Nắm ắt được b tình ìn đó, em đã đi đến h h quyết định nghi n cứu đề ài: ê t“Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM master cam trong thiết kế và gia công khuôn cho sản phẩm vỏ kíp nổ ”.. Vì
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐINH PHÚ CÔNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CAD/CAM TRONG CHẾ TẠO KHN MẪU CHÍNH XÁC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS, TS: TĂNG HUY Phú Thọ, 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131722101000000 Luận văn thạc sĩ khoa học GV hướng dẫn: PGS.TS Tăng Huy LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu khoa học thực cá nhân, không chép luận văn khác, thực sở nghiên cứu lý thuyết - sử dụng phần mềm solidworks, mastercam hướng dẫn khoa học của: PGS,TS: Tăng Huy Một lần nữa, xin khẳng định trung thực lời cam kết trên, sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm chịu hậu khoa nhà trường đề Sinh viên thực hiện: Đinh Phú Công Luận văn thạc sĩ khoa học GV hướng dẫn: PGS.TS Tăng Huy LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo Trường Đại học BKHN đặc biệt thầy cô giáo Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo sau đại học Viện Cơ khí ln giúp đỡ, tạo điều kiện cho học viên trình học tập bậc cao học nhà trường Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tăng Huy, người trực tiếp hướng dẫn khoa học cho em nhiệt tâm tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn thạc sỹ Cuối cùng, em trân trọng cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tạo điều kiện công việc thời gian cho em suốt trình làm luận văn Mặc dù cố gắng từ việc nghiên cứu, sưu tầm tài liệu, tổng hợp ý kiến chuyên gia lĩnh vực này, song luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến quý thầy cô giáo bạn Phú Thọ, ngày tháng năm 2013 Tác giả luận văn Đinh Phú Công Sinh viên thực hiện: Đinh Phú Công Luận văn thạc sĩ khoa học GV hướng dẫn: PGS.TS Tăng Huy LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, sản phẩm nhựa chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân, vật liệu nhựa ngày có tính chất ưu việt chất lượng, độ bền… Do mà ngành công nghiệp nhựa phát triển nhanh thời gian qua, kéo theo lĩnh vực tạo hình sản xuất chế tạo sản phẩm từ nhựa phát triển Trong phải kể đến ngành công nghiệp chế tạo khuôn đúc phun cho sản phẩm nhựa đời cho vô số sản phẩm với đủ kiểu dáng, kích cỡ, chủng loại… phục vụ cho đời sống người Việc chế tạo chi tiết có biên dạng phức tạp kéo theo lịng khn lõi khn phức tạp dẫn đến việc gia công chúng theo phương pháp truyền thống gặp nhiều khó khăn Ngồi ra, việc chế tạo lịng khn, lõi khn cịn phụ thuộc nhiều vào trình độ người thợ, thời gian chế tạo khn dài độ xác lịng khn khơng cao Cùng với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ gia công phát triển mạnh mẽ kéo theo ứng dụng phần mềm vào tự động hóa sản xuất tự động hóa lắp ráp, ứng dụng phần mềm Master Cam, Cimatron, Catia, Proengineer… Việc ứng dụng phần mềm vào sản xuất, đặc biệt lĩnh vực gia công khuôn mẫu lắp ráp tự dộng giải khó khăn trước đem lại hiệu kinh tế cao Ở nước ta, việc sản xuất sản phẩm tư nhựa phục vụ cho đời sống kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, số lượng sở sản xuất ứng dụng phương pháp gia công ngày nhiều, gia cơng chi tiết có biên dạng phức tạp Nắm bắt tình hình đó, em đến định nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM master cam thiết kế gia công khuôn cho sản phẩm vỏ kíp nổ ” Đề tài ứng dụng phần mềm CAD/CAM master cam để để thiết kế gia công tự động khn nhựa điển hình với sản phẩm vỏ kíp nổ Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tăng Huy tận tình hướng dẫn để em hồn thành đề tài nghiên cứu Sinh viên thực hiện: Đinh Phú Công Luận văn thạc sĩ khoa học GV hướng dẫn: PGS.TS Tăng Huy CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM 1.0 Giới thiệu chung: Công nghiệp ngày khơng thể tồn với cạnh tranh tồn giới trừ họ đưa sản phẩm có chất lượng tốt hơn, giá thấp thời gian chế tạo ngắn hơn, tính thẩm mỹ cao Vì vậy, họ phải cố gắng sử dụng khả nhớ lớn hơn, tốc độ xử lý nhanh khả giao diện đồ họa dễ sử dụng máy tính để tự động hố phải kết hợp với sản xuất kỹ thuật riêng rẽ không hiệu khác Như làm giảm thời gian giá thành sản phẩm Thiết kế có trợ giúp máy tính (CAD), gia cơng có trợ giúp máy tính (CAM), trợ giúp kỹ thuật (CAE) kỹ thuật sử dụng cho mục đích chu kỳ sản xuất Vì để hiểu vai trị CAD, CAM, CAE, cần xem xét hoạt động chức khác phải hoàn thành thiết kế chế tạo sản phẩm Các hoạt động chức nói đến chu kỳ sản xuất Chu kỳ miêu tả sơ đồ (hình 1.1) Như vậy, chu kỳ sản xuất bao gồm hai phần chính: - Q trình thiết kế (bắt đầu từ nhu cầu khách hàng) - Q trình gia cơng (bắt đầu từ đặc tính thiết kế) Các hoạt động trình thiết kế chia làm hai phần lớn tổng hợp phân tích Q trình tổng hợp bao gồm hoạt động như: nhận biết cần thiết thiết kế, biểu diễn đặc tính thiết kế, nghiên cứu tính khả thi thơng tin thiết kế có liên quan thiết kế dựa khái niệm Một thiết kế phát triển, q trình phân tích bắt đầu với việc phân tích tối ưu hóa thiết kế như: di chuyển chi tiết không cần thiết, giảm bớt kích thước, chấp nhận sử dụng cân đối hình học Tuỳ thuộc vào đặc tính sử dụng sản phẩm mà q trình phân tích tập trung vào vấn đề như: phân tích ứng suất để kiểm tra bền sản phẩm, việc phân tích kiểm tra tác động để kiểm tra va chạm chi tiết trình lắp ghép… Sinh viên thực hiện: Đinh Phú Công Luận văn thạc sĩ khoa học GV hướng dẫn: PGS.TS Tăng Huy Một thiết kế hoàn thành, sau tối ưu hóa cân đối số độ xác, giai đoạn thiết kế bắt đầu Cơng việc chế tạo mẫu tiến hành Ngày cơng nghệ chế tạo mẫu khơng cịn vấn đề khó khăn kỹ thuật nhờ cơng nghệ tạo mẫu nhanh Công nghệ tạo mẫu nhanh xây dựng nên mẫu việc xếp lớp vật liệu mẫu từ đáy tới đỉnh Vì phương pháp tạo mẫu nhanh xây dựng nên mẫu trực tiếp từ liệu CAD thiết kế Nếu đánh giá thiết kế mẫu nhanh định mà chưa đạt yêu cầu, trình lặp lại với thiết kế Khi đánh giá thiết kế đạt yêu cầu, tài liệu thiết kế chỉnh lý Theo công nghệ truyền thống, tài liệu thiết kế dạng vẽ kỹ thuật đưa đến nơi sản xuất Theo cơng nghệ CAD/CAM, q trình gia công bắt đầu với việc lập kế hoạch sản xuất, sử dụng liệu vẽ từ trình thiết kế kết thúc với sản xuất thực tế Lập kế hoạch sản xuất bao gồm cơng đoạn lập quy trình cơng nghệ, chọn máy, chọn vật liệu, lập chương trình gia cơng, thiết kế đồ gá Mối quan hệ lập quy trình cơng nghệ trình sản xuất tương tự tổng hợp q trình thiết kế gia cơng, địi hỏi phải có kinh nghiệm độ xác Một lập quy trình cơng nghệ hoàn tất, sản phẩm sản xuất kiểm tra theo yêu cầu chất lượng Các chi tiết qua trình kiểm tra chất lượng lắp ghép, kiểm tra chức năng, đóng gói, dán nhãn chở tới khách hàng Trong trình tổng hợp người thiết kế phải lựa chọn tốt thông tin thiết kế có liên quan để nghiên cứu tính khả thi cách sử dụng định dạng liệu việc sử dụng cataloge để điều khiển thông tin chất lượng sản phẩm Chúng ta khơng dễ dàng hình dung cách sử dụng máy tính q trình thiết kế máy tính chưa phải cơng cụ mạnh cho q trình thiết kế, tạo lập thơng minh Mơ hình hóa tham số khả lập trình Sinh viên thực hiện: Đinh Phú Công Luận văn thạc sĩ khoa học GV hướng dẫn: PGS.TS Tăng Huy Macro hệ thống Computer-Aided-Drafting, mơ hình hóa hình học sử dụng công việc thiết kế đặc trưng phần mềm CAD Chúng ta sử dụng máy tính q trình phân tích ban đầu q trình thiết kế Thực tế, nhiều phần mềm sử dụng việc phân tích, kiểm tra, phân tích động học… phần mềm gọi CAE Vấn đề đặt với phần mềm CAE việc cung cấp mơ hình phân tích Sẽ khơng có vấn đề mơ hình phân tích thực tự động dựa khái niệm thiết kế Tuy nhiên, mơ hình phân tích khơng giống với việc thiết kế khái niệm thực cách giảm bớt kích thước Mức độ thích hợp phần giảm khác nhau, phụ thuộc vào yêu cầu phân tích độ xác Vì khó để tự động hóa q trình giảm này, theo mơ hình phân tích thường tạo lập tách biệt Đó cách làm thơng dụng để tạo lập hình dạng lý thuyết mơ hình thiết kế việc sử dụng hệ thống vẽ có trợ giúp máy tính hệ thống mơ hình hóa hình học đơi sử dụng khả xây dựng bên gói phần mềm phân tích Các gói phần mềm CAE thường cần đến cấu trúc thể việc bố trí lưới liên kết bên máy tính quản lý thành vùng liệu Nếu gói phần mềm phân tích sử dụng có khả tạo lập lưới cách tự động, phần mềm cần thiết để tạo lập hình dạng đường bao Tuy nhiên lưới phải tạo lập người sử dụng tự động phần mềm Việc tạo lưới gọi mô hình phần tử hữu hạn Mơ hình phần tử hữu hạn bao gồm điều kiện biên xác định điều kiện bên Nếu cần mẫu thiết kế, tạo mẫu thiết kế sử dụng phần mềm thiết kế nối với máy tạo mẫu nhanh Các gói phần mềm gọi CAM Dĩ nhiên hình dạng mẫu tạo với cơng nghệ cao loại liệu tương ứng với hình dạng tạo lập mơ hình hóa học hình học Thậm chí làm tốt cách tạo mẫu ảo, thường gọi digital mock-up, mẫu nhanh ảo cung cấp cho thông tin tương tự mẫu thực công cụ phân tích Sinh viên thực hiện: Đinh Phú Cơng Luận văn thạc sĩ khoa học GV hướng dẫn: PGS.TS Tăng Huy sử dụng trình tạo mẫu trở nên đủ mạnh Vì mẫu nhanh ảo có khuynh hướng thay mẫu thực Phần cuối trình thiết kế tạo hồ sơ thiết kế Các thơng số máy tính có khả lưu trữ quản lý hồ sơ thiết kế Cơng nghệ máy tính sử dụng q trình gia cơng Q trình gia cơng bao gồm hoạt động việc lập kế hoạch sản xuất, thiết kế chuẩn bị dạo cụ, vật liệu, lập trình NC, điều khiển máy CNC, điều khiển chất lượng đóng gói Các gói phần mềm gọi CAM Quá trình thiết kế Nhu cầu thiết kế Các đặc tính thiết kế Nghiên cứu tính khả thi với thơng tin thiết kế Phân tích Tài liệu thiết kế Lập quy trình cơng nghệ Đánh giá thiết kế Phân tích thiết kế, tối ưu hóa Kế hoạch sản xuất Thiết kế Sản xuất Mơ hình phân tích Quản lý chất lượng Đóng gói Chọn dụng cụ cắt Chọn phơi Tiếp thị Lập trình NC, CNC, DNC Q trình sản xuất Hình 1.1: Chu trình sản xuất Sinh viên thực hiện: Đinh Phú Công Khái niệm thiết kế Vận chuyển Luận văn thạc sĩ khoa học GV hướng dẫn: PGS.TS Tăng Huy 1.1 Các định nghĩa CAD, CAM, CAE: 1.1.1 CAD Là thuật ngữ viết tắt Computer-Aided-Design Là kỹ thuật liên quan đến việc sử dụng hệ thống máy tính để trợ giúp việc tạo lập, hiệu chỉnh, phân tích tối ưu hóa thiết kế Vì chương trình máy tính đồ họa máy tính chương trình ứng dụng chức dễ lập trình trình thiết kế gọi CAD Các cơng cụ CAD thay đổi từ cơng cụ hình học để điều khiển hình dạng đến việc tạo chương trình ứng dụng theo yêu cầu khách hàng, việc phân tích tối ưu hóa Các cơng cụ bao gồm việc phân tích sai, tính khối lượng, mơ hình phần tử hữu hạn hiển thị kết phân tích Các vai trị CAD nói đến như: thiết kế, mơ hình hóa hình học, thiết kế chi tiết máy, tạo vẽ sơ đồ mạch điện, kiến trúc… Các đối tượng hình học tạo lập hệ thống CAD sử dụng sở để hình thành nên chức khác hệ thống CAE CAM Đây lợi ích lớn CAD lưu trữ định nghĩa lại cần thiết 1.1.2 CAM Là thuật ngữ viết tắt Computer-Aided Manufacturing Là công nghệ liên quan đến việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch quản lý điều khiển hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp gián tiếp máy tính với thiết bị sản xuất nhà máy Một phạm vi ứng dụng thành công CAM điều khiển số NC Kỹ thuật NC sử dụng câu lệnh lập trình để điều khiển máy cơng cụ như: máy tiện, máy mài, máy phay, đột lỗ… Máy tính tạo khối lượng lớn câu lệnh NC dựa liệu hình học từ định dạng liệu CAD cộng với thông tin phụ cho q trình gia cơng Sinh viên thực hiện: Đinh Phú Công Luận văn thạc sĩ khoa học GV hướng dẫn: PGS.TS Tăng Huy Chức quan trọng khác CAM lập trình robot để làm việc dây truyền sản xuất, lựa chọn định vị dao cụ, phôi cho máy NC Ngồi robot cịn thực công việc khác như: hàn lặp ghép di chuyển chi tiết… Lập kế hoạch sản xuất mục đích việc tự động hóa có trợ giúp máy tính Lập kế hoạch sản xuất có khả xác định cách chi tiết bước sản xuất cần thiết để tạo phận chi tiết từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc Thậm chí việc lập kế hoạch sản xuất cách tự động đầy đủ thực tạo lập kế hoạch sản xuất cho chi tiết tương tự có Để thực mục đích cơng nghệ nhóm phát triển để tổng hợp chi tiết tương tự thành họ, nhóm Các chi tiết phân loại tương tự chúng có đặc tính gia cơng chung như: rãnh, hốc, lỗ… Do để phát cách tự động giống chi tiết, định dạng liệu CAD phải chứa đựng thông tin đặc tính Cơng việc thực thành cơng việc sử dụng mơ hình hóa dựa đặc tính thừa nhận đặc tính 1.1.3 CAE Là thuật ngữ viết tắt Computer-Aided Engineering Là kỹ thuật liên quan đến việc sử dụng hệ thống máy tính để phân tích đối tượng hình học CAD Nghiên cứu cách thức hoạt động sản phẩm, người thiết kế điều chỉnh tối ưu hóa q trình Các cơng cụ CAE ứng dụng rộng lớn Ví dụ: sử dụng CAE để xác định đường chuyển động chuyển động liên kết chi tiết máy, phân tích chuyển vị, sử dụng để xác định tải trọng chuyển vị lắp ghép phức tạp thiết bị tự động, mơ thời gian mô hoạt động mạch điện tử phức tạp Phần lớn phương pháp sử dụng việc phân tích kỹ thuật máy tính phương pháp phần tử hữu hạn FEM (the Finite Element Method) Phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng để xác định ứng suất biến Sinh viên thực hiện: Đinh Phú Công