thuyet_minh_datn_ngoc_quyet_cdt46_full_print

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KĨ THUẬT MÁY ----------o0o---------- THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “ ỨNG DỤNG TOPSOLID THIẾT KẾ GIA CÔNG TẤM ĐỠ KHÓA TRỤC CẦU TRƯỚC CHRYSLER 4WD” GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Th.S LÊ LĂNG VÂN SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN NGỌC QUYẾT LỚP : CƠ ĐIỆN TỬ KHÓA : 46 HÀ NỘI – 05/2010 Nhận xét Nhận xét của giáo viên hướng dẫn: Nhận xét của giáo viên đọc duyệt: MỤC LỤC GVHD: Th.S Lê Lăng Vân Page 2 LỜI MỞ ĐẦU ới sự phát triển không ngừng của thành tựu khoa học – công nghệ, đặc biệt là lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho phép các nhà chế tạo máy ứng dụng vào máy cắt kim loại các hệ thống điều khiển ngày càng tin cậy hơn với tốc độ xử lý nhanh hơn và giá thành hạ hơn. Trong dây truyền sản xuất linh hoạt thì máy điều khiển số CNC (Computer Numerical Control) đóng vai trò rất quan trọng. Sử dụng máy công cụ điều khiển số CNC cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế, đồng thời rút ngắn được chu kì sản xuất. Chính vì vậy hiện nay nhiều nước trên thế giới đã và đang ứng dụng rộng rãi máy điều khiển số vào lĩnh vực cơ khí chế tạo. V Đi cùng sự phát triển không ngừng của các máy điều khiển số CNC. Các nhà sản xuất và chế tạo phần mềm không ngừng cho ra những phần mềm thiết kế - gia công ngày càng phát triển tiện dụng hơn, có nhiều tính năng mới hơn nhằm mục đích duy nhất là tăng năng xuất – chất lượng – giảm giá thành cạnh tranh, điển hình như một số phần mềm Topsolid, CATIA, MasterCam, ProEngineer…. Đó chính là sự kết hợp của công nghệ CAD/CAM trong gia công cơ khí, quá trình kết hợp đó ngày càng được phát triển để không ngừng nâng cao việc tự động hóa đáp ứng nhu cầu của con người, xu hướng và nhu cầu này ngày càng trở nên cần thiết hơn. Đối với nước ta, một nước đang phát triển thì xu hướng này cũng đang trở thành nhu cầu không thể thiếu. Đề tài: “ứng dụng Topsolid trong thiết kế và gia công chi tiết tấm đỡ khóa trục cầu trước CHRYSLER 4WD” trong đợt thực tập tốt nghiệp này cũng không nằm ngoài việc tìm hiểu kĩ hơn sự kết hợp của công nghệ CAD/CAM trong gia công cơ khí trên máy CNC, ở đây ta sử dụng trung tâm gia công CNC Haas Mini Mill. Trong quá trình hoàn thành đồ án, mặc dù đã cố gắng xong do điều kiện thiết bị có hạn, cũng như mới tiếp cận máy CNC nên có nhiều thiếu sót. Rất mong sự đóng góp của các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Lăng Vân đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ em hoàn thành đồ án. Đồng thời em cũng cảm ơn phòng thí nghiệm cơ khí và anh Đặng Văn Anh giúp đỡ và tạo điều kiện để em sử dụng trung tâm CNC Haas Mini Mill. Hà nội, tháng 05 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Quyết GVHD: Th.S Lê Lăng Vân Page 3 Chương I: Giới thiệu tổng quan CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về phần mềm CAD/CAM Những năm gần đây việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghệ ngày càng phổ biến ở Việt Nam. CAD (Computer Aided Design) là máy tính trợ giúp thiết kế, CAM (Computer Aided Manufacturing) máy tính trợ giúp sản xuất chế tạo. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, CAD/CAM đã được ứng dụng nhanh chóng công nghệ, vì nó đã giúp các nhà thiết kế và chế tạo sản phẩm có hiệu quả để tăng năng suất lao động, giảm cường độ lao động, tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm. Hệ thống CAD/CAM đã được phát triển nhanh chóng với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin. Nó tạo sự liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạo trong lĩnh vực cơ khí. Xu thế hiện nay các nhà kĩ thuật phát triển chủ yếu là hệ thống CAD/CAM tích hợp. Những phần mềm CAD/CAM tích hợp đang được sử dụng phổ biến hiện nay như: Unigraphics NX, Catia, MasterCam, Topsolid, Pro-E, solidwork, Edge Cam… 1.2. Đánh giá sơ bộ các phần mềm CAD/CAM Hiện tại, trên thị trường phần mềm đồ họa cho cơ khí rất đa dạng. Mỗi phần mềm lại có những tính năng mạnh yếu khác nhau, có phần mềm mạnh về CAD nhưng có phần mềm lại mạnh về CAM. Hiện nay, những phần mềm CAD/CAM ngày càng được tích hợp nhiều tính năng sử dụng chuyên nghiệp cũng như dễ sử dụng: Topsolid, Unigraphics NX, Catia… Việc chọn lựa phần mềm để phục vụ tốt cho công việc dựa vào những tiêu chí sau: - Tính linh hoạt: khả năng thiết kế, thay đổi và chỉnh sửa nhiều kiểu chi tiết khác nhau một cách nhanh chóng nhằm tiết kiệm được thời gian thiết kế. - Tính khả thi: tùy vào từng nghành nghề, lĩnh vực chế tạo mà chọn lựa phần mềm phù hợp. + Trong nghành công nghiệp hàng không, ô tô, đóng tàu: Catia, Unigraphics. GVHD: Th.S Lê Lăng Vân Page 4 Chương I: Giới thiệu tổng quan + Trong lĩnh vực gia công khuôn: Topsolid, Catia, Pro-E. - Tính đơn giản: giao diện người dùng, công cụ dễ sử dụng. - Tính biểu diễn được: khả năng mô phỏng đường chạy dao, mô phỏng máy … - Tính kinh tế: giá thành phần mềm, hiệu quả kinh tế mang lại trong quá trình thiết kế và gia công. 1.3. Mục đích, nội dung nghiên cứu Mục đích, nội dung nghiên cứu của đề tài thực tập tốt nghiệp bao gồm hai nội dung chính sau: Thứ nhất, tìm hiểu phần mềm CAD/CAM Topsolid: các chức năng, công cụ Topsolid’s Design để thiết kế chi tiết gia công và Topsolid’s Cam để gia công chi tiết. Từ đó làm cơ sở để tiếp cận dễ dàng các phần mềm CAD/CAM khác. Thứ hai, sử dụng thành thạo trung tâm gia công CNC Haas Mini Mill để gia công được chi tiết cơ khí. Tích lũy kinh nghiệm trong việc sử dụng máy gia công CNC, từ đó dễ dàng tiếp cận các máy CNC khác: 4 trục, 5 trục… 1.4. Phạm vi ứng dụng của đề tài Với mục đích chính là nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Topsolid và sử dụng máy trong gia công chi tiết. Vì vậy, chỉ ứng dụng gia công chi tiết bằng nhôm hợp kim, sử dụng dụng cụ cắt là dao phay bằng thép gió với chế độ cắt thấp hợp lý đảm bảo an toàn gia công cho máy trong đợt thực tập tốt nghiệp. CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG TOPSOLID ĐỂ THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT 2.1. Giới thiệu chung về phần mềm CAD/CAM Topsolid Topsolid là một phần mềm CAD/CAM chạy trong môi trường window. Topsolid là cốt lõi sản xuất của một tập hợp những giải pháp phần mềm đã tích hợp được phát triển bởi Missler Software, cung cấp toàn bộ và được tích hợp những giải pháp gia công chung cho cả thiết kế và sản xuất. GVHD: Th.S Lê Lăng Vân Page 5 Chương I: Giới thiệu tổng quan Hình 2. : Hình biểu diễn về Topsolid (tài liệu Topsolid’s Design) 2.1.1. Topsolid’s Design: thiết kế vật thể 3D, bề mặt Với các công cụ thiết kế chuyên nghiệp và dễ sử dụng, phần mềm tự hiển thị các bước trợ giúp trong quá trình thao tác lệnh như dòng nhắc thực hiện công việc tiếp theo và đặc biệt là chế độ tự động bắt điểm vô cùng hiệu quả giúp cho quá trình thiết kế được chính xác hơn, ngoài ra ta có thể update và hiệu chỉnh bản vẽ dễ dàng và nhanh chóng. Hình 2. : Hình minh họa thiết kế chi tiết 3D ( www.Topsolid.com ) Với các công tụ thiết kế tấm hiệu quả giúp cho việc thiết kế các mô hình surface rất phức tạp, việc thiết kế những chi tiết có bề mặt phức tạp đơn giản đi rất nhiều. GVHD: Th.S Lê Lăng Vân Page 6 Chương I: Giới thiệu tổng quan Hình 2. : Hình minh họa thiết kế mô hình Surface (www.Topsolid.com) 2.1.2. Topsolid’s Draft: cung cấp những tính năng vẽ và thiết kế 2D Môi trường Draft (môi trường tạo bản vẽ kỹ thuật) trong Topsolid cho phép ta tạo bản vẽ kỹ thuật một cách rất đơn giản, từ bản vẽ 3D hoặc từ ý tưởng thiết kế. Với sự hỗ trợ của đầy đủ các thiết lập khổ giấy, tạo hình cắt, ghi kích thước, dung sai, độ bóng, độ nhám … Hình 2. : Hình minh họa tính năng thiết kế 2D 2.1.3. Topsolid’s Castor: phân tích cấu trúc về khối lượng dầm và vỏ. Tích hợp công cụ thiết kế, nơi các mô hình CAD được chia sẻ giữa thiết kế, phân tích và ứng dụng sản xuất trong cùng một môi trường. GVHD: Th.S Lê Lăng Vân Page 7 Chương I: Giới thiệu tổng quan Hình 2. : Phân tích cấu trúc của Topsolid’s Castor (www.Topsolid.com) 2.1.4. Topsolid’s Motion: tự động tính toán chuyển động Với Topsolid bạn có thể hoàn toàn mô phỏng được các chuyển động, phân tích chuyển động để kiểm tra hoạt động các cơ cấu. Để có được phần mô phỏng thì đòi hỏi phải có module Ext/Motion, chúng được tích hợp trong Topsolid. Hình 2. : Hình minh họa khả năng mô phỏng động học (www.Topsolid.com) Ngoài mô phỏng động học ra, Topsolid còn mô phỏng động lực và thông qua mô phỏng động lực học cho phép ta kiểm tra và phân tích chuyển động của máy hoặc cụm máy trước khi đưa vào hoạt động. Sau khi mô phỏng động lực học Topsolid sẽ đưa ra cho ta kết quả dưới dạng biểu đồ hoặc dưới dạng bảng từ đó ra kiểm tra được một cách chính xác nhất. Hình 2. : Mô phỏng động học và động lực học (www.Topsolid.com) GVHD: Th.S Lê Lăng Vân Page 8 Chương I: Giới thiệu tổng quan 2.1.5. Topsolid’s Mold: khuôn và công cụ thiết kế khuôn Phần mềm có thể tự động tạo đường phân khuôn, tạo mặt phân khuôn và tạo lòng, lõi (core and cavity) cho sản phẩm 3D đã thiết kế. Có khả năng tính toán độ co ngót biến dạng của sản phẩm theo các phương pháp khác nhau. - Tự động tìm đường phân khuôn. - Tìm và hàn các lỗ lại. - Tạo vùng chứa bản vẽ. - Tự động hoặc tách lòng lõi bằng tay. Tạo các hệ thống trên khuôn: có thể tự động tạo ra các đường dẫn của hệ thống làm mát, đường dẫn nhựa, các lỗ vít với các chi tiết tiêu chuẩn của các hãng nổi tiếng trên thế giới. Hình 2. : Mô hình thiết kế khuôn (www.Topsolid.com) Phân tích dòng chảy: khả năng điền đầy khuôn hay dự đoán những khuyết tật của sản phẩm nhựa bằng cách kết hợp với các phần mềm CAE được tích hợp trong môi trường của Topsolid như Moldflow chẳng hạn. Hình 2. : Phân tích dòng chảy trong Topsolid’s Mold (www.Topsolid.com) GVHD: Th.S Lê Lăng Vân Page 9 Chương I: Giới thiệu tổng quan 2.1.6. Topsolid’s progress: thiết kế khuôn dập Topsolid’Progress tạo ra khuôn cho những tấm kim loại từ đơn giản cho đến những bề mặt phức tạp, với những tính năng chuyên biệt Topsolid’Progress là chọn lựa của các nhà thiết kế, gia công khuôn dập hàng đầu trên thế giới. Module này cho phép cả những chi tiết không uốn cong được và trực tiếp điều khiển quá trình chải tấm của khối phức tạp bằng cách quản lý toàn bộ các đường gấp, lỗ khoan, chỗ biến dạng … Hình 2. : Mô hình thiết kế khuôn dập tấm (www.Topsolid.com) 2.1.7. Topsolid’s Fold: thiết kế và trải của những ứng dụng kim loại tấm TopSolid’Fold (thiết kế các kim loại tấm) cho phép tạo ra các tấm mỏng kim loại từ các bề mặt đơn giản hay phức tạp. Module này cũng cho phép nắn thẳng các chi tiết và trực tiếp điều khiển sự các biến hoá của hình dạng bằng việc quản lý tất cả các nếp gấp, các biến dạng v v . Hình 2. : Thiết kế kim loại tấm (www.Topsolid.com) GVHD: Th.S Lê Lăng Vân Page 10 . THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KĨ THUẬT MÁY ----------o0o---------- THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “ ỨNG DỤNG TOPSOLID THIẾT KẾ GIA CÔNG TẤM ĐỠ KHÓA. ta có thể update và hiệu chỉnh bản vẽ dễ dàng và nhanh chóng. Hình 2. : Hình minh họa thiết kế chi tiết 3D ( www.Topsolid.com ) Với các công tụ thiết kế