Nghiên cứu công nghệ CAD CAM CNC vào thiết kế gia công khuôn

Nghiên cứu công nghệ CAD CAM CNC vào thiết kế gia công khuôn Nghiên cứu công nghệ CAD CAM CNC vào thiết kế gia công khuôn Nghiên cứu công nghệ CAD CAM CNC vào thiết kế gia công khuôn luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC VÀO

VIỆC THIẾT KẾ GIA CÔNG KHUÔN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

ĐOÀN VĂN LƯỢNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC VÀO VIỆC

THIẾT KẾ GIA CÔNG KHUÔN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ẢNH CHỤP 2

LỜI CAM ĐOAN 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC 10

VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 10

1.1 Tổng quan về CAD/CAM/CNC 10

1.1.1 Tổng quan về CNC 10

1.1.2 Tổng quan về CAD/CAM 12

1.2 Giới hạn nghiên cứu của đề tài 17

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU VỀ KHUÔN MẪU ĐỂ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO 19

2.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới và Việt Nam 19

2.1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới 19

2.1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam 19

2.2 Tổng quan chung về khuôn ép phun nhựa 20

2.2.1 Vật liệu chất dẻo 20

2.2.2 Polymer 21

2.2.3 Tính chất, đặc điểm, ứng dụng của chất dẻo 21

2.3 Cơ sở thiết kế khuôn 23

2.3.1 Các loại khuôn ép phụn nhựa 23

2.3.2 Các bộ phận cơ bản của khuôn 25

2.3.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa 27

2.3.4 Hệ thống đẩy 27

2.3.5 Hệ thống chốt hồi về 29

2.3.6 Hệ thống cấp nhựa 30

2.3.7 Lõi mặt bên của khuôn 32

2.3.8 Hệ thống làm nguội khuôn 33

2.3.9 Vật liệu làm khuôn: 33

2.3.10 Phương pháp thiết kế khuôn: 33

2.4 Máy ép phun 35

2.4.1 Cấu tạo máy ép phun 35

2.4.2 Các công đoạn của máy ép phun: 36

CHƯƠNG 3 38

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC ĐỂ THIẾT KHUÔN VÀ LẬP CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG LÒNG, LÕI KHUÔN 38

3.1 Phần mềm CATIA 38

3.1.1 Giới thiều về phần mềm 38

3.1.2 Các Module chính và chức năng của chúng 39

3.1.3 Đặc trưng nổi bật của CATIA 42

3.2 Ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế bộ khuôn ép phun nhựa 43

3.2.1 Giới thiệu tổng quan về sản phẩm nghiên cứu 44

3.2.2 Phân tích công nghệ sản xuất và lấy mẫu dựng hình chi tiết 45

3.2.3 Các bước vẽ chi tiết khay bằng phần mềm Catia 45

3.3 Thiết kế khuôn cho sản phẩm khay nhựa 48

3.3.1 Phân tích ý tưởng: 48

3.3.2 Thiết kế khuôn tổng thể 48

3.4 Ứng dụng phần mềm Mastercam6 để lập trình gia công 66

3.4.1 Thực nghiệm gia công mẫu 66

3.4.2 Tạo phôi cho cả quá trình gia công (Workpiece) 67

3.4.3.Thiết lập máy, hệ toạ độ và mặt phẳng an toàn cho quá trình gia công 68

3.4.4.Tiến hành làm các chương trình gia công bề mặt chi tiết 69

3.4.5 Tạo chương trình gia công NC 79

CHƯƠNG 4 82

KẾT QUẢ GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SẢN PHẨM 82 4.1 Gia công sản phẩm trên máy CNC 82

4.1.1 Máy gia công 82

4.1.2 Sản phẩm 83

4.2 Kiểm tra sản phẩm sau khi gia công để đánh giá độ chính xác cũng

như chất lượng bề mặt của chi tiết sau khi gia công 84

4.2.1 Đo độ nhám của bề mặt sản phẩm 84

4.2.2 Kiểm tra độ chính xác của sản phẩm 86

Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ chính xác gia công trên máy CNC: 86

4.2.3 Kiểm tra và đánh giá độ chính xác của chi tiết 91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TT Ký

máy tính

3 CAM Computer Aided Manufacturing Gia công với sự trợ giúp của

máy tính

trình số

nhựa

design

Thiết kế cơ khí với sự trợ giúp của máy tính

dập

2

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ẢNH CHỤP

Hình 1.1 Quá trình hình thành và phát triển của CAD/CAM/CAE 13

Hình 1.2 Liên kết dữ liệu giữa CAD và CAM 14

Hình 1.3 Mối quan hệ CAD/CAM 14

Hình 2.1:Các loại vật liệu 21

Hình 2.2 :Cấu tạo khuôn hai tấm 23

Hình 2.3:Khuôn ba tấm 24

Hình 2.4: khuôn ba tấm 24

Hình 2.5: Khuôn nhiều tầng 24

Hình 2.6: Cấu tạo sơ bộ 25

Hình 2.7: Các bộ phận cơ bản của khuôn 25

Hình 2.8: Hệ thống đẩy 27

Hình 2.9: Hệ thống chốt hồi về 30

Hình 2.10: Cuống phun 30

Hình 2.11:Bố trí kênh nhựa 31

Hình 2.12:Các kiểu kênh nhựa thông dụng 31

Hình 2.13:Vật phun bị ngắn 31

Hình 2.14: Sản phẩm bị cong vênh 32

Hình 2.15: Đường hàn 32

Hình 2.16: Sự tạo đuôi 32

Hình 2.17: Hõm co 32

Hình 2.18 Các kiểu bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật 34

Hình 2.19 Kiểu bố trí lòng khuôn dạng tròn và thẳng 34

Hình 2.20: Cấu tạo máy ép phun 35

Hình 2.21: Cụm bơm nhựa 35

Hình 2.22: Quá trình nhựa hoá 36

Hình 2.23: Quá trình điền đầy khuôn 36

Hình 2.24: Quá trình lấy sản phẩm 36

Hình 3.1.: Một số ứng dụng của phần mềm CATIA 39

3

Hình 3.2 : Các Module chính và chức năng của Catia 39

Hình 3.3: Module Shape 40

Hình 3.4: Module Machining 41

Hình 3.5.: Module Machining Simulation 42

Hình 3.6.: Bộ khuôn ép phun khay nhựa 43

Hình 3.7 :Các bộ phận cơ bản của khuôn 44

Hình 3.8: Machinical Design 46

Hình 3.9: Vẽ Sketsch 46

Hình 3.10: Dựng khối hộp 46

Hình 3.11: Chọn mặt phẳng vẽ hình 47

Hình 3.12: Lệnh Poket và cài đặt thông số hình học 47

Hình 3.13: Bo R các góc 47

Hình 3.14: Làm mỏng khối đặc 48

Hình 3.15 Hình vẽ tổng thể chi tiết khay 48

Hình 3.16: Vào môi trường tách lòng và lõi 49

Hình 3.17: Vào môi trường để tạo mặt phân khuôn 49

Hình 3.18: Bảng tỷ lệ co ngót 50

Hình 3.19: Trường chi tiết để tạo mặt phân khuôn 50

Hình 3.20: Extact mặt trên thuộc đường phân hốc 50

Hình 3.21: Đổi màu phân hốc 51

Hình 3.22: Extact mặt đáy và đường bao cạnh đứng cho thuộc đường lõi 51

Hình 3.23: Đổi thành mầu đỏ để phân lõi 51

Hình 3.24: Vẽ mặt phẳng trên chi tiết 52

Hình 3.25: Fill mặt phẳng vào chi tiết 52

Hình 3.26: Mặt phân hốc được tạo 52

Hình 3.27: Chọn màu phân hốc, phân lõi 53

Hình 3.28: Kiểm tra mặt cắt chi tiết phân khuôn được tạo 53

Hình 3.29: Vào môi trường tạo khuôn cơ sở 54

Hình 3.30: Chọn dạng khuôn trong thư viện mẫu 54

Hình 3.31: Khuôn cơ sở 54

4

Hình 3.32: Chèn chi tiết vào khuôn 55

Hình 3.33: Bộ khuôn được tạo 55

Hình 3.34: Tạo phân hốc 56

Hình 3.35: Tạo phân lõi 56

Hình 3.36: Lắp trục dẫn hướng vào khuôn 57

Hình 3.37 :Lắp bạc dẫn hướng 57

Hình 3.38: Lắp ráp bu lông cố định tậm khuôn trên 58

Hình 3.39:Lắp ráp bu lông tấm khuôn dưới 58

Hình 3.40: Vị trí chốt hồi 59

Hình 3.41 :Lắp chốt hồi 59

Hình 3.42: Lắp bạc cuống phun 60

Hình 3.43: Điểm lắp bu lông 60

Hình 3.44: Lắp bu lông cố định bạc cuống phun 61

Hình 3.45: Lắp cuống phun 61

Hình 3.46: Điểm lắp chốt đẩy 62

Hình 3.47: Lắp chốt đẩy vào khuôn 62

Hình 3.48: Bộ khuôn hoàn chỉnh 63

Hình 3.49: Hệ thống bu lông, chốt, phụ kiện 63

Hình 3.50 Kích thước tấm hốc khuôn 64

Hình 3.51: Kích thước tấm lõi khuôn 65

Hình 3.52: Tạo một file gia công mới 67

Hình 3.53: Tạo phôi cho quá trình gia công 68

Hình 3.54: Thiết lập mặt phẳng an toàn cho quá trình gia công 69

Hình 3.55: Chọn dao cho quá trình gia công 70

Hình 3.56: Thiết lập các thông số cho quá trình gia công thô 71

Hình 3.57: Kiểm tra đường chạy dao của quá trình gia công 72

Hình 3.58: Mô phỏng đường chạy dao gia công thô 72

Hình 3.59: Khai báo thông số dao cho quá trình phay thô 73

Hình 3.60: Thiết lập các thông số cho quá trình gia công thô 73

Hình 3.61: Mô phỏng đường chạy dao gia công thô 74

5

Hình 3.62: Khai báo thông số dao cho quá trình bán tinh và tinh 75

Hình 3.63: Thiết lập các thông số cho quá trình gia công tinh 76

Hình 3.64: Khai báo thông số dao cho quá trình tinh 77

Hình 3.65: Thiết lập các thông số dao cho quá trình gia công tinh 78

Hình 3.66: Kiểm tra quá trình chạy dao của quá trình gia công tinh 79

Hình 4.1 Máy phay CNC SUNMILL.JHV-710 82

Hình 4.2 Sản phẩm 2 nửa khuôn khuôn ép phun khay nhựa 84

Hình 4.3: Máy đo độ nhám 85

Hình 4.4 Vị trí đo độ nhám trên sản phẩm 85

Hình 4.5: Đầu đo thực hiện đo độ nhám 86

Hình 4.6: Thiết bị Scan Máy quét 3D của hãng NIKON 91

Hình 4.7 Đầu quét sản phẩm 93

Hình 4.8 : Hình chiếu máy 93

Hình 4.9: Sản phẩm quét 94

Hình 4.10 : REF: Đối tượng so sánh (File thiết kế 3D) 95

Hình 4.11 : Kết quả kiểm tra sản phẩm 95

Hình 4.12: Sai số trong gia công 96

Tiếp theo Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Bách khoa

Hà Nội, Viện đào tạo sau đại học, Viện Cơ khí và bộ môn Chế tạo Máy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này

Sau hết Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Xin trân trọng cảm ơn!

7

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác, trừ những phần tham khảo

đã được ghi rõ trong luận văn

Tác giả Đoàn Văn Lượng

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật

đã thúc đẩy các ngành công nghiệp sản xuất tự động phát triển theo Trong lĩnh vực

cơ khí chế tạo, sự ra đời của máy công cụ điều khiển bằng chương trình số với sự trợ giúp của máy tính, gọi tắt là máy CNC, đã đưa ngành cơ khí chế tạo sang một thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất hiện đại

Hầu hết các nhà máy cơ khí ở nước ta hiện nay ít nhiều đều được bố trí các máy công cụ CNC để phục vụ sản xuất, bao gồm các loại máy Phay, Tiện, Bào, Mài, Khoan có số trục điều khiển 2, 3, 4, 5 Nhưng các cơ sở sản xuất hầu như chưa biết cách khai thác hết khả năng gia công trên máy Lý do chủ yếu là trình độ thiết kế, lập trình của cán bộ kỹ thuật Việt Nam còn yếu, chưa khai thác và ứng dụng những phần mềm mới để hỗ trợ thiết kế và lập trình Trong khi đó nhu cầu chế tạo các sản phẩm có hình dáng hình học 3D ngày càng gia tăng, đặc biệt trong một số lĩnh vực như ngành sản xuất hàng tiêu dùng, các sản phẩm công nghiệp, chế tạo khuôn mẫu

Vì vậy, ứng dụng công nghệ CAD/CAM phục vụ cho máy công cụ CNC là vấn đề được nhiều người quan tâm, bởi công nghệ này không chỉ phục vụ trong sản xuất hiện đại, mà còn góp phần nâng cao năng suất chế tạo sản phẩm gia công cơ khí Chất lượng của một sản phẩm gia công cơ khí không chỉ là vấn đề về độ bền,

độ bóng bề mặt, mà còn bao hàm cả độ chính xác về vị trí tương quan, độ chính xác hình dáng hình học của chi tiết gia công, thời gian, giá thành gia công chi tiết Để chế tạo được những sản phẩm cơ khí có đủ những tính năng như vậy thì các trung tâm gia công CNC nhiều trục luôn là lựa chọn hiệu quả, nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm thời gian gia công

Qua những phân tích trên ta thấy được việc nghiên cứu và ứng dụng các phần mềm CAD/CAM vào việc xây dựng và lập chương trình gia công cho các bề mặt lòng khuôn trên máy công cụ CNC là điều rất cần thiết

Với định hướng như vậy tôi đã chọn thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp với nội

dung “Nghiên cứu công nghệ CAD/CAM/CNC vào việc thiết kế và gia công khuôn”

9

Nội dung của luận văn gồm:

 Chương 1: Tổng quan về công nghệ CAD/CAM-CNCvà giới hạn nghiên cứu

 Chương 2: Nghiên cứuvề khuôn mẫu để ứng dụng công nghệ CAD/CAM-CNC vào thiết kế chế tạo

 Chương 3: Ứng dụng công nghệ CAD/CAM-CNC để thiết kế khuôn và lập chương trình gia công lòng, lõi khuôn

 Chương 4: Kết quả gia công và đánh giá chung về sản phẩm

10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC

VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về CAD/CAM/CNC

1.1.1 Tổng quan về CNC

Chiếc máy phay đầu tiên được vận hành theo cách thức tương tự như vậy, ngoại trừ công cụ cắt được đặt ở trục chính đang quay Phôi được lắp trên bệ máy hay bàn làm việc và di chuyển theo công cụ cắt, qua việc sử dụng vô lăng để gia công đường mức của phôi Chiếc máy phay này do Eli Whitney phát minh năm

1818 Những chuyển động được sử dụng trong các công cụ máy được gọi là trục và

đề cập đến 3 trục: “X” (thường từ trái qua phải), “Y” (trước ra sau) và “Z” (trên và dưới) Bàn làm việc cũng có thể được quay theo mặt ngang hay dọc, tạo ra trục chuyển động thứ tư Một số máy còn có trục thứ năm, cho phép trục quay theo một

góc

Một trong những vấn đề của dòng máy ban đầu này là chúng đòi hỏi nhân viên vận hành phải sử dụng vô lăng để tạo ra mỗi chi tiết Ngoài tính nhàm chán và gây mệt mỏi về thể chất, khả năng chế tạo các chi tiết của vận hành viên cũng bị hạn chế Chỉ một khác biệt nhỏ trong vận hành sẽ dẫn đến những thay đổi trong kích thước và khi đó, tạo ra những chi tiết không phù hợp Tỉ lệ phế phẩm được tạo

ra từ những hoạt động như vậy là khá cao, gây lãng phí nguyên liệu và thời gian lao động Khi số lượng sản xuất tăng lên thì tỉ lệ phế phẩm cũng tăng cao, do đó điều cần thiết ở đây là một phương tiện vận hành các chuyển động của máy một cách tự động Những nỗ lực ban đầu để “tự động hóa” các hoạt động này là sử dụng một loạt Cam để di chuyển dao cụ hay bàn làm việc qua những liên kết (linkage) Khi Cam quay, một liên kết lần theo bề mặt của mặt Cam (cam face), di chuyển công cụ cắt hay phôi qua một dãy các chuyển động Mặt Cam được định hình để điều khiển khối lượng chuyển động liên kết và tốc độ, còn Cam quay điều khiển tốc độ cấp dao Một số máy vẫn còn tồn tại cho tới ngày nay và được gọi là máy “Swiss” (máy

kiểu Thụy Sĩ), một cái tên đồng nghĩa với gia công chính xác

Thiết kế máy CNC hiện đại bắt nguồn từ tác phẩm của John T Parsons cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950, John Parsons quản lý một hãng sản xuất hàng không ở thành phố Traverse, Michigan Sau Thế chiến II, Parsons tham gia

11

sản xuất cánh máy bay trực thăng, một công việc đòi hỏi phải gia công chính xác các hình dạng phức tạp Đối mặt với tính phức tạp ngày càng cao của hình dạng chi tiết và những vấn đề về toán học và kỹ thuật như vậy, Parsons đã tìm ra những biện pháp để giảm chi phí kỹ thuật cho công ty Ông đã xin phép International Business Machine sử dụng một trong những chiếc máy tính văn phòng trung ương của họ để thực hiện một loạt các phép toán cho một cánh máy bay trực thăng mới Cuối cùng, ông đã dàn xếp với Thomas J Watson, chủ tịch huyền thoại của IBM, nhờ đó IBM

sẽ làm việc với tập đoàn Parsons để tạo ra một chiếc máy được điều khiển bởi các thẻ đục lỗ Như vậy, thông qua việc sử dụng máy tính IBM thời kì đầu, ông đã có thể tạo ra những thanh dẫn đường mức chính xác hơn nhiều khi sử dụng các phép tính bằng tay và sơ đồ Dựa trên kinh nghiệm này, ông đã giành được hợp đồng phát triển một “máy cắt đường mức tự động” cho không quân để tạo mặt cong cho cánh máy bay Đó là hợp đồng với Air Force để sản xuất một chiếc máy được điều khiển bằng thẻ hay băng từ có khả năng cắt các hình dạng đường mức giống như những hình trong cánh quạt và cánh máy bay Sử dụng một đầu đọc thẻ máy tính và các bộ điều khiển động cơ trợ động (servomotor) chính xác, chiếc máy được chế tạo cực kì lớn, phức tạp và đắt đỏ Mặc dù vậy, nó làm việc một cách tự động và sản xuất các mặt cong với độ chính xác cao đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp máy bay Sau đó, Parsons đã đến gặp các kĩ sư ở phòng thí nghiệm thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) nhờ hỗ trợ dự án Các nhà nghiên cứu MIT đã thí nghiệm nhiều kiểu quá trình khác nhau và cũng đã làm việc với các dự án Air Force từ thời Thế chiến II Phòng thí nghiệm MIT đã nhận thấy đây là một cơ hội tốt để mở rộng nghiên cứu sang lĩnh vực điều khiển và cơ cấu phản hồi Việc phát triển thành công các công cụ máy CNC đã được các nhà nghiên cứu của trường đại học đảm trách với mục tiêu đáp ứng nhu cầu của các nhà bảo trợ quân đội

Sự xuất hiện IC (1959), LSI (1965), vi xử lý (1974) và các tiến bộ kỹ thuật

về lưu trữ và xử lý số liệu đã làm nên cuộc cách mạng trong kỹ thuật điều khiển số máy công cụ Các bộ phận điều khiển số trên máy công cụ được tích hợp máy tính

và thuật ngữ CNC (Computer Numerical Control) được sử dụng từ đầu thập kỷ 70

Máy CNC ưu việt hơn máy NC thông thường về nhiều mặt như tốc độ xử lý cao, kết cấu gọn…nhưng ưu điểm quan trọng nhất của chúng là ở tính năng sử dụng, giao diện với người dùng và các thiết bị ngoại vi khác Các máy CNC ngày

12

nay có màn hình, bàn phím và nhiều thiết bị khác để trao đổi thông tin với người dùng Nhờ màn hình người dùng được thông báo thường xuyên về tình trạng của máy, cảnh báo các lỗi, có mô phỏng để kiểm tra trước quá trình gia công…Máy CNC có thể làm việc đồng bộ với các thiết bị sản xuất khác như robot, băng tải, thiết bị đo…trong hệ thống sản xuất Áp dụng điều khiển số và công nghệ thông tin vào điều khiển máy công cụ đã tạo ra cuộc cách mạng trong công nghệ chế tạo cơ khí, nhờ đó các sản phẩm được chế tạo ra ngày càng chính xác hơn, đẹp hơn, giá thành thấp hơn

1.1.2 Tổng quan về CAD/CAM

Lịch sử phát triển của CAD/CAM liên quan trực tiếp tới sự phát triển của đồ hoạ máy tính Đương nhiên CAD/CAM bao hàm một nội dung rộng lớn hơn đồ hoạ máy tính, song hệ đồ hoạ máy tính viết tắt là ICG (Interative Computer Graphics) là

bộ phận cơ bản của CAD Lịch sử phát triển của đồ hoạ máy tính diễn biến qua nhiều thời kỳ:

- Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính

là dự án triển khai ngôn ngữ APT tại Học viện Công nghệ Massachusetts vào giữa thập kỷ 50 APT là chữ viết tắt của thuật ngữ Automatically Programed Tools, có nghĩa là "máy công cụ được lập trình tự động" Dự án này có quan hệ mật thiết với

ý tưởng triển khai một phương pháp thuận tiện để thông qua máy tính xác định các yếu tố hình học phục vụ việc lập trình cho máy công cụ điều khiển số Mặc dù sự phát triển của APT là một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính, nhưng việc sử dụng ngôn ngữ APT trước đây lại ít liên quan với đồ hoạ máy tính

- Năm 1963 Ivan Sutherland công bố một số kết quả đầu tiên về đồ hoạ máy tính, cho phép tạo ra và làm chủ các hình ảnh trong thời gian thực trên màn hành CRT

Như vậy, khái niệm CAD (Computer Aided Design) có nghĩa là: Thiết kế với

sự trợ giúp của máy tính Mục tiêu của lĩnh vực CAD là: Tự động hoá từng bước, tiến tới tự động hoá cao trong quá trình thiết kế sản phẩm Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình chiếu khác nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức năng

Khái niệm CAM (Computer Aided Manufacturing) có nghĩa là: Sản xuất với

sự trợ giúp của máy tính Mục tiêu của lĩnh vực CAM là: Mô phỏng quá trình chế

13

tạo, lập trình chế tạo sản phẩm trên các máy CNC Kết quả của CAM là cụ thể, đó

là chi tiết cơ khí Trong CAM không truyền đạt một sự biểu diễn của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm các vấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu, công suất của trang thiết bị, các điều kiện sản xuất khác nhau có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hoá đồ gá và dụng cụ cắt nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cơ khí

1950

NC

CNC

FMS CIM

CAM

CAD/CAM

CAD/CAM/CAECAD

CAE

CAD/CAE

Hình 1.1 Quá trình hình thành và phát triển của CAD/CAM/CAE

Như vậy, khái niệm CAD/CAM dù đã có từ rất lâu nhưng vẫn đang tiếp tục được phát triển và mở rộng Ban đầu CAD và CAM được sử dụng độc lập để mô tả việc lập trình bộ phận với sự trợ giúp của máy tính và các bản vẽ, đồ họa Trong những năm gần đây, hai khái niệm này được nối kết với nhau để tạo ra khái niệm thống nhất CAD/CAM, biểu diễn một phương pháp tích hợp máy tính trong toàn bộ quá trình sản xuất bao trùm cả hai khâu thiết kế và sản xuất Cụ thể trong khâu thiết

kế bao gồm toàn bộ các hoạt động liên quan đến các dữ liệu kỹ thuật như bản vẽ, các mô hình học, phân tích các phần tử hữu hạn, bản ghi các chi tiết và kế hoạch, thông tin chương trình NC Trong khâu sản xuất, các ứng dụng của máy tính bao trùm trong lập kế hoạch quá trình, điều độ sản xuất, NC, CNC, quản lý chất lượng

và lắp ráp

Việc sử dụng các hệ thống CAD/CAM đã làm thay đổi một cách căn bản quy trình thiết kế, gia công Hệ thống CAD/CAM với mô đun CAD sẽ cung cấp một

14

công cụ để thiết kế mô hình hình học, phân tích và tối ưu hóa nó Việc kết nối của

thiết kế và gia công thông qua một cơ sở dữ liệu dùng chung

Hình 1.2 Liên kết dữ liệu giữa CAD và CAM

Nhờ có sự kết nối này mà những thay đổi của bản thiết kế nhanh chóng được

cập nhật vào trong cơ sở dữ liệu và truyền tới quá trình gia công và ngược lại người

thiết kế cũng dễ dàng nhận được các thông tin phản hồi từ quá trình gia công

Do có mối liên hệ chặt chẽ giữa việc tạo lập bản vẽ thiết kế và lập chương

trình gia công CNC, CAD và CAM thường đi kèm với nhau trong các gói phần

mềm (sorfware), được gọi là các hệ thống CAD/CAM Một số hệ thống CAD/CAM

điển hình hiện nay như: Mastercam, Solid Work, Cimatron, Catia, Unigrafic…

Phương pháp sử dụng hệ thống CAD/CAM để xuất chương trình gia công

một cách tự động đã và đang được coi là phương pháp hiệu quả nhất Đặc biệt là

trong trường hợp gia công trên máy CNC nhiều trục (từ 3 trục trở lên) Hầu hết các

đơn vị sản xuất có trang bị máy CNC thì đều có hệ thống CAD/CAM đi kèm

Hình 1.3 Mối quan hệ CAD/CAM

Như vậy, lợi ích của CAD/CAM có nhiều, song chỉ có một số trong đó là có

thể định lượng được Một số lợi ích khác khó có thể lượng hoá được mà chỉ thể hiện

15

ở chỗ chất lượng công việc được nâng cao, thông tin tiện dụng, điều khiển tốt hơn v.v Một số ưu điểm chính của hệ tích hợp CAD/CAM:

a, Nâng cao năng suất thiết kế

Năng suất cao giúp cho vị thế cạnh tranh của một hãng được nâng lên vì giảm được yêu cầu nhân lực của một đồ án, dẫn tới hạ giá thành và thời gian xuất xưởng của một sản phẩm Tổng kết một số đơn vị có sử dụng hệ CAD cho thấy năng suất

có thể tăng từ 3 – 10 lần so với công nghệ thiết kế cũ, thậm chí còn cao hơn, tuỳ theo các yếu tố sau đây :

- Độ phức tạp của bản vẽ kỹ thuật

- Mức độ tỉ mỉ của bản vẽ

- Mức độ lặp đi lặp lại của chi tiết hay bộ phận được thiết kế

- Mức độ đối xứng của bộ phận được thiết kế

- Tính dùng chung của các chi tiết để lập thư viện

b, Giảm thời gian chỉ dẫn

Thiết kế với hệ CAD nhanh hơn thiết kế theo cách truyền thống, đồng thời nó cũng đẩy nhanh các tác vụ lập biểu bảng và báo cáo (lập các bảng liệt kê cụm lắp ghép chẳng hạn) mà trước đây phải làm bằng tay Do vậy, một hệ CAD có thể tạo ra một tập bản vẽ cuối cùng về các chi tiết máy và các báo cáo, biểu bảng kèm theo một cách nhanh chóng Thời gian chỉ dẫn trong thiết kế được rút ngắn dẫn đến kết quả là làm giảm thời gian kể từ khi nhận đơn đặt hàng đến khi giao sản phẩm

16

trước đây nữa

d, Giảm sai sót thiết kế

Các hệ CAD vốn có khả năng tránh các sai sót về thiết kế, vẽ và lập hồ sơ tư liệu, thuyết minh kỹ thuật Do vậy các lỗi vào (input) và di chuyển dữ liệu thường xảy ra khi lập liệt kê chi tiết và làm dự trù vật liệu bằng cách thủ công thì ở đây đều

bị loại bỏ

Sở dĩ có thể chính xác như vậy chủ yếu là do khi đã có bản vẽ ban đầu rồi thì các thông tin về nó không còn phải quản lý bằng cách thủ công nữa Mặt khác, các công việc lặp đi lặp lại, tốn nhiều thời gian sau khi có bản vẽ nói trên như di chuyển nhiều ký hiệu hay hình vẽ, sắp xếp theo khu vực hay theo chi tiết cùng loại v.v đều được thực hiện nhanh chóng với kết quả chính xác và nhất quán Nhờ khả năng tương tác người - máy, các hệ CAD còn có khả năng đặt câu hỏi xem dữ liệu đưa vào có mắc lỗi không Đương nhiên các khả năng kiểm tra việc vào dữ liệu loại này tuỳ thuộc vào ý định của các nhà thiết kế hệ CAD muốn đặt câu hỏi cho dữ liệu đầu vào nào và hỏi cái gì để người thiết kế tự kiểm tra lại xem mình vào đã đúng chưa

e, Các phép tính thiết kế có độ chính xác cao hơn

Độ chính xác toán học trong hệ CAD là 14 con số có nghĩa sau dấu chấm thập phân Đặc biệt độ chính xác khi thiết kế các đường và mặt ba chiều thì cho đến nay chưa có phương pháp tính tay nào so sánh được

Độ chính xác do sử dụng các hệ CAD còn thể hiện ở rất nhiều phương diện Chẳng hạn các chi tiết được đặt tên và đánh số như thế nào thì chúng vẫn được bảo toàn trong trong toàn bộ các bản vẽ Hoặc nếu có môt sự thay đổi nào của một chi tiết thì sự thay đổi ấy vẫn được bảo toàn trong toàn bộ gói hồ sơ và tác động tới tất

cả các bản vẽ có sử dụng chi tiết ấy Độ chính xác do hệ CAD mang lại còn làm cho việc lập tiên lượng và dự toán công trình được chính xác hơn, tiến độ mua sắm vật

tư tiết kiệm hơn

f, Các lợi ích trong giai đoạn chế tạo

Cơ sở dữ liệu của hệ CAD/CAM được dùng cho cả giai đoạn thiết kế và việc lập kế hoạch và điều khiển sản xuất Các lợi ích trong giai đoạn chế tạo bao gồm:

- Thiết kế đồ gá và dụng cụ cắt để chế tạo sản phẩm

17

- Lập trình NC

- Lập quy trình công nghệ bằng máy tính

- Liệt kê bản vẽ lắp (do hệ CAD lập) để sản xuất

- Dò khuyết tật bằng máy tính

- Lập kế hoạch tay máy người máy

- Lập công nghệ nhóm

1.2 Giới hạn nghiên cứu của đề tài

Ngày nay, do nhu cầu đòi hỏi của thị trường và sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, các hệ thống công nghệ CAD/CAM /CNC đã được phát triển rộng rãi Các hệ thống này đã được ứng dụng trong rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu khoa học phục vụ đời sống ngày càng cao của con người

Các phần mềm tích hợp được hình thành bởi việc liên kết nhiều modul khác nhau trong một hệ thống nhất

Mỗi modul thực hiện một công đoạn của quá trình thiết kế, chế tạo Các hệ thống này có ưu điểm là các hệ thống tích hợp dùng chung một cơ sở dữ liệu, tạo điều kiện cho việc nhanh chóng cập nhật các thay đổi

Ngoài ra một ưu điểm nổi bật là khả năng kiểm tra độ tương thích của các chi tiết thiết kế trong một khối lắp ráp tổng thể và thực hiện các hiệu chỉnh cần thiết Khi điều chỉnh thì các chi tiết liên quan sẽ tự động cập nhật điều chỉnh theo

Hiện nay, trên thị trường xuất hiện rất nhiều các phần mềm về CAD/CAM/CNC, mỗi một loại đều có những ưu, nhược điểm riêng nên việc lựa chọn và sử dụng thế nào để có thể phát huy tối đa những tiện ích của chúng cũng là một vấn đề đáng được quan tâm

Trong giới hạn của đề tài này tôi sẽ trình bày việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM/CNC nhằm phục vụ một số tiêu chí sau:

- Xây dựng bản vẽ các chi tiết

- Thiết kế bộ khuôn ép phun nhựa

- Lắp ghép, kiểm tra tương quan hình học, tính hợp lý trong quá trình lắp của các chi tiết

18

- Tiến hành lập chương trình CNC để gia công các chi tiết lòng khuôn Mô phỏng, kiểm tra và tối ưu chương trình gia công trước khi gia công

- Kiểm tra sản phẩm sau khi gia công để đánh giá độ chính xác cũng như chất lượng

bề mặt của chi tiết sau khi gia công

- Đánh giá chung

Kết luận chương 1

Ngày nay CAD/CAM/CNC thực sự đã trở thành một công nghệ có tốc độ phát triển cực kỳ nhanh chóng, rất nhiều hãng sản xuất và cung cấp sản phẩm trong lĩnh vực này Việc sử dụng các sản phẩm CAD/CAM đem lại rất nhiều lợi ích

Nó giúp đẩy nhanh quá trình sản xuất, giảm tối đa sai xót trong thiết kế, tiết kiệm được nguyên vật liệu và giảm giá thành của sản phẩm Chính vì đạt được nhiều

ưu điểm như vậy nên việc ứng dụng các sản phẩm CAD/CAM vào trong sản xuất sẽ là

xu hướng tất yếu của quá trình phát triển sản xuất

Các sản phẩm CAD/CAM/CNC rất đa dạng, chúng có khá nhiều các môđun giúp cho ta có thể tiến hành từ xây dựng bản vẽ, kiểm tra chúng đến việc làm các chương trình gia công cũng như tối ưu hoá quá trình gia công đó trước khi gia công thực tế Như vậy, việc lựa chọn sử dụng phần mềm nào để phù hợp với điều kiện sản xuất, phát huy được hết tính năng, những ưu điểm của những phần mềm đó cũng là một vấn đề hết sức quan trọng

19

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU VỀ KHUÔN MẪU ĐỂ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ

CAD/CAM/CNC VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO 2.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới và Việt Nam

2.1.1 Thực trạng khuôn mẫu trên thế giới

Trên thế giới, cuộc cách mạng về máy tính điện tử đã có tác động lớn vào nền sản xuất công nghiệp Đặc biệt trong ngành chế tạo khuôn mẫu hiện đại, công nghệ thông tin (CNTT) đã được ứng dụng rộng rãi, để nhanh chóng chuyển đổi các quá trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang kiểu sản xuất công nghệ cao (CNC); Nhờ đó các giai đoạn thiết kế và chế tạo khuôn mẫu từng bước được tự động hoá (CAD/CAM – trong đó: CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử; CAM là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử, còn gọi là gia công điều khiển số)

Các nước có nền công nghiệp tiên tiến như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan đã hình thành mô hình liên kết tổ hợp, để sản xuất khuôn mẫu chất lượng cao, cho từng lĩnh vực công nghệ khác nhau:

+ Chuyên thiết kế chế tạo khuôn nhựa, khuôn dập nguội, khuôn dập nóng, khuôn đúc

áp lực, khuôn ép chảy, khuôn dập tự động

+ Chuyên thiết kế chế tạo các cụm chi tiết tiêu, chuẩn phục vụ chế tạo khuôn mẫu như: Các bộ đế khuôn tiêu chuẩn, các khối khuôn tiêu chuẩn, trục dẫn hướng, lò xo, cao su

ép nhăn, các cơ cấu cấp phôi tự động

+ Chuyên thực hiện cac dịch vụ nhiệt luyện cho các công ty chế tạo khuôn

+ Chuyên cung cấp các dụng cụ cắt gọt để gia công khuôn mẫu

+ Chuyên cung cấp các phần mềm chuyên dụng CAD/CAM/, CATIA, NX

+ Chuyên thực hiện các dịch vụ đo lường, kiểm tra chất lượng khuôn

Những mô hình trên là những mô hình liên kết mở giúp các doanh nghiệp có điều kiện đầu tư chuyên sâu vào từng lĩnh vực với việc ứng dụng CNC, theo hướng tự động hoá quá trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và phất huy tối đa năng lực các thiết bị của mình mới (CN vật liệu mới, CN tự động hoá, CNTT) vào quá trình sản xuất

2.1.2 Thực trạng khuôn mẫu ở Việt Nam

Tại Việt Nam, do hạn chế về năng lực thiết kế và chế tạo, các doanh nghiệp hiện mới chỉ đáp ứng được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ cho chế tạo các sản

20

phẩm cơ khí tiêu dùng và một phần cho các công ty liên doanh nước ngoài Với những sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật cao (máy giặt, tủ lạnh, điều hoà, ô tô, xe máy…) hầu hết phải nhập bán thành phẩm hoặc nhập khuôn

Một trong những nguyên nhân cần được đề cập đến là các doanh nghiệp SXKM trong nước hiện đa phần hoạt động ở tình trạng tự khép kín, chưa có sự phối hợp, liên kết với nhau để đi vào thiết kế và sản xuất chuyên sâu vào một hoặc một số mặt hàng cùng chủng loại; trang thiết bị ở hầu hết các cơ sở thuộc trình độ công nghệ thấp; hoặc

có nơi đã đầu tư thiết bị công nghệ cao nhưng sự đầu tư lại trùng lặp do chưa có sự hợp tác giữa các doanh nghiệp trong sản xuất Bên cạnh đó nguồn nhân lực thiết kế, chế tạo và chuyển giao công nghệ cũng bị phân tán

Vậy nên, trong xu thế hội nhập và hợp tác kinh tế quốc tế, muốn tồn tại và phát triển bền vững, ngành CNSXKM của Việt Nam cũng như Hà Nội cần phải có các giải pháp đúng, phù hợp Nếu cứ để SXKM trong tình trạng hoạt động khép kín, một đơn vị khó

có thể đảm bảo có những sản phẩm khuôn mẫu chất lượng cao, giá thành hạ Thời gian tới, cần phải thành lập Hiệp hội của ngành SXKM Đây sẽ là nơi các doanh nghiệp gặp

gỡ, trao đổi thông tin trong và ngoài nước, quảng bá hình ảnh của doanh nghiệp mình cũng như tìm kiếm đối tác

2.2 Tổng quan chung về khuôn ép phun nhựa

2.2.1 Vật liệu chất dẻo

Chất dẻo là một loại vật liệu hỗn hợp được tạo thành từ các polymer cùng với các chất phụ gia phù hợp với mục đích sử dụng như: Chất độn, chất gia cường, chất ổn định, chất bôi trơn, chất hoá dẻo, chất chống tĩnh điện, chất tạo mầu

Chất dẻo còn có tên gọi khác rất phổ biến ở nước ta: Nhựa

Định nghĩa chất dẻo (nhựa) có thể minh hoạ bằng sự phân loại ở biểu đồ sau đây:

2.2.3 Tính chất, đặc điểm, ứng dụng của chất dẻo

a) Tính chất vật lý của chất dẻo

Đối với các loại vật liệu có phân tử thấp người ta chia ra các loại vật liệu ở trạng thái rắn, trạng thái lỏng, trạng thái khí Sự phân chia đó dựa trên cơ sơ ứng xử của các loại vật liệu này khi có tác dụng của lực hoặc môi trường xung quanh

- Mô đun đàn hồi E[N/mm 2 ]

Mô đun đàn hồi đặc trưng cho độ cứng của vật liệu hay tính chất của vật liệu mà dưới tác dụng của lực thì sự biến dạng của mẫu xảy ra ở mức độ nào

- Độ cứng

Là tỷ lệ giữa lực gây ra độ sâu bị lún với mặt phẳng bị ấn lún, có thứ nguyên N/mm2

- Các tính chất phụ thuộc vào thời gian

Đối với chất dẻo, có tính chất khác vật liệu khác đó là sự chảy lạnh (sự bò, sự trườn) Sau một thời gian chịu tải trọng không đổi biến dạng xảy ra và tăng lên theo thời gian

- Các tính chất nhiệt học

Đối với chất dẻo thì nhiệt độ đóng một vai trò rất quan trọng, quyết định đến tính chất cơ học và một loạt các tính chất khác nhau

- Độ bền hoá học

Là khả năng chống lại sự tác động của các chất hoạt hoá của các chất dẻo

Độ bền hoá học của chất dẻo có thể được xác định bởi các vị trí có thể bị tấn công một cách dễ dàng nhất của các mạch phân tử

- Các tính chất lão hoá

Nếu khi sử dụng ngoài trời thì cần chú ý đến sự lão hoá vì dưới tác dụng đồng thời của độ ẩm không khí, ánh sáng, nhiệt độ, ô xy và các tia năng lượng làm giảm tuổi thọ của sản phẩm chất dẻo Để giảm lão hoá, thường cho thêm các chất phụ gia ổn định ánh sáng, ngăn cản lão hoá

23

2.3 Cơ sở thiết kế khuôn

2.3.1 Các loại khuôn ép phụn nhựa

Khuôn ép phun nhựa là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội, rồi đẩy sản phẩm ra

 Thân khuôn: Nơi có bố trí lòng khuôn, thân khuôn được phân ra làm hai nửa, một nửa tĩnh tại và một nửa di động

 Đế khuôn: Kẹp chặt khuôn vào trong các bàn máy

 Hệ thống cấp nhựa: bao gồm cuống phun, kênh nhựa, cổng nhựa Mục đích của cuống phun, kênh nhựa, và hệ thống cổng nhựa là dẫn vật liệu chảy đều và với áp suất và nhiệt độ tối thiểu giảm dần tới mỗi lòng khuôn, hoặc tới điểm xa hơn tại một lòng khuôn lớn

 Hệ thống đẩy sản phẩm: Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở

 Hệ thống làm nguội khuôn

*Các dạng khuôn chính:

- Khuôn hai tấm: là dạng thông thường nhất, dạng này cuống phun được kéo ra

khỏi lỗ phun trong khi khuôn đang mở và cuống phun có thể rơi xuống cùng chi tiết

Hình 2.2 :Cấu tạo khuôn hai tấm

1 - Bạc cuống phun 6 - Tấm khuôn sau

3 - Tấm kẹp phía trước 8 - Tấm đẩy

4 - Tấm khuôn trước 9 - Khối đỡ

5 - Chốt dẫn hướng 10 - Bạc dẫn hướng

Hình 2.4: khuôn ba tấm

Khuôn ba tấm với cổng nhựa ở giữa các lòng khuôn Mục đích chính của thiết kế này là tự động phân ra kênh dẫn nhựa và cổng nhựa theo các chi tiết trong lúc khuôn

đang mở

- Khuôn nhiều tầng: 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 Với loại hệ thống khuôn này chúng ta có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn

Lßng khu«n Lßng khu«n

Hình 2.5: Khuôn nhiều tầng

25

2.3.2 Các bộ phận cơ bản của khuôn

Khuôn gồm hai phần chính: Một phần là lõm và sẽ xác định hình dạng ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn, phần xác định hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi

Phần tiếp xúc giữa lõi và lòng khuôn được gọi là mặt phân khuôn

Ngoài lõi và lòng khuôn còn có các bộ phận khác, chức năng của chúng được chỉ ra trong hình sau:

910

111213141516

171819

Hình 2.7: Các bộ phận cơ bản của khuôn

26

19 Chốt dẫn hướng

Chức năng các bộ phận của khuôn nhựa:

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

- Tấm khuôn trước: Là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và phần ngoài của sản phẩm

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

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

- Sản phẩm

- Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố định và phần chuyển động của khuôn

- Tấm đỡ: Giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài

- Khối đỡ: 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

- Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn bị mở

- Tấm giữ: Giữ chốt đẩy vào tấm đẩy

- Tấm đẩy: Đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy

- Bạc dẫn hướng chốt: Để tránh hao mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tấm giữ do sự chuyển động giữa chúng

- Chốt hồi về: Làm cho chốt đẩy có thể quay trở về khi khuôn đóng lại

- Bạc mở rộng: Dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn, hỏng tấm kẹp phía sau khối đỡ

27

- Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn nhiều làm hỏng tấm khuôn sau

- Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn

2.3.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa

Đảm bảo độ chính xác về kích thước, hình dáng, biên dạng của sản phẩm

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

Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa hai nửa 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 lạnh 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 trong lòng khuôn , rút ngắn chu kỳ ép và tăng năng suất

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

2.3.4 Hệ thống đẩy

Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở

A

Hình 2.8: Hệ thống đẩy

Khoảng đẩy A phải lớn hơn 5 – 10 mm so với chiều cao của sản phẩm được lấy

ra từ khuôn sau Không nên làm khoảng đẩy quá dài, chốt đẩy đôi khi rất nhỏ và nếu khoảng đẩy quá dài thì chúng sẽ làm yếu hệ thống đẩy

28

Bề mặt sản phẩm (cm2)

Độ dày tấm đẩy (mm)

lỗ doa có đường kính D được lấy phụ thuộc vào chiều dài

Đối với những lỗ nhiệt luyện trước khi gia công: L = 4D

Đối với những lỗ đó nhiệt luyện: L = 3D

g) Sự đẩy cuống phun – kênh nhựa

- Sự đẩy cuống phun

Hệ thống này phải thực hiện hai hành động, vừa kéo cuống phun ra ngoài khuôn khi mở vừa đẩy kênh nhựa, cuống phun và miệng phun ra khỏi khuôn sau Đối với hành động đầu tiên thì bộ phận kéo cuống phun kiểu chữ Z là kiểu đơn giản và được sử dụng thông dụng

- Sự đẩy kênh nhựa

Đối với khuôn có nhiều sản phẩm, và hệ thống kênh nhựa lớn thì ta làm hệ thống đẩy kênh nhựa gồm nhiều chốt đẩy, điều đó làm cho quá trình đẩy từ khuôn sau được êm

- Sự đẩy ép

Đôi khi cần phải đẩy sản phẩm ra bằng 2 chuyển động khác nhau và riêng rẽ Khi cần đẩy nặng thì dựng tấm tháo (tấm đẩy)

h) Hệ thống đẩy trong quá trình phun khuôn tự động

Quá trình phun khuôn tự động cần có một hệ thống hoàn hảo mà trong đó các

sản phẩm cần được rơi ra dễ dàng trước khi đóng khuôn để tránh làm hỏng khuôn

i) Hệ thống đẩy đặc biệt

Đối với những sản phẩm được thiết kế có hệ thống giữ ta có thể lợi dụng tính đàn hồi của nhựa để đẩy sản phẩm

2.3.5 Hệ thống chốt hồi về

- Hồi khuôn cưỡng bức: Sau khi đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn, thớt khuôn động sẽ chuyển động dần về phía chốt tĩnh Hệ thống chốt hồi tỳ vào mặt chốt tĩnh đưa toàn bộ hệ thống chày đẩy về vị trí ban đầu, chuẩn bị cho chu kỳ ép tiếp the

Hình 2.12:Các kiểu kênh nhựa thông dụng

c) Miệng phun (cổng nhựa)

Hệ thống miệng phun là một điều còn đang được tranh cãi và khi có được một thiết kế chính xác Miệng phun là miệng mở giữa kênh nhựa và lòng khuôn, các miệng phun thường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếu cần thiết

- Vật được phun bị ngắn

Hình 2.13:Vật phun bị ngắn

Để chọn vật liệu làm khuôn ta phải chú ý đến một số chỉ tiêu:

- Số lượng sản phẩm yêu cầu

- Loại nhựa phun khuôn, vì có một số loại nhựa có ảnh hưởng đến thép làm khuôn

2.3.10 Phương pháp thiết kế khuôn:

Quá trình thiết kế về cơ bản được tiến hành như sau:

 Bước 1: Vẽ mô hình sản phẩm

 Bước 2: Định vị trí đường phân khuôn, mặt phân khuôn

 Bước 3: Vị trí của miệng phun và chốt đẩy cho kênh nhựa

 Bước 4: Từ vị trí lòng khuôn đã cố định từ bước 1 thiết kế khuôn

trước, định vị trí của bạc cuống phun, và thiết kế vị trí khác của lòng khuôn liên quan đến bạc cuống phun

 Bước 5: Xác định hình dạng ngoài của miếng ghép lòng khuôn

 Bước 6: Thiết kế hệ thống làm nguội xung quanh miếng ghép

 Bước 7: Bổ xung các chốt dẫn hướng, bộ phận kẹp khuôn, hoàn tất quá trình thiết kế khuôn trước

 Bước 8: Thiết kế độ dầy của các miếng ghép, độ dầy của các tấm cũng được xác định

 Bước 9: Xác định miếng ghép lõi

 Bước 10: Xác định quá trình đẩy và cố định độ dầy các tấm

34

 Bước 11: Thiết kế lõi khuôn có liên quan đến vị trí của lòng khuôn, hoàn chỉnh dạng ngoài của tấm khuôn, hệ thống làm nguội xung quanh

 Bước 12: Xác định các chốt hồi về, hình dạng của hệ thống đẩy, đưa ra bản

vẽ lắp hoàn chỉnh có tất cả các chi tiết cơ bản trong khuôn

Số lòng khuôn tính theo số lượng sản phẩm đặt hàng:

35

2.4 Máy ép phun

2.4.1 Cấu tạo máy ép phun

Hình 2.20: Cấu tạo máy ép phun

c) Bộ truyền động:

Các máy ép phun được truyền động và dẫn động nhờ hệ thống điện từ hoặc hệ thống thuỷ lực Ngày nay người ta thường sử dụng hệ thống thuỷ lực với đặc điểm đơn giản và dễ sử dụng