đứt đoạn.... Do đó, khi thiết kế đầu tạo hình, tốt hơn hết là giữ cho ứng suất trượt < 4.105pa. Ngoài ra để tránh tạo ra những điểm dừng của dòng chảy và giảm ứng suất trượt khi gia công, đầu vào của bộ phận dẫn cao su lỏng không nên để vuông góc mà phải gia công theo dòng chảy, thường là với một góc 200
- Hiệu ứng chảy rối có thể kéo dài từ đầu vào đến đầu ra, gây ra hiện tượng xấu đối với sản phẩm, nên chiều dài bộ phận này phải đủ lớn để dòng chảy ổn định lại trước khi đến đầu ra.
- Khi nhựa đi qua đầu tạo hình (khuôn đùn) thì phần áp năng sẽ chuyển (20 25)% cho việc tiêu tốn sự giãn nở, phần còn lại sẽ bị tiêu hao dưới dạng nhiệt ma sát nội, khoảng 1,60
C cho 70 kg/cm2. Phần lớn năng lượng này tiêu tốn ở vùng có vận tốc trượt cao, tức ở gần thành đầu khuôn đùn. Hậu quả là nhiệt độ vùng này cao hơn phần còn lại dẫn đến hiệu suất giảm và năng suất đùn tăng lên. Người ta định lượng khoảng 7% cho sự giảm áp 70kg/cm2. Sự gia nhiệt do ma sát của cao su lỏng, ngoài việc tăng năng suất máy đùn, nó còn làm giảm áp suất trong đầu tạo hình (áp suất ở đầu vít). Để có số liệu cho việc tính toán ban đầu chế độ hoạt động của máy đùn, người ta thường sử dụng phương trình dòng chảy chất lỏng của Newton để mô tả đặc tuyến của đầu tạo hình [17],[18].
D D W P K Q . . Trong đó:
K: Hằng số đầu tạo hình, phụ thuộc hình dạng hình học đầu tạo hình. W: Trở lực của đầu tạo hình
K
W 1 đối với đầu tạo hình đơn giản.
D
: Độ nhớt biểu kiến (Độ nhớt Mooney) của nhựa lỏng trong đầu tạo hình.
Ví dụ:
- Đối với đầu tạo hình hình trụ:
L R 8 . 4
- Đối với đầu tạo hình khe hẹp:
L H W . 12 . 3 - Đối với đầu tạo hình sản xuất ống:
L R R R R . 12 ) )( ( 0 1 0 1 3