Thuyết minh đồ án Cad-Cam ĐH Bách Khoa Đà Nẵng

Tập Bản của đồ án tại địa chỉ tcphu.qn@gmail.com

Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỷ thuật, người ta đã áp dụng các thành tựu của khoa học và đời sống và sản xuất Cũng như đối với các ngành khoa học khác, nghành cơ khí cũng áp dụng rất nhiều tành tựu về khoa học đặc biệt là điều khiển số

Đối với sinh viên nghành cơ khí, việc tìm hiểu các chương trình điều khiển số hay tham gia vào quá trình lập trình là việc làm có ý nghĩa nhằm giúp cho sinh viên nắm được các kiến thức hiện đại cũng như hiểu được bản chất của các máy điều khiển số.

Vì vậy thông qua việc làm Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao kiến thức cho sinh viên trong lĩnh vực này.

Công nghệ CAD/CAM có thể sử dụng các phầm mềm trên máy tính như Pro/Engineer, MasterCam, Solidworks… Để đáp ứng những yêu cầu đặt ra của môn

học và đồ án này, em được giao đề tài “Thiết kế công nghệ gia công chi tiết thân đồ

gá gia công trên máy CNC” Để thực hiện đồ án này em đã ứng dụng phần mềm Pro/

Engineer Wildfile 5.0

Sau một thời gian tìm hiểu với sự chỉ dẫn nhiệt tình của thầy giáo Châu Mạnh Lực đã giúp em hoàn thành đồ án này Đây là lần đầu tiên em thực hiện các quy trình công nghệ trên một phần mềm Cad/ Cam nên không thể tránh khỏi những sai sót, mong được quý thầy cô chỉ dẫn thêm.

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 21 tháng 1 năm 2014.

Trương Công Phú

PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC 1

VÀ YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA SẢN PHẨM 1

I Phân Tích Điều Kiện Làm Việc Và Điều Kiện Kĩ Thuật 1

1 Phân tích điều kiện làm việc 2

2 Phân tích điều kiện kĩ thuật 3

II Định Dạng Sản Xuất 3

Chương II: 4

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 4

I Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết 4

II Vật liệu chế tạo phôi 4

III Tính khối lượng chi tiết 5

IV Chọn phương pháp đúc 5

Chương III: 6

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 6

I Phân tích các bề mặt làm chuẩn công nghệ 6

1 Chuẩn 6

2 Chuẩn trong gia công chi tiết dạng hộp 6

3 Chuẩn của chi tiết gia công 7

II Thiết kế quy trình công nghệ 7

1 Các nguyên công 7

2 Chọn dao – máy cho từng nguyên công 12

3 Lựa chọn gốc chương trình cho nguyên công 38

Chương I PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC

VÀ YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA SẢN PHẨM

I Phân Tích Điều Kiện Làm Việc Và Điều Kiện Kĩ Thuật.

Chi tiết ở đây là đồ gá gia công cơ có hình dạng được mô tả trong hình phía dướiđây

Hình 1: Hình chiếu trục đo chi tiết.

R3 R2 R7 R4.25

Hình 3: Hình chiếu bằng chi tiết

- Yêu cầu về kĩ thuật: độ không đồng tâm giữa 2 lỗ Ø20H6 và lỗ Ø24H6 không vượt

quá 0.05/100 mm

1 Phân tích điều kiện làm việc

- Đây là thân đồ gá gia công cơ, như vậy chi tiết này sẽ được dùng để gá thêm một chi

tiết khác lên và gia công Yêu cầu có độ chính xác cao

- Các mặt làm việc:

 Mặt phẳng ở đáy của đồ gá có yêu cầu về độ nhám 1.25, mặt phẳng này đượcdùng để chuẩn lắp ráp đồ gá lên một chi tiết, cụm chi tiết khác hoặc bàn máy khigia công

 4 lỗ hạ bậc Ø8.5 được dùng để lắp ghép đồ gá vào chi tiết, cụm chi tiết khác hoặcbàn máy Có thể sử dụng mối ghép bu-lông đai ốc hoặc vít

 2 lỗ côn Ø6 với độ côn K 1:9, độ nhám 1.25, dùng để định vị khi gia lắp ráp chitiết lên đồ gá khi gia công

 Lỗ Ø24H6 có độ nhám 0.63 kết hợp với mặt đầu của trụ Ø44, độ nhám 1.25 đượcdùng để định vị chi tiết cần gia công

 Lỗ Ø20H6, khi chi tiết gia công đã được định vị trên đồ gá thì vít lắp ở lỗ Ø8.5được siết chặt để mặt trong của lỗ Ø20H6 tiếp xúc với mặt ngoài của chi tiết cần

2 Phân tích điều kiện kĩ thuật.

Trên một chi tiết có nhiều bề mặt gia công khác nhau, tùy vào đặc điểm làm việc mà

có các yêu cầu kĩ thuật đối với mặt đó Với mỗi một yêu cầu kĩ thuật khác nhau, thôngthường ở đây là dung sai và độ nhám, thì ta thấy có nhiều phương pháp gia công đểthực hiện việc gia công đó Dưới đây là các yêu cầu về kĩ thuật của chi tiết cần giacông, thân đồ gá

- Mặt phẳng đáy có độ nhám yêu cầu 1.25

- Lỗ côn yêu cầu độ nhám 1.25 và độ côn K1:9

- Lỗ hạ bậc từ Ø14 xuống Ø8.5 yêu cầu độ nhám Rz20

- Lỗ Ø24 yêu cầu độ nhám 0.63

- Độ không đồng tâm giữa lỗ Ø20H6 và Ø24H6 không vượt quá 0.05/100 mm

- Mặt đầu của trụ Ø44 yêu cầu độ nhám 0.63

II Định Dạng Sản Xuất

- Dạng sản xuất: hàng loạt vừa.

Chương II:

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

I Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết

- Theo bản vẽ chi tiết ta thấy thành mỏng nhất của chi tiết đúc là 18mm, điều này đảm

bảo cho việc rót khi đúc được thực hiện tốt, vật liệu được điền đầy khuôn, sản phẩmđúc không có khuyết tật, tạo hình rõ nét

- Vật liệu chế tạo chi tiết là gang xám Gang xám có tính chảy loãng cao, rất phù hợp

với phương pháp đúc Chiều dày vật đúc không lớn nên tính thiên tích nhỏ Độ co củagang xám thấp, khoảng 1%, khi đúc thì độ co ngót giao động từ 1-5%

II Vật liệu chế tạo phôi

Với những yêu cầu làm việc như vậy thì vật liệu được chọn để chế tạo phôi là gangxám có độ bền trung bình GX 15-32 Độ cứng từ 150- 250 HB Có độ bền trung bình:150- 200 MPa

 Chịu được ma sát và mài mòn

 Tính đúc cao do tác dụng của Silic có tính chảy loãng cao

 Khả năng dập tắt rung động rất tốt do tác dụng hấp thụ của grafit

 Khả năng chịu kéo và uốn kém

M = V * γtrong đó:

 V thể tích vật đúc, tính theo kích thước ghi trên bản vẽ chi tiết giacông

 γ: là khối lượng riêng của gang xám, lấy γ = 7.3 kg/dm3

- Để tính khối lượng vật đúc, ta chia vật đúc ra nhiều phần nhỏ, tính thể tích các phần

nhỏ rồi sau đó cộng hết lại được thể tích tổng thế của chi tiết, hoặc sử dụngchương trình Pro Engineer, Solid Work …vẽ lại chi tiết rồi tính toán khối lượngngay trong chương trình

- Sau khi tính toán ta được khối lượng của vật đúc là: 3,84 kg.

IV Chọn phương pháp đúc

Dựa vào vật liệu và kết cấu của chi tiết, ta chon phương pháp tạo phôi đúc Khôngthể chọn các phương pháp tạo phôi khác như dập, rèn tự do được vì vật liệu chế tạo chitiết là gang nên khả năng xung lực rất kém, dễ rạn nứt

Các phương pháp chế tạo phôi đúc thông dụng:

 Đúc trong khuôn cát, mẫu gỗ, làm khuôn bằng tay: phương pháp này độchính xác thấp, lượng dư gia công lớn, năng suất thấp, đòi hỏi trình độ công nhâncao Phương pháp này thích hợp với sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ

 Đúc trong khuôn cát mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy: phương pháp này

độ chính xác cao, lượng dư gia công cắt gọt nhỏ Phương pháp này thích hợp vớidạng sản xuất hàng loạt vừa

 Đúc trong khuôn vỏ mỏng: chi tiết đúc có độ chính xác 0,3 ÷ 0,6 mm, tínhchất cơ học tốt Phương pháp này dùng trong hàng loạt lớn và hàng khối nhưngthường để đúc các chi tiết có trọng lượng nhỏ

 Đúc áp lực: có thể tạo nên các chi tiết hộp cỡ nhỏ có hình thù phức tạp

Từ những phân tích sơ bộ trên, ta chọn phương pháp đúc trong khuôn cát, mẫu kimloại, làm khuôn bằng máy để chế tạo phôi

Chương III:

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

I Phân tích các bề mặt làm chuẩn công nghệ.

1 Chuẩn

Để xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt trong một chi tiết hay giữa các chi tiếtkhác nhau người ta đưa ra khái niệm về chuẩn

"Chuẩn là tập hợp những bề mặt, đường hoặc điểm của một chi tiết mà căn cứ vào

đó để xác định vị trí tương quan giữa các bề mặt, đường hoặc điểm khác của bản thân chi tiết đó hay của chi tiết khác".

Việc chọn chuẩn ở một nguyên công cơ khí chính là việc xác định vị trí tương quangiữa dụng cụ cắt và bề mặt gia công của chi tiết nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật vàkinh tế ở nguyên công đó

2 Chuẩn trong gia công chi tiết dạng hộp

Khối lượng gia công chi tiết dạng hộp chủ yếu tập trung vào việc gia công các lỗchính xác Muốn gia công nhiều lỗ trên nhiều bề mặt khác nhau qua các giai đoạn giacông thô, gia công tinh, cần tạo nên một chuẩn tinh thống nhất của chit tiết hộp

Chuẩn tinh thống nhất để gia công chi tiết dạng hộp thường là một mặt phẳng ngoài nào đó và hai lỗ chuẩn tinh phụ vuông góc với mặt phẳng đó Hai lỗ chuẩn tinh phụ

phải được gia công đặt độ chính xác cấp 7 và có khoảng cách càng xa nhau càng tốt

Sơ đồ gá đặt mang tính chất điển hình như vậy (một mặt phẳng và hai lỗ vuông gócvới mặt phẳng đó) cho phép gá đặt chi tiết qua nhiều nguyên công trên nhiều đồ gákhác nhau, tránh được sai số tích lũy do việc thay đổi chuẩn gây nên

3 Chuẩn của chi tiết gia công

- Chuẩn định vị thứ nhất: chọn chuẩn thô là mặt phẳng số 1, định vị 3 bậc tự do bằng

các chốt tì có khía nhám Dùng chuẩn thô này để gia công tinh bề mặt số 7

- Chuẩn định vị thứ hai: chọn mặt phẳng số 7 vừa gia công tinh xong để làm chuẩn

gia công các mặt còn lại Sử dụng chốt tì đầu phẳng định vị 3 bật tự do, định vị thêm 2bậc tự do ở mặt bên và 1 bậc tự do ở 1 đầu của chi tiết

II Thiết kế quy trình công nghệ

1 Các nguyên công.

a Nguyên công 1: Gia công chuẩn tinh chi tiết

- Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

100±0.35 P

 Gia công lỗ côn Ø6 với độ côn K1:9

c. Nguyên công 3: Gia công mặt vát của trụ.

- Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

W P

- Gia công mặt phẳng đạt các kích thước theo như bản vẽ.

d Nguyên công 4: Gia công lỗ Ø20, lỗ Ø24, rãnh trong lỗ Ø24, mặt ngoài

trụ tròn Ø44 và mặt đầu trụ tròn Ø44

- Sơ đồ định vị và kẹp chặt:

Sử dụng thêm mâm xoay để hỗ trợ gia công Tâm xoay tại O theo như hình

vẽ Khi gia công xong lỗ Ø20 thì xoay 1 góc 180o để gia công tiếp lỗ Ø24 và các mặt còn lại Việc gia công như vậy giúp đảm bảo cho độ đồng tâm của lỗ Ø20 và Ø24 vì được thực hiện trong 1 nguyên công trên cùng một nguyên công gá đặt, giảm bớt được nguyên công kiểm tra.

W O

O

R10

R5 9

R22 R12

 Dùng bàn xoay trở đầu chi tiết 180o, gia công lỗ Ø24.

 Gia công mặt đầu chi tiết và mặt ngoài trụ tròn Ø44.

e. Nguyên công 5: Gia công lỗ ren M8

- Thông số kĩ thuật của máy:

Work area

Travel along X axis 350 mm (13.8'')

Travel across Y axis 250 mm (9.8'')

Travel vertical Z axis 300 mm (11.8'')

Min distance spindle nose - table

Max table load 100 kg (220 lb)

Rapid motion speed in X/Y/Z axes 15 m/min (59''/min)

Work feed 0 - 10 m/min

(0-39.3''/min) Max feed force 2400 N

Positioning variation acc to VDI 3441 (X/

Y axis) 0.004 mm (0.00016'')

Positioning variation acc to VDI 3441 (Z

axis) 0.004 mm (0.00016'')

- Chọn dao: Nguyên công 1 thực hiện việc phay các mặt phẳng Ta sử dụng

chương trình tra dao Secocut để tra loại dao phù hợp, sau đó tra các kích thước

về chiều dài, đường kính cán dao trong catalogue của nhà sản suất Sau khi traxong ta có các thông số như hình dưới đây

b Nguyên công 2

- Chọn máy: Máy phay CNC Concept Mill 450

- Thông số kĩ thuật của máy:

Work area

Travel in X longitudinal 600 mm ( 23.6")

Travel in Y latitudinal 500 mm (19.7")

Travel in Z vertical 500 mm (19.7")

Max table load 500 kg (1102.3 lb)

Distance table – floor 786 mm (30.9")

Milling spindle

Speed range 50 – 12000 r.p.m.

Motor power 11 kW (S6) (14.7 hp) (S6)

Torque (Siemens) 70 Nm (S6) (51.6 ft/lbs)

Tool taper DIN69871 ISO 40

Axes

Rapid speeds X, Y, Z 24 m/min (944.9 ipm)

Feed rate X, Y, Z 10 m/min (393.7 ipm)

- Chọn dao: Nguyên công 2 thực hiện qua các bước sau.

o Bước 1: gia công 4 lỗ Ø8.5, sau đó gia công hạ bậc lỗ Ø14

o Bước 2: gia công lỗ Ø4, sau đó hạ bậc lỗ Ø6

o Bước 3: Gia công lỗ Ø4 – dùng lại thông số kích thước dao khoan và chế

độ cắt của bước 2, sau đó gia công lỗ côn Tra dao theo Secocut vàCatalogue ta chọn được:

 Tính toán chế độ cắt:

Chiều sâu cắt: t = 18 (mm)Tốc độ cắt: v = 37 (m /ph)

N = (Mx x n)/9750

= (4.1 x 1472)/9750 = 0.62 kW

c Nguyên công 3

- Chọn máy: Máy phay CNC Concept Mill 250

- Thông số kĩ thuật của máy:

Work area

Travel along X axis 350 mm (13.8'')

Travel across Y axis 250 mm (9.8'')

Travel vertical Z axis 300 mm (11.8'')

Min distance spindle nose - table

Max table load 100 kg (220 lb)

- Chọn dao: Sử dụng lại dao phay ngón và bộ thông số cắt trong nguyên công 1.

d Nguyên công 2

- Chọn máy: Máy phay CNC Concept Mill 450

- Thông số kĩ thuật của máy:

Work area

Travel in X longitudinal 600 mm ( 23.6")

Travel in Y latitudinal 500 mm (19.7")

Travel in Z vertical 500 mm (19.7")

Min clearance spindle nose – table 100 mm (3.9")

Max clearance spindle nose – table 600 mm ( 23.6")

Table

Clamping area 700 x 520 mm (27.6 x 20.5“)

T slots: number, width, spacing 5 x 18 x 100 mm (0.2 x 0.7 x

4.9") Max table load 500 kg (1102.3 lb)

Distance table – floor 786 mm (30.9")

Milling spindle

Speed range 50 – 12000 r.p.m.

Motor power 11 kW (S6) (14.7 hp) (S6)

Torque (Siemens) 70 Nm (S6) (51.6 ft/lbs)

Tool taper DIN69871 ISO 40

Axes

Rapid speeds X, Y, Z 24 m/min (944.9 ipm)

Feed rate X, Y, Z 10 m/min (393.7 ipm)

- Chọn dao: Nguyên công 4 thực hiện qua các bước sau.

o Bước 1: khoan lỗ Ø15 rồi sau đó phay mở rộng ra Ø20

o Bước 2: quay bàn xoay 180 độ quanh tâm O, tiếp tục gia công mặt còn

phay trụ ngoài Ø44 sử dụng lại các dao và thông số ở bước 1 Dùng phầnmềm Secocut và Catalogue để tra dao vát mép.

o Bước 3: phay rãnh rộng 10mm bên trong lỗ Ø24 Sử dụng Catalogue của hãng CSMT để chọn được dao.

e Nguyên công 5

- Chọn máy: Máy phay CNC Concept Mill 250

- Thông số kĩ thuật của máy:

Work area

Travel along X axis 350 mm (13.8'')

Travel across Y axis 250 mm (9.8'')

Travel vertical Z axis 300 mm (11.8'')

Min distance spindle nose - table

Max table load 100 kg (220 lb)

Max feed force 2400 N

Positioning variation acc to VDI 3441 (X/

o Bước 2: tra Catalog dao hãng SANDVIK/ trang 10, 60 ta chọn dao

có thông số như sau:

Chế độ cắt: tra Catalog dao hãng SANDVIK trang 289 ta chọn dao ta

chọn:

 Tính toán chế độ cắt:

Chiều sâu cắt: t = 0,6 (mm) Tốc độ cắt: v = 37 (m /ph)

f Nguyên công 6

- Chọn máy: Máy phay CNC Concept Mill 250

- Thông số kĩ thuật của máy:

Work area

Travel along X axis 350 mm (13.8'')

Travel across Y axis 250 mm (9.8'')

Travel vertical Z axis 300 mm (11.8'')

Min distance spindle nose - table

Max table load 100 kg (220 lb)

Rapid motion speed in X/Y/Z axes 15 m/min (59''/min)

Work feed 0 - 10 m/min

(0-39.3''/min) Max feed force 2400 N

Positioning variation acc to VDI 3441 (X/

TÀI LIỆU THAM KHẢO[ I ] Lưu Đức Bình, Giáo trình công nghệ chế tạo máy, tập 1-2, ĐHBK Đà Nẵng [ II ] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 2,

[ VI ] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay

công nghệ chế tạo máy, tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2007.

[ VII ] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay

công nghệ chế tạo máy, tập 2, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2005.

[ VIII ] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay

công nghệ chế tạo máy, tập 3, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2006.

[ IX ] Tạ Duy Liêm, Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ, NXB Khoa học

và Kỹ thuật , 2001.

[ X ] Trần Thế Sang, Nguyễn Ngọc Phương, sổ tay lập trình CNC, NXB Đà

Nẵng 2006.