đồ án công nghệ cad cam cnc đề tài thiết kế khuôn bàn xoa

Sản phẩm khuôn mẫu hiện nay là các sản phẩm cơ điện tử kỹ thuậtcao,việc ứng dụng công nghệ thông tin vào khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau: -Hoàn thiện và phát triển phần cứng số điề

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỷ thuật, người ta đã áp dụng cácthành tựu của khoa học và đời sống và sản xuất Cũng như đối với các ghành khoa họckhác, nghành cơ khí cũng áp dụng rất nhiều tành tựu về khoa học đặc biệt là điều khiển

số Phần lớn các máy móc trong công nghiệp hiện đại ngày nay đều sử dụng máy điềukhiển số

Đối với sinh viên nghành cơ khí, việc tìm hiểu các chương trình điều khiển sốhay tham gia vào quá trình lập trình là việc làm có ý nghĩa nhằm giúp cho sinh viên nắmđược các kiến thức hiện đại cũng như hiểu được bản chất của các máy điều khiển số Vìvậy thông qua việc làm Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao kiếnthức cho sinh viên

Trong khuôn khổ đồ án này chúng em sẽ thực hiện đề tài để thiết kế “khuôn bàn xoa” .Đề tài có ý nghĩa trong cuộc sống, trong suốt quá trình làm đồ án chúng em cũng

tham khỏa nhiều tài liệu liên quan cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo Trần Đình Sơn

đã giúp em hoàn thành đồ án này Em xin cảm ơn!

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Lâm

Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG1.1 Vai trò của CAD_CAD_CNC:

CAD_CAM (computer aided design/ computer aided manufacturing) là thuật ngữchỉ việc thiết kế và chế tạo trên máy tính.Sử dụng máy tính để thực hiện một số chứcnăng nhất định trong thiết kế và chế tạo CAD_CAM sẻ tạo ra một nền tảng công nghệcho việc tích hợp máy tính trong sản xuất

CAD(Computer Aided Design ) là việc sử dụng hệ thống may tính để hổ trợ xâydựng,phân tích hay tối ưu hóa

CAM (Computer Aided Manufacturing) là việc sử dụng hệ thống máy tính để lập

kế hoạch quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp haygián tiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất

CNC(Computer Numerical Controlled ) trước đây các chương trình điều khiển

NC đều thực hiện thông qua băng đục lổ,điều khiển phải có bộ lọc để cung cấp giải mãtín hiệu điều khiển cho các trục máy,với cách này có nhiều hạn chế,tốn thời gian,cácchương trình phải viết lại và dung lượng bé.Chương trình CNC đã khắc phục các nhượcđiểm đó bằng cách đọc hằng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ.Cho đến nay chương trìnhCNC đã xuất hiện trong hầu hết các ngành công nghiệp,đây là lĩnh vực có sự kết hợpchặt chẻ giữa máy tính và máy công cụ

1.2 Ứng dụng CAD_CAM trong thiết kế và chế tạo sản phẩm:

Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ vào sản xuất rất mạnh

mẽ Ngày nay,nhiều máy công cụ đã được thay bằng máy CNC.Ứng dụngCAD_CAM_CNC để tổ chức sản xuất kèm theo đó là các phần mềm ứng dụng để lậptrình và điều khiển máy

Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trên máy bằngcác phần mềm giúp tránh được các sai sót có thể xảy ra

Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể được coi là tiêu chí đánh giá sự phát triểncủa nền công nghiệp Sản phẩm khuôn mẫu hiện nay là các sản phẩm cơ điện tử kỹ thuậtcao,việc ứng dụng công nghệ thông tin vào khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau: -Hoàn thiện và phát triển phần cứng số điều khiển CNC,phát triển phần mềm theohướng đơn giản trong lập trình,tích hợp nhiều tính năng ,giao diện linh hoạt,thuận lợi -Ứng dụng hệ thống các phần mềm tích hợp CAD_CAM_CNC đang là thị trươngmua bán và ứng dụng khá sôi động.Nếu không có phần mềm CAD_CAM thì không thểthiết kế và chế tạo các khuôn mẫu phức tạp có độ chính xác cao.

Trong việc chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ cao thì việc ứng dụng công nghệthông tin rất có hiệu quả và đóng vai trò quyết định quan trọng 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 cơkhí

1.3 Giới thiệu chung về chức năng của PROE trong tổ hợp CAD CAM CNC:

Phần mềm PROE là phần mềm tích hợp đầy đủ các tính năng thiết kế và mô phỏngquá trình gia công chi tiết, với chức năng như vậy chúng ta có thể sử dụng các chươngtrình đã được lập trình bằng phần mềm này để kết nối nhập vào bộ điều khiển máyCNC, hay quan sát quá trình gia công trước khi đi vào gia công thực tế

Trong phần mềm PROE có nhiều modun khác nhau,sau đây là một số module dùng

để thiết kế chi tiết, phân khuôn và lập trình gia công

Chương II: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT2.1 Lựa chọn chi tiết:

-Các chi tiết gia công trên máy CNC thì yêu cầu độ chính xác và độ nhám bề mặtcao, do đó không thể gia công được trên các may công cụ thông thường.Gồm các chitiết:

+ 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

Trong khuôn khổ đồ án này chúng em sẽ thực hiện đề tài để thiết kế khuôn “bàn xoa”.

2.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của khuôn bàn xoa.

a) Điều kiện làm việc:

+ Khuôn thổi nhựa nên có nhiệt độ dòng keo cao

+ Chịu tác dụng hóa học của dòng chất lỏng gây ra trên bề mặt khuôn

+Vật liệu làm khuôn yêu cầu phải có dộ bền cao và ít bị mài mòn

+ Lực va đập do dóng khuôn từ 10 – 200KN

b) Phân tích các yêu cầu kỹ thuật:

+ Chi tiết khuôn là phần tạo hình bề mặt bàn xoa do đó yêu cầu dộ chính xác cao+ Mặt phân khuôn đòi hỏi độ bóng và chính xác để đảm bảo độ kín khít,khôngtạo bavia cho sản phẩm

c) Vật liệu và cơ tính yêu cầu:

- Vật liệu chế tạo là hết sức quan trọng bởi vì nó liên quan đến tuổi thọ của khuôn,

độ chính xác gia công, tốc độ giải nhiệt…khi trộn vật liệu thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Vật liệu dễ tìm, tính gia công tốt+Tính chịu mài mòn,chịu ăn mòn cao

+ Thoát nhiệt đễ dàng, ít biến dạng do nhiệt độ

Do các yêu cầu trên nên vật liệu tôi sử dụng để gia công chi tiết này là thép C45

có các thông số sau:

+ Giới hạn bền: δb= 610 MN\m2+ Giới hạn chảy: δc= 360 MN\m2+ Độ cứng : HB = 190 HB

2.3 Thiết kế bàn xoa:

- Để thiết kế chi tiết này em dùng phần mềm Pro Engineer Wildfire 5.0 (ProE 5)

- Khởi động phần mềm ProE 5 bằng cách kích đúp chuột vào biểu tượng trên màn hình nền Desktop

- Sau đó chọn Module Part như hình dưới :

Trong Module Part ta vẽ được hình như sau:

2.4 Quá trình tách khuôn.

2.4.1 Tạo phôi khuôn.

Vào New/Manufacturing/Mold Cavity Đặt tên cho quá trình là TACH-KHUON OK

Xuất hiện Menu Manager Để lấy chi tiết đã vẽ xong trong phần Module Part,tavào MOLD/Mold Model/Locate RefPart Tìm đường dẫn tới chỗ ta đã lưu để lấy chi tiếtra.

Nhưng trước khi lấy chi tiết ta phải thiết lập lại gốc tọa độ cho chi tiết sao chotrục Z hướng lên trên ,đó cũng là hướng để tách khuôn

Tạo phôi khuôn ta vào MOLD/Mold Model/Creat /Workpiece/Manual (Đặt têncho phôi)/OK/Creat feature/OK Tạo phôi có kích thước 600*300*200

2.4.2 Tạo mặt phân khuôn cho phôi.

Vào menu Parting Surface:

2.4.3 Tạo các thể tích từ các mặt phân khuôn đã có để định hình bộ khuôn

Sau khi đã có mặt phân khuôn ta tạo các thể tích khuôn từ các mặt phân khuôn

hiện có để định hình

Ta tạo các thể tích từ các mặt phân khuôn đã có để định hình bộ khuôn

+ Chọn Mode Volume /split/ two volume/ All wrkpcs /Done và pick vào măt side 2rồi nhấn done thì hệ thống hiện sáng phần thể tích khuôn tạo ra và càn ta đặt tên cho nó + Nếu tiếp tục muốn tạo các thể tích nhỏ hơn trong phần thể tích đã tạo ra thì ta vàoMode Volume/ split/ two volume/ Mode Volume /done

Để bung các thể tích thành các phần tử khuôn bằng lệnh Extract và mô phỏng mởkhuôn kiểm tra lấy sản phẩm:

-Chọn Mold componen / Extract / chọn tất cả các phần tử

2.4.4.Mở khuôn.

Vào menu MOLD/Mold Opening để mở khuôn

-Chọn Mold Opening / Define Step / Define Move / Chọn phần khuôn và phương mởkhuôn của phần tử đó / Done

Chương III: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

3.1 Phân tích khả năng công nghệ để gia công chi tiết:

- Trong các dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, qui trình công nghệ được xâydựng theo nguyên tắc phân tán hoặc tập trung nguyên công Do mỗi máy thực hiện một

nguyên công thì qui trình công nghệ được chia ra các nguyên công đơn giản có thời giannhịp như nhau hoặc bôi số của nhiều.

- Theo nguyên tắc chung nguyên công thì qui trình công nghệ thực hiện trên máyphay CNC – MORISEIKI MITSUBISHI MELDAS tự động Dựa vào nguyên tắc trên taphân loại phương án gia công theo các đặc điểm sau:

- Nguyên công: Tấm khuôn dưới có bạc dẫn hướng

- Dạng sản xuất: hàng khối

- Gia công nhiều vị trí ứng với nhiều bước công nghệ

- Gia công bằng nhiều loại dao

- Phương pháp gia công tuần tự

Đây là dạng sản xuất hàng loạt vừa, để chuyên môn hóa cao và đạt năng suất caotrong điều kiện Việt Nam đường lối công nghệ thích hợp là phân tán nguyên công Ởđây là máy CNC kết hợp với đồ gá chuyên dung

3.2 Lựa chọn máy và nêu các thông số kỹ thuật của máy:

Lựa chợn máy phay : EMCO CONCEPTMILL- 450

b)Thông số kỹ thuật:

Không gian làm việc của máy

Giới hạn không gian làm việc theo phương X [mm] 600

Giới hạn không gian làm việc theo phương Y [mm] 500

Giới hạn không gian làm việc theo phương Z [mm] 500

Khoảng làm việc hiệu quả theo phương Z [mm] 250

Các hệ điều khiển dùng trong máy Fanuc/Siemens/ Heidenhain

3.3 Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công:

3.3.1 Gia công khuôn trên

- Ta đánh số các mặt của chi tiết như hình sau:

- Tất cả các bề mặt đều được gia công bằng phương pháp phay,4 lỗ được giacông bằng phương pháp khoan.

3.3.1.1 Trình tự gia công:

-Nguyên công 1:

+ Phay thô,phay bán tinh,phay tinh mặt số (7)

3.3.2 Gia công khuôn dưới

Ta chỉ cần 1 nguyên công phay mặt phẳng

3.4 Lựu chọn dao và các thông số công nghệ cho các bước công nghệ và nguyên công:

3.4.1 Nguyên công 1:

Bước 1&2: Phay thô và tinh mặt số (4)

Phay mặt đầu em chọn dao ASX445-063A04R của hãng MITSUBISHI có thông

sô kỹ thuật được cho ở bảng sau :

Dựa vào bảng trên ta chọn lưỡi dao F7030 vì vật liệu làm khuôn ta chọn là thép C45

D Vc

 (vg/phút)

Phay thô: n =

63

1000 200

Phay tinh: n =

63

1000 250

+Lượng chạy dao răng:

Phay thô: fz = 0.20 mm/răng

Phay tinh: fz = 0.08 mm/răng

- Phay phá volume dùng dao phay ngón R216.36-20045-BC38K 1640 của hãng Sandvik

-Các thông số về chế độ cắt tham khảo trong Main catalogue_2009 trang D202

-Chế độ cắt :

- Tốc độ cắt V= 100 m/ph

- n=1592 vg/ph

- Lượng chạy dao răng : fz = 0.069 mm/răng

- Lượng chạy dao phút : Vf =0,069x4x1592= 439

- Lượng dư gia công là 1mm

-Phay tinh lại mặt số (5):

-Các thông số về chế độ cắt tham khảo trong Main catalogue_2009 trang D200

- Tốc độ cắt V=140

- n=4458 vg/ph

- Lượng chạy dao răng : fz = 0,055 mm/răng

- Lượng chạy dao phút : Vf =0,055x4x4458= 980 mm/phút

Bước 4: Phay bán tinh mặt số (6) ta dùng dao phay ngón mũi cầu VF2SDBL

Bước 5: Phay tinh mặt số (6)

Ta chọn dao phay ngón mũi cầu VF-2SDBL có các thông số sau:

Bước 6: Phay thô mặt số 7,ta dùng dao có số hiệu VC-3LB

+Vận tốc chạy dao:

Vf = f z Z.n= 0.07.3.3980 = 896 mm/phút

+Lượng dư gia công: Zn=0.5mm

Bước 7: Phay tinh mặt số 7,ta dùng dao có số hiệu VC-3LB

Bước 8: Khoan 4 lỗ định vị: ta dùng mũi khoan TTD số hiệu D2000M3 có các thông số

kỹ thuật sau:

Chế độ khoan:

-Tốc độ cắt :400

-Tốc độ trục chính: 4000

Chương IV: LẬP TRÌNH GIA CÔNG

4.1 Lập trình gia công khuôn trên.

4.1.1 Tạo phôi chi tiết:

Đầu tiên ta tạo môi trường làm việc mới cách chọn NEW trên thanh menu,hộp thoại NEW xuất hiện hãy chọn mục Manufacturing trong mục Type, NC-Assembly trong mục Sub-Type, nhập GIACONG vào dòng lệnh Name sau đó chọn OK kết thúc khai báo.

- Tiếp theo gọi chi tiết bằng cách kích vào biểu tượng Assemble Refrence Mode Hộp thoại

Open xuất hiện hãy chọn chi tiết khuon_duoi sau đó chọn Open để mở file. Bước tiếp theo hãy

chọn tên khối bao trùm chi tiết bằng cách chọn Insert/Workpiece/Creat New Workpiece trên

thanh menu

-Dòng lệnh Enter Part name xuất hiện hãy nhập tên khối là Phoi sau đó Enter chấp nhận -Tạo khối bao trùm bằng cách chọn :Protrusion > Extrude > Solid > Done > One Side > Done theo kiểu đùn ra một bên

-Bước tiếp theo thiết lập máy gia công :chọn Step/Operation trên thanh menu.hộp thoại Operation Setup xuất hiện ,từ đó ta thiết lập máy gia công.

Ta khai báo đầy đủ các thông số như sau :

-Machine name : EMCO CONCEPTMILL- 450

-Machine type :mill

-Number of Axes :3 axis

Bước 2 : Phay mặt số (5)

Để phay mặt số (5) ta chọn Step\Volume Rough Trong SEQ Setup,ta chọn Name,Tool, Parameter và Volume\Done.Đặt tên chu trình là Phayvolume1\OK.Cửa sổ thiết lập dao và chế

độ cắt xuất hiện,ta nhập các thông số như hình dưới đây

Sau đó một cửa sổ mới xuất hiện để ta thiết lập phần Volume bị phay bỏ.Để tạo phần Volume

này ta cũng dùng phương pháp Extrude.Sau khi tạo xong phần phôi bị phay bỏ,ta ấn Play path/

NC Check để xem kết quả,ta được kết quả như hình dưới đây:

Bước 3 : Phay volume số (6) :

-Để phay mặt số (6) ta chọn Step\Volume Rough Trong SEQ Setup,ta chọn Name,Tool, Parameter và Volume\Done.Đặt tên chu trình là Phayvolume2\OK.Cửa sổ thiết lập dao và chế

độ cắt xuất hiện,ta nhập các thông số như hình dưới đây - Các thông số về dao và chế độ cắt

chọn như hình :

-Sau khi của sổ Edit Parameters được đóng lại ta chọn Done\ Create Mill Volume Trên Menu\Create\Sketch\Extrude\Solid\Done\Oneside\Done.Sau khi tạo xong Volume, chọn Play path\NC Check để xem kết quả Ta được kết quả như hình dưới đây:

Bước 4 : Phay mặt số (7):

-Để phay mặt số (7) ta cũng chọn Step\Volume Rough Trong SEQ Setup,ta chọn Name,Tool, Parameter và Volume\Done.Đặt tên chu trình là Phayvolume3\OK.Cửa sổ thiết lập dao và chế

độ cắt xuất hiện,ta nhập các thông số như hình dưới đây - Các thông số về dao và chế độ cắt

chọn như hình :

Cửa sổ Edit Parameters đóng lại ta thiết lập phần phôi bị cắt bỏ bằng cách chọn biểu tượng Mill Volume.Cũng bằng phương pháp Extrude và Rough ta tạo đc Volume như

sau:

Sau khi tạo xong Volume,ta chọn Play Path\NC Check để kiểm tra kết quả.Kết quả thu

được như hình dưới đây:

Bước5 :Khoan 4 lỗ định vị :

Để tạo chu trình khoan,ta vào Step\Drilling\Standard.Cửa sổ NC Sequence Setup xuất hiện Ta

chọn Name,Tool,Parameters và Holes\Done Đặt tên chu trình là Khoanlodinhvi\OK.

Cửa sổ thiết lập mũi khoan và chế độ khoan xuất hiện Kết quả như hình dưới đây :

Cửa sổ Edit Parameters tắt đi,cửa sổ Hole Set xuất hiện để ta chọn các lỗ cần khoan.Kích chọn vào 4 lỗ mà ta cần khoan như hình dưới đây :

Ấn OK và chọn Play Path\NC Check để chạy mô phỏng quá trình,kết quả thu được như hình dưới đây :

Vậy là quá trình gia công khuôn trên của ta đã xong

Bước 6 : Xuất chương trình gia công.

Đối với bản 5.0 này để xuất chương trình gia công,trên thanh công cụ ta làm như sau :

-Vào Tool\CL Data\Gouge Check.

-Chọn Creat\Operation\ chọn chương trình gia công khuôn trên mà ta vừa làmOK.Một file

‘chuongtrinhgiacongkhuontren.ncl’ được tạo ra

-Tiếp đó ta vào Tool\CL Data\Post Process Tìm đường dẫn tới file *.ncl ta vừa tạo ra,chọn

tên UNCX01.12.Và như thế chương trình gia công được xuất ra dưới dạng file *.tap

Sau đây là 1 đoạn chương trình gia công của khuôn trên :

N190 X-331.5N195 Y215.385N200 X31.5N205 Y230.769N210 X-331.5

N215 Y246.154N220 X31.5N225 Y261.538N230 X-331.5N235 Y276.923N240 X31.5N245 Y292.308N250 X-331.5N255 Y307.692N260 X31.5N265 Y323.077N270 X-331.5N275 Y338.462N280 X31.5N285 Y353.846N290 X-331.5N295 Y369.231N300 X31.5N305 Y384.615N310 X-331.5N315 Y400

N320 X31.5