Đồ án môn học công nghệ CAD/CAM/CNC

CNCComputer Numerical Controlled trước đây các chương trình điều khiển NCđều thực hiện thông qua băng đục lổ,điều khiển phải có bộ lọc để cung cấp giải mã tín hiệuđiều khiển cho các trụ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỷ thuật, người ta đã áp dụng các thànhtựu của khoa học và đời sống và sản xuất Cũng như đối với các ghành khoa học khác,nghành cơ khí cũng áp dụng rất nhiều tành tựu về khoa học đặc biệt là điều khiển số Phầnlớn các máy móc trong công nghiệp hiện đại ngày nay đều sử dụng máy điều khiển số

Đối với sinh viên nghành cơ khí, việc tìm hiểu các chương trình điều khiển số haytham gia vào quá trình lập trình là việc làm có ý nghĩa nhằm giúp cho sinh viên nắm đượccác kiến thức hiện đại cũng như hiểu được bản chất của các máy điều khiển số Vì vậythông qua việc làm Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao kiến thức chosinh viên

Trong khuôn khổ đồ án này chúng em sẽ thực hiện đề tài để thiết kế khuôn thổi chainhớt Đề tài có ý nghĩa trong cuộc sống, trong suốt quá trình làm đồ án chúng em cũng thamkhỏa nhiều tài liệu liên quan cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo Trần Đình Sơn đã giúp

em hoàn thành đồ án này Do đây là đồ án đầu tiên, mới mẻ nên chắc chắn không tránh khỏisai sót em mong được sừ góp ý của các thầy Em xin cảm ơn

Sinh viên thực hiện:

Bùi Đức Hòa

Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG

CAD_CAM (computer aided design/ computer aided manufacturing) là thuật ngữ chỉviệc thiết kế và chế tạo trên máy tính.Sử dụng máy tính để thực hiện một số chức năng nhấtđịnh trong thiết kế và chế tạo CAD_CAM sẻ tạo ra một nền tảng công nghệ cho việc tíchhợp máy tính trong sản xuất

CAD(Computer Aided Design ) là việc sử dụng hệ thống may tính để hổ trợ xâydựng,phân tích hay tối ưu hóa

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

CNC(Computer Numerical Controlled ) trước đây các chương trình điều khiển NCđều thực hiện thông qua băng đục lổ,điều khiển phải có bộ lọc để cung cấp giải mã tín hiệuđiều khiển cho các trục máy,với cách này có nhiều hạn chế,tốn thời gian,các chương trìnhphải viết lại và dung lượng bé.Chương trình CNC đã khắc phục các nhược điểm đó bằngcách đọc hằng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ.Cho đến nay chương trình CNC đã xuất hiệntrong hầu hết các ngành công nghiệp,đây là lĩnh vực có sự kết hợp chặt chẻ giữa máy tính

và máy công cụ

Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ vào sản xuất rất mạnhmẽ.Ngày nay,nhiều máy công cụ đã được thay bằng máy CNC.Ứng dụng CAD_CAM_CNC

để tổ chức sản xuất kèm theo đó là các phần mềm ứng dụng để lập trình và điều khiển máy Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trên máy bằng cácphần mềm giúp tránh được các sai sót có thể xảy ra

Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể được coi là tiêu chí đánh giá sự phát triển củanền công nghiệp Sản phẩm khuôn mẫu hiện nay là các sản phẩm cơ điện tử kỹ thuâtcao,việc ứng dụng công nghệ thông tin vào khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau:

Hoàn thiện và phát triển phần cứng số điều khiển CNC,phát triển phần mềm theo hướngđơn giản trong lập trình,tích hợp nhiều tính năng ,giao diện linh hoạt,thuận lợi

Ứng dụng hệ thống các phần mềm tích hợp CAD_CAM_CNC đang là thị trương muabán và ứng dụng khá sôi động.Nếu không có phần mềm CAD_CAM thì không thể thiết kế

và chế tạo các khuôn mẫu phức tạp có độ chính xác cao

Trong việc chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ cao thì việc ứng dụng công nghệthông tin rất có hiệu quả và đóng vai trò quyết định quan trọng trong ngành cơ điện tử Việcứng 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) Giớ thiệu chung về chức năng của PROE trong tổ hợp CAD CAM CNC:

Phần mềm PROE là phần mềm tích hợp đầy đủ các tính năng thiết kế và mô phỏng quátrình gia công chi tiết, với chức năng như vậy chúng ta có thể sử dụng các chương trình

đã được lập trình bằng phần mềm này để kết nối nhập vào bộ điều khiển máy CNC ,hayquan sát quá trình gia công trước khi đi vào gia công thực tế

Trong phần mềm PROE có nhiều modun khác nhau,sau đây là một số mondun dùng đểthiết kế chi tiết, phân khuôn và lập trình gia công

- Modul Sketcher:

Sketcher là modul phát thảo có nhiệm vụ chính là tạo ra các mô hình 2D và 3D để từ đóhình thành các mô hình Solid hoặc Surface Tuy nhiên do kế thừa các công cụ vẻ củaCAD truyền thống, lại được bổ sung các công cụ tham số hóa,Sketcher trở thành công cụ

vẻ mạnh và rất linh hoạt để tạo ra các bản vẻ kỹ thuật

- Modul Part:

Thiết kế các mô hình khối dạng 3D dựa cào phương pháp đùn khối hoặc quét thànhkhối đặc( solid) hoặc thành mỏng(shell) hoặc mặt phẳng (surface)

- Modul Mannufacturing:

Thiết kế mô phỏng tách khuôn và gia công.

Chương II: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT

2.1) Lựa chọn chi tiết:

- Các chi tiết gia công trên máy CNC thì yêu cầu độ chính xác và độ

nhám bề mặt cao, do đó không thể gia công được trên các may công cụ thôngthường.Gồm các chi tiết:

+ Chi tiết là một bộ phận chính của các khuôn dập, khuôn dập vuốt, khuônđúc, khuôn ép, để tạo ra các sản phẩm nhựa, composite hoặc các sản phẩm cơkhí,

+ Chi tiết có hình dạng bề mặt phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao như: Turbinthủy lực, khí nén, chân vịt tàu thủy,

+ Chi tiết yêu cầu độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, yêu cầu phải tích hợpnhiều bước công nghệ trên một nguyên công khi thực hiện gia công chế tạo

Trong khuôn khổ đồ án này chúng em sẽ thực hiện đề tài để thiết kế khuôn thổi chainhớt

2.2) Phân tích kỹ thuật và điều khiện làm việc của khuôn thổi:

a) Điều khiện làm việc

+ Khuôn thổi nhựa nên có nhiệt độ dòng keo cao+ Chịu tác dụng hóa học của dòng chất lỏng gây ra trên bề mặt khuôn

+Vật liệu làm khuôn yêu cầu phải có dộ bền cao và ít bị mài mòn + Lực va đập do dóng khuôn từ 10 – 200KN

b) Phân tích các yêu cầu kỹ thuật

+ Chi tiết khuôn là phần tạo hình bề mặt chai do đó yêu cầu dộ chính xác cao+ Mặt phân khuôn dòi hỏi độ bóng và chính xác để đảm bảo độ kín khít,khôngtạo bavia cho sản phẩm,

c) Vật liệu và cơ tính yêu cầu

- Vật liệu chế tạo là hết sức quan trọng bởi vì nó liên quan đến tuổi thọ củakhuôn, độ chính xác gia công, tốc độ giải nhiệt…khi trộn vật liệu thỏa mãn các yêucầu sau:

+ Vật liệu dễ tìm, tính gia công tốt+Tính chịu mài mòn,chịu ăn mòn cao+ Thoát nhiệt đễ dàng, ít biến dạng do nhiệt độ

Do các yêu cầu trên nên vật liệu tôi sử dụng để gia công chi tiết này là thépC45 có các thông số sau:

+ Giới hạn bền: δb= 610 MN\m2+ Giới hạn chảy: δc= 360 MN\m2+ Độ cứng : HB = 190 HB

2.3) Thiết kế chai dầu nhớt:

- Để thiết kế chi tiết này em dùng phần mềm PROE_2001

- Khởi động phần mềm Pro/Engineer 2001 bằng cách kích đúp chuột vào biểu

tượng trên màn hình nền Desktop

- Sau đó chọn modul part như hình bên

Trong modul part ta vẽ được hình như sau:

2.4) Thiết kế khuôn để thổi chai nhớt:

Tạo phôi( workpiece) : ta tạo phôi trong Mode Assembly Phôi có kích thướt 280x200x120

2.4.1) Tạo các mặt phân khuôn:

+Mặt phân thứ nhất :

- Chọn Pating Surf/ Create/ nhập vào tên cho mặt phân khuôn /Add / Copy /Done /Pick các

bề mặt cần copy /Done /OK

- Chọn Extend /Along Dir /Up To Plane /Done / Bndry Chain / Pick

mặt Copy /Select All /Done / Plane / Pick mặt phôi dưới đáy chai / Done

Extend để kéo dài ra bề mặt phôi

+Mặt phân thứ hai :

- Chọn Pating Surf /Create / nhập vào tên cho mặt phân khuôn /

Add /Extrude /Done

- Chọn One Side / Open Ends /Done

- Chọn Setup New /Plane / Pick ADTM3 /Top/ Pick ADTM2 làm mặt

phẳng vẽ phác

- Chọn Specify Refs /Pick ADTM1, ADTM2

Chọn Done / UpTo Surface / Pick mặt phôi trên / Done / OK

+Mặt phân thứ ba : chia khuôn thành 2 phần bằng nhau.

-Chọn Pating Surf /Create / nhập vào tên cho mặt phân khuôn / Add / Flat / Done

-Chọn Setup New /Pick ADTM3 / Okay / Top / ADTM2 làm mặt

phẳng vẽ phác

Specify Refs / Pick ADTM1, ADTM2

-Chọn Geom Tools / Use Edge /Sel Loop / Pich hình chữ nhật phôi

Chọn Done /OK Kết quả cho ta mặt phân khuôn như hình

bộ khuôn:

Ta tạo các thể tích từ các mặt phân khuôn đã có để định hình bộ khuôn

+ Chọn Mode Volume /split/ two volume/ All wrkpcs /Done và pick vào măt side 2 rồi

nhấn done thì hệ thống hiện sáng phần thể tích khuôn tạo ra và càn ta đặt tên cho nó

+ Nếu tiếp tục mún tạo các thể tích nhỏ hơn trong phần thể tích đã tạo ra thì ta vào Mode

Volume/ split/ two volume/ Mode Volume /done.

+ Vì đây là khuôn thổi nên trên miêng khuôn tại phần miệng chai phải có miệng côn dểchứa đầu thổi và cắt keo nên ta đùn thêm phần có hình dạng côn để chứa dầu thổi và cắt keo

2.4.3) Bung các thể tích thành các phần tử khuôn bằng lệnh Extract

và mô phỏng mở khuôn kiểm tra lấy sản phẩm:

-Chọn Mold componen / Extract / chọn tất cả các phần tử

-Chọn Mold Opening / Define Step / Define Move / Chọn phần khuôn và

phương mở khuôn của phần tử đó / Done

- Tạo 4 lỗ định vị và 6 lỗ để bắt miệng côn trên hai nữa khuôn như hình dưới:

Khuôn dưới: Khuôn trên:

Chương III: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

GIA CÔNG

3.1) Phân tích khả năng công nghệ để gia công chi tiết:

- Trong các dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, qui trình công nghệ được xâydựng theo nguyên tắc phân tán hoặc tập trung nguyên công Do mỗi máy thực hiện mộtnguyên công thì qui trình công nghệ được chia ra các nguyên công đơn giản có thời giannhịp như nhau hoặc bôi số của nhiều

- Theo nguyên tắc chung nguyên công thì qui trình công nghệ thực hiện trên máy phayCNC – MORISEIKI MITSUBISHI MELDAS tự động Dựa vào nguyên tắc trên ta phân loạiphương án gia công theo các đặc điểm sau:

- Nguyên công: Tấm khuôn dưới có bạc dẫn hướng

- Gia công nhiều vị trí ứng với nhiều bước công nghệ.

- Gia công bằng nhiều loại dao

- Phương pháp gia công tuần tự

Đây là dạng sản xuất hàng loạt vừa, để chuyên môn hóa cao và đạt năng suất caotrong điều kiện Việt Nam đường lối công nghệ thích hợp là phân tán nguyên công Ở đây làmáy CNC kết hợp với đồ gá chuyên dùng

3.2) Lựa chọn máy và nêu các thông số kỹ thuật của máy:

Lựa chợn máy phay : EMCO CONCEPTMILL- 450

b)Thông số kỹ thuật:

Không gian làm việc của máy

Giới hạn không gian làm việc theo phương X [mm] 600

Giới hạn không gian làm việc theo phương Y [mm] 500

Giới hạn không gian làm việc theo phương Z [mm] 500

Tổng trọng lượng máy [Kg] 4000

Heidenhain

3.3 Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công:

- Ta đánh số các mặt của chi tiết như hình sau:

- Tất cả các bề mặt đều được gia công bằng phương pháp phay, riêng bề mặt ren (11)

ta gia công bằng phương pháp bắn tia lửa điện

W

W

Bước 5:

+ Chọn chuẩn là mặt số (9), kẹp chặt mặt số (1) và (4)

+ Phay tinh mặt số (11), (12)

Bước 6&7: Khoan và doa 4 lỗ (15), (16), (17), (18) đạt kích thước ∅16mm

Nguyên công 3:

Sử dụng máy EDM (Electrical Discharge Machining), máy gia công bằng tia lửađiện Chọn chuẩn tinh là mặt số (1) , dùng điện cực là trụ ren làm bằng đồng thau để giacông ren mặt số (11) sâu 1,2mm

3.4 Lựu chọn dao và các thông số công nghệ cho các bước công nghệ và nguyên công: 3.4.1 Nguyên công 1:

Bước 1&2: Phay thô và tinh mặt số (4)

Phay mặt đầu em chọn dao ASX445-063A04R của hãng MITSUBISHI có thông sô

kỹ thuật được cho ở bảng sau :

Dựa vào bảng trên ta chọn lưỡi dao F7030 vì vật liệu làm khuôn ta chọn là thép C45 có

D

Vc

π (vg/phút)Phay thô: n =

63

1000 200

π = 1011 vòng/phút Phay tinh: n =

63

1000 250

π = 1264 vòng/phút +Lượng chạy dao răng:

Phay thô: fz = 0.20 mm/răng

Phay tinh: fz = 0.08 mm/răng

- Phay phá volume dùng dao phay ngón R216.36-20045-BC38K 1640 của hãng Sandvik

-Các thông số về chế độ cắt tham khảo trong Main catalogue_2009 trang D202

-Chế độ cắt :

- Tốc độ cắt V= 100 m/ph

- n=1592 vg/ph

- Lượng chạy dao răng : fz = 0.069 mm/răng

- Lượng chạy dao phút : Vf =0,069x4x1592= 439

- Lượng dư gia công là 1mm

Bước 4: Phay tinh lại mặt số 5:

-Các thông số về chế độ cắt tham khảo trong Main catalogue_2009 trang D200

- Tốc độ cắt V=140

- n=4458 vg/ph

- Lượng chạy dao răng : fz = 0,055 mm/răng

- Lượng chạy dao phút : Vf =0,055x4x4458= 980 mm/phút

3.4.2 Nguyên công2:

Bước 1&2: phay mặt đầu mặt số (10) ta dùng dao như trên ASX445-063A04R.

Bước 3: Phay phá lòng khuôn

Ta dùng dao VCLDD1000 có các thông số như bảng sau:

Bước 4: Phay bán tinh lòng khuôn ta dùng dao phay ngón mũi cầu VC3LBR0300

+Vận tốc chạy dao:

Vf = f z Z.n= 0.07.3.3980 = 896 mm/phút

+Lượng dư gia công: Zn=0.5mm

Bước 5: Phay tinh mặt số lòng khuôn:

Ta chọn dao phay ngón mũi cầu VC3LBR0200 có các thông sô sao

Các thông số công nghệ:

+ Vận tốc cắt: Vc = 72.8 m/phút

+ Vận tốc trục chính: n = 5800 vòng/phút

+ Vận tốc chạy dao: Vf = 280 mm/phút

+Lượng chạy dao răng: fz = 0.03 mm/răng

Bước 6: Khoan 4 lỗ định vị mũi khoan MWE1580MB có các thông số như bảng sau:

Các thông số cắt:

+ Tốc độ cắt : Vc = 90 (m/phút)

+ Suy ra số vòng quay trục chính là: n = 1791 vòng/phút

+ Lượng chạy dao vòng : Sv = 0.3 (mm/vòng)

+ Lượng chạy dao phút : Sph = 537 (mm/phút)

ph vg D

Sử dụng máy EDM (Electrical Discharge Machining), máy gia công bằng tia lửa

điện, dùng điện cực là trụ ren làm bằng đồng thau để gia công mặt

Chương IV: LẬP TRÌNH GIA CÔNG

4.1) Sử dụng phần mềm Pro Engineer 2001 để thực hiện các bước công nghệ, nguyên công gia công chi tiết trên máy tính:

4.1.1) Tạo phôi chi tiết:

Đầu tiên ta tạo môi trường làm việc mới cách chọn NEW trên thanh menu,hộp thoại NEW xuất hiện hãy chọn mục Manufacturing trong mục Type, NC-Assembly trong mục Sub-Type,nhập GIA-CONG vào dòng lệnh Name sau đó chọn OK kết thúc khai báo.

- Tiếp theo gọi chi tiết bằng cách chọn MfgModel > Assembly >Ref Model trên thanh menu. Hộp

thoại Open xuất hiện hãy chọn chi tiết khuon_duoi sau đó chọn Open để mở file. Bước tiếp theo

hãy chọn tên khối bao trùm chi tiết bằng cách chọn Create > Workpiece trên thanh menu.

-Dòng lệnh Enter Part name xuất hiện hãy nhập tên khối là Phoi sau đó Enter chấp nhận

-Tạo khối bao trùm bằng cách chọn :Protrusion > Extrude > Solid > Done > One Side > Done

theo kiểu đùn ra một bên

-Bước tiếp theo thiết lập dao :chọn Done/Return > Mfg Sutup trên thanh menu.hộp thoại

Operation Setup xuất hiện hãy chọn mục NC Machine như hình :

-Hộp thoại Machine Setup xuất hiện với các tuỳ chọn dao và máy :

Ta khai báo đầy đủ các thông số như sau :

-Machine name : EMCO CONCEPTMILL- 450

-Machine type :mill

-Number of Axes :3 axis

-Spindle :

+ Maximum :10000 RPM

-Travel

-Sau khi của sổ Param Tree được đóng lại ta chọn Done\ Model, lúc này chọn mặt trên của

phôi,xong Done Sel\Done Return Nhấn Play Path\Screen Play để xem đường chạy dao Nhấn NC check để xem kết quả

Bước 2 : Phay tinh mặt số 4 :

Bước 3 : Phay volume số 5 :

-Từ ManuFacture\NC Sequence\New Sequenc, trên Menu MACH AaX\Volume\Done, lúc này trên Menu SEQ SETUP tuỳ chọn Tool, Parameters, Volume\Done

- Các thông số về dao và chế độ cắt chọn như hình :

-Sau khi của sổ Param Tree được đóng lại ta chọn Done\ Create Vol, lúc này đặt tên là: V1\ √ Trên

Menu\ Create\Sketch\Extrude\Solid\Done\One side\Done Lúc này trên mục SETUP PLANE\Plane,GET SELECT\ Queyry Sel Chọn mặt phẳng để vẽ chi tiết cần gia công, sau đó chọn Accept, chọn

hướng mũi tên đi vào chi tiết\Okay Sau khi vẽ xong chọn √\Spec to\ UpTo Surface\ Done, Pick chọn mặt 7, sau đó chọn √\ Ok\Done Return