Đồ án công nghệ cad:cam

Người ta thường sử dụng các phương pháp tôi, ram để tăng độ cứng của thép.. Tính công nghệ trong kêt cấu là một tính chất quan trọng của mỗi sản phẩm hoặcchi tiết cơ khí nhằm đảm bảo lượ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA: CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU 5

PHẦN I: THIẾT KẾ GIA CÔNG SẢN PHẨM MÃ SỐ: CF.019 7

1.1 Phân tích yêu cầu, đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm 7

1.1.1 Phân tích/ Tìm hiểu về vật liệu chế tạo 7

1.1.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm 8

1.1.3 Xác định bề mặt gia công cơ / bề mặt không gia công cơ (thô) 9

1.1.4 Xác định phương án chế tạo phôi 9

1.2 Thiết kế mô hình CAD & xuất bản vẽ kĩ thuật 10

1.2.1 Thiết kế mô hình CAD_3D của sản phẩm 10

1.2.2 Thiết kế mô hình phôi của sản phẩm 13

1.2.3 Xuất bản vẽ chế tạo sản phẩm 14

1.3 Lập quy trình công nghệ gia công chế tạo sản phẩm 15

1.3.1 Xây dựng phương án công nghệ gia công chế tạo sản phẩm 15

1.3.2 Lựa chọn dụng cụ gia công 16

1.3.3 Lập quy trình công nghệ gia công sản phẩm 20

1.3.4 Xuất bản vẽ quy trình công nghệ gia công sản phẩm 23

1.4 Lập trình gia công chế tạo sản phẩm với phần mềm CAD/CAM 28

1.4.1 Lựa chọn máy gia công, hệ điều khiển NC/CNC (Post Processor) 28

1.4.2 Lựa chọn các chiến lược gia công 29

1.4.3 Xuất chương trình NC 32

1.4.4 Phiếu công nghệ 34

PHẦN II: THIẾT KẾ GIA CÔNG SẢN PHẨM MÃ SỐ: CT.019 37

2.1 Phân tích yêu cầu, đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm 37

2.1.1 Phân tích/ Tìm hiểu về vật liệu chế tạo 37

2.1.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm 38

2.1.3 Xác định bề mặt gia công cơ / bề mặt không gia công cơ (thô) 38

2.1.4 Xác định phương án chế tạo phôi 39

2.2 Thiết kế mô hình CAD & xuất bản vẽ kĩ thuật 40

2.2.1 Thiết kế mô hình CAD_3D của sản phẩm 40

2.2.2 Thiết kế mô hình phôi của sản phẩm 44

2.2.3 Xuất bản vẽ kĩ thuật của sản phẩm: 44

2.3 Lập quy trình công nghệ gia công chế tạo sản phẩm 46

2.3.1 Xây dựng phương án công nghệ gia công chế tạo sản phẩm 46

2.3.2 Lựa chọn dụng cụ gia công 46

2.3.3 Lập quy trình công nghệ gia công sản phẩm 53

2

2.3.4 Xuất bản vẽ quy trình công nghệ gia công sản phẩm 56

2.4 Lập trình gia công chế tạo sản phẩm với phần mềm CAD.CAM 62

2.4.1 Lựa chọn máy gia công, hệ điều khiển NC/CNC (Post Processor) 62

2.4.2 Gá lắp sản phẩm trên máy 62

2.4.3 Chọn chiến lược gia công 65

2.4.4 Xuất chương trình NC 70

2.4.5 Phiếu công nghệ 71

3

4

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, ngành cơ khí đã phát triển ngày cành nhanh chóng với các phương pháp gia công chính xác Công nghệ CAD/CAM/CNC không còn mới trên thế giới tuy nhiên ở nước ta ngành này đã và đang phát triển rất mạnh, nhu cầu nhân lực đã và đang là bài toán đặt ra cho các trường kĩ thuật Quá trình làm đồ

án CAD/CAM/ sẽ giúp cho sinh viên là những kĩ sư tương lai có được những kiến thức nền tảng ban đầu, bước đầu tiếp cận với nền sản xuất tiên tiến

Đồ án CAD/CAM là sự tổng hợp các kiến thức của môn học những hiểu biết về thiết kế một chi tiết, gia công mô phỏng và xuất thành FILE để đưa vào máy CNC gia công như thế nào bằng cách sử dụng sự hỗ phần mềm MASTERCAM X5 hay cácphần mềm khác Bên cạnh cũng cần phải kết hợp kiến thức chuyên ngành đã học như

về thiết kế, công nghệ chế tạo máy…Vì vậy thông qua việc làm Đồ án Công nghệ CAD/CAM đã góp phần nâng cao kiến thức cho sinh viên, giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với công việc sau này

Trong quá trình thực hiện đồ án môn học này, em luôn được sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn TS Phan Thị Hà Linh và các thầy cô trong bộ môn

Tự động hóa Thiết kế Công nghệ Cơ Khí Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đã giúp

đỡ em hoàn thành tốt đồ án môn học này

Sinh viên thực hiện

5

6

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAMPHẦN I: THIẾT KẾ GIA CÔNG SẢN PHẨM MÃ SỐ: CF.019

1.1 Phân tích yêu cầu, đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm.

1.1.1 Phân tích/ Tìm hiểu về vật liệu chế tạo.

 Thép C45 là gì?

Thép C45 là một loại thép hợp kim có hàm lượng carbon cao lên đến 0,45% Ngoài

ra loại thép này có chứa các tạp chất khác như silic, lưu huỳnh, mangan,crom… Có

độ cứng, độ kéo phù hợp cho việc chế tạo khuôn mẫu Ứng dụng trong cơ khí chế tạomáy, các chi tiết chịu tải trọng cao và sự va đập mạnh

Chữ “C” trong tên thép C45 là kí hiệu của nhóm thép carbon Con số 45 có nghĩahàm lượng carbon trong thép là khoảng 0,45%

 Thành phần của Thép C45

Trong điều kiện nhiệt độ bình thường, độ cứng của thép C45 khoảng 23 HRC Do

đó, độ cứng của thép c45 tương đối cao Người ta thường sử dụng các phương pháp tôi, ram để tăng độ cứng của thép Tùy theo độ cứng cần sử dụng, người ta có thể sử dụng phương pháp tôi dầu, tôi cao tần, tôi nước Sau khi nhiệt luyện, độ cứng thép C45 đạt được khoảng 50 HRC

Độ dãn dài tương đối (d5)

Độ thắt tương đối (y)

Độ dai va đập, kG (m/cm2)

Độ cứng sau thường hóa (HB)

Độ cứng sau

ủ hoặc Ram cao (HB)

Không nhỏ hơn

7

C45 36 61 16 40 5 ≤ 229 ≤ 197

 Ứng dụng và ưu điểm của Thép C45

 Ứng dụng của Thép C45

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, nhờ có độ bền tốt, độ cứng cao nên thép C45 dùng

để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng bền như đinh ốc, trục bánh răng, các chi tiếtmáy qua ren dập nóng, các chi tiết chuyển động hay trục piton Thép C45 còn đươc

sử dụng phù hợp để chế tạo vỏ khuôn, ốc vít, dao

Trong lĩnh vực xây dựng thép C45 được dùng trong xây dựng cầu đường, khungthép vì nhờ có độ cứng cao

 Ưu điểm của Thép C45

1 Do có độ bền kéo 570-690Mpa, thép C45 có khả năng chống bào mòn, chống oxy hóa tốt và chịu được tải trọng cao

2 Tính đàn hồi tốt, vì có độ bền kéo cao và giới hạn chảy cao nên thép C45 có khảnăng chịu được va đập tốt

3 Sức bền kéo cao giúp cho việc nhiệt luyện, chế tạo chi tiết máy, khuôn mẫu

4 Mức giá thành thấp hơn so với các dòng thép nguyên liệu khác

1.1.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm.

Tính công nghệ trong kêt cấu là một tính chất quan trọng của mỗi sản phẩm hoặcchi tiết cơ khí nhằm đảm bảo lượng tiêu hao kim loại là ít nhất, khối lượng gia công

và lắp ráp là ít nhất, giá thành chế tạo là thấp nhất trong điều kiện và quy mô sản suấtnhất định

- Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính 0,05 mm trên toàn bộ

chiều dài, độ nhám bề mặt trên cùng và đáy Ra =2,5 µm, độ nhám bề mặt chính khác Ra= 5µm

1.1.3 Xác định bề mặt gia công cơ / bề mặt không gia công cơ (thô)

- Bề mặt gia công trên máy vạn năng: 2 mặt đầu và 4 mặt cạnh của chi tiết

- Bề mặt gia công trên máy CNC: tất cả các bề mặt còn lại

1.1.4 Xác định phương án chế tạo phôi.

- Yêu cầu gia công 1 chi tiết nên ta chọn dạng sản xuất là đơn chiếc

 Chế tạo phôi bằng phương pháp đúc

- Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại chảy lỏng vào khuôn có hìnhdạng, kích thước xác định Sau khi kim loại kết tinh ta thu được chi tiết có hình dạng,kích thước theo yêu cầu

- Ưu điểm:

+ Có thể đúc được tất cả các kim loại và các hợp kim có thành phần khác nhau.+ Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng kết cấu phức tạp mà các phươngpháp khác khó hoặc không chế tạo được

+ Tùy theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác caohay thấp

+ Ngoài ra đúc còn có ưu điểm dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao,giá thành thấp, và đáp ứng linh hoạt trong sản xuất

- Nhược điểm:

+ Tốn kim loại do có đậu ngót, đậu rót

+ Kiểm tra chi tiết đúc cần có thiết bị hiện đại

 Chế tạo phôi bằng phương pháp gia công áp lực

- Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực là dùng ngoại lực thông qua cácdụng cụ làm cho kim loại bị biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể theo các hướngđịnh trước đẻ thu được các chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu

- Ưu điểm:

+ Cơ tính của vật liệu được cải thiện

+ Độ chính xác hình dạng, kích thước chất lượng bề mặt phôi cao do đó giảmđược thời gian gia công cắt gọt và tổn thất vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệuphôi, giảm chi phí

9

+ Rút ngắn được quá trình công nghệ.

+ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa nên năng suất cao

- Nhược điểm:

+ Khó chế tạo được các chi tiết có hình dáng phức tạp

+ Không áp dụng được đối với các vật liệu có tính dẻo thấp như gang và hợp kimđồng

+ Tính linh hoạt của phương pháp bị hạn chế

 Các loại phôi được chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực

- Sử dụng phôi từ thép cán cho hệ số sử dụng vật liệu thấp, do đó thường chỉ sửdụng trong sản suất đơn chiếc hoặc dùng trong sản xuất hàng loạt nhỏ

b) Phôi dập thể tích

- Phôi dập thể tích có độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bềmặt cao Hầu như kim loại bị biến dạng ở trạng thái ứng suất khối nên tính dẻo caohơn, do đó biến dạng triệt để, do đó có thể chế tạo được các hình dạng phức tạp, hệ

số sử dụng vật liệu cao hơn so với rèn tự do

 Ta chọn phương án chế tạo phôi từ thép cán

1.2 Thiết kế mô hình CAD & xuất bản vẽ kĩ thuật

1.2.1 Thiết kế mô hình CAD_3D của sản phẩm

 Bước 1: Vào môi trường thiết kế khối 3D Standard(mm).ipt

10

 Bước 2: Chọn mặt phẳng XY để thiết kế biên dạng chi tiết

 Bước 3: Vẽ biên dạng chi tiết

 Bước 4: Sử dụng lệnh Extrude để cộng khối với các biên dạng trên ta được

mô hình chi tiết như sau:

11

 Bước 5: Sử dụng lệnh Extrude để cộng khối với các biên dạng trên ta được

mô hình chi tiết như sau:

 Bước 6: Sử dụng lệnh Extrude để cộng khối với các biên dạng trên ta được

mô hình chi tiết như sau:

12

1.2.2 Thiết kế mô hình phôi của sản phẩm

13

1.2.3 Xuất bản vẽ chế tạo sản phẩm

14

1.3 Lập quy trình công nghệ gia công chế tạo sản phẩm

1.3.1 Xây dựng phương án công nghệ gia công chế tạo sản phẩm

1.3.2 Lựa chọn dụng cụ gia công

16

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD/CAM

17

ST

T

T 1 Dao phay mặt đầu

(APX3000R323SA32SA)

Chế độ cắt : Vận tốc cắt: Vc = 180 m/ph; Depth of cut: 1 mm.

Lượng chạy dao: Fz = 0.2 mm/răng.

Lượng chạy dao: Fz = 0.1 mm/răng.

Số vòng quay trục chính: n = 1000.220

3,14.40 = 1700 vòng/phút.

1000 = 60 m/phút.

Depth of cut : 0.5mmT3 Dao phay ngón

(VCMHD0300)

Chế độ cắt :

Số vòng quay trục chính : n = 5300 Bước tiến dao : F = 130 mm/phút Tốc độ cắt: Vc = 3,14.3.5300

1000 = 50 m/phút.

Depth of cut : 0.5mm

1.3.3 Lập quy trình công nghệ gia công sản phẩm

 Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi

Phôi được cưa đứt và gia công sơ bộ trên máy vạn năng đạt kích thước như hìnhĐịnh vị: Sử dụng eto khống chế 5 bậc tự do; T ; T ;Q ; QOY Oz OX OY;Qoz

Kẹp chặt: Eto

 Nguyên công 2: Gia công mặt B

Các bước công nghệ bao gồm: phay mặt đầu được gá đặt

( định vị và kẹp chặt ) như sau:

19

Định vị : Sử dụng eto khống chế 5 bậc tự do: T ; T ;Q ; QOY Oz OX OY;Qoz

Kẹp chặt: Eto

+ Bước 1: Phay mặt đầu

Chọn dao: Sử dụng dao chíp APX3000R323SA32SA

+ Bước 2: Phay tinh

Chọn dao: Sử dụng dao chíp ASX400R403S32

 Nguyên công 3: Gia công mặt A và biên dạng ngoài, hốc

Các bước công nghệ bao gồm: Phay mặt đầu, Phay thô biên dang ngoài, Phay tinh biện dạng ngoài, Phay hốc, Phay tinh hốc, ( định vị và kẹp chặt ) như sau:

20

Định vị: Sử dụng bàn từ khống chế 3 bậc tự do: T ;Q ; QOz OX OY

Kẹp chặt: Bàn từ

+ Bước 1: Phay mặt đầu

Chọn dao: Sử dụng dao phay mặt đầu APX3000R323SA32SA

+ Bước 2: Phay thô biên dạng ngoài

Chọn dao: Sử dụng dao ngón VCMHD1000

+ Bước 3: Phay tinh biên dang ngoài

Chọn dao: Sử dụng dao tiện tinh ngoài VCMHD0300

+ Bước 4: Phay thô các hốc

Chọn dao: Sử dụng dao ngón VCMHD0300

+ Bước 5: Phay tinh các hốc

Chọn dao: Sử dụng dao ngón VCMHD0300

21

 Nguyên công 4: Gia công 4 lỗ

Định vị : Sử dụng eto khống chế 5 bậc tự do: T ; T ;Q ; QOY Oz OX OY;Qoz

Kẹp chặt: Eto

+ Bước 1: Khoan mồi 4 lỗ

Chọn dao: Sử dụng mũi khoan mồi LDS030A

+ Bước 2: Khoan thủng 4 lỗ Φ 10

Chọn dao: Sử dụng mũi khoan PDS 100

 Nguyên công 5: Kiểm tra

Kiểm tra độ không đồng tâm giữa các đường kính

Kiểm tra độ không song song giữa 2 mặt đầu

1.3.4 Xuất bản vẽ quy trình công nghệ gia công sản phẩm

22

1.4 Lập trình gia công chế tạo sản phẩm với phần mềm CAD/CAM

1.4.1 Lựa chọn máy gia công, hệ điều khiển NC/CNC (Post Processor)

 Máy phay CNC: MICRO MILLING MACHINING MITSUBISHI μV1(2011), hệ điều khiển Fanuc – 31iMA

1.4.3 Lựa chọn các chiến lược gia công

 Nguyên công 2: Gia công mặt B

26

Bước 1: Phay mặt đầu

- Kiểu chạy dao: Facing

Bước 1: Phay tinh mặt đầu

- Kiểu chạy dao: Facing

- Dụng cụ cắt: Dao chíp phay mặt đầu Φ40 mã

Bước 1: Phay mặt đầu

- Kiểu chạy dao: Facing

- Dụng cụ cắt: Dao chíp phá thô Φ32 mã

APX3000R323SA32SA.

- Số vòng quay trục chính: n =1800 vg/ph.

- Lượng tiến dao: F=180 mm/ph

Lượng cắt trên răng: Fz=0.2 mm/răng

Depth of cut: t = 1 mm

Bước 2: Phay thô biên dạng ngoài

- Kiểu chạy dao: Countour 2D

Bước 3: Phay tinh biên dạng ngoài

- Kiểu chạy dao: Contour 2D (Ramp)

Bước 4: Phay thô các hốc

- Kiểu chạy dao: Pocket

Bước 5: Phay tinh các hốc

- Kiểu chạy dao: Contour 2D (Ramp)

Bước Kết quả

Bước 1: Khoan mồi 4 lỗ

- Kiểu chạy dao: Drill/Counterbore

- Dụng cụ cắt: Mũi khoan mồi Φ3 mã LDS030A

2 Phay tinh mặt đầu 40 FACE MILL 1700 220 0.5

32

- Phiếu công nghệ nguyên công 3:

2 Phay thô biên dạng ngoài 40 END MILL FLAT 1900 290 0.5

3 Phay tinh biên dạng ngoài 3 END MILL FLAT 5300 130 0.2

4 Phay thô các hốc 3 END MILL FLAT 4500 80 0.5

5 Phay tinh các hốc 3 END MILL FLAT 5300 130 0.2

33

- Phiếu công nghệ nguyên công 4:

34

PHẦN II: THIẾT KẾ GIA CÔNG SẢN PHẨM MÃ SỐ: CT.019

2.1 Phân tích yêu cầu, đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm.

2.1.1 Phân tích/ Tìm hiểu về vật liệu chế tạo.

 Thép C45 là gì?

Thép C45 là một loại thép hợp kim có hàm lượng carbon cao lên đến 0,45% Ngoài

ra loại thép này có chứa các tạp chất khác như silic, lưu huỳnh, mangan,crom… Có

độ cứng, độ kéo phù hợp cho việc chế tạo khuôn mẫu Ứng dụng trong cơ khí chế tạomáy, các chi tiết chịu tải trọng cao và sự va đập mạnh

Chữ “C” trong tên thép C45 là kí hiệu của nhóm thép carbon Con số 45 có nghĩahàm lượng carbon trong thép là khoảng 0,45%

 Thành phần của Thép C45

Trong điều kiện nhiệt độ bình thường, độ cứng của thép C45 khoảng 23 HRC Do

đó, độ cứng của thép c45 tương đối cao Người ta thường sử dụng các phương pháp tôi, ram để tăng độ cứng của thép Tùy theo độ cứng cần sử dụng, người ta có thể sử dụng phương pháp tôi dầu, tôi cao tần, tôi nước Sau khi nhiệt luyện, độ cứng thép C45 đạt được khoảng 50 HRC

Độ dãn dài tương đối (d5)

Độ thắt tương đối (y)

Độ dai va đập, kG (m/cm2)

Độ cứng sau thường hóa (HB)

Độ cứng sau ủ hoặc Ram cao (HB)

kG/mm2 %

Không nhỏ hơn

35

o Ứng dụng và ưu điểm của Thép C45

 Ứng dụng của Thép C45

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, nhờ có độ bền tốt, độ cứng cao nên thép C45 dùng đểchế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng bền như đinh ốc, trục bánh răng, các chi tiếtmáy qua ren dập nóng, các chi tiết chuyển động hay trục piton Thép C45 còn đươc

sử dụng phù hợp để chế tạo vỏ khuôn, ốc vít, dao

Trong lĩnh vực xây dựng thép C45 được dùng trong xây dựng cầu đường, khungthép vì nhờ có độ cứng cao

 Ưu điểm của Thép C45

5 Do có độ bền kéo 570-690Mpa, thép C45 có khả năng chống bào mòn, chống oxy hóa tốt và chịu được tải trọng cao

6 Tính đàn hồi tốt, vì có độ bền kéo cao và giới hạn chảy cao nên thép C45 có khả năng chịu được va đập tốt

7 Sức bền kéo cao giúp cho việc nhiệt luyện, chế tạo chi tiết máy, khuôn mẫu

8 Mức giá thành thấp hơn so với các dòng thép nguyên liệu khác

2.1.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm.

Tính công nghệ trong kêt cấu là một tính chất quan trọng của mỗi sản phẩmhoặc chi tiết cơ khí nhằm đảm bảo lượng tiêu hao kim loại là ít nhất, khối lượng giacông và lắp ráp là ít nhất, giá thành chế tạo là thấp nhất trong điều kiện và quy môsản suất nhất định

- Sai lệch độ song song giữa mặt đầu A và mặt cuối của chi tiết 0,02 mm.

- Độ nhám thành rãnh Ra =2,5 µm

- Các bề mặt khác có Rz40

2.1.3 Xác định bề mặt gia công cơ / bề mặt không gia công cơ (thô)

Chi tiết dễ gia công với dạng phôi thanh nên gia công toàn bộ bề mặt của chi tiết.

 Gia công tất cả các bề mặt

 Gia công thô khỏa mặt đầu và mặt trụ tròn ngoài ∅48 của chi tiết trên máy vạn năng

 Gia công các phần còn lại trên máy CNC

2.1.4 Xác định phương án chế tạo phôi

36