YÊU CẦU: Nội dung của đồ án phải đảm bảo được các yêu cầu sau: - Chi tiết được chọn để thiết kế và lập trình gia công trên máy công cụ CNC phải cóhình dáng bề mặt phức tạp, không gia côn
Trang 1 Đề tài: THIẾT KẾ PHÂN KHUÔN VÀ GIA CÔNG KHUÔN YÊN SAU XE ĐẠP
Trang 2Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
YÊU CẦU ĐỒ ÁN CAD/CAM/CNC 3
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAD/CAM/CNC 5
1.1 Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC 5
1.2 Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong việc thiết kế chế tạo sản phẩm 5
1.3 Giới thiệu chung về chức năng của ProE trong tổ hợp CAD/CAM/CNC 6
CHƯƠNG II PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT 8
2.1 Lựa chọn chi tiết 8
2.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết 8
2.3 Thiết kế chi tiết 9
CHƯƠNG III PHÂN KHUÔN VÀ LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG 10
3.1 Phân khuôn 10
3.2 Lập quy trình công nghệ gia công 16
3.2.1 Khả năng công nghệ gia công chi tiết 16
3.2.2 Chọn máy và các thông số kỹ thuật của máy 17
3.2.2.1 Chọn máy 17
3.2.2.2 Thông số kỹ thuật 17
3.2.3 Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công 18
3.2.4 Chọn dao và các thông số công nghệ 18
3.2.4.1 Nguyên công 1 18
3.2.4.2 Nguyên công 2 20
CHƯƠNG IV LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT 25
4.1 Phân tích lập trình gia công 25
4.2 Tạo phôi chi tiết 25
4.3 Lập trình gia công 26
4.4 Xuất chương trình gia công 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO 47
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển rộng khắp và đạt được nhữngthành tựu to lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực tự động hóa sản xuất Việcứng dụng tin học và điều khiển vào trong các loại máy cắt kim loại khiến cho chúng có độtin cậy với tốc độ xử lí nhanh hơn và giá thành hạ hơn Trong dây chuyền sản xuất linh hoạtthì máy điều kiển số CNC (Computer Numerical Control) đóng vai trò rất quan trọng Sửdụng máy công cụ điều khiển số (CNC) cho phép giảm quá trình gia công chi tiết, nâng cao
độ chính xác gia công và hiệu kinh tế đồng thời rút ngắn được quá trình sản xuất
Chính vì những ưu điểm vượt bật đó, các máy CNC ngày càng được sử dụng rộng rãitrong nhiều lĩnh vực gia công chính xác Việc nắm bắt và sử dụng các máy công cụ điềukhiển số trở thành ưu tiên hàng đầu đối với các cán bộ khoa học cũng như sinh viên cáctrường kĩ thuật Với yêu cầu thực tế đó việc đào tạo về lĩnh vực CNC trong trường Đại họcBách khoa Đà Nẵng đang rất được quan tâm và đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể
Nằm trong sự định hướng trên là đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC Mục tiêu chủ yếucủa đồ án môn học này là giúp cho sinh viên vận dụng các kiến thức đã học, ứng dụng máytính để thiết kế và lập trình gia công chi tiết trên máy công cụ CNC
Do thời gian hoàn thành đồ án quá ngắn và đây là một lĩnh vực còn mới mẻ cũng như
sự hạn chế của bản thân nên chắc chắn đồ án còn có nhiều thiếu sót, kính mong các thầy góp
ý để dần hoàn thiện hơn Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Đình Sơn đãhướng dẫn, giúp đỡ chúng em rất nhiều trong tiến trình hoàn thành đồ án này
Đà Nẵng, ngày 1, tháng 3, năm 2013
Sinh viên thưc hiện
Trang 4Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
YÊU CẦU ĐỒ ÁN CAD/CAM/CNC
I MỤC ĐÍCH:
Giúp cho sinh viên vận dụng các kiến thức đã học, ứng dụng máy tính để thiết kế vàlập trình gia công chi tiết trên máy công cụ CNC
II YÊU CẦU:
Nội dung của đồ án phải đảm bảo được các yêu cầu sau:
- Chi tiết được chọn để thiết kế và lập trình gia công trên máy công cụ CNC phải cóhình dáng bề mặt phức tạp, không gia công được hoặc gia công không đạt được các yêu cầu
kỹ thuật cho trước trên máy công cụ vạn năng
- Bề mặt gia công có thể kết hợp nhiều bước công nghệ cho một nguyên công
III NỘI DUNG:
A PHẦN THUYẾT MINH
1 Phân tích và thiết kế chi tiết (đối tượng để thiết kế và lập trình gia công)
1.1 Lựa chọn chi tiết:
Có thể chọn đối tượng chi tiết thuộc một trong các dạng sản phẩm sau:
- Chi tiết là một bộ phận chính của các khuôn dập, khuôn dập vuốt, khuôn đúc,khuôn ép để tạo ra các sản phẩm nhựa, composite hoặc các sản phẩm cơ khí,
- Chi tiết có hình dạng bề mặt phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao như: Turbin thủylực, khí nén, chân vịt tàu thủy…
- Chi tiết yêu cầu độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, yêu cầu phải tích hợp nhiềubước công nghệ trên một nguyên công khi thực hiện gia công chế tạo
1.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết:
Tùy thuộc vào chi tiết được lựa chọn để làm đối tượng thiết kế, tiến hành phân tích
kỹ thuật và các yêu cầu làm việc cho phù hợp Trên cơ sở đó chọn vật liệu chi tiết và đưa racác quy định về yêu cầu kỹ thuật
1.3 Thiết kế chi tiết:
Sử dụng một trong các phần mềm CAD/CAM để thiết kế chi tiết (Pro_E, Esprit,Solidwork, MasterCAM )
2 Lập quy trình công nghệ gia công:
2.1 Phân tích khả năng công nghệ để gia công chi tiết
Trên cơ sở các dữ liệu về hình dáng hình học, độ chính xác, độ bóng bề mặt và vậtliệu của chi tiết, tiến hành phân tích các khả năng có thể gia công được trên máy công cụCNC phù hợp
2.2 Lựa chọn máy và nêu các thông số kỹ thuật của máy
2.3 Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công
2.4 Lựa chọn dao phù hợp cho từng bước công nghệ hoặc nguyên công
Trang 5gia công qua file NC phù hợp với máy đã chọn để gia công chi tiết (các hệ điều khiển máynhư: FANUC, SINUMERIK, HEIDENHAIN, )
4 Mô phỏng gia công:
Mô phỏng quá trình gia công trên các phần mềm CAD/CAM hoặc các phần mềmCNC
B PHẦN BẢN VẼ
1 Bản vẽ chi tiết (A3 hoặc A4):
Thể hiện đầy đủ các hình chiếu, hình cắt, mặt cắt cho các chi tiết, thể hiện đầy đủkích thước và yêu cầu kỹ thuật (trong trường hợp cần thiết có thể có thêm hình vẽ 3D củachi tiết)
2 Bản vẽ nguyên công (A0 hoặc A1):
Thể hiện các bước công nghệ hoặc nguyên công của chi tiết, thể hiện đầy đủ hệ tọa
độ lập trình, các thông số công nghệ, dao, máy, công suất cắt và các yêu cầu kỹ thuật đạtđược
IV CÁC YÊU CẦU CHUNG
1 Thuyết minh:
Trình bày khoảng 30 - 40 trang nội dung( không tính trang phụ bìa, lời nói đầu, tàiliệu tham khảo và mục lục) trên khổ giấy A4 in một mặt, chừa lề trên (20 mm), lề dưới (20mm), lề trái (25 mm), lề phải (15 mm), font chữ Times New Roman (Size 13)
2 Bản vẽ:
Vẽ đúng theo tiêu chuẩn Việt Nam về vẽ kỹ thuật (nét vẽ, khung tên, nội dung ghitrên khung tên, khổ giấy)
Trang 6Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
1.1Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC
CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing) là thuật ngữchỉ việc thiết kế và chế tạo được hổ trợ bởi máy tính Công nghệ CAD/CAM sử dụng máytính để thực hiện một số chức năng nhất định trong thiết kế và chế tạo Công nghệ này đangđược phát triển theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất, CAD/CAM sẽ tạo ra một nền tảngcông nghệ cho việc tích hợp máy tính trong sản xuất
CAD (Computer Aided Design) là việc sử dụng hệ thống máy tính để hổ trợ trong xâydựng, sửa đổi, phân tích hay tối ưu hoá Hệ thống máy tính bao gồm phần mềm và phầncứng được sử dụng để thực thi các chức năng thiết kế chuyên ngành Phần cứng CAD gồmcó: máy tính, cổng đồ hoạ, bàn phím và các thiết bị ngoại vi khác Phần mềm CAD gồm cócác chương trình thiết kế đồ hoạ, chương trình ứng dụng hổ trợ các chức năng kỹ thuật chongười sử dụng như: phân tích lực ứng suất của các bộ phận, phản ứng động lực học của các
cơ cấu, các tính toán truyền nhiệt và lập trình bộ điều khiển số
CAM (Computer Aided Manufacturing) là việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kếhoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp hay giántiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất
CNC (Computer Numerical Controlled): Trước đây các chương trình điều khiển NCđều phải thực hiện thông qua băng đục lỗ, điều khển phải có bộ lọc để giải mã cung cấp cáctín hiệu điều khiển cho các trục máy với cách này có nhiều hạn chế, mất thời gian, cácchưong trình phải viết lại và dung lượng bé Chương trình CNC đã khắc phục được cácnhược điểm đó bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ Cho đến nay, CNC đãxuất hiện trong hầu hết các ngành công nghiệp, đây là lĩnh vực có sự kết hợp chặt chẽ giữamáy tính và máy công cụ
1.2Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong việc thiết kế chế tạo sản phẩm
Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu của khoa học kỷ thuật vào quá trình sản xuấtrất mạnh mẽ.Thay vào việc phải công nhân phải trực tiếp đứng máy gia công thì ngày nay
Trang 7Ứng dụng CAD/CAM/CNC để tổ chức sản xuất kèm theo đó là các phần mềm ứng dụng đểlập trình và điều khiển máy.
Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trong chươngtrình phần mềm Giúp tránh được nhũng sai sót có thể xẩy ra
Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể coi là một tiêu chí đánh giá sự phát triển củanền công nghiệp Hiện nay, các sản phẩm trong các ngành công nghiệp được chế tạo bằngviệc sử dụng các hệ thống khuôn mẫu khác nhau Sản phẩm khuôn mẫu thuộc loại sản phẩm
Cơ - Tin - Điện tử (Mechatronics) kỹ thuật cao, việc ứng dụng công nghệ thông tin vàocông nghiệp khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau:
- Hoàn thiện và phát triển phàn cứng đièu khiển số CNC, phát triển phần mềm theohướng: đơn giản trong lập trình, tích hợp nhiều tính năng và giao diện linh hoạt, thuận lợi
- Xây dựng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE trợ giúp trong thiết kế và chếtạo khuôn mẫu Hướng phát triển của hệ thống tích hợp CAD/CAM là sẽ bổ sung các môhình thiết kế, cập nhật thêm các phương pháp gia công chính xác, hiệu quả và hiện đại.Phát triển các phần mềm trợ giúp thiết kế, tính toán, kiểm định và mô phỏng Hướng pháttriển này mới mẽ và đang được đầu tư ưu tiên hàng đầu
- Ứng dụng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CNC hiện nay đang là thị trườngmua bán và ứng dụng khá sôi động Có thể nói rằng: không có phần mềm CAD/CAM thìkhông thể thiết kế và chế tạo khuôn mẫu phức tạp, có độ chính xác cao
- Trong công nghệ chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ cao thì công nghệ thông tinđược ứng dụng rất có hiệu quả và đóng vai trò quan trọng quyết định trong ngành Cơ- điện
tử Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong gia công cơ khí bằng các thiết bị điều khiển số
là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn trong đào tạo cũng như trong sản xuất cơ khí
Trang 8Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
- Modul Sketcher: Sketcher 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).Tuy nhiên, do kế thừa đợc các công cụ vẽ của CAD truyền thống, lại được bổ sung công cụtham số hoá, Sketcher của CAD hiện đại trở thành công cụ vẽ mạnh và linh hoạt để tạo racác bản vẽ kỹ thuật Người ta thờng dùng Sketcher để tạo các bản vẽ đơn giản
- 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 Manufacturing: Thiết kế mô phỏng tách khuôn và gia công.
Trang 9CHƯƠNG II PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT
2.1Lựa chọn chi tiết
Sản phẩm của quá trình sản xuất là chi tiết yên sau xe đạp Chi tiết này được lắp ráptrên khung của yên sau xe và chịu tải trọng không lớn Quá trình hình thành chi tiết bao gồmcác giai đoạn như sau: Đột tấm kim loại có hình dáng gần giống với chi tiết sau đó dập cácmép để tạo thành chi tiết hoàn chỉnh
Sản phẩm
Trên cơ sở các yêu cầu kỹ thuật, hình dáng của chi tiết, chúng ta có thể chọn phươngpháp đột dập để chế tạo chi tiết Vì vậy, trong cơ cấu máy cần phải có hai khuôn, một khuônchuyển động tạo xung lực dập và một khuôn tĩnh để tạo hình dáng chi tiết
Để thiết kế bộ khuôn dập này trên thực tến là một vấn đề khá phức tạp Trong phạm vi
đồ án môn học, chúng em chỉ có thể giới thiệu cách tách khuôn trên phần mềm ProE và giacông bộ khuôn đó trên phần mềm này
2.2Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết
Trang 10Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
tính chống nứt, khã năng chịu lực và biến dạng, đồng thời tuổi thọ cao khi làm việc trongđiều kiện liên tục Vì vậy ta chọn vật liệu cho khuôn gia công là thép dụng cụ hợp kim, theotiêu chuẩn của Nhật ký hiệu là thép SKD11
Các măt cạnh có dung sai không vượt quá 0,02mm được biểu diễn ở bản vẽ công nghệ
2.3Thiết kế chi tiết
Bằng phần mềm AUTOCAD 2013 và một số tài liệu tham khảo, ta thiết kế và xâydựng bản vẽ chi tiết khuôn dưới như hình:
Bản vẽ chi tiết khuôn dưới (tỉ lệ 1:2)
Trang 11- Dung sai các bề mặt còn lại không quá 0.02 mm
CHƯƠNG III PHÂN KHUÔN VÀ LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
GIA CÔNG
3.1Phân khuôn
Bước1: Vào file/new: Xuất hiện hộp thoại New, trong type chọn Manufacturing,
trong Sub-type chọn Mold Cavity Đặt tên trong mục Name, tick chon Use default
Bước 2: Lấy chi tiết để tách khuôn
Các bước thực hiện như sau:
Thực hiện từ trái sang phải và trên xuống
Trang 12Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Trang 13 Bước 3: Tạo phôi:
Các bước thực hiện:
- Tạo phôi bằng phương pháp tạo solid-part
- Chọn mặt trên cùng làm mặt phẳng vẽ phác và đùn về 2 phía
Trang 14Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Vẽ phác thảo và tạo chi tiết giống như tạo chi tiết bình thường Chi tiết phôi
Bước 4: Tạo mặt phân khuôn:
Các bước thực hiện:
Trang 15 Bước 5: Tách khuôn:
Các bước thực hiện
Trang 16Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Trang 18Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
3.2Lập quy trình công nghệ gia công
1Khả năng công nghệ gia công chi tiết
Từ chi tiết đã cho có thể nói rằng chi tiết này hoàn toàn có thể tạo ra chỉ trên máy phayCNC 3 trục với hai lần gá đặt Ngoài ra có thể gia công trên các trung tâm gia công tiệnphay với chất lượng và độ chính xác cao nhưng giá thành của chi tiết sẽ rất cao
Chi tiết trên có thể gia công với 2 nguyên công chính gồm 7 bước và có thể tập trungtrong 2 lần gá đặt, cùng một số loại dao chuyên dụng sẽ được nêu trong phần chọn dao Theo kết cấu của sản phẩm, cũng như yêu cầu về mặt kỹ thuật thì việc chọn chuẩnđóng vai trò quan trọng trong việc gia công Nếu chọn chuẩn không hợp lý sẽ sinh ra sai sốchuẩn dẫn đến ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của kích thước khi gia công Để làm tốtđiều này, ta phải xác định gốc kích thước và hướng kích thước một cách hợp lý Bên cạnh
đó việc chọn chuẩn phải bảo đảm hai chỉ tiêu sau:
- Chất lượng của chi tiết trong quá trình gia công
- Nâng cao năng xuất và giảm giá thành
Từ những phân tích trên ta áp dụng vào chi tiết, theo yêu cầu và kết cấu ta chọn mặtđáy để làm chuẩn tinh thống nhất trong suốt quá trình gia công, hướng kích thước từ dướilên trên
Trang 192Chọn máy và các thông số kỹ thuật của máy
- Khoảng cách theo chiều dọc từ mũi trục chính tới bàn máy: 120-630 (mm)
- Khoảng cách theo chiều dọc từ mũi trục chính tới mặt cột: 550 (mm)
Trang 20Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
- Công cụ lựa chọn 2 chiều
- Thân dao BT 40
- Khả năng tự động thay đổi dụng cụ: 16 dụng cụ
3Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công
Trên cơ sở các dữ liệu về hình dáng hình học, độ chính xác, độ bóng bề mặt và vật liệucủa chi tiết ta chọn các bước gia công như sau:
- Bước 1: Phay thô
- Bước 2: Phay tinh
- Bước 1: Phay thô mặt phân khuôn
- Bước 2: Phay thô lòng khuôn
- Bước 3: Phay tinh mặt phân khuôn
- Bước 4: Phay tinh mặt phẳng lòng khuôn
- Bước 5: Phay bán tinh mặt cong lòng khuôn
- Bước 6: Phay tinh mặt cong lòng khuôn
- Bước 7: Khoan lỗ chứa chốt định vị Φ9.8
- Bước 8: Doa lỗ chứa chốt định vị Φ10
(Xem bản vẽ các nguyên công)
4Chọn dao và các thông số công nghệ
3.2.1.3Nguyên công 1
Trang 22Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Bước 1: Phay thô mặt phân khuôn
Chọn dao và chế độ cắt giống như phay thô mặt chuẩn định vị
Bước 2: Phay thô lòng khuôn
Trang 23 Bước 3: Phay tinh mặt phân khuôn
Chọn dao và chế độ cắt giống phay tinh mặt chuẩn định vị
Bước 4: Phay tinh mặt phẳng lòng khuôn
Chọn dao giống phay thô lòng khuôn
Chế độ cắt:
- Vận tốc cắt Vc = 210 m/phút
- Lượng chạy dao răng fz = 0.051mm/z
- Lượng ăn dao ngang ap = 0.2 mm
- Tốc độ quay trục chính n = 2800 vòng/phút
Bước 5&6: Phay bán tinh và phay tinh mặt cong lòng khuôn
Chọn dao VC2PSB0250
Trang 24Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Trang 26Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Chế độ cắt:
- Vận tốc cắt Vc = 210 m/phút
- Lượng chạy dao răng fz = 0.1 mm/z
- Lượng ăn dao ngang ap = 0.2 mm
- Tốc độ quay trục chính n = 2800 vòng/phút
