Ứng dụng công nghệ CADCAM trong thiết kế và gia công chi tiết cơ khí

CHƯƠNG 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ SỞ THIẾT KẾ TRÊN MÁY TÍNH VÀ ỨNG DỤNG CỦA CAD/CAM TRONG GIA CÔNG CHI TIẾT CƠ KHÍ 1.1 Các Khái Niệm * CAD “Computer Aided Design” thiết kế với sự trợ

MỤC LỤC

MỤC LỤC ………1

LỜI NÓI ĐẦU ……… 3

CHƯƠNG 1 : CÁC KHÁI NIỆM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CAD/CAM TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ ……… 4

1.1 Các khái niệm ……… .4

1.2 Lịch sử phát triển của CAD/CAM ……… … ….5

1.2.1 Các thế hệ của những chương trình CAD ……… … … 5

1.2.2 Lịch sử phát triển CAM ……… …6

1.3 Quá trình thiết kế trong ngành chế tạo máy ……… 7

1.4 Chức năng và ưu điểm của CAD/CAM ……… 8

1.4.1 Chức năng của CAD/CAM ……… 8

1.4.2 Ưu điểm của CAD/CAM ……… 9

1.5 Một số phần mềm CAD/CAM sử dụng trong cơ khí chế tạo ……… 10

CHƯƠNG 2 : ỨNG DỤNG CATIA TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT CƠ KHÍ……… 12

2.1 Sơ lược phần mềm CATIA ……… 12

2.1.1 Lịch sử phát triển phần mềm ……… 12

2.1.2 Giới thiệu một số modul chính của CATIA ……… 12

2.2 Ứng dụng CATIA trong thiết kế và gia công chi tiết tấm dưới ………….14

2.2.1 Các bước thiết kế chi tiết tấm dưới trên CATIA ………… 14

2.2.2 Trích xuất bản vẽ 3D sang 2D ……….19

2.2.3 Lập quy trình công nghệ gia công tấm dưới ……… 22

2.2.4 Mô phỏng gia công chi tiết tấm dưới bằng CATIA ……… 27

CHƯƠNG 3 : MÔ PHỎNG GIA CÔNG CHI TIẾT TẤM DƯỚI BẰNG PHẦN MỀM EMCO ……… 40

3.1 Giới thiệu phần mềm ………40

3.2 Mô tả các phím trên máy EMCO Concept ……… 41

3.3 Tìm hiểu chức năng Cam Concept Mill ……… 45

3.3.1 Giao diện đồ họa ……… 45

3.3.2 Gia công phay trên Emco Concept ……… 46

3.4 Lập trình gia công chi tiết tấm dưới bằng EMCO … ……… 52

KẾT LUẬN ……… 62

PHỤ LỤC HÌNH VẼ ……… 63

CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG ( NC CODE ) ……… 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 72

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đây, công nghệ CAD/CAM được ứng dụng rộng rãi trong hầuhết các trong lĩnh vực từ cơ khí, nhựa, may mặc, giày da…điều đó nói lên rằngvai trò của nó trong công cuộc cách mạng công nghiệp ngày càng có ý nghĩatrọng yếu

Theo khảo sát và nghiên cứu từ các nhà nghiên cứu về lĩnh vực này chothấy, sự có mặt của công nghệ CAD/CAM ngày nay đã giúp cho các nhà thiết kế

và chế tạo giảm thiểu được hơn 50% thời gian, tăng năng suất sản xuất lên đếnhơn 45%

Hiện nay trên toàn thế giới có đến hàng trăm loại sản phẩm CAD/CAM tùytheo lĩnh vực nghiên cứu, ngành nghề cụ thể mà các nhà nghiên cứu và chế tạo

sẽ có những đầu tư riêng biệt nhằm nâng cao tính khả thi cho từng loại

Ở việt nam hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế và thị trường mở nên córất nhiều công ty và tập đoàn lớn đầu tư và từ đó những phần mềm CAD/CAMchuyên nghiệp được ứng dụng và phổ biến rộng rãi trong vài năm gần đây

Nắm bắt được vấn đề đó trong quá trình học tập em đã quyết định lựa chọn

đề tài “ Ứng Dụng CAD/CAM Trong Thiết Kế Và Gia Công Chi Tiết Cơ Khí ”

để làm luận văn tốt nghiệp Với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Trần ThanhHải em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp, trong quá trình thực hiện còn nhiềuthiếu sót em rất mong sự góp ý của các thầy cô cùng tất cả các bạn trong lớp để

đồ án của em hoàn thiện tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Tp Hồ Chí Minh, Ngày 15 Tháng 5 Năm 2011

CHƯƠNG 1

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ SỞ THIẾT KẾ TRÊN MÁY TÍNH

VÀ ỨNG DỤNG CỦA CAD/CAM TRONG GIA CÔNG CHI TIẾT CƠ KHÍ

1.1 Các Khái Niệm

* CAD “Computer Aided Design” thiết kế với sự trợ giúp của máy tính

Công việc với sự trợ giúp của máy tính trong sự phát triển thiết kế và chuẩn bịsản xuất:

- Nhiệm vụ tính toán

- Chuẩn bị sẵn các thông tin

- Vẽ tự động

- Phác thảo với sự trợ giúp của máy tính

* CAP “Computer Aided Planning” Chuẩn bị sản xuất với sự trợ giúp củamáy tính

Công việc với sự trợ giúp của máy tính cho việc chuẩn bị công nghệ cho sảnxuất:

- Công việc lập danh mục sản phẩm

- Lập kế hoạch làm việc và tiến trình làm việc

- Xử lý các dữ liệu gốc

- Chuẩn bị sẵn các dữ liệu cho sự điều chỉnh máy (dữ liệu cho máy NC)

* CAM “Computer Aided Manufacturing” Sản xuất với sự trợ giúp củamáy tính

Công việc với sự trợ giúp của máy tính trong việc sản xuất bán thành phần vàlắp ráp:

- Điều chỉnh sản xuất – giám sát ản xuất

- Điều chỉnh máy, điều chỉnh người máy

- Vận chuyển, nhập kho bảo quản

* CAQ “Computer Aided Quality Control” Kiểm soát chất lượng với sựtrợ giúp của máy tính

- Thu thập các dữ liệu đo

- Đánh giá các dữ liệu đo

* CAE “Computer Aided Engineering” Trợ giúp của máy tính cho công

việc của kỹ sư.

* PPS “Product Planning System” Điều chỉnh và lập kế hoạch sản xuất với

sự trợ giúp của máy tính

* CIM “Computer Intergrated Manufacturing” Tích hợp sản xuất với sựtrợ giúp bằng máy tính

1.2 Lịch Sử Phát Triển Của CAD/CAM

1.2.1 Các Thế Hệ Của Những Chương Trình CAD

Thế hệ thứ nhất:

Các hệ thống hình vẽ, hình họa riêng biệt chỉ quản lý vẽ và các ký hiệu,biểu tượng để vẽ bằng khả năng của một máy vẽ + mẫu vẽ + máy chữ + máychụp copy

Mức độ thông minh chỉ phù hợp với những nét vẽ, gạch, những hìnhdáng, những ký hiệu, và những tranh ảnh (những hình chiếu, những mặt cắt)được thể hiện ra giấy

Phục vụ đàm thoại, để thể hiện hình thái 0 và 1 một chiều (điểm vàđường thẳng) trên một mặt phẳng

Những hệ thống hai chiều để thiết kế và thay đổi các bản vẽ kỹ thuật(ME10, ISICAD, CADDY, AutoCAD, PC- Draft, Sigraph mô đun không bềnvững)

Thế hệ thứ hai:

Bên cạnh việc làm chủ các đặc điểm các hệ thống của thế hệ thứ nhất,thế hệ hai có các khả năng tiếp theo

Từ sự thể hiện các hình chiếu và những mặt cắt những mô hình chi tiết

3 chiều được chế tạo, nó có thể minh họa bằng hình ảnh

Bên cạnh những điểm và những đường thẳng chúng ta có thể hiểu,quản lý và xử lý tiếp những chi tiết hình học như những mặt phẳng và hình khối.(MEDUSA, ProCAD, ME30, ICEM…)

Thế hệ thứ ba:

Bên cạnh những khả năng của thế hệ một và hai những quá trình thiết

kế tự động và bán tự động sẽ được thực hiện (Lắp ráp tự động, phương án thiết

kế, quá trình FEM, bộ nối NC… IDEAS, CATIA, Slid DESIGNER, từ năm

- Năm 1938 Claud E Shannon tại MIT (Massachusetts Intitute Technology) đãchứng minh rằng việc tính toán và truyền tải nhanh dữ liệu chỉ có thể duy nhấtthực hiện nhờ mã nhị phân Cơ sở khoa học cho máy tính và điều khiển số đượchoàn thiện.

- Năm 1946 máy tính số điện tử đầu tiên “ENIAC” ra đời dựa trên công nghệđèn điện tử

- Năm 1949 – 1952 John Parsons và MIT phối hợp chế tạo thành công máy phayđiều khiển số đầu tiên có tên Cincinati Hydrotel có trục đứng Tủ điều khiểndùng đèn điện tử có thể di chuyển đồng thời 3 trục, tiếp nhận dữ liệu thông quabăng đục lỗ mã nhị phân

- Năm 1954 thiết bị điều khiển NC công nghiệp đầu tiên ra đời bởi Bendix

- Năm 1957 máy phay NC đầu tiên được trang bị trong các xưởng chế tạo máybay của không lực Hoa Kỳ

- Năm 1958 ngôn ngữ lập trình APT ra đời

- Năm 1960 các nhà chế tạo Đức trình bày những máy NC đầu tiên của mình tạihội chợ Hannover

- Năm 1968 kỹ thuật tích hợp mạch IC (Intergrated Circuits) làm cho các tủ điềukhiển nhỏ hơn và độ tin cậy cao hơn

- Năm 1972 thế hệ các thiết bị NC kết nối với máy vi tính có công năng mạnh

mẽ hơn (CNC) Thế hệ này nhanh chóng được thay thế các cụm điều khiển dùngMicroprocessor

- Năm 1986 chuẩn hóa giao diện và truyền thông: làm cơ sở cho hệ thống CIMphát triển

- Năm 1990 hình thành và phát triển các hệ thống CIM

Hình 1.1: Lịch sử phát triển CIM

1.3 Quá Trình Thiết Kế Trong Ngành Chế Tạo Máy

Xét về mặt hiệu quả thì việc ứng dụng mấy tính trong quá trình thiết kế rấtđược quan tâm chú ý

Đòi hỏi phải có những giải pháp kỹ thuật thông tin chuyên môn

Việc sử dụng máy tính đã đưa đến những cố gắng cải tiến nâng cao hiệu quảkinh tế qua tiến trình công việc với một phương pháp tối ưu nhất (vào nhữngnăm 70 kỹ thuật thiết kế đã tiến tới trở thành một ngành khoa học), những cơ sở

và những mối liên quan đã tạo thành nền tảng cho các giải pháp về lý thuyết cócăn cứ khoa học của CAD

Do vậy việc trợ giúp của máy tính có tác dụng nâng cao những đòi hỏi vàkích thích sự phát triển kỹ thuật thiết kế và phương pháp của nó

Người nghiên cứu phát triển và sử dụng nên có những kiến thức cơ bản về

kỹ thuật thiết kế để có thể tổng hợp ứng dụng mối liên quan trong các giải phápCAD

Có những giải pháp tốt sống động đối với các thông tin chi tiết, tính toán,phác thảo, phác họa, trình bày chi tiết và chuyển giao các dữ liệu của các kết quảthực tế

Chiến lược CIM hiện nay đòi hỏi phải có một hệ thống mới các giải pháptrợ giúp của máy tính cho công việc của kỹ sư và phải có sự thống nhất về cơcấu, cấu trúc và việc chuẩn bị công nghệ

Điều kiện đặt ra ở đây là mô hình sản phẩm, cái đó phù hợp với:

- Cấu trúc về chức năng và hình học

- Việc minh họa bằng hình ảnh những mối quan hệ tương quan để mô tảnhững mối liên quan trong thiết kế

Sự cần thiết của một thiết bị trung tâm lưu trữ các dữ liệu sản phẩm cho tất

cả các ngành tham gia trong quá trình CAD/CAM

Hệ thống hiện đại được điều chỉnh ngay từ đầu, còn có sự khuyến khích đốivới những nhà nghiên cứu phát triển và ứng dụng phần mềm

Bởi vậy các nhà thiết kế càng phải có những kiến thức tin học chuyên sâuhơn

1.4 Chức Năng Và Ưu Điểm Của CAD/CAM

1.4.1 Chức năng của CAD/CAM

Khác với quy trình thiết kế theo công nghệ truyền thống, CAD cho phép quản

lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số trong cơ sở dữ liệu trungtâm Do vậy CAD có khả năng hỗ trợ các chứ năng kỹ thuật ngay từ giai đoạnphát triển sản phẩm cho đến giai đoạn cuối của quá trình sản xuất, tức là hỗ trợđiều khiển các thiết bị sản xuất bằng điều khiển số

Ngày nay những phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế vàgia công khuôn mẫu có khả năng thực hiện được các chức năng cơ bản sau;

- Thiết kế mô phỏng hình học 3 chiều (3D) những hình dạng phức tạp

- Tạo bản vẽ và ghi kích thước tự động, có khả năng lien kết giữa mô hình3D với bản vẽ 2D và ngược lại

- Giao tiếp với các thiết bị đo, quét tọa độ 3D thực hiện nhanh chóng cácchức năng mô phỏng hình học từ các dữ liệu số

- Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kếtcấu lắp ghép…

- Liên kết với các chương trình tính toán thực hiện các chức năng kỹ thuật:tính biến dạng khuôn, mô phỏng dòng chảy vật liệu, trường áp suất, trường nhiệt

độ, độ co rút vật liệu…

- Nội suy hình học, biên dịch các kiểu đường chạy dao chính xác cho côngnghệ gia công điều khiển số

- Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ họa chuẩn.

- Xuất dữ liệu đồ họa 3D dưới dạng tập tin STL để giao tiếp với các thiết

bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể

1.4.2 Ưu Điểm Của CAD/CAM

- Nâng cao năng suất kỹ thuật

- Giảm thời gian chỉ dẫn

- Giảm số lượng nhân viên kỹ thuật

- Dễ cải tiến cho phù hợp với khách hang

- Phản ứng nhanh với nhu cầu thị trường

- Hạn chế lỗi sao chép đến mức tối thiểu

- Độ chính xác thiết kế cao

- Khi phân tích dễ nhận ra những tương tác giữa các phần tử cấu thành

- Phân tích chức năng vận hành tốt hơn nên giảm khâu thử nghiệm trênmẫu

- Thuận lợi cho việc lập hồ sơ, tư liệu

- Bản thiết kế có tính tiêu chuẩn cao

- Nâng cao năng suất thiết kế dụng cụ cắt

- Dễ tiết kiệm về chi phí, giảm giá thành

- Giảm thời gian đào tạo hội họa viên và lập trình viên cho máy NC

- Ít sai sót trong lập trình cho máy NC

- Giúp tăng cường sử dụng các chi tiết máy và dụng cụ cắt có sẵn

- Thiết kế dễ phù hợp với các kỹ thuật chế tác hiện có

- Tiết kiệm vật liệu và thời gian máy nhờ các thuật toán tối ưu

- Nâng cao hiệu quả quản lý trong thiết kế

- Dễ kiểm tra chất lượng sản phẩm phức tạp

- Nâng cao hiệu quả giao diện thông tin và dễ hiểu nhau hơn giữa các nhóm

kỹ sư, thiết kế viên, hội họa viên, quản lý và các nhóm khác

1.5 Một Số Phần Mềm CAD/CAM Sử Dụng Trong Cơ Khí Chế Tạo

Hiện tại, thị trường phần mềm đồ họa trên thế giới rất đa dạng, việc lựa chọnphần mềm nào để phục vụ tốt cho công việc thực sự là một điều khó khăn Tuynhiên, có năm chỉ tiêu cần biết khi chọn phần mềm là:

- Tính linh hoạt

- Tính khả thi

- Tính đơn giản

- Tính biểu diễn được & tính kinh tế

Một trong những phần mềm có được những tính năng trên như Catia,Unigraphics NX, I-deas, Pro/Engineer Wildfire….Đây là bốn phần mềm đượcđánh giá là rất mạnh và rất nổi tiếng trong lĩnh vực CAD/CAM/CNC Tùy vàothế mạnh của mỗi phần mềm mà chúng có những ứng dụng chuyên biệt: Catia,Unigraphics NX phục vụ triệt để cho ngành công nghiệp hàng không, ôto, tàuthủy Pro/Engineer phục vụ rất tốt cho ngành cơ khí khuôn mẫu ( thiết kế và giacông) như khuôn dập, khuôn rèn, khuôn nhựa… Pro/E có một lợi thế là giá rẻnên đã chiếm lĩnh các thị trường hạng trung và cao

• Giới Thiệu Phần Mềm Catia

CATIA được viết tắt từ cụm từ (Computer Aided Three Dimensional Interactive

Application), có nghĩa trong tiếng việt là “ Xử lý tương tác trong không gian ba

chiều có sự hỗ trợ của máy tính”, Catia là một bộ phần mềm thương mại phứchợp CAD/CAM/CAE được hãng Dassault Systemes ( đây là một công ty củaPháp) phát triển và IBM là nhà phân phối trên toàn thế giới Catia được viếtbằng ngôn ngữ lập trình C++ Catia là viên đá nền tảng đầu tiên của bộ phầnmềm quản lý toàn bộ 1 chu trình sản phẩm của hãng Dassault

• Giới Thiệu Phần Mềm Unigraphics NX

Unigraphics NX được phát triển bởi Siemens PLM Software của tập đoàn

Siemen Unigraphics NX là một tổng thể các giải pháp CAD/CAM/CAE linhhoạt, tối ưu, đồng bộ, mạnh mẽ Giúp các doanh nghiệp có thể giải quyết mọivấn đề khó khăn nhất trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE Liên tục đổi mới, tíchhợp công nghệ và thêm vào các tính năng mới, hổ trợ tối ưu cho công việc,…thêm vào việc mua đứt I-DEAS (một trong tứ đại CAD/CAM) … giúp chounigraphics NX từ một phần mềm sinh sau đẻ muộn đã vươn lên thành mộttrong số phần mềm rất mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM.

• Giới Thiệu Phần Mềm Pro/Engineer Wildfire

Pro/E là phần mềm của hãng Prametric Technology Corp Một phần mềm thiết

kế theo tham số, có nhiều tính năng rất mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE,

nó mang lại cho chúng ta các khả năng như:

- Mô hình hóa trực tiếp vật thể rắn

- Tạo các môdun bằng các khái niệm và phần tử thiết kế

- Thiết kế thông số

- Sử dụng cơ sở dữ liệu thống nhất

- Có khả năng mô phỏng động học, động lực học kết cấu cơ khí

Ngoài ra còn một số phần mềm rất hay được sử dụng trong gia công và thiết kếnhư: CIMATRON, MASTER CAM, SOLIDWORK, INVERTOR, SOLIDEDGE…

- Năm 1984, công ty Boeing đã chọn Catia là công cụ chính để thiết kế 3D, vàtrở thành khách hàng lớn nhất.

- Năm 1988, Catia phiên bản 3 đã được chuyển từ các máy tính mainframe sangunix

- Năm 1990, General Dynamics Electric Boat Corp đã chọn Catia như là công cụchính thiết kế 3D, thiết kế các tàu ngầm hạt nhân của hải quân Hoa Kỳ

- Năm 1992, Cadam đã được mua từ IBM và các năm tiếp theo Cadam Catia V4

đã được công bố

- Năm 1996, nó đã được chuyển từ một đến bốn hệ điều hành unix bao gồmIBM AIX, Silicon Graphics IRIX, Sun Microsystems SunOS và Hewlett-Packard HP-UX

- Năm 1998, một phiên bản viết lại hoàn toàn Catia, Catia V5 đã được pháthành, với sự hỗ trợ cho unix, Windows NT và Windows XP từ 2001

- Năm 2008, Dassault công bố Catia V6 , hỗ trợ cho các hệ điều hành Windows,các hệ điều hành không phải Windows không được hỗ trợ nữa

2.1.2 Các Modul Chính Của CATIA

- Catia Base: Đảm bảo điều kiện, kiểm tra hệ thống, tạo điều kiện thiết lập môitrường, điều kiện hội thoại, kiểm tra thực hiện các toán tử cài tiệm cận vào dữliệu của các môdun

- Catia Library: thư viện của các phần tử CAD/CAM mà chúng có thể hòa đồngmột số mô hình cùng đồng thời Các đối tượng có thể được tìm kiếm bằng các từkhóa

- Catia Interface: truyền các dữ liệu giữa các phần mềm CAD khác nhau bằngIGES.

- Catia Drafting: chứa hàm số để tạo phần tử 2D, ghi kích thước, tô mặt cắt, mô

- Catia Kinematics: giúp xác định cấu trúc động học của cơ cấu, mô phỏng vàphân tích chuyển động, xác định vận tốc và gia tốc của các chi tiết cơ cấu,đường chuyển động và giải quyết các bài toán va chạm

- Catia Image Design: Tạo sự biểu diễn thực với phần khuất hoàn toàn, xác địnhđiều kiện chiếu sáng và các thông số bề mặt của đối tượng

- Catia Finite Element Modeller: mô hình tổng thể mô tả tính chất vật lý và vậtliệu, điều kiện biên và tải trọng đối tượng

- Catia Nc – Lathe: tạo chương trình chứa phần nguyên công tiện dưới dạng đầu

ra APT hoặc CL-File

- Catia Nc – Mill: tạo chương trình chứa phần nguyên công phay

- Catia Robotic: thiết kế và mô phỏng robot với các lệnh chuẩn, định nghĩa cấutrúc robot, đặc trưng hình học, động học, đồng bộ hóa nhiều robot…

- Catia Building Design And Facilities Layout: tạo thiết kế các bản vẽ xây dựng,sắp đặt các đối tượng và định nghĩa mối quan hệ giữa chúng

- Catia Shematics: công cụ để sắp đặt vị trí những phần tử cơ bản, vẽ các sơ đồ,thiết lập các liên kết logic giữa các phần tử và điều khiển chúng

- Catia Piping And Tubing: thiết kế những tuyến ống dẫn phức tạp, toán tử logicvới vật thể, thăm dò va chạm…

- Catia Structural Design And Steelwak: công cụ tổ hợp cho kiến trúc

- Catia Graphic Intensive Interface: công cụ lập trình để mở rộng những hàm sốmới và tiếp cận mở vào môi trường Catia

Tuy nhiên, Catia còn rất nhiều Môdun hỗ trợ thiết kế và gia công khuôn mẫu ,

thiết kế kim loại tấm, xử lý các quá trình gia công không phoi, hỗ trơ lập trìnhđiều khiển, thiết kế bo mạch…

2.2 Ứng Dụng CATIA Trong Thiết Kế Và Gia Công Chi Tiết Tấm Dưới

2.2.1 Các Bước Thiết Kế Chi Tiết Tấm Dưới

Bước 1: Khởi động chương trình, sau đó đăng nhập vào trình ứng dụng Part

Design để vào môi trường thiết kế

Có 2 cách đăng nhập sau:

Start → Mechanical Design → Part Design

Hình 2.1: Các trình ứng dụng Catia

File → New → Part

Sau khi đặt tên cho bản vẽ, chọn OK để vào môi trường thiết kế

Bước 2: Vẽ phác thảo biên dạng chi tiết

- Chọn mặt phẳng vẽ phác: Trên Specication Tree phía bên trái màn hình đồ họachọn mặt phẳng xy sau đó click vào biểu tượng sketch trên thanh công cụsketch để vào môi trường vẽ phác

- Sử dụng các lệnh trên thanh công cụ Profile để vẽ biên dạng chi tiết

Hình 2.2: Hình ảnh sau khi vẽ phác

- Click vào biểu tượng trên thanh công cụ Constraint để tạo các ràng buộchình học và lên các kích thước đối tượng

Hình 2.3:Hình ảnh tạo ràng buộc hình học

Các nét vẽ có màu xanh dương thể hiện chi tiết đã đầy đủ các ràng buộc

- Click vào biểu tượng để thoát khỏi môi trường vẽ phác

- Sử dụng lệnh Pad để thực hiện đùn khối: Click vào biểu tượng sau đó chọnvào biên dạng chi tiết hộp thoại xuất hiện cho phép ta điền chiều dày, hướngđùn…

Hình 2.4Hình ảnh sau khi đùn khối

Bước 3: Thiết kế các lỗ tròn gồm 2 lỗ Φ36, 2 lỗ Φ10, 4 lỗ Φ8.5 mm

- Click vào biểu tượng sketch sau đó chọn vào mề mặt chi tiết để định nghĩa mặt phẳng vẽ phác

- Sử dụng lệnh Circle để vẽ các hình tròn

- Sử dụng công cụ Constraint để tạo ràng buộc và lên kích thước

- Click biểu tượng Exit Workbench để thoát khỏi môi trường vẽ phác

- Sử dụng lệnh Pocket để tạo lỗ

- Khai báo chiều sâu cho các lỗ

Hình 2.5Hình ảnh sau khi tạo lỗ

Bước 4: Vát mép pocket giữa và taro 4 lỗ M10

- Vát mép: Click vào biểu tượng Chamfer trên thanh công cụ Dress upFeature sau đó chọn cạnh của pocket giữa chi tiết, khai báo chiều sâu và góc vát

- Taro 4 lỗ M10: Click vào biểu tượng Hole trên thanh công cụ SketchBased Features sau đó lần lượt chọn 4 lỗ Φ8.5 mm cần taro ren Hộp thoại xuấthiện:

Hình 2.6: Các thông số lỗ ren

Lần lượt chọn các thông số như chiều sâu lỗ, kiểu ren, loại lỗ…

Cuối cùng click OK để kết thúc.

Hình 2.7: Chi tiết cuối cùng khi thiết kế

2.2.2 Xuất bản vẽ 3D sang 2D

Trình ứng dụng Drafting cho phép xuất và quản lý bản vẽ 2D từ đối tượng vậtthể 3D một cách tự động và dễ dàng thực hiện các thao tác, sau đây là một sốkhả năng cơ bản trên Drafting :

- Tạo và quản lý một trang bản vẽ từ một chi tiết bất kỳ

- Tạo hình chiếu bằng từ một chi tiết bất kỳ

- Khả năng tạo nhanh các hình chiếu khác

- Tạo các mặt cắt cho từng hình chiếu

- Tạo các hình trích theo tỉ lệ xích cho bất kỳ hình chiếu nào

- Tạo và quản lý các kích thước, hiệu chỉnh các đường nét cơ bản củahình chiếu vầ kích thước

Sau đây là trình tự thực hiện trích xuất bản vẽ 3D tấm dưới sang 2D :

Bước 1 : Đăng nhập vào trình ứng dụng Drafting : Vào trình đơn Start → Click

chuột vào trình ứng dụng Mechanical Design → Chọn trình đơn Drafting

Hình 2.8 : Đăng nhập vào Drafting

Sau khi đăng nhập vào trình ứng dụng Drafting, hộp thoại thông báo xuất hiệncho phép chọn tiêu chuẩn hệ thống bản vẽ, chọn khổ giấy theo tiêu chuẩn bản

vẽ, chọn khổ giấy đứng hay ngang

Bước 2 : Mở tập tin chi tiết tấm dưới : Vào trình đơn File → chọn open → chọn

đường dẫn tới chi tiết tấm dưới → OK

Vào trình đơn Window để chuyển đổi các tập tin qua lại với nhau, có thể chiamàn hình theo chiều dọc hoặc ngang theo tính năng Tile Horizontally và TileVertically để sắp xếp các tập tin cùng một lúc trên màn hình

Hình 2.9 : Tính năng Window trong Drafting

Bước 3 : Tạo các hình chiếu

Sử dụng lệnh Front view để tạo hình chiếu ban đầu cho chi tiết

Sử dụng lệnh Projection view để tạo hình chiếu từ hình chiếu gốc Hìnhchiếu gốc phải được kích hoạt bằng cách nhấp đúp vào hình chiếu đó hoặc chọnActivate view trên trình đơn sổ khi nhấp phải chuột vào hình chiếu đó

Sử dụng lệnh Offset section view để tạo mặt cắt cho hình chiếu theo đườnggấp khúc vuông góc

nh 2.10 : Tạo ba hình chiếu

Bước 4 : Ghi kích thước và văn bản cho đối tượng bản vẽ

Hình

2.11 : Bản vẽ chi tiết tấm dưới

2.2.3 Lập Quy Trình Công Nghệ Gia Công Chi Tiết Tấm Dưới

1 Phôi gia công

Chi tiết tấm dưới được gia công từ phôi đúc có dạng hình hộp chữ nhật Kíchthước ba chiều của phôi lần lượt là chiều dài 210 mm, chiều rộng 140 mm vàchiều cao 30 mm

2 Chọn chuẩn gia công

Khi gia công để đảm bảo độ chính xác và tính kinh tế ta phải xác định vị trítương quan giữa dụng cụ cắt và bề mặt gia công của chi tiết, do đó chọn chuẩnđịnh vị trong quá trình định vị chi tiết là rất quan trọng Đối với chi tiết tấm dưới

em chọn chuẩn như sau: Bề mặt 8 chưa được gia công nên chọn bề mặt 8 làmchuẩn thô để gia công bề mặt 1, sau khi gia công chọn bề mặt 1 làm chuẩn tinh

để phay biên dạng 15, khoan các lỗ 9, 10, 11, 12, 13, 14, taro các lỗ 9, 10, 12,

13, phay các lỗ 2, 3, 4, 6, 7 vát mép 5, cuối cùng phay bề mặt dưới

Hình 2.12: Bố trí gia công

Nét đứt thể hiện đường biên dạng phôi

3 Trình tự thực hiện các nguyên công

Nguyên công 1: phay bề mặt 1, phay biên dạng 15

- Bước 1: Phay mặt 1 đạt kích thước 27.5 mm so với bề mặt 8, độ nhám cho phép là 6.3 μm

- Bước 2: Phay biên dạng 15 đạt độ sâu14 mm so với mặt 1

a Định vị và kẹp chặt

- Định vị: Chi tiết được định vị ở mặt 8, 17 và 18 khống chế 5 bậc tự do

- Kẹp chặt: Phôi chi tiết tấm dưới có dạng hình hộp đơn giản nên có thểkẹp chặt bằng điện từ hoặc cơ cấu ren vít Ở đây em sử dụng cơ cấu ren vít đầukẹp phẳng để kẹp chặt

b Chọn máy gia công

Máy CNC 3 trục

c Dụng cụ cắt và chế độ cắt

- Dao phay bề mặt đường kính Φ 40 mm

Vận tốc cắt 250 v/ph, tốc độ trục chính khi gia công 1500 v/ph

- Dao phay ngón đường kính Φ 10 mm

Vận tốc cắt 200 v/ph, tốc độ trục chính khi gia công là 1200 v/ph

Hình 2.13: Nguyên công 1

Nguyên công 2: Khoan các lỗ

- Bước 1: Khoan 2 lỗ Φ10 mm sâu 25 mm so với bề mặt 1, đạt cấp chính xác cấp 7

- Bước 2: Khoan 4 lỗ Φ8.5 mm sâu 25 mm so với bề mặt 1

- Bước 3: Taro 4 lỗ 9, 10, 12, 13

a Định vị và kẹp chặt: Tương tự như nguyên công 1

b Chọn máy gia công: Máy CNC 3 trục

Nguyên công 3: Phay các pocket

- Bước 1: Phay 2 lỗ 3 và 7 đạt đường kính 30 mm sâu 25 mm so với mặt 1, cấp chính xác cho phép H12, độ nhám cho phép 6.3 μm

- Bước 2: Phay 2 lỗ 2 và 6 đạt đường kính 36 mm sâu 15 mm so với mặt 1, độ nhám cho phép 6.3 μm

- Phay pocket giữa chi tiết sâu 25 mm so với mặt 1, đạt cấp chính xác cấp 7

- Vát mép cho pocket giữa đạt 5x45 độ, độ nhám của đường bao quanh đạt 0.8 μm

a Định vị và kẹp chặt

- Định vị: Chi tiết được định vị ở mặt 8, 17 và 18 khống chế 5 bậc

tự do

- Kẹp chặt: Dùng cơ cấu ren vít đầu kẹp phẳng để kẹp chặt

b Máy gia công: Máy CNC 3 trục

Nguyên công 4: Lật phôi phay bề mặt dưới và phay biên dạng chi tiết.

- Bước 1: Phay bề mặt 8 đạt kích thước 25 mm so với mặt 1, độ nhámcho phép là 6.3 μm

- Bước 2: Phay biên dạng 15 sâu11 mm so với bề mặt 8

a Định vị và kẹp chặt

- Định vị: Chi tiết được định vị ở mặt 1 và 16 khống chế được 3 bậc tựdo

- Kẹp chặt: Dùng cơ cấu ren vít đầu kẹp có tấm đệm

b Máy gia công: Máy CNC 3 trục

c Dụng cụ cắt và chế độ cắt: Dao và thông số giống nguyên công 1

Hình 2.16: Nguyên công 4

2.2.4 Mô Phỏng Gia Công Chi Tiết Tấm Dưới Trên Catia

Hình 2.17 : Bản vẽ chi tiết tấm dưới

Các thông số của chi tiết tấm dưới được cho như hình vẽ

Sau đây là các bước thực hiện mô phỏng gia công chi tiết tấm dưới trên Catia:

Bước 1: Chuẩn Bị Phôi Gia Công, Load Phôi Và Chi Tiết Gia Công Vào Cùng

Một Bản Vẽ

- Tạo mới một bản vẽ Product, trong bản vẽ Product chọn Insert / ExistingComponent, rồi click chuột vào chữ Product trên cây thư mục Sau đó hộp thoạixuất hiện cho phép chọn đường dẫn tới chi tiết cần gia công

- Tạo phôi gia công chi tiết ngay trên bản vẽ lắp để sử dụng các kích thước củapart làm kích thước tham khảo: Click Insert / New Part sau đó click vào chữProduct trên cây thư mục màn hình xuất hiện chọn Yes

Hình 2.18: Tạo một Part mới

- Một New Part được tạo ra trên cây thư mục sau đó đổi tên thành Stock, trải câythư mục trên Part mới được tạo nháy đúp vào Part Body khi đó giao diện chuyển

về Part Design, bắt đầu vẽ Stock như tạo part bình thường

Bước 2: Gia Công

Bước 2.1 Cài đặt Machining Operation

Click đúp vào Part Operation trên cây thư mục hộp thoại Part Operation xuấthiện:

Hình 2.20: Bảng lựa chọn cài đặt gia công

- Cài đặt loại máy gia công

Hình 2.21: Lựa chọn máy gia công

Chọn máy CNC 3 trục, với các thông số mặc định có thể chỉnh sửa các thông sốnếu am hiểu máy CNC mà mình sử dụng

- Cài đặt gốc phôi: Click vào icon như hình trên, giao diện xuất hiện click vàogốc tọa độ trên hình vẽ.

- Cài đặt đồ gá gia công: Có thể cài đặt đồ gá cho quá trình gia công, khi đó việcgia công phải tính đến trường hợp có thể bị vướng vào đồ gá do đó phải cónhững hiệu chỉnh hợp lý.

- Cài đặt mặt phẳng an toàn: Click vào icon mặt phẳng như hình vẽ sau đó chọnmặt trên của chi tiết rồi click chuột phải vào màn hình màu xanh như hình vẽ vàchọn offset, đặt giá trị offset cho mặt phẳng cần tạo

Hình 2.24: Lựa chọn mặt phẳng offset

Bước 2.2 Thực hiện các đường chạy dao gia công chi tiết.

- Phay bề mặt chi tiết bằng dao phay mặt đầu Φ40 mm

- Khoan ở chế độ khoan lỗ sâu cho 2 lỗ Φ10 bằng dao khoan Φ10 mm

- Khoan ở chế độ khoan lỗ sâu cho 4 lỗ Φ8.5 bằng dao khoan Φ8.5 mm

- Taro ren cho 4 lỗ Φ8.5 bằng mũi taro M10

- Phay Circular Milling cho 4 lỗ ( 2 lỗ Φ36 và 2 lỗ Φ30 )

- Phay Pocket cho lỗ giữa chi tiết bằng dao phay ngón Φ10

- Vát mép cho lỗ giữa chi tiết

- Phay đường bao ngoài chi tiết bằng dao phay ngón Φ10

1 Nguyên Công Phay Mặt Trên Và Biên Dạng

Bước 1: Phay bề mặt

+ Click nút Facing Operation Icon hộp thoại xuất hiện, click tab Geometry

Hình 2.25: Chọn bề mặt gia công

Offset bề mặt chi tiết cần gia công, ở đây lựa chọn offset on botton là 5mm sau

đó dùng chuột click vào bề mặt chi tiết

+ Trong tab xác định các thông số:

- Kiểu Toolpath theo One Way, Inward Helical, Back & Forth

- Chọn số bước cắt và chiều sâu cắt

- Chọn bước cắt tinh và chiều sâu lớp cắt tinh

Hình 2.26: Các thông số cắt

Bước 2: Phay biên dạng

Hình 2.27: Lựa chọn đường biên dạng

Click nút Profile Contouring Icon, hộp thoại xuất hiện

- Click vào đường dẫn sau đó click vào bề mặt của chi tiết trong vùng đồ họa,chương trình sẽ tự động chọn biên dạng của chi tiết cần gia công

- Lựa chọn Offset on Bottom để cài đặt chiều sâu cần gia công

- Stop, Start: In/Out/On xác định vị trí điểm bắt đầu của đường chạy daoToolpath Profile Contour so với các đối tượng Relimiting Element

- Machining Strategy xác định các thông số công nghệ chế độ cắt, máy.

- Click OK để tạo chu trình gia công

Hình 28: Sau khi thực hiện nguyên công 1

2 Nguyên Công Khoan Các Lỗ

a Khoan Sâu 2 Lỗ Φ10

+ Click nút Drilling Deep Hole Icon hộp thoại hiện ra : chọn loại dao, đườngkính lỗ, chiều sâu lỗ

Hình 2.29: Các thông số lỗ và dụng cụ

+ Chọn Machining Strategy icon để nhập các thông số gia công:

Nhập khoảng Approach clearance, chọn kiểu chiều sâu Depth Mode, nhậpkhoảng cách dao sẽ vượt quá Breakthrough Distance, nhập chiều sâu lớn nhấtcủa mỗi lần cắt Maximum depth of cut, nhập khoảng retract offset là khoảng an

toàn của dao, chọn kiểu dừng dao Dwell mode

+ Chọn Feeds And Speeds tab để nhập các thông số chế độ cắt F và tốc độ quay của trục chính

+ Click OK để hoàn thành việc tạo chu trình gia công

b Khoan Sâu 4 Lỗ Φ8.5

Tương tự như trên chỉ khác thay bằng dao có đường kính 8.5 mm

c Taro Ren 4 Lỗ M10

Click nút Tapping Icon, hộp thoại hiện ra

- Geometry tab page

Taro lỗ tịt hoặc lỗ thông

Xác định đường kính chânren

Xác định vị trí lỗ

Xác định chiều sâu của renXác định đường kính đỉnhren

Nhập đường kính đỉnh renNhập kiểu ren trái hoặc phải

Hình 2.30: Thông số lỗ ren

- Click chọn Machining Strategy Icon

Chọn các thông số khác như tốc độ trục chính, tốc độ ăn dao…

- Click OK để tạo chu trình

Hình 2.31 Hình ảnh sau khi gia công các lỗ

3 Nguyên Công Gia Công Các Pocket

a Phay các lỗ tròn Φ36 và Φ30

Sử dụng chu trình phay Circular Milling

Click nút Circular Milling Icon Hộp thoại hiện ra :

- Geometry Tab Page

Hình 2.32: Các thông số lỗ tròn

+ Nhập chiều sâu lỗ tròn, đường kính và click vào vị trí lỗ cần phay

+ Ở đây gồm 2 lỗ Φ36 sâu 15mm và 2 lỗ Φ30 sâu 10 mm

+ Lựa chọn khoảng cách an toàn để rút dao thực hiện phay lỗ tiếp theo

- Tương tự trong tab ta cũng lựa chọn số path, số lớp cắt và chiều sâu cắt

Hình 2.33: Các thông số gia công

- Các tab tiếp theo ta chọn các thông số chủ yếu như: chọn loại dao phay ngónEnd Mill Φ10, tốc độ trục chính và tốc độ ăn dao, kiểu đường chạy dao…

- Cuối cùng ta nhấn OK để kết thúc chu trình

b Phay Pocket Lỗ Giữa Chi Tiết

- Click nút Pocketing Icon, hộp thoại xuất hiện:

Hình 2.34: Lựa chọn pocket

- Click vào text Closed/Open Pocket để chuyển về dạng Closed Pocket

- Click vào Bottom Icon và chọn pocket bottom trong màn hình đồ họa

- Click vào Flanks Icon sau đó chọn vào từng cạnh của contour pocket

- Chọn theo offset: ở đây em chọn theo offset on bottom là khoảng dưới Botton

cần phay sẽ được phay

- Chọn Strategy tab page để nhập các thông số về công nghệ như chiều sâu cắt, lượng dư…