THIẾT KẾ KHUÔN NHIỀU MÀU

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH NGÀNH CÔNG NGHIỆP NHỰA TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NHỰA THẾ GIỚI TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY

Bước vào thiên niên kỉ mới, con người ngày càng phải đối mặt với rất nhiều khó khăn của cuộc sống. Và một trong những khó khăn lớn nhất mà con người phải đối mặt là sự cạn kiệt về nguồn nguyên vật liệu như gỗ và kim loại… Tuy nhiên, chính nhờ sự phát triển như vũ bão của khoa học kĩ thuật hiện nay đã đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu của con người về mọi mặt, những vật liệu mới có các tính năng ưu việt hơn đã được tìm thấy. Trong đó nỗi bật trên hết chính là vật liệu nhựa. Những sản phẩm từ nhựa chiếm một tỉ trong ngày càng lớn, sản phẩm nhựa được sử dụng hầu hết tất cả lĩnh vực trong công nghiệp cũng như trong dân dụng, từ những vật liệu thông dụng trong cuộc sống cho đến những chi tiết máy đòi hỏi yêu cầu cao. Với ưu điểm lí, hoá tính như: nhẹ, dẻo dai, đàn hồi tốt, bền, không bị ăn mòn hoá học và đặc biệt tạo hình phức tạp và có thể tái sinh.

Ngày nay, vật liệu nhựa đã tạo ra được những sản phẩm đáp ứng những yêu cầu cao, các chi tiết máy dần dần được thay thế bằng nhựa làm cho giá thành chế tạo giảm xuống đáng kể, tiết kiệm công sức chế tạo và vật liệu quí, trong khi khả năng làm việc của các chi tiết đó vẫn đảm bảonhư bánh răng, vỏ máy, vỏ xe… Các sản phẩm nhựa được cũng khẳng định được tính đa dạng và thông dụng trong cuộc sống như : keo dán, vỏ bọc cách điện, vật liệu cách li, vật liệu làm sàn, ống lắp ráp , các thiết bị phòng tắm, dây cáp, dây điện cách điện cách điện, phần lớn các chi tiết đúc và dây dẫn dùng trong hệ thống điện thoại… trong dân dụng , sản phẩm nhựa đã đi sâu vào những ngóc ngách nhỏ nhất như: chén đĩa, chậu , xô, bàn ghế…

Hiện nay, tại các nước phát triển: Mỹ, Cannada, khối liên hiệp Châu Âu, Nhật Bản các sản phẩm nhưạ ngày càng chiếm ưu thế và dần thay thế các sản phẩm bằng gỗ, kim loại… đang ngày càng khan hiếm. Điều này có thể thấy rõ thông qua bảng đối chiếu chỉ số chất dẻo bình quân đầu người ở một số nước như sau:

Bảng đối chiếu chỉ số chất dẻo bình quân đầu người ở một số nước

 ( đơn vị tính: kg/ người)

Theo thống kê, số lượng người làm việc chuyên về hoá học trực tiếp liên quan đến polymer ước tính (40-60)% của tất cả các lao động về hoá học. Số lượng của công nhân trong công nghiệp hoá học liên quan đến vật liệu cao phân tử được công bố tại bộ lao động Hoa Kỳ hơn một triệu người, chiếm  60% về công việc kỹ nghệ háo học.

Bảng sau thống kê số lượng công nhân làm việc trong ngành công nghiệp háo học ở Hoa Kỳ qua các năm 1975, 1985:

Bảng thống kê số lượng công nhân làm việc trong ngành công nghiệp hoá học ở Hoa Kỳ qua các năm 1975, 1985:

Trong những năm gần đây, con người chuyển sang dùng chất dẻo thay thế cho các vật liệu khác rất đáng kể như: khoảng 3 triệu pound dùng làm thảm, 250 triệu pound dùng làm ghế nệm, và các loại ván polystyrene chịu tác động mạnh như những sản phẩm được làm từ gỗ trước đó.

Bảng thống kê các loại vật liệu cao phân tử được sản xuất nhằm mục đích cân bằng trong thương mại năm 1995 ( triệu USD)

Nói tóm lại ngành nhựa hiện nay trên thế giới được quan tâm và phát triển mạnh mẽ. Nó là mục tiêu nghiên cứu và chế tạo các sản phẩm nhựa cao cấp của các nước hiện nay.

1. TÌNH HÌNH NGÀNH NHỰA VIỆT NAM THỜI KÌ 1997-2002

Như chúng ta đã biết , ngành Nhựa Việt Nam năm 1989 bằng với mức sản lượng năm 1975 là 50.000 tấn, có nghĩa là 15 năm không hề phát triển. Mức bình quân tỉ lệ chất dẻo đầu người chỉ có 0,7kg/người. Bắt đầu từ năm 1990 sau khi nhà nước thực hiện chính sách mở cửa, thực hiện nền kinh tế thị trường, ngành nhựa mới phục hồi và phát triển cao:35%/năm trong suốt 7 năm 1990-1997 và đến năm 1997 đã đạt sản lượng 380.000 tấn, chỉ số chất dẻo bình quân đầu người 5kg/người. Tốc độ tuy tăng trưởng cao, song trong giai đoạn này mức tăng trưởng tuyệt đối hàng năm mới chỉ đạt 40.000tấn/năm bởi lẽ xuất phát điểm của ngành nhựa quá thấp.

Thời kì 1997-2002 mới thật sự là thời kì bùng nổ của ngành nhựa Việt Nam cả về số lượng lẫn chất lượng. Tốc độ tăng trưởng bình quân là 26%/năm. Mức tăng trưởng tuyệt đối bình quân trên 150.000 tấn/năm. Năm 2002 ngành nhựa Việt Nam đạt sản lượng trên 1.260.000 tấn, mức chỉ số chất dẻo bình quân đạt 15,6kg/người. Nay là thời kì phát triển mạnh mẽ và toàn diện của ngành nhựa Việt Nam trên tất cả các lĩnh vực:

• Bao bì: 460.000 tấn chiếm 37%

• Vật liệu xây dựng:190.000 tấn chiếm tỷ trọng 15%

• Sản phẩm gia dụng thông thường: 500.000tấn chiếm tỷ trọng 40%
• Sản phẩm nhựa kĩ thuật: 100.000 tấn chiếm tỷ trọng 8%
• Sản xuất nguyên liệu : có 2 nhà máy sản xuất PVC với công suất 200.000 tấn và một nhà máy sản xuất DOP và 3 nhà máy sản xuất PVC compound
• Lĩnh vực chế tạo  thiết bị và khuôn mẫu: nhiều cơ sở đã đầu tư thiết bị hiện đại đã chế tạo một số loại khuôn mẫu kĩ thuật cao, và bắt đầu chế tạo một số dạng máy ép thuỷ lực, máy ép đùn

Trong sự tăng trưởng đó bao bì có tốc độ phát triển cao và toàn diện trên các mặt:

• Bao bì mềm đơn lớp và đa lớp
• Bao bì dạng sợi dệt
• Bao bì rổng ( dạng chai lọ, thùng chứa dạng thổi
• Bao bì dạng tấm, định hình sản phẩm theo phương pháp chân không
• Bao bì thùng chứa dạng ép phun(két bia, két nước ngọt, nước khoáng…)

Riêng bao bì mềm phát triển rất nhanh các loại màng mỏng nhiều lớp ,bao gói mì ăn liền,  bánh kẹo, sữa, chè, cafe, mì chính các loại thực phẩm và hải sản đông lạnh chế biến, bột giặt… Dạng túi siêu thị cũng phát triển nhanh và bắt đầu tham gia xuất khẩu vào các thị trường khó tính như Nhật Bản, Châu  Úc, Châu âu, Châu Mĩ. Đặc biệt tiến bộ nhiều về mặt màu sắc in ấn. Hạn chế và dần dần đi đến chấm dứt việc nhập khẩu các loại bao bì này như trước đây. Từ các cơ sở nhỏ và vừa với doanh số 1-2 triệu USD/năm. Một số công ty đã vươn lên thành các công ty có tầm cỡ với doanh số 30triệu USD/ năm, như công ty bao bì nhựa Tân Tiến, Liksin…

Bao bì dạng sợi dệt từ chỗ gần 30 triệu sản phẩm trên năm vào năm 1997 và đã đạt sản lượng 1 tỉ bao vào năm 2002 phục vụ cho bao bì cho các ngành thực phẩm, lương thực, muối, hoá chất, phân bón, thức ăn gia súc… Một số doanh nghiệp đầu đàn đã có sản lượng từ 50-100 triệu bao năm như: Sadico Cần Thơ, Công ty Hoá Chất 76, Tân Đại Hưng, Công ty cổ phần Nhựa Tân Hoá…

Bao bì rổng cũng phát triển theo xu thế bùng nổ. Đặt biệt chai PET có tốc độ tăng trưởng chóng mặt. Năm 2002 đạt con số gần 1 tỉ chai, tăng trưởng gấp 450 lần so với 8 năm trước đó. Có doanh nghiệp đã được xác định là đứng thứ 3 Đông Nam Á  như công ty TNHH Nhựa Ngọc Nghĩa

Riêng trong lĩnh vực vật liệu xây dựng thì ống( cấp nước – dẫn nước, thoát nước, ống cáp điện, cáp viễn thông) và sản phẩm “profile” có tốc độ tăng trưởng mạnh nhất. Riêng ống có sản lượng tăng gấp 50 lần so với 10 năm trước. Cac sản phẩm tấm trần, tấm lợp, sàn nhà, vách ngăn, cửa ra vào, cửa sổ đang thay thế dần cho gỗ bởi sự bèn chắc, chống ẩm thấp giá thành hợp lí của nó. Cũng như lĩnh vực bao bì, trong lĩnh vực này xuất  hiện nhiều doanh nghiệp tầm cỡnhư Bình Minh, Thiéu Niên-Tiền Phong, Vật liệu Bưu Điện… có sản phẩm hàng chục tấn sản phẩm /năm

Sản phẩm tiêu dùng thông thường ngày càng đa dạng, nhiều mẫu mã, màu sắc đẹp và bền được người tiêu dùng chấp nhận. Không những đẩy lùi hàng nhập khẩu mà còn bắt đầu tham gia xuất khẩu. Nhiều doanh nghiệp tầm cỡ đã xuất hiện như: Nhựa Long Thành, Nhựa Đại Đông Tiến, Nhựa Sài Gòn…

Các loại sản phẩm kĩ thuật phục vụ cho ngành điện – điện tử, viễn thông, điện lạnh ôtô, xe máy… ngày càng phát triển và tăng nhanh tỷ trọng. Nay là sản phẩm kĩ thuật đòi hỏi việc đầu tư nghiêm túc về thiết bị và khuôn mẫu, đặc biệt là khuôn mẫu – bởi vì có những loại khuôn còn đắt hơn thiết bị. Vốn đầu tư không nhỏ. Vì vậy năm 1997 các cơ sở sản xuất này còn ít và nhỏ bé, tới nay đã tiến tới sản xuất được vỏ tivi, video, vỏ điện thoại cố định, vè , bửng, mặt nạ xe máy. Nhất là trong lĩnh vực quạt điên phát triển mạnh  đến mức giá thành thấp hơn nhiều lần so với hàng ngoại nhập trước nay, trong khi đó chất lượng và mẫu mã không thua kém bao nhiêu.

Trong lĩnh vực nhựa kĩ thuật, việc sản xuất phụ liêu cho ngành giầy da cũng bắt đầu được quan tâm và phát triển

Về mặt xuất khẩu chúng ta đã có nhiều thị trường như Nhật, Úc, Châu Âu, Châu Mĩ, với tổng số sản phẩm ước chừng 150triệu USD/2002

1. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH NHỰA TỚI NĂM 2010

Với tốc độ phát triển trên đây, căn cứ vào những chỉ tiêu phát triển kinh tế 10 năm (2001 – 2010) của Nhà nước, với mức tăng bình quân GDP 7%/năm, đạt con số thu nhập bình quân 860USD/người vào năm 2010. Mức tăng trưởng công nghiệp nói chung từ 13-14%/ năm. Ngành nhựa Việt Nam hồ hởi bước vào thập niên đầu của thế kỉ 21.

Chúng ta dự kiến mức tăng trưởng của công nghiệp nhựa Việt Nam là 15%/năm trong 10 năm từ 2001-2010 cao hơn mức tăng trưởng công nghiệp chung là 2%(mà bình quân trước đó của ngành công nghiệp nhựa là 30%/năm) thì tới năm 2010 sản phẩm toàn ngành nhựa sẽ đạt con số 3.850.000 tấn và mức bình quân chỉ số chất dẻo là 40kg/người. Doanh số từ 1,6tỷ USD/năm tăng lên 7 tỷ USD vào năm 2010

Sự tăng trưởng đó dự kiến sẽ phân ra như sau:

• Bao bì (tốc độ tăng trưởng 15%/năm) đạt sản lượng 1.400.000 tấn
• Vật liệu xây dựng (tốc độ tăng trưởng 15%/năm) đạt sản lượng 600.000 tấn
• Sản phẩm gia dụng thông thường (tốc độ tăng trưởng 13%/năm) đạt sản lượng 1.400.000 tấn
• Sản phẩm kĩ thuật (tốc độ tăng trưởng 20%/năm) đạt sản lượng 450.000 tấn.

Với tốc độ tăng trưởng như trên đặt ra trước mắt doanh nghiệp nhựa những nhiệm vụ cấp bách đầu tư chiều sâu và cả đầu tư mở rộng. Lượng vốn can để có thể đầu tư tối thiểu phải là 1 tỉ USD. Ơ đây những giải pháp hữu hiệu được đặt ra cho các doanh nghiệp chúng ta và cả trước nhà nước nữa.”Một trung tâm tư vấn đầu tư và xúc tiến thương mại” của hiệp hội nhựa Việt Nam (VPA ) cần phải được cũng cố và phát triển để góp phần vào hoạt động hữu hiệu cho các doanh nghiệp. Bộ Tài Chính có công văn 27/9/2002 xác định nhà nước sẽ có khoảng tài trợ 50% cho các dự án xúc tiến xuất khẩu mà hiệp hội nhựa việt Nam là 1 trong 7 hiệp hội cả nước được giao nhiệm vụ này.

Riêng về mặt cung cấp nhiên liệu nếu chỉ yêu cầu đảm bảo 30% nguồn nguyên liệu trong nước cho sản phẩm trên thì chúng ta cần có trên 1 triệu tấn nguyên liệu. Như vậy nhiệm vụ đặt ra cho chúng ta là phải có 2-3 nhà máy sản xuất PVC với  công suất tối thiểu 500.000 tấn. Chúng ta cần có hai nhà máy sản xuất PP và PE với công suất tối thiểu 700.000 tấn. Việc có một nhà máy sản xuất nhiên liệu PS và mở rộng liên doanh sản xuất POP là tất yếu. Đầu tư cho nguyên liệu, vốn lớn trên 2 tỉ USD.Vì vậy chúng ta cần được sự hỗ trợ của nhà nước ngành hoá dầu trong nước và cần sự hợp tác với các doanh nghiệp nước ngoài.

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM VÀ PHẦN MỀM PRO/ENGINEER

1. TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM

Quá trình sản xuất bao gồm các quá trình:

• Chuẩn bị sản xuất ( đơn đặt hàng , nguồn nguyên vật liệu…)
• Thiết kế sản phẩm.
• Lập kế hoạch sản xuất.
• Sản xuất
• Kiểm tra chất lượng sản phẩm.
• Quản lí sản xuất

Để có thể tăng năng suất và giảm giá thành chế tạo tiết kiệm công sức thì các nhà thiết kế và chế tạo cần phải vận dụng những thành tựu của công nghệ hiện đại, để tăng năng suất thiết kế, chế tạo đó chính là công nghệ thiết kế và sản xuất chế tạo nhờ máy tính CAD/CAM. Vậy CAD/CAM là gì?

• CAD ( computer aided design): sử dụng hệ thống máy tính cùng với phần mềm tích hợp để trợ giúp thiết kế , sửa đổi phân tích tối ứu hoá đề án thiết kế
• CAM ( computer aided manufacturing): sử dụng máy tính cùng với phần mềm thích hợp để lập kế hoạch quản lí điều khiển hoạt động của một nhà máy thông qua giao diện trực tiếp hoặc gián tiếp giữa máy tính với các tài nguyên sản xuất của nhà máy                                                              

Theo dõi và điều khiển trực tiếp của CAM máy tính được ghép nối trực tiếp với đối tượng của hệ thống sản xuất để thực hiện việc theo dõi và điều khiển các quá trình của đối tượng đó. Chức năng theo dõi được thực hiện thông qua việc theo dõi và thực hiện các quá trình của đối tượng sản xuất.Chức năng điều khiển là phần mềm xử lí và đưa ra những tín hiệu điều khiển trực tiếp tới các đối tượng dựa vào số liệu thu thập được

Trợ giúp sản xuất đây là những ứng dụng gián tiếp, trong đó máy tính được dùng để lập kế hoạch, tiến độ, dự báo, cung cấp thông tin, đưa ra các chỉ thị quản lí và điều hành công việc quản lí

Về mặt công nghệ, khác biệt cơ bản giữa gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống và công nghệ CAD/CAM là thay thế tạo hình theo mẫu sản phẩm bằng cách mô hỉnh hoá hình học sản phẩm. Kết quả là mẫu chép hình và công nghệ gia công chép hình được thay thế bằng mô hình hình học số (computational geometric model- CGM) và gia công điều khiển số CAM

1. Sơ lược về sự phát triển CAD/CAM

Với sự phát triển như vũ bão của các ngành khoa học kỹ thuật đặc biệt là các ngành kỹ thuật vi điện tử, tin học và cơ khí và các ngành công nghiệp đã và đang không ngừng nghiên cứu và phát triển công nghệ sản xuất theo hướng tự động hoá sản suất nên đem lại năng suất lao động cao hơn, sản phẩm ngày càng hoàn thiện hơn. Với sự đóng góp to lớn của các ngành khoa học nói trên, con người đã hình thành nên các quy trình sản xuất tiến bộ, phù hợp với nhu cầu ngày càng cao của con người trong đó tiến bộ nhất là hệ thống sản xuất tích hợp của máy tính CIMS ( computer integrated manufacturing system)

........................................................

Hình 2.1: vai trị của hệ thống CAD/CAM trong hệ thống CIMS
·    CAE (computer aided engineering): phn tích kỹ thuật
·    CAPP( computer aided process planning): lập quy trình chế tạo
·    CNC ( computer numberical controller) my gia cơng điều khiển chương trình số
·    CAQ(computer aided quality control): quản lý chất lượng với sự trợ gip của my tính
·    MRP (manufacturing resources planning): hoạch định nguồn sản suất
·    PP( production planning): lập kế hoạch sản suất
Cc thnh phần của hệ thống CIMS được quản lý v điều hnh trn cơ sở dữ liệu của my tính l hệ thống trong đĩ được sử dụng phần lớn của hệ thống CAM/CAM v cc my gia cơng điều khiển chương trình số CNC như l my gia cơng kim loại bằng chm tia lazer, ccc loại my tiện CNC, phay CNC, gia cơng kim loại bằng tia lửa điện cc loại my tạo mẫu nhanh… cc loại my CNC ny cần dữ liệu để gia cơng, cc dữ liệu như vậy được cc phần mềm CAD/CAM tạo ra, vì vậy CAD/CAM l cc vấn đề lớn thật sự cần thiết trong qu trình sản xuất tự động


Hình 2.2 : chu trình sản xuất không có sự trợ giúp của máy tính

Theo công nghệ truyền thống các mặt cong 3D phức tạo được gia công trên máy vạn năng theo phương pháp chép hình, sử dụng mẫu, dưỡng
Hạn chế của quy trình này là:
·    Khó đạt được độ chính xác gia công chủ yếu cho sai số của mẫu dùng cho quá trình chép hình được phóng đại
·    Dễ làm sai do nhầm lẫn hay hiểu sai
·    Năng suất thấp do mẫu được chế tạo theo phương pháp thủ công và quy trình được thực hiện tuần tự ( tạo mẫu sản phẩm  lập bản vẽ chi tiết  tạo mẫu chép hình  gia công chép hình)

Hình 2.3: chu trình sản xuất có sử dụng máy tính
Ưu điểm của qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM
Thiết kế các sản phẩm có hình dạng phức tạp trong không gian 3D tạo bản vẽ và tự động xác định kích thướt. Cho phép liên kết động giữa bản vẽ 2D và 3D nếu cần thiết thì có thể hiệu chỉnh kích thướt dề dàng.
·    Liên kết với các modul khác để thực hiện các quá trình tính toán và phân tích kĩ thuật, mô phỏng gia công thử để kịp thời sửa chữa trước kkhi tiến hành quá trình sản xuất.
·    Biên dịch các đường chạy dao chính xác dùng cho công nghệ gia công trên máy CNC và truyền chương trình gia công qua các máy CNC thông qua mạng máy tính
·    Theo dõi liên tục thu nhập dữ liệu từ quá trình sản xuất và điều khiển các quá trình bằng phần mềm nên bề mặt gia công trở nên chính xác và tinh xảo hơn
·    Xây dựng định mức lao động lập kế hoạch cung ứng vật tư
·    Kiểm tra chất lượng sản phẩm tự động bằng máy tính chẳng hạn như việc dò khuyết tật của sản phẩm
·    Dễ dàng lưu trữ sửa đổi tạo ra sản phẩm mới dựa trên những ý tưởng của sản phẩm cũ. Khả năng nhầm lẫn bi hạn chế. Nhất là thời gian thực hiện toàn bộ qui trình giảm đi đáng kể
·    Tuỳ theo qui mô sản xuất của mỗi doanh nghiệp mà CAD/CAM được ứng dụng có mức độ vào những khâu trong quá trình sản xuất. Đối với một doanh nghiệp lớn, hiện đại thì CAD/CAM được ứng dụng hầu hết vào mọi khâu của quá trình
·    Sự xuất hiện và phát triển của hệ thống CAD/CAM đã làm cho bộ mặt của nghành cơ khí nói chung và ngành khuôn mẫu nói riêng thay đổi rõ rệt, cho phép sản xuất những sản phẩm có độ phức tạp cao mà vẫn đạt được độ chính xác mong muốn, độ bóng bề mặt tốt sản phẩm đông đều…
Ngày nay, các phần mềm CAD/CAM rất phong phú và đa dạng, trên thị trường hiện nay thông dụng là AutoCad, Catia, Cimatron, Pro/Engineer… và CAD/CAM đang chiếm một vai trò quan trọng trong ngành kinh tế nói chung và cơ khí nói riêng
2.1.2    Các thành tựu đạt được của CAD/CAM
Với sự phát triển nhanh chóng của CAD/CAM đã đóng góp cho con người trong nhiều lĩnh vực cơ khí, thương mại, y khoa… đặt biệt là lĩnh vực cơ khí chế tạo khuôn mẫu và gia công các sản phẩm nhựa. Các hệ thống sản xuất cải thiện theo hệ thống hiện đại bao gồm :
·    Các hệ thống đồ hoạ tương tác máy tính
·    Đồ hoạ máy tính với hình ảnh động
Có nhiều phần mềm thiết kế kĩ thuật như phân tích ứng suất biến dạng ngày càng chính xác.
·    Thiết lập được các hệ thống thiết kế truy tìm nhờ máy tính.
·    Tạo bản vẽ bằng các phương pháp hiên đại như phương pháp quét toạ độ theo không gian 2D và tiến bộ nhất là quét theo không gian 3D tạo ra bản vẽ giống như hình dạng chi tiết.
·     Tạo cơ sở dữ liệu cho quá trình thiết kế và chế tạo
·    Lập qui trình công nghệ nhờ sự trợ giúp của máy tính
·    Định mức thời gian gia công nhờ máy tính và các chương trình CAD/CAM
·    Lập trình gia công NC, CNC trên máytính
·    Lập kế hoạch đầu tư, nắm tình hình sản xuất
·    Công nghệ tạo mẫu nhanh từ dữ liệu CAD/CAM cho ra chi tiết mẫu giống như chi tiết thật, công nghệ này là một bước đột phá của công nghệ CAD/CAM đem lại những ứng dụng to lớn trong sản xuất                                                         
2.2    TỔNG QUAN  PHẦN MỀM PRO/ENGINEER
2.2.1    Nội dụng của phần mềm Pro/Engineer
 Pro/E là một trong những phần mềm CAD/CAM rất hữu ích trong việc thiết kế gia công khuôn. Là phần mềm CAD/CAM phát triển bởi công ty Parametic Technology Corpration (PTC) một công ty của Mĩ tại bang Massachusetts. Hiện nay Pro/E được sử dụng rất phổ biếnvì các tính năng mạnh mẽ và hiện đại của nó. Nó trợ giúp người thiết kế từ khi thiết kế sản phẩm đến khi thiết kế khuôn và gia công khuôn. Bộ phần mềm này bao gồm 5 modul :
·    Modeling – xây dựng mô hình trong không gian 3 chiều
·    Drawing – tạo bản vẽ từ không gian 3 chiều lên kích thước yêu cầu kĩ thuật
·    Assembly – lắp ráp các chi tiết để tạo ra một modul hoàn chỉnh
·    Mold design – thiết kế khuôn để tạo ra sản phẩm đã được vẽ trong Model
·    Manufacturing – thiết kế qui trình gia công các cghi tiết đã được hình thành trong Mold design
2.2.2    Ưu điểm của phần mềm Pro/E
Pro/E dễ dàng thao tác sử dụng với một giao diện đẹp mang tính khoa học hợp lí thân thiện
Pro/E có khả năng thiết kế sản phẩm có hình dáng phức tạp theo theo không gian 2D hoặc 3D
Các chi tiết bởi Pro/E đều tồn tại dưới dạng các tham số nên dễ dàng sửa đổi tất cả được liệt kê trong một Model tree hiển thị cùng với màng hình thiết kế.
Pro/E hỗ trợ phần Intermanager giúp ta lên kích thước tự động mà không phải phần mềm nào cũng có đã làm tăng năng suất thiết kế rất nhiều
Pro/E có khả năng hiển thị chi tiết ở nhiều dạng như khung dây khối rắn, cho phép tắt mở các nét khuất để dễ dàng xử lí chúng.
Người sử dụng Pro/E có thể thiết kế chi tiết phức tạp dưới dạng các bề mặt bao quanh chi tiết rồi sau đó có thể tạo phần vật thể khối một cách dễ dàng.
Đặc biệt Pro/E có thêm các công cụ biến dạng các bề mặt chi tiết giúp ta có thể thiết kế các chi tiết có bề mặt phức tạp với những thao tác rất là đơn giản.
Pro/E có khả năng tính toán các yêu tố kĩ thuật chi tiết và hiển thị rõ ràng cho người sử dụng dễ quan sát theo dõi.
Pro/E có khả năng mô phỏng giả lập quá trình gia công chi tiết trên máy CNC giúp người làm công nghệ có thể quan sát phòng ngừa trước những sự cố có thể xảy ra khi gia công
Pro/E có khả năng tạo ra dữ liệu điều khiển quá trình gia công để giao tiếp với máy gia công điều khiển chương trình hoặc tạo ra dữ liệu theo định dạng SPL (stereolithographic) giao tiếp với các loại máy tạo mẫu nhanh cho ra hình dạng hoặc mô hình thật của sản phẩm
Pro/E có khả năng tăng tốc độ thiết kế bằng cách cho phép người sử dụng tự tạo cho mình các phím tắt để dễ dàng gọi các lệnh trong quá trình thiết kế
Ngoài những khả năng của những công cụ mang nét đặc trưng trên, Pro/E còn có rất nhiều công cụ khác để phục vụ cho việc thiết kế và gia công CAD/CAM
Các đặc điểm này đã tạo ra một thế mạnh rất đặc trưng của Pro/E so với phần mềm CAD/CAM khác. Nắm vững thao tác và ứng dụng trong thiết kế sẽ mang lại những lợi ích to lớn giúp tiết kiệm được thời gian tiền của và công sức người thiết kế
2.2.3    Khả năng của Pro/E:
Khả năng của Pro/E rất lớn, ta khó có thể khảo sát hết được nên trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp và thời gian nghiên cứu có hạn chúng em chi mới đi dạo vòng ngoài của phần mềm này nên chưa thể đi sâu vào phần mềm. Chúng em xin trình bày ngắn ngọn dưới dạng nghiên cứu chứ không đi sâu vào chi tiết từng lệnh
Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo khuôn mẫu, Pro/E cung cấp các module và được sử dụng theo trình tự như sau:
·    Modeling
    Giới thiệu một số lệnh xây dựng vật thể bằng phương pháp tạo hình khối
Tạo vật thể khối để rồi từ đó hiệu chỉnh từ khối tạo ra như: xén cắt , bo phù hợp với yêu cầu của sản phẩm. Tuy nhiên, khi gặp những vật thể phức tạp thì phương pháp này không đáp ứng được.
Các lệnh xây dựng
Hole: tạo lỗ trên chi tiết
Protrusion: tạo phần đặc của vật thể theo phương pháp tạo khối
Extrude: tạo khối đùn theo tiết diện vuông góc mặt cắt ngang
Revolve: tạo khối tròn xoay theo phương pháp quét mặt cắt dọc của chi tiết theo một đường trục
Sweep: tạo khối bằng phương pháp quét tiết diện theo một đường dẫn
Blend: tạo khối bằng phương pháp trùm các mặt cắt
Use quilt: chuyển đổi khối rỗng được xây dựng bằng phương pháp tạo mặt thành khối đặc
Advanced: tạo khối phức tap
Var sec swp: tạo khối bằng phương pháp quét theo nhiều đường dẫn tạo ra vật thể có các tiết diện sắp thay đổi
Swept blend: tạo khối trùm từ các tiết diện nằm dọc theo quỹ đạo quét
Helical swp: tạo các xoắn ốc theo các tiết diện và các bước xoắn
Sec to surf: biến đổi tiết diện thành mặt
Pipe: tạo chi tiết có dạng ống
Rib: tạo gân
Các lệnh hiệu chỉnh
Round: bo tròn các cạnh
Cut: cắt chi tiết theo phương pháp tạo khối
Chamfer: vát mép các cạnh chi tiết
Shell: tạo vỏ mỏng cho chi tiết
Tweak: chứa các lệnh làm biến dạng bề mặt vật thể
Draft: biến dạng bề mặt một góc theo mặt phẳng trung hoà hay curve trung hoà
Offset: biến dạng làm bề mặt lồi lõm theo một tiết diện
Replace; thay thế một mặt thành một mặt khác
ToroidalBlend: uốn cong bề mặt theo phương mong muốn
SpinalBlend: uốn cong bề mặt theo một trục
Patch: nối các mặt với nhau
Freeform: biến dạng mặt tự do
Draft offset: biến dạng làm bề mặt lồi hoặc lõm
    Giới thiệu một số lệnh xây dựng vật thể bằng phương pháp tạo hình mặt
Tạo ra vật thể mặt từ việc xây dựng các đường curves, sau đó dùng các công cụ như quét theo tiết diện hay quét theo biên dạng curve để tạo ra các mặt vật thể. Việc xây dựng này đáp ứng tốt các vật thể phức tạp. Sau đó ta hoá khối hay làm mỏng vật thể từ các vật thể mặt tạo ra ban đầu. Bao gồm các lệnh tạo khối như: phần tạo khối đặc như trên nhưng có thêm một số lệnh khác như là:
Boundary: tạo mặt bao từ các đường cong đã dựng trước
Tangent to surf: tạo mặt tiếp tuyến với các mặt có sẵn
Surf to surf: tạo mặt từ mặt đã có trước
Merge: nối các mặt lại với nhau thành một mặt mới.
Trim : cắt đứt một mặt để hình thành một hay hai mặt mới
Transform: chứa các lệnh di chuyển hay copy một mặt ra một vị trí khác
Flat: tạo mặt hạn chế
Fillet: tạo mặt bo tròn
Copy: tạo mặt copy
Offset: tạo mặt offset
Freeform: tạo mặt có hình dạng tự do
Extend: kéo dài mặt
Draft Offset: tạo một vùng mặt cách mặt cho trước một đoạn và vát nghiêng cát mặt xung quanh
Area Offset: tạo một vùng mặt cách mặt cho trước một đoạn
·    ASSEMBLY
Sau khi tạo ra được các chi tiết của sản phẩm, nhiệm vụ quan trọng tiếp theo khi tạo các bản vẽ lắp là hình thành mối quan hệ lắp ghép giữa các chi tiết. Modul này không chỉ cho phép ta ghép các chi tiết lại với nhau mà còn các chức năng như :
    Chỉnh lí các chi tiết lắp ghép khi bung
    Chỉnh lí bản thiết kế chi tiết và bản lắp
    Tạo quan hệ kích thước giưa các chi tiết trên bản vẽ lắp.
        Tạo hình chiếu và kích thước cho bản vẽ lắp.
·    MOLDING
Pro/E cung cấp cho ta hai công cụ mạnh là thiết kế khuôn và gia công khuôn
    Giới thiệu một số lệnh xây dựng khuôn
Pro/E có khả năng xây dựng bộ khuôn bằng phương pháp tạo hình giống như tạo chi tiết, nhưng tạo khuôn bằng phương pháp phân tích bề mặt chi tiết cần tạo khuôn mới là điểm mạnh đáng kể của Pro/E, nó cho phép ta xây dựng bộ khuôn khớp với hình dạng chi tiết một cách chính xác…
    Assemble: thu thập các thành phần của bộ khuôn và chi tiết
    Ref Model: đưa hình dạng chi tiết mẫu vào màn hình thiết kế khuôn
    Workpiece: đưa hình dạng bên ngoài bộ khuôn vào màn hình thiết kế khuôn
    Mld Base Cmp: đưa các bộ phận của khuôn vào hình thiết kế khuôn
    Gen Assem: tái tạo lắp ghép giữa các bộ phận lại với nhau.
    Create: tạo dựng các thành phần để tạo khuôn bằng phương pháp tạo hình, thay vì phải đưa vào màn hình tạo khuôn các bộ phận đã có sẵn thì Pro/E cũng cho phép ta tạo dựng chúng ngay trên màn hình thiết kế khuôn. Create cũng bao gồm các lệnh tạo mẫu, khuôn, các bộ phận của khuôn và cách xây dựng chúng không có gì đáng ngại cả.
    RefPart layout : đây là công cụ rất tuyệt để thiết kế khuôn có nhiều khoang tạo hình cho phép ta hình thành và bố trí các khoang tạo hình một cách nhanh chóng và dễ dàng.
    Feature: là công cụ để thiết kế các phần mang tính đặc trưng của bộ khuôn
    Silhouette: tạo hình chiếu của khuôn lên bề mặt khuôn
Ej Pin Hole: tạo các lỗ cho các chốt nay khuôn
    Water line: tạo các đường nước giải nhiệt cho khuôn trong quá trình gia công sản xuất
    Runner: tạo hệ thống kênh dẫn nhựa vào lòng khuôn
    Shrinkage: khai báo hệ thống co rút của vật liệu
    Parting surf: tạo mặt phân khuôn cho khuôn. Gồm các lệnh tạo mặt như tạo mặt cho chi tiết. Ngoài ra Pro/ E còn có những công cụ tạo mặt phân khuôn bằng cách phân tích tạo mặt chi tiết mẫu để hình thành nên mặt phân khuôn
Shadow: tạo mặt phân khuôn bằng phương pháp chiếu sáng cho chi tiết để nội suy ra bề mặt chứa đường biên khuất bóng của chi tiết, bề mặt thu được chính là mặt phân khuôn
Skirt: tạo mặt phân khuôn bằng phương pháp trùm lên bề mặt chi tiết một bề mặt giống như hình dạng của nó
Mold volume: tạo phần thể tích đặc của khuôn
Create: tạo thể tích đặc của khuôn bằng phương pháp tạo hình
Gather: thu thập các bề mặt bao quanh phần thể tích cần tạo
Sketch: tạo phần thể tích đặc của khuôn bằng phương pháp tạo hình giống như tạo hình chi tiết
Split: phân chia thể tích theo mặt phân khuôn đã tạo ra trước
Mold component: hình thành các thành phần chế tạo nên bộ khuôn
Mold check: kiểm tra các thông số kỹ thuật của bộ khuôn như góc thoát khuôn bề dày khuôn, phần nhô ra của lòng khuôn, kiểm tra mặt phân khuôn
Mold opening: tháo khuôn, thao tác này giúp ta quan sát bộ khuôn ở trạng thái mở
Molding: hình thành chi tiết sau khi đúc trong bộ khuôn
    Các lệnh thông dụng cho phần gia công khuôn
Mfg model: thiết lập dữ liệu về chi tiết và phôi trong quá trình gia công
Assemble: thu thập các dữ liệu hình dạng chi tiết, phôi, hay thu thập các dữ liệu có sẵn
Create: tạo ra chi tiết và phôi đưa vào quá trình gia công
        Chọn thông số về hệ toạ di chuyển máy
Chọn dao và các thông số công nghệ của các quá trình gia công trên máy
Mô phỏng các quá trình gia công
Thiết lập hệ trục toạ độ cho máy
Mô phỏng các đường chạy dao để gia công chi tiết
Cl data: chỉnh sửa và xuất chương trình gia công cho máy gia công CNC gia công thật. Làm việc với các dữ liệu trong Pro/E
Bất cứ một phần mềm CAD/CAM tiêu chuẩn nào cũng điều có khả năng giao tiếp được các dữ liệu được tạo ra bởi các phần mềm CAD/CAM khác thông qua một vài tiêu chuẩn giao tiếp đồ hoạ, phần mềm Pro/E cũng vậy, không những thế nó còn cho phép giao tiếp với nhiều tiêu chuẩn giao tiếp đồ hoạ khác nhau. Ngoài ra Pro/ E cũng có những công cụ xử lý chỉnh sửa các đối tượng hình học khi chúng được đưa từ bên ngoài vào nhằm tương thích với mối trường của Pro/E và dĩ nhiên Pro/E cũng có khả năng xuất các mình thành các dạng dữ liệu định dạng chuẩn để các phần mềm CAD/CAM có thể nhận được dự liệu hình học của mình chuẩn
KẾT LUẬN
Như vậy với sự xuất hiện của hệ thống CAD/CAM đã tạo ra cuộc cách mạng mạnh mẽ trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo sản phẩm cơ khí nói chung và trong ngành cơ khí khuôn mẫu nói riêng. Với những ưu điểm như khả năng kiểm tra và lên kích thước tự động, khả năng lựa chọn chế độ gia công thích hợp… đã tạo ra sản phẩm đạt độ chính xác cao hơn, độ bóng bề mặt tốt hơn sản phẩm đồng đều hơn, tiết kiệm thời gian hơn…góp phần nâng cao chất lượng cuộc sản phẩm. Song song với sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM mạnh mẽ khác, Pro/E cũng đã góp phần không nhỏ trong việc hỗ trợ người thiết kế phát huy hết những ý tưởng của mình, có thể biến ý tưởng đó thành hiện thực trong lĩnh vực cơ khí nói chung và ngành khuôn mẫu nói riêng. Tuy không phải là phần mềm mạnh nhất hiện nay, nhưng với những tính năng mạnh mẽ hiện có và không ngừng được cải thiện như ngày nay, Pro/E được sử dụng rộng rãi.

.......................................................

CHƯƠNG 3
PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
PHÂN TÍCH VÀ CHỌN LỰA SẢN PHẨM ĐỂ THIẾT KẾ

3.1    PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
3.1.1    Phương hướng chung
Ngày nay với sự phát triển vũ bão của máy tính, máy tính hầu như đã có mặt trong tất cà các lĩnh vực, ngành nghề: từ nông nghiệp, y tế, kinh doanh, công nghiệp… giúp con người phải lao động vất vả, nguy hiểm đến tính mạng. Trong số đó thì ngành cơ khí nói riêng máy tính đã giữ một vị trí rất quan trọng, đặc  biệt là ngành cớ khí khuôn mẫu. Từ phần mềm Autocad, Solid Work, Mechanical Destop, Inventor, Pro/E… đã giúp ngành cơ khí khuôn mẫu làm ra những chi tiết chính xác hơn. Nhưng nói cho cùng, tất cả các phần mềm đó đều chỉ là một công cụ hỗ trợ con người chứ không thay thế hoàn toàn con người. Ơ đây phần mềm Pro/E cũng vậy, để thực hiện một bộ khuôn hoàn chỉnh thì khi chưa có các phần mềm hỗ trợ, người ta mất hàng tháng trời có khi cả năm mà sản phẩm làm ra thường đơn giản và chất lượng kém. Nhưng khi có các phần mềm hỗ trợ thì một khuôn làm ra chỉ mất vài tuần, sản phẩm làm ra có hình dạng phức tạp và chất lượng tốt hơn
Phần mềm Pro/E là một phần mềm rất hiệu quả trong hỗ trợ thiết kế. Từ việc thiết kế sản phẩm, lập quy trình công nghệ gia công để làm ra một bộ khuôn hoàn chỉnh đến lập kế hoạch sản xuất giúp sản xuất có hiệu quả hơn
3.1.2    Phương hướng riêng
Từ những tiện lợi mà Pro/E có, chúng em ứng dụng nó vào để thiết kế bộ khuôn cho sản phẩm nhiều màu làm từ nhiều vật liệu

3.2    TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC SẢN PHẨM NHIỀU VẬT LIỆU
3.2.1       Sản phẩm nhiều vật liệu
Sản phẩm nhiều vật liệu bao gồm hai hay nhiều lớp vật liệu khác nhau tạo thành. Các vật liệu này có thể liên kết với nhau bằng các liên kết hoá học nếu chúng đồng nhất hay nếu không thì được liên kết với nhau bằng các khoá cơ khí
Các sản phẩm nhiều vật liệu, nhiều màu có ưu điểm:
·    Bằng cách lựa chọn các vật liệu mà chúng không bám dính với vật liệu khác, ta có thể làm ra các chi tiết nối với nhau- chẳng hạn khớp nối, ví dụ: dùng lắp ráp trong khuôn, do đó sẽ loại bỏ sự cần thiết khâu lắp ráp
·    Hay trong sản phẩm có một loại vật liệu tốt cần được bảo vệ khỏi các tác nhân bên ngoài bằng một loại vật liệu khác. Cũng như ta chỉ cần một vật liệu tốt tại một bộ phận của sản phẩm và các bộ phận còn lại sử dụng vật liệu thường
·    Tính thẩm mỹ của sản phẩm tốt hơn sản phẩm một màu
·    Tính cạnh tranh: ví dụ ly nhựa được làm từ một màu với ly nhựa làm từ nhiều màu có trang trí các hoa văn thì chắc chắn ly nhựa làm từ nhiều màu sẽ được khách hàng sử dụng
3.2.2    Các phương pháp đúc nhiều vật liệu
 Sản phẩm nhiều vật liệu được làm thông qua một vài kĩ thuật phun tạo hình đặc biệt. Các lớp vật liệu hỗn hợp polymer khác nhau được gia nhiệt đến nhiệt độ nóng chảy của chúng, sau đó được lần lượt phun vào một lòng khuôn hoặc nhiều lòng khuôn. Polymer nóng chảy sau đó hoá rắn thành các hình dạng mong muốn từ hình dạng của các lòng khuôn mà chúng nằm trong đó. Sau đây là cây sơ đồ biểu thị các phương pháp đúc sản phẩm nhiều vật liệu

3.2.2.1    Phương pháp đúc nhiều thành phần ( Multi-component Molding)
Sản phẩm đúc nhiều thành phần thì đơn giản bao gồm phun đồng thời hai vật liệu vào trong khuôn thông qua cùng một vòi phun hoặc la các vòi phun tách biệt. Có vài sự thay đổi của khái niệm này, với các loại phổ biến nhất là đúc cùng phun, đúc lớp, đúc hai lần phun, và đúc cách quãng. Tất cả thì được thảo luận bên dưới.         
3.2.2.1.1    Đúc hai lần phun (Bi-Injection Molding)
Là một quá trình mà hai loại nhựa khác nhau được phun  đồng thời vào các vị trí khác nhau trong cùng một khuôn. Khi các dòng vật liệu vào trong khuôn, chúng gặp nhau tại các bề mặt tiếp xúc và diễn ra sự trùng hợp. Đúc hai lần phun thì đơn giản và chỉ được sử dụng để sản xuất các chi tiết đơn giản và có dung sai thấp. Các mặt tiếp xúc được tạo ra khi các dòng nhựa riêng biệt gặp nhau thường là các mặt phẳng đơn giản. Hình 3.1 là sơ đồ minh hoạ máy đúc hai lần phun và hình 3.2 thì minh hoạ quá trình đúc hai lần phun
...............................

Hình 3.19- các chi tiết có vỏ mềm mại
Tóm lại, những thuận lợi của đúc nhiều loại vật liệu đang góp phần làm tăng trưởng công nghiệp và các dây chuyền lắp ráp các chi tiết đơn vật liệu thành một sản phẩm hoàn chỉnh. Việc sử dụng các chi tiết nhiều vật liệu thay thế sự lắp ráp các chi tiết một vật liệu có ý nghĩa giảm chi phí và số lượng thành phần được đòi hỏi. Nó cũng giảm hay loại bỏ khâu lắp ráp hay sản xuất do đó sẽ giảm thời gian và chi phí. Quan trọng nhất, việc sử dụng các vật liệu khác nhau ở các vị trí khác nhau của vật thể cho phép người thiết kế đáp ứng các đòi hỏi kỹ thuật và tính thẩm mỹ khác nhau trong một vật thể. Điều này mở rộng không gian thiết kế và cho phép người thiết kế nhận thấy những khả năng không thể ở vật thể một vật liệu.
3.2.3.1    Nhược điểm
Mặc dù các thuận lợi đã được thảo luận bên trên dường như đã làm cho kĩ thuật đúc nhiều vật liệu có chất lượng cao hơn nhiều so với các kĩ thuật đúc truyền thống. Tuy nhiên có một vài bất thuận lợi chính cần được xem xét
·    Trang thiết bị và đầu tư thiết bị đòi hỏi cho khuôn nhiều vật liệu có giá trị cao hơn so với thiết bị của khuôn một vật liệu. Mặc dù tổng giá thành sản xuất khi kết hợp quá trình đúc nhiều loại vật liệu có thấp hơn so với đúc một loại vật liệu nhưng vốn đầu tư ban đầu cao đã ngăn các nhà sản xuất xem xét đúc nhiều loại vật liệu. Cuối cùng, các lợi nhuận phải được tạo ra và việc sử dụng kĩ thuật sản xuất một cách giá trị phải được chứng minh bằng việc tăng tích luỹ trong sản xuất hoặc bán sản phẩm tốt hơn. Nó trở thành một nhiệm vụ khó khăn cho quyết định của người sản xuất ( quá trình kĩ thuật, các người thiết kế…) để dự đoán một cách chính xác liệu có hay không việc sử dụng đúc nhiều loại vật liệu sẽ sinh lợi nhiều hơn các phương pháp sản xuất có điển.
·    Một bất thuận lợi thứ hai của đúc nhiều loại vật liệu là nó còn non trẻ khi so sánh với các phương pháp truyền thống đã được thiết lập trước đó. Kĩ thuật đúc nhiều loại vật liệu không được phát triển đầy đủ và qui trình không được hiểu cặn kẽ. Điều này có thể làm cho các kĩ sư sản xuất do dự khi chọn phương pháp đúc nhiều loại vật liệu. Hơn nữa, việc quyết định để chọn đúc nhiều loại vật liệu đỏi hỏi người điều khiển máy, người thiết kế sản phẩm và các kĩ sư sản xuất phải được đào tạo đăc biệt cho mỗi quá trình.
3.2.4     Thiết bị máy, khuôn
Cũng như đúc một loại vật liệu, tất cả các máy đúc nhiều loại vật liệu có ít nhất một thiết bị phun, một bộ phận kẹp và một khuôn.
·    Trạm phun: mục đích của trạm phun là để tạo áp lực để phun nhựa chảy vào khuôn. Trạm phun gồm phễu cấp liệu, bộ gia nhiệt, bơm phun, vòi phun. Bơm phun có thể là một trục vít tịnh tiến hay một pittông thuỷ lực. Tất cả các bộ phận này làm việc liên kết với nhau để nạp vật liệu, làm chảy nó và bắn vào lòng khuôn. Tuỳ vào nhu cầu của từng loại khuôn mà có các trạm phun khác nhau
·    Trạm kẹp: giữ khuôn trong suốt quá trình khuôn đóng và kích hoạt các chốt đẩy khi khuôn mở. Cơ cấu kẹp là cơ cấu thuỷ lực hay hệ thống kẹp cơ khí và phải đủ lớn để chống lại áp lực sinh ra khi nhựa phun vào lòng khuôn. Ngoài ra trạm kẹp còn liên kết với các thiết bị lói sản phẩm
·    Khuôn: chứa các lòng khuôn là nơi chứa nhựa, phải có một thiết bị phun riêng biệt cho mỗi loại vật liệu. Hơn nữa, bộ điều khiển máy phải có khả năng điều khiển tuần tự nhiều vòi phun riêng biệt. Bởi vì hai hay nhiều bộ phận phun thì thường xuyên cần thiết, các nhà chế tạo khuôn có nhiều sự chọn lựa trong việc đặt các bộ phận phun riêng biệt trong máy. Có nhiều sự chọn lựa, mỗi sự lựa chọn thì đều có thuận lợi, khó khăn
Hình 3.19 dưới đây là một vài loại trạm phun  biểu diễn dưới dạng giản đồ

............................................

3.2.5    Nguyên tắc thiết kế vật đúc nhiều vật liệu
3.2.5.1    Sự bám dính của vật liệu
Sự kết dính hai loại vật liệu là phức tạp và kết quả là khó dự đoán chính xác chất lượng bề mặt của chúng một cách chính xác và tự nhiên. Nếu các polymer là không tương thích ( chẳng hạn như polystyrene và polypropylene ) thì chỉ có thể liên kết được với nhau bằng khoá cơ khí. Nếu các polymer thì tương hợp ( cần thiết cho khuôn hơn một lần ép ) thì tại nơi diễn ra sự liên kết phải được tham gia kết dính. Nhiệt độ phải đủ cao để đảm bảo sự kết dính. Tính chất của sự bám dính phụ thuộc vào hai hệ số: liên kết giữa các phân tử và sức căng bề mặt
3.2.5.1    3.2.5.2    Đặc tính dòng chảy
Bởi vì đúc nhiều loại vật liệu sử dụng hai hay nhiều loại vật liệu riêng biệt thì tất cả  chúng đều phải chảy vào lòng khuôn một cách hợp lý. Do đó chúng ta cần phải hiểu hiện tượng kết hợp của những dòng chảy có tính nhớt đó. Đối với phần lớn các phương pháp của đúc nhiều loại vật liệu, đó là tất cả các dòng chảy của các  nguyên liệu từ các vòi phun riêng biệt hay bên trong các tiết diện riêng biệt của khuôn, nghĩa là các dòng chảy không bao giờ kết hợp với nhau. Trong những trường hợp này, ta chỉ quan tâm khi vật liệu sẽ gặp nhau tại các bề mặt mong muốn  và tại đó hình thành các liên kết hoá học hay các liên kết cơ khí mong muốn. Điều này dẫn đến một loạt vấn đề cân bằng dòng chảy trong khuôn ép sản phẩm một vật liệu mà điều này được giải quyết thông qua tính toán hay dùng các phần mềm mô phỏng. Tuy nhiên, các quá trình đúc nhiều loại vật liệu như là co-injection hay sandwich molding, các dòng chảy được gắn vào bên trong lẫn nhau. Trong trường hợp này, dòng chảy dạng tấm mỏng của nhiều vật liệu phải được hiểu là để tạo ra các thành phần nhiều vật liệu một cách thích hợp
3.2.5.3    Sự co rút
Mặc dù sự co rút diễn ra ở khuôn đúc một lớp vật liệu, nhưng nó thì quan trọng đối với  khuôn đúc nhiều lớp vật liệu bởi vì các vật liệu khác nhau thì có hệ số co rút khác nhau. Sự co rút được xác định như là việc giảm kích thước của vật đúc theo mọi hướng sau khi nó được ép từ khuôn. Nói chung, độ co rút được xác định theo ba hướng: co rút theo hướng dòng chảy; theo hướng cắt của dòng chảy; theo bề dày của vật đúc và chúng thường có độ lớn khác nhau bởi vì độ co rút theo thể tích không  phân bố theo ba hướng thẳng hàng. Sự co rút của các lớp vật liệu là phức tạp bởi vì hình dạng các lớp và cấu trúc hình học các bề mặt là phức tạp. Và điều này được hiểu rất ít và những ảnh hưởng độ co rút của nhiều lớp vật liệu phải được xác định thông qua kinh nghiệm. Độ co rút của nhiều vật liệu thì quan trọng khi một vật liệu được gắn vào bên trong lòng khuôn được hình thành bởi vật liệu khác.
3.2.5.4    Sự cong vênh
Sự cong vênh là hiện tượng không mong muốn tồn tại trong khuôn đúc một lớp vật liêu hay khuôn đúc nhiều lớp vật liệu. Sự cong vênh được xác định khi sự biến dạng của vật đúc ra khỏi mặt phẳng góc. Việc xác định chính xác và rõ ràng sự cong vênh thì khó hơn việc xác định độ co rút. Nhưng nói chung, sự cong vênh là hậu quả của độ co rút diễn ra trên vật đúc. Các hậu quả này là từ nhiều nguyên nhân: nhiệt độ, độ co rút không đồng đều trong vật đúc do sự định hướng dòng chảy của các phân tử hay các sợi và các mức độ khác nhau của độ co rút thể tích do các thành phần áp suất tác động lên vật đúc gây ra. Bởi vì sự cong vênh là hậu quả của độ co rút nên khó dự đoán mức độ cong vênh cho vật đúc nhiều vật liệu. Tuy nhiên, có một vài nhận xét tổng quát về sự cong vênh đối với khuôn đúc nhiều lớp vật liệu:Sự cong vênh là một quá trình phức tạp, phụ thuộc vào các tham số giống nhau ảnh hưởng tới độ co rút .Các nguyên nhân quan trọng nhất gây ra sự co rút của vật đúc bằng phương pháp co-injection là sự co rút nhiệt độ bất đối xứng bởi vì việc làm lạnh không đều của hai loại vật liệu nên độ co rút sẽ không đồng nhất, tính dị hướng của vật liệu do sự định hướng dòng chảy và sức căng nhiệt độ chênh lệch do ảnh hưởng cấu trúc hình học của vật đúc. Độ co rút nhiệt độ bất đối xứng do việc làm lạnh không đều diễn ra khi hai loại vật liệu của vật đúc có nhiệt độ phun khác nhau
3.2.5.5    Sự lựa chọn vật liệu
Vật liệu cho khuôn phun ép là rất nhiều, do đó sự kết hợp các vật liệu với nhau có thể là vô số  cho đúc nhiều loại vật liệu. Hệ số quan trọng của đúc nhiều loại vật liệu là sự bám dính của vật liệu. Sự bám dính là cách để duy trì sự kết hợp các thành phần. Chất lượng bám dính cho tất cả các liên kết vật liệu thì không được biết. Trong nhiều trường hợp điều này phải được quyết định thông qua kinh nghiệm đối với vật đúc được cho và điều kiện tiến hành. Nói chung, tính không đồng nhất của sự bám dính khi hai polymer giống nhau về cấu trúc, nhưng khác nhau về khối lượng, màu sắc
3.3    3.3     MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI VÀ MỤC TIÊU CẦN ĐẠT ĐƯỢC
3.3.1    Mục đích của đề tài
Biết được thị trường khuôn mẫu ở nước ta
Nghiên cứu phần mềm CAD/CAM đặc biệt là Pro/E trong việc thiết kế sản phẩm và thiết kế khuôn
Biết cách lập quy trình gia công trên máy CNC
Biết ứng dụng Pro/E trong thiết kế  sản phẩm, thiết kế khuôn, mô phỏng gia công, xuất chương trình gia công cho máy CNC
Tìm hiểu về công nghệ gia công sản phẩm nhiều màu
3.3.2    Mục tiêu
Từ các mục đích trên, ta có thể đưa ra các mục tiêu cần phải đạt được khi thực hiện đề tài:
Biết ứng dụng phần mềm Pro/E đễ thiết kế sản phẩm và thiết kế khuôn
Biết được khả năng ứng dụng phần mềm Pro/E trong lĩnh vực chế tạo khuôn của nước ta hiện nay
Thiết kế quy trình công nghệ gia công khuôn trên máy CNC
Mô phỏng quá trình gia công khuôn trên máy tính nhờ phần mềm Pro/E
Xuất được chương trình gia còng khuôn cho máy CNC
Hiểu được công nghệ gia công sản phẩm nhựa nhiều màu
3.3.3    Giới hạn của đề tài
Khi thiết kế khuôn, ta chỉ thiết kế kết cấu khuôn và gia công khuôn, còn tính toán sức bền khuôn thì chưa thực hiện
Hệ thống làm lạnh chỉ bố trí sau cho hợp lý, không tính sự toả nhiệt qua khuôn, và tính toán đường kính kênh làm lạnh
Lập quy trình công nghệ chỉ thiết kế cho một tấm khuôn mà thôi
Chưa tiềm hiểu hết về thị trường khuôn mẫu trong nước và ngoài nước
3.4    3.4    PHÂN TÍCH VÀ CHỌN LỰA SẢN PHẨM THIẾT KẾ
Thiết kế dao cạo râu hai vật liêu:
Dao cạo râu ngày nay trở nên rất là quen thuộc nhất là đối với các quí ông. Nó đã trở nên bình thường như các sản phẩm bình thường khác. Tuy nhiên, là một sản phẩm bình thường như thế nhưng quả thật tìm một con dao cạo râu do chính Việt Nam làm thì chúng ta hoàn toàn bị thất vọng.
Với đề tài làm sản phẩm nhựa nhiều màu chúng em xin được chọn sản phẩm đó là  dao cạo râu hai màu trên cơ sở dao cao râu hai màu do hãng Gillet sản xuất.
Tìm hiểu đôi nét về hãng GILLETTE
Thành lập từ năm 1985, với sản phẩm là chiếc dao cạo một lưỡi rất đơn giản. Chiếc dao một lưỡi này tồn tại trong vòng 77 năm, trước khi chiếc dao cạo râu hai lưỡi Vector ra đời năm 1972. Không bằng lòng với sản phẩm này, 30 năm sau, chiếc dao cạo râu ba lưỡi Match 3 ra đời đánh dấu sự phát triển vượt bậc của Gillette. Theo ước tính thì mỗi ngày, trên thế giới có khoảng 1,1 tỷ người mua sản phẩm của Gillette. Ngoài sản phẩm dao cạo râu nổi tiếng. Gillette còn sản xuất pin Duraell, bút bi Paker, bàn chải Oral B. Gillette là một trong những tập đoàn sản xuất nhất Bắc Mỹ với 50.000 nhân viên và mức doanh thu hàng năm đạt trên 15 tỷ
Một trong những bí quyết thành công của Gillette, là hãng biết giữ thông tin về sản phẩm mới cho đến giây phút cuối cùng. Quá trình nghiên cứu sản phẩm được diễn ra theo quy trình bảo mật tuyệt đối, để rồi một ngày nào đó, bất ngờ tung ra thị trường mà nhãn hiệu Match 3 là một ví dụ. Nhận thấy cần có những sản phẩm mới để tạo ra đột phá trên thị trường dao cạo râu thế giới, Gillette bỏ ra 1,2 tỷ USD cho dự án nghiên cứu sản phẩm dao cạo râu mới. Số tiền này được chi cho gần 500 kỹ sư đến từ đại học Stanford và Viện đại học MIT. Lúc đó, dự án được  thực hiện với phương châm tuyệt đối bí mật để tránh tình trạng vi phạm bản quyền sáng chế kinh doanh. Và để đảm bảo được bí mật tuyệt đối. Gillette đã phải cậy nhờ đến dịch vụ bảo vệ của FBI. Hàng ngày , ngoài việc cử nhân viên túc trực 24/24 tại khu vực nghiên cứu, FBI còn tiến hành chiến dịch bảo vệ khách hàng của mình, bằng cách truy tìm các điệp viên kinh tế luôn rình mò để ăn cắp thông tin. Thông tin về “ các đối tượng có nghi ngờ” có nghi ngờ, luôn được cập nhật và gửi về văn phòng của FBI. Nhờ đó, Gillette đã phát hiện ra một điệp viên của đối thủ cạnh tranh – Wright Industries, định lẻn vào ăn cấp bản vẽ Gillette Match 3. Bên cạnh đó, một số hacker định tấn công mạng nội bộ của Gillette cũng thất bại vì hệ thống bảo vệ của Gillette khá tốt và được FBI nâng cấp thường xuyên.
Sau gần 10 năm mày mò nghiên cứu, Gillette đã gây ra cú sốc cho mọi người khi tung ra thị trường sản phẩm Gillette Match 3. Sau khi nghiên cứu thành công Match 3, ngay lập tức Gillette xin đang ký bảo hộ quyền sở hữu sáng chế tại Mỹ, châu Âu, Nhật Bản và Trung Quốc vốn là những thị trường chủ chốt của hãng. Điều đặc biệt, Gillette không xin bảo hộ tổng thể sáng chế Match 3 mà xin bảo hộ riêng cho từng bộ phận của chiếc dao cạo râu này. Tất cả đã có đến 38 bộ phận của Match 3 được xin đang ký bảo hộ độc quyền. Mặc dù chi phí khá tốn kém, nhưng bước di này của Gillette đã hạn chế khá hiệu quả nạn ăn cắp bản quyền sáng chế, một điều thừơng xảy ra trên thị trường sản xuất và kinh doanh dao cạo râu. Quả thật, những sản phẩm nhỏ nhất cũng có thể đem đến lợi nhuận hàng tỷ USD nếu bạn biết cách kinh doanh. Gillette đã chứng minh được điều này với nghệ thuật kinh doanh của một “ đại gia” thực sự
Hiện nay ngoài thị trường có rất nhiều loại  dao cạo râu và nhiều mẫu mã hấp dẫn. Đây là một số loại dao cạo râu tham khảo trên thị trường :
·     Loại dao làm từ kim loại:

............................................................

CHƯƠNG 8
BẢO DƯỠNG VÀ BẢO QUẢN KHUÔN
CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CÁC KHUYẾT TẬT
CỦA SẢN PHẨM SAU KHI PHUN

8.1    LẮP ĐẶT KHUÔN
Theo qui tắc chung phải kiểm tra các điểm sau này trước khi lắp đặt khuôn.Nếu khuôn đã được sử dụng từ trước, xem thử nó đã được kiểm tra hoặc sữa chữa chỗ hỏng nào chưa
Kiểm tra đầu vào đầu ra của kênh nước bằng cách thổi khí nén để chắc chắn rằng kênh nước thông và sạch.
Chắc chắn rằng vòng định vị ăn khớp chính xác với lỗ ở tâm của tấm khuôn cố định. Điều đó sẽ đảm bảo độ thẳng hàng chắc chắn của cuồng phun và vòi phun.
Kiểm tra xem chiều cao tổng của khuôn có vượt quá khoảng sáng của máy không.
Kiểm tra xem khoảng cách max giữa các tấm khuôn có đủ để tháo sản phẩm ra không
Kiểm tra giá trị lực kẹp khuôn khi gia công.
Theo qui tắc thực tế chắc chắn rằng trọng lượng max của phát đạn là đủ cho khối lượng sản phẩm
Một thực tế tốt là kiểm tra độ song song của hai tấm khuôn trước khi lắp khuôn. Kiểm tra xem các bulông kẹp vòng an toàn có kẹp chắc chắn không, các trục đỡ có bám bụi bẩn hoặc phoi kim loại không.
Đặt khuôn với hai nữa khuôn đóng vào nhau. Điều đó ngăn ngừa hai nữa khuôn, đặt biệt là lõi có thể xảy ra hưng hỏng trong khi lắp ráp khuôn.
Không nên cố gắng lắp khuôn nặng bằng tay. Cần sử dụng máy nâng, cần cẩu phù hợp hoặc cơ cấu xích ròng rọc. Xích ròng rọc có thể điều chỉnh chậm nhưng chuyển động rất tốt.
Giữ cho xích cùng với khuôn cho đến khi cả hai nưã khuôn đều gắn chặt vào các tấm khuôn. Đối với khuôn nặng, dó là một thực té tốt để tránh kẹp bulông lắp ở tấm di động để tránh bất kì một chuyển động đi xuống nào của khuôn trong quá trình.
Trong lúc tháo khuôn không bao giờ được gõ búa vào khuôn trong khi các bulông an toàn vẫn còn chặt, néu không sẽ làm hỏng khuôn và bộ phận nối với khuôn. Trong khi khuôn còn được giữ bởi xích, chỉ nới lỏng một nữa bulông an toàn và làm cá điều chỉnh cần thiết thông qua bulông kích.
8.2    HOẠT ĐỘNG CỦA KHUÔN
Để đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt khuôn phải được duy trì ở nhiệt độ làm việc của nó.
Khi tháo khuôn bằng tay không nên sử dụng dụng cụ kim loại cứng hoặc có cạnh săc để tránh bị trầy xướt bề mặt khuôn hoặc các cạnh sắc có thể làm hỏng bề mặt phân khuôn không qui tắc, nó tạo nên khe hở dọc theo đường phân khuôn của sản phẩm
Không bao giờ được dùng búa gõ để tháo khuôn.
Không được sờ tay vào bề mặt nhẵn bóng của khuôn để không để lại dấu vết dễ gay ăn mòn kim loại.
Người thợ điều khiển máy phải xem xét các khuôn có sẵn sàng làm việc không. Nói cách khác, nếu có điều gì bất thường phải dừng máy ngay và báo cáo với người lắp khuôn để có những đo đạt cần thiết.
Nếu máy không được sử dụng qua đêm thì phải bôi lean bề mặt nhẵn bóng của khuôn một lớp kerosin hoặc turpenline.
Khi không làm việc taut cả các khuôn có phần tử lò xo cầđược để ở vị trí thả lỏng.
Khuôn không hoạt động cần phải để mở nhưng phải phủ lên bằng vải khô.
Trước khi nghĩ cần cho hệ thống nước làm nguội tiếp tục tuần hoàn cho đến khi khuôn nguội.
8.3    LƯU GIỮ KHUÔN
Cần phải giữ sản phẩm cuối cùng được tháo ra khỏi khuôn để làm tham khảo cho bất kì sữa chữa nào can làm. Cần làm nhãn cho sản phẩm với tên của nó, kích thước, vật liệu, số khuôn và số sản xuất của chính sản phẩm đó.
Tất cả các bộ phận của khuôn cần được kiểm tra cà sữa chữa trước khi cất vào kho nên nó thưởng xuyên sẵn sàng cho đến khi có yêu cầu sản xuất tiếp theo.
Các khuôn được xác định là sẽ không đưa vào sản xuất cần phải được tháo ra, loại ra, để cho các giá hoặc phòng chứa khuôn không lẫn các khuôn bất hảo.
Di chuyển tất cả các đầu lắp kênh nước vì chúng dễ bị hư hỏng khi lưu trữ. Thổi khí nén vào đầu vào của kênh dẫn nước cho đến khi nước ra hết và giữa cho nó khô. Nay kín một đầu kênh và rót vào kênh nước một loại dầu khoán phù hơp .
Bôi mỡ tất cả các chi tiết khuôn và giữ kín chúng trong thời gian lưu trữ.
Đối với khuôn có lò xo thì không nên đóng chặt, hãy đặt các nêm cao su cho phù hợp ở trạng thái mở khuôn để giữ cho lò xo ở vị trí tháo lỏng và bịt kín các miệng lỗ bằng các băng để tránh bẩn hoăc hơi ẩm.
Khuôn cần được sắp xếp phù hợp với kiểu của chúng hoặc phù hợp với nó và vị trí của nó trên giá nặng và giữ trong phòng sạch.
Để xác định thì tất cả các khuôn phải có tên hoặc số khuôn.
Người có trách nhiệm thường xuyên lắp đặt khuôn cần có một cái “thẻ bảo dưỡng” khuôn của từng khuôn. Thẻ này rất hữu dụng để tham khảo không chỉ cho sự bảo dưỡng mà cho các ghi chép sản xuất. Đối với các nhà máy tự làm lấy khuôn đó là một tham khảo rất hữu ích để cải thiện cách làm khuôn của họ.
8.1    8.4    CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CÁC KHUYẾT TẬT CỦA SẢN PHẨM SAU KHI PHUN
1. Sản phẩm không điền đầy khuôn
Tăng áp suất ép phun
Tăng nhiệt độ xylanh
Tăng kích thước béc phun
Kiểm tra béc phun có bị bẩn hay không
Kiểm tra phần thoát khí của khuôn hay may
Tăng kích thước đường chảy nhựa chính và phụ, cổng nhựa
Tăng nhiệt độ khuôn
Sản phẩm có bọt khí, tại đường chảy nhựa nối lại các bẩy khí, các vết cháy
Tăng áp suất ép phun
Giảm tốc độ ép phun
Kiểm tra vị trí cổng nhựa có phù hợp
Kiểm tra độ động đều về bề dày sản phầm
Tăng kích thước đường chảy nhựa
Sản phầm có bề mặt không hoàn chỉnh
Làm vệ sinh béc phun
Tăng kích thước béc phun
Giảm tốc độ ép phun
Tăng nhiệt độ xylanh
Tăng kích thước cổng nhựa
Kiểm tra việc xịt dầu bôi trơn khuôn quá nhiều
Kiểm tra phần thoát khí không phù hợp trong khuôn
Kiểm tra độ ẩm của cổng nhựa
Kiểm tra độ đồng đều hạt nhựa, giảm % phế liệu, giảm kích thước phế liệu bằng cách giảm kích thước hạt nhựa
Sản phẩm có những đường hàn nối giữa các dòng nhựa nóng chảy kém
Kiểm tra việc bố trí nhiệt trong nòng xylanh và béc phun
Tăng nhiệt độ béc phun
Tăng áp suất béc phun
Tăng tốc độ béc phun
Tăng nhiệt độ béc phun
Tăng nhiệt độ khuôn
Tăng kích thước đường chảy nhựa
Kiểm tra độ ẩm của nhựa
Sản phẩm có những vết lõm hay co rút
Tăng áp suất ép phun
Giảm nhiệt độ xylanh
Tăng thời gian đóng khuôn
Tăng tốc độ ép phun
 Kiểm tra năng suất một lần phun keo tối đa của máy với sản phẩm bảo đảm dư trên 30% so với lần phun sản phẩm
Tăng kích thước béc phun, làm vệ sinh béc phun
Tăng kích thước đường chảy nhựa
Sản phẩm bị ba via
Giảm áp suất ép
Tăng áp suất kẹp khuôn
 Giảm áp suất nén
Kiểm tra việc chuyển đổi áp suất
Sản phẩm bị dính vào cuống phun hay cốc phun
Giảm lượng keo nhập liệu
Giảm áp suất ép phun
Tăng nhiệt độ xylanh (nếu dính lại cuống phun)
Giảm nhiệt độ xylanh nếu dính ở cuống phun
Xem xét kích thước đường kính lỗ và bán kính cong giữa bec phun và lỗ bơm keo trên khuôn phù hợp
Kiểm tra bề mặt cuống phun và đánh bóng
Giảm nhiệt độ khuôn
Kiểm tra bề mặt cốc khuôn và hệ thống đường chảy nhựa
Sản phẩm có vết cháy đen
Kiểm tra độ sạch của nhựa
Giảm nhiệt độ xylanh
Kiểm tra xylanh, trục vít, béc phun làm vệ sinh
Kiểm tra béc phun đúng
Kiểm tra dầu mỡ bôi trơn khuôn hay các chi tiết khuôn