Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC

Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỷ thuật, người ta đã áp dụng các thành tựu của khoa học và đời sống và sản xuất.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỷ thuật,người ta đã áp dụng các thành tựu 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 họcđặc biệt là điều khiển số Phần lớn các máy móc trong côngnghiệp hiện đại ngày nay đều sử dụng máy điều khiển số

Đối với sinh viên nghành cơ khí, việc tìm hiểu cácchương trình điều khiển số hay tham gia vào quá trình lậptrình là việc làm có ý nghĩa nhằm giúp cho sinh viên nắmđược các kiến thức hiện đại cũng như hiểu được bản chấtcủa các máy điều khiển số Vì vậy thông qua việc làm Đồ

án Công nghệ CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao kiếnthức cho sinh viên

Trong khuôn khổ đồ án này chúng em sẽ thực hiện đềtài để thiết kế khuôn thổi chai nhớt Đề tài có ý nghĩa trong

cuộc sống, trong suốt quá trình làm đồ án chúng em cũngtham khỏa nhiều tài liệu liên quan cùng với sự hướng dẫncủa thầy giáo Trần Đình Sơn đã giúp em hoàn thành đồ ánnày Do đây là đồ án đầu tiên, mới mẻ nên chắc chắn khôngtránh khỏi sai sót em mong được sừ góp ý của các thầy Emxin cảm ơn

Sinh viên thực hiện:

Bùi Đức Hòa

Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1) Vai trò của CAD_CAD_CNC:

CAD_CAM (computer aided design/ computer aidedmanufacturing) là thuật ngữ chỉ việc thiết kế và chế tạo trênmáy tính.Sử dụng máy tính để thực hiện một số chức năngnhất định trong thiết kế và chế tạo CAD_CAM sẻ tạo ramột nền tảng công nghệ cho việc tích hợp máy tính trongsản xuất

CAD(Computer Aided Design ) là việc sử dụng hệthống may tính để hổ trợ xây dựng,phân tích hay tối ưu hóa CAM (Computer Aided Manufacturing) là việc sửdụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch quản lý và điềukhiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếphay gián tiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất

CNC(Computer Numerical Controlled ) trước đây cácchương trình điều khiển NC đều thực hiện thông qua băngđục lổ,điều khiển phải có bộ lọc để cung cấp giải mã tínhiệu điều khiển cho các trục máy,với cách này có nhiều hạn

chế,tốn thời gian,các chương trình phải viết lại và dunglượng bé.Chương trình CNC đã khắc phục các nhược điểm

đó bằng cách đọc hằng nghìn bit thông tin trong bộnhớ.Cho đến nay chương trình CNC đã xuất hiện trong hầuhết các ngành công nghiệp,đây là lĩnh vực có sự kết hợpchặt chẻ giữa máy tính và máy công cụ

1.2) Ứng dụng CAD_CAM trong thiết kế và chế tạo

Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế

và mô phỏng trên máy bằng các phần mềm giúp tránh đượccác sai sót có thể xảy ra

Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể được coi làtiêu chí đánh giá sự phát triển của nền công nghiệp Sản

phẩm khuôn mẫu hiện nay là các sản phẩm cơ điện tử kỹthuât cao,việc ứng dụng công nghệ thông tin vào khuônmẫu hiện nay theo các hướng sau:

Hoàn thiện và phát triển phần cứng số điều khiểnCNC,phát triển phần mềm theo hướng đơn giản trong lậptrình,tích hợp nhiều tính năng ,giao diện linh hoạt,thuận lợi Ứng dụng hệ thống các phần mềm tích hợpCAD_CAM_CNC đang là thị trương mua bán và ứng dụngkhá sôi động.Nếu không có phần mềm CAD_CAM thìkhông thể thiết kế và chế tạo các khuôn mẫu phức tạp có độchính xác cao

Trong việc chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ caothì việc ứng dụng công nghệ thông tin rất có hiệu quả vàđóng vai trò quyết định quan trọng trong ngành cơ điện

tử Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong gia công cơkhí bằng các thiết bị điều khiển số là vấn đề có ý nghĩakhoa học và thực tiễn lớn trong đào tạo cũng như trong sảnxuất 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 tínhnăng thiết kế và mô phỏng quá trình gia công chi tiết, vớichức năng như vậy chúng ta có thể sử dụng các chươngtrình đã được lập trình bằng phần mềm này để kết nốinhập vào bộ điều khiển máy CNC ,hay quan sát quá trìnhgia công trước khi đi vào gia công thực tế

Trong phần mềm PROE có nhiều modun khác nhau,sauđây là một số mondun dùng để thiết kế chi tiết, phânkhuôn và lập trình gia công

- Modul Sketcher:

Sketcher là modul phát thảo có nhiệm vụ chính là tạo racác mô hình 2D và 3D để từ đó hình thành các mô hìnhSolid hoặc Surface Tuy nhiên do kế thừa các công cụ vẻcủa CAD truyền thống, lại được bổ sung các công cụtham số hóa,Sketcher trở thành công cụ vẻ mạnh và rấtlinh hoạt để tạo ra các bản vẻ kỹ thuật

- Modul Part:

Thiết kế các mô hình khối dạng 3D dựa cào phươngpháp đùn khối hoặc quét thành khối đặc( solid) hoặcthành 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 độchính xác và độ

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

+ Chi tiết là một bộ phận chính của các khuôndập, khuôn dập vuốt, khuôn đúc, khuôn ép, để tạo racác 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: Turbin thủy lực, khí nén, chânvịt tàu thủy,

+ Chi tiết yêu cầu độ chính xác và độ bóng bề mặtcao, yêu cầu phải tích hợp nhiều bước công nghệ trênmột 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 chai nhớt

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 ratrên 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 đểđảm bảo độ kín khít,không tạo bavia cho sản phẩm,

c) Vật liệu và cơ tính yêu cầu

- Vật liệu chế tạo là hết sức quan trọng bởi vì nóliên quan đến tuổi thọ của khuôn, độ chính xác giacông, tốc độ giải nhiệt…khi trộn vật liệu thỏa mãn cácyêu cầu 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 nhiệtđộ

Do các yêu cầu trên nên vật liệu tôi sử dụng để giacông chi tiết này là thép C45 có các thông số sau:

+ Giới hạn bền: δb= 610 MN\m2

+ Giới hạn chảy: δ = 360 MN\m2

+ Độ cứng : HB = 190 HB

2.3) Thiết kế chai dầu nhớt:

- Để thiết kế chi tiết này em dùng phần mềmPROE_2001

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 phânkhuôn /Add / Copy /Done /Pick các bề mặt cần copy /Done/OK

- Chọn Extend /Along Dir /Up To Plane /Done / BndryChain / Pick

mặt Copy /Select All /Done / Plane / Pick mặt phôi dướiđáy chai / Done

Extend để kéo dài ra bề mặt phôi

+Mặt phân thứ hai :

- Chọn Pating Surf /Create / nhập vào tên cho mặt phânkhuôn /

Add /Extrude /Done

- Chọn One Side / Open Ends /Done

- Chọn Setup New /Plane / Pick ADTM3 /Top/ PickADTM2 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 phânkhuôn / Add / Flat / Done

-Chọn Setup New /Pick ADTM3 / Okay / Top / ADTM2làm mặt

phẳng vẽ phác

Specify Refs / Pick ADTM1, ADTM2

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

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

2.4.2) Tạo các thể tích khuôn từ các mặt phân khuôn hiện có để định hình

bộ khuôn:

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

+ Chọn Mode Volume /split/ two volume/ All wrkpcs

/Done và pick vào măt side 2 rồi nhấn done thì hệ thốnghiện sáng phần thể tích khuôn tạo ra và càn ta đặt tên chonó

+ 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 phầnmiệng chai phải có miệng côn dể chứa đầu thổi và cắt keonên ta đùn thêm phần có hình dạng côn để chứa dầu thổi vàcắt 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 / Chọnphần khuôn và

phương mở khuôn của phần tử đó / Done

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

Khuôn dưới: Khuôntrên:

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, quitrình công nghệ được xây dựng theo nguyên tắc phân tánhoặc tập trung nguyên công Do mỗi máy thực hiện mộtnguyên công thì qui trình công nghệ được chia ra cácnguyên công đơn giản có thời gian nhịp như nhau hoặc bôi

số của nhiều

- Theo nguyên tắc chung nguyên công thì qui trình côngnghệ thực hiện trên máy phay CNC – MORISEIKIMITSUBISHI MELDAS tự động Dựa vào nguyên tắc trên

ta phân loại phương án gia công theo các đặc điểm sau:

- Nguyên công: Tấm khuôn dưới có bạc dẫn hướng

- Dạng sản xuất: hàng khối

- 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 mônhóa cao và đạt năng suất cao trong điều kiện Việt Namđường lối công nghệ thích hợp là phân tán nguyên công Ởđây là máy 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

Khoảng làm việc hiệu quả theo

phương Z

[mm]

Các hệ điều khiển dùng trong máy Fanuc/

Siemens/

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 phươngpháp phay, riêng bề mặt ren (11) ta gia công bằng phươngpháp bắn tia lửa điện.

3.3.1 Trình tự gia công:

-Nguyên công 1:

Bước 1&2:

+ Chọn chuẩn là mặt số (1), kẹp chặt mặt số (2) và (3)+ Phay thô mặt số (4)

+ Phay tinh mặt số (4) đạt kích thước 280±0,2 ; Ra1,6µm

Bước 3:

+ Chọn chuẩn là mặt số (1), kẹp chặt mặt số (2) và (3)+ Phay thô mặt số (5)

Bước 4:

+ Chọn chuẩn là mặt số (1), kẹp chặt mặt số (2) và (3)+ Phay tinh mặt số (5)

X Z

W

Z X

W

-Nguyên công 2:

Bước 1&2:

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

+ Phay thô mặt số (10)

+ Phay tinh mặt số (10) đạt kích thước 60±0.2mm ,độnhám Ra = 1,6µm

Bước 3:

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

+ Phay thô biên dạng mặt số (11), (12)

Bước 4:

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

+ Phay bán tinh mặt số (11), (12)

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 lửa điện 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 củahãng MITSUBISHI có thông sô kỹ thuật được cho ở bảngsau :

Dựa vào bảng trên ta chọn lưỡi dao F7030 vì vật liệu làm khuôn ta chọn là thép C45 có độ cứng 190HB

+Lượng chạy dao răng:

Phay thô: fz = 0.20 mm/răng

Phay tinh: fz = 0.08 mm/răng

-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=

Bước 3: Phay phá lòng khuôn

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

+Vận tốc chạy dao:

Vf = 420 mm/phút

+ Lượng dư gia công 1.5mm

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

+Lượng dư gia công: Zn=0.5mm

Bước 5: Phay tinh mặt số lòng khuôn:

Ta chọn dao phay ngón mũi cầu VC3LBR0200 có cácthông 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)

Bước 7 :Doa 4 lỗ định vị đạt kích thước 16 mm.Dụng cụ

1

ph vg D

Vc



- fz = 0.04 mm/răng

- Vf = 398 mm/phút

3.4.3) Nguyên công 3:

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

4.1.2) Phay các mặt :