CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VÀ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta hiện nay ngành công nghiệp nặng nói chung và công nghệ đúc nói riêng đóng góp một vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước. Hiện nay nhu cầu thị trường cho sản phẩm công nghệ đúc là rất lớn. Tại Việt Nam trong những năm gần đây công nghệ đúc đang phát triển và ảnh hưởng lớn đến nền kinh tế. Nghành công nghệ đúc là nghành công nghiệp chế tạo sản phẩm bằng phương pháp rót vật liệu ở dạng chảy lỏng vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng như khuôn mẫu.
Đa phần công nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại. Công nghệ đúc chia thành 2 loại chính là: Đúc thông thường và đúc đặc biệt. Ngành công nghệ đúc có rất nhiều vấn đề đòi hỏi người kĩ sư tương lai phải học tập nghiên cứu để nắm bắt những yêu cầu cơ bản nhằm phục vụ cho học tập cũng như công tác phục vụ cho đất nước sau này. Việc thiết kế và sản xuất cơ bản đã giúp cho chúng ta hiểu hơn về các quá trình sản xuất cơ bản nhất của nghành công nghệ này.
Bên cạnh đó nó cũng nêu ra được những điểm hạn chế của nghành công nghiệp đúc qua từng giai đoạn sản xuất để mọi người có thể tìm ra các phương pháp giải quyết.2 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn Tạo điều kiện để sinh viên có cơ hội được nghiên cứu kiến thức một cách chuyên sâu, được áp dụng các kiến thức và kỹ năng đã được rèn luyện trong suốt quá trình học tập tại trường vào việc thực hiện một sản phẩm khoa học, giúp ích cho đời sống và xã hội. Nghiên cứu và chế tạo được một sản phẩm, từ đó giúp cho sinh viên có một ít kinh nghiệm cho việc khởi nghiệp hoặc công việc về lĩnh vực này trong tương lai.3 Mục đích nghiên cứu Vận dụng những kiến thức đã học tập và rèn luyện tại trường để nghiên cứu thiết kế chế tạo các sản phẩm về khuôn đúc kim loại nóng chảy lẫn khuôn đúc nhựa. Nhằm cung cấp những kết quả đã nghiên cứu được giúp cho các giảng viên cũng như các bạn sinh viên hiểu thêm về lĩnh vực khuôn đúc. Đưa ra những ưu và nhược điểm trong quá trình tạo khuôn, quá trình đúc tạo tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo sao cho phát triển một cách tối ưu nhất có thể.4 Chi tiết nắp ổ cắm điện Nắp ổ cắm điện là một sản phẩm nhựa,với phần lớn chức năng dùng để kết nối các chi tiết, thiết bị trong hệ thống điện.
Việc nghiên cứu chế tạo ra nắp ổ cắm điện giúp cho quá trình sử dụng trở nên thuận tiện, tiếp cận dễ dàng với phần lớn nhu cầu người sử dụng Hiện tại chi tiết nắp ổ cắm điện đã trở thành một thiết bị, chi tiết phổ biến trong đời sống và có mặt hầu hết ở tất cả các hộ gia đình giúp cho quá trình sử dụng các thiết bị điện trong đời sống trở nên an toàn và tiện lợi. 2 SVTH: Lê Xuân Tùng GVHD: ThS. Ngô Tấn Thống Cao Phạm Tiến Việt Đề tài: Tính Toán-Thiết Kế Khuôn Đúc Nắp Ổ Cắm Điện 1.5 Tổng quan về công nghệ chế tạo khuôn 1.1 Thực chất và ứng dụng của công nghệ khuôn Khuôn mẫu là dụng cụ (thiết bị) bằng kim loại dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình. Mỗi khuôn mẫu thường được chế tạo và sử dụng cho một số lượng chu trình đúc/ép sản phẩm nào đó, có thể là một lần hay nhiều lần.
Kết cấu và kích thước của khuôn phụ thuộc vào kích thước, hình dáng, chất lượng và số lượng của sản phẩm cần tạo ra. 1: Sản phẩm đúc và khuôn đúc chi tiết ghế nhựa. Tương tự như các sản phẩm cơ khí nói chung, quá trình sản xuất khuôn mẫu dựa trên 5 quy trình công nghệ chính bao gồm: Thiết kế, gia công, nhiệt luyện, đo kiểm và lắp ráp. Các khuôn dùng trong sản xuất sản phẩm nhựa bao gồm rất nhiều loại như: khuôn ép phun, khuôn nén, khuôn thổi, khuôn đùn, khuôn quay,.
Trong đó phổ biến nhất là khuôn ép phun. Các sản phẩm từ khuôn ép gồm có các chi tiết kim loại và nhựa trong ô tô, máy bay, đồ gia dụng, thiết bị điện, điện tử, đồ tiêu dùng, đồ gỗ, các trang bị quân sự, sản phẩm y tế.2 Ứng dụng công nghệ mới vào chế tạo khuôn Công nghệ mới trong chế tạo khuôn nhựa là CAD/CAM/CNC - là những phần mềm, máy móc hiện đại. Và tồn tại thành một hệ thống, quy trình hoạt động thống nhất, hoàn chỉnh theo một quy trình chặt chẽ với nhau. • Ứng dụng CAD vào chế tạo khuôn nhựa: CAD là phẩn mềm thiết kế trên máy tính được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực.
Phần mềm này cho phép chuyên viên thiết kế tạo ra mô hình sản phẩm dưới dạng bản vẽ 2D hoặc 3D, hình ảnh của bản vẽ mô phỏng này có độ chân thật hoàn hảo gần giống với sản phẩm thật sau khi hoàn thiện. [1] Một khuôn mẫu nhựa có độ phức tạp cao sẽ được đơn giản hóa qua góc nhìn của phần mền CAD. Điều này rất có lợi cho việc hoàn chỉnh bản mẫu một cách nhanh chóng và chính xác. SVTH: Lê Xuân Tùng GVHD: ThS.
Ngô Tấn Thống Cao Phạm Tiến Việt 3 Đề tài: Tính Toán-Thiết Kế Khuôn Đúc Nắp Ổ Cắm Điện Hình 1. 2 Ứng dụng CAD vào chế tạo khuôn mẫu • Ứng dụng CAM vào chế tạo khuôn nhựa: Cũng giống với CAD, CAM là phần mềm gia công cơ khí cài đặt trên máy tính. Tuy nhiên, CAM không phải sử dụng để tạo ra những bản thiết kế mà nó giống như một hệ điều hành tổng bộ chính các thiết bị, máy móc qua vi tính. Phần mềm CAM có chức năng nhận phân tích dữ liệu, tính toán những thông số được đưa ra từ bản CAD chi tiết và sau đó là điều khiển các máy CNC hoạt động.
Việc sử dụng công nghệ CAM này làm cho máy móc tự động hóa hoạt động theo lập trình đã được cài đặt sẵn. Lúc này, kỹ thuật viên đóng vai trò là giám sát, đặt lệch cho trương trình hoạt động của máy móc. [1] Các sản phẩm khuôn nhựa mẫu được chế tạo thành công và độ dung sai của mỗi khuôn được hạn chế ở mức tối đa. SVTH: Lê Xuân Tùng GVHD: ThS.
Ngô Tấn Thống Cao Phạm Tiến Việt 4 Đề tài: Tính Toán-Thiết Kế Khuôn Đúc Nắp Ổ Cắm Điện Hình 1. 3 Ứng dụng CAM vào chế tạo khuôn nhựa • Ứng dụng CNC trong chế tạo khuôn nhựa: CNC chính là những đời máy móc công nghệ cao, hiện đại và có độ chính xác gần như tuyệt đối. Máy CNC gồm: máy cắt, máy tiện, máy phay, đột laser…những chiếc máy công nghiệp đời mới. Hệ thống máy móc CNC hoạt động một cách tự động hóa qua sự lập trình trên phần mềm CAM.
Về mặt chất và lượng của sản phẩm không thể bàn cãi vì trình độ xuất sắc nhất của máy móc đạt tiêu chuẩn hàng đầu Thế giới. Dù là những khuôn nhựa cỡ lớn hay những khuôn mẫu nhựa cỡ nhỏ, các loại máy móc CNC này đều có thể tạo ra thành phẩm có độ chính xác cao. • Phương pháp gia công Plasma: Đây là phương pháp sử dụng nhiệt độ rất cao và tốc độ chuyển động lớn của khí từ miệng phun của đầu Plasmatron để làm nóng chảy và thổi kim loại khỏi rãnh cắt. Ưu điểm của phương pháp này: - Cho ra đời những sản phẩm đồng nhất, điều này rất quan trọng trong việc gia công với số lượng lớn.
- Máy có tính linh hoạt cao. Gia công mọi hình dáng chỉ cần nạp vào máy chương trình cần gia công. - Máy có tốc độ cắt rất nhanh. Thời gian gia công ngắn.
- Có thể cắt được nhiều loại vật liệu khác nhau, cắt tốt trên kim loại dày. Tuy nhiên, sau khi gia công bằng phương pháp Plasma bạn phải làm vệ sinh lại sản phẩm nên rất mất thời gian. SVTH: Lê Xuân Tùng GVHD: ThS. Ngô Tấn Thống Cao Phạm Tiến Việt 5 Đề tài: Tính Toán-Thiết Kế Khuôn Đúc Nắp Ổ Cắm Điện Hình 1.
4 Công nghệ gia công khuôn mẫu bằng Plasma • Phương pháp gia công khuôn mẫu laser: Công nghệ khắc khuôn mẫu bằng laser mang lại cho nền công nghiệp chế tạo khuôn mẫu khá nhiều lợi ích quan trọng. Một trong những lợi thế đó là khả năng xử lý vật liệu không tiếp xúc, khả năng tập trung các chùm tia cao giúp tạo ra các vết khắc bền, không dễ bị hư hỏng hay bong tróc. Trên thực tế, quy trình xử lý không tiếp xúc giúp làm giảm nguy cơ gây hại và gây biến dạng khuôn mẫu. Bên cạnh đó, do đặc tính không làm hao mòn vật liệu, công nghệ laser luôn đảm bảo độ khắc chính xác cao và có khả năng khắc lặp lại hàng loạt.
• Các dụng cụ và vật tư sử dụng để đánh bóng khuôn mẫu.Tùy vào yêu cầu khuôn, quy trình của mỗi nhà sản xuất, chất lượng tay nghề của công nhân, kinh nghiệm thực tế mà mỗi nhà sản xuất khuôn sẽ sử dụng các quy trình cũng như vật liệu để đánh bóng khác nhau. Tuy nhiên, chung lại, các vật tư, vật liệu, dụng cụ, máy móc dưới đây được dùng rộng rãi trong lĩnh vực đánh bóng khuôn mẫu. • Giũa thép - Giũa kim cương: Là dụng cụ cơ bản sử dụng để mài thô hoặc đánh bóng thô. Giũa thép hoặc giũa mạ kim cương cần có nhiều hình dạng, kích thước khác nhau để có thể tiếp xúc được đến những chi tiết khó.
6 Dũa kim loại – dụng cụ gia công cơ khí cầm tay Hình 1. 5 Công nghệ khắc khuôn mẫu bằng tia laser • Thanh Ceramic: SVTH: Lê Xuân Tùng GVHD: ThS. Ngô Tấn Thống Cao Phạm Tiến Việt 6 Đề tài: Tính Toán-Thiết Kế Khuôn Đúc Nắp Ổ Cắm Điện Ceramic là vật liệu cứng, bền. Thanh ceramic đánh bóng khuôn với yêu cầu cơ bản có thể tiếp xúc với các vị trí, khó thanh Ceramic được cung cấp với nhiều kích thước và độ nhám khác nhau.
Thanh Ceramic có thể sử dụng để đánh bóng thủ công hoặc ghép với các máy đánh bóng. 7 Thanh Ceramic • Thanh gỗ, bông gỗ mềm đánh bóng: Thanh gỗ bao gồm thanh gỗ mềm đánh bóng tinh và thanh gỗ cứng để mài hoặc đánh bóng thô với các hình dạng như: Dạng khối chữ nhật, dạng bản mỏng, thiết kế góc nghiêng khác nhau phục vụ cho nhiều loại khuôn khác nhau. • Chổi đánh bóng khuôn - Bông gỗ mềm đánh bóng, ngoài ra còn có các loại vật tư khác như: Giấy mềm, đá mài, bông, bông vải, lơ đánh bóng.