Giáo trình công nghệ cadcam

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP NAM ĐỊNH GIÁO TRÌNH MƠN HỌC : CƠNG NGHỆ CAD/CAM NGÀNH/NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày…….tháng….năm ………… của……………………………… Nam Định, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình “Cơng nghệ CAD/CAM” tài liệu biên soạn để phục vụ cho việc giảng dạy, học tập giáo viên học sinh - sinh viên ngành kỹ thuật khí, chuyên ngành Cắt gọt kim loại Tài liệu cung cấp kiến thức vẽ thiết kế 3D phần mềm Inventer, phần lập trình MasterCAM Mặc dù cố gắng, giáo trình khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong đồng nghiệp bạn đọc đóng góp ý kiến để giáo trình hồn thiện Nam Định, ngày … tháng … năm 2018 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Ngọc Bảo MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Nội dung môn học: Bài 1: Tổng quan chung CAD/CAM 1.1 Vai trò CAD/CAM sản xuất đại 1.1.1 Giới thiệu CAD/CAM 1.1.2 Đối tượng phục vụ CAD/CAM 1.1.3 Vai trò CAD/CAM chu kỳ sản xuất 10 1.1.4 Chức CAD 11 1.2 THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG TẠO HÌNH 11 1.2.1 Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ truyền thống 12 1.2.2 Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ CAD/CAM 12 1.2.3 Thiết kế gia công tạo hình theo cơng nghệ tích hợp (CIM) 13 Bài 2: Vẽ thiết kế khí phần mềm INVENTOR – Vẽ phác 2D 14 2.1 Giới thiệu phần mềm Inventor hướng dẫn cài đặt 14 2.2 Các lệnh vẽ 2D Inventor 16 2.1.1 Nhóm lệnh vẽ đường thẳng 17 2.1.2 Nhóm lệnh vẽ đường tròn 19 2.2.4 Nhóm lệnh khác 21 2.3 Các công cụ thiết kế hiệu chỉnh Inventor 24 2.4 Ràng buộc định nghĩa kích thước đối tượng 29 2.5 Bài tập thực hành 32 Bài 3: Vẽ thiết kế khí phần mềm INVENTOR – Thiết kế mơ hình khối 3D 33 3.1 Nguyên lý xây dựng 3D Inventor 33 3.2 Các lệnh mơ hình khối: Extrude, revolve… 33 3.3 Các cơng cụ hỗ trợ tạo hình nhanh: hole, shell, iveep,loft… 38 3.4 Tạo Reference Geometry: Plane, Axis, Point 41 3.5 Bài tập thực hành 42 Bài 4: Vẽ thiết kế khí phần mềm INVENTOR – Hiệu chỉnh đối tượng 3D 43 4.1 Các lệnh hiệu chỉnh đối tượng 43 1.Lệnh Hole 43 Lệnh Fillet 43 Lệnh Chamfer 44 Lệnh Shell 45 Lệnh Draft 46 Lệnh Thread 47 4.2 Thay đổi kích thước 48 Lệnh Move Bodies 48 Lệnh Bend Part 48 4.3 Các công cụ hỗ trợ: Copy, Mirror, Pattern… 49 Lệnh Rectangular Pattern 49 Lệnh Circular Pattern 50 Lệnh Mirror 51 4.4 Bài tập thực hành 52 Bài 5: Vẽ thiết kế khí phần mềm INVENTOR – Lắp ráp 53 5.1 Khởi tạo môi trường lắp ráp Inventor 53 5.2 Nắm rõ ràng buộc môi trường lắp ráp 54 Lệnh Place 54 Lệnh Place from Content Center 55 Lệnh Create 56 5.3 Thực hành lắp ráp 57 Lệnh ràng buộc Contraint 57 5.4 Hiệu chỉnh trình lắp ráp 59 Thay đổi khoảng cách ràng buộc chi tiết 59 Sao chép chi tiết môi trường lắp ráp 60 Lệnh Mirror Components 61 3 Xóa chi tiết 61 Ẩn hiển thị chi tiết 62 Chỉnh sửa chi tiết 62 5.5 Bài tập thực hành 62 Bài 6: Vẽ thiết kế khí phần mềm INVENTOR – Thiết kế chi tiết khí Inventor 63 6.1 Thiết kế truyền bánh 63 6.2 Thiết kế truyền bánh đai 65 6.3 Thiết kế truyền bánh xích 68 6.4 Thiết kế mối ghép ren 70 6.5 Bài tập thực hành 71 Bài 7: Vẽ thiết kế khí phần mềm INVENTOR – Xuất vẽ 72 7.1 Khởi tạo môi trường Drawing: Tạo vẽ, khung tên… 72 Tạo trang giấy vẽ 73 Định dạng khổ giấy vẽ 74 Tạo khung vẽ 74 Tạo khung tên 76 Sử dụng trang vẽ thiết kế làm trang vẽ mẫu 76 7.2 Các lệnh tạo hình chiếu hiệu chỉnh 77 Lệnh Base View 77 Lệnh Projected View 78 Lệnh Auxiliary 79 Lệnh Section 79 Lệnh Detail 80 Lệnh Break 81 Lệnh Break Out 81 Lệnh Slice 82 Lệnh Crop 82 7.4 Xuất vẽ sang phần mềm khác 83 Bài 8: Vẽ thiết kế khí phần mềm INVENTOR – Bài tập tổng hợp 84 Bài 9: Lập trình gia cơng phần mềm Mastercam 85 9.1 Giới thiệu phần mềm MasterCAM 85 Khởi động MasterCAM 85 Màn hình MasterCAM 85 Một số lệnh 87 9.2 Một số lệnh vẽ 2D 90 Vẽ điểm: 90 Tạo điểm đối tượng cách sử dụng chuột điểm chia 91 Chọn đối tượng line, circle spline 91 Vẽ đường thẳng: 92 Vẽ Cung tròn đường tròn: 93 Lệnh vẽ hình chữ nhật rectangle 94 Lệnh vẽ đa tuyến 95 Ellipse công cụ ellipse 97 9.3 Các lệnh hiệu chỉnh vẽ nhanh 98 9.3.1 Lệnh Fillet công cụ Fillet 98 9.3.2 Lệnh Chamfer công cụ chamfer 99 9.3.3 Lệnh Translate 101 9.3.4 Lệnh Offset 102 9.3.5 Lệnh Mirror 102 9.3.6 Lệnh Rotate 103 9.3.7 Ghi kích thước 103 9.3.8 Làm việc với lớp 105 9.3.9 Làm việc với công cụ lệnh dấu đối tượng 105 Bài 10: Lập trình gia công phần mềm Mastercam–Mô phay 106 9.1 Chọn máy phôi 106 9.1.1 Chọn máy 106 9.1.2 Chọn phôi 106 9.2 Mô gia công phay theo biên dạng 107 9.3 Mô gia công phay hốc 111 9.4 Mô gia công phay bề mặt 115 9.5 Mô gia công khoan 117 9.6 Mô gia công phay mặt lưới 119 9.7 Bài tập luyện tập 120 Bài 11: Lập trình gia công phần mềm Mastercam - Bài tập tổng hợp mô phay 121 Bài 12: Lập trình gia cơng phần mềm Mastercam -Mô tiện 122 12.1 Chọn máy – chọn phôi 122 12.1.1 Chọn máy 122 12.1.2 Chọn phôi 122 12.2 Tiện mặt đầu 124 12.3 Tiện thô 125 12.4 Tiện tinh 126 12.4 Tiện tinh 128 12.5 Tiện cắt rãnh 129 12.6 Tiện ren 131 12.7 Bài tập thực hành 132 Bài 13: Lập trình gia công phần mềm Mastercam - Bài tập tổng hợp mô tiện133 Bài 14: Phần mêm MasterCam - Bài thực hành tổng hợp 134 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơn đun: Cơng nghệ CAD/CAM Mã mơ đun: C612011910 Vị trí, tính chất mơ đun - Vị trí: Mơn học bố trí sau học sinh học xong mơn học chung, sở nghề, sau môn học chuyên môn Công nghệ chế tạo máy, Công nghệ CNC trước môn học/ mô đun , Gia công máy tiện CNC, Cơng nghệ gia cơng khn mẫu - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Hiểu vai trò, chức lợi ích cơng nghệ CAD/CAM sản xuất khí đại + Hiểu ưu điểm dùng công nghệ CAD/CAM thực vẽ, thiết kế, lập trình gia cơng chun ngành khí + Trình bày cơng cụ chủ yếu phần mềm Inventor, MasterCAM việc vẽ, thiết kế, lập trình gia cơng sản xuất khí - Về kỹ năng: + Sử dụng thành thạo các công cụ chủ yếu phần mềm Inventor, MasterCAM việc vẽ, thiết kế, lập trình gia cơng sản xuất khí - Về lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập Nội dung môn học: Bài 1: Tổng quan chung CAD/CAM Mục tiêu bài: - Nắm đặc điểm tiện ích số phần mềm vẽ thiết kế khí - Hiểu vai trị, chức lợi CAD/CAM sản xuất đại Nội dung: 1.1 Vai trò CAD/CAM sản xuất đại 1.1.1 Giới thiệu CAD/CAM Thiết kế chế tạo có tham gia máy vi tính (CAD/CAM hay CAO/FAO) thường trình bày gắn liền với Thật vậy, hai lĩnh vực ứng dụng tin học ngành khí chế tạo có nhiều điểm giống chúng dựa chi tiết khí sử dụng liệu tin học chung: nguồn đồ thị hiển thị liệu quản lý Thực tế, CAD CAM tương ứng với hoạt động hai trình hỗ trợ cho phép biến ý tưởng trừu tượng thành vật thể thật Hai trình thể rõ công việc nghiên cứu triển khai chế tạo Xuất phát từ nhu cầu cho trước, việc nghiên cứu đảm nhận thiết kế mơ hình mẫu thể vẽ biễu diễn chi tiết Từ vẽ chi tiết, việc triển khai chế tạo đảm nhận lập trình chế tạo chi tiết vấn đề liên quan đến dụng cụ phương pháp thực Hai lĩnh vực hoạt động lớn ngành chế tạo máy thực liên tiếp phân biệt kết * Kết CAD vẽ xác định, biểu diễn nhiều hình chiếu khác chi tiết khí với đặc trưng hình học chức Các phần mềm CAD dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu chia thành hai loại: Các phần mềm thiết kế phần mềm vẽ * Kết CAM cụ thể, chi tiết khí Trong CAM khơng truyền đạt biểu diễn thực thể mà thực cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm vấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu, công suất trang thiết bị, điều kiện sản xuất khác có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hoá đồ gá dụng cụ cắt nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chi tiết khí Nhằm khai thác cơng cụ hữu ích, ứng dụng tin học chế tạo không hạn chế phần mềm đồ hoạ hiển thị quản lý mà sử dụng việc lập trình điều khiển máy cơng cụ điều khiển số, đòi hỏi thực phải nắm vững kiến thức kỹ thuật gia công Trong chế tạo, việc sử dụng liệu tin học phải lưu ý đến nhiều mối quan hệ ràng buộc Các ràng buộc nhiều thiết kế Việc cắt gọt vật liệu máy công cụ điều khiển số hay máy công cụ vạn thông thường nhau, hai trường hợp vật liệu khơng thay đổi tính chất Trong liệu tin học có mơi trường cơng nghiệp có xưởng gia cơng Các nguồn liệu cải thiện kỹ thuật chế tạo, chuyển đổi phương pháp dẫn đến thay đổi quan trọng cơng việc hồn thành lập qui trình cơng nghệ vị trí làm việc Ngồi cơng việc cho phép điều khiển số ngun công gia công, việc thiết lập liệu tin học mang lại nhiều cải thiện kết cấu liên quan đến cấu trúc máy đồ gá, phương pháp chế tạo kiểm tra sản phẩm, thiết kế dụng cụ cắt cấu tự động khác Mặt khác, ứng dụng tin học cho phép khai thác tốt khả máy dụng cụ Ngày việc chuyển biến từ ý tưởng trừu tượng thành sản phẩm thực tế theo q trình hồn tồn chi phối máy tính điện tử, sơ đồ hình 1.1 rõ Ta phân biệt hai loại dụng cụ tin học nghiên cứu thiết kế: - Các phần mềm vẽ có tham gia máy tính điện tử Computer Aided Drawing - CAD - Các phần mềm thiết kế có tham gia máy tính điện tử Computer Aided DesignCAD Trong tiếng Anh ta sử dụng từ CAD chung cho hai phần mềm Trong triển khai chế tạo sản phẩm từ vẽ thiết kế, ngày có phần mềm ứng dụng phần mềm chế tạo có tham gia máy tính điện tử Computer Aided Manufacturing - CAM Khi tích hợp máy tính điện tử cho hoạt động thiết kế chế tạo thực hiện, tức việc thực trực tiếp dựa vào liệu số tạo việc thiết kế, tập hợp hoạt động đặc trưng CAD/CAM mô tả khái niệm chế tạo tích hợp máy tính điện tử Computer integrated Manufacturing - CIM Do CIM biểu diễn hoạt động tương ứng với thiết kế, vẽ, chế tạo kiểm tra chất lượng sản phẩm khí 1.1.2 Đối tượng phục vụ CAD/CAM Xu phát triển chung ngành công nghiệp chế tạo theo công nghệ tiên tiến liên kết thành phần qui trình sản xuất hệ thống tích hợp điều khiển máy tính điện tử (Computer Integrated Manufacturing - CIM) Các thành phần hệ thống CIM quản lý điều hành dựa sở liệu trung tâm với thành phần quan trọng liệu từ q trình CAD Kết q trình CAD khơng sở liệu để thực phân tích kỹ thuật, lập qui trình chế tạo, gia cơng điều khiển số mà liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số loại máy công cụ, người máy, tay máy công nghiệp thiết bị phụ trợ khác Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trị quan trọng việc hình thành sản phẩm khí Cơng việc bao gồm: - Chuẩn bị thiết kế ( thiết kế kết cấu sản phẩm, vẽ lắp chung sản phẩm, cụm máy.v.v ) - Chuẩn bị cơng nghệ (đảm bảo tính cơng nghệ kết cấu, thiết lập qui trình cơng nghệ) Bài 11: Lập trình gia cơng phần mềm Mastercam - Bài tập tổng hợp mô phay Mục tiêu bài: - Phân tích trình tự lập trình mơ gia công phay ứng với chi tiết cụ thể - Vẽ mô gia công chi tiết, xuất câu lệnh lập trình cho máy CNC Nội dung: 10.1 Trình tự mơ gia cơng phay 10.2 Bài tập thực hành 121 Bài 12: Lập trình gia cơng phần mềm Mastercam -Mô tiện Mục tiêu bài: - Hiểu trình tự lập trình mơ phay - Phân tích thơng số máy, phơi, dao, chế độ cắt, hành trình gia công - Ứng dụng công cụ vừa học để thực tập Nội dung: 12.1 Chọn máy – chọn phôi 12.1.1 Chọn máy - Vào Machine Type chọn Lathe Default 12.1.2 Chọn phôi Properties – Lathe Default chọn Stock setup xuất hộp hội thoại Machine Group Properties chọn Stock setup * Stock: Phơi - Chain: chọn phơi theo đối tượng hình học Hình 3.75 Thơng số phơi, mâm cặp - Parameters: Thông số phôi xuất hộp hội thoại Bar Stock + Make from point: Chọn phôi qua điểm + OD: Đường kính ngồi phơi + ID: Đường kính + Length: Chiều dài phơi + On left face: Mặt sở phôi bên trái + On right face: Mặt sở phơi bên phải 122 Hình 3.76 Chọn đường kính phơi * Chuck: Mâm cặp - Parameters: Thông số mâm cặp, xuất hộp hội thoại Chuck Jaw + Shape: Kính thước chấu cặp + Claming Method: Phương pháp cặp chi tiết mâm cặp + Position: Điểm gốc chi tiết mâm cặp Hình 3.77 Chọn kiểu mâm cặp vị trí cặp * Tailstock: Mũi tâm Hình 3.78 Thơng số mũi tâm 123 12.2 Tiện mặt đầu - Toolpalths chọn Lathe Face Toolpath… Xuất hộp hội thoại Lathe Face Properties * Toolpath parameters Thông số dao tiện mặt đầu Chọn dao tiện mặt đầu Hình 3.79 Thơng số dao tiện khỏa mặt đầu * Face parameters: Thông số chế tiện mặt đầu - Select points: Chọn điểm đầu cuối để tiện mặt đầu - Maximun number of finish passes: Số lần tiện tinh - Tool Compensation: Bù dao Hình 3.80 Chế độ tiện khỏa mặt đầu 124 12.3 Tiện thô Tiện mặt đầu - Toolpalths chọn Lathe Face Toolpath… Xuất hộp hội thoại Lathe Face Properties * Toolpath parameters Thông số dao tiện mặt đầu Chọn dao tiện mặt đầu Hình 3.79 Thơng số dao tiện khỏa mặt đầu * Face parameters: Thông số chế tiện mặt đầu - Select points: Chọn điểm đầu cuối để tiện mặt đầu - Maximun number of finish passes: Số lần tiện tinh - Tool Compensation: Bù dao Hình 3.80 Chế độ tiện khỏa mặt đầu 125 12.4 Tiện tinh Tiện thô Toolpaths chọn Lathe Rough Toolpath… Chọn biên dang để tiện: Dùng lựa chọn Hình 3.81 Lựa chọn đối tựng tiện thô Khi chọn xong biên dạng xuất Lathe Rough Properties * Toolpath parameters: Thông số dao tiện thơ Hình 3.82 Thơng số dao tiện thơ 126 * Rough parameters: Thông số chế độ tiện thô - Cutting Method: Phương pháp cắt - Depth of cut: Chiều sâu cắt - Rough Direction/ Angle: Chọn bề mặt tiện/ góc nghiêng dao - Compensation type: kiểu bù dao - Lead In/Out: khoảng vượt dao Hình 3.83 Khoảng vượt dao tiện theo biên dạng 127 - Plunge Cut Parameters: Phương pháp cắt Hình 3.84 Phương pháp cắt - Stock Recognition: Chọn kiểu cắt phơi Hình 3.85 Chọn lượng dư gia công 12.4 Tiện tinh Toolpaths chọn Lathe Finish Toolpath… Lựa chọn biên dạng tương tự tiện thô Hộp hội thoại Lathe Finish Properties - Toolpath parameters: thơng số hình học dao Hình 3.86 Thơng số dao tiện tinh 128 - Finish parameters: Thông số chế độ cắt tương tự tiện thơ Hình 3.87 Thông số tiện tinh 12.5 Tiện cắt rãnh Tiện cắt rãnh Toolpaths chọn Lathe Groove Toolpath… Xuất hộp hội thoại Grooving Options: Lựa chọn kiểu rãnh Hình 3.88 Lựa chọn chế độ cắt rẵnh Point: Cắt rẵnh từ điểm xuất phát Points: Cắt rãnh giới hạn điểm Lines: Cắt rãnh từ đoạn thẳng Chain: Cắt rãnh từ đối hình học 129 Chọn chế độ cắt rãnh chọn rãnh cắt xong ấn Enter xuất hộp hội thoại sau: Toolpath parameters: Chọn dao cắt rãnh Hình 3.89 Thơng số dao cắt rẵnh Groove shape parameter: Thơng số hình học rãnh Hình 3.90 Thơng số hình học rãnh 130 Groove rough parameter: Chế độ cắt thơ rãnh Hình 3.91 Chế độ cắt thô rãnh Cut Direction: Hướng cắt Stock clearance: Khoảng lùi dao khỏi bề mặt phôi sau lớp cắt Rough step: Bước tiện thô Retraction Moves: Tiến dao Dwell Time Groove finish parameters: Thông số tiện tinh rãnh 12.6 Tiện ren Toolpaths chọn Lathe Thread Toolpath… Toolpath parameters: Chọn dao tiện ren Hình 3.93 Thơng số dao tiện ren 131 Thread shape parameter: Thơng số hình học ren Lead: Bước ren Thread From: Chọn ren theo bảng Hình 3.94 Thông số ren Thread cut parameter: Chế độ cắt ren Amount of last cut Hình 3.95 Chế độ cắt ren 12.7 Bài tập thực hành 132 Bài 13: Lập trình gia công phần mềm Mastercam - Bài tập tổng hợp mô tiện Mục tiêu bài: - Phân tích trình tự lập trình mơ gia công phay ứng với chi tiết cụ thể - Vẽ mô gia công chi tiết, xuất câu lệnh lập trình cho máy CNC Nội dung: 10.1 Trình tự mô gia công phay 10.2 Bài tập thực hành 133 Bài 14: Phần mêm MasterCam - Bài thực hành tổng hợp Mục tiêu bài: - Phân tích trình tự lập trình mơ gia cơng phay ứng với chi tiết cụ thể - Vẽ mô gia công chi tiết, xuất câu lệnh lập trình cho máy CNC Nội dung: Bài thực hành tổng hợp 134 Bài 15: Bài tập tổng hợp Mục tiêu bài: - Phân tích trình tự lập trình mơ gia cơng phay ứng với chi tiết cụ thể - Vẽ mô gia công chi tiết, xuất câu lệnh lập trình cho máy CNC Nội dung: Bài thực hành tổng hợp 135 ... mơn học chung, sở nghề, sau môn học chuyên môn Công nghệ chế tạo máy, Công nghệ CNC trước môn học/ mô đun , Gia công máy tiện CNC, Công nghệ gia công khuôn mẫu - Tính chất: Là mơ đun chun mơn... máy.v.v ) - Chuẩn bị cơng nghệ (đảm bảo tính cơng nghệ kết cấu, thiết lập qui trình cơng nghệ) - Thiết kế chế tạo trang bị công nghệ dụng cụ phụ v.v - Kế hoạch hố q trình sản xuất chế tạo sản... biệt công nghệ thiết kế gia công tạo sau: - Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ truyền thống - Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ CAD/CAM - Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ