đồ án cad-cam-cnc thiết kế phân khuôn và lập trình gia công khuôn dập vỏ điện thoại sử dụng solidwork và solidcam

Đối với sinh viên cơ khí ngành việc tìm hiểu công nghệ điều khiển số để ứng dụng vào công cụ sản xuất chính xác là một phần trong chương trình học.Đồ án CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao

Lời nói đầu

Ngày nay sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật , yêu cầu càng cao về độ chính xác của các sản phẩm công nghiệp cũng như dân dụng Điều đó đặt ra một yêu cầu cao cho ngành cơ khí.

Đối với sinh viên cơ khí ngành việc tìm hiểu công nghệ điều khiển số

để ứng dụng vào công cụ sản xuất chính xác là một phần trong chương trình học.Đồ án CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao kiến thức về sản xuất chính xác.Đồng thời tạo ra sự tiếp cận với công việc sau này khi tham gia vào sản suất của nhà máy

Với đề tài “Thiết kế phân khuôn và lập trình gia công khuôn dập vỏ điện thoại sử dụng Solidwork và SolidCam” đã giúp em hiểu rõ về công nghệ này.Trong quá trình làm đề tài này em đã được được sự giúp đỡ của thầy Nguyễn Đắc Lực và các bạn trong lớp để hoàn thành đề tài.

Sinh viên thực hiện

Lê Quang Dân

Mục Lục

Chương1: GIỚI THIỆU VỀ CAD/CAM 3

I.Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC: 3

II Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong sản xuất sản phẩm 3

III Giới thiệu về chức năng của Solidwork và Solidcam trong CAD/CAM/CNC 4

Chương 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT CỦA CHI TIẾT 5

I.Sản phẩm chi tiết 5

II Tính năng kỹ thuật của chi tiết gia công 6

1.Chọn vật liệu làm khuôn 6

2.Phân tích các bước gia công chi tiết 6

3.Chọn máy gia công chi tiết 7

Chương 3: PHÂN KHUÔN CHI TIẾT 10

I Yêu cầu khuôn 10

II Phân khuôn chi tiêt 10

1 Bước 1: 10

2 Bước 2: 11

3 Bước 3: 12

4 Bước 4: 12

5 Bước 5: 13

7 Bước 7: 15

Chương 4 : LẬP TRÌNH GIA CÔNG VÀ XUẤT CHƯƠNG TRÌNH 15

I.Phân tích lập trình gia công 15

1 Bước 1: 15

2 Bước 2: 18

3 Bước 3: (Phay Thô mặt đáy) 19

4 Bước 4 (Phay tinh mặt đáy) 23

5 Bước 5 (Phay Thô mặt đầu ) 24

6 Bước 6 (Phay tinh mặt đầu) 25

7 Bước 7 (Phay thô chi tiết) 25

8 Bước 8 (Phay tinh mặt phẳng lòng khuôn) 28

9 Bước 9 (Phay tinh mặt lồi trong long khuôn) 29

10 Bước 10 (Kiểm tra sai số sau khi gia công) 30

III Gia công chi tiết khuôn dưới 31

IV.Xuất chương trình: 34

1.Chương trình gia công khuôn trên: 34

2.Chương trình gia công phần khuôn dưới 35

Chương1: GIỚI THIỆU VỀ CAD/CAMI.Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC:

Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo theo côngnghệ tiên tiến là liên kết các thành phần của qui trình sản xuất trong một hệthống tích hợp điều khiển bởi máy tính điện tử (Computer Integrated

Manufacturing - CIM)

Các thành phần của hệ thống CIM được quản lý và điều hành dựa trên cơ

sở dữ liệu trung tâm với thành phần quan trọng là các dữ liệu từ quá trình CAD

Kết quả của quá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu để thực hiện phântích kỹ thuật, lập qui trình chế tạo, gia công điều khiển số mà chính là dữ liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số như các loại máy công cụ, người máy,tay máy công nghiệp và các thiết bị phụ trợ khác

Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò quan trọng trong việc hình thànhbất kỳ một sản phẩm cơ khí nào

CAD/CAM là lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế và chế tạo trong đó máy tính điện tử được sử dụng để thực hiện một

số chức năng nhất định

CAD/CAM tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai dạng hoạt động: Thiết

kế và Chế tạo.

Tự động hoá thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp

người kỹ sư thiết kế, mô phỏng, phân tích và tối ưu hoá các giải pháp thiết kế

Tự động hoá chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hoá, điều

khiển và kiểm tra các nguyên công gia công

II Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong sản xuất sản phẩm

- Thiết kế mô phỏng hình học 3 chiều (3D) những hình

dạng phức tạp

- Giao tiếp với các thiết bị đo, quét toạ độ 3D thực hiện nhanh chóng các chức năng mô phỏng hình học từ dữ liệu số

- Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cấu lắp ghép

- Tạo bản vẽ và ghi kích thước tự động: có khả năng liên kết các bản vẽ 2D với mô hình 3D và ngược lại

- Liên kết với các chương trình tính toán thực hiện các chứcnăng phân tích kỹ thuật: tính biến dạng khuôn, mô phỏng dòng chảy vật liệu,trường áp suất, trường nhiệt độ, độ co rút vật liệu,

- Nội suy hình học, biên dịch các kiểu đường chạy dao

chính xác cho công nghệ gia công điều khiển số

- Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ hoạ chuẩn

- Xuất dữ liệu đồ hoạ 3D dưới dạng tập tin STL để giao tiếp với các thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể

III Giới thiệu về chức năng của Solidwork và Solidcam trong CAD/CAM/CNC

-Solidwork là một phần mềm đồ học giành cho cơ khí Đây là một phần mềm với gia diện trực quan và có nhiều tính năng nổi trội Solidwork có thể dùng để thiết kế 3D một các nhanh chóng và tiện lợi do có giao diện thân thiện với người dùng.Đây cũng là một trong những lý do mà em chọn

chương trình này để thực hiện đề tài của mình.Ngoài nhiệm vụ thiết kế 3D Solidwork cò có khả năng mô phỏng động lực học và mô phỏng các chuyển động với các yếu tố chúng ta có thể thiết lập từ thực tế bên ngoài

- Phân tích dao động.

- Phân tích nhiệt học

- Phân tích sự va chạm của các chi tiết

- Phân tích thuỷ khí động học ( thông qua bài toán phân tích lượng nước chảy qua cái robine và bố trí quạt thông gió cho CPU máy tính nhằm tản nhiệt tốt hơn)

- Phân tích quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn và mức độ gia nhiệt cần thiết cho quá trình đó

- Mô phỏng cánh tay Robot

-Chức năng Cam: Solidwork còn có model SolidCam dùng để lập trình gia công chi tiết SolidCam hổ trợ gia công 2,5D,3D, phay 5 trục ,và gia công bằng tia lửa điện …

Chương 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT CỦA CHI TIẾT

I.Sản phẩm chi tiết

Sản phẩm : Bánh Omni đa hướng loại đường kính 125mm

Trong thực tế thì bánh Omni có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau: kim loại, nhựa Trong đó thì vật liệu bằng nhựa vẫn chiếm đa số bởi giá thành rẻ, dễ dàng sản xuất hàng loạt.

Các yêu cầu cơ bản để sản xuất như sau: Bền , cứng, tính chịu mỏi tốt, có độ dai va đập…Từ yêu cầu đó ta có thể chọn ra 2 loại nhựa có thể sử dụng là: ABS và MELAMINE.

-ABS:

Cấu tạo gồm 3 đơn phân tử Acrylonnitrile, Butadiene, Styrence Các phân tử này ảnh hưởng đến tính chất của ABS: Tính cứng, tính bền với nhiệt độ và hóa chất là do Acrylonnitrile, tính dễ gia công, tính bền của Styrene, độ dẻo độ dai và

độ va đập là của Butadiene

Hình 2: Cấu trúc vật liệu ABS

Theo thông số kỹ thuật tra bảng thì vật liệu ABS có độ co rút là 0 4 %– 0.7%

Thường được sử dụng cho các vật dụng y tế và đồ dùng thường ngày.

Do tính chất này nên khi làm khuôn chúng ta phải kể đến độ co rút của vật liệu nhựa, để sản phẩm sau khi đúc ra thỏa mãn đúng yêu cầu đề ra.

Chi tiết cần đúc

Khuôn trên

Khuơn dưới

* Yêu cầu đối với khuôn đúc:

+ Có độ chính xác tương đối cao

+ Các lỗ đột bị biến dạng không đáng kể sau khi đột

+ Cĩ độ bền và tuổi thọ cao.

II Tính năng kỹ thuật của chi tiết gia cơng

1.Chọn vật liệu làm khuơn

* Chọn vật liệu

Vật liệu làm khuôn phải đảm bảo đúng với yêu cầu như độ bền, độmài mòn, tính chống nứt, khã năng chịu lực và biến dạng, đồng thời tuổithọ cao khi làm việc trong điều kiện liên tục Vì vậy ta chọn vật liệu chokhuôn gia công là thép dụng cụ hợp kim, theo tiêu chuẩn của Nhật kýhiệu là thép SKD11

2.Phân tích các bước gia công chi tiết

* Khuôn trên:

-Nhuyên công 1( Phay mặt đáy)

a Bươc1: Phay thô mặt đáy

b Bước 2: Phay tinh mặt đáy

-Nguyên công 2: (Phay mặt trên và phay lòng khuôn)

a Bước 1: Phay thô mặt trên

b Bước 2: Phay tinh mặt trên

c Bước 3:Phay thô lòng khuôn

d Bước 5: Phay tinh phần mặt phăng trong lòng khuôn

e Bước 6 : Phay tinh phần mặt cong trong lòng khuôn

* Khuôn dưới

- Nguyên công 1:

a Bươc1: Phay thô mặt đáy

b Bước 2: Phay tinh mặt đáy

-Nguyên công 2: (Phay mặt trên và phay lòng khuôn)

a Bước 1: Phay thô mặt trên

b Bước 2: Phay tinh mặt trên

c Bước 3:Phay thô lòng khuôn

d Bước 5: Phay tinh phần mặt phăng trong lòng khuôn

e Bước 6 : Phay tinh phần mặt cong trong lòng khuôn

3.Chọn máy gia công chi tiết

Không gian làm việc của máy

Giới hạn không gian làm làm việc theo phương X [mm] 300 Giới hạn không gian làm làm việc theo phương Y [mm] 200 Giới hạn không gian làm làm việc theo phương Z [mm] 300 Khoảng làm việc hiệu quả theo phương Z [mm] 200 Khoảng cách từ đầu trục chính đến bàn máy [mm] 285

Bàn máy

Tốc độ chạy dao (v s ) điều chỉnh vô cấp [m/ph] 04

Dẫn động bằng động cơ bước (theo 2 phương X, Y)

Trục chính của máy

Tốc độ vòng quay (thay đổi vô cấp tốc độ) [v/ph] 150 5000

Truyền dẫn bằng động cơ xoay chiều 3 pha

4.Chọn dao và thông số kỹ thuật của dao

b) Dao phay thô:

Chọn dao phay ngón EMXN4060-18-15- TH của Hitachi có các thông số sau:

N(rpm): 4000

Vc(mm/min): 280

Lưỡi :4

Ap:0.2Dc

c) Dao phay tinh mặt phẳng:

Chọn dao phay ngón EPP4060-TH của Hitachi có các thông số sau:

d) Dao phay tinh mặt cong :

Chọn dao phay ngón EPDB2030-10-TH của Hitachi có các thông số:

N(rpm) : 51000

Vf (in/min): 1940

Ap :0.02

Ae: 0.024

Chương 3: PHÂN KHUÔN CHI TIẾT

I Yêu cầu khuôn

II Phân khuôn chi tiêt

1 Bước 1:

Khởi động Solidwork vào File/open đến thư mục chứa chi tiêt cần tạo khuôn

2 Bước 2:

Chọn công cụ tạo khuôn có trên Tasbar hoặc vào Insert/Mold

Chọn Parting Lines để chọn đường tại đó khuôn phân ra

Sau đó chọn chi tiêt(1)

Tiếp theo chọn Draft Analysis(2)

Click chọn các đoạn thẳng tạo thành vòng khép kín(3)

Click chọn mặt phân khuôn (2)

Chọ giá trị 20 (3)

5 Bước 5:

Chọn Tool Slip trên thanh công cụ

Chọn mặt phẳng vẻ hình dáng khuôn ,Click lên Part Sufaces vừa tạo vè hình chữ nhật trong mặt phân khuôn (1)

7 Bước 7:

Vào Insert/Features/Move and Copy

Click phần khuôn cần tách và kéo

Thực hiện lần lược 2 khuôn

Chương 4 : LẬP TRÌNH GIA CÔNG VÀ XUẤT CHƯƠNG

TRÌNHI.Phân tích lập trình gia công

II.Gia công chi tiết khuôn trên

1 Bước 1:

Mở khuôn cần gia công

Chọn SolidCam/New/Mill

Trong CNC- Controller chọn hệ điều khiển FANUC

Trong Coordinate Sytem Click Define

Chọn Select face Tiếp tục chọn mặt phẳng làm gốc tọa độ

Click Ok Hiện lên hộp thoại các thông số của hệ tọa độ

Click Ok

Do ta cần phay mặt đáy làm chuẩn nên ta chọn thêm mặt phảng tọa độ thứ 2

Right Click MAC-1/Add

Tương tự như trên ta chọn mặt đáy tạo hệ tọa độ mới

Bây giờ có thêm

Tiếp tục Click Ok

2 Bước 2:

Trở về với menu ban đầu Click chọn Stock tạo phôi phay

Tiếp tục chọn Define

Click vào chi tiết

Tiếp tục chọn lớp dư của phôi so với chi tiết như hình

Sau đó Click Add box to CAD model

Trên cây công cụ bên phải có dạng

3 Bước 3: (Phay Thô mặt đáy)

Right Click vào CoordSys Manager /Open/chọn Possition-2 bỏ Possition-1Click Ok

Trên cây công cụ Right Click Operation/Add Operation/Face

Trong Geometry Click Define

Trong Base Geometry chọn Face rồi Click vào Define rồi Click vào mặt đáyTiếp tục Click Ok

Trong Default Tool Data chọn thông số như hình

Click Select

+ Công suất cắt:

Công suất cắt tính theo công thức:

60 1020

n D

Z B Sz t Cp Pz

.

10



Các hệ số Cp, x, y, n, w Tra theo bảng 5.6-5.39 Sổ tay công nghệ

n D

Z B Sz t Cp

n y x

871 2650

40

8 40 2 , 0 1 825 10

10

3 , 0 25

0

5 0 5 , 0 2 , 0

180 871



Trở về cửa sổ ban đầu chọn Lever/trong Face depth chọn 2

Trở về cửa sổ ban đầu chọn Technology

Click Save & Calculate

Click Simulate

Click play đựợc đường đi của dao như hình

Click Exit

Bây giờ trên cây công cụ có thêm

4 Bước 4 (Phay tinh mặt đáy)

Tương tự bước 3 nhưng chọn tốc độ quay là 2500 và

trong mục Technology chọn

5 Bước 5 (Phay Thô mặt đầu )

Right Click vào CoordSys Manager /Open/chọn Possition-1 bỏ Possition-2 bằng cách Click vào mặt đầu

Click Ok

Tương tự như phay mặt đấy ta dựoc đường chạy dao như hình

6 Bước 6 (Phay tinh mặt đầu)

Tương tự bước 3 nhưng chọn tốc độ quay là 2500 và trong mục Lever Up depht chọn -1.5 và Face depth chọn -2

Trên cây công cụ bây giờ cố thêm

7 Bước 7 (Phay thô chi tiết)

Right Click vào Operation /Add Operation/HSM

Xuất hiện cửa sổ

Trong Technology chọn Contour roughting

Trong Geometry /Click Define chọn solids

Tool chọn End Mill đường kính 6 mm

+ Công suất cắt:

Công suất cắt tính theo công thức:

60 1020

Z B Sz t Cp Pz

.

10



Các hệ số Cp, x, y, n, w Tra theo bảng 5.6-5.39 Sổ tay công nghệ

n D

Z B Sz t Cp

n y x

450 2650

40

8 40 15 , 0 5 , 0 825 10

10

3 , 0 25

0

5 0 5 , 0 2 , 0

210 450

Link Trong General chọn One way và

Click Save & Calculate

Click Simulate

Trong Solid Verify

8 Bước 8 (Phay tinh mặt phẳng lòng khuôn)

Right Click vào Operation /Add Operation/HSM

Trong Technology chọn Hirizontal machining

Tool chọn End Mill 6mm

Constraint boundaries /Created Automatic/Trong list chọn Auto-created silhouette

Passes chọn Wall Offset và Floor Offset 0

Link Trong General chọn One way

Click Save & Calculate

Click Simulate

9 Bước 9 (Phay tinh mặt lồi trong long khuôn)

Trong Technology chọn Constant Z machining

Tool chọn Ball Nose Mill 3mm

Passes chọn Wall Offset và Floor Offset 0 stepdown 0.01

Click Save & Calculate

Click Simulate

Trong chế độ Solid Verify

10 Bước 10 (Kiểm tra sai số sau khi gia công)

Chọn biểu tượng như trên hình

Xuất hiện cửa sổ

Click Execute

Mức độ sai số được thể hiện sai số 0.01mm

III Gia công chi tiết khuôn dưới

Thực hiện các bước tương tự như gia công khuôn trên ta có các bước gia công như sau:

- Phay thô và tinh mặt đáy định vị (Operration/Add operation/Face)

- Chọn dao và các thông số khác giống như gia công khuôn trên

3 Bước 3:

- Phay thô và tinh mặt đáy định vị (Operration/Add operation/Face)

- Chọn dao và các thông số khác giống như gia công khuôn trên

4 Bước 4:

- Phay thô lòng khuôn :

+ Operation/Add operation/HSM

-Tenology: Chọn Contoun roughing

- Tool : Chọn dao Bull Nose Mill đường kính 6mm

+ Link down : 0.254+N: 1500

-Click Save & Calculater

6.Bước 6:

- Phay tinh phần mặt cong:

- Operation/Add operation/HSM

+Geometry : chọn vào Fillets

+ Technology : Constant Z machining

+Tool : chọn dao Ball Nose Mill có

đường kính 1mm

Sau khi gia công:

IV.Xuất chương trình:

1.Chương trình gia công khuôn trên:

G3 X-19.2 Y26.6 R-9.3 G1 X150.8

G2 X150.8 Y8 R-9.3 G1 X-19.2

G0 Z10.

( -) (Phay thô mặt đầu) ( -) X-19.2 Y63.8 Z10.

Z4.

G1 Z0.5 F1524 X150.8 F1200 Y45.2

X-19.2 Y26.6 X150.8 Y8.

X-19.2 G0 Z10.

( -) (Phay tinh mặt đầu ) ( -) X-19.2 Y63.8 Z10.

Z2.

G1 Z0 F1523.996 X150.8 F1199.996 Y45.2

X-19.2 Y26.6

( -) X-20 Y-20 Z50.

X66.701 Y35.496 Z11.876 G1 X67.064 Y35.729 Z11.653 F6000 X67.371 Y35.926 Z11.333

G91 G28 Z0 G90

M01 N4 M6 T13 ( Thay dao số 13 có đường kính 0.5 mm)

G90 G00 G40 G54 G43 H13 D43 G0 X-20 Y-20 Z50 S1000 M3

M8 ( -) (Phay tinh phần mặt cong ) ( -) X-20 Y-20 Z50.

X65.12 Y60.891 Z11.902 G1 X65.449 Y61.204 Z11.689 F6000 X65.729 Y61.47 Z11.369

X11.997 Y16.203

X-20 Y-20 Z50.

M30

2.Chương trình gia công phần khuôn dưới

( -) (CT gia công thô mặt đầu) ( -) X-19.2 Y63.8 Z10.

Z4.

G1 Z0.5 F33 X150.8 F100 Y45.2 F200 X-19.2 F100 Y26.6 F200 X150.8 F100 Y8 F200 X-19.2 F100 G0 Z10.

( -) (CT gia công tinh mặt đầu) ( -) X-19.2 Y63.8 Z10.

Z2.

G43 H6 D36 G0 X-20 Y-20 Z50 S1000 M3

M8 ( -) (Phay tinh phần mặt phẳng ) ( -) X-20 Y-20 Z50.

X72.223 Y37.195 Z11.887 G1 X72.598 Y37.427 Z11.668 F6000

G3 X73.36 Y35.9 R0.021 X-20 Y-20 Z50.

G91 G28 Z0 G90

M01 N4 M6 T7 (Thay dao số 7 có đường kính D= 1mm) G90 G00 G40 G54

G43 H7 D37 G0 X-20 Y-20 Z50 S1000 M3

M8 ( -) (Gia công tinh phần mặt cong ) ( -)

X-20 Y-20 Z50.

X50.656 Y33.472 .

X102.826 Y12.114 Z11.916 X-20 Y-20 Z50.

M30