Ứng dụng công nghệ CAD-CAM vào thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước các ngành công nghiệp đóng vai trò rất quan trọng ,trong đó ngành công nghiệp chất dẻo là một trong những ngành giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế của đất nước.Ngày nay trên thế giới cũng như Việt Nam nhu cầu về các sản phẩm làm từ vật liệu chất dẻo trong các lĩnh vực khác nhau như :trong kỹ thuật ,trong sinh hoạt hằng ngày ,trong y tế ,trong giáo dục… ngày càng tăng.Dựa trên các thành tựu và sự phát triển mạnh mẽ của vật liệu polymer,các nhà sản xuất đã đưa ra thị trường một lượng lớn chất dẻo phong phú về chủng loại ,có nhiều tính chất và ứng dụng khác nhau.Tính chất chung của các chất dẻo là nhẹ ,bền, đẹp,dễ gia công ,tạo được nhiều mẫu mã đa dạng và giá thành rẻ hơn các loại vật liệu khác có cùng công dụng . Khi chất lượng cuộc sống ngày càng cao thì yêu cầu về chất lượng của các sản phẩm nhựa càng khắt khe dẫn đến thách thức cho nhà sản xuất .Chất lượng và giá thành chính là yếu tố quyết định đến khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp.Để có được sự phong phú ,đa dạng và chất lượng tốt cho các sản phẩm nhựa thì cần phải có các phương pháp về công nghệ ,máy móc thiết bị, dây truyền gia công tiên tiến đồng thời kết hợp với sự phát triển của khoa học hiện đại như tin học ,điện tử …Để thực hiện những yêu cầu đó thì công nghệ thiết kế và chế tạo đã tạo ra các loại khuôn mẫu cho các sản phẩm. Lĩnh vực thiết kế khuôn cho sản nhựa là một lĩnh vực kỹ thuật khá mới mẻ ở nước ta, tuy nhiên nó cũng đã tạo ra được nhiều sản phẩm có chất lượng cao sử dụng trong các ngành công nghiệp và dân dụng…Đặc biệt chúng ta có thể sử dụng nhựa tái chế để tạo ra các san phẩm từ đó giảm góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường . Ngày nay ,với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã cho ra đời nhiều phần mềm thiết kế và các phương pháp gia công hiện đại ,nhờ đó chúng ta có thể tạo được những bộ khuôn phức tạp và có độ chính xác cao để tạo ra những sản phẩm đáp ứng được nhu cầu của thị trường. Nhằm tìm hiểu sâu hơn về lĩnh vực khuôn mẫu em lựa chọn đề tài “ Ứng dụng công nghệ CAD-CAM vào thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa”

Mục Lục

MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SẢN PHẨM NHỰA 5

1.1 Vật liệu nhiệt dẻo 5

1.1.1 Định nghĩa ,tính chất ,phân loại chất dẻo 5

1.1.2 Các phương pháp gia công sản phẩm nhựa 15

1.2 Máy ép phun nhựa 17

1.2.1 Cấu tạo máy ép phun 17

1.2.2 Phân loại và chu trình ép phun 20

1.2.3 Các thông số cơ bản của máy ép phun 21

1.3 Tổng quan về khuôn nhựa 22

1.3.1 Khái niện về khuôn 22

1.3.2 Các thành phần của khuôn và chức năng 22

1.3.3 Một số yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn nhựa và quá trình thiết kế khuôn 24

1.3.4 Các kiểu khuôn phổ biến 26

1.3.5 Các hệ thống cơ bản của khuôn nhựa 28

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA TRÊN PHẦN MỀM CATIA 34

2.1 Tổng quan về phần mềm Catia V5 34

2.2 Thiết kế khuôn 36

2.2.1 Cách xây dựng sản phẩm 37

2.2.2 Thiết kế khuôn 41

CHƯƠNG 3 : GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH CỦA KHUÔN BẢO DƯỠNG VÀ BẢO QUẢN KHUÔN 77

3.1 Quy trình công nghệ gia công biên dạng lòng khuôn 77

3.2 Thực hiện các nguyên công 77

3.3 Lắp đặt khuôn 82

3.4 Hoạt động của khuôn 83

3 5 Lưu giữ khuôn 83 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

MỞ ĐẦU

 Tính thiết thực của đề tài

 Trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước các ngành

công nghiệp đóng vai trò rất quan trọng ,trong đó ngành công nghiệp chất dẻo là một trong những ngành giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế của đất nước Ngày nay trên thế giới cũng như Việt Nam nhu cầu về các sản phẩm làm từ vật liệu chất dẻo trong các lĩnh vực khác nhau như :trong kỹ thuật ,trong sinh hoạt hằng ngày ,trong y tế ,trong giáo dục…

ngày càng tăng.Dựa trên các thành tựu và sự phát triển mạnh mẽ của vật liệu polymer,các nhà sản xuất đã đưa ra thị trường một lượng lớn chất dẻo phong phú về chủng loại ,có nhiều tính chất và ứng dụng khác nhau.Tính chất chung của các chất dẻo là nhẹ ,bền, đẹp,dễ gia công ,tạo được nhiều mẫu mã đa dạng và giá thành rẻ hơn các loại vật liệu khác có cùng công dụng

Khi chất lượng cuộc sống ngày càng cao thì yêu cầu về chất lượng của các sản phẩm nhựa càng khắt khe dẫn đến thách thức cho nhà sản xuất Chất lượng và giá thành chính là yếu

tố quyết định đến khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp.Để có được sự phong phú ,đa dạng và chất lượng tốt cho các sản phẩm nhựa thì cần phải có các phương pháp về công nghệ ,máy móc thiết bị, dây truyền gia công tiên tiến đồng thời kết hợp với sự phát triển của khoa học hiện đại như tin học ,điện tử …Để thực hiện những yêu cầu đó thì công nghệ thiết kế và chế tạo đã tạo ra các loại khuôn mẫu cho các sản phẩm

Lĩnh vực thiết kế khuôn cho sản nhựa là một lĩnh vực kỹ thuật khá mới mẻ ở nước ta, tuy nhiên nó cũng đã tạo ra được nhiều sản phẩm có chất lượng cao sử dụng trong các ngành công nghiệp và dân dụng…Đặc biệt chúng ta có thể sử dụng nhựa tái chế để tạo ra các san phẩm từ đó giảm góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Ngày nay ,với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã cho ra đời nhiều phần mềm thiết kế và các phương pháp gia công hiện đại ,nhờ đó chúng ta có thể tạo được những bộ khuôn phức tạp và có độ chính xác cao để tạo ra những sản phẩm đáp ứng được nhu cầu của thị trường

Nhằm tìm hiểu sâu hơn về lĩnh vực khuôn mẫu em lựa chọn đề tài “ Ứng dụng công nghệ CAD-CAM vào thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa”

 Mục đích của đề tài

Ứng dụng công nghệ CAD-CAM thiết kế một bộ khuôn cho sản phẩm bảng bộ chữ cái

 Phạm vi và nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ chế tạo sản phẩm nhựa

Nghiên cứu kết cấu bộ khuôn nhựa

Nghiên cứu phần mềm Catia

Thiết kế khuôn cho sản phẩm bộ chữ cái bằng phần mềm Catia

 Cấu trúc đề tài

Đề tài gồm 3 chương :

 Chương 1 : Công nghệ chế tạo sản phẩm nhựa

 Chương 2 : Thiết kế khuôn cho sản phẩm bộ chữ cái trên phần mềm Catia

 Chương 3 : Gia công các chi tiết điển hình của khuôn , bảo dưỡng và bảo quản khuôn

 Kết luận và hướng phát triển

CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SẢN PHẨM NHỰA

1.1 Vật liệu nhiệt dẻo

1.1.1 Định nghĩa ,tính chất ,phân loại chất dẻo

và nhân tạo Polyme thiên nhiên có các loại như : cellulo ,len ,cao su thiên nhiên

…Polyme nhân tạo là các sản phẩm được tổng hợp từ các sản phẩm của công nghệ trưng cất dầu mỏ nhờ các phản ứng trùng hợp ,trùng ngưng

Vật liệu gia cường dùng để làm tăng một số tính chất cơ tính và để tiết kiệm vật liệu polyme ,chiếm từ 20%÷30% đối với vật liệu nhiệt dẻo và từ 30%÷60% đối với vật liệu nhiệt rắn

Các chất phụ gia cần thiết chiếm từ 5%÷6% bao gồm:

- Chất ổn định :ổn định nhiệt ,ánh sáng ,thời tiết…

-Chất bôi trơn ,dẻo hóa:để gia công được dễ dàng và góp phần vào tính hoàn thiện của vật liệu

-Chất chống tĩnh điện

-Chất tạo màu để tạo màu cho sản phẩm

Chất dẻo còn có tên gọi khác rất phổ biến ở nước ta là “nhựa”

b.Một số tính chất cơ bản của nhựa

 Tính chất cơ lý của nhựa

Nhựa là vật liệu tương đối nhẹ ,nhẹ hơn các vật liệu kim loại

 Độ hút ẩm (độ hấp thụ nước) ,độ co rút và độ chịu lạnh của nhựa

-Độ hút ẩm (độ hấp thụ nước) :độ hút ẩm của nhựa càng thấp càng tốt bởi khi nhựa hấp thụ nước sẽ làm giảm bớt một số tính chất cơ lý và ảnh hưởng đến sự ổn định kích thước của sản phẩm

Độ hút ẩm cao đối với nhựa có nhóm phân cực (như Nylon…)

Độ hút ẩm thấp đối với nhựa không có nhóm phân cực (như PE…)

-Độ co rút của nhựa: là khoảng % chênh lệch giữa kích thước của sản phẩm sau khi lấy

ra khỏi khuôn được ổn định ,định hình và kích thước của khuôn

Độ co rút của nhựa là một vấn đề quan trọng cần được chú ý trong quá trình thiết kế khuôn nhằm tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao ,tránh các sản phẩm khi sản xuất ra không đạt yêu cầu

Phương pháp làm giảm độ co rút của nhựa là cần thêm chất dẻo gia cường sợi thủy tinh (composite)

-Độ chịu lạnh của nhựa :khi tính toán và thiết kế các sản phẩm làm lạnh như : các tủ đá công nghiệp ,các loại tủ lạnh…thì cần hết sức lưu ý vì nhựa là vật liệu chịu lạnh rất kém

 Tính cách điện ,cách nhiệt của nhựa

-Tính cách điện :nhựa là vật liệu dẫn điện kém hoặc hầu như không dẫn điện.Vì vậy người ta thường dùng sản phẩm nhựa làm vật cách điện

-Tính cách nhiệt: độ truyền nhiệt của nhựa cũng rất kém ,so với kim loại thì kém hơn 500÷600 lần.Do đó người ta ít sử dụng để chế tạo các chi tiết máy vì ở chi tiết máy cần sự tản nhiệt nhanh

Chỉ số cường độ kéo càng lớn thì độ bền kéo càng cao

 Độ dãn dài

Là tỉ lệ giữa độ dài khi lực kéo tăng đến điểm đứt trên độ dài ban đầu biểu thị bằng % Vật liệu có độ giãn dài lớn ,độ bền kéo lớn thì có độ dẻo lớn hơn vật liệu có độ bền kéo lớn mà độ dãn dài nhỏ

 Tính chất hóa học của nhựa

Để sản xuất ra các sản phẩm bằng nhựa mang tính công nghệ và kinh tế cao ,người ta thường ít dùng riêng các loại nhựa nguyên chất mà cần pha trộn nhiều loại chất khác vào.Do đó ,khi nói về tính chất hóa học của nhựa thì ta thường quan tâm đến hai tính chất

cơ bản là tính ảnh hưởng của nhựa với các hóa chất và tính ảnh hưởng của thời tiết khí hậu

 Tính ảnh hưởng của nhựa với các loại hóa chất :

Đa số các loại nhựa thường rất bền khi chịu tác động của môi trường khí quyển và các loại hóa chất như axit ,kiềm và các chất hóa học khác.Vậy nên để hoàn thiện các tính chất của nhựa làm chúng trở nên hữu ích hơn người ta thường thêm vào lúc sản xuất nhựa các chất phụ gia như :

-Chất độn :ngoài cải thiện một số tính chất cơ lý của nhựa thì chúng còn làm giảm giá thành sản phẩm vì các chất độn rất rẻ

-Các hóa chất dẻo :cải thiện độ mềm dẻo và giảm độ cứng của nhựa.Các hóa chất dẻo thường dùng là các este :phtalat, adipat, sepacat…

-Chất ổn định :dưới tác dụng của ánh sáng ,đặc biệt là tia tử ngoại và oxy, vật liệu nhựa

bị hỏng nhanh chóng vì chúng phá vỡ các liên kết hóa học Các chất như muội than và một số chất hữu cơ khác làm giảm được các tác nhân trên

-Chất tạo màu :các sản phẩm nhựa có màu sắc rất phong phú

-Chất chống cháy : nhựa là loại vật liệu dễ cháy nên phải đưa các chất chống cháy vào các sản phẩm

 Tính ảnh hưởng của thời tiết khí hậu :

Dưới tác dụng của ánh sáng (đặc biệt là tia cực tím),oxy ,ozon, nhiệt độ …vật liệu nhựa

bi ảnh hưởng rất lớn Người ta gọi là sự lão hóa của nhựa

Sản phẩm nhựa đã qua sử dụng sẽ bị giảm về chất lượng và độ bền.Ví dụ như PE ,PS ,PP

có tính kháng tia cực tím kém, PVC dễ biến màu dưới ánh sáng mặt trời…

Để giảm sự lão hóa của nhựa cần thêm một số chất phụ gia

c.Phân loại chất dẻo

Tùy vào tính chất và mục đích mà người ta phân loại nhựa Có 2 cách chính phân loại nhựa như sau:

 Phân loại theo công dụng:

-Nhựa thông dụng : là loại nhựa được sử dụng rộng rãi trên thế giới với một khối lượng lớn ,có ưu điểm là giá thành thấp và dễ gia công thành sản phẩm.Ví dụ như PE, PP, PS, ABS, PVC…

-Nhựa kỹ thuật : là loại nhựa có nhiều đặc tính ưu việt hơn nhựa thông dụng về độ bền

va đập ,độ bền kéo ,biến dạng,độ kháng nhiệt…Tuy nhiên chúng có giá thành đắt hơn ,điều kiện gia công nghiêm ngặt và khó khăn hơn

Nhựa kỹ thuật thường dùng để sản xuất các chi tiết máy hoặc các chi tiết theo yêu cầu với tính năng cao.Một số trường hợp được gia cường bằng một số chất phụ gia nhằm tăng

độ bền.Ví dụ như sợi thủy tinh ,sợi cacbon…hoặc tùy theo yêu cầu thiết kế.Một số loại nhựa kỹ thuật thường dùng như : PA, PC, POM, PPS…

Nhựa kỹ thuật chuyên dùng :là loại nhựa chỉ dùng trong một số lĩnh vực riêng biệt ,có trọng lượng phân tử rất cao Ở Việt Nam thì loại nhựa này chưa được sử dụng vì giá thành của nó rất cao và yêu cầu công nghệ tiên tiến Ví dụ như :Polyester kết tinh dạng lỏng (LCP),Polyimide(PI),Polyamid Imid(PAI)…

-Nhựa hỗn hợp (Copolyme):là loại nhựa có nhiều tính năng ưu việt vượt trội và hạn chế được những tính năng yếu kém của các loại nhựa riêng lẻ khác

 Phân loại theo tính chất

Theo tính chất thì nhựa được phân ra làm 2 loại:

-Nhựa nhiệt dẻo :là vật liệu polymer cá khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tác dụng của nhiệt độ và trở nên cứng rắn (định hình) khi được làm nguội Trong quá

trình tác động của nhiệt độ nó chỉ thay đổi tính chất vật lý chứ không có phản ứng hóa học xảy ra.Nhựa nhiệt dẻo là loại nhựa có khả năng tái chế nhiều lần.Ví dụ như :PE, PP,

PS, ABS, PA, PVC, PET

-Nhựa nhiệt rắn :là vật liệu polyme khi bị tác động của nhiệt hoặc các giải pháp xử lý hóa học khác sẽ trở nên cứng rắn (định hình sản phẩm ).Nói cách khác dưới tác động của nhiệt ,chất xúc tác hay chất đóng rắn và áp suất nhựa loại này sẽ xảy ra phản ứng hóa học chuyển từ cấu trúc mạch dài sang cấu trúc không gian 3 chiều Như vậy nhựa nhiệt rắn sau khi nóng chảy sẽ đóng rắn và nó không còn khả năng chuyển thành trạng thái chảy mềm

ra dưới ác dụng của nhiệt nữa Do đặc tính này mà nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái chế các loại phế phẩm và các sản phẩm đã qua sử dụng.Ví dụ như :Epoxy,Phenolic… d.Các loại nhựa nhiệt dẻo thường gặp và công dụng

 Nhựa Polyetylen ( PE)

 Công thức cấu tạo :

Ở nhiệt độ trên 70°C ,PE tan yếu trong xilen, amin axetat ,dầu thông…

Ở nhiệt độ cao ,PE cũng không tan trong nước dầu lanh ,glyxerin ,acetone và một số dầu thảo mộc khác…

-Khi đốt với ngọn có thể cháy và có mùi paraffin

-Cách điện tốt

-Độ kháng nước cao ,không hút ẩm

-PE không phân cực nên có độ chống thấm cao đối với hơi của những chất lỏng phân cực

-Kháng hóa chất tốt

-Kháng thời tiết kém ,bị lão hóa dưới tác dụng của oxy không khí , tia cực tím ,nhiệt.Trong quá trình lão hóa độ dãn dài tương đối và độ chịu lạnh của polymer giảm xuất hiện tính giòn và nứt

-Độ bám dính kém

 Ứng dụng :

-Giấy cách điện ,dây cáp và chi tiết điện ,màng và tấm

-Sản phẩm kháng dung môi và dầu nhớt :thùng chứa dung môi ,chai lọ ,bao bì…

-Sản phẩm công nghiệp:két nước ,nắp chai…

-Sản xuất các sản phẩm kháng hóa chất như : chai lọ thuốc y tế, màng mỏng bao bì ,ống dẫn …

-Dùng cách điện tần số cao :tấm ,vật kẹp cách điện…

-Không phân cực ,độ kết tinh thấp ,độ trong suốt cao ,dễ tạo màu

-Độ bền cơ học thấp ,độ giãn dài thấp ,độ bền va đập kém ,giòn

-Nhiệt độ biến dạng nhiệt thấp

-Cách điện tần số cao tốt

-Hòa tan trong benzene, aceton…

-Chịu hóa chất (kiềm ,HCl,H2SO4, các axit hữu cơ) và nước cao

 Ứng dụng :

-Sản phẩm nhựa tái sinh :ly ,hộp…

-Cách điện tần số cao : vỏ hộp ,thùng điện ,ống ,vật liệu cách điện…

 Nhựa Poly vinyl chloride (PVC)

 Công thức cấu tạo :

-PVC mềm là loại chất dẻo được tạo ra bởi cách trộn bột PVC với chất hóa dẻo ,chất

ổn định ,chất độn và chất tạo màu

Tỷ lệ chất dẻo càng tăng thì độ bền sẽ giảm và độ giản dài sẽ tăng ,tính chất cách điện

và độ bền hóa cũng giảm theo

-Nhựa PVC được sử dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực, PVC cứng dùng trong ngành công nghiệp hóa học và nhiều lĩnh vực khác ,PVC mềm được dùng sản xuất các loại sản phẩm như màng mỏng ,băng dính ống mềm ,bọc dây điện …

 Nhựa Acrylonitrin butadiene styrene (ABS)

-Làm suốt chỉ ,nút tivi, vỏ các loại đồ điện tử …

-Làm các bộ phận trong máy như vỏ bánh răng ,lớp bảo vệ đầu hộp số

Độ co của một số vật liệu (theo [1] trang 24/6)

STT Nhựa Độ co (%) Mật độ (g/cm3))

Nhiệt độ gia công của một số loại nhựa ( theo [1] trang 24/5 )

°C

Nhiệt độ ở cuối piston-vit °C

1.1.2 Các phương pháp gia công sản phẩm nhựa

a Công nghệ cán

Là phương pháp sản xuất công nghiệp gia công chất dẻo đùng để chế tạo sản phẩm dạng tấm hoặc màng Thường sử dụng các loại vật liệu cán như PVC cứng , PVC mềm ,ABS , PS

b Công nghệ phủ chất dẻo

Là công nghệ tráng phân lớp với quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật liệu cốt dạng tấm mềm , dễ uốn (như vải ,giấy ,sợi tự nhiên ,sợi tổng hợp ) Tráng phủ có các phương pháp sau:

Từ chất dẻo dạng bột hoặc hạt ta thu được sản phẩm liên tục nhờ thiết bị máy đùn Máy đùn gồm thiết bị tạo hình ,chỉnh hình ,bộ phận kéo ,thu và cắt sản phẩm Vật liệu được dùng trong gia công đùn là các chất dẻo như PVC, PP ,PE

d Gia công chi tiết rỗng

Có thể dùng các phương pháp đùn thổi, đúc ly tâm ,ghép hai nữa vỏ Công nghệ tạo hình rỗng được chia làm 2 giai đoạn là đùn chất dẻo ra bằng khí nén áp lực sau đó dùng

áp lực khí thổi khối chất dẻo trong lòng khuôn hai nữa Vật liệu chủ yếu cho gia công vật thể rỗng là PE dùng để chế tạo các loại hộp ,chai lọ ,can nhựa hay các loại sản phẩm đóng gói

e Gia công ép và gia công ép phun

Quá trình ép là quá trình gia công vật liệu đã dẻo hóa sơ bộ hoặc nung nóng sơ bộ để tạo viên và định lượng sản phẩm vào trong khuôn Sau đó ở nhiệt độ 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 hóa rắn khuôn mở ra và đẩy sản phẩm ra ngoài Máy gia công gọi là máy ép phun

Cả hai 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 như PE ,PP ,ABS…

f Công nghệ tạo xốp chất dẻo

Xốp chất dẻo là kiểu đặc biệt của hệ thống phối hợp khi không khí hoặc một loại khí nào đó được đưa vào trong chất dẻo Xốp chất dẻo có các tính chất là : mật độ nhỏ ,nội ứng suất nhỏ ,khả năng cách nhiệt rất tốt ,cách điện tốt ,gia công dễ dàng ,kinh tế Vật liệu thường dùng là PS và Polyurethane Để tạo xốp chất dẻo người ta thường sử dụng chất dẻo lẫn vật liệu cơ bản trong 3 dạng sau :

-Nhựa nhiệt dẻo trong trạng thái nóng chảy

-Bột nhão và các Polyme hạt

-Hai hoặc nhiều vật liệu ở trạng thái lỏng giữa chúng xảy ra phản ứng hóa học

g Công nghệ gia công hàn chất dẻo

Là quá trình mà liên kết chất dẻo được thực hiện nhờ áp lực với việc sử dụng vật liệu hàn hoặc không sử dụng vật liệu hàn Về mặt lý thuyết hầu hết chất dẻo đều có thể hàn được nhưng trong thực tế , chất dẻo có phân tử lượng lớn thì rất khó hàn Để hàn vật liệu bằng chất dẻo phải đưa vật liệu về trạng thái nóng chảy ,trong quá trình hàn cần giữ sao cho mối hàn thu nhận có ứng suất nhỏ Có thể hàn bằng khí nóng ,hàn bằng dụng cụ đốt nóng , hàn bằng dòng điện cảm ứng ,hàn bằng đốt nóng tiếp xúc , hàn bằng dòng điện cao tần

h Công nghệ dán chất dẻo

Quá trình dán là quá trình ghép nối các phần của chi tiết chất dẻo, bằng phương pháp này có thể tạo ra các mối ghép nối khó tháo gỡ được Phương pháp này thường dùng cho các vật liệu không thể hàn được như thủy tinh Acril Khi thực hiện dán cần phải xử lý sơ

bộ bề mặt bằng điện hóa ,làm sạch và làm nhám bề mặt ,phương pháp dán có thể ghép mối chịu được tải trọng lớn mà các phương pháp khác không làm được

1.2 Máy ép phun nhựa

Chức năng của máy ép phun nhựa là thực hiện các động tác đóng ,mở khuôn , gia nhiệt cho hạt nhựa thành nhựa nóng chảy hóa dẻo ròi ép phun vào lòng khuôn

Máy ép phun nhựa chủ yếu dành cho việc gia công nhựa nhiệt dẻo nóng chảy , vì dễ tự động hóa và năng suất sản xuất cao

1.2.1 Cấu tạo máy ép phun

Hệ thống cơ bản của máy ép phun gồm có 5 phần :

Hình 1.1 Bộ phận cơ bản của máy ép phun

1-Hệ thống kẹp

Cấu tạo của hệ thống kẹp gồm các thành phần như:

-Hệ thống khuỷu kẹp cơ khí tác động thủy lực hoặc hệ thống kẹp thủy lực

-Trục dẫn hướng chuyển động kẹp khuôn

Hình 1.2 Các bộ phận của hệ thống phun

 Phễu cấp nhựa : chứa vật liệu nhựa dạng viên để cấp vào khoang trộn

 Khoang chứa nhựa : chứa nhựa được gia nhiệt nhờ các vòng cấp nhiệt

 Các vòng gia nhiệt : giữ cho nhiệt độ trong khoang chứa nhựa luôn ở trạng

thái chảy dẻo Trên một máy ép nhựa các vòng gia nhiệt được cài đặt với nhiệt độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ phù hợp cho quá trình ép phun

 Trục vít : có chức năng nén ,làm chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa chảy

vào lòng khuôn

 Bộ hồi tự mở hay van hồi tự mở :có chức năng là tạo ra dòng nhựa bắn vào khuôn

c Hệ thống hỗ trợ ép phun

Hệ thống hỗ trợ ép phun gồm có 4 hệ thống chính :

 Thân máy : là hệ thống liên kết , giữ các hệ thống và bộ phận máy lại với

nhau làm cho máy hoạt động ổn định và chắc chắn

 Hệ thống thủy lực : cung cấp lực để đóng và mở khuôn tạo ra và duy trì lực

kẹp làm cho trục vít quay và chuyển động tới lui tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi mặt bên Hệ thống này bao gồm : bơm , van ,motor , đường ống dẫn và thùng chứa dầu

 Hệ thống điện : cung cấp điện cho motor điện và hệ thống điều khiển nhiệt

cho khoang chứa nhựa thông qua các vòng nhiệt đảm bảo toàn hệ thống hoạt động ổn định thông qua hệ thống dây dẫn và tủ điều khiển

 Hệ thống làm nguội : cung cấp nước hoặc dung dịch làm nguội để làm nguội khuôn ,ngăn cho nhựa thô ở cuống phễu không bị nóng chảy vì khi nhựa bị nóng chảy thì phần nhựa thô phía trên khó chạy vào khoang chứa nhựa

 Hệ thống điều khiển : điều khiển áp suất ,điều khiển nhiệt độ ,điều khiển thời gian…

1.2.2 Phân loại và chu trình ép phun

 Phân loại

Người ta phân loại máy ép phun dựa vào một số chỉ tiêu sau :

-Theo lực đóng khuôn : có loại 50, 100, …, 8000 tấn

-Theo trọng lượng sản phẩm một lần phun tối đa

-Theo piston hoặc trục vít : loại trục vít nằm ngang hoặc thẳng đứng , loại vít một dàn hay hai dàn

 Chu trình ép phun

Chu trình cơ bản của ép phun có thể chia ra thành các bước sau:

1-Hai nữa khuôn được hệ thống kẹp khuôn của máy ép phun đóng lại hoàn toàn , bắt đầu tiến trình làm việc của chu trình ép phun nhựa ,khi này vị trí trục vít đang ở cuối hành trình làm việc của chu trình ép phun nhựa.Khi này vị trí trục vít đang ở cuối hành trình và khoang chứa nhựa đã chứa đủ lượng nhựa sẽ được phun vào lòng khuôn

2-Trục vít chuyển động tịnh tiến tới trước bằng một lực ép với các mức áp suất và tốc

độ di chuyển thay đổi trong các khoảng thời gian khác nhau để thực hiện việc ép phun nhựa vào lòng khuôn và điền đầy

3-Nhựa trong lòng khuôn bắt đầu có co rút do nguội định hình , trục vít tiếp tục được giữ áp suất phun để bù lượng nhựa co ngót

4-Cổng nạp nhựa trên khuôn đông đặc lại Nhựa trong lòng khuôn bắt đầu nguội ,đồng thời trục vít quay , hạt nhựa được nạp vào nòng nguyên liệu đã được gia nhiệt : giai đoạn nạp liệu

5-Trục vít từ từ lùi lại trong khi vẫn quay đến vị trí đã định trước : định lượng nhựa sẽ

ép phun , hạt nhựa đã hoàn toàn được gia nhiệt đến giai đoạn chảy dẻo và được hòa trộn đều

6-Trục vít lùi lại một đoạn để giảm áp ,tránh nhựa nóng chảy thoát ra từ đầu phun 7-Sản phẩm nguội dần và định hình trong lòng khuôn , đồng thời trục vít hoàn thành việc nạp liệu chuẩn bị cho chu trình kế tiếp

8-Tấm kềm di động của máy mở ra ,để hai nữa khuôn rời nhau : mở khuôn

9-Khi mở khuôn hoàn thành , sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn

10-Tạo sản phẩm hoàn thành , đồng thời có thể phun chất chống bám dính vào lòng khuôn…

11-Khuôn đóng lại bắt đầu chu trình kế tiếp

Các động tác trên có thể chia làm 3 giai đoạn chính :

 Đóng mở khuôn (động tác 9 , 10 ,11)

 Thời gian phun (động tác 1, 2 ,3 ,4)

 Thời gian làm nguội (động tác 5 ,6 ,7 ,8)

1.2.3 Các thông số cơ bản của máy ép phun

Qui tắc áp dụng : 2.5 tấn / in2 của diện tích được phun A

 Dung tích phun : là thể tích nhựa của mỗi lần phun Thông số này coi là

thông số dữ liệu Nó được quy định cho dung tích bắn

 Tỷ lệ hóa dẻo : là thể tích của vật liệu được hóa dẻo trong thời gian cho trước

 Mức độ phun : đó là tốc độ max của toàn bộ chất dẻo dự kiến có thể được

phun qua ống mỏ vịt ở áp suất cao cho trước

 Áp lực phun : đối với máy piston thì đây là áp lực ở piston phun Đối với vít chuyển động qua lại thì áp lực này là ở vật liệu phía trước của vít Áp lực phun được ấn định khi máy hoạt động , nó xác định trong từng trường hợp cụ thể có tính đến kết cấu khuôn , tính chất vật liệu và nhiệt độ gia công Áp lực phun ảnh hưởng đến chất lượng và tính chất sản phẩm

 Khoảng cách giữa các tấm kẹp và hành trình của tấm di động : hai thông số

này phụ thuộc vào mặt hàng của sản phẩm Khoảng cách lớn nhất giữa hai bàn kẹp và hành trình bàn di động sẽ quyết định đến chiều cao khuôn và chiều cao sản phẩm có thể thu nhận được trên máy ép phun Đại lượng khoảng cách có thể được điều chỉnh giữa hai bàn kẹp , khoảng cách này có thể điều chỉnh trong một giới hạn rộng và khác nhau đối với từng loại máy Với giá trị tối ưu của khoảng cách điều chỉnh sẽ dễ dàng cho sự vận hành , giảm bớt được việc sử dụng các thiết bị hỗ trợ cho khuôn

1.3 Tổng quan về khuôn nhựa

1.3.1 Khái niện về khuôn

Khuôn là một dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa Nó được thiết kế sao cho có thể được sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu

Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản phẩm Số lượng sản phẩm yêu cầu cũng là một yếu tố rất quan trọng để xem xét bởi vì yêu cầu sản xuất loạt nhỏ không cần đến loại khuôn nhiều lòng khuôn hoặc loại khuôn có kết cấu cao cấp

1.3.2 Các thành phần của khuôn và chức năng

Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau,ở đó nhựa được phun vào được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra.Sản phẩm được tạo hình giữa hai phần của khuôn Khoảng trống giữa hai phần khuôn được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dáng của sản phẩm Một phần xác định hình dáng bên ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn,phần xác định hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi khuôn Phần tiếp xúc lòng khuôn và lõi khuôn được gọi là đường phân khuôn

Ngoài ra khuôn còn có các bộ phận khác như trong hình sau:

Hình 1.3 : các bộ phận của một bộ khuôn nhựa

- Tấm kẹp phía trước : kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun

- Vòng định vị : đảm bảo vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn

- Bạc cuống phun : nối vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía trước và khuôn trước

- Thanh chống : dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy hoạt động được

- Tấm kẹp phía sau : kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun

- Chốt đẩy : dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi khuôn mở

- Tấn giữ : giữ chốt đẩy và tấm đẩy

- Tấm đẩy : đẩy chốt đẩy đông thời với quá trình đẩy

- Bạc dẫn hướng : để tránh mài mòn làm hỏng khuôn và dễ thay thế khi bị mài mòn

- Chốt dẫn hướng : dùng để dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn để liên kết chính xác hai phần của khuôn

- Chốt hồi ,lò xo : làm cho hệ thống đẩy có thể quay trở lại khi ngừng tác dụng lực

1.3.3 Một số yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn nhựa và quá trình thiết kế khuôn

-Đảm bảo về kích thước ,hình dáng ,biên dạng sản phẩm

-Đảm bảo độ bóng cần thiết cho cả bề mặt của lòng khuôn và lõi để đảm bảo cho độ bóng của sản phẩm

-Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa hai nữa khuôn

-Đảm bảo lấy được sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễ dàng

-Vật liệu chế tạo khuôn phải có tính chống mòn cao và dễ gia công

-Khuôn phải đảm bảo độ cứng vững khi làm việc,tất cả các bộ phận của khuôn không được biến dạng hay lệch khỏi vị trí cần thiết khi chịu lực ép lớn

-Khuôn phải có hệ thống làm mát bao quanh lòng khuôn sao cho lòng khuôn phải có một nhiệt độ ổn định để vật liệu dễ điền đầy vào lòng khuôn và định hình nhanh chóng lòng khuôn từ đó rút ngắn chu kỳ ép và tăng năng xuất

-Khuôn phải có kết cấu hợp lý không quá phức tạp sao cho phù hợp với khả năng công nghệ hiện có

 B2:Tìm hiểu về các số liệu máy phun nhựa sử dụng:

Kiểm tra các thông số áp lực phun,lực kẹp, dung tích bắn,kích thước các tấm,khoảng mở ánh sáng ban ngày max/min

 B3:Thiết kế sản phẩm,tính toán Shrinkgate (độ co ngót của vật liệu)

Phân tích CAE ,lựa chọn cổng phun (gate location),trong thực tế khi ta làm nguội sản phẩm sẽ phát sinh sự co ngót ,sự sai lệch sự sai lệch kích thước của sản phẩm khi gia nhiệt và kích thước của sản phẩm ở nhiệt độ thường gọi là sự co ngót

 B4:Tính toán lựa chọn mặt phân khuôn(Patching surface) sao cho hợp lí có thể dựa theo những yêu cầu sau:

-Về mặt mỹ quan sản phẩm mặt phân khuôn đặt vị trí không nổi bật

-Chọn vị trí hình dáng sao cho gia công cuối cùng của sản phẩm tạo hình đơn giản Tùy theo từng trường hợp mà thay đổi hình dạng cho phù hợp

-Khi có phần cắt ngang trên sản phẩm tạo hình,xem xét mối quan hệ giữa kết cấu khuôn ở phần đó và đường phân khuôn cho hợp lý

-Nghiên cứu hướng dòng chảy vật liệu,xem xét quan hệ vị trí cổng phân phối và mặt phân khuôn về cách rót

-Xem xét mối liên quan với phương pháp đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sao cho dễ lấy sản phẩm nhất

-Xuất phát từ khả năng tăng độ chính xác của sản phẩm ,của kích thước sản phẩm sao cho kích thước quan trọng không cắt ngang mặt phân khuôn

 B5:Thiết kế khuôn trên và khuôn dưới

Sau khi đã chọn được mặt phân khuôn hợp lý ta tiến hành phân khuôn tạo khuôn trênvà khuôn dưới

 B6:Thiết kế kênh dẫn(Runner)

Hệ thống định vị ,hệ thống đẩy ,hệ thống làm nguội…các tấm khuôn

 B9:Tổng hợp làm bản vẽ thiết kế

 B10:Gia công khuôn

Trên các máy tiện, phay CNC…

Sau khi gia công xong tiếp theo là đánh bóng khuôn

 B11:Ép thử sản phẩm và kiểm tra sản phẩm

Nếu sản phẩm chưa đật yêu cầu bắt đầu thực hiện lại từ B3

1.3.4 Các kiểu khuôn phổ biến

Kết cấu khuôn thường gồm 2 phần , một phần là phía phun được cố định gọi là tấm khuôn trước , phần kia là phía đẩy nó chuyển động trong khi khuôn mở gọi là khuôn sau

 Khuôn hai tấm : là loại khuôn phổ biến nhất và thông dụng , so với khuôn

ba tấm thì khuôn hai tấm chế tạo đơn giản , giá thành rẻ hơn và có chu kỳ ép phun ngắn hơn

Hình 1.4 : Khuôn 2 tấm

1-Bạc cuống phun 6-Tấm khuôn sau

2-Vòng định vị 7-Tấm đỡ

3-tấm kẹp phía trước 8-Tấm đẩy

4-Tấm khuôn trước 9-Khối đỡ

5-Chốt dẫn hướng 10-Bạc dẫn hướng

Phương pháp dùng hai tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn 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

 Khuôn ba tấm : là loại khuôn có hệ thống kênh nhựa và cuống phun nằm ở

Trên tấm thứ hai song song với mặt phân khuôn chính , nhờ có tấm này mà kênh dẫn và cuống phun tách ra khỏi sản phẩm khi khuôn mở Tuy nhiên , áp lực phun ở khuôn ba tấm lại đòi hỏi lớn hơn so với khuôn hai tấm và chu kỳ ép phun là lâu hơn

Hình 1.5 : Khuôn 3 tấm

Hệ thống khuôn này gồm khuôn sau khuôn trước và hệ thống thanh đỡ Nó tạo ra ư chỗ mở khi khi khuôn mở Một chỗ mở để lấy sản phẩm ra và chỗ mở kia để lấy kênh nhựa ra Nhược điểm của hệ thống khuôn 3 tấm là khoảng cách giữa vòi phun cảu máy

và lòng khuôn rất dài Nó lảm giảm áp lực khi phun khuôn và tạo ra nhiều phế liệu của

hệ thống kênh nhựa

 Khuôn nhiều tầng : là khuôn ép do 2 hay nhiều bộ khuôn 2 tấm ghép lại với

nhau để tăng năng suất

Hình 1.6 : Khuôn nhiều tầng

Ưu điểm của khuôn nhiều tầng là : kết cấu gọn , giảm đáng kể máy ép ,sản xuất được các sản phẩm lớn

Nhược điểm : Hệ thống đẩy sản phẩm phải được thiết kế đặc biệt , phải sử dụng một số chi tiết cơ khí để tạo chuyển động khuôn

1.3.5 Các hệ thống cơ bản của khuôn nhựa

 Hệ thống dẫn hướng

Hệ thống dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho hai nữa khuôn ăn khớp với nhau Hệ thống dẫn hướng bao gồm chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng Bạc dẫn hướng có tác dụng chống mài mòn cho tấm khuôn trên dễ dàng thay thế khi bị mòn

Hình 1.9 : Bạc cuống phun và vòng định vị

a để nhựa vào kênh

m bảo sự tâm giữa

a khi hỏng hóc

Các kênh dẫn là cầu nối giữa các miệng phun với cuống phun Chúng có nhiệm vụ đưa nhựa vào lòng khuôn , vì thế khi thiết kế kênh dẫn cần tuân thủ một số nguyên tắc kỹ thuật để đảm bảo chất lượng cho sản phẩm

Có 2 loại kênh dẫn nhựa là kênh dẫn nóng và kênh dẫn nguội

Miệng phun là cổng nối kênh dẫn vào lòng khuôn , các miệng phun thường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng khi cần thiết Có hai loại miệng phun đó là miệng phun cắt bằng tay và miệng phun tự cắt

Miệng phun cắt bằng tay là loại miệng phun dính theo sản phẩm , với miệng phun loại này nên thiết kế kích thước nhỏ ở mức có thể để đảm bảo tính thẩm mỹ cho sản phẩm vì chúng để lại vết cắt rõ trên sản phẩm

Miệng phun tự cắt là loại miệng phun tự rời khỏi sản phẩm sau khi mở khuôn , điều này đạt được nhờ vào kết cấu khuôn 3 tấm hoặc hệ thống đẩy cuống phun và sản phẩm

Sử dụng kiểu miệng phun tự cắt giúp cho sản phẩm có tính thẩm mỹ cao , không cần thêm nguyên công cắt và giữ chu kỳ phun ổn định

Khi thiết kế miệng phun nên áp dụng một một số lưu ý sau:

- Nên đặt miệng phun ở chỗ dày nhất của sản phẩm ,không nên đặt miệng phun

ở những chỗ chuyển tiếp từ dày sang mỏng để tránh sự dồn nén dòng chảy vết lõm hay lỗ trống trên sản phẩm

- Không nên đặt miệng phun tại những vùng chịu lực trên sản phẩm vì vùng

gần miệng phun sau quá trình ép phun còn tồn tại ứng suất dư nên rất dễ bị hỏng khi chịu lực

- Nên bố trí miệng phun đối diện với rãnh thoát khí

- Trong trường hợp nhiều lòng khuôn thì các miệng phun nên cùng kích thước

để có sự cân bằng về dòng và áp

 Hệ thống làm nguội

Nhựa lỏng sau khi được phun vào khuôn phải được làm nguội thật nhanh để đạt được hình dạng mong muốn Nếu làm nguội khuôn không tốt thì nhựa nóng sẽ gia nhiệt cho khuôn dẫn tới quá trình đình hình sản phẩm sẽ kéo dài làm tăng chu kỳ ép phun Do đó

hệ thống làm nguội có vai trò hết sức quan trọng vì nó quyết định toàn bộ chu trình ép

phun Có hai phương pháp làm nguội đó là làm nguội bằng không khí và làm nguội bằng dung dịch nguội

Làm nguội bằng khí : khuôn được làm nguội bằng khí nhờ vào sự bức xạ nhiệt của thép

ra môi trường xung quanh

Làm nguội bằng dung dịch nguội : đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất hiện nay Theo phương pháp này , khuôn được làm nguội nhờ các kênh chứa dung dịch nguội được bố trí trong các tấm khuôn

Hình 1.10 : Hệ thống làm nguội bằng dung dịch nguội (các đường ống màu xanh nỏn chuối)

Một số lưu ý khi thiết kế hệ thống làm nguội :

- Để đảm bảo nguội đồng đều toàn sản phẩm ,cần chú ý làm nguội những phần

dày nhất cảu sản phẩm

- Kênh làm nguội nên đặt gần mặt lòng khuôn để có thể làm nguội tốt hơn

- Đường kính kênh làm nguội (thường lớn hơn 8mm) nên không đổi trên toàn

bộ chiều dài kênh để tránh cản dòng gây cản trở trao đổi nhiệt

- Nên chia kênh làm nguội thành nhiều vòng khuôn , không nên thiết kế kênh

làm nguội quá dài làm giảm tác dụng nguội

- Kênh làm nguội phải được khoan để có độ nhám tạo ra sự chảy rối bên trong

kênh ,dòng chảy rối trao đổi nhiệt tốt hơn dòng chảy tầng từ 3-5 lần

Một số lưu ý khi thiết kế hệ thống đẩy :

- Tấm đẩy hầu như luôn được lắp ở lõi khuôn

- Các chốt đẩy nên bố trí ở góc ,cạnh , gân của sản phẩm

- Hành trình đẩy nên bằng chiều sâu lớn nhất của sản phẩm theo hướng mở khuôn

- Các đỉnh chốt đẩy nên trùng với bề mặt lõi khuôn để đảm bảo không để lại

vết trên sản phẩm , tuy nhiên trên thực tế hầu hết các vết chốt đẩy đều nằm ở mặt khuất của sản phẩm nên khoảng chênh lệch giữa đỉnh chốt và bề mặt lõi khuôn có thể chấp nhận được trong khoảng 0.05 ÷ 0.1mm

 Hệ thống hồi

Sau khi đẩy sản phẩm thì hệ thống hồi làm việc với chức năng đưa tấm đẩy lùi về phía sau và giữ tấm đẩy cố định cho tới khi khuôn đóng hoàn toàn Để hồi tấm đẩy về ta có thể sử dụng chốt hồi và lò xo

Hình 1.12: Hệ thống hồi

Catia là một bộ phần mềm thương mại phức hợp CAD/CAM/CAE được hãng Dassault Systemes của Pháp phát triển và IBM là nhà phân phối trên toàn thế giới Catia được viết bằng ngôn ngữ lập trình C++.Catia là phầm mềm đầu tiên của bộ phần mềm quản lý toàn

bộ chu trình một sản phẩm của hãng Dassault

 Sơ lược các Modun và chức năng trong Catia

Catia là sản phẩm hoàn chỉnh nhất của hãng Dassault Systemes nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như : xây dựng, cơ khí, tự động hóa, công nghiệp ô tô, tàu thủy và công nghiệp hàng không…

Trong lĩnh vực cơ khí phần mềm này có khả năng thiết kế ,phân tích kết cấu, lập trình

và gia công CNC Để phục vụ cho lĩnh vực cơ khí thì có bao gồm 6 modun :

 Mechanical Deigsn (Thiết kế cơ khí)

 Shape Design and Styling (Thiết kế và tạo kiểu dáng bề mặt)

 Analysis (Phân tích)

 Manufacturing (Sản xuất )

 Equipments and systems (Trang thiết bị và hệ thống)

 Plant Engineering (Thiết kế nhà xưởng)

 Mechanical Deigsn (Thiết kế cơ khí): được tích hợp bao gồm các

modun như Part Desgin ,Drafting, Sheet Metal ,Mold Tooling…modun này cho phép xây dựng các chi tiết ,sản phẩm lắp ghép trong cơ khí

 Shape Design and Styling (Thiết kế và tạo kiểu dáng bề mặt)

Modun này cho phép thiết kế các bề mặt có biên dạng , kiểu dáng phức tạp trong lĩnh vực thiết kế vỏ oto , tàu biển , máy bay…

 Analysis (Phân tích) :bao gồm các modun về phân tích động lực học ,phân

tích kết cấu ,phân tích ứng lực của chi tiết…modun này cho phép tính toán kiểm tra và mô phỏng chi tiết chịu tải trọng trong môi trường kết cấu liên tục hoặc trong môi trường nhiệt

độ Từ đó cho phép tối ưu kết cấu

 Manufacturing (Sản xuất) :bao gồm các modun về phay và tiện

,LatheMachining ,Mill Machining…modun này cho phép mô phỏng quá trình gia công chế tạo chi tiết thông qua việc lựa chọn dao ,chế độ cắt ,gắ đặt từ đó cho phép người thiết

kế lựa chọn quá trình chế tạo hợp lý nâng cao chất lượng gia công và tiết kiệm vật liệu

 Equipments and Systems (Trang thiết bị và hệ thống ): cho phép xây dựng

các trang thiết bị ,các hệ thống của một nhà máy theo tiêu chuẩn

 Plant Engineering (Thiết kế nhà xưởng): cho phép thiết kế mặt bằng xưởng

,nhà máy ,dây truyền sản xuất

Ngoài ra Catia còn rất nhiều các modun ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như : về đường ống, các thiết bị điện ,điện tử Phần Human dùng để phân tích con người về sử dụng phương tiện để đưa ra những khoảng cách và tư thế phù hợp cho từng vóc dáng của con người ,không gây cảm giác mỏi khi sử dụng phương tiện trong thời gian dài Catia Robotic dùng để mô phỏng hoạt động của các robot sản xuất ,lắp ghép dây chuyền trong

hệ thống sản xuất

 Nhận xét : Catia có giao diện trực quan ,dễ dàng sử dụng Tích hợp đầy đủ

các modun thuận tiện từ khâu thiết kế đến gia công chi tiết.Khả năng thiết kế ,mô phỏng

và gia công mạch.Mô phỏng máy ,thiết kế đồ gá và xử lý cho từng chi tiết gia công

Tuy nhiên phần mềm này vẫn còn một số hạn chế như : chương trình khởi động khá lâu ,không thể hiện được các bề mặt có ren

 Kết luận : đây là một phần mềm ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực nên

việc nắm bắt hết các chức năng và công dụng của nó tương đối khó khan vì vậy mà tương ứng với mỗi lĩnh vực khác nhau mà ta chọn và sử dụng một cách phù hợp

2.2 Thiết kế khuôn

Sản phẩm : “Bộ chữ cái nam châm”

Hình 2.1 : Sản phẩm

Sản phẩm : bộ chứ cái nam châm là sản phẩm được làm từ chất liệu nhựa PP cao cấp gắn nam châm , không chứa chất độc hại , an toàn , không gây ảnh hưởng tới sức khỏe của trẻ nhỏ

 Đầu tiên ta vào môi trường Part Design theo đường dẫn Start →

Mechanical Design → Part Design

Chọn mặt phẳng bất kỳ thiết kế trên môi trường 2D bằng các lệnh cơ bản trên các thanh công cụ như : Profile , Operation , Constraint….ta thu được hình vẽ 2D của sản phẩm trong catia như hình:

Hình 2.2 : Bản vẽ 2D cho sản phẩm

 Tiếp theo ta kích vào biểu tượng để chuyển sang môi trường 3D và

dùng lệnh: Pad để tạo khối ta thu được hình vẽ 3D:

Hình 2.3 :Tạo khối 3D cho sản phẩm

 Sau khi tạo khối 3D xong ta sử dụng lệnh Shell trong môi trường 3D

để tạo bề dày sản phẩm theo mẫu

Hình 2.4 : Bản vẽ 3D tạo bề dày theo mẫu

 Tiếp theo ta xây dựng thêm các ô gắn nam châm bằng cách sử dụng các thanh công cụ : Profile , Operation , Constraint kết hợp với các lệnh Extrude trong môi trường Shape →Generative Shape Design và lệnh Thick Surface trong môi trường Mechanical Design → Part Design

Ta thu được hình vẽ của sản phẩm theo yêu cầu

Hình 2.5 : Bản vẽ sản phẩm theo yêu cầu Hình 2.5 là một phương án về cách bố trí sản phẩm , sau đây là một số phương án về cách bố trí sản phẩm :

Hình 2.5.1

Hình 2.5.1 là một phương án bố trí sản phẩm phương án này rất thuận lợi cho việc thiết kế

hệ thống cấp nhựa và hệ thống đẩy , tuy nhiên hệ thống làm mát lại không hợp lý

Hình 2.5.2 Hình 2.5.2 phương án này hệ thống cấp nhựa đảm bảo điền đầy nhanh nhưng hạn chế là thiết kế kênh làm mát và hệ thống chốt đẩy

Hình 2.5 là phương án được lựa chọn để thiết kế khuôn vì phương án này thuận lợi hơn các phương án trên

Hình 2.5.3 : Hệ thống cấp nhựa của Hình 2.5