thiết kế mẫu và tạo khuôn bằng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005

Đặt vấn đề:

Ngày nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy công nghệ thiết kế và sản xuất tự động trong mọi lĩnh vực phát triển theo. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, hiện nay nhiều phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế và lập kế hoạch sản xuất đã ra đời, với các tính năng nổi trội có thể giúp con người khắc phục nhiều khó khăn trong quá trình hoạt động sản xuất. Bên cạnh đó, việc áp dụng công nghệ thông tin phục vụ cho hoạt động sản xuất sẽ làm giảm đáng kể giá thành sản phẩm, đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao độ tin cậy, đảm bảo sức khỏe và điều kiện làm việc cho con người…

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, hiện nay việc thiết kế chế tạo khuôn mẫu còn gặp rất nhiều khó khăn bởi công cụ hỗ trợ cho việc thiết kế và gia công khuôn mẫu còn nhiều hạn chế, chính vì vậy làm chất lượng và tính thẩm mĩ của sản phẩm tạo ra không cao. Nhằm tháo gỡ một số khó khăn trong vấn đề thiết kế khuôn mẫu, hiện nay trên thế giới người ta đã triển khai ứng dụng các phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế chi tiết mẫu và tự động tạo lồng khuôn trên cơ sở chi tiết mẫu. Trên cơ sở đó, khi ứng dụng các phần mềm chúng ta còn có thể mô phỏng quá trình tách khuôn tạo sản phẩm trên máy vi tính. Khi thục hiện mô phỏng chúng ta có thể kiểm tra sản phẩm và phần mềm còn cho phép hiệu chỉnh lại biên dạng khuôn mẫu một cách dễ dàng.

Ở khu vực miền Trung nước ta hiện nay khá nhiều các nhà máy sản xuất cơ khí sử dụng các máy công cụ CNC để phục vụ hoạt động sản xuất, đặc biệt là để gia công khuôn mẫu. Tuy nhiên việc triển khai ứng dụng các phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế khuôn còn nhiều hạn chế, chính vì vậy mà độ chính xác của lồng khuôn và điều kiện làm việc của khuôn sau này cũng bị ảnh hưởng.

Việc ứng dụng các phần mềm CAD/CAM để thiết kế chi tiết mẫu, tự động tạo lồng khuôn và mô phỏng các quá trình tách khuôn là vấn đề mà các cán bộ kỹ thuật cần phải quan tâm, bởi công việc này có thể giúp chúng ta quan sát được hình dạng của sản phẩm tạo ra từ khuôn mẫu, nhằm đảm bảo chất lượng và tính thẩm mĩ của các sản phẩm.

Qua những phân tích trên, việc ứng dụng phần mềm CAD/CAM–Pro/Engineer Wildfire 2005 hỗ trợ cho việc thiết kế khuôn mẫu là điều cần thiết. Khi sử dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005, người cán bộ kỹ thuật có thể mô phỏng quá trình lắp khuôn và tách khuôn tạo sản phẩm, kiểm tra được chất lượng sản phẩm trên máy vi tính. Ở đây chúng tôi xin trình bày một ví dụ nhỏ, ứng dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 để thiết kế chi tiết mẫu và tự động xây dựng khuôn cho chi tiết mẫu.

Cơ sở chung

Việc ứng dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 để thiết kế khuôn mẫu và mô phỏng các quá trình lắp khuôn và tách khuôn tạo sản phẩm đã được ứng dụng nhiều ở các nước công nghiệp phát triển như: Mỹ, Pháp, Canada... Khi sử dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 chúng ta có thể dễ dàng tạo chi tiết mẫu ở dạng 3D trên module Design. Sau khi thiết kế xong chi tiết mẫu, phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 cho phép chúng ta tính toán độ co rút của vật liệu, tự động thiết kế hình dạng lồng khuôn cho chi tiết mẫu và mô phỏng quá trình tách khuôn với chức năng Mold Cavity.

Với những đặc điểm như vậy, phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 có thể được ứng dụng để thiết kế khuôn mẫu và hỗ trợ lập trình gia công khuôn cho các máy công cụ CNC ở khu vực miền Trung Việt Nam hiện nay.

Việc sử dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 để tạo mẫu, thiết kế khuôn và mô phỏng quá trình tách khuôn tạo sản phẩm được thực hiện theo các bước như sau:

- Sử dụng module Part-Solid để thiết kế chi tiết mẫu (sản phẩm cần chế tạo), mẫu được tạo ở dạng 3D.

- Sử dụng module Manufacturing-Mold Cavity để nhập chi tiết mẫu, tính toán độ co rút, thiết lập số lượng sản phẩm bố trí trên khuôn, xác định kết cấu khuôn và tự động tạo lồng khuôn.

- Sử dụng chức năng Openning trong module Manufacturing-Mold Cavity để mô phỏng các quá trình lắp và tách khuôn tạo sản phẩm.

Áp dụng

Chúng tôi đã sử dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 để thiết kế chi tiết mẫu ở dạng 2D, 3D và tạo hình dáng khuôn dập cho chi tiết mẫu 3D, lập trình chương trình gia công chế tạo khuôn, được áp dụng trên máy phay PRIMERO chạy theo hệ điều hành Anilam ở phòng máy CNC, Khoa Cơ Khí, Trường Cao Đẳng Công Nghệ, Đại Học Đà Nẵng.

Ở bài báo này chúng tôi xin trình bày một ví dụ nhỏ, ứng dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 để thiết kế chi tiết mẫu, tự động xây dựng khuôn cho chi tiết mẫu và mô phỏng quá trình tách khuôn tạo sản phẩm (khay nhôm). Và công việc này được tiến hành bởi các bước như sau:

- Sử dụng module Part-Solid để thiết kế chi tiết mẫu (khay nhôm), mẫu được tạo ở dạng 3D như hình 1.

- Gọi module Manufacturing-Mold Cavity, hình 2 để thực hiện những công việc sau:

+ Nhập chi tiết mẫu từ module Part-Solid.

+ Thiết lập số lượng sản phẩm bố trí trên khuôn, hình 3.

+ Tính toán độ co rút.

+ Thiết kế kết cấu khuôn.

+ Xác mặt phân khuôn và ra lệnh cho hệ thống Pro/Engineer Wildfire tự động tạo lồng khuôn, hình 4.

+ Mô phỏng quá trình tách khuôn tạo sản phẩm với chức năng Mold Openning trong module Manufacturing-Mold Cavity, hình 5.

- Tách khuôn thành các mãnh riêng biệt để lập trình gia công chế tạo.

Hình 1: Chi tiết mẫu

Hình 2: Module Manufacturing-Mold Cavity.

Hình 3: Thiết lập số sản phẩm đúc

Hình 4: Tạo lồng khuôn

Hình 5: Mô phỏng quá trình tách khuôn tạo sản phẩm.

Ngoài ra, khi sử dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 chúng ta có thể tạo khuôn với mức độ phức tạp cao, kết cấu khuôn được cấu thành bởi 2 mãnh, 3 mãnh, 4 mãnh… Được áp dụng để làm khuôn đúc áp lực, đúc nhựa, đúc nhôm, khuôn dập định hình… với độ chính xác kết cấu khuôn cao rất cao khi gia công trên máy CNC.

Kết luận:

Việc ứng dụng phần mềm Pro/Engineer Wildfire 2005 để thiết kế mẫu và tự động thiết kế khuôn là điều cần thiết khi chế tạo khuôn mẫu, đặc biệt khi áp dụng cho các máy công cụ CNC vì:

+ Có thể kiểm tra trước hình dạng sản phẩm dưới dạng 3D.

+ Mô phỏng được quá trình tháo lắp khuôn trên màn hình máy tính.

+ Tránh được trường hợp siêu định vị trong quá trình thiết kế khuôn.

+ Dễ dàng hiệu chỉnh kết cấu khuôn.

+ Giảm thời gian thiết kế, chế tạo khuôn mẫu.

+ Đa dạng hóa sản phẩm trên thị trường.

+ Giảm giá thành sản phẩm.

+ Khai thác tối đa hiệu quả sử dụng máy CNC.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Ngô Tấn Thống; Mastercam 9.1, lập trình CNC nâng cao - Hướng

dẫn sử dụng, tập I; Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, 2004.

[2] Ngô Tấn Thống; Sử dụng Pro/Engineer Wildfire xây dựng các bản

vẽ và lập trình CNC; Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, 2004.

[3] Trịnh Thành Nhân; Hướng dẫn học Pro/Engineer; Nhà xuất bản Thống kê, 2004.

[4] Ngô Tấn Thống; Thiết kế và chế tạo khuôn mẫu với Pro/Engineer Wildfire 2.0;

Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, 2005.

Phụ lục.

Sau khi thiết lập các điều cần, Pro/Engineer Wildfire 2005 sẽ tự động tạo các mãnh khuôn như sau:

1. Kết cấu mãnh khuôn trên.

2. Kết cấu mãnh khuôn dưới.

3. Mô phỏng gia công mãnh khuôn trên máy phay CNC.

Tác giả bài viết: Giảng viên Ngô Tấn Thống - Khoa Cơ khí, trường Cao đẳng Công nghệ, Đại học Đà Nẵng