ứng dụng proe engineer để thiết kế khuôn thổi chai nhớt và dùng blowview 8 0 để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm

Đây là một đề tài rất hay, nó vừa giúp chúng em thực hành thiết kế, tính toán khuôn nhựa, vừa yêu cầu nghiên cứu sử dụng hiệu quả phần mềm Blowview–Một phần mềm hỗ trợ mô phỏng quá trình

LỜI MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển và kèm theo đó là nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng cao hơn Nghành sản xuất đồ gia dụng và công nghiệp cũng nhờ đó mà phát triển đi lên, trong đó không thể không nói đến nghành nhựa

Sự hiện diện của các sản phẩm nhựa trong đời sống với vô số những ưu điểm nổi trội hơn so với các sản phẩm cùng loại, nhưng được làm từ các loại vật liệu khác đã nói lên tiềm năng to lớn của nghành nhựa trong tương lai Công nghệ thổi chai cũng là một trong những lĩnh vực quan trọng hàng đầu của ngành nhựa Hiện nay người ta không những yêu các loại sản phẩm thổi phải có mẫu mã đẹp, đa dạng mà họ còn quan tâm nhiều đến chất lượng của nó, nhất là trong lĩnh vực công nghiệp

Trong khuôn khổ luận văn này chúng em sẻ thực hiện đề tài

“Ứng dụng Proe/Engineer để thiết kế khuôn thổi chai nhớt và dùng Blowview 8.0 để tối ưu hoá chất lượng sản phẩm” Đây là một đề tài rất hay, nó vừa giúp chúng em thực hành thiết kế, tính toán khuôn nhựa, vừa yêu cầu nghiên cứu sử dụng hiệu quả phần mềm Blowview–Một phần mềm hỗ trợ mô phỏng quá trình thổi và tìm ra giải pháp tối ưu nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA

1.1 Tổng quan về ngành nhựa

1.1.1 Tình hình phát triển ngành nhựa trên thế giới

Ngành nhựa ra đời sau chiến tranh thế giới thứ hai, và bắt đầu phát triển từ thập niên 60 cho đến nay Trên thế giới hiện nay sản phẩm nhựa được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực từ ngành công nghiệp cho tới dân dụng

Vật liệu nhựa (chất dẻo) đã chứng tỏ được khả năng đa dạng và đa dụng của mình trong đời sống con người Vật liệu nhựa có những ưu điểm vượt trội so với các loại vật liệu khác như: sắt, thép, gỗ… là ở chỗ bền, chịu được môi trường khắc nghiệt, không ăn mòn hóa học có tính chất cơ học tốt, và đặc biệt dễ gia công tạo được những hình dáng phức tạp thích hợp với thị hiếu của mọi người, sản xuất với số lượng lớn, hiệu quả kinh tế cao Vì thế ở các nước phát triển sản xuất chất dẻo trở thành một trong những ngành mũi nhọn

Ở châu Á, công nghệ sản xuất nguyên liệu và sản phẩm nhựa đã tích cực hỗ trợ cho sự phát triển kinh tế trong khu vực, phục vụ chủ yếu cho ngành tin học, điện tử, sản xuất ôtô, xe gắn máy, đồ chơi trẻ em, dụng cụ gia đình Nhu cầu nhựa trên thị trường tại Đông Á rất lớn chiếm khoảng 1/3 sản lượng nhựa trên thế giới Nhìn chung Đông Á tập trung ba lĩnh vực lớn là: Bao bì, điện tử và xây dựng, ba lĩnh vật này chiếm 62% sản lượng nhựa khu vực

Trong đó đứng đầu là ngành sản xuất bao bì chiếm 39%, xây dựng 12%, điện tử 11%, điện gia dụng 11%, may mặc 8%, nông nghiệp 3%, và các ngành khác 16% [Việt Nam plastic 11-1996]

Trong công nghệ viễn thông, nhựa dùng để sản xuất cáp quang, vỏ máy điện thoại

Trong ngành vận tải, vật liệu nhựa composit dùng làm các vỏ tàu rất có hiệu quả nhẹ bền đẹp thay thế được các tàu gỗ làm giảm đáng kể việc khai thác gỗ, bảo

Trong ngành xây dựng, người ta đã dần dần thay thế một số sản phẩm làm bằng gỗ, sắt, … như tấm thanh định hình để làm khung cửa, tấm lót trần…

Trong dân dụng, sản phẩm nhựa đã đi sâu vào những chi tiết nhỏ nhất như chén, đĩa, chậu, xô, chai, lọ, bàn ghế, bàn chải đánh răng, túi xách, …

Ở Hoa Kỳ, với nền công nghiệp hiện đại, chất dẻo đã được thay thế cho gỗ, bêtông, thép … Theo thống kê, chất dẻo đã vượt qua gỗ vào những năm đầu thập niên 70 Khối lượng hàng bán ra tăng từ năm tỷ pound ở năm 1960 tới mười tỷ pound ở năm 1965, tăng tới hai mươi tỷ pound vào năm 1972 và bốn mươi lăm tỷ pound vào năm 1980 [11]

1.1.2 Tình hình ngành nhựa ở Việt Nam

Trước sự phát triển mạnh mẽ như vũ bảo của ngành nhựa thế giới, ngành nhựa Việt Nam trong những năm gần đây đã có tốc độ phát triển khá cao, và bắt đầu hồi sinh từ năm 1989 Tổng sản lượng nhựa tăng từ 50.000 tấn (năm 1989) lên 400.000 tấn năm 1996 Tổng sản lượng tăng trưởng bình quân 35%/năm, trong khoảng năm 1989 ÷ 1998 và mức tăng sản phẩm nhựa tính theo đầu người từ 0,9kg lên 2,8kg Tổng số vốn đầu tư nước ngoài và trong nước đạt 2 tỷ USD, trong đó đầu

tư trong nước 300 triệu USD Nhờ có đầu tư mà máy móc thiết bị được thay mới cũng như công nghệ sản xuất khuôn mẫu được nâng cao nhờ ứng dụng được những phần mềm như Pro/Engineer, Cimatron, MasterCam, SoildWork… với máy móc CNC hiện đại, thiết kế và chế tạo khuôn tự động, chính xác Theo đánh giá của các ngành kinh tế kỹ thuật, ngành nhựa Việt Nam đạt 95% tự động hoá thiết bị máy móc Vì vậy sản phẩm nhựa của Việt nam sản xuất ra có mẫu mã đẹp, chất lượng sản phẩm đã được nâng cao Đặc biệt là những năm gần đây, hàng tiêu dùng và một số mặt hàng công nghiệp được thay thế bằng các sản phẩm nhựa vừa nhẹ, bền, đẹp, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng, có khả năng cạnh tranh vói sản phẩm của các nước khu vực như : Thái Lan, Đài Loan, Trung Quốc… do đó nhu cầu sản phẩm nhựa ở nước ta hiện nay rất cao Một số công ty lớn như : Duy Tân, Đô Thành, Rạng Đông, Tân Tiến, Chợ Lớn, Phát Thành….Thường chỉ đáp ứng được những sản phẩm dân dụng và tập trung chủ yếu ở thành phố Hồ Chí Minh Theo thống kê chưa đầy đủ, sản phẩm nhựa ở thành phố Hồ Chí Minh chiếm khoảng 80% tổng sản phẩm trên toàn quốc, các tỉnh phía bắc tập chung chủ yếu tại Hà Nội,

Hải Phòng chiếm khoảng 14 -15% tổng sản phẩm, các tỉnh miền trung tập trung chủ yếu ở Quảng Nam Đà Nẵng chiếm khoảng 5 ÷ 6% tổng sản phẩm nhựa [11] Nhìn chung, tốc độ phát triển của ngành nhựa nước ta khá nhanh Các công ty nhựa trong nước đáp ứng được về số lượng và chủng loại sản phẩm, nhưng chủ yếu là sản phẩm dân dụng với chất lượng chưa cao Do vậy ngành nhựa Việt Nam cần phấn đấu hơn nữa để đến năm 2010 phải đạt 1,8 triệu tấn, chỉ số chất dẻo trên đầu người phải đạt được 50 kg/người và cần chuyển đổi cơ cấu sản phẩm, từ đồ dùng gia đình chuyển sang đồ dùng điện tử, thông tin, vật liệu xây dựng, vật liệu bao bì, công nghiệp … Từ tiêu thụ trong nước chuyển sang tiêu thụ nước ngoài, từ mô phỏng sản phẩm sang thiết kế sản phẩm mới Hơn nữa Việt Nam đã ký kết hiệp định thương mại song phương với Hoa Kỳ mở đường cho thị trường Việt Nam khai thác một lãnh vực xuất khẩu rộng lớn và khu mậu dịch tự do Đông Nam Á AFTA bắt đầu hoạt động từ năm 2003 Việt Nam mở cửa thị trường cho hàng hoá lưu thông tự do trong khu vực

Ngoài ra, trong kỳ họp ở Singapore của liên đoàn nhựa khối ASEAN, nước ta được giữ chức chủ tịch hiệp hội nhựa ASEAN từ năm 2001, việc này tạo điều kiện cho ta mở rộng mối quan hệ không chỉ với các nước ASEAN mà còn với các nước ngoài khu vực giúp ta tiếp cận được với thị trường thế giới Như vậy, so với thế giới và khu vực, ngành nhựa của ta vẫn còn yếu nhưng với tốc độ phát triển và nhu cầu như hiện nay thì chẳng mấy chốc ngành nhựa Việt Nam có thể vững mạnh

1.2 Sự cần thiết phải ứng dụng phần mềm CAD/CAM Pro/Engineer

1.2.1 Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống

Theo công nghệ truyền thống, các mặt cong 3D phức tạp được gia công trên máy vạn năng theo phương pháp chép hình, sử dụng mẫu hoặc dưỡng Nên hạn chế của qui trình này là:

- Khi gia công trên máy thông thường các bước gia công chi tiết do người thợ thực hiện bằng tay như : điều chỉnh số vòng quay, lượng chạy dao kiểm tra vị trí dụng cụ cắt để đạt được kích thước như trên bản vẽ nên khó đạt độ chính xác gia

công do phụ thuộc vào tay nghề của người đứng máy và do sai số của mẫu dùng cho quá trình chép hình được phóng đại

- Dễ làm sai do nhầm lẫn hay hiểu sai

- Năng suất thấp do mẫu được thiết kế theo phương pháp thủ công, tiềm năng sáng tạo của người thiết kế chưa phát huy hết do việc vẽ bản vẽ, tra cứu, tính toán bằng tay, và qui trình được thực hiện tuần tự như: Tạo mẫu sản phẩm → Lập bản vẽ chi tiết → Tạo mẫu chép hình → Gia công chép hình

1.2.2 Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM

1.2.2.1.Vài nét về công nghệ CAD/CAM

Để có thể tăng năng suất, giảm giá thành chế tạo, sản phẩm chất lượng cao, tiết kiệm được thời gian thì các nhà sản xuất cần phải vận dụng những thành tựu của công nghệ hiện đại, để tăng năng suất thiết kế, chế tạo đó chính là: “Công nghệ CAD/CAM” và kỹ thuật điều khiển chương trình số (Computer Numerical Control – CNC)

- CAD (Computer Aided Design): Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử Hệ thống CAD giúp phân tích, tính toán, thiết kế 2D, 3D, sửa đổi dễ dàng

Thị

trường

Ý tưởng về sản phẩm

Vẽ và Thiết kế Mẫu sản phẩm

Bản vẽ kỹ thuật

Mẫuchép hình

Đặt mua thiết bị

Gia công Chép hình Kiểm tra

chất lượng

trong khi thiết kế các sản phẩm, có thể lưu trữ dữ liệu dễ dàng, hơn nữa nhờ được kết nối với mạng mà có thể truyền dữ liệu đi bất cứ nơi nào trên thế giới một cách nhanh chóng và chính xác

- CAM (Computer Aided Manufacturing): Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử, cùng với phần mềm thích hợp để lập kế hoạch, quản lý, điều khiển dựa trên cơ sở dữ liệu sản phẩm đã thiết kế từ CAD tạo ra các lệnh từ máy tính truyền tính hiệu cho máy gia công CNC tự động thực hiện một cách chính xác quá trình gia công

Theo dõi và điều khiển trực tiếp của CAM: máy tính được ghép nối trực tiếp với máy gia công CNC để thực hiện việc theo dõi và điều khiển các quá trình sản xuất sản phẩm

Trợ giúp sản xuất: đây là những ứng dụng gián tiếp, trong đó máy tính được dùng để lập kế hoạch, tiến độ, dự báo, cung cấp thông tin, đưa ra các chỉ thị quản lý và điều hành công việc sản xuất

Nói chung về mặt công nghệ, sự khác biệt cơ bản giữa gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống và công nghệ CAD/CAM là thay thế tạo hình theo mẫu sản phẩm bằng cách mô hình hóa hình học sản phẩm Kết quả là mẫu chép hình và công nghệ gia công chép hình được thay thế bằng mô hình hình học số (Computational Geometric Model – CGM) và gia công điều khiển số (CAM) [13] Sau đây là những ưu điểm nổi bậc của công nghệ này:

- Thiết kế các sản phẩm có hình dạng phức tạp trong không gian 3D Tạo bản vẽ và tự động xác định kích thước Cho phép liên kết động giữa bản vẽ 2D và 3D có thể hiệu chỉnh kích thước sản phẩm dễ dàng

- Mô phỏng các đường chạy dao chính xác dùng cho công nghệ gia công trên các máy CNC và truyền chương trình gia công qua các máy gia công CNC qua mạng máy tính

- Có khả năng lựa chọn chế độ gia công thích hợp như gia công thô, bán tinh và tinh, nên bề mặt gia công trở nên chính xác và tinh xảo hơn

- Xây dựng định mức lao động, lập kế hoạch cung ứng vật tư

- Kiểm tra chất lượng sản phẩm tự động bằng máy tính chẳng hạn như việc dò khuyết tật của sản phẩm qua máy tính

- Dễ dàng lưu trữ, sửa đổi tạo ra sản phẩm mới dựa trên những ý tưởng của sản phẩm cũ Khả năng nhầm lẫn bị hạn chế Nhất là thời gian toàn bộ thực hiện qui trình giảm đi đáng kể

Tùy theo quy mô sản xuất của mỗi doanh nghiệp mà CAD/CAM được ứng dụng có mức độ vào những khâu trong quá trình sản suất Đối với một doanh nghiệp lớn, hiện đại thì CAD/CAM đã được ứng dụng vào hầu hết mọi khâu của quá trình

Sự xuất hiện và phát triển của hệ thống CAD/CAM đã làm cho bộ mặt của ngành cơ khí nói chung và trong ngành khuôn mẫu nói riêng thay đổi rõ rệt, cho phép sản xuất những sản phẩm có độ phức tạp cao mà vẫn đạt được độ chính xác mong muốn, độ bóng bề mặt tốt, sản phẩm đồng đều …

1.2.2.2 Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM

Công nghệ CAD/CAM với những thành tựu của công nghệ thông tin, công nghệ điện tử, và kỹ thuật điều khiển số đã ảnh hưởng lớn tới công nghệ thiết kế và gia công tạo hình như :

a) Bản vẽ kỹ thuật : Được tạo ra từ hệ thống vẽ và thiết kế CADD (Cumputer Aided Drafting và Drawing)

b) Mẫu thủ công được thay thế bằng mô hình hoá hình học (Geometic Modeling) trực tiếp từ giá trị lấy mẫu 3D

c) Mẫu chép hình được thay thế bằng mô hình toán học – mô hình hình học số lưu trữ trong bộ nhớ máy tính

d) Gia công chép hình đuợc thay thế bằng gia công điều khiển chương trình số (CAM)

1.2.3 Sự cần thiết phải ứng dụng phần mềm CAD/CAM Pro/Engineer trong sản xuất khuôn mẫu

1.2.3.1 Chọn lựa phần mềm

Hiện nay, trên thế giới có hàng trăm phần mềm CAD/CAM đang được sử dụng Ở Việt Nam cũng không ít như: Pro/ENGINEER, CIMATRON, SOLIDWORK 2000, TOPCAM, MASTERCAM … Phần mềm nào cũng có điểm mạnh, điểm yếu khác nhau tùy vào mục đích ta sử dụng và khả năng kinh tế của ta

Do đó khi chọn phần mềm CAD/CAM ta phải chọn phần mềm nào tối ưu,

Thị trường

Sản phẩm

trường

Thiết kế kỹ thuật (CAE) Bản vẽ kỹ

thuật

Qui trình công nghệ

Lập kế hoạch sản xuất

Đặt mua thiết bị

Sản xuất

Kiểm tra

chất lượng

Thiết kế trên máy tính CAD Vẽ tự động CADD

Kiểm tra

chất lượng

bằng máy

tính (CAQ)

Máy điều khiển số (CNC)

Hoạch định nguồn lực sản xuất

Lập qui trình công nghệ trên máy tính

nó Phần mềm Pro/ENGINEER là một trong những phần mềm CAD/CAM mạnh nhất hiện nay được ứng dụng vào nền công nghiệp chất dẻo, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo khuôn mẫu Qua một thời gian sử dụng phần mềm Pro/ENGINEER các nhà chuyên môn nhận định rằng chưa có phần mềm nào hiện nay có thể vượt qua Pro/ENGINEER trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo khuôn mẫu Các chi tiết được thiết kế ra đều ở dạng tham số, nên có thể hiệu chỉnh kích thước của chúng tùy ý một cách dễ dàng cho phù hợp với yêu cầu hình dáng đã đề ra Việc tạo ra các bề mặt 3D phức tạp trong Pro/EGINEER dễ dàng vì các công cụ hỗ trợ đã được tích hợp sẵn rất nhiều và rất mạnh Phần mềm này không hạn chế khả năng thiết kế của người sử dụng thông qua các công cụ rất mạnh nằm trong phần ADVANCED và phần tạo CURVE và sử dụng phương trình để tạo ra hình dáng của vật thể bất kỳ Không những thế Pro/ENGINEER có thể xuất hoặc nhập các dữ liệu qua các phần mềm khác bằng các đuôi thích hợp như: AUTOCAD, CIMATRON…

Phần mềm Pro/ENGINEER cho phép mô hình hoá các vật thể ở dạng 2D, và sau đó có thể chuyển qua dạng 3D hoặc ngược lại một cách dễ dàng để quan sát tổng thể Cùng một chi tiết ta có thể tạo hình bằng nhiều cách khác nhau tùy theo quan điểm thiết kế Các đối tượng được tạo ra đều có thông tin tuần tự các bước một cách rất cụ thể trong hộp thoại Model Tree nên việc hiệu chỉnh được tiến hành rất dễ dàng Khi muốn thay đổi một phần hoặc cả chi tiết thì chỉ cần chọn phần cần chỉnh sửa trong hộp thoại Model Tree hoặc trong các hộp thoại con, sau đó tiến hành sửa chữa cho hợp lý

Pro/Engineer là một phần mềm rất mạnh nhờ đặc điểm PARAMETRIC và cơ sở dữ liệu thống nhất Kết cấu chương trình ngày càng tối ưu theo các phiên bản nên làm cho kích thước phần mềm này trở nên ngày càng nhỏ gọn trong khi số lượng modul ngày càng tăng, tính năng mới ngày càng nhiều, giao diện người dùng ngày càng đẹp, càng dễ sử dụng

Với những tính năng trên, Pro/E không dừng lại ở đó mà nó lại được trang bị

thêm tính năng thông minh Intent Manager so với phiên bản 18.0, tính năng này

giúp ta lên kích thước tự động truy bắt điểm, hiểu ý người dùng, làm cho năng suất thiết kế tăng lên rất đáng kể

Pro/Engineer là một phần mềm khổng lồ, chen chân vào hầu hết các lĩnh vực của ngành cơ khí Đặc biệt sử dụng trong ngành cơ khí khuôn mẫu, Pro/E có 5 modul chuyên dùng chủ yếu :

1 Modeling: Dùng để xây dựng mô hình trong không gian 3D (thiết kế hình

dạng sản phẩm hay còn gọi là mô hình hoá hình học)

2 Drawing: Dùng để xây dựng các hình chiếu 2D từ model 3D, lên kích thước

và các yêu cầu kỹ thuật, ghi chú cho hồ sơ thiết kế (Có thể lên các yêu cầu kỹ thuật trực tiếp trên mô hình 3D không cần dùng Drawing)

3 Assembly: Dùng để lắp ráp sản phẩm từ các chi tiết (part) rời được thiết kế

trong phần Modeling

4 Moldesign:: Dùng để thiết kế khuôn nhựa cho các sản phẩm đã được vẽ

trong phần Modeling

5 Manufacturing: Dùng để thiết kế qui trình công nghệ gia công các chi tiết

đã được vẽ trong phần Modeling hay được hình thành trong phần Moldesign

Như vậy, các modul của phần mềm Pro/ENGINEER có quan hệ mật thiết với nhau, mối liên hệ ấy cùng với khả năng tạo hình mạnh mẽ khả năng điều chỉnh kích thước thoải mái đã làm cho nó trở thành cánh tay đắc lực cho thiết kế và chế tạo khuôn mẫu và việc sử dụng phần mềm Pro/E là rất cần thiết và đúng đắn

1.2.3.2 Khả năng của phần mềm CAD/CAM Pro/ENGINEER

a) Dùng Part modeling để tạo hình cho sản phẩm

Phần mềm CAD/CAM Pro/Engineer rất đồ sộ và mênh mông, có rất nhiều module ta khó có thể khảo sát hết được nên trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp, này em xin được giới thiệu sơ lược về phần mềm này

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo khuôn mẫu, Pro/Enginner cung cấp các module và được sử dụng theo trình tự như sau :