ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ****** BÁO CÁO TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CAD/CAM TRONG THIẾT KẾ CHẾ TẠOKHUÔN MẪU Học Viên: Nguyễn Quý Trọng Lớp: CHK12 CTM Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: PGS.TS.Tăng Huy HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN PGS.TS.Tăng Huy Nguyễn Quý Trọng Thái Nguyên, năm 2011 1 .Tính cấp thiết của đề tài. 1 Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, hiện nay các máy công cụ CNC, trung tâm gia công được sử dụng phổ biến ở nước ta. Việc khai thác khả năng công nghệ các thiết bị đó để đạt được hiệu quả kinh tế cao đang là nhiệm vụ cấp bách. Việc sử dụng công nghệ CAD/CAM để khai thác tính ưu việt của các máy CNC, trung tâm gia công là hết sức cần thiết. Bằng cánh sử dụng công nghệ CAD/CAM. máy CNC có thể gia công được những sản phẩm theo mong muốn cho dù là rất phức tạp. Một trong ứng dụng gia công những chi tiết khó trên máy CNC, trung tâm gia công đó là gia công khuôn mẫu, đặc biệt là khuôn mẫu nhựa. Cùng với sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM đã mang lại thành quả trong đời sống, trong ngành cơ khí và trong công nghệ làm khuôn đã có những thay đổi rõ rệt. Trước đây đã có một số công trình nghiên cứu về vấn đề CAD/CAM đã được công bố như: Tác giả Ngô Tấn Hồng; Trần Quốc Việt đã nghiên về lập trình gia công cho máy CNC bằng phương pháp chiếu hình phần mềm Mastercam 9.1 [7]. Tác giả Trần Xuân Tùy, Bùi Mạnh Tuấn nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC để thiết kế, chế tạo bánh răng con lăn [10]. Ứng dụng công nghệ CAD/CAM-CNC vào sản xuất chân tay giả [12]. Công trình nghiên cứu của Viện Nghiên cứu phát triển CNC về KTCN–Đại học Thái Nguyên Ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC thiết kế chế tạo mẫu đúc có độ chính xác cao phục vụ đúc các mặt hàng xuất khẩu [14]. Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế công nghệ gia công chi tiết cơ khí theo hướng linh hoạt hóa sản xuất - Ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM 2 [13]. Các công trình nghiên cứu trên đã phần nào nói lên được các thế mạnh của phần mềm CAD/CAM. Tuy nhiên các công trình trên chưa tập trung vào vấn đề nghiên cứu khuôn mẫu cho các sản phẩm nhựa. Công nghệ chất dẻo, khuôn ép nhựa, công nghệ phun ép. Chưa đưa ra được quy trình sản xuất khuôn mẫu hợp lý nhất để sản xuất ra một bộ khuôn có độ chính xác, độ bóng cao trong thời gian ngăn nhất có thể. Bên cạnh đó cùng với nhu cầu con người ngày càng cao trong lĩnh vưc sản phẩm nhựa không những về kiều dáng mà còn về chất lượng cũng như giá thành Chính vì vậy, các công ty khuôn mẫu trên toàn thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng không ngừng phải chế tạo ra nhiều loại khuôn khác nhau để tạo ra đa dạng sản phẩm nhựa thõa mãn nhu cầu con người. Với số lượng khuôn lớn và thời gian sản xuất khuôn ngắn ta không thể chế tạo các loại khuôn theo phương pháp truyền thống cổ điển được. Để thiết kế chế tạo khuôn mẫu có kiểu dáng phong phú phức tạp, đạt được độ chính xác, độ nhắn bóng bề mặt cao, giảm được giá thành và thời gian là yêu cầu cấp thiết hiện nay của các công ty khuôn mẫu ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Để giải quyết các vấn đề cấp thiết đó Việc nghiên cứu ứng dụng các phần mềm CAD/CAM/CAE là rất cần thiết. Do vậy tác giả đã quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu” làm đề tài luận văn tốt nghiệp. Trong đề tài này tác giả sẽ kế thừa các nghiên cứu trước đó để đưa ra được quy trình sản xuất khuôn hợp lý nhất. 3 Nghiên cứu kỹ về máy ép phun, vật liệu ép phun và khuôn ép phun. Tiến hành thiết kế, chế tạo và lập trình gia công hoàn chỉnh lòng khuôn, lõi khuôn trên phần mềm Pro/Engineer. 2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về thiết kế, sản xuất gia công khuôn mẫu - Đưa ra được kiến thức cơ bản về hệ thống CAD/CAM - Nghiên cứu công nghệ chất dẻo, khuôn ép nhựa, công nghệ ép phun. - Biết cách lập quy trình công nghệ gia công khuôn sản phẩm trên máy CNC. - Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Pro/Engineer trong thiết kế sản phẩm, thiết kế khuôn, mô phỏng gia công khuôn, lập trình, tạo lập chương trình NC cho các máy phay CNC và các trung tâm gia công đối với một số bề mặt định hình phức tạp trong khuôn mẫu của sản phẩm nhựa. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 3.1. Ý nghĩa khoa học. - Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác đã góp thêm kiến thức về thiết kế chế tạo các loại khuôn nhựa. Nâng cao khả năng ứng dụng các phần mềm CAD/CAM và thiết kế chế tạo khuôn của các sản phẩm và trong các lĩnh vực khác. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn. - Đáp ứng nhu cầu hiểu biết công nghệ CAD/CAM mà một xã hội đang phát triển cần có. 4 - Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác thành công sẽ áp dụng rộng rãi trong các công ty khuôn mẫu và các công ty sản xuất mặt hàng nhựa. Góp phần mở rộng việc sử dụng phần mềm Pro/Engineer trong các doanh nghiệp hơn nữa ở Việt Nam. CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIÊM CỦA NỀN CÔNG NGHIỆP CHẾ TẠO KHUÔN MẪU VÀ VẬT LIỆU NHỰA ÉP PHUN. 1.1. Đặc điểm của nền công nghiệp chế tạo khuôn mẫu. Trình bày đặc điểm về quy trình công nghệ chế tạo khuôn theo phương pháp truyền thống và phương pháp làm khuôn theo phương pháp CAD/CAD-CNC. Trình bày dõ ưu nhược điểm của từng phương pháp. Trong đó nhấn mạnh nhiều ưu điểm của 5 phương pháp CAD/CAD-CNC mà phương pháp truyền thống không thể thực hiện được như: - Tạo ra bộ khuôn cho chi tiết phức tạp - Khuôn có độ chính xác cao. - Thời gian thiết kế và chế tạo ngắn. Phần này mang tính so sánh và chỉ ra phương pháp chế tạo khuôn theo phương pháp CAD/CAM-CNC là phương pháp tiên tiến, cần phải nghiên cứu áp dụng. 1.2. Vật liệu nhựa ép phun. + Giới thiệu một cánh tổng quan về vật liệu chế tạo các sản phẩm nhựa ép phun. + Các cánh phân loại và đặc điểm chính của từng loại nhựa ép phun như: - Nhựa thông dụng: PE, PP, PVC, PS, ABS, HIPS … - Nhựa kỹ thuật: PA, PC, POM, Teflon… + Công nghệ điển hình trong gia công nhựa đó là công nghệ ép phun, công nghệ đùn thổi, công nghệ đảy liên tục, công nghệ chế biến cau su nhựa. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC 2.1. Giới thiệu chung tình hình trong nước và quốc tế. Sơ lược qua trình ra đời và ứng dụng trong sản xuất của các phần mềm CAD/CAM qua các thời kỳ. Quá trình chế tạo sản phẩm nói chung có thể khái quát qua sơ đồ (hình 2.1) 6 Quá trình thiết kế trước đây rất dài vì thiếu công cụ thiết kế. Quá trình chế tạo sản phẩm gặp khó khăn vì thiết bị không đáp ứng được có những công đoạn phải làm thủ công nên rất mất thời gian. Quá trình Maketting thường diễn ra chậm. Như vậy quá trình chế tạo sản phẩm từ khi có ý tưởng đến khi đưa ra được sản phẩm đến với tay người tiêu dùng là một chặng đường dài. Chính lẽ đó nó không đáp ứng được yêu cầu thị trường. Để việc ứng dụng CAD/CAM/CNC đạt được kết quả tốt thì việc hoạch định quy trình cộng nghệ có sự trơ giúp của máy tính CAPP (Computer Aided Process Planning) đóng một vai trò quan trọng bởi nó là cầu nối giữa thiết kế và chế tạo, là một liên kết trong một hoạt động tổ hợp của hệ thống chế tạo. Hơn nữa việc hoạch định còn có ý nghĩa sau. 7 2.2. Gii thiu v CAD/CAM/CNC. Xu hng hin nay vic hoch nh quy trỡnh cụng ngh thng c nh hng linh hot húa. Dõy truyn gia cụng chi tit c khớ cú th thc hin mt trong cỏc phng ỏn sau: + Phng ỏn 1: Dựng mỏy vn nng kt hp vi gỏ lp, iu chnh theo nhúm chi tit. + Phng ỏn 2: Dựng mỏy chuyờn dựng n gin cú kh nng iu chnh theo chi tit gia cụng. 8 ý tởng về sản phẩm hoặc sản phẩm mẫu Thu thập thông tin liên quan để nghiên cứu thiết kế Thiết kế sản phẩm Hiệu chỉnh thiết kế hoặc đổi mới thiết kế Kiểm tra đánh giá chất lợng Chế tạo thử Quá trình thiết kế Hoạch định quy trình công nghệ Chuẩn bị máy móc thiết bị, dụng cụ , vật t Chế tạo chi tiết Đóng gói, dán nhãn Kiểm tra chất lợng sản phẩm Lắp ráp sản phẩm Quá trình Chế tạo Tổ chức mạng lới tiêu thụ Tổ chức dịch vụ, sửa chữa, bảo hành Thu thập thông tin về sản phẩm Quá trình Maketting Đờng đi của quá trình Đờng đi của quá trình + Phương án 3: Dùng các máy hay trung tâm gia công CNC theo giải pháp tập trung nguyên công, tự động hóa việc điều khiển theo hướng linh hoạt hóa và tự động hóa. 2.2.1. Các thuật ngữ: CIM; CAD; CAM; CAE… 2.2.2 Tích hợp CAD và CAM - Các mức tiếp cận của kỹ thuật CAD/CAM/CNC - Nguyên lý CAD/CAM – CNC - Giao diện của CAD/CAM 2.2.3. Các phương án triển khai kết nối liên thông CAD-NC Ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM: 2.2.4. CAD/CAM thông minh 2.3 Kết luận Vậy kết luận rằng công nghệ CAD/CAM- CNC là một bước nhảy vọt trong nghành công nghệ cơ khí , nó làm thay đổi tính chất của nền sản xuất cơ khí khi nó có bổ trợ của công nghệ thông tin và điện tử. Rõ ràng khi có sự hộ trợ này thì tính tự động hóa trong thiết kế và gia công được nâng lên rất nhiều, giúp tăng hiệu quả kinh tế và giảm thiểu được sức lao động. Để nắm bắt tốt được CAD/CAM –CNC thì ngoài những kiến thức rất tốt về công nghệ còn phải khai thác sau về phần mềm thiết kế và gia công. Với tốc độ phát triển nhanh chóng của nghành công nghiệp cơ khí hiện nay đòi hỏi người làm công nghệ không chỉ nắm vững được kiến thức cơ bản mà phải thường xuyên cập nhật kiến thức mới. Chinh vì vậy việc nắm bắt công CHƯƠNG 3: CƠ SỞ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN 9 MẪU ÉP PHUN NHỰA. 3.1. Các vấn đề quan tâm khi thiết kế khuôn. Khi thiết kế khuôn mẫu nhưng vấn đề mà ta phải quan tâm là: - Các tính chất của nhựa làm sản phẩm. - Số lượng sản phẩm cần sản suất là bao nhiêu để ta tính toán được tuổi bền của khuôn. - Chu kỳ ép phun mất bao nhiêu thời gian. - Sản phẩm được làm vào viêc gì - Dung sai lắp ghép của sản phẩm nếu có. - Độ co rút của nhựa. - Góc thoát khuôn bao nhiêu thì phù hợp. - Loại kênh dẫn nào thì phù hợp. Kênh dẫn nóng hay kênh dẫn nguội hay cả hai. - Vị trí miệng phun, dòng chảy, đường hàn - Kích thước và kiểu miệng phun. - Các thông số của máy ép phun. - Thời gian hoàn tất. - Giá thành 3.2. Máy ép phun. 3.2.1. Cấu tạo chung. 3.2.2. Chu kỳ ép phun. 3.2.3. Các thông số cơ bản của máy ép phun. 3.3. Chọn loại khuôn cho thiết kế. 10 [...]... 4.3 Quy trình thiết kế khuôn Để thiết kế khuôn nhựa ta cần các thông tin sau đây: + Bản vẽ chi tiết sản phẩm 12 + Loại máy đợc sử dụng Thiết kế khuôn theo trình tự sau: Yêu cầu khách hàng Thiết kế chi tiết Phân tích, kiểm tra chi tiết thiết kế Thiết kế khuôn Xuất xưởng Thử khuôn Lắp ráp khuôn Gia công khuôn Phân tích, kiểm tra khuôn Hình 4.1- Quy trình thiết kế khuôn 4.4 Phân tích và thiết kế sản phẩm... phun, lực kẹp khuôn của máy 3.5 Thit k h thng dn nha Hệ thống dẫn nhựa làm nhiệm vụ đa nhựa từ vòi phun của máy ép phun vào trong lòng khuôn Hệ thống dẫn nhựa gồm có : Cuống phun, kênh dẫn nhựa, miệng phun Thông thờng trong thiết kế ta thiết kế kênh dẫn và miệng phun trớc rồi mói thiết kế cuống phun vì kích thớc cuống phun phụ thuộc vào kính thớc kênh dẫn và miệng phun 3.6 H thng dn hng 3.7 H thng lm ngui... lực kẹp lớn nhất) + Thời gian giao hàng + Yêu cầu về chất lợng sản phẩm + Kết cấu và kích thớc khuôn + Giá thành khuôn Số lòng khuôn thông thờng đợc thiết kế theo dãy số: 2, 4, 6, 8, 12, 24, 32, 48, 64, 96, 128 vì các lòng khuôn sẽ dễ dàng đợc xếp theo hình chữ nhật hoặc hình tròn Thông thờng ta có thể tính số lòng khuôn cần thiết trên 11 khuôn bằng cách dựa vào: số lợng sản phẩm, năng suất phun và... tin hnh mụ phng kh nng in y cho chi tit tỡm ra v trớ t cng rút phự hp nht v nhng thụng tin v nhit chi tit, ỏp lc phun, thi gian in y 4.6 Thiết kế lòng khuôn và lõi khuôn ng dng mụ un Munufacturing - Mold Cavity thit k lũng khuụn, lừi khuụn ca sn phm: 4.7 Thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn ng dng mụ un Assembly- Design lp rỏp cỏc chi tit b phn ca khuụn thnh mt b khuụn 14 4.8 Tính toán lực kẹp khuôn và... phân tích dòng chảy cho khuôn ta biết đợc áp suất lớn nhất tác dụng lên khuôn là 11,8 (Mpa) = 11,8.103 N/cm2 Với diện tích ép của sản phẩm là 168.100 = 16800 (mm 2) = 168 (cm2) Chọn hệ số K=1,2 Ta có lực kẹp của khuôn: P=11,8.103.1,2.168=2378880(N)=2,379 tấn 4.9 Quy trình công nghệ chế tạo lòng khuôn và lõi khuôn 4.9.1 Một số lu ý trớc khi thiết lập quy trình công nghệ õy ta chn chi tit gia cụng l lũng... mt khuụn c phay vi cp chớnh xỏc 9, nhỏm Rz = 25à m 4.9.2 Trang thit b c s dng khi gia cụng a Máy công cụ - Máy mài phẳng 372B - Máy phay ngang MR-2 - Máy phay ứng 6H12 + Chọn máy phay CNC DMU 50 DECKEL MAHO b Dụng cụ cầm tay các loại c Dụng cụ đo 4.9.3 Lập quy trình công nghệ gia công a Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn + Chọn phôi gia công + Ta chọn phôi dạng tấm có kích thớc phôi là 264... nớc Nguyên công 8: Gia công nguội lần cuối, ra và lắp khuôn 17 KT LUN Cụng ngh CAD/CAM-CNC l mt bc nhy vt trong nghnh cụng ngh c khớ, nú mang li hiu qu k thut to ln, giỳp gim thiu sc lao ng Hin nay ngnh c khớ khuụn mu núi riờng v ngnh c khớ Vit Nam núi chung mi c u t mnh m, nht l trong my nm li õy v trong tng lai S vn lờn mnh m ca ngnh nha ó thỳc y ngnh c khớ khuụn mu phỏt trin Nhm ỏp ng yờu cu ngy cng... chuyờn dng khỏc nh: CATIA, CIMATRON, DENCAM a vo phc v ging dy ti trng C Cụng ngh v Kinh t Cụng Nghip v a vo ng dng trong thc tin sn xut ti cỏc doanh nghip c khớ ca tnh Thỏi Nguyờn Nghiờn cu s dng cỏc phn mm CAD/CAM/CAE tớnh ng sut v ng sut d trong lũng khuụn ộp nha ng dng c phn mm moldflow trong phõn tớch thit k h thng lm ngui i vi chi tit phc tp 19 ... khuôn Gia công khuôn Phân tích, kiểm tra khuôn Hình 4.1- Quy trình thiết kế khuôn 4.4 Phân tích và thiết kế sản phẩm Hình 4.2- Chi tit ốn v v trớ lp ghộp ca chi tit Chi tiết ốncủa đèn trang trớ đợc chế tạo bằng nhựa ABS Nhựa ABS có nhiệt độ nóng chảy (250-280) 0C Độ co ngót từ 0,4ữ0,7% ở đây ta chọn độ co ngót là 0,5 % 13 Khi sản xuất sản phẩm bằng nhựa ABS thì nhiệt độ khuôn khoảng 40oCữ700C, nhiệt . HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ****** BÁO CÁO TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CAD/CAM TRONG THIẾT KẾ CHẾ TẠOKHUÔN MẪU Học Viên: Nguyễn Quý Trọng Lớp:. quyết định chọn đề tài Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu làm đề tài luận văn tốt nghiệp. Trong đề tài này tác giả sẽ kế thừa các nghiên cứu trước đó để đưa. đang phát triển cần có. 4 - Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác thành công sẽ áp dụng rộng rãi trong các công ty khuôn mẫu và các công ty sản xuất