Cùng với sự hội nhập và phát triển của công nghệ CAD/CAM trong nước. Phần mềm Catia cũng dần được biết đến và dành được nhiều sự quan tâm của những nhà chuyên môn. Tuy nhiên, việc sử dụng phần mềm này hầu như chỉ gói gọn và phục vụ cho các công ty liên doanh hay các công ty 100% vốn đầu tư nước ngoài. Các nguyên nhân chủ yếu tác động đến việc sử dụng phần mềm này là:
- Yếu tố giá thành: CATIA là một phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE rất mạnh và nổi tiếng. CATIA luôn đứng ở vị trí hàng đầu trong bảng xếp hạng các phần mềm thiết kế và sản xuất dưới sự trợ giúp của máy tính. Do vậy, giá thành cho bộ phần mềm này cũng tương đối cao. Để có thể giảm bớt chi phí, IBM đã chia CATIA thành nhiều gói nhỏ, trong đó mỗi module sẽ đáp ứng cho các yêu cầu thiết kế và sản xuất riêng biệt. Tuy nhiên, việc phải chi trả vài chục nghìn đến vài trăm nghìn đô la cho chỉ một lisence là một câu hỏi lớn cho các nhà sản xuất trong nước.
- Mục đích sử dụng: Việc chỉ dừng lại cho việc thiết kế và sản xuất các sản phẩm cơ khí đơn giản cũng ảnh hưởng nhiều đến việc phát triển ứng dụng CATIA trong sản xuất. Nền sản xuất cơ khí trong nước vẫn chưa tạo ra nhiều các sản phẩm mang tính công nghệ cao, vì vậy thay vì sử dụng phần mềm CATIA giá thành cao, các công ty có thể sử dụng các gói phần mềm cấp trung và cấp thấp khác như SolidWorks, Inventor hay Auto Cad… vẫn đảm bảo đáp ứng được yêu cầu sản xuất lại giảm được chi phí đầu tư.
- Ý thức sử dụng phần mềm bản quyền: theo đánh giá của các tổ chức quốc tế, Việt Nam là một trong những nước dẫn đầu về tỷ lệ vi phạm bản quyền phần mềm với tỷ lệ lên tới 92 % cho các sản phẩm sở hữu trí tuệ và phần mềm bản quyền. Việc chỉ bỏ ra một số tiền rất nhỏ để sở hữu một bộ phần mềm bẻ khóa đã trở thành thói quen sử dụng cho không chỉ trong lĩnh vực học tập, giải trí cũng như
- 29 -
đào tạo và sản xuất. Điều này trên thực tế cũng có tác dụng thúc đẩy và giúp cho đại bộ phận người dùng có thu nhập thấp, đối tượng học sinh, sinh viên tiếp cận để nghiên cứu và học tập với các phần mềm giá thành cao. Nhưng đối với thực tế sản xuất, nó ảnh hưởng tiêu cực đến các doanh nghiệp cho việc tiếp cận đầy đủ các tính năng và ưu điểm vượt trội của phần mềm bản quyền so với phần mềm bẻ khóa cũng như mang đến hình ảnh không tốt và những hậu quả tiêu cực khác khi mà Việt Nam đang ngày càng hội nhập với quốc tế và vấn đề về bản quyền sản phẩm đang ngày càng được chú trọng.
Tuy còn gặp nhiều khó khăn trong việc triển khai ứng dụng các hệ phần mềm CAD/CAM nói chung và phần mềm CATIA nói riêng. Nhưng ta vẫn có những cơ sở lạc quan để tin tưởng rằng trong tương lai việc ứng dụng các phần mềm CAD/CAM sẽ được rộng rãi đi vào thực tiễn sản xuất, trong nghiên cứu giảng dạy.
Thực tế cho thấy nền kinh tế Việt Nam sau thời kỳ xóa bỏ bao cấp, đi vào hội nhập, tiến lên nền kinh tế thị trường theo định hướng XHCN đã không ngừng phát triển và ngày càng đạt được những thành tựu to lớn. Đặc biệt sau khi chính thức trở thành thành viên thứ 150 của tổ chức diễn đàn kinh tế lớn nhất thế giới WTO, nước ta ngày càng có điều kiện hơn nữa để đẩy mạnh sự phát triển trên tất cả các lĩnh vực.
Công nghiệp với vai trò tiên phong và mũi nhọn là ngành sản xuất cơ khí cũng không tách rời xu hướng phát triển đó. Để hoàn thành mục tiêu đến năm 2020, Việt Nam sẽ trở thành một nước công nghiệp hiện đại thì sứ mệnh tiên phong của ngành công nghệ cơ khí càng trở nên quan trọng và cấp thiết. Vì vậy, Nhà nước đã không ngừng đầu tư, phát triển đồng bộ tất cả các nguồn lực, từ con người, chất xám, trang thiết bị máy móc hiện đại cho đến trình độ quản lý tổ chức sản xuất. Nền sản xuất cơ khí cũng dần tập trung theo hướng đồng bộ và chuyên môn hóa. Tập trung nghiên cứu, thiết kế và sản xuất ra các sản phẩm công nghiệp mang tính công nghệ cao. Việc phát triển các hệ CAD/CAM hiện đại nói chung cũng như việc đầu tư, ứng dụng các phần mềm CAD/CAM trong sản xuất là một trong những yêu cầu cấp thiết để đáp ứng những đòi hỏi đó.
- 30 -
3.2.3. Giới thiệu các module thiết kế cơ khí trong CATIA
Trong Catia có nhiều module, các module này được phân nhóm trong 3 platform chính, gồm có:
Platform 1: có kích thước nhỏ nhất dành cho công việc thiết kế cơ bản. Platform 2: Bao gồm đầy đủ các công cụ thực thi phục vụ cho các công việc
thiết kế thông dụng nhất (CAD), thực hiện các quá trình mô phỏng, phân tích, tối ưu hoá trong thiết kế (CAE), các module lập trình gia công cho các máy điều khiển số từ 2,5 trục đến 5 trục… (CAM).
Platform 3: là plartform đặc biệt dành cho các công việc thiết kế chuyên biệt.
Các module thông dụng trong CATIA gồm có: CATIA – Drafting 1 (DR1)
CATIA – Mechanical Design 1 (MD1) CATIA – Mechanical Engineering 1 (ME1) CATIA – Sheet Metal Design 1 (SD1) CATIA – Sheet Metal Production 1 (SL1)
CATIA – Extended Mechanical Design 1 (XM1) CATIA – Styled Mechanical Design 1 (YM1) CATIA – Core and Cavity Design 2 (CV2) CATIA – Drawing Production 2 (DP2) CATIA – Hybrid Design 2 (HD2) CATIA – Mechanical Design 2 (MD2) CATIA – Mechanical Engineering 2 (ME2) CATIA – Mechanism Simulation 2 (MS2) CATIA – Sheet Metal Design 2 (SD2)
CATIA – Extended Mechanical Design 2 (XM2) CATIA – Styled Mechanical Design 2 (YM2) CATIA – Composites Design 3 (CD3)
- 31 -
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG THIẾT KẾ KHUÔN VỎ ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SAMSUNG GALAXY I5700
4.1. Tổng quan về công nghệ ép phun
4.1.1. Khái niệm chung về công nghệ ép phun 4.1.1.1 Thực chất công nghệ ép phun 4.1.1.1 Thực chất công nghệ ép phun
- Quá trình ép là quá trình gia công vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ hoặc nung nóng sơ bộ để tạo viên và định lượng sản phẩm vào trong khuôn. Sau đó ở nhiệt độ đủ xác định sau khi khuôn đóng, dưới áp lực sẽ ép vật liệu thành sản phẩm.
- Công nghệ ép phun thì vật liệu sẽ được đưa vào nung nóng trong các khoang nung nóng riêng đến khi vật liệu nhựa chảy ra, dưới tác dụng của Piston vật liệu sẽ được đẩy ra qua miệng phun vào khoang khuôn kín định hình sản phẩm. Sau khi nhựa định hình và đóng rắn, khuôn mở ra và đẩy sản phẩm ra ngoài. Máy gia công gọi là máy ép phun (Injection Machine).
- Cả 2 phương pháp trên hiện nay được sử dụng rất rộng rãi đặc biệt là công nghệ ép phun, có thể gia công các chi tiết từ nhỏ đến lớn. Thường dùng các loại nhựa là PE; PP.
4.1.1.2. Các thành phần cơ bản trong công nghệ ép phun
a. Máy ép phun và các thông số cơ bản
- Cấu tạo: Máy ép phun gồm các bộ phận cơ bản sau :
Hình 4.1- Các hệ thống của máy ép phun
- 32 -
+ Lực kẹp (tấn): Được tính bởi số tấn của lực khoá khuôn.Lực kẹp khuôn Fc được tính bằng công thức: Fc = 1,15.Pi.A với Pi(Kg/cm2) là áp lực phun; A(cm2) là diên tích bề mặt.
+ Dung tích phun: Được quy định cho dung tích mỗi lần bắn.
+ Tỷ lệ hoá dẻo: Thể tích của vật liệu được hoá dẻo trong thời gian cho trước.
+ Mức độ phun: Đó là tốc độ lớn nhất Max mà toàn bộ chất dẻo dự kiến có thể được phun qua ống mỏ vịt ở áp suất cho trước.
+ Áp lực phun: Đối với máy Piston thì đây là áp lực ở Piston phun. Đối với vít chuyển động qua lại áp lực này là ở vật liệu phía trước của vít.
+ Khoảng mở của máy: Khoảng mở cho phép của máy khi mở khuôn. - Quá trình ép phun : chu trình ép phun gồm bốn giai đoạn :
+ Giai đoạn kẹp (Claming phase): Khuôn đóng lại
+ Giai đoạn phun (Injection phase): Nhựa điền đầy vào khuôn.
+ Giai đoạn làm nguội (Cooling phase): Nhựa đông đặc lại trong khuôn. + Giai đoạn đẩy (Ejector phase) : Đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn.
b. Các bộ phận cơ bản trong công nghệ ép phun
- Bộ phận kẹp khuôn:
Hệ thống kẹp có chức năng đóng mở khuôn tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá trình làm nguội và đẩy sản phẩm rời ra khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép phun.
Hệ thống này bao gồm các bộ phận: Cụm đẩy của máy (Machanis ejectors); Cụm kẹp (Clamp cylinder); Tấm di động (Moveable platen); Tấm cố định (Stationary platen); Những thanh nối (Tie bars).
- 33 -
Hình 4.2- Bộ phận kẹp của máy ép phun
- Bộ phận phun nhựa:
Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua hệ thống cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy dẻo nhựa, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm. Hệ thống này gồm các bộ phận.
Hình 4.3- Bộ phun của máy ép phun
- Phiểu cấp liệu (Hopper): Chứa vật liệu dạng viên để cấp cho khoang trộn.
- Khoang chứa liệu (Baress): Chứa nhựa và để vít trộn chuyển động qua lại bên trong nó. Khoang trộn được gia nhiệt nhờ các băng cấp nhiệt. Nhiệt độ xung quanh khoang chứa liệu cung cấp từ 20% đến 30% nhiệt độ cần thiết để làm chảy lỏng vật liệu nhựa.
- Băng gia nhiệt.(Heater band): Giúp duy trì nhiệt độ khoang chứa liệu để nhựa bên trong khoang luôn ở trạng thái dẻo.
- 34 -
- Trục vít(Screw): Nằm trong lòng, khoang chứa liệu và là bộ phận hóa dẻo và đẩy nguyên liệu trong lòng vào khuôn.
Trục vít có cấu tạo gồm 3 vùng:
Hình 4.4- Cấu tạo trục vít
+ Vùng nhập liệu(feed zone): Ở gần phễu nhập liệu dùng để chuyển nguyên
liệu về phía trước, nguyên liệu mềm và bắt đầu chảy (50%L).
+ Vùng nén ép (transition zone): Ở giữa trục vít, dùng để nén nguyên liệu
dòng (25%L).
+ Vùng định lượng ( Metering zone): Trộn vào và tạo đồng nhất trước khi
phun vào khuôn (25% L).
- Bộ hồi tự mở hay van tự mở (Non – return – assemdly or non – return
– valve): Bộ phận này gồm có vòng chắn hình nêm đầu trục vít nó có chức năng tạo
ra dòng nhựa bắn vào khuôn. Khi trục vít lùi về thì vòng chắn hình nêm di chuyển về hướng vòi phun và cho phép nhựa chảy về phía đầu trục vít. Còn trục vít di chuyển về phía trước thì vòng chắn hình nêm xẽ di chuyển về phía phễu và đóng kín với seat không cho nhựa chảy về phía sau.
- Vòi phun (Hình 4.5): Có chức năng nối khoang trộn với cuống phun và phải có hình dạng bịt kín khoang trộn và khuôn. Trong quá trình phun nhựa lỏng
- 35 -
vào khuôn vòi phun phải thẳng hàng với bạc cuống phun và đầu vòi phun nên được lắp kín với phần lõm của bạc cuống phun thông qua vòng định vị để đảm bảo nhựa không bị phun ra ngoài và tránh mất áp.
Hình 4.5- Cấu tạo Vòi phun
4.1.2. Khuôn ép nhựa
4.1.2.1. Phân loại khuôn ép nhựaa. Khuôn hai tấm(Hình 4.6) a. Khuôn hai tấm(Hình 4.6)
Phương pháp dùng hai tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn, vì nó đơn giản. Tuy nhiên, đối với sản phẩm loại lớn không bố trí được miệng khuôn ở tâm, hoặc sản phẩm có nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn, cần nhiều miệng phun ở tâm thì kết cấu khuôn có thể thay bằng hệ thống khuôn ba tấm.
- 36 -
b. Khuôn ba tấm (Hình 4.7)
Khuôn 3 tấm được sử dụng khi cần thiết khi bố trí cổng nhựa ở trung tâm hoặc nhiều cổng nhựa cho các đường chảy riêng vào trong lòng khuôn. Đối với những chi tiết vách mỏng có dòng chảy nhựa rộng và dài. Hai hoặc nhiều cổng nhựa có hướng vào trong chi tiết có thể tạo nên lưu lượng dòng chảy bằng nhau, tránh được phân luồng dòng chảy. Khuôn 3 tấm phù hợp với nhiều trường hợp.
Khuôn ba tấm gồm: - Khuôn sau
- Khuôn trước - Hệ thống thanh đỡ
Nó sẽ tạo ra hai khoảng sáng khi nó mở ra, một khoảng sáng để lấy sản phẩm ra và khoảng sáng kia để lấy kênh nhựa ra.Nhược điểm của hệ thống khuôn 3 tấm là khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn rất dài, nó làm giảm áp lực khi phun khuôn và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thống kênh nhựa.
c. Khuôn nhiều tầng (Hình 4.8)
Khi yêu cầu một số lượng sản phẩm lớn và để giữ giá thành sản phẩm thấp, hệ thống khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử
- 37 -
dụng cho loại máy có kích thước nhỏ). Với loại hệ thống khuôn này chúng ta có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn.
Hình 4.8- Kết cấu khuôn nhiều tầng
4.1.2.2. Các bộ phận cơ bản của một khuôn ép phun
Hình 4.9-Kết cấu cơ bản của khuôn ép phun
- Hệ thống cấp nhựa (Hình 4.10):
- 38 -
- Hệ thống đẩy (Hình 4.11):
Hình 4.11-Hệ thống đẩy
Hệ thống làm mát (Hình 4.12):
- Kênh làm mát càng đặt gần bề mặt khuôn thì càng tốt khi đó cần chú ý đến độ bền cơ học của chi tiết.
- Các kênh làm mát cần đặt gần nhau.
- Đường kính kênh làm mát phải > 8 mm và giữ nguyên như vậy để tránh làm thay đổi tốc độ dòng chảy khi thay đổi tiết diện dòng chảy.
- Chia hệ thống làm mát làm nhiều vòng để tránh các kênh nhựa kéo dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ.
Chú ý đặc biệt đến việc làm mát những phần dầy của sản phẩm
- 39 -
- Hệ thống thoát khí
Khi nhựa được phun vào trong lòng khuôn thì toàn bộ khí trong lòng khuôn phải được thoát ra ngoài. Nếu bố trí hệ thống thoát khí không tốt sẽ làm cho sản phẩm sau khi ép phun có thể bị rỗ khí, các vết cháy trên bề mặt, không điền đầy hoàn toàn và đường hàn. Như vậy hệ thống thoát khí rất quan trọng vì nó cũng giúp định hình và tính thẩm mỹ cho sản phẩm
Hệ thống thoát khí được dùng phổ biến nhất là các rãnh thoát khí trên mặt phân khuôn và mài quanh ti lói (ti đẩy) sản phẩm…
- Quy trình thiết kế khuôn ép phun (Hình 4.13):
Quá trình thiết kế khuôn có thể được mô tả như hình.
Hình 4.13-Quá trình thiết kế khuôn
4.2. Ứng dụng phần mềm CATIA trong thiết kế khuôn vỏ điện thoại
Sam Sung Galaxy I5700
4.2.1. Giới thiệu chi tiết nắpvỏ điện thoại Sam Sung Galaxy I5700
Vỏ điện thoại SAM SUNG được sản xuất từ loại nhựa ABS (Arylonitrile Butadiene Styrene) có công thức cấu tạo:
- 40 - + Các thông số cơ bản - Tỉ trọng: 1,04 – 1,06 - Nhiệt độ biến dạng nhiệt: 60 – 1200C - Độ bền đứt: 350 – 600 Kg/cm2 - Độ dãn dài: 10 – 50% + Tính chất: Đồng trùng hợp, độ kết tinh thấp. - Độ bền nhiệt, độ bền va đập tốt hơn PS. - Tính chất phụ thuộc vào các thành phần đồng trùng hợp. + Ứng dụng
Làm suốt chỉ, nút tivi, vỏ tivi, vỏ máy giặt, vỏđiện thoại, cánh quạt điện, vỏ máy ảnh, vỏ vali,…
Ép đùn ra các loại tấm sử dụng cho nhiều phương pháp gia công khác nhau cho ra nhiều sản phẩm khác nhau.
Với tính chất của vật liệu nhựa ABS như vậy nên sau khi thiết kế xong theo kích thước đo được ta cần Scale sản phẩm thiết kế theo tỷ lệ co ngót nhựa trước khi thiết kế khuôn cho nó.
4.2.2. Phương pháptruy nhập phần mềm CATIA