nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật cad cam trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -1- ĐẠI HỌC THÁI NGUYấN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự do - Hạnh phỳc *** o0o THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TAI: NGHIấN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CAD/CAM TRONG THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUễN MẪU Học viên : Nguyễn Quý Trọng Lớp : K12- CTM Chuyên nghành : Cụng nghệ Chế tạo mỏy Ngƣời HD Khoa học: PGS.TS. Tăng Huy Ngày giao đề tài : 01/11/2010 Ngày hoàn thành : 30/9/2011 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN HỌC VIEN PGS.TS.Tăng Huy Nguyễn Quý Trọng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -2- MỤC LỤC MỤC LỤC Trang: 2 LỜI CAM ĐOAN 6 LỜI CẢM ƠN 7 CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 8 HỆ THỐNG DANH MỤC VÀ CÁC HÌNH VẼ 10 PHẦN MỞ ĐẦU 13 CHƢƠNG 1: ĐẶC ĐIÊM CỦA NỀN CÔNG NGHIỆP CHẾ TẠO KHUÔN MẪU VÀ VẬT LIỆU NHỰA ÉP PHUN 1.1.Đặc điểm của nền công nghiệp chế tạo khuôn mẫu. 15 1.1.1. Đặc điểm của quy trình chế tạo khuôn mẫu theo công nghệ truyền thống. 15 1.1.2. Đặc điểm của quy trình chế tạo khuôn mẫu theo công nghệ CAD/CAM/CNC. 16 1.1.3. Đặc điểm của công nghệ sản xuất khuôn mẫu ở Việt Nam 17 1.2. Vật liệu nhựa ép phun 18 1.2.1. Giới thiệu về Polymer 18 1.2.2. Phân loại 18 1.2.3. Đặc tính của một số loại nhựa thông dụng 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -3- 1.2.4.Công nghệ điển hình trong gia công nhựa 22 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC 23 2.1.Giới thiệu chung tình hình trong nước và quốc tế . 23 2.2. Giới thiệu về CAD/CAM/CNC 26 2.2.1. Các thuật ngữ 28 2.2.2 Tích hợp CAD và CAM 29 2.2.3. Các phương án triển khai kết nối liên thông CAD-NC 37 2.2.4. CAD/CAM thông minh 40 2.3 Kết luận: 40 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN MẪU ÉP PHUN NHỰA. 42 3.1. Các vấn đề quan tâm khi thiết kế khuôn. 42 3.2. Máy ép phun. 42 3.2.1. Cấu tạo chung. 42 3.2.1.1. HÖ thèng hç trî Ðp phun. 43 3.2.1.2. HÖ thèng phun. 43 3.2.1.3. Hệ thống kẹp. 45 3.2.1.4. Hệ thống điều khiển. 45 3.2.1.5. Hệ thống khuôn (khuôn) 45 3.2.2. Chu kỳ ép phun. 46 3.2.3. Các thông số cơ bản của máy ép phun. 48 3.3. Chọn loại khuôn cho thiết kế. 49 3.3.1. Khuôn hai tấm. 49 3.3.2. Khuôn ba tấm. 51 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -4- 3.4. Thiết kế lòng khuôn. 51 3.4.1. Số lòng khuôn. 51 3.4.2. Cánh bố trí lòng khuôn. 53 3.5. Thiết kế hệ thống dẫn nhựa 53 3.5.1.Cuống phun ( Sprue) 54 3.5.2. Các kênh dẫn (runners) 57 3.5.2.1. Kênh dẫn nguội 57 3.5.2.2. Kênh dẫn nóng (khuôn không kênh dẫn 61 3.5.3. Miệng phun cho kênh dẫn nguội. 64 3.6. Hệ thống dẫn hướng. 71 3.6.1. Chốt dẫn hướng. 71 3.6.2. Bạc dẫn hướng 71 3.7. Hệ thống làm nguội khuụn. 73 3.7.1. Các phương pháp làm nguội 73 3.7.1.1. Làm nguội bằng khí: 73 3.7.1.2. Làm nguội bằng nước hoặc hỗn hợp Ethylene Glycol và nước 74 3.7.2. Thiết kế hệ thống làm nguội 75 3.7.2.1. Các bộ phận trong hệ thống 75 3.7.2.2. Những điều cần lưu ý khi thiết kế. 76 3.7.2.3. Kính thước kênh làm nguội cho thiết kế 78 3.7.2.4. Các chi tiết khuôn cần làm nguội. 78 3.7.2.5. Các kiểu bố trí kênh làm nguội: 80 3.7.2.6. Thời gian làm nguội 81 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -5- 3.8. Hệ thống đẩy. 82 3.8.1. Các hệ thống đẩy thường dùng. 82 3.8.1.1. Hệ thống đẩy dùng chốt đẩy. 83 3.8.1.2. Hệ thống đẩy dùng lưỡi đẩy 83 3.9. Hệ thống hồi 84 3.9.1. Chốt hồi có lò so 84 3.9.2. Chốt hồi tiêu chuẩn 85 3.9.3. Chốt đẩy dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi mở 86 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PRO/ENGINEER WILDFINE VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN MẪU. 87 4.1. Giới thiệu về phần mềm Pro/Engineer Wildfire 3.0 87 4.2. Vật liệu chế tạo khuôn. 90 4.3. Quy trình thiết kế khuôn 91 4.4. Phân tích và thiết kế sản phẩm. 92 4.5. Phân tích chi tiết trên phần mềm Moldflow 97 4.6. Thiết kế lòng khuôn và lõi khuôn. 98 4.7. Thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn. 103 4.8. Tính tóan lực kẹp và chọn máy. 106 4.9. Quy trình công nghệ chế tạo lòng khuôn và lõi khuôn. 107 CHƢƠNG TRÌNH GIA CÔNG CNC 114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 MỘT SỐ HÌNH ẢNH QUÁ TRÌNH LÀM THÍ NGHIỆM 119 BẢNG PHỤ LỤC MÁY ÉP NHỰA 120 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -6- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong một công trình nào khác. Trừ các phần tham khao đã được nêu rõ trong luận văn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -7- LỜI CẢM ƠN Với tình cảm chân thành tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo, khoa sau Đại học, khoa cơ khí trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, và các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Đặc biệt tôi xin chân thành cám ơn thầy giáo PSS-TS Tăng Huy đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện để đi đến hoàn thành bản luận văn này. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -8- Tôi xin trân thành cám ơn ban lãnh đạo công ty TNHH khuôn mẫu Vạn Xuân và tổ đào tạo CNC trường Cao đẳng công nghiệp Việt Đức đã giúp đỡ trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện, động viên giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn. Do trình độ và thời gian có hạn nên bản luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của thầy cô và đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn ! Thái nguyên, ngày 30 tháng 9 năm 2011 Nguyễn Quý Trọng CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT NC (Number Control) – Điều khiển số CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính. MCU (Machine Control Unit) – Hệ điều khiển máy. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -9- CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính CAM (Computer Aided Manufacturing) – Chế tạo có sự trợ giúp của máy tính CAE (Computer Aided Enginering) – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính CIM (Computer Intergrated Manufacturing) – Hệ thống sản xuất tích hợp. CAPP – Computer Aided Process Planning PHICS – Programers Hierarchica Graphic System GKS-3D- Graphic Kernel Syrtem CGI – Computer Graphic Metafile IGES – Initial Graphic Exchange Specification SET- Standard Exchange transport VDAFS- VAD- Flachenschnitt PDES – Produce Data Exchange Specification STEP – Standard For Exchange of Product Model Data CAD-NT-CAD – Normteile APT – Automatically Programmed Tools MAP – Manufacturing Automation Protocol TOP – Technical anh Office Protocol DNC - Direct Numerical Control PPC – Producition Planning Control PE – Polyetylen. PP- Polypropylene. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -10- PS- Polystyrene. PA- Polyamide PVC- Polyvinylchlorire. PMMA- Polymethylmethacrylate. SAN- Styrene - acrylonit - copol. [...]... t-ởng về sản phẩm hoặc sản phẩm mẫu Thu thập thông tin liên quan để nghiên cứu thiết kế Hiệu chỉnh thiết kế hoặc đổi mới thiết kế Kiểm tra đánh giá chất l-ợng Hoạch định quy trình công nghệ Đóng gói, dán nhãn Tổ chức mạng l-ới tiêu thụ Chuẩn bị máy móc thiết bị, dụng cụ , vật t- Kiểm tra chất l-ợng sản phẩm Tổ chức dịch vụ, sửa chữa, bảo hành Thiết kế sản phẩm Chế tạo thử Chế tạo chi tiết Lắp ráp sản phẩm... CAD Giao diện dữ liệu (tiêu chuẩn/ chuyên dụng ) CAM CNC Đối t-ợng sản xuất, chi tiết sản phẩm Hỡnh 2.5 - Nguyờn lý ca k thut CAD/ CAM- CNC Giao din ca CAD/ CAM: m bo tớnh tng thớch, tớch hp liờn thụng, linh hot ca h thng CAD/ CAM phi cú gii phỏp chuyn tip gia cỏc phõn h trong phm vi ca tng h v gia cỏc h CAD/ CAM c kt ni vi nhau thụng qua giao din CAD/ CAM Giao din xột theo hai phn l phn cng v phn mm... + Camera + Auto Architec + MasterCAM + FMS DESK + Heidenhain ( Auto-desk, soft-desk ) + Boxfoft Hỡnh 2.4 - Mc tip cn CAD/ CAM vi h phn cng v phn mm Nguyờn lý CAD/ CAM CNC S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn -33- http://www.lrc-tnu.edu.vn S nguyờn lý ca k thut CAD/ CAM - CNC : Giao diện dữ liệu (tiêu chuẩn/ chuyên dụng ) Nhu cầu sản xuất tiêu dùng CAD Giao diện dữ liệu (tiêu chuẩn/ chuyên dụng. .. thụng tin trong k thut CAD/ CAM/ CNC 28 Hỡnh 2.3 s CIM 29 Hỡnh 2.4 - Mc tip cn CAD/ CAM vi h phn cng v phn mm 30 Hỡnh 2.5 - Nguyờn lý ca k thut CAD/ CAM- CNC 31 Hỡnh 2.6 H thng chuyn giao d liu giỏn tip thụng qua tp trung gian 33 Hỡnh 2.7- Cỏc giao din dựng trong lnh vc c khớ 34 Hỡnh 2.8 - Quỏ trỡnh truyn d liu gia hai h thng CAD/ CAM A v B 35 Hỡnh 2.9 - Cỏc phng ỏn trin khai kt ni liờn thụng CAD- NC 38... CAD s c s dng to lp cỏc qu o ng ct trờn mỏy tớnh trong cỏc phn mm CAM nh: MasterCAM, EdgCAM, SurfCAM, Vi phn mm CAM, cỏc qu o dng c s c tớnh toỏn v to lp mt cỏch t ng, quỏ trỡnh gia cụng s c mụ phng trờn mỏy tớnh giỳp k thut viờn cú th kim tra c cỏc va chm gia dao v chi tit trong quỏ trỡnh gia cụng cng nh vic chn ch ct ti u to ra sn phm cú chớnh xỏc, búng cn thit S dng cỏc phn mm tớch hp CAD/ CAM/ CAE... Computer Aided Enginering + CAM - Computer Aided Manufactering + DNC - Direct Numerical Control + PPC Producition Planning Control 2.2.2 Tớch hp CAD v CAM Cỏc mc tip cn ca k thut CAD/ CAM/ CNC: S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn -32- http://www.lrc-tnu.edu.vn CAD/ CAM vi h phn cng v phn mm c kt ni theo s sau: CAD Hardware CAM Software Hardware Software + Scanner + AutoCAD + Máy công cụ CNC + Cimatron... mt h CAD/ CAM ny sang dng d liu ca mt h CAD/ CAM khỏc khi tớch hp hai h CAD/ CAM vi nhau Cỏc h CAD/ CAM khỏc nhau cú cu trỳc d liu khỏc nhau v i tng x lý ( chi tit, n phm ) Chuyn giao d liu theo hai cỏnh: dch trc tip v dch giỏn tip thụng qua quy cỏnh trung gian tiờu chun nh IGES, DXF, STEP, PDES Cỏc thnh phn ca CIM cú mc ớch c bn l to lp mi quan h tớch hp gia cỏc h thng cú mỏy tớnh tr giỳp khỏc nhau trong. .. 1970 CAD tip tc phỏt trin mnh, h thng tunrkey CAD c thng mi húa, õy l mt h thng hon chnh bao gm phn cng, phn mm, bo trỡ v o to, h thng ny c thit k chy trờn mainframe v minicomputer hn ch nờn cỏc h CAD/ CAM thi k ny kộm hiu qu, giỏ thnh cao v ch c s dng trng mt s lnh vc Nm 1983 mỏy tớnh IBM-PC ra i, õy l th h mỏy tớnh lý tng v kh nng x lý thụng tin, ha, b nh cho CAD/ CAM iu ny to iu kin cho cỏc h CAD/ CAM. .. nha.Nõng cao kh nng ng dng cỏc phn mm CAD/ CAM v thit k ch to khuụn ca cỏc sn phm v trong cỏc lnh vc khỏc 3.2.í ngha thc tin - Nghiờn cu ng dng k thut CAD/ CAM trong thit k ch to khuụn mu chớnh xỏc thnh cụng s ỏp dng rng rói trong cỏc cụng ty khuụn mu v cỏc cụng ty sn xut mt hng nha Vit Nam 4 Phng phỏp nghiờn cu - S dng phng phỏp nguyờn cu lý thuyt kt hp thc nghim, trong ú nghiờn cu thc nghim l ch yu... hc CAD/ CAM ra i CAD/ CAM c hiu l s dng mỏy tớnh trong quỏ trỡnh thit k v sn xut T s ra i ca CAD/ CAM cỏc lnh vc khỏc ca vic ng dng mỏy tớnh cng ó phỏt trin theo nh: ha mỏy tớnh CG Cụng ngh tr giỳp bng mỏy tớnh: CAE Thit k v phỏc ha tr giỳp bng mỏy tớnh: CAPP S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn -25- http://www.lrc-tnu.edu.vn Tt c cỏc lnh vc sinh ra ú u liờn quan n nhng nt c trng ca quan nim v CAD/ CAM . về thiết kế, sản xuất và gia công khuôn mẫu. Chương 4: Nghiên cứu ứng dụng Phần mềm CAD/ CAM vào thiết kế chế tạo khuôn mẫu. CHƢƠNG 1 ĐẶC ĐIÊM CỦA NỀN CÔNG NGHIỆP CHẾ TẠO KHUÔN MẪU VÀ VẬT. 3.2.Ý nghĩa thực tiễn. - Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/ CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác thành công sẽ áp dụng rộng rãi trong các công ty khuôn mẫu và các công ty sản xuất mặt. phức tạp trong khuôn mẫu của sản phẩm nhựa. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 3.1. Ý nghĩa khoa học. - Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/ CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính