Đề tài thiết kế mô phỏng gia công chi tiết thuộc càng Đáp của máy bay

Modul Part : Thiết kế các hình khối dạng 3D dựa vào phương pháp đùn khốihoặc quét thành khối đặc Solid hoặc dạng mỏng Shell hay mặt Surface Modul Assembly: Hỗ trợ cho phần lắp ráp và lắp

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT

Lựa chọn chi tiết

Hình 1.1 Bản vẽ chi tiết “AFT BRACE”

Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết

- Các bề mặt làm việc chính yêu cầu độ chính xác IT6 Rz= 10

- Các bề mặt không quan trọng, yêu câu độ chính xác IT10 Rz= 20

Chi tiết cho càng đáp của máy bay thương mại được chế tạo từ hợp kim nhôm 2024, một loại nhôm không gỉ chứa khoảng 4-4,5% đồng và 1,5-2% magie Hợp kim này nổi bật với độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt và tính chất gia công dễ dàng, làm cho nó lý tưởng cho việc sản xuất các chi tiết phức tạp và cấu trúc trong ngành hàng không.

Nhôm 2024 có khả năng chống ăn mòn tốt khi được mạ kín bằng lớp oxide, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho sản xuất các chi tiết máy bay, vỏ máy bay và các ứng dụng cần tính bền cao và trọng lượng nhẹ.

Thiết kế chi tiết

1.3.1 Giới thiệu chung về phần mềm CAD/CAM sử dụng

Lĩnh vực thiết kế cơ khí hiện nay đang phát triển mạnh mẽ nhờ vào sự phổ biến của phần mềm 2D và 3D, được ưa chuộng tại hầu hết các doanh nghiệp vì tính trực quan, dễ nhìn và bắt mắt Các phần mềm này không chỉ giúp công nhân gia công dễ dàng mà còn nâng cao hiệu quả thiết kế Trên thị trường, hệ thống phần mềm 2D và 3D rất đa dạng, trong đó Solidworks, Catia và Unigraphics đóng vai trò then chốt trong ngành cơ khí.

NX, I-deas, và Pro/Engineer Wildfire là những phần mềm thiết kế nổi bật Tuy nhiên, Solidworks và CREO 5.0 là sự lựa chọn của tôi để đáp ứng yêu cầu học tập Mỗi phần mềm đều có ưu điểm riêng, nhưng CREO 5.0 nổi bật với tính linh hoạt, đơn giản và hiệu quả kinh tế, vì vậy nó được sử dụng phổ biến trong ngành.

1.3.2 Làm quen với phần mềm a) Khởi động phần mềm

Sau khi hoàn tất cài đặt chương trình, bạn có thể khởi động phần mềm bằng cách nhấp đúp vào biểu tượng trên màn hình hoặc tìm kiếm Creo Parametric 5.0 và SolidWorks trong mục Start để mở Giao diện của phần mềm CREO 5.0 và SOLIDWORKS sẽ hiển thị ngay khi bạn khởi động chúng.

Hình 1.3 Giao diện khi khởi động phần mềm CREO

Hình 1.4 Giao diện khi khởi động phần mềm SOLIDWORKS c) Một số Modul của CREO 5.0

Khi vào File => New sẽ xuất hiện bảng giao diện các Modul sau

Hình 1.5 Giao diện các Modul

Modul Sketch: Sketch là công cụ phác thảo, có nhiệm vụ chính là tạo ra các

Profile 2D hoặc 3D để từ đó hình thành các mô hình vật đặc (Solid) hoặc bề mặt (Surface)

Modul Part : Thiết kế các hình khối dạng 3D dựa vào phương pháp đùn khối hoặc quét thành khối đặc (Solid) hoặc dạng mỏng (Shell) hay mặt (Surface)

Modul Assembly: Hỗ trợ cho phần lắp ráp và lắp ráp nhóm, giải quyết tình huống xung đột, thiết kế thay đổi…

Modul Manufacturing: Thiết kế và mô phỏng quá trình gia công chi tiết

Modul Drawing: Tạo và xuất bản vẽ 2D, bản vẽ trục đo của chi tiết Ta lựa chọn các Modul tương ứng với môi trường làm việc yêu cầu

Hình 1.6 Thiết lập tên cho bản vẽ

Mục Name ta đặt tên cho bản vẽ

Mục Use default template là sử dụng đơn vị mặc định Ta có thể bỏ dấu tích để thiết lập đơn vị mong muốn như bảng dưới:

Hình 1.7 Thiết lập đơn vị cho bản vẽ d) Một số Modul của SOLIDWORKS

Khi mở phần mềm sẽ xuất hiện bảng giao diện các Modul sau:

Hình 1.8 Giao diện các Modul

Modul Part : Thiết kế các hình khối dạng 3D dựa vào phương pháp đùn khối hoặc quét thành khối đặc (Solid) hoặc dạng mỏng (Shell) hay mặt (Surface)

Modul Assembly: Hỗ trợ cho phần lắp ráp và lắp ráp nhóm, giải quyết tình huống xung đột, thiết kế thay đổi…

Modul Drawing trong phần mềm CREO 5.0 cho phép người dùng tạo ra các bản vẽ kỹ thuật từ mô hình 3D đã thiết kế Tính năng này hỗ trợ việc tạo các bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp ráp và bản vẽ thể hiện chi tiết sản phẩm, giúp nâng cao hiệu quả trong quy trình thiết kế và sản xuất.

Chọn modun Part 1, Lấy 1 tên bất kì cho vào ô Name Chọn OK Giao diện thiết kế sẽ hiện như thế này:

Hình 1.9 Giao diện làm việc của phần mềm CREO f) Giao diện làm việc của phần mềm SOLIDWORKS

Hình 1.10 Giao diện làm việc của phần mềm SOLIDWORKS g) Một số thao tác với chuột cơ bản

Nút chuột trái : Chọn đối tượng hay chọn lệnh

Nút chuột giữa : Xoay hướng đối tượng

Shift + chuột giữa : Di chuyển tịnh tiến

Ctrl+ chuột giữa : Phóng to thu nhỏ

Cuộn chuột giữa : Zoom in/out

Nút phải chuột : Mở menu con hoặc tuần tự các đối tượng

1.3.3 Chức năng của một số lệnh trong CREO 5.0 và SOLIDWORKS a) Lệnh EXTRUDE

- Chức năng: Dùng để tạo đối tượng bằng cách quét tiến diện theo đường thẳng có phương vuông góc với mặt phẳng vẽ

- Các thông số trong lệnh EXTRUDE:

 Chọn biểu tượng nếu muốn tạo khối đặc (solid)

 Chọn biểu tượng nếu muốn tạo mặt (surface)

 Chọn biểu tượng nếu muốn tạo thành mỏng (thin) Sau đó nhập giá trị thành mỏng và chọn hướng phát triển

 Chọn biểu tượng để chọn cách phát triển đối tượng, khi vẽ đối tượng đầu tiên thì chỉ có các cách phát triển sau: (hoặc vào biểu tượng )

- Blind: Phát triển theo chiều cao hay chiều sâu được nhập vào

- Symmetri : Phát triển về hai phía của mặt phẳng vẽ

- To Selected : Phát triển tới đối tượng được chọn(có thể là điểm, đường, mặt )

 Chọn biểu tương để đổi hướng phát triển của đối tượng

 Chọn biểu tượng để chuyển đổi giữa hai thuộc tính tạo thêm

(add) hay là lấy đi (remove) vật liệu

 Để đồng ý nhấn hoặc không thì nhấn nếu không đồng ý

 Chọn biểu tượng để chọn mặt phẳng để vẽ hoặc có thể chọn mặt phẳng để vẽ nằm trên cây lệnh

 Chọn biểu tượng để đặt tên cho lệnh vừa vẽ

 Chọn biểu tượng đùn theo phương nào đó đối với mặt phẳng phác thảo b) Lệnh REVOLVE

- Chức năng: Dùng để tạo đối tượng tròn xoay bằng cách quét tiết diện quanh một trục xoay Trục xoay phải là CENTER LINE nằm bên DATUM

- Các thông số trong lệnh REVOLVE:

 Tương tự như lênh EXTRUDE nhưng khác là có thêm để biểu diễn góc tròn xoay

 Khi vẽ lệnh REVOLVE ta phải vẽ CENTER LINE bên DATUM trước và SKETCH phải nằm về một phía so với CENTER LINE c) Một số lệnh khác

 Lệnh SWEEP quét tạo đối tượng theo một đường dẫn có trước hoặc sử dụng lệnh SWEPT BLEND để quét đối tượng theo các SKETCH tiết diện có trước

 Lệnh HOLE để tạo lỗ ren, lỗ khoan

 Lệnh ROUND để bo tròn các góc, các cạnh

 Lệnh PATTERN để tạo ra cái đối tượng giống nhau theo hàng hoặc theo tròn

1.3.4 Trình bày trình tự thiết kế sản phẩm a) Thiết lập thư mục làm việc

Tạo một thư mục để trong quá trình vẽ 3D ta lưu các bản vẽ vào đây b) Tạo file mới Để tạo File mới ta vào File-> New

Chọn Part để vẽ 3D của chi tiết

1.3.5 Tiến hành vẽ chi tiết một

Hình 1.11 Hình vẽ 3D của chi tiết

Sử dụng lệnh Line và Circle dựa trên kích thước và góc của hình vẽ 2D để vẽ Sketch như hình:

Để hoàn thành Sketch, hãy nhấn nút OK ở góc trên bên phải màn hình Tiếp theo, sử dụng lệnh Extrude và chọn biểu tượng để đùn về cả hai phía của mặt phẳng Nhập kích thước chiều dày chi tiết là 20 và nhấn OK để hoàn tất.

 Vẽ khối EXTRUDE CUT đường kớnh ỉ10:

Vào lệnh EXTRUDE CUT và chọn vào mặt bên của hình khối như hình:

Vẽ một hình tròn với đường kính 10mm và sử dụng lệnh cắt theo một hướng cụ thể Ghi kích thước cắt tiết diện với chiều dài 20mm Nhấn OK để hoàn tất quá trình.

 Dùng lệnh Fillet để bo góc

Chọn các cạnh bên để tiến hành bo góc các cạnh ta tiến hành chọn 2 cạnh cùng một lúc, chọn kích thước cần bo Sau đó nhấn

Vào lệnh EXTRUDE CUT chọn và vẽ vào mặt bên của hình khối như hình:

Vẽ biên dạng có cạnh bên nghiêng một góc 30 độ, lệnh để cắt xuyên qua toàn bộ của chi tiết, sau đó nhấn OK để hoàn thành.

Thực hiện tương tự để vẽ mặt bên dưới của chi tiết

 Tạo rãnh có chiều sâu 5mm

Nhấp vào lệnh EXTRUDE CUT chọn và vẽ vào mặt trên của hình khối như hình:

Vẽ biên dạng có bán kính đường cong 10mm, lệnh để cắt về một hướng, ghi kích thước để cắt tiết diện có chiều sâu

5mm Nhấn OK để hoàn thành.

Thực hiện tương tự để vẽ mặt bên dưới của chi tiết.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

Phân tích khả năng công nghệ

Chi tiết càng đáp của máy bay thương mại được chế tạo từ hợp kim nhôm nhằm giảm trọng lượng và nâng cao độ bền Thiết kế cơ học tối ưu giúp tăng khả năng chịu tải và đảm bảo độ bền trong nhiều điều kiện khác nhau.

- Vật liệu hợp kim nhôm 2024 được sử dụng chứa các thành phần 4-4,5%Cu và 1,5-2%Mg có độ cứng trong khoảng 120-140HB

- Bề mặt làm việc chính là lỗ 10mm và lỗ 20mm Chọn độ nhám bề mặt là Rz

- Các bề mặt còn lại không làm việc yêu cầu độ chính xác không cao và có độ nhám bề mặt là Rz

- Các cạnh bên của chi tiết và các cạnh tại mặt phẳng nghiêng được bo tròn với bán kính R=2

Lựa chọn máy và thông số kỹ thuật

Để gia công ta chọn máy phay CNC UHB 500 là máy phay 3 trục, với các thông số kỹ thuật của máy là:

- Vùng làm việc tối đa: X x Y x Z là: 500 x 400 x 300 (mm)

- Tốc độ chạy dao nhanh tối đa X/Y/Z: 15/15/12 (m/ph)

- Công suất trục chính: N = 6,5 (kW)

- Phạm vi điều khiển tốc độ: n = 1 – 40000 (vg/ph)

- Khối lượng tối đa có thể gia công: 200 (kg)

- Độ chính xác định vị theo trục: X/Y/Z: 0,005/0,005/0,005 (mm)

- Độ chính xác lặp lại theo trục X/Y/Z: 0,003/0,003/0,003 (mm)

- Lực cắt lớn nhất theo phương các trục: 2500 N

- Nguồn điện: AC 3 pha, 380V/50Hz/25A

- Kích thước của máy : 1800 x 1900 x 2100mm

Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công

 Lần gá 1: Phay mặt đầu

 Bước 1: Phay biên dạng còn lại

 Bước 2: Khoan và doa lỗ 10

 Bước 3: Phay biên dạng nghiêng

 Bước 4: Phay biên dạng nghiêng

Lựa chọn dao phù hợp cho từng bước công nghệ hoặc nguyên công

Các thông số để chọn dao:

In machining processes, key parameters include cutting speed (vc) measured in meters per minute (m/min), spindle speed (n) in revolutions per minute (RPM), cutter diameter (DC) in millimeters (mm), feed per tooth (fz) in millimeters per tooth (mm/t), and table feed (vf) in millimeters per minute (mm/min) Additionally, the number of cutting edges (Z) plays a crucial role in determining the efficiency and effectiveness of the cutting operation.

 Lần gá 1: Phay mặt đầu

Hình 2.2: Chế độ cắt của dao

- Phay thô: fz= 0,11 mm/răng vc= 260 m/phút n= 2586 vòng/phút vf= 1137,84 mm/phút

- Phay tinh: fz= 0,13 mm/răng vc= 345 m/phút n= 3431 vòng/phút vf= 1784 mm/phút

Tính toán tương tự ở nguyên công 1

Tính toán thông số: ap= 0,5 mm fz= 0,095 mm/răng vc= 285 m/phút n= 3628 vòng/phút vf= 1378 mm/phút

- Phay tinh: ap= 0,5 mm fz= 0,1 mm/răng vc= 380 m/phút n= 4838 vòng/phút vf= 1933 mm/phút

- Phay thô: ac= 10 mm fz= 0,07 mm/răng vc= 265 m/phút n= 8435 vòng/phút vf= 1180 mm/phút

- Phay tinh: ac= 3 mm fz= 0,08 mm/răng vc= 345 m/phút n= 10981 vòng/phút vf= 1757 mm/phút

 Bước 4: Khoan và doa lỗ 20

Tính toán thông số: fz= 0,34 mm/răng vc= 90 m/phút n= 1432 vòng/phút

Tính toán thông số: fz= 0,1 mm/răng vc= 105 m/phút n= 167,11 vòng/phút

 Bước 1: Phay biên dạng còn lại

Tính toán tương tự ở bước 2, nguyên công 2

 Bước 2: Khoan và doa lỗ 10

Tính toán thông số: fz= 0,24 mm/răng vc= 90 m/phút n= 2864 vòng/phút

Hình 2.8: Chế độ cắt của dao fz= 0,1 mm/răng vc= 105 m/phút n= 3342 vòng/phút

 Bước 3: Phay biên dạng nghiêng

 Tính toán tương tự ở bước 2, nguyên công 2

LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT

Thiết lập phôi cho chi tiết

Để thiết lập phôi cho chi tiết gia công ta thực hiện như sau:

 Gọi phôi:vào Reference Model rồi chọn Assemble Reference Model, ta được phôi như hình

Thiết lập toạ độ phôi

 Thiết lập gốc toạ độ phôi

Vào Automatic và chọn Default như hình vẽ, sau đó nhấn OK

Hình 3.2: Thiết lập gốc toạ độ phôi

 Điều chỉnh lượng dư gia công cho phôi:

Vào Workpiece và chọn Automatic Workpiece như hình:

Hình 3.3: Thiết lập lượng dư gia công

Tiến hành điều chỉnh lượng dư, có thể kích vào các số hoặc kích và ô trắng để kéo phôi tới kích thước yêu cầu

Hình 3.4: Điều chỉnh lượng dư gia công

Sau khi thiết lập xong lượng dư, ta nhấn OK ta được phôi như hình:

Hình 3.5: Phôi sau khi thiết lập lượng dư

Các nguyên công chi tiết

3.3.1 Lần gá 1 a) Thiết lập máy gia công Để thiết lập máy gia công cho chi tiết, ta tiến hành thực hiện các bước sau:

 Vào Work Center và chọn Mill khi phay hoặc (có thể chọn máy khác)

 Chọn loại máy, có thể chọn máy 3 trục, 4 trục, 5 trục Ở đây ta chọn máy 3 trục:

Hình 3.6: Thiết lập máy gia công b) Tạo gốc máy và mặt phẳng lùi dao

Hình 3.7: Thiết lập gốc máy gia công c) Thực hiện quá trình gia công

Trong phần Mill, chúng ta cần nhấp chuột vào và hoàn thành ít nhất các thông số liên quan đến Tool (dao), Reference (đối tượng gia công) và Parameters (thông số gia công) ở mỗi bước gia công.

Tiến hành thiết lập các thông số của dao: chọn Edit Tool Tên của dao bên

General phải trùng với bên Setting Sau khi thiết lập xong ta nhấn Apply và nhấn Ok

Hình 3.8: Thiết lập dao phay mặt đầu

Đầu tiên, chọn Geometry và sau đó chọn Mill surface để tạo mặt phẳng gia công Tiếp theo, chọn Extrude và tạo một mặt phẳng nằm sát với mặt trên của chi tiết Sau khi hoàn thành, nhấn OK để lưu lại.

Hình 3.9: Tạo mặt phẳng gia công

Tiếp theo ta vào Reference, vào Type chọn Surface, đưa trỏ chuột đến mặt phẳng cần gia công và nhấn chọn

Hình 3.10: Thiết lập mặt phẳng gia công

Vào Parameter để thiết lập tốc độ cắt, đường chạy dao,… sau đó nhấn OK

Hình 3.11: Thiết lập thông số chạy dao

Thực hiện các trình tự (a) thiết lập máy gia công và (b) tạo gốc máy và mặt phẳng lùi dao như ở gia công mặt trên

Thực hiện tương tự như lần gá 1

Trong phần Mill ta nhấp chuột vào để gia công biên dạng trên.

General phải trùng với bên Setting Sau khi thiết lập xong ta nhấn Apply và nhấn OK

Hình 3.12: Thiết lập dao phay biên dạng

Đầu tiên, chọn Geomatry và Mill surface để tạo mặt phẳng gia công biên dạng Sau đó, chọn Extrude và tạo một mặt phẳng sát với biên dạng của chi tiết Khi hoàn tất, nhấn OK.

Hình 3.13: Tạo mặt phẳng gia công biên dạng

Hình 3.14: Thiết lập mặt phẳng gia công biên dạng

 Bước 3: Phay hốc có chiều sâu 5mm

Trong phần Mill, khi nhấp chuột vào, mỗi bước gia công yêu cầu hoàn thành tối thiểu các thông số về Tool (dao), Reference (đối tượng gia công) và Parameters (thông số gia công).

General phải trùng với bên Setting Sau khi thiết lập xong ta nhấn Apply và nhấn Ok

Hình 3.16: Thiết lập dao phay hốc

Tiếp theo, chọn Geomatry và Mill Volume để tạo khối tiết diện cho gia công Sau đó, chọn Extrude và tạo một mặt phẳng với biên dạng hốc cần phay, đùn xuống 5mm cho đến khi chạm vào bề mặt của chi tiết Khi hoàn tất, nhấn OK để xác nhận.

Hình 3.17: Tạo tiết diện khối gia công hốc

Tiếp theo ta vào Reference, vào Type chọn Machining Reference, đưa trỏ chuột đến tiết diện cần gia công và nhấn chọn

Hình 3.18: Thiết lập tiết diện gia công hốc

 Bước 4: Khoan lỗ đường kính 20mm

Trong phần Mill ta nhấp chuột vào để gia công khoan lỗ.

Hình 3.20: Thiết lập thông số dao

Tiếp theo ta vào Reference, vào Type chọn Geomatry, đưa trỏ chuột đến lỗ cần gia công và nhấn chọn

Hình 3.21: Thiết lập lỗ gia công

Hình 3.22: Thiết lập thông số khoan lỗ

Để thực hiện gia công, trước tiên cần thiết lập máy gia công và tạo gốc máy cùng mặt phẳng lùi dao Sau đó, tiến hành quá trình gia công theo các bước đã được thiết lập.

Thực hiện các bước gia công hốc, gia công biên dạng giống như gia công mặt trên

Để thực hiện gia công, trước tiên cần thiết lập máy gia công và tạo gốc máy cùng mặt phẳng lùi dao Sau đó, tiến hành quá trình gia công theo các bước đã được xác định.

 Bước 1: Phay biên dạng bên

Trong phần Mill ta nhấp chuột vào để gia công biên dạng bên.

 Bước 2: Khoan lỗ đường kính 10mm

Trong phần Mill, nhấp chuột để gia công khoan lỗ Thiết lập các thông số của dao bằng cách chọn Edit Tool, đảm bảo tên dao trong phần General trùng khớp với phần Setting Sau khi hoàn tất thiết lập, nhấn Apply và sau đó nhấn OK.

Tiếp theo ta vào Reference, vào Type chọn Geomatry, đưa trỏ chuột đến lỗ cần gia công và nhấn chọn

Hình 3.27: Thiết lập lỗ gia công

Hình 3.28: Thiết lập thông số khoan lỗ

Trong phần Mill ta nhấp chuột vào để gia công biên dạng nghiêng.

Tiếp theo, chọn Geometry và Mill surface để tạo mặt phẳng gia công Sau đó, chọn Extrude và tạo một mặt phẳng nằm sát với mặt trên của chi tiết Khi hoàn tất, nhấn OK.

Hình 3.31: Chọn mặt phẳng gia công

 Bước 4: Phay biên dạng nghiêng còn lại

Thực hiện tương tự như bước 3

MÔ PHỎNG GIA CÔNG CHI TIẾT

Mô phỏng gia công chi tiết

 Vào phần Material Removal Simulation trên phần mềm CREO 5.0 để thực hiện quá trình mô phỏng gia công cho chi tiết thứ nhất

Hình 4.1: Quá trình mô phỏng gia công mặt đầu

Hình 4.3: Quá trình mô phỏng gia công biên dạng

Hình 4.4: Quá trình mô phỏng gia công hốc

Hỡnh 4.5: Quỏ trỡnh mụ phỏng gia cụng lỗ ỉ20

Hình 4.7: Quá trình mô phỏng gia công hốc

Hình 4.8: Quá trình mô phỏng gia công biên dạng bên

Hỡnh 4.9: Quỏ trỡnh mụ phỏng gia cụng lỗ ỉ10

Hình 4.10: Quá trình mô phỏng gia công biên dạng nghiêng

Mô phỏng lắp ráp hai chi tiết

Hình 4.11: Mô phỏng lắp ráp hai chi tiết

Xuất chương trình gia công file CN

Để lưu tệp CL trong trình quản lý quy trình, bạn cần chọn nguyên công, nhấp chuột phải, sau đó chọn "CL Player" Tiếp theo, vào "File" và chọn "Save as MCD", đồng thời lưu tệp CL Chọn ổ đĩa để lưu và nhấn "OK" Cuối cùng, hãy thay đổi các giá trị tốc độ quay và lượng tiến dao phay tinh trong mã code.

Tiêu đề	Thiết Kế-Mô Phỏng Gia Công Chi Tiết Thuộc Càng Đáp Của Máy Bay
Tác giả	Nguyễn Quang Minh
Người hướng dẫn	TS. Hoàng Văn Thạnh, ThS. Trần Minh Thông
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa
Chuyên ngành	Cơ Khí Hàng Không
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	9,93 MB