thiết kế qtcn gia công thân súng mk4 có ứng dụng công nghệ điều khiển số

mục lục STT Nội dung Trg số Mục lục 1 Lời nói đầu 3 Chơng 1 Tìm hiểu QTCN gia công thân súng MK4 tại Z111 5 1.1 Kỹ thuật công nghệ nhà máy 5 1.2 Chức năng, yêu cầu kỹ thuật chi tiết 5 1.3 Tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 7 1.4 Tiến trình công nghệ hiện thời 10 1.5 Phân tích u, nhợc điểm QTCN hiện thời 11 Chơng 2 Các vấn đề về điều khiển số và CAD/CAM 14 2.1 Khái niệm về điều khiển số 14 2.2 Mã hoá thông tin 16 2.3 Các hệ điều khiển số 19 2.4 Máy công cụ CNC 22 1 2.5 Đồ gá trên máy CNC 30 2.6 Dụng cụ trên máy CNC 33 2.7 Dụng cụ phụ trên máy CNC 35 2.8 Những khái niệm cơ bản về lập trình 36 2.9 Các hình thức tổ chức lập trình 46 2.10 Các phơng pháp lập trình 48 2.11 Giới thiệu phần mềm DELCAM 50 2.12 Kết nối với máy điều khiển số 53 Chơng 3 Lập QTCN gia công thân súng MK4 có ứng dụng công nghệ điều khiển số 55 3.1 Xây dựng mô hình thân súng trên phần mềm PS 55 3.2 Chọn phôi 55 3.3 Lập tiến trình công nghệ 61 3.4 Tính và tra lợng d cho các bề mặt 64 3.5 Thiết kế nguyên công 68 3.6 Thiết kế đồ gá gia công trên máy 87 2 CNC Chơng 4 Kết luận 97 4.1 Ưu điểm 97 4.2 Nhợc điểm 98 4.3 Hớng phát triển 99 4.4 Kết luận 99 Tài liệu tham khảo 100 3 lời nói đầu t rong thời đại ngày nay, trên thế giới khoa học công nghệ đã đạt tới đỉnh cao, đợc ứng dụng rộng rãi trên tất cả các lĩnh vực. Với các hệ thống sản xuất linh hoạt ngời ta đã đáp ứng đợc nhu cầu tiêu dùng của thị trờng một cách nhanh chóng, mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn. Tại Việt Nam, việc tiếp cận các thành tựu khoa học vẫn còn nhiều hạn chế, trong lĩnh vực chế tạo máy nói riêng, hầu hết tất cả các nhà máy, xí nghiệp đều vẫn đang sử dụng công nghệ truyền thống với các dây chuyền sản xuất và các máy vạn năng để gia công. Điều này mang lại hiệu quả kinh tế không cao, chất lợng sản phẩm cha tốt, sự thích nghi với các loại sản phẩm mới không cao, do đó cha đáp ứng đợc nhu cầu của thị trờng thờng xuyên thay đổi về mẫu mã, chủng loại và chất lợng sản phẩm. Đối với ngành công nghiệp quân sự nói riêng, do những đặc thù riêng, những yêu cầu kỹ thuật rất cao của các chi tiết vũ khí, đòi hỏi tính chính xác cao, mà công nghệ truyền thống rất khó đảm bảo yêu cầu đó. Chính vì vậy, để khắc phục hạn chế trên đồng thời góp phần vào việc đa công nghệ mới vào sản xuất, đồ án nghiên cứu một số hệ thống điều khiển số, phần mềm CAM, cụ thể là phần mềm DELCAM để áp dụng cho việc gia công các chi tiết vũ khí, mà điển hình là chi tiết thân súng MK4. Nội dung đồ án gồm 4 phần chính nh sau: Chơng 1: Tìm hiểu QTCN truyền thống Chơng 2: Khái quát về công nghệ điều khiển số và CAD/CAM Chơng 3: Lập QTCN gia công thân súng MK4 có ứng dụng ĐKS. 4 Chơng 4: Kết luận. Để hoàn thành đề tài này, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo trong bộ môn Chế Tạo Máy, cán bộ chỉ huy các cấp, các đồng chí cán bộ công nhân viên trong nhà máy Z111. Đặc biệt tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo, Tiến sỹ Lại Anh Tuấn đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành đồ án. Do thời gian có hạn, đồ án còn nhiều hạn chế và mang tính khái quát nhiều, rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy, các bạn. Ngày tháng năm2005. Học viên thực hiện chơng 1 5 Tìm hiểu QTCN gia công thân súng MK4 tại nhà máy Z111. 1.1. Kỹ thuật công nghệ của nhà máy. Z111 là nhà máy thuần cơ khí, thuộc loại nhà máy chế tạo máy đồng bộ từ việc tạo phôi đến quá trình thử nghiệm. Về nguyên liệu: đối với các sản phẩm phẩm yêu cầu nguyên liệu không có trong nớc thì nhà máy phải nhập từ nớc ngoài. Các trang thiết bị chủ yếu của nhà máy là các loại thiết bị vạn năng, thiết bị chuyên dùng. Các trang thiết bị đợc bố trí theo chủng loại tạo nên một dây chuyền sản xuất. Gần đây nhà máy trang bị thêm các loại máy hiện đại CNC, máy phân tích vật liệu. Các loại dụng cụ các loại đồ gá, các loại dỡng kiểm cũng đợc chế tạo tại nhà máy. Các loại kẹp chặt chủ yếu là các loại kẹp Vít me - đai ốc; các loại bánh lệch tâm; và một số loại kẹp bằng khí nén. Các loại dụng cụ kiểm là các loại dỡng tự chế tạo, các loại thớc đo Panme, đồng hồ so. Máy công cụ của nhà máy chủ yếu là các loại máy vạn năng, các loại máy đợc cải tiến để thực hiện công việc chuyên dụng nh máy tống khơng tuyến, máy kéo khơng tuyến đợc cải tiến từ máy tiện cỡ lớn, ngoài ra còn đợc trang bị một số loại máy chuyên dụng nh máy khoan sâu, máy doa lỗ sâu, máy dập công suất lớn. 1.2. Chức năng, yêu cầu kỹ thuật của chi tiết. Thân súng MK4 là bộ phận chính, quan trọng nhất của súng MK4, nó tham gia vào hầu hết các chuyển động của súng, chính vì thế mà kết cấu của nó rất phức tạp. Hầu hết các bề mặt đều rất quan trọng, quyết định đến sự truyền động của súng. Xét về mặt kết cấu, thân súng MK4 là bộ phận chính 6 để liên kết các bộ phận sau: vòng cò, khoá an toàn, lẫy cò, khoang băng, lẫy đạn, khe ngắm, tay kéo, lò xo, thớc ngắm, nhíp, trục thớc ngắm, và đặc biệt là bệ khoá nòng, chính vì vậy mà kết cấu của nó rất phức tạp. Cụ thể về mặt kết cấu và yêu cầu kỹ thuật nh sau: Tất cả các bề mặt trên chi tiết yêu cầu cấp độ nhám là cấp 7 (R a = 1.25 ). Yêu cầu độ không vuông góc giữa mặt đầu và hai mặt bên trái và phải là 0.06. Độ không đối xứng của lỗ khoá nòng so với thành bên cho phép 0.5. Độ không vuông góc giữa mặt bên phải với chuẩn lng cho phép 0.1 Độ không vuông góc giữa mặt bên trái với chuẩn lng cho phép 0.03 Độ không đối xứng của thành bụng so với thành bên cho phép 0.1. Độ không đối xứng của đỉnh ren 25,42 với lỗ khoá nòng cho phép 0.075 Độ không vuông góc giữa tâm 5 lỗ chốt và mặt bên cho phép 0.05. Độ chênh lệch giữa 2 thành bên khoang tỳ cho phép 0.2 Hai mặt xoắn 2,54 đối diện nhau chênh lệch nhau theo chiều trục 0.05 Ren không bị xiên, vòng ren không bị sứt. 7 Vị trí 3 lỗ ren M4 đảm bảo trùng tâm thân súng; độ lệch cho phép 0.15 Đảm bảo độ đồng tâm của lỗ ren lắp nòng với lỗ 14,86, sai lệch 0.05 Bề mặt ngoài không có khuyết tật. Lỗ trợt bệ khoá phải đảm bảo đạt dỡng và độ bóng. Đánh bóng toàn bộ bề mặt ngoài đảm bảo đều, sắc nét. Mài bề mặt ngoài đảm bảo đồng đều. Ngoài ra, trong kết cấu của chi tiết biên dạng của nhiều phần rất phức tạp, là các đờng phi tuyến, nh biên dạng khoang băng, biên dạng dáng ngoài khoang băng, biên dạng dáng dới khoang băng, các rãnh , các hốc sâu với các góc vát khác nhau rất khó cho quá trình gia công. 1.3. Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết. Tính công nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm hoặc chi tiết cơ khí nhằm đảm bảo lợng tiêu hao kim loại ít nhất, giá thành chế tạo thấp nhất trong điều kiện và quy mô sản xuất nhất định. Đối với chi tiết thân súng MK4, là loại sản phẩm sản xuất hàng loạt, sản lợng hằng năm lên tới 2000 3000 chi tiết, đã đợc sản xuất ổn định từ năm 1997 đến nay. Xét về tính công nghệ, chi tiết này có những đặc điểm chủ yếu sau : Về vật liệu, thân súng MK4 đợc chế tạo từ thép 40X, vật liệu thay thế là thép C45, C50. Thép C45 và C50 là loại thép kết cấu cácbon chất lợng tốt, có lợng P, S thấp, có cơ tính tốt rất thích hợp cho gia công cắt gọt. Cụ thể thành phần hoá học và cơ tính của nó nh sau. 8 Bảng 1.1. Cơ tính của vật liệu. M ác th ép C% Mn% Cơ tính sau khi thờng hoá b MP a 0,2 MP a s % % HB Độ cứng sau ủ (HB) a k C4 5 0,42 0,5 0 0,5 0,8 580 340 19 40 217 187 60 0 C5 0 0,47 0.5 5 0,5 0,8 610 360 16 40 119 197 50 0 Nh vậy về mặt vật liệu đã đạt đợc những yêu cầu về tính cắt gọt, nh dễ cắt gọt, dễ thoát phoi, cơ tính đảm bảo vật liệu sử dụng thống nhất, tiêu chuẩn, dễ kiếm, giá rẻ. Về mặt trọng lợng kết cấu nhỏ, hình dáng của chi tiết có dạng hình hộp, kích thớc không lớn lắm do đó rất thuận tiện trong việc gá đặt, chọn chuẩn hợp lí để gia công. Về hình dáng tổng thể của chi tiết cũng hợp lí cho việc thiết kế phôi và các bề mặt để giảm đợc lợng vật liệu cắt gọt, xác định chính xác đợc lợng d gia công, đảm bảo độ cứng vững khi gia công. 9 Tuy nhiên, về mặt kết cấu cụ thể, chi tiết có tính công nghệ không cao. Thứ nhất, chi tiết có rất nhiều các rãnh hẹp, với kích thớc nhỏ nh rãnh lắp khung cò, rãnh hộp băng, rãnh lắp khe ngắm, rãnh khoá, rãnh vát, rãnh thoát đầu khoá, rãnh trợt khoá, rãnh thoát cò, việc gia công các rãnh này là rất khó khăn, mặt khác các rãnh này lại yêu cầu độ chính xác rất cao, độ nhám bề mặt cao, cấp 7 do đó mà yêu cầu khi gia công cao, dễ tạo phế phẩm lớn. Thứ hai là, trong kết cấu còn có các hốc sâu, các lỗ có góc vát khác nhau mà yêu cầu về độ bóng bề mặt và độ chính xác cao cũng tạo nên rất nhiều khó khăn khi chọn chuẩn cũng nh khi gia công. Thứ ba, trong kết cấu chi tiết, biên dạng của một số phần là các đ- ờng phi tuyến, nh biên dạng khoang băng, biên dạng dáng ngoài khoang băng, biên dạng dáng dới khoang băng, việc gia công các biên dạng này rất khó khăn đối với các máy vạn năng thông thờng vì đờng chạy dao của các máy này không thực hiện đợc các đờng contuor, do đó khi gia công các biên dạng này bằng các máy vạn năng thì phải thực hiện rất nhiều lần gá đặt, do đó dẫn đến tăng sai số gia công, độ chính xác giảm và tăng đáng kể thời gian gia công, số l- ợng phế phẩm lớn. Thứ t, do kết cấu phức tạp nh vậy nên việc phải sử dụng các loại dụng cụ phi tiêu chuẩn rất nhiều, không thống nhất tiêu chuẩn, số l- ợng dao lớn dẫn đến chi phí cho sản xuất dụng cụ lớn, tăng chi phí 10 [...]... việc khai thác, sử dụng cha có hiệu quả, cha tận dụng hết khả năng công nghệ của thiết bị, do đó việc nghiên cứu công nghệ điều khiển số ứng dụng gia công các chi tiết vũ khí trong các nhà máy của BQP là yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng, góp phần thúc đẩy sự nghiệp CNH HĐH đất nớc Chính vì vậy mà đồ án quyết định nghiên cứu, ứng dụng công nghệ số vào quá trình gia công thân súng MK4 nói riêng và... nhau, tay nghề công nhân còn hạn chế do đó sai số tích luỹ là rất lớn dẫn đến chất lợng sản phẩm, năng suất, tính kinh tế cha cao Để có thể cải thiện chất lợng sản phẩm, năng suất, hiệu 13 quả gia công cũng nh tính kinh tế, ta phân tích kết cấu các bề mặt để ứng dụng công nghệ số vào quá trình gia công Sở dĩ ta nghiên cứu việc ứng dụng công nghệ số vào quá trình sản xuất là vì công nghệ số có những u điểm... Phân tích u, nhợc điểm của QTCN hiện thời QTCN gia công thân súng MK4 bao gồm 130 nguyên công kể cả các nguyên công nhiệt luyện và xử lí bề mặt QTCN gia công này hiện đang đợc ứng dụng trong sản xuất hàng loạt tại nhà máy Z111 QTCN này có u điểm là : ổn định, các trang thiết bị, dụng cụ, đồ gá, dụng cụ kiểm, các trang thiết bị thay thế đợc chuẩn bị đầy đủ, công nhân đã quen với công việc, biết khắc phục... 2.4.6.3 Điều khiển Contour Điều khiển theo biên dạng cho phép thực hiện chạy dao trên nhiều trục cùng lúc Tuỳ theo số trục đợc điều khiển đồng thời khi gia công mà ng1 2 ời ta phân biệt: điều khiển 2D, điều khiển 2 D và điều khiển 3D, 4D, 5D a Điều khiển Contour 2D 31 Điều khiển contour 2D cho phép thực hiện chạy dao theo hai trục đồng thời trong một mặt phẳng gia công, mặt XY, hoặc XZ Trục thứ 3 đợc điều. .. vấn đề về điều khiển số và cad/cam 2.1 Khái niệm điều khiển số( đks): 2.1.1 Điều khiển số là gì? ĐKS một dạng TĐH có lập trình, trong đó các thiết bị công nghệ đợc điều khiển bằng một hay một hệ chơng trình máy tính Chơng trình là tập hợp các lệnh, mô tả các bớc(steps) thực hiện quá trình công nghệ ĐKS đợc sử dụng vào nhiều việc khác nhau nhng có thể gộp thành 2 loại: 15 Các quá trình gia công nh tiện,... năng gia công đợc các bề mặt khác nhau nh các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình Do đó các dạng điều khiển của máy cũng đợc chia ra thành: điều khiển điểm - điểm, điều khiển theo đờng, điều khiển theo dạng contour 2.4.6.1 Điều khiển điểm - điểm 30 Điều khiển điểm - điểm(hay điều khiển theo vị trí) đợc dùng để gia công các lỗ bằng các phơng pháp khoan, khoét, doa và cắt ren lỗ ở đây chi tiết gia công. .. khác nhau Có khả năng thay đổi nhanh khi cần gá dao khác để gia công chi tiết khác loại hoặc dao bị mòn Có khả năng điều chỉnh kích thớc ở ngoài vùng gia công khi sử dụng những dụng cụ phụ 35 Nh vậy, trong nhiều trờng hợp không thể dùng những dụng cụ thông thờng để gia công trên các máy điều khiển số CNC Hiện nay để gia công trên máy CNC ngời ta thiết kế những loại dao đặc biệt và một số loại dao... hệ điều khiển thích nghi là một trong những phơng pháp hoàn thiện máy công cụ CNC Các máy CNC thông thờng có chu kỳ gia công cố định(chu kỳ cứng) đã đợc xác định ở phần tử mang chơng trình, và nh vậy cứ mỗi lần gia công một chi tiết khác chu kì lại đợc lặp lại nh cũ, không có sự thay đổi nào Chơng trrình điều khiển nh vậy không có sự hiệu chỉnh khi có các yếu tố công nghệ thay đổi Ví dụ nh khi gia công. .. Điều này cho phép giảm số câu lệnh của chơng trình và nh vậy có thể nâng cao đợc độ tin cậy làm việc của máy Hệ điều khiển CNC có kích thớc nhỏ hơn và giá thành thấp hơn so với hệ điều khiển NC mà lại có những đặc tính mới, u việt mà hệ điều khiển trớc đó không có ví dụ nh nó có thể nạp một chơng trình gia công chi tiết khác ngay cả khi máy đang gia công một chi tiết 2.3.3 Hệ điều khiển DNC(Direct Numerical... tiết lợng d có thể thay đổi dẫn đến thay đổi biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ Khi đó nếu hệ thống điều khiển không hiệu chỉnh lại lực cắt thì kích thớc gia công có thể vợt ra ngoài phạm vi dung sai(sinh ra phế phẩm) Trong trờng hợp này để tránh phế phẩm ta phải giảm lợng chạy dao hoặc thêm bớc gia công tức là giảm năng suất gia công Hệ thống điều khiển thích nghi là hệ thống điều khiển có tính . phần mềm DELCAM 50 2.12 Kết nối với máy điều khiển số 53 Chơng 3 Lập QTCN gia công thân súng MK4 có ứng dụng công nghệ điều khiển số 55 3.1 Xây dựng mô hình thân súng trên phần mềm PS 55 3.2. tế, ta phân tích kết cấu các bề mặt để ứng dụng công nghệ số vào quá trình gia công. Sở dĩ ta nghiên cứu việc ứng dụng công nghệ số vào quá trình sản xuất là vì công nghệ số có những u điểm. sau: Chơng 1: Tìm hiểu QTCN truyền thống Chơng 2: Khái quát về công nghệ điều khiển số và CAD/CAM Chơng 3: Lập QTCN gia công thân súng MK4 có ứng dụng ĐKS. 4 Chơng 4: Kết luận. Để hoàn thành