Đồ án công nghệ CAD CAM ghế nhựa

Công nghệ này đangđược phát triển theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất, CAD/CAM sẽ tạo ra một nền tảngcông nghệ cho việc tích hợp máy tính trong sản xuất.. CAM Computer Aided Manufa

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAD/CAM/CNC

1.1.Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC

CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing) là thuật ngữchỉ việc thiết kế và chế tạo được hổ trợ bởi máy tính Công nghệ CAD/CAM sử dụng máytính để thực hiện một số chức năng nhất định trong thiết kế và chế tạo Công nghệ này đangđược phát triển theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất, CAD/CAM sẽ tạo ra một nền tảngcông nghệ cho việc tích hợp máy tính trong sản xuất

CAD (Computer Aided Design) là việc sử dụng hệ thống máy tính để hổ trợ trongxây dựng, sửa đổi, phân tích hay tối ưu hoá Hệ thống máy tính bao gồm phần mềm và phầncứng được sử dụng để thực thi các chức năng thiết kế chuyên ngành Phần cứng CAD gồmcó: máy tính, cổng đồ hoạ, bàn phím và các thiết bị ngoại vi khác Phần mềm CAD gồm cócác chương trình thiết kế đồ hoạ, chương trình ứng dụng hổ trợ các chức năng kỹ thuật chongười sử dụng như: phân tích lực ứng suất của các bộ phận, phản ứng động lực học của các

cơ cấu, các tính toán truyền nhiệt và lập trình bộ điều khiển số

CAM (Computer Aided Manufacturing)là việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kếhoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp hay giántiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất Các ứng dụng của CAM được chia thành haiphạm trù:

CNC(Computer Numerical Controlled ): Trước đây các chương trình điều khiển NCđều phải thực hiện thông qua băng đục lỗ, điều khển phải có bộ lọc để giải mã cung cấp cáctín hiệu điều khiển cho các trục máy với cách này có nhiều hạn chế , mất thời gian,cácchưong trình phải viết lại và dung lượng bé Chương trình CNC đã khắc phục được cácnhược điểm đó bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ Cho đến nay CNC đãxuất hiện trong hầu hết các ngành công nghỉệp, đây là lĩnh vực có sự kết hợp chặt chẽ giữamáy tính và máy công cụ

1.2.Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong việc thiết kế chế tạo sản phẩm

Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu của khoa học kỷ thuật vào quá trình sảnxuất rất mạnh mẽ.Thay vào việc phải công nhân phải trực tiếp đứng máy gia công thì ngày

dụng để lập trình và điều khiển máy.

Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trong chươngtrình phần mềm Giúp tránh được nhũng sai sót có thể xẩy ra

Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể coi là một tiêu chí đánh giá sự pháttriển của nền công nghiệp Hiện nay, các sản phẩm trong các ngành công nghiệp được chếtạo bằng việc sử dụng các hệ thống khuôn mẫu khác nhau Sản phẩm khuôn mẫu thuộc loạisản phẩm Cơ - Tin - Điện tử (Mechatronics) kỹ thuật cao, việc ứng dụng công nghệ thôngtin vào công nghiệp khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau:

Hoàn thiện và phát triển phàn cứng đièu khiển số CNC, phát triển phần mềm theohướng : đơn giản trong lập trình, tích hợp nhiều tính năng và giao diện linh hoạt, thuận lợi

Xây dựng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE trợ giúp trong thiết kế và chếtạo khuôn mẫu Hướng phát triển của hệ thống tích hợp CAD/CAM là sẽ bổ sung các môhình thiết kế, cập nhật thêm các phương pháp gia công chính xác, hiệu quả và hiện đại

Phát triển các phần mềm trợ giúp thiết kế, tính toán, kiểm định và mô phỏng Hướngphát triển này mới mẽ và đang được đầu tư ưu tiên hàng đầu

Ứng dụng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CNC hiện nay đang là thị trườngmua bán và ứng dụng khá sôi động Có thể nói rằng: không có phần mềm CAD/CAM thìkhông thể thiết kế và chế tạo khuôn mẫu phức tạp, có độ chính xác cao

Trong công nghệ chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ cao thì công nghệ thông tinđược ứng dụng rất có hiệu quả và đóng vai trò quan trọng quyết định 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 cơ khí

1.3.Giới thiệu chung về chức năng của ProE trong tổ hợp CAD/CAM/CNCPhần mềm ProE là

phần mềm tập hợp đầy đủ tính năng thiết kế và mô phỏng quá trình gia công chi tiết, vớichức năng như vậy chúng ta có thể sử dụng các chương trình đã được lập trình bằng phần

mên này để kết nối nhập vào bộ điều khiển của máy CNC, hay quan sát quá trình gia côngtrước khi đi vào gia công thực tế.

Trong phần mềm ProE có nhiều Modul khác nhau, sau đây là một số modul cơ bảnđược sử dụng để vẽ, phân khuôn và lập trình gia công:

Modul Sketcher:

Sketcher là công cụ phác thảo, có nhiệm vụ chính là tạo ra các Profile 2D hoặc 3D để

từ đó hình thành các mô hình vật đặc (Solid) hoặc bề mặt (Surface) Tuy nhiên, do kế thừađược các công cụ vẽ của CAD truyền thống, lại được bổ sung công cụ tham số hoá,Sketcher của CAD hiện đại trở thành công cụ vẽ mạnh và linh hoạt để tạo ra các bản vẽ kỹthuật Người ta thường dùng Sketcher để tạo các bản vẽ đơn giản

Modul Part:

Thiết kế các hình khối dạng 3D dựa vào phương pháp đùn khối hoặc quét thành khốiđặc (Solid) hoặc dạng mỏng (Shell) hay mặt (Supface)

Modul Manufacturing:

Thiết kế mô phỏng tách khuôn và gia công

1.4 Giới thiệu về khuôn đúc hai tấm

a Khuôn hai tấm có kênh dẫn nguội

Khuôn hai tấm là loại khuôn phổ biến nhất So với khuôn ba tấm thì khuôn hai tấm đơngiản hơn, rẻ hơn và chu kỳ ép phun ngắn hơn.+ Đối với khuôn hai tấm có một lòng khuônthì không cần đến kênh dẫn nhựa mà nhựa sẽ điền đầy trực tiếp vào lòng khuôn thông quabạc cuống phun

+ Đối với khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn thì ta cần quan tâm đến việc thiết kế kênhdẫn và miệng phun sao cho nhựa có thể điền đầy các lòng khuôn cùng lúc (vấn đề cân bằng

trí các miệng phun có thể đặt thẳng hàng với các lòng khuôn thì việc dùng khuôn hai tấm làthích hợp.

Hình 1.1 - a), b): Khuôn hai tấm có kênh dẫn nguội.

Vì vấn đề cân bằng dòng và đòi hỏi các miệng phun phải được bố trí thẳng hàng với cáclòng khuôn mà việc thiết kế khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn gặp nhiều hạn chế đối vớimột sản phẩm nhựa nhất định

Hình 1.2 - Kết cấu khuôn hai tấm

b Khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng

Khuôn hai tấm dùng kênh dẫn nóng luôn giữ cho nhựa nóng chảy trong bạc cuống phun,kênh dẫn và miệng phun, nhựa chỉ đông đặc khi nào nó chảy vào lòng khuôn Khi khuôn

mở ra thì chỉ có sản phẩm (đôi khi có thêm kênh dẫn nguội) được lấy ra ngoài Khi khuônđóng lại thì nhựa trong các kênh dẫn nóng và tiếp tục điền đầy vào lòng khuôn một cáchtrực tiếp Kênh dẫn trong khuôn có thể gồm cả kênh dẫn nguội và kênh dẫn nóng

•

• Hình 1.3 – Khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng

Đối với loại khuôn này, các miệng phun phải được đặt ở vị trí trung tâm của các lòngkhuôn Điều này có nghĩa là các kênh dẫn phải được đặt xa mặt phân khuôn Nhưng điềunày không gây bất kỳ trở ngại nào cho việc thiết kế Loại khuôn này cũng phù hợp vớikhuôn cò nhiều lòng khuôn với kích thước nhỏ hay những khuôn mà hệ thống kênh dẫnphức tạp và phí nhiều vật liệu

» Ưu điểm:

+ Tiết kiệm vật liệu

+ Không có vết của miệng phun trên sản phẩm

+ Giảm thời gian chu kỳ

+ Điều khiển được sự điền đầy và dòng chảy của nhựa

» Nhược điểm

+ Hệ thống điều khiển nhiệt độ dể bị hỏng.

+ Không thích hợp với những vật liệu chịu nhiệt kém

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT 2.1 Đặc điểm về sản phẩm:

Sản phẩm của quá trình sản xuất là chiếc ghế nhựa loại nhỏ

Hình 2.1: Sản phẩm ghế nhựa.

Ghế nhựa được sản xuất từ vật liệu nhựa là ABS (Acrylon Butadiene Styrence Plastics).Đây là loại vật liệu nhựa có độ bền trung bình, giá thành không cao, thuộc loại nhựa dẻo.Cấu tạo gồm 3 đơn phân tử Acrylonnitrile, Butadiene, Styrence Các phân tử này ảnh hưởngđến 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

2.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết khuôn trên:

Khuôn luôn tiếp xúc vật liệu nhựa ABS nóng chảy có nhiệt độ từ 150 ÷ 2000C Chịu

áp lực trung bình, tải trọng va đập nhỏ, vật liệu nhựa ABS khi nguội có độ cứng 20HB Vậtliệu chế tạo khuôn là hết sức quan trọng vì nó ảnh hưởng đến tuổi thọ của khuôn, tốc độ giảinhiệt, tính gia công độ chính xác Vì yêu cầu của sản phẩm khác nhau về cấu trúc khuôn,nguyên liệu định hình tính năng sản phẩm, tính thẩm mỹ, độ chính xác kích thước, giá thànhthấp… Nên chọn phôi phải thỏa mản các yêu cầu sau:

- Vật liệu dễ tìm

- Tính gia công tốt

- Tính năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn tốt

- Tổ chức đồng đều, không có khuyết tật lỗ kim bên trong

- Xử lý nhiệt dễ dàng, ít biến dạng do nhiệt độ

- Tính đàn hồi tốt

Tùy theo sản phẩm, công nghệ sản xuất, mà ta có thể chọn tất cả các vật liệu trên Thôngthường chọn thép, nhôm…Các yếu tố như tuổi thọ, giá thành khuôn là hết sức quan trọngtrọng trong quá trình cạnh tranh cho sản phẩm, do vậy trong đồ án này em đã lựa chọn vậtliệu chế tạo tấm khuôn là thép C45

Phôi gia công khuôn trên của bộ khuôn đúc ghế nhựa là phôi thép C45 có đặc điểm:

2.3 Trình tự lập trình phân khuôn chi tiết:

Bước1:Vào file/new:Xuất hiện hộp thoại New, trong type chọn Manufacturing, trong

Sub-type chọn Mold Cavity Đặt tên trong mục Name, tick chon Use default

Bước 2: Lấy chi tiết để tách khuôn

Các bước thực hiện như sau:

Bước 3: Tạo phôi:

Bước 4:Tạo mặt phân khuôn

Bước 6: Gộp khuôn và mở khuôn:

Kết quả sau khi tách khuôn:

Chương III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG 3.1 Chi tiết khuôn trên và kích thước phôi ban đầu:

Hình 3.1: Khuôn trên và phôi ban đầu.

3.2 Chọn máy gia công:

3.2.1 Kiểu máy: Máy phay CNC EMCO MILL 450

Hình 3.2: Máy phay cnc Emco mill 450

Khoảng cách nhỏ nhất từ mũi trục chính đến bàn máy: 100 mm

Khoảng cách lớn nhất từ nũi trục chính đến bàn máy: 600 mm

Tốc độ dịch chuyển nhanh của trục X, Y, Z: 24 m/min

Tốc độ làm việc của trục X,Y,Z:10m/min

Điện áp và dòng nguồn cung cấp 415V , 50/60 Hz

Công suất nguồn cung cấp 16 kVA

Kích thước máy : 2040x2445x2920 mm

Trọng lượng máy:4000kg

Khoảng cách nhỏ nhất từ mũi trục chính đến bàn máy: 100 mm

Khoảng cách lớn nhất từ nũi trục chính đến bàn máy: 600 mm

Tốc độ dịch chuyển nhanh của trục X, Y, Z: 24 m/min

Tốc độ làm việc của trục X,Y,Z:10m/min

Điện áp và dòng nguồn cung cấp 415V , 50/60 Hz

Công suất nguồn cung cấp 16 kVA

1 Phay thô mặt đầu Ra= 2,5 m.

2 Phay phá long khuôn +hốc bên Ra= 1,25 m.

Trong khuôn khổ đồ án này, em lựa chọn các dao thực hiện các nguyên công từ catalog củahãng Mitsubishi Dụng cụ gia công của hãng rất đa dạng, đặc biệt là giúp người sử dụng dễdàng hơn trong việc lựa chọn và tính toán chế độ cắt nhờ vào việc thể hiện rất rõ các thông

số cần thiết cho việc tính toán trong catalog của hãng

Hình 3.3: Các loại dao phay chuyên dụng của hãng Mitsubishi

Bảng 3.1:

Angle milling cutter Dao phay góc

Cylindrical milling cutter Dao phay mặt trụ

Disk-type milling cutter Dao phay đĩa

Dove-tail milling cutter Dao phay rãnh đuôi én

Face milling cutter Dao phay mặt đầu

Form-relieved cutter Dao phay hớt lưng

Gang milling cutter Dao phay tổ hợp

Helical tooth cutter Dao phay răng xoắn

Inserted-blade milling cutter Dao phay răng ghép

Key- seat milling cutter Dao phay rãng then

Plain milling cutter Dao phay đơn

Right-hand milling cutter Dao phay răng xoắn phải

Single-angle milling cutter Dao phay góc đơn

Sliting saw, circular saw Dap phay cắt đứt

Stagged tooth milling cutter Dao phay răng so le

Three-side milling cutter Dao phay đĩa 3 mặt cắt

Two-lipped end mills Dao phay rãnh then

3.5 Các công thức tính toán chế độ cắt:

• Tốc độ cắt:

Tốc độ cắt phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu phôi và vật liệu dụng cụ, và thường cho trong

sổ tay về chế độ cắt khi gia công cơ Để chọn số vòng quay trục chính phù hợp, sử dụng

công thức :

Dn

1000.V

Khi khoan, khoét, doa:

- Khi khoan, momen xoắn hoặc lực chiều trục được tính theo công thức:

[Nm]

- Khi khoan rộng mômen xoắn:

Khi khoan rộng, doa: CM = 0.09; q = 1; y = 0.8 ; x = 0.9; Cp = 67.

kp - hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế, trong trường hợp này chỉ phụ thuộcvào vật liệu gia công và được xác định bằng kp = kmp tính theo bảng 9-9

Suy ra: kp = kmp = 0.8

n – chỉ số mũ cho hợp kim cứng (vật liệu dao khoan)

Công suất cắt Ne:

3.6 Tính toán cho các nguyên công:

Bước 1,11 : Phay thô và phay tinh mặt đầu

Chọn dao APX3000-050A07RA

Vật liệu gia công là thép kết cấu thường, có độ cứng 270HB Chọn lưỡi cắt loạiAOMT1123604PEER-M.

Chọn và tính toán chế độ cắt:

Bảng 3.4: Chế độ cắt yêu cầu của nhà sản xuất.

Ứng với vật liệu khuôn là thép C45 có độ cứng 230 ÷ 300 HB, dao có đường kính 50 tachọn:

Vc(m/ph)

Tốc độcắt

Sz (mm/răng)Lượng gia công

Bảng 3.6: Các thông số chế độ cắt sau tính toán.

Bước 2: Phay phá lòng khuôn và mặt hốc bên

Chọn và tính toán chế độ cắt:

Bảng 3.8: Chế độ cắt yêu cầu của nhà sản xuất.

Bảng 3.10: Các thông số chế độ cắt sau tính toán.

Bước 3: Phay bán tinh mặt bên lòng khuôn

Dùng dao phay ngón VC2MBR1250 có bảng thông số như sau:

-Chế độ cắt :

- Vận tốc trục chính n = 1900 vòng/phút

- Tốc độ cắt Vc= 1000

. D1

nπ

= 47.8 m/ph

- Lượng chạy dao phút :

2200.16.2.220

10.60

K.V.a.a

Bước 5 và 6 : Phay tinh mặt bên và mặt dưới lòng khuôn

Dùng dao như ở bước 3 với chế độ cắt :

Bước 7 : Phay bán tinh mặt lõm lòng khuôn

Các thông số như bước 3 và 4

Bước 8: Phay tinh mặt lõm

Các thông số như bước 5 và 6

Bước 9: Khoan lỗ định vị

a.Chọn dao

Chọn dao MMS1900X5DB có các thông số

Hình 3.26- Bảng thông số ghi kích thước các loại dao khoan

Hình 2.28- Dao khoét lưỡi insert dùng để khoét 2 lỗ định vị

Hình 3.26- Bảng thông số ghi kích thước các loại dao khoan

CHƯƠNG 4 LẬP TRÌNH GIA CÔNG, MÔ PHỎNG VÀ XUẤT CHƯƠNG TRÌNH

4.1 Thiết lập gia công và xuất chương trình:

4.1.1 Tạo phôi gia công, thiết lập máy

Vào File/New>Manufacturing>NC Assembly>Name: Giacong_khuontren

Lắp khuôn cần gia công, click vào và chọn chi tiết, chọn cách lắp Default,

Click vào để vẽ phôi gia công cho chi tiết, và tiến hành vẽ ta được phôi(phôi có bềdày lớn hơn chi tiết 3mm)

Hình 4.2

Click vào để tạo hệ trục tọa độ gia công CS0,

Hình 4.3

Machine Type: MillSpindle: Maximum Speed: 10000;

Horse Power: 17Feed: Rapid Feed Rate: 0.2Cutting Tools: Tool Change Time: 5Machine Zero: chọn trục ACS0

- Bước 5:Phay tinh bên

-Bước 6:Phay bán tinh lòng khuôn

-Bước 7 :Phay tinh long khuon

-Bước 8 :Phay thô đường chân

Bước 9:Phay tinh dường chân

Bước 10 :Phay tinh mặt đầu

Bước 11 :Khoan lỗ ghép khuôn

Bước 11:Khoét lỗ ghép khuôn

Bước 8 : Nối các bước công nghệ

Để nối các bước công nghệ ta chọn :Edit > CL Data > Out Put Set > Creat > Set01 > Enter > Select All > Done Sell

>Set01> File > Done > Chuong trinh NC > OK > Done Output

Bước 9 : Xuất chương trình gia công

Để xuất chương trình ra các hệ ngôn ngữ ta làm như sau :

Tool > CL Data >Post Process > Chuong trinh NC > OK > Done > UNCX01.P12