Các bộ định vị.

Bi tập lớn

-



Đổ nhựa sản xuất thử sản phẩm

Chỉnh xửa các sai xót nếu có

Bề mặt lòng khuôn đợc bôi dầu để bảo quản chống rỉ xét.



Lắp ráp:

Có hai cách lắp khuôn vào máy gia công khuôn:

Phơng pháp gián tiếp:

ở đây có một kẹp trên một phía của tấm khuôn và đợc đỡ trên phía kia bằng một

khối có chiều cao tơng ứng. Thờng khuôn kẹp trên tấm khuôn đợc mở dài, nhng cách

này thờng không an toàn nên dùng cách trực tiếp.

Phơng pháp trực tiếp:

Phơng pháp này tạo ra sự an toàn hơn cho quá trình kẹp, ở đây vít kẹp gắn trực tiếp

vào tấm kẹp. Theo phơng pháp này thờng có các rãnh ở đáy khuôn để dễ lắp ráp và có

những lỗ ở mặt trên của khuôn vì những lỗ này có thể dễ dàng chạm tới.

Lỗ để lắp bulông vòng:

Để tháo lắp khuôn trên máy hay để vận chuyển khuôn ... đối với các khuôn lớn ta

cần có các lỗ để lắp bulông vòng để phục vụ mục đích trên. Các lỗ lắp bulông vòng đợc

tiêu chuẩn hoá.



66



Bi tập lớn

Chơng : iv Thiết kế bộ khuôn điển hình có sử dụng phần mềm cimatron.e

4.1 Thiết kế và gia công bộ khuôn ứng dụng các phần mềm tin học

4.1.1 Giới thiệu công nghệ CAD/CAM/CAE

1/Lịch sử phát triển

Ngày nay máy tính đợc ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp nhờ sự phát triển của

công nghệ máy tính, các nhà sản xuất muốn tự động quá trình thiết kế và muốn sử

dụng cơ sở dữ liệu này cho quá trình tự động sản xuất. Đây là ý tởng cho các ngành

khoa học CAD/CAM ra đời. CAD/CAM đợc hiểu là sử dụng máy tính trong quá trình

thiết kế và sản xuất hay theo thuật ngữ tiếng anh là máy tính trợ giúp thiết kế và sản

xuất. Từ sự ra đời của CAD/CAM các lĩnh vực khác của việu ứng dụng máy tính cũng

đã phát triển theo nh:

Đồ hoạ máy tính: CG

Công nghệ trợ giúp bằng máy tính: CAE

Thiết kế và phác hoạ trợ giúp bằng máy tính: CAPP

......

Tất cả những lĩnh vực sinh ra đó đều liên quan đến những nét đặc trng của quan

niệm về CAD/CAM. CAD/CAM là một lĩnh vực rộng lớn nó là trái tim của nền sản

xuất tích hợp và tự động hoá .

Lịch sử phát triển của CAD/CAM gắn liền với sự phát triển của công nghệ máy tính

và kĩ thuật đồ hoạ tơng tác (ICG). Cuối 1950 đầu 1960 CAD/CAM có những bớc phát

triển đáng kể, khởi đầu có thể nói là tại Massachusetts Institute of Technology(MIT)

Mĩ với ngôn ngữ lập trình cho máy tính APT( Aotumatically Progammed Tools). Mục

đích của APT là để lập trình cho máy điều khiển số, nó đợc coi nh là một bớc đột phá

cho tự động hoá quá trình sản xuất.

Những năm 1960 1970 CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống tunrkey CAD đợc

thơng mại hoá, đây là một hệ thống hoàn chỉnh gồm phần cứng, phần mềm, bảo trì và

đào tạo, hệ thống này đợc thiết kế chạy trên mainframe và minicomputer hạn chế nên

các hệ CAD/CAM thời kì này kém hiệu quả, giá thành cao và chỉ đợc sử dụng trong

một số rất ít lĩnh vực.

Năm 1983 máy tính IBM-PC ra đời, đây là thế hệ máy tính lí tởng về khả năng sử lí

thông tin, đồ hoạ, bộ nhớ cho CAD/CAM. Điều này tạo điều kiện cho các hệ

CAD/CAM phát triển rất nhanh chóng.



67



Bi tập lớn

Cuối những năm 1990 là thời kì CAD/CAM đạt đến những thành tựu đáng kể, rất

nhiều phần mềm đồ sộ đợc tung ra thị trờng và ứng dụng rộng rãi trong thiết kế và sản

xuất của nhiều ngành công nghiệp.

Hiện nay các phần mềm CAD/CAM nổi tiếng có mặt trên thị trờng nh:

CIMATRON Iaren

DELCAM- Anh

Pro-Engineer- Mỹ

Uni-Graphichs-Mỹ

SURFCAM-Mỹ

2/ Sử dụng các phần mềm trong cơ khí

Phần mềm CAE xuất hiện CAD/CAM, khi mà những đòi hỏi về chất lợng sản phẩm

rất cao. Moldflow(Australia) và Molex(Taiwan) là 2 phần mềm điển hình.

- Các quá trình trong thiết kế trợ giúp bằng máy tính

- Thiết kế mô hình hình học ( disign Moldeling )

- Phân tích mô hình ( design analysis)

- Thẩm định thiết kế ( design review)

- Kết xuất tài liệu thiết kế ( design documentation )

Thiết kế mô CAD/AM hình học

Thiết kế mô hình hình học của 1 chi tiết là quá trình xây dựng mô hình toán học của

chi tiết đó trên máy tính. Mô hình toán học này đợc chuyển sang đồ hoạ và hiển thị trên

màn hình. Quá trình bắt đầu khi ngời thiết kế tạo các các hình ảnh đồ hoạ bằng các tiện

ích của ICG, các hình ảnh đợc tạo bởi các điểm, đờng thẳng đờng tròn và đờng cong.

Các hình ảnh xuất hiện trên màn hình đợc máy tính lu trữ bằng các toạ độ của mô hình

toán học.

Khi hiệu chỉnh các đối tợng thiết kế thì trớc tiên máy tính tính toán lại mô hình học

thông qua mô hình toán học sau đó thay đổi sự hiển thị trên màn hình.

Mô hình hình học có thể biểu diễn 1 trong 3 dạng: 2D, 25D, và 3D. Mô hình 3D có

thể là khung dây ( wire frame ) hay khối rắn solid.

Kĩ thuật đồ học cho phép quan sát mô hình thiết kế một cách tốt nhất thông qua việc

biểu diễn các đối tợng vẽ bằng màu và kĩ thuật tô bóng ( render ).

Thiết kế mô hình hình học

Việc phân tích mô hình sau thiết kế đợc thực hiện nhờ phần mềm CAD/CAM dã

làm cho công việc phân tích chở nên đơn giản hơn nhiều so với toán học thông thờng và

cho kết quả đáng tin cậy trong 1 thời gian nhanh chóng, nhờ vào kết quả đó mà ng ời

68



Bi tập lớn

thiết kế sẽ hiệu chỉnh lại thiết kế cho phù hợp. Tuỳ theo tính năng và yêu cầu của chi

tiết mà sự phân tích có thể là các quá trình sau:

Phân tích nhiệt, ứng suất, áp suất , biên dạng, cong vênh khả năng điền đầy khuôn,

quá trình đông đặc..

Phơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) là 1 công cụ toán học quan trọng trong các bài

toán phân tích. Phơng pháp này chia tự động chi tiết thành nhiều phần nhỏ hình tam

giác hay chữ nhật nối tiếp nhau rồi phân tích từng phần nhỏ đó. Kết quả của quá trình

phan tích có thể là 1 bản báo cáo (report), một bức tranh điền đầy hay 1 mô hình chi

tiết đã bị cong hay biến dạng đợc đặt trùng với mô hình lí thuyết, từ đó ngời thiết kế sẽ

nhìn thấy những vị trí biến dạng cựu đại và điều chỉnh thiết kế. Ví dụ Modex và Moldflow là các phần mềm CAE chuyên phân tích quá trình điền đầy khuôn, cong vênh,

nhiệt áp suất. ANSYS- chuyên phân tích ứng suất và biên dạng....

Thiết kế thẩm định

Quá trình này kiểm tra độ chính xác của tất các yếu tố, khía cạnh(aspects) trong bản

thiết kế nh: kích thớc, phân lớp(layers) các đối tợng theo tính năng kiểm tra va chạm

cắt lẹm. Một số công việu kiểm tra có thể sử dụng kĩ thuật mô phỏng đồ hoạ

Kết xuất tài liệu thiết kế

Đây là giai đoạn kết suất các tài liệu kĩ thuật, bản vẽ chế tạo, các quy trình công

nghệ, bảng vật liệu, phim mô phỏng... Các tài liệu này có thể đợc kết xuất tự động hoặc

bán tự động và đợc lu trữ cùng bản thiết kế mô hình theo project. Chúng đợc cập nhật

khi bản thiết kế thay đổi.

3/ Thông tin dữ liệu trong CAD/CAM

Vấn đề cốt yếu trong giao tiếp CAD/CAM là giao tiếp giữa thiết kế và sản xuất

trên cơ sở dữ liệu dùng chung. Mô hình toán học, mô hình đồ hoạ, bảng thông số kĩ

thuật của vật liệu, dung sai... là các dữ liệu dùng chung CAD và CAM đợc lu trữ trong

cơ sở dữ liệu của một dự án thiết kế và chế tạo. TRong thiết kế và sản xuất thủ công

truyền thông dữ liệu thông qua các tài liệu kĩ thuật bản vẽ. Ngời thiết kế ra kết quả cuối

là bản vẽ chế tạo và ngời sản xuất tiếp nhận bản vẽ đó để chế tạo sản phẩm.

Với phơng pháp cổ điển bộ phận sản xuất không thể truy nhập thông tin khi các bộ

phận thiết kế cha hoàn thành công việc, điều này dẫn đến quá trình làm việc năng suất

thấp thời gian kéo dài. Với công nghệ CAD/CAM do dữ liệu là dùng chung nên tại bất

cứ thời điểm nào bộ phận sản xuất cũng có thể truy cập dữ liệu từ bản vẽ thiết kế để lấy

thông tin, từ các thông tin dó bộ phận sản xuất có thể chuẩn bị :kế hoạch sản xuất, đặt



69



Bi tập lớn

vật t, lập chơng trình NC. Do vậy khi giai đoạn kết thúc cũng là quá trình sản xuất đã

sẵn sàng

Mô hình

Phân tích

Duyệt lại

Tài liệu



Dữ

liệu cơ

sở

dùng

chung



Kế hoạch gia công

Lập trình từng phần

Thiết kế dụng cụ



Loại vật liệu



Sản xuất

Thiết kế



Hình 4.1: Thông tin dữ liệu trong

CAD/CAM



4/ Phần cứng trong hệ thống CAD/CAM

CPU(central processing Unit), thiết bị nhập dữ liệu, thiết bị xuất dữ liệu, thiết bị nhớ

dữ liệu là các phần cứng cơ bản trong hệ CAD/CAM. Một PC thông thờng với các thiết

bị ngoại vi tối thiểu gồm bàn phím, con chuột , màn hình và 1 ổ đĩa mềm đó có thể đủ

để 1 số phần mềm CAD/CAM làm việu nhng rất khó thực hiên đợc việc thiết kế và chế

tạo cho các dự án lớn, phức tạp. Để tăng năng suất và chất lợng thiết kế ngời ta dã tạo ra

nhiều phần cứng mở rộng cho CAD/CAM ví dụ nh:



70



Bi tập lớn



Đầu vào



Hiển thị



Đầu ra



Bàn phím



Máy in

Bàn viết



Cần điều khiển



Đĩa mềm



Máy tính

bóng xoay



Băng từ

chuột



Hình 4.2: Sơ đồ phần cứng hệ CAD/CAM

5/ Phần mềm trong hệ CAM

Phần mềm cho phép ngời sử dụng điều khiển phần cứng để khai thác những tính

năng kỹ thuật của cả hệ thông phục vụ cho thiết kế và sản xuất. Có thể chia ra 5 tác vụ

chính mà phần mềm cho phép chúng ta làm trên hệ thông CAN/CAM là:

+Chức năng nhập giữ liệu

+Chức năng hiệu chỉnh

+Chức năng biến đổi hình ảnh

+Chức năng điều khiển màn hình

+Chức năng xuất dữ liệu

6/ Mô hình hình học CAC/CAM và mô phỏng CAC/CAM



71



Bi tập lớn

Để biểu diễn vật thể trên máy tính thì việc đầu tiên là phải mô hình toán học đợc vạt

thể đó sau đó sử dụng các kỹ thuật đồ hoạ máy tính để biểu diễn các vật thể đó trong

không gian

Các hệ CAC/CAM có thể biểu diễn các đối tợng hình học trong không gian2D 1/2

D và 3D

Mô phỏng là khả năng quan trọng trong CAC/CAM, nhờ mô phỏng mà ngời thiết kế

có thẻ phân tích một sản phẩm hay một quá trình trên máy tính và thấy đợc các sai sót

trong thiết kế nhờ đó có thể khắc phục ngay khi thiết kế thật

Ví dụ nh mô phỏng các mối ghép cơ khí mô, phỏng quá trình phay lòng khuôn mô,

phỏng quá trình hoạt động của cánh tay robot

4.1.2 Sử dụng phần mềm Cimatron.E trong thiết kế và gia công khuôn

a.Tông quan về phần mềm.

CimatronE

Phân mềm thiết

kế và gia công tự

động



(Part)

Thiết kế mô hình

khối 3D và các

bề mặt phức tạp.



(Assembly)

Lắp các chi tiết

Part thành khối

phức tạp.



(Drawing)

Xuất ra các bản

vẽ kỹ thuật.



(NC)

Xuất file gia công

mã G tự động nhờ

phần mềm phục

vụ cho gia công.



Hình 4.3: Tổng quan về phần mềm Cimatron E

Là một phần mềm CAD/CAM ứng dụng, dùng để thiết kế ra các chi tiết từ đơn giản

cho đến phức tạp và đợc mô phỏng dới hình thức 3D, tạo điều kiện thuận lợi cho ngời

thiết kế trong việc hình dung cũng nh sửa đổi hình dạng của sản phẩm. Trong lĩnh vực

chế tạo khuôn nhựa, phần mềm này càng đợc phát huy các thế mạnh nh :

- Tạo ra đợc những sản phẩm có hình dạng rất phức tạp.

- Xử lý thiết kế các bề mặt với tốc độ cao, chính xác so với nhiều phần mềm khác.



72



Bi tập lớn

- Tạo ra đợc những chơng trình : gia công với tốc độ cao ( high - speed machining),

gia công trên máy 5 trục ( 5 - axis machining ).

- Thiết kế đợc những bộ khuôn có nhiều bề mặt ( khoảng 8000 bề mặt ).

- Liên kết hoặc sử lý đợc thiết kế của nhiều phần mềm khác.

Về cơ bản , phần mềm này bao gồm 4 Modul chính :

- Xây dựng các bề mặt từ những đờng cơ bản ( Part ) .

- Tạo ra các bản vẽ 2D, 3D sau khi đã dựng đợc bề mặt ( Drafting ).

- Tự động tách mặt phân khuôn sau khi đã có bề mặt sản phẩm ( Mold ).

- Tạo ra các chơng trình gia công cho các máy CNC ( NC).



thiết kế dụng

cụ

(Tool Design)



Thiết kế sản

phẩm

(Part Design)



tính toán

kinh tế

(Quoting)



nhập dữ liệu

(Data Import)



tách các

tấm, ghép

chày, cối,

trượt



hiệu chỉnh kích thư

ớc hình học

(Geometry Modification)



thiết kế chi

tiết

(Active Part

Detailing)



các bản vẽ thiết kê

(Drafting)



Chương trình gia

công (NC)



thiết kế điện

cực

(Electrode Design)



Hình 4.4: Mô hình làm việc

Phần mềm Cimatron E có những dặc tính kỹ thuật sau:

b. Môi trờng làm việc ( Work Environment)

b1. Thiết kế

-



Giải quyết vấn đề thời gian trong việc xây dựng các bề mặt đối với công việc

thiết kế .

73



Bi tập lớn

-



Làm việc cụ thể đối với từng bộ phận trong công việc lắp ráp xung quanh.



-



Sử dụng các công cụ động học và các trạng thái khác của động học nhằm tăng

hiệu quả sử dụng.

b2. Giao diện



-



Màn hình giao diện tiện lợi, dễ dàng trong việc chọn lựa .



-



Công cụ trợ giúp từng bớc khi sử dụng và đợc mô tả trên các phần mềm :

HTML, Microsoft Word, Adobe Acrobat .



-



Các bớc hớng dẫn đầy đủ trong công việc thiết kế và gia công.

b2. Quản lý dữ liệu ( Process Data Management)



-



Liên tục cập nhật và biến đổi suốt quá trình thiết kế và gia công trong việc quản

lý cơ sở dữ liệu.



-



Hỗ trợ đối với công việc của kỹ s.



-



Giải quyết nhanh chóng các thắc mắc.

b4. Nhập dữ liệu ( Data Import)



-



Sử lý đợc các bản vẽ cơ bản : IGES, VDA, SAT, DXF, STEP, STL.



-



Sử dụng đợc các bề mặt tạo ra từ các phần mềm khác : CATIA, UG,

AutoCad/DWG và Pro/Engineer .



-



Đọc và ghi đợc đối với cơ sở dữ liệu của Cimatronit .

b5. Xây dựng bề mặt ( Part Design and Preparation)



-



Dùng các công cụ tối u để tạo ra các hình phức tạp.



-



Dùng các bản vẽ 2D và sử dụng chúng trong công việc tạo nên mô hình 3D.



-



Diễn giải các khối hình dới dạng các thông số đầy đủ.



-



Tốc độ sử lý giữa hai cách : lới (Wire frame)và hình khối (Solid) là nh nhau



-



áp dụng thuật toán logic trong việc thiết kế.



-



Hiển thị tất cả các công đoạn thiết kế một cách tỉ mỉ.



-



Trong quá trình chọn đối tợng, phần mềm nhìn thấy sự khác nhau giữa đối tợng

đợc chọn với đối tợng không đợc chọn và hiển thị chúng qua màu sắc.

74



Bi tập lớn

b6. Đa ra bản vẽ thiết kế (Drafting)

-



Nhanh chóng tạo ra bản vẽ thiết kế.



-



Hiển thị các bề mặt của khối hình và tự động tạo ra bản vẽ dạng 2D.



-



Hỗ trợ công cụ ghi kích thớc đối với các bản vẽ .



-



Tự động thiết lập các khung bản vẽ theo tiêu chuẩn.

b7. Xây dựng kết cấu khuôn ( Mold Design)



-



Tự động tách mặt phân khuôn .



-



Xây dựng các bộ phận của khuôn nh : tấm chày, tấm cối, các tấm phụ, hệ chốt,

hệ bulông, đờng nhựa, đờng làm mát .



-



Tạo đợc những bộ khuôn có nhiều sản phẩm để nâng cao hiệu quả trong sản

xuất.



-



Sau khi thiết kế xong kết cấu khuôn, phần mềm hỗ trợ công cụ tạo ra các bản vẽ

kết cấu khuôn và bản vẽ các chi tiết nhằm giúp dễ dàng quan sát trong quá trình

gia công.



-



Hỗ trợ các th viện chứa các chi tiết tiêu chuẩn để ta có thể chọn (hoặc đa thông

số) và đa vào khuôn.



-



Tự động lắp ghép các bộ phận cấu thành nên khuôn sau khi đã thiết kế.

b8. Điều khiển số hay là tạo ra các chơng trình gia công (NumericalControl)



-



Tạo ra khối phôi trớc khi gia công.



-



Chọn các dụng cụ cắt gọt trong th viện dụng cụ.



-



Tự động tính toán và tạo ra các đờng chạy dao.



-



Tự động mô tả quá trình gia công bằng máy tính.



-



Phân biệt đợc các khu vực đợc gia công.



-



Phân tích và tính toán những khu vực cha đợc gia công.



-



Đa ra các bớc gia công hợp lý nh: các bớc gia công thô, bán tinh và tinh.



-



Hỗ trợ các cách gia công bán tinh và tinh đa dạng: ăn theo hớng nhất định, ăn

theo hớng tâm, ăn bóng bề mặt và tự động nhận ra các góc.

75



Bi tập lớn

-



Thay đổi các thông số về tốc độ cắt gọt nhằm tạo ra các bề mặt đạt yêu cầu về

kích thớc và độ bóng.



-



Tạo đợc chơng trình gia công đối với các máy 5 trục.

c. Giới thiệu một số công cụ chính:

c1.Xây dựng các bề mặt ( Part ).



Hình 4.5: Xây dựng bề mặt Part trên CimatronE

Đây là phần cơ bản, dùng để tạo nên những bề mặt của sản phẩm từ những đờng 2D

cơ bản ( secsions ). Những đờng cơ bản này ta có thể tạo ra theo 2 cách:

- Tạo trực tiếp trong Cimatron E thông qua phần Sketcher. Tại phần này có rất nhiều

công cụ để dựng nh: đờng thẳng (line), đờng tròn ( cycle ), elip (ellipse ), cung (arc),

hình chữ nhật (rectangle), đờng cong biến thiên (spline) ...

- Tạo đờng cơ bản từ AutoCad, sau đó nhập bản vẽ vào phần mềm Cimatron E

bằng lệnh Import.



76