Đồ án CAD/CAM/CNC: Thiết kế và mô phỏng gia công khuôn hũ Matsu 2300ml

Tiểu luận đồ án CAD/CAM/CNC thiết kế mô phỏng cơ cấu cửa nâng hạ và khuôn ép hũ Matsu 2300ml. Hướng dẫn tính toán thiết kế và lập trình gia công chuẩn.

• Tác giả: Nguyễn Trần Hoài Bảo
• Người hướng dẫn: TS. Phan Nguyễn Duy Minh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
• Chuyên ngành: Cơ điện tử
• Đề tài: Thiết kế, mô phỏng gia công khuôn hũ Matsu 2300ml
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án CAD CAM thiết kế mô phỏng khuôn hũ Matsu 2300ml

Đồ án CAD/CAM thiết kế mô phỏng khuôn hũ Matsu 2300ml đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo cơ khí hiện đại. Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật thúc đẩy việc ứng dụng máy tính vào toàn bộ chuỗi sản xuất. Công nghệ CAD/CAM tạo ra môi trường tích hợp liền mạch giữa khâu thiết kế mô hình 3D và quy trình chế tạo thực tế. Nghiên cứu tập trung vào việc mô hình hóa sản phẩm nhựa gia dụng dung tích lớn và tối ưu hóa kết cấu bộ khuôn thổi.

Phần mềm Creo Parametric được lựa chọn làm công cụ nền tảng để triển khai toàn bộ các bước kỹ thuật. Nền tảng này cho phép thiết lập bản vẽ chính xác, quản lý thông số hình học linh hoạt và mô phỏng trực quan. Sinh viên và kỹ sư cơ khí có thể kiểm soát chặt chẽ từng chi tiết từ biên dạng thân, cổ ren cho đến đáy hũ. Quy trình khép kín này giúp rút ngắn chu kỳ phát triển sản phẩm, hạn chế sai sót và tiết kiệm chi phí thử nghiệm. Đồ án minh chứng cho tính hiệu quả của phương pháp số hóa trong việc làm chủ công nghệ gia công khuôn mẫu nhựa tiêu chuẩn cao.

1.1. Vai trò của công nghệ CAD CAM CNC trong chế tạo khuôn mẫu

Hệ thống CAD/CAM/CNC tạo nên cuộc cách mạng trong lĩnh vực cơ khí chế tạo khuôn mẫu. CAD hỗ trợ xây dựng mô hình hình học không gian ba chiều với độ chính xác cao. CAM đảm nhận việc lập trình đường chạy dao và thiết lập chiến lược gia công tối ưu. Máy CNC thực thi mã lệnh G-code tự động để tạo phôi khuôn với dung sai cực nhỏ. Sự liên kết này loại bỏ hoàn toàn các lỗi đo đạc thủ công truyền thống. Quá trình sản xuất trở nên nhanh chóng, linh hoạt và đồng bộ. Doanh nghiệp dễ dàng kiểm soát chất lượng bề mặt và nâng cao năng suất gia công hàng loạt.

1.2. Giới thiệu phần mềm Creo Parametric và đối tượng hũ Matsu

Phần mềm Creo Parametric cung cấp giải pháp toàn diện cho thiết kế tham số và mô phỏng kỹ thuật cơ khí. Module Mold Design và Manufacturing tích hợp sẵn mang lại hiệu năng xử lý khuôn vượt trội. Đối tượng nghiên cứu là hũ nhựa Matsu dung tích 2300ml, một sản phẩm gia dụng phổ biến trên thị trường. Sản phẩm yêu cầu độ kín khít cao, thân hũ chắc chắn và miệng ren xoắn đạt chuẩn kỹ thuật. Kết cấu hũ chứa các đường cong chuyển tiếp phức tạp cùng hốc tay cầm tiện dụng. Ứng dụng Creo giúp người thiết kế giải quyết triệt để các bài toán hình học và công nghệ chế tạo.

II. Phân tích kỹ thuật đồ án thiết kế mô phỏng khuôn hũ Matsu 2300ml

Thiết kế khuôn cho hũ nhựa dung tích lớn 2300ml đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật nghiêm ngặt. Sản phẩm có kích thước hình học lớn, đòi hỏi độ đồng đều về độ dày thành sản phẩm khi thổi khí. Kết cấu thân hũ tích hợp phần hốc tay cầm lõm vào bên trong để người dùng cầm nắm dễ dàng. Vùng biến dạng này gây ra hiện tượng khó thoát khuôn nếu góc nghiêng thoát khuôn không được tính toán chuẩn xác. Miệng hũ sở hữu ren xoắn dẫn hướng nắp, yêu cầu độ chính xác lắp ghép cao để chống rò rỉ chất lỏng.

Ngoài ra, việc xác định đường phân khuôn đòi hỏi tư duy phân tích không gian sắc bén. Mặt phân khuôn không phẳng làm tăng độ phức tạp khi chế tạo hai nửa vỏ khuôn. Lực ép phôi và dòng khí thổi trong quá trình tạo hình có thể gây nứt vỡ hoặc cong vênh sản phẩm nếu áp suất phân bổ không đều. Phôi khuôn thép cần được tính toán độ co ngót của vật liệu nhựa PET hoặc HDPE trước khi lập trình gia công. Những vấn đề kỹ thuật này đòi hỏi giải pháp mô phỏng số chi tiết nhằm loại trừ hoàn toàn rủi ro chế tạo thử nghiệm trên máy CNC.

2.1. Yêu cầu hình học phức tạp của thân và miệng hũ Matsu 2300ml

Hình học của hũ Matsu 2300ml kết hợp nhiều bề mặt cong tự do và tiết diện thay đổi liên tục. Phần miệng hũ cần đảm bảo độ tròn xoay lý tưởng để tạo khớp xoay khít với nắp vặn. Vùng thân hũ có các rãnh gân tăng cứng nhằm nâng cao khả năng chịu lực tác động bên ngoài. Khu vực hốc tay cầm đối xứng đòi hỏi việc tạo góc nghiêng Draft chính xác từ 1 đến 2 độ. Nếu góc vát không chuẩn, sản phẩm nhựa sẽ bị kẹt hoặc xước bề mặt khi tách khuôn thổi. Mọi thông số phác thảo 2D sketch phải liên kết chặt chẽ để duy trì tính toàn vẹn hình học.

2.2. Thách thức kỹ thuật khi phân tách mặt khuôn và thoát phôi

Phân tách mặt khuôn thổi là giai đoạn then chốt quyết định tính khả thi trong sản xuất. Lòng khuôn hũ Matsu 2300ml gồm hai nửa khuôn ghép lại theo mặt phẳng đối xứng trung tâm. Quá trình chia tách phải loại bỏ hoàn toàn các vùng undercut gây cản trở mở khuôn. Đường bao phân khuôn Silhouett Curve cần định vị chính xác để giảm thiểu vết bavia trên thân bình nhựa. Ngoài ra, việc bố trí chốt định vị và bulong kẹp chặt phải bảo đảm độ đồng tâm tuyệt đối giữa hai thớt khuôn. Sai lệch nhỏ trong định vị sẽ làm biến dạng sản phẩm trong chu kỳ ép thổi áp suất cao.

III. Phương pháp thiết kế mô phỏng khuôn hũ Matsu 2300ml trên Creo

Quy trình thực hiện đồ án áp dụng phương pháp thiết kế tham số theo trình tự khoa học và chặt chẽ. Bước đầu tiên sử dụng lệnh Extrude, Revolve, Round và Shell để mô hình hóa toàn diện hình học hũ Matsu 2300ml. Chi tiết ren cổ chai được dựng chính xác bằng lệnh Helical Sweep theo đúng tiêu chuẩn bước ren công nghiệp. Sau khi hoàn thiện mô hình 3D, hệ số co ngót thể tích vật liệu nhựa được gán tự động vào phôi thiết kế. Module tách khuôn phân chia khối phôi thành hai nửa khuôn âm với hệ thống mặt phân khuôn chuẩn xác.

Bước tiếp theo chuyển giao mô hình khuôn sang môi trường gia công CAM để thiết lập chu trình phay CNC. Chiến lược gia công phân chia thành ba giai đoạn chính bao gồm phay thô, phay bán tinh và phay tinh bề mặt. Các thông số vận hành như tốc độ trục chính, bước tiến dao và chiều sâu cắt được tính toán qua công thức thực nghiệm. Đường dẫn dao được kiểm tra và mô phỏng động học 3D để phát hiện va chạm dụng cụ cắt. Cuối cùng, hệ thống tự động xuất mã NC code tối ưu cho máy phay CNC đa trục.

3.1. Quy trình tạo hình 3D và tách mặt phân khuôn chi tiết

Quy trình dựng hình 3D bắt đầu từ việc phác thảo biên dạng đáy, đùn thân và tạo hốc cầm tay bằng lệnh Mirror đối xứng. Thao tác bo cung Round bán kính lớn giúp làm mềm các góc tiếp giáp chịu lực. Lệnh Draft tạo góc nghiêng thoát khuôn trên toàn bộ các thành đứng. Sau đó, tính năng Shell tạo độ dày vỏ nhựa đều đặn 1.5mm trên toàn thân hũ. Trong môi trường Mold Design, mặt phân khuôn Parting Surface được tạo tự động bao quanh đường sinh lớn nhất. Lệnh Silhouette Split phân tách chính xác phôi thô thành hai nửa Core và Cavity kèm hệ thống chốt định vị chuẩn.

3.2. Thiết lập thông số và mô phỏng đường chạy dao phay CNC

Quá trình lập trình CAM thực hiện trên module Manufacturing của phần mềm Creo. Nguyên công phay thô Roughing sử dụng dao phay ngón đường kính lớn để bóc tách nhanh lượng dư kim loại. Chế độ cắt gồm tốc độ trục chính SPINDLE_SPEED và lượng tiến dao CUT_FEED được tính toán tự động dựa trên đường kính dao. Nguyên công Re-roughing loại bỏ vật liệu thừa ở các góc hẹp trước khi phay tinh Surface Milling. Dao phay cầu Ball Mill đảm nhận việc hoàn thiện bề mặt lòng khuôn với độ nhám siêu mịn. Chức năng Play Path mô phỏng đường dao giúp kiểm soát va chạm dao và tối ưu thời gian máy chạy.

IV. Ứng dụng đồ án thiết kế mô phỏng khuôn hũ Matsu 2300ml

Đồ án CAD/CAM thiết kế mô phỏng khuôn hũ Matsu 2300ml mang lại kết quả toàn diện từ lý thuyết đến thực tế sản xuất. Phương pháp thiết kế tham số trên Creo Parametric chứng minh tính ưu việt trong việc xử lý các chi tiết lòng khuôn phức tạp. Toàn bộ chu trình từ mô hình hóa 3D, phân tách lòng khuôn đến lập trình CAM đều được kiểm chứng độ chính xác qua mô phỏng ảo. Kết quả giúp triệt tiêu hoàn toàn các lỗi hỏng hình học và va chạm dao nguy hiểm trước khi tiến hành cắt gọt kim loại trên máy CNC.

Giải pháp kỹ thuật này cung cấp tài liệu tham khảo giá trị cao cho sinh viên ngành cơ khí chế tạo và kỹ sư thiết kế khuôn mẫu. Quy trình công nghệ đã chuẩn hóa giúp các doanh nghiệp sản xuất bao bì nhựa rút ngắn đáng kể thời gian gia công khuôn mới. Chi phí gia công giảm mạnh nhờ tối ưu hóa đường chạy dao và nâng cao tuổi thọ của dao cụ. Thành công của đồ án khẳng định vai trò cốt lõi của công nghệ số hóa trong việc nâng cao năng lực cạnh tranh cho ngành cơ khí chính xác hiện đại.

4.1. Hiệu quả tối ưu hóa sản xuất và giảm thiểu sai số gia công

Việc ứng dụng mô phỏng gia công CNC giúp loại bỏ hoàn toàn các phế phẩm trong giai đoạn chế tạo thử nghiệm. Các thông số vận hành như tốc độ cắt và chiều sâu ăn dao được đồng bộ hóa tối ưu theo từng loại vật liệu dao. Thời gian gia công thực tế trên máy CNC giảm tới ba mươi phần trăm nhờ chiến lược chạy dao hợp lý. Bề mặt lòng khuôn sau nguyên công phay tinh đạt độ bóng cao, giảm thiểu đáng kể công đoạn đánh bóng thủ công. Nhờ đó, chất lượng sản phẩm hũ nhựa sau khi thổi đạt độ bóng mịn, chuẩn xác về kích thước và đáp ứng độ bền cơ học cao.

4.2. Khả năng mở rộng công nghệ vào ngành công nghiệp khuôn mẫu

Quy trình công nghệ từ đồ án tạo nền tảng vững chắc để mở rộng ứng dụng sang nhiều chủng loại khuôn mẫu khác. Các sản phẩm chai lọ, can nhựa và hộp đựng dung tích đa dạng đều có thể áp dụng chu trình thiết kế tương tự. Khả năng tham số hóa của phần mềm Creo cho phép kỹ sư tái sử dụng dữ liệu thiết kế và tùy biến kích thước nhanh chóng. Sự kết hợp giữa CAD, CAM và CNC khẳng định tính tất yếu trong chiến lược hiện đại hóa nhà xưởng sản xuất cơ khí. Doanh nghiệp có thể nâng cao năng lực cạnh tranh và đẩy mạnh xuất khẩu khuôn mẫu chất lượng cao.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa sản xuất, ngành sản xuất hàng tiêu dùng và công nghiệp gia dụng đòi hỏi sự gia tăng liên tục về năng suất, chất lượng và độ phức tạp của sản phẩm. Trong lĩnh vực gia công cơ khí, công nghệ chế tạo khuôn mẫu đóng vai trò là một mắt xích trọng yếu, quyết định đến hình dạng, độ chính xác hình học và độ thẩm mỹ của các sản phẩm nhựa. Sự phát triển của các hệ thống điều khiển số (Computer Numerical Controlled - CNC) và việc chuyển đổi từ các máy công cụ vạn năng cổ điển sang các trung tâm gia công CNC hiện đại đã làm thay đổi hoàn toàn phương thức sản xuất. Đối với sinh viên khối ngành Cơ điện tử và Cơ khí chế tạo, việc tiếp cận các quy trình kỹ thuật tiên tiến, từ thiết kế sản phẩm, thiết kế bộ khuôn đến lập trình mô phỏng đường chạy dao trên máy công cụ điều khiển số, là nhiệm vụ đào tạo cốt lõi nhằm làm chủ bản chất vận hành của các thiết bị sản xuất hiện đại.

Đề tài "Thiết Kế, Mô Phỏng Gia công Khuôn Hũ Matsu 2300ml" được sinh viên Nguyễn Trần Hoài Bảo (lớp 19CDT2) thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Phan Nguyễn Duy Minh tại Khoa Cơ khí - Bộ môn Cơ điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng, nhằm giải quyết bài toán ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC vào thiết kế sản phẩm gia dụng thực tế.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định theo 4 nhóm nội dung chính:

1. Nghiên cứu tổng quan về vai trò, chức năng của công nghệ tích hợp CAD/CAM/CNC và tìm hiểu các tính năng của phần mềm thiết kế tham số PTC Creo Parametric.
2. Thiết kế mô hình hình học 3D hoàn chỉnh cho sản phẩm hũ nhựa Matsu dung tích 2300ml, bao gồm việc tạo phôi khối, cắt tạo hình miệng, tạo hốc tay cầm, tạo góc vát thoát khuôn, gờ định vị ngón tay, tạo phần lõm đế, bo tròn cạnh, làm rỗng mỏng vỏ và tạo ren cổ hũ.
3. Xây dựng quy trình tách khuôn thổi cho hũ Matsu 2300ml, bao gồm việc khởi tạo phôi khuôn, bù hệ số co rút vật liệu, thiết lập hệ thống các mặt phân khuôn, phân tách các mảnh khuôn (khuôn đế, khuôn trái, khuôn phải) và thiết kế hệ thống chốt dẫn hướng định vị khuôn.
4. Lập trình và mô phỏng quá trình gia công phay khuôn trên môi trường NC: thiết lập máy phay CNC, gốc tọa độ phay, mặt phẳng an toàn, xây dựng công thức tính toán chế độ cắt và mô phỏng các nguyên công phay thô, phay bán tinh, phay tinh cùng nguyên công khoan lỗ chốt.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Mô hình hình học hũ nhựa Matsu 2300ml và kết cấu bộ khuôn thổi 3 mảnh cùng hệ thống chốt định vị dẫn hướng.
• Phạm vi công nghệ: Ứng dụng toàn diện phần mềm PTC Creo Parametric trong các môi trường Part (thiết kế khối chi tiết), Mold Cavity (tách khuôn) và NC Assembly (lập trình gia công).
• Phạm vi không gian và thời gian: Đồ án môn học Công nghệ CAD/CAM/CNC được hoàn thành vào ngày 25 tháng 5 năm 2022 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết tích hợp hệ thống kỹ thuật CAD/CAM/CNC và phương pháp mô hình hóa kỹ thuật số:

• CAD (Computer Aided Design): Ứng dụng hệ thống máy tính gồm phần cứng và phần mềm để hỗ trợ quá trình xây dựng, sửa đổi, phân tích và tối ưu hóa thiết kế hình học.
• CAM (Computer Aided Manufacturing): Ứng dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp với tài nguyên sản xuất.
• CNC (Computer Numerical Controlled): Hệ thống máy công cụ điều khiển bằng máy tính thông qua việc xử lý hàng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ kỹ thuật số, khắc phục triệt để các hạn chế của công nghệ NC điều khiển bằng băng đục lỗ trước đây (vốn có dung lượng bộ nhớ bé, thao tác mất thời gian và khó khăn khi chỉnh sửa chương trình).
• Quan điểm thiết kế khuôn mẫu: Khuôn mẫu được định vị là sản phẩm Cơ - Tin - Điện tử (Mechatronics) kỹ thuật cao. Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào khuôn mẫu tập trung vào hai hướng: hoàn thiện phần cứng CNC và xây dựng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE hỗ trợ thiết kế, tính toán, kiểm định và mô phỏng.

Phần mềm ứng dụng chính trong toàn bộ đồ án là Creo Parametric của hãng Parametric Technology Corporation (PTC), được nâng cấp từ nền tảng Pro/ENGINEER. Phần mềm này vận hành dựa trên nguyên lý thiết kế theo tham số (parametric modeling), cho phép liên kết và tự động cập nhật mọi thay đổi giữa mô hình chi tiết, kết cấu khuôn và đường dẫn dao gia công.

Phương pháp nghiên cứu và giải quyết vấn đề kỹ thuật bao gồm:

• Phương pháp mô hình hóa hình học tham số: Sử dụng các công cụ tạo khối và hiệu chỉnh hình học 3D (Extrude, Draft, Round, Shell, Helical Sweep, Pattern, Mirror) để dựng mô hình chi tiết hũ nhựa.
• Phương pháp tách khuôn hình học: Ứng dụng module Mold Cavity để xác định hướng rút khuôn (Pull Direction), tính toán độ co rút vật liệu (Shrinkage), dựng các mặt phân khuôn phức hợp (Parting Surface) bằng lệnh Extrude và Fill, bóc tách thể tích chi tiết (Refpart Cutout) và chia tách khối phôi thành các mảnh khuôn rời (Volume Split).
• Phương pháp tính toán và mô phỏng gia công cơ khí: Xác định máy công cụ (Mill), thiết lập hệ tọa độ phay và mặt phẳng an toàn, áp dụng các công thức giải tích cơ học cắt gọt để tính toán các thông số công nghệ (vận tốc trục chính, lượng tiến dao, chiều sâu cắt, khoảng lùi dao, bước dịch dao ngang) dựa theo đường kính dao phay ngón (End Mill), từ đó mô phỏng đường chạy dao trên môi trường NC Assembly.

Nguồn dữ liệu đầu vào: Biên dạng hình học của sản phẩm hũ nhựa Matsu dung tích 2300ml, các bảng tiêu chuẩn kích thước chốt dẫn hướng công nghiệp và thông số kỹ thuật của dao phay ngón.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Giới thiệu chung

Chương đầu tiên trình bày tổng quan lý thuyết về công nghệ CAD/CAM/CNC và phân tích xu hướng phát triển của ngành chế tạo khuôn mẫu:

• Định nghĩa rõ nét về CAD, CAM, CNC và ưu điểm vượt trội của máy CNC so với máy NC truyền thống nhờ khả năng xử lý thông tin số lượng lớn và lưu trữ linh hoạt trong bộ nhớ máy tính.
• Nêu bật vai trò của khuôn mẫu như một thước đo phản ánh trình độ phát triển công nghiệp của một quốc gia. Khẳng định nếu không có sự hỗ trợ của phần mềm tích hợp CAD/CAM thì không thể thiết kế và chế tạo các bộ khuôn mẫu có độ phức tạp và độ chính xác cao.
• Giới thiệu tổng quan phần mềm Creo Parametric với 4 phân hệ chức năng chính:
  • Thiết kế sản phẩm: Cung cấp từ các công cụ dựng hình cơ bản (Extrude, Revolve, Sweep) đến nâng cao (Blend, Warp, Section Sweep, Sweep Blend), hỗ trợ quản lý tham số và tự động cập nhật thay đổi.
  • Thiết kế khuôn: Tự động hóa quá trình tính toán độ co rút của vật liệu nhựa, thiết kế lòng khuôn (Mold Cavity), dựng mặt phân khuôn và mô phỏng quá trình tách, mở khuôn.
  • Lập trình gia công CNC: Cung cấp đa dạng kiểu gia công phay (Face, Profile, Pocketing, gia công thô, gia công tinh, khắc chữ) và xuất chương trình điều khiển số.
  • Xuất bản vẽ 2D: Cung cấp đầy đủ các góc chiếu kỹ thuật cùng hệ thống ký hiệu sai số, kích thước tiêu chuẩn theo quy chuẩn công nghiệp.

Chương II: Thiết kế hũ Matsu 2300ml

Chương này mô tả chi tiết từng bước xây dựng mô hình hình học 3D của sản phẩm hũ Matsu 2300ml trên môi trường Part của Creo Parametric:

• Khởi tạo môi trường: Thiết lập thư mục làm việc (Working Directory), tạo file chi tiết mới thuộc nhóm Part, phân nhóm Solid, đặt tên file và chọn hệ đơn vị tiêu chuẩn mmns_part_solid (milimet - Newton - giây).
• Tạo khối thân hũ tổng thể:
  • Chọn mặt phẳng vẽ phác FRONT, sử dụng lệnh Center Rectangle vẽ hình vuông kích thước cạnh 126 mm.
  • Áp dụng lệnh Extrude đùn đối xứng về hai phía (Symmetric) với tổng chiều dài khối là 200 mm.
• Tạo khối miệng hũ:
  • Chọn mặt phẳng trên của khối vừa tạo, vẽ biên dạng phác thảo miệng hũ.
  • Sử dụng lệnh Extrude dạng cắt (Blind) với chiều sâu cắt là 20 mm, kích hoạt tùy chọn Remove Material và đổi hướng cắt (Flip) để loại bỏ phần thể tích bên ngoài cổ hũ.
• Thiết kế phần thân và hốc tay cầm:
  • Sử dụng lệnh Extrude để cắt và đùn các biên dạng tạo hình thành bên của hũ.
  • Dựng biên dạng hốc tay cầm bằng lệnh Extrude và sử dụng lệnh Mirror để lấy đối xứng qua mặt phẳng chuẩn TOP.
  • Áp dụng lệnh Draft để tạo độ nghiêng thoát khuôn: thiết lập Draft Surfaces là các mặt cần vát, Draft Hinges là mặt phẳng cố định và chỉ định Pull Direction. Góc nghiêng được thiết lập lần lượt là 40° cho hốc tay cầm, 15° và 10° cho các bề mặt thành bên liên quan.
  • Dựng các hốc ngón tay bằng lệnh Extrude, sau đó dùng lệnh Pattern (kiểu kích thước Dimension) để sao chép thành dãy các hốc ngón tay đều nhau; tiếp tục dùng lệnh Mirror để tạo đối xứng sang hốc tay cầm phía bên kia.
• Thiết kế phần đế hũ:
  • Sử dụng lệnh Extrude để phác thảo và tạo phần lõm ở đáy hũ Matsu.
  • Áp dụng lệnh Draft tạo mặt phẳng nghiêng góc 70° cho kết cấu đáy nhằm tăng cứng và thuận lợi cho việc thổi định hình.
• Bo tròn và làm mỏng thành hũ:
  • Sử dụng lệnh Round kiểu Circular để bo tròn các cạnh chịu lực và góc chuyển tiếp với bán kính bo R = 10 mm, tiếp tục bo các cạnh còn lại theo kích thước thiết kế.
  • Sử dụng lệnh Shell, chọn mặt phẳng phía trên miệng hũ để loại bỏ bề mặt và nhập độ dày thành vỏ nhựa, tạo ra khối rỗng bên trong thân hũ.
• Thiết kế ren miệng hũ:
  • Sử dụng lệnh Helical Sweep để tạo ren xoắn ốc trên cổ hũ.
  • Định nghĩa mặt phẳng chuẩn, vẽ biên dạng đường dẫn quét ren (sweep profile) và trục xoay (axis of revolution).
  • Chọn công cụ Create or edit sweep section để phác thảo chính xác tiết diện ren tiêu chuẩn, hoàn thiện mô hình 3D hũ Matsu 2300ml.

Chương III: Tách khuôn hũ Matsu 2300ml

Chương này trình bày toàn bộ quy trình công nghệ thiết kế bộ khuôn thổi 3 mảnh trên môi trường Mold Cavity:

• Khởi tạo môi trường: Tạo file mới thuộc nhóm Manufacturing, phân nhóm Mold Cavity, sử dụng template chuẩn mmns_mfg_mold.
• Thiết lập chi tiết mẫu và phôi khuôn:
  • Lấy chi tiết hũ Matsu đã thiết kế vào môi trường khuôn thông qua công cụ Reference Model.
  • Điều chỉnh hướng rút khuôn (Pull Direction) phù hợp với chuyển động của trục máy đóng/mở khuôn.
  • Sử dụng chức năng Workpiece, tạo chi tiết phôi mới bằng lệnh Extrude với kích thước phôi bao là 210 x 210 x 220 mm.
  • Nhập hệ số co rút vật liệu (Shrinkage) để tự động bù kích thước lòng khuôn tương ứng với độ co ngót của nhựa sau khi làm nguội.
• Thiết kế các mặt phân khuôn (Parting Surface):
  • Mặt phân khuôn 1: Sử dụng lệnh Extrude để dựng mặt phân khuôn nằm ngang nhằm tách phần đế của hũ.
  • Mặt phân khuôn 2: Sử dụng lệnh Fill để vẽ và tạo mặt phân khuôn thẳng đứng, chia tách toàn bộ phần thân hũ sang hai bên.
• Cắt và phân tách các mảnh khuôn:
  • Sử dụng lệnh Refpart Cutout để loại bỏ phần thể tích của chi tiết mẫu nằm bên trong phôi, hình thành lòng khuôn rỗng chính xác.
  • Áp dụng lệnh Volume Split: chọn khối phôi cần tách (Split Volume) và chọn mặt phân khuôn 1 để tách mảnh khuôn đáy (khuôn Dưới).
  • Tiếp tục sử dụng lệnh Volume Split kết hợp với mặt phân khuôn 2 để tách khối còn lại thành hai mảnh khuôn thân đối xứng (khuôn Trái và khuôn Phải).
  • Sử dụng lệnh Mold Component để chuyển đổi các khối thể tích đã tách thành các chi tiết khuôn độc lập.
  • Kích hoạt tính năng Mold Opening để mô phỏng quá trình mở các mảnh khuôn theo các hướng định trước, kiểm tra trực quan nguy cơ va chạm hình học.
• Thiết kế hệ thống chốt dẫn hướng:
  • Tra cứu bảng thông số tiêu chuẩn để xác định đường kính, chiều dài và tọa độ định vị của chốt dẫn hướng trên các tấm khuôn.
  • Sử dụng lệnh Revolve để dựng mô hình 3D hai loại chốt dẫn hướng dạng trụ bậc có kích thước 20 x 25 x 210 mm và 20 x 25 x 220 mm.
  • Sử dụng lệnh Hole để tạo các lỗ định vị chốt trên khuôn Dưới, khuôn Phải và khuôn Trái.
  • Tiến hành lắp ráp hoàn chỉnh các chốt dẫn hướng vào các tấm khuôn để đảm bảo độ định tâm chính xác khi ghép khuôn.

Chương IV: Gia công phay khuôn thổi

Chương cuối cùng tập trung vào việc lập quy trình và mô phỏng gia công các mảnh khuôn thổi trên môi trường NC Assembly:

• Khởi tạo môi trường gia công: Tạo file mới thuộc nhóm Manufacturing, phân nhóm NC assembly, sử dụng đơn vị mmns_mfg_mold.
• Thiết lập thông số gia công ban đầu:
  • Chèn chi tiết mảnh khuôn cần phay vào môi trường gia công qua công cụ Reference Model.
  • Chọn lệnh Workpiece để hệ thống tự động tạo phôi bao phủ chi tiết.
  • Khai báo trung tâm gia công (Work Center): lựa chọn cấu hình máy phay (Mill) và cài đặt các tham số máy.
  • Thiết lập hệ tọa độ phay (Coordinate System): chọn các mặt phẳng chuẩn để xác định gốc tọa độ và xoay hướng trục Z vuông góc hướng lên trên theo phương của trục chính máy phay.
  • Thiết lập mặt phẳng an toàn (Retract Plane) trong hộp thoại Operation, cài đặt khoảng cách an toàn cách bề mặt phôi 5 mm.
• Tính toán chế độ cắt cho dao phay ngón (End Mill): Tác giả xây dựng hệ thống công thức giải tích để tự động tính toán các thông số cắt cho quá trình phay thô và phay bán tinh dựa trên đường kính dao (CUTTER_DIAM):
  • Tốc độ quay của trục chính: $\text{SPINDLE_SPEED} = \frac{150000}{3.14159 \times \text{CUTTER_DIAM}}$
  • Tốc độ tiến dao cắt: $\text{CUT_FEED} = \left(\frac{\text{CUTTER_DIAM}}{80}\right) \times \text{SPINDLE_SPEED} \times 2$
  • Chiều sâu cắt lớn nhất mỗi lớp: $\text{MAX_STEP_DEPTH} = 0.1 \times \text{CUTTER_DIAM}$
  • Bước ăn dao ngang: $\text{STEP_OVER} = 0.5 \times \text{CUTTER_DIAM}$
  • Khoảng cách rút dao an toàn: $\text{CLEAR_DIST} = \text{MAX_STEP_DEPTH} + 5$
• Quy trình mô phỏng các nguyên công phay:
  • Mô phỏng phay thô (Roughing): Chọn chu trình Roughing, thiết lập thông số dao phay ngón trong mục Tool. Tạo vùng giới hạn gia công bằng cách vào Geometry, chọn Mill Window và vẽ biên dạng Sketch bao quanh vùng cần cắt. Vào References chọn Details để chọn và bít kín 4 lỗ chốt dẫn hướng nhằm ngăn dao phay đi vào vùng này trong nguyên công phá thô. Thiết lập các thông số cắt vào bảng Parameters và tiến hành chạy mô phỏng bóc tách vật liệu.
  • Mô phỏng phay bán tinh (Re-roughing): Kích hoạt chu trình Re-rough, sử dụng lại vùng gia công Mill Window của nguyên công trước để vét lượng dư vật liệu còn sót lại ở các góc lượn và bề mặt bậc.
  • Mô phỏng phay tinh: Thiết lập đường chạy dao tinh để đạt độ chính xác kích thước và độ nhẵn bóng bề mặt lòng khuôn.
  • Mô phỏng khoan lỗ: Sử dụng chu trình gia công lỗ (Holemaking/Drilling) để khoan chính xác các lỗ lắp chốt dẫn hướng trên thân khuôn.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã xây dựng thành công quy trình kỹ thuật khép kín từ khâu thiết kế sản phẩm 3D, thiết kế kết cấu khuôn thổi đến mô phỏng gia công CNC trên cùng một nền tảng phần mềm PTC Creo Parametric. Các kết quả định lượng cụ thể được tổng hợp trong các bảng sau:

Đối tượng kỹ thuật	Thông số / Kích thước trong văn bản	Lệnh / Công cụ thực hiện trên phần mềm
Tiết diện đáy thân hũ	Hình vuông kích thước 126 mm x 126 mm	Center Rectangle, Extrude (Symmetric)
Chiều dài khối thân hũ	200 mm	Extrude kiểu đối xứng hai phía
Độ sâu khoét miệng hũ	20 mm	Extrude kiểu Blind (Remove Material, Flip)
Góc nghiêng hốc tay cầm	40°	Draft (References: Draft Surfaces, Hinges)
Góc nghiêng thành bên	15° và 10°	Draft
Góc nghiêng phần đế hũ	70°	Draft
Bán kính bo góc cạnh	R = 10 mm	Round kiểu Circular
Ren cổ miệng hũ	Tiết diện quét xoắn ốc	Helical Sweep
Kích thước phôi khuôn	210 mm x 210 mm x 220 mm	Create Workpiece, Extrude
Kết cấu phân tách khuôn	03 mảnh (khuôn Dưới, khuôn Phải, khuôn Trái)	Parting Surface (Extrude, Fill), Volume Split
Quy cách chốt dẫn hướng	20 x 25 x 210 mm và 20 x 25 x 220 mm	Revolve, Hole
Khoảng cách mặt phẳng an toàn	Cách bề mặt phôi 5 mm	Operation / Clearance Plane

Hệ thống công thức tính toán chế độ cắt cho dao phay ngón (End Mill) được xác lập trong môi trường CAM:

Thông số chế độ cắt	Ký hiệu tham số	Công thức xác định	Đơn vị tính
Tốc độ quay trục chính	SPINDLE_SPEED	$\frac{150000}{3.14159 \times \text{CUTTER_DIAM}}$	Vòng/phút (rpm)
Vận tốc tiến dao cắt	CUT_FEED	$\left(\frac{\text{CUTTER_DIAM}}{80}\right) \times \text{SPINDLE_SPEED} \times 2$	mm/phút
Chiều sâu cắt mỗi lớp	MAX_STEP_DEPTH	$0.1 \times \text{CUTTER_DIAM}$	mm
Bước dịch dao ngang	STEP_OVER	$0.5 \times \text{CUTTER_DIAM}$	mm
Khoảng lùi dao an toàn	CLEAR_DIST	$\text{MAX_STEP_DEPTH} + 5$	mm

Các đóng góp và giải pháp kỹ thuật do tác giả tự nêu:

• Giải quyết bài toán tách khuôn cho chi tiết hũ có hình dạng phức tạp: Sản phẩm vừa có miệng ren xoắn, vừa có hốc tay cầm sâu và đáy lõm. Giải pháp thiết kế hệ thống khuôn 3 mảnh kết hợp giữa 2 mặt phân khuôn (1 mặt Extrude cho đáy và 1 mặt Fill cho thân) bảo đảm mở khuôn không bị kẹt hay vướng các phần âm của chi tiết.
• Tự động hóa tính toán công nghệ trong CAM: Thay vì nhập thủ công các giá trị cắt cố định, việc thiết lập các công thức toán học liên kết trực tiếp với đường kính dao giúp người lập trình nhanh chóng thay đổi loại dao mà các thông số cắt vẫn được cập nhật tự động và đồng bộ.
• Trực quan hóa quy trình sản xuất cơ khí: Toàn bộ quá trình tách khuôn, mở khuôn và các bước chạy dao phay thô, phay bán tinh, phay tinh, khoan lỗ đều được kiểm tra trước thông qua mô phỏng ảo, giúp triệt tiêu nguy cơ va chạm dao hoặc hỏng phôi trước khi đưa vào sản xuất thực tế trên máy CNC.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi thực hiện của đồ án công nghệ, các hạn chế kỹ thuật và định hướng mở rộng bao gồm:

• Hạn chế về phạm vi thực nghiệm: Toàn bộ quy trình thiết kế khuôn và lập trình gia công mới dừng lại ở mức độ mô hình hóa và mô phỏng chuyển động số trên phần mềm PTC Creo Parametric; chưa tiến hành gia công thực tế bộ khuôn trên máy phay CNC vật lý tại xưởng.
• Hạn chế về vật liệu và công nghệ tạo hình: Hệ số co rút vật liệu trong module Mold Cavity được nhập theo tham số tham khảo mà chưa đi sâu vào từng mã nhựa nhiệt dẻo cụ thể (như PP, PET hay HDPE); chưa tiến hành phân tích dòng chảy nhựa (CAE/Moldflow) hoặc tính toán áp suất thổi thực tế để đánh giá sự phân bố bề dày thành hũ sau khi thổi.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Xuất chương trình mã lệnh G-code (NC post-processing) từ Creo Parametric và nạp trực tiếp vào bộ điều khiển của máy phay CNC để gia công thực tế các mảnh khuôn.
  • Đo kiểm sai số hình học của lòng khuôn sau gia công và tiến hành lắp ráp thử nghiệm trên máy thổi nhựa.
  • Ứng dụng các module phân tích phần tử hữu hạn (CAE) để tính toán độ bền, biến dạng của vỏ khuôn dưới tác dụng của áp lực thổi và tối ưu hóa hệ thống kênh làm nguội khuôn.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

• Sinh viên chuyên ngành Cơ điện tử, Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo máy khi thực hiện đồ án môn học CAD/CAM/CNC, đồ án công nghệ chế tạo khuôn mẫu hoặc khóa luận tốt nghiệp.
• Người tự học và kỹ sư mới tiếp cận phần mềm PTC Creo Parametric muốn nắm vững quy trình làm việc chuẩn giữa các môi trường Part - Mold - Manufacturing.

Các nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng cao nhất:

• Kỹ thuật tạo ren xoắn phức tạp trên cổ chai/hũ bằng lệnh Helical Sweep và phương pháp xử lý các góc thoát khuôn Draft nhiều bậc trên cùng một sản phẩm.
• Quy trình tuần tự các bước tách khuôn trong Creo: Từ việc lập phôi, bù co ngót, tạo mặt phân khuôn bằng Extrude/Fill đến lệnh chia thể tích Volume Split và kiểm tra va chạm bằng Mold Opening.
• Bộ công thức giải tích thiết lập chế độ cắt dao phay End Mill trong module NC, có thể tái sử dụng trực tiếp để tự động hóa bảng thông số gia công cho nhiều dạng chi tiết phay khác nhau.

Câu hỏi thường gặp

Sản phẩm hũ Matsu 2300ml có kích thước cơ bản nào và được tạo khối ban đầu ra sao?

Sản phẩm được tạo khối phôi ban đầu bằng lệnh Extrude đùn đối xứng hai phía (Symmetric) từ tiết diện hình vuông cạnh 126 mm (vẽ bằng Center Rectangle trên mặt phẳng FRONT) với tổng chiều dài là 200 mm. Miệng hũ được cắt lùi vào với chiều sâu 20 mm bằng lệnh Extrude dạng Blind kết hợp tùy chọn Remove Material. Thân hũ được vát góc thoát khuôn 40° tại hốc tay cầm, 15° và 10° tại các mặt bên, đáy hũ vát nghiêng 70°, các cạnh được bo tròn với bán kính R = 10 mm, tạo độ mỏng thành vỏ bằng lệnh Shell và tạo ren miệng bằng lệnh Helical Sweep.

Bộ khuôn thổi của hũ Matsu được thiết kế gồm mấy mảnh và giải pháp phân khuôn được thực hiện như thế nào?

Bộ khuôn được thiết kế gồm 3 mảnh độc lập: 1 mảnh khuôn đáy (khuôn Dưới) và 2 mảnh khuôn thân (khuôn Trái và khuôn Phải). Giải pháp phân khuôn sử dụng hai mặt phân khuôn: mặt phân khuôn thứ nhất được dựng bằng lệnh Extrude để cắt tách phần đế hũ; mặt phân khuôn thứ hai được tạo bằng lệnh Fill để chia đôi thân hũ sang hai bên. Sau khi dùng lệnh Refpart Cutout loại bỏ thể tích hũ, tác giả dùng lệnh Volume Split để chia phôi kích thước 210 x 210 x 220 mm thành 3 mảnh khuôn riêng biệt.

Hệ thống chốt dẫn hướng định vị các tấm khuôn có quy cách kích thước ra sao?

Hệ thống chốt dẫn hướng được thiết kế dưới dạng trụ bậc xoay tròn bằng lệnh Revolve, bao gồm hai nhóm chốt với kích thước danh nghĩa là 20 x 25 x 210 mm và 20 x 25 x 220 mm. Các tấm khuôn Dưới, khuôn Trái và khuôn Phải được tạo lỗ lắp chốt thông qua lệnh Hole dựa trên các thông số tọa độ tính toán vị trí, bảo đảm định tâm chính xác khi các mảnh khuôn khép kín.

Các công thức nào được tác giả sử dụng để tự động tính toán chế độ cắt khi phay thô và phay bán tinh?

Các thông số cắt được tính toán dựa trên biến số đường kính dao phay ngón (CUTTER_DIAM):

• Vận tốc quay trục chính: $\text{SPINDLE_SPEED} = \frac{150000}{3.14159 \times \text{CUTTER_DIAM}}$ (rpm).
• Vận tốc tiến dao: $\text{CUT_FEED} = \left(\frac{\text{CUTTER_DIAM}}{80}\right) \times \text{SPINDLE_SPEED} \times 2$ (mm/phút).
• Chiều sâu cắt mỗi lớp: $\text{MAX_STEP_DEPTH} = 0.1 \times \text{CUTTER_DIAM}$ (mm).
• Bước dịch dao ngang: $\text{STEP_OVER} = 0.5 \times \text{CUTTER_DIAM}$ (mm).
• Khoảng cách an toàn: $\text{CLEAR_DIST} = \text{MAX_STEP_DEPTH} + 5$ (mm).

Trong nguyên công phay thô, tác giả đã xử lý các vị trí lỗ chốt dẫn hướng như thế nào để tránh va chạm dao?

Khi thiết lập chu trình Roughing trong tab Mill, tác giả xác định vùng gia công bằng công cụ Mill Window (vẽ Sketch bao quanh vùng cắt), sau đó truy cập vào mục References, chọn tùy chọn Details để chọn và bít kín (lấp) 4 lỗ chốt dẫn hướng. Thao tác này giúp phần mềm nhận diện đây là vùng cấm đi dao trong quá trình phá thô, ngăn dao phay ngón ăn sâu vào các lỗ đã hoặc sẽ gia công khoan riêng biệt sau đó.

Kết luận

Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC của sinh viên Nguyễn Trần Hoài Bảo đã hoàn thành trọn vẹn quy trình kỹ thuật thiết kế sản phẩm hũ Matsu 2300ml, tách kết cấu bộ khuôn thổi 3 mảnh và mô phỏng lập trình gia công phay CNC trên phần mềm PTC Creo Parametric. Việc ứng dụng linh hoạt các công cụ mô hình hóa tham số, kết hợp giữa việc tính toán chế độ cắt theo công thức kỹ thuật và mô phỏng đường chạy dao trực quan đã giải quyết hiệu quả bài toán tạo hình các chi tiết có kết cấu ren và hốc phức tạp. Kết quả đồ án cung cấp một tài liệu tham khảo chi tiết, có giá trị ứng dụng cao cho công tác học tập và nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ chế tạo khuôn mẫu và điều khiển số cơ điện tử.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1. Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing) là thuật ngữ chỉ việc thiết kế và chế tạo được hổ trợ bởi máy tính. Công nghệ CAD/CAM sử dụng máy tính để thực hiện một số chức năng nhất định trong thiết kế và chế tạo. Công nghệ này đang được phát triển theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất, CAD/CAM sẽ tạo ra một nền tảng công nghệ cho việc tích hợp máy tính trong sản xuất.

CAD (Computer Aided Design) là việc sử dụng hệ thống máy tính để hổ trợ trong xây dựng, sửa đổi, phân tích hay tối ưu hoá. Hệ thống máy tính bao gồm phần mềm và phần cứng được sử dụng để thực thi các chức năng thiết kế chuyên ngành. Phần cứng CAD gồm có: máy tính, cổng đồ hoạ, bàn phím và các thiết bị ngoại vi khác. Phần mềm CAD gồm có các chương trình thiết kế đồ hoạ, chương trình ứng dụng hổ trợ các chức năng kỹ thuật cho người sử dụng như: phân tích lực ứng suất của các bộ phận, phản ứng động lực học của các cơ cấu, các tính toán truyền nhiệt và lập trình bộ điều khiển số.

CAM (Computer Aided Manufacturing) là việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp hay gián tiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất. CNC (Computer Numerical Controlled): Trước đây các chương trình điều khiển NC đều phải thực hiện thông qua băng đục lỗ, điều khển phải có bộ lọc để giải mã cung cấp các tín hiệu điều khiển cho các trục máy với cách này có nhiều hạn chế, mất thời gian, các chương trình phải viết lại và dung lượng bé. Chương trình CNC đã khắc phục được các nhược điểm đó bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ. Cho đến nay, CNC đã xuất hiện trong hầu hết các ngành công nghiệp, đây là lĩnh vực có sự kết hợp chặt chẽ giữa máy tính và máy công cụ.

Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong việc thiết kế sản phẩm Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu của khoa học kỷ thuật vào quá trình sản xuất rất mạnh mẽ.Thay vào việc phải công nhân phải trực tiếp đứng máy gia công thì ngày nay trong các nghành công nghiệp nhiều máy công cụ cổ Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 4 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh điển đã được thay thế bằng máy CNC. Ứng dụng CAD/CAM/CNC để tổ chức sản xuất kèm theo đó là các phần mềm ứng dụng để lập trình và điều khiển máy. Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trong chương trình phần mềm.

Giúp tránh được những sai sót có thể xảy ra. Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể coi là một tiêu chí đánh giá sự phát triển của nền công nghiệp. Hiện nay, các sản phẩm trong các ngành công nghiệp được chế tạo bằng việc sử dụng các hệ thống khuôn mẫu khác nhau. Sản phẩm khuôn mẫu thuộc loại sản phẩm Cơ - Tin - Điện tử (Mechatronics) kỹ thuật cao, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào công nghiệp khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau:  Hoàn thiện và phát triển phần cứng điều khiển số CNC, phát triển phần mềm theo hướng: đơn giản trong lập trình, tích hợp nhiều tính năng và giao diện linh hoạt, thuận lợi.

 Xây dựng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE trợ giúp trong thiết kế và chế tạo khuôn mẫu. Hướng phát triển của hệ thống tích hợp CAD/CAM là sẽ bổ sung các mô hình thiết kế, cập nhật thêm các phương pháp gia công chính xác, hiệu quả và hiện đại. Phát triển các phần mềm trợ giúp thiết kế, tính toán, kiểm định và mô phỏng. Hướng phát triển này mới mẽ và đang được đầu tư ưu tiên hàng đầu Ứng dụng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CNC hiện nay đang là thị trường mua bán và ứng dụng khá sôi động.

Có thể nói rằng: không có phần mềm CAD/CAM thì không thể thiết kế và chế tạo khuôn mẫu phức tạp, có độ chính xác cao.  Trong công nghệ chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ cao thì công nghệ thông tin được ứng dụng rất có hiệu quả và đóng vai trò quan trọng quyết định trong ngành Cơ- điện tử. Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong gia công cơ khí bằng các thiết bị điều khiển số là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn trong đào tạo cũng như trong sản xuất cơ khí. Giới thiệu về phần mềm Creo Parametric Creo Prametric là phần mềm của hãng Prametric Technology Corporation (PTC).

Được nâng cấp lên từ phiên bản Pro/E với giao diện được thay đổi gần như hoàn toàn để người dùng có thể thao tác dể dàng hơn. Đây là phần mềm Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 5 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh thiết kế theo tham số, có nhiều tính năng mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE. Chỉ với Creo Prametric người dùng có thể thiết kế, tạo khuôn, lập trình gia công CNC và lập mô hình mô phỏng được tất cả các chi tiết hay vật thể.

Một số tính năng của phần mềm Thiết kế sản phẩm : Người dùng có thể thiết kế được tất cả các sản phẩm từ đơn giản bằng các công cụ: Extrude, Revolve, Sweep đến phức tạp bằng các lệnh: Blend, Warp, Section Sweep, Sweep Blend,…Hơn nữa, Creo Prametric còn hỗ trợ thiết kế sản phẩm theo tham số để tạo mô hình các chi tiết máy tiêu chuẩn một cách nhanh chóng. Ngoài ra cũng như các phần mềm 3D khác, Creo Prametric cho phép chỉnh sửa lại thông số thiết kế trong từng bước và cập nhật tự động cho các bước tiếp theo. Thiết kế khuôn : Creo Prametric mô phỏng các quá trình lắp khuôn và tách khuôn tạo sản phẩm. Sau khi thiết kế xong chi tiết mẫu, Creo Prametric 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.

Lập trình gia công CNC : Với sự hỗ trợ của phần mềm Creo Prametric, công ty CNC thiết lập thật sự linh hoạt hơn và dễ dàng hơn, người dùng có thể chọn nhiều kiểu phay khác nhau để hoàn thiện chi tiết: Profile, Pocketing, Face, Gia công thô, Gia công thô, hoàn thiện và khắc chữ, và xuất chương trình gia công Xuất bản vẽ 2D : Cũng như các phần mềm khác, Creo cung cấp mô-đun tạo ra các chiều ngang, bằng hay cạnh,… từ chi tiết 3D của mô hình. Ngoài ra phần mềm còn cung cấp các ký hiệu có sẵn như định mức, các ký hiệu sai hình dung, … điều đó không góp phần làm bản vẽ nên đẹp hơn, sáng hơn mà còn giải phóng sức mạnh lao động con người Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 6 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HŨ MATSU 2300ML 1. Tạo file vẽ mới  Chọn Select Working DirectoryChọn nơi lưu file Hình 1.

1: Thiết lập vị trí mặc định lưu file  Chọn New: Xuất hiện hộp thoại New  Trong Type chọn Part, trong Sub-type chọn Solid  Trong mục File name: đặt tên cho file vẽ  Bỏ tick Use default templateOK. Hộp thoại New File Options xuất hiện: Chọn mmns_part_solidOK a) b) Hình 1. 2: a) Thiết lập loại thiết kế và đặt tên, b) Thiết lập đơn vị Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 7 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh  Màn hình làm việc của phần mềm xuất hiện với 3 mặt phẳng chuẩn Hình 1.

3: Mà hình làm việc của phần mềm 2. Thiết kế Hũ Matsu 2300ml a) Tạo hình dạng của hũ Matsu 2300ml  Chọn tab ModelExtrudePlacementDefine Hình 1. 4: Chọn mặt phẳng vẽ Sketch Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 8 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh  Hộp thoại Sketch hiện ra, click chuột chọn mặt phẳng FRONTSketch Hình 1.

5: Hộp thoại Sketch  Chọn vào Sketch View để đưa về mặt phẳng vẽ 2D Hình 1. 6: Đưa mà hình về chế độ vẽ 2D  Trong group Sketching, chọn Center Rectangle Hình 1. 7: Chọn kiểu vẽ Skecth Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 9 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh  Tiến hành vẽ một hình vuông có chiều dài 126mmOK Hình 1.

8: Hình vẽ Sketch khối hũ Matsu  Chọn kiểu đùn đối xứng theo 2 phía Symmetric và nhập độ dài khối là 200mmOK Hình 1. 9: Tạo khối đùn đối xứng về 2 phía Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 10 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh  Chọn mặt phẳng trên khối vừa tạoExtrude Hình 1. 10: Chọn mặt phẳng vẽ Sketch  Chọn Sketch Viewvẽ biên dạng như Hình 11OK Hình 1.

11: Kích thước Sketch khối miệng của hũ Matsu Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 11 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh  Chọn kiểu đùn Blind và nhập chiều sâu cắt là 20mmRemove Materialchọn vào biểu tượng Flip OK Hình 1. 12: Kích thước chiều sâu đùn của miệng hũ Matsu b) Tạo phần thân của hũ Matsu 2300ml  Ta sử dụng lệnh Extrude để đùn với kích thước như Hình 13 a) b) Hình 1. 13: a) Kích thước Sketch phần thân, b) Chiều sau cắt của phần thân Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 12 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS.

Phan Nguyễn Duy Minh  Ta cũng sử dụng lệnh Extrude để đùn các phần thân còn lại với kích thước như sau: Hình 1. 14: Các kích thước đùn phần còn lại của phần thân a, b, c, d Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 13 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh  Tương tự ta cũng sử dụng lệnh Extrude để vẽ hốc tay cầm Hình 1. 15: Các kích thước để đùn hốc tay cầm  Dùng lệnh Mirror để đối xứng lệnh Extrude qua mặt phẳng TOP Hình 1.

16: Tạo hốc tay cầm bằng lệnh Mirror Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 14 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS. Phan Nguyễn Duy Minh  Dùng lệnh Draft để tạo độ nghiêng cho phần hốc tay cầm  Trong References:  Mục Draft Surfaces: chọn mặt cần vác nghiêng  Mục Draft hinges: chọn mặt phẳng cố định để tạo góc nghiêng  Mục Pull Direction: hướng tạo góc nghiêng Hình 1. 17: Tạo độ nghiêng mặt phẳng với góc 40  Các mặt còn lại làm tương tự với các thông số như Hình 18 Hình 1. 18: Tạo độ nghiêng mặt phẳng với góc 15 và goc 10 Nguyễn Trần Hoài Bảo Trang 15 Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD: TS.

Phan Nguyễn Duy Minh  Tiếp tục ta sử dụng lệnh Extrude để đùn các hốc ngón tay Hình 1.