Bài tập lớn môn công nghệ CAD CAM là một môn chuyên ngành chính của sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy, nhằm cung cấp các kiến thức cơ bản để giải quyết một số vấn đề tổng hợp về CAD.CAM. Sau khi làm xong bài tập lớn CAD.CAM, sinh viên được làm quen với cách sử dụng phần mềm và khả năng hiểu rõ về CAD.CAM hơn. Xuất phát từ tầm quan trọng đó, em được nhận làm BTL về CAD.CAM về phần mềm CIMATRON E. Trong phần thuyết minh gồm có: Thiết kế chi tiết, Phân Khuôn chi tiết, Thiết kế khuôn. Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: Đào Ngọc Hoành, đến nay cơ bản em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình, tuy còn nhiều thiếu sót trong quá trình làm đồ án, em kính mong sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn để em có thể củng cố thêm kiến thức và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.
Trang 1Lời nói đầu
- Bài tập lớn môn công nghệ CAD - CAM là một môn chuyên ngành chính của sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy, nhằm cung cấp các kiến thức cơ bản để giải quyết một số vấn đề tổng hợp về CAD.CAM Sau khi làm xong bài tập lớn CAD.CAM, sinh viên được làm quen với cách sử dụng phần mềm và khả năng hiểu rõ về CAD.CAM hơn
- Xuất phát từ tầm quan trọng đó, em được nhận làm BTL về CAD.CAM về phần mềm CIMATRON E
Trong phần thuyết minh gồm có: Thiết kế chi tiết, Phân Khuôn chi tiết, Thiết kế khuôn
- Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: Đào Ngọc Hoành, đến nay cơ bản em đã hoànthành nhiệm vụ của mình, tuy còn nhiều thiếu sót trong quá trình làm đồ án, em kính mong sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn để em có thể củng cố thêm kiến thức và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình
Em xin trân thành cảm ơn !
Tháng 12 – 2014
Trang 2Các Thành Viên Thực Hiện:
1.Đinh Xuân Hoàn 0641010221
2.Lê Văn Huấn 0641010179
Trang 3Chương I: Gới thiệu về CAD - CAM
- Thiết kế và chế tạo có sự tham gia của máy tính (CAD/CAM hay FAO, CAO) thường được trình bày gắn liền với nhau Thật vậy, 2 lĩnh vực ứng dụng tin học trong ngành cơ khí chế tạo này có nhiều điểm giống nhau bởi chúng đều dựa trên cùng các chi tiết cơ khí
và sử dụng dữ liệu tin học chung: đó là nguồn đồ thị hiển thị và dữ liệu quản lý
Thực tế CAD và CAM tương ứng với các hoạt động của hai quá trình hỗ trợ cho phép biến đổi một ý tưởng trừu tượng thành một vật thể thật, hai quá trình này thể hiện rõ trong công việc nghiên cứu và khai triển chế tạo
- Xuất phát từ nhu cầu cho trước, việc nghiên cứu đảm nhận thiết kế một mô hình mẫu cho đến khi thể hiện trên bản vẽ biểu diễn chi tiết Từ bản vẽ chi tiết, việc triển khai chế tạo đảm nhận lập ra quá trình chế tạo các chi tiết cùng các vấn đề liên quan đến dụng cụ
và phương pháp thực hiện
- Hai lĩnh vực hoạt động lớn này trong ngành chế tạo máy được thực hiện liên tiếp nhau
và được phân biệt bởi kết quả của nó
- Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình chiếu khác nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức năng Các phần mềm CAD là các ứng dụng tin học đặc thù cho việc nghiên cứu và được chia thành hai loại: Các phần mềm thiết kế và các phần mềm vẽ
* Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí Trong CAM không truyền đạt một sự biểu diễn của thực tế mà thực hiện một cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm các vấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu, công suất của trang thiết bị, các điều kiện sản xuất khác nhau có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hóa đồ gá dụng cụ cắt nhằm đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật của chi tiết cơ khí
Trang 5Chương II Giới Thiệu Về Phần Mềm Cimatron E
Trên thế giới hiện nay có nhiều hệ CAD và hệ CAM Nổi tiếng nhất của hệ CAD mà ở Việt Nam đã ứng dụng khá rộng rãi là AutoCAD, Solid Egde, Solid Works, Autodesk Inventor…
Riêng hệ CAM gồm các phần mềm như: Nelpt, Autopit, Fmill… đặc biệt hiện nay xuất hiện nhiều phần mềm tích hợp CAD/CAM như: Cimatron, Pro/ENGINEER, Catia, EdgeCAM… luôn đáp ứng những nhu cầu phát triển không ngừng của ngành cơ khí nói riêng và ngành khác nói chung Đất nước ta với ngành công nghệ thông tin đang phát triển nhưng lại còn rất lại hậu so với các nước trong khu vực và trên thế giới Hiện tại chúng ta chưa đủ kinh phí và nhân lực để đầu tư nghiên cứu và phát triển các phần mềm thiết kế lớn, cho nên việc nghiên cứu các phần mềm thiết kế sẵn có để ứng dụng là rất cầnthiết Do vậy, chúng ta phải biết ứng dụng những thành quả kỹ thuật của thế giới vào điềukiện thực tiễn của đất nước mình để ngành Cơ khí có thể phát triển một cách nhanh chóng và theo kịp trình độ phát triển của khu vực và thế giới
- Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong lĩnh vực thiết kế và gia công, các phần mềm trợ giúp trong lĩnh vực này và không ngừng phápttriển chúng đễ tăng cường các chức năng cho chúng cũng như làm cho việc sử dụng chúng trở nên thuận tiện hơn
- Các phần mềm tích hợp được hình thành bởi việc liên kết nhiều mô dul khác nhau trong một hệ thống thống nhất Mỗi mô dul thực hiện một công đoạn của quá trình thiết
kế - chế tạo
Phần mềm Cimatron của hãng CIMATRON CO, LTD được đánh giá là phần mềm tích hợp CAD/CAM dùng cho lĩnh vực thiết kế gia công Cơ khí hàng đầu của thế giới Phần mềm Cimatron do nhóm chuyên gia Nhật Bản và Israel hợp tác xây dựng từ năm 1990 Phiên bản Cimatron IT ra mắt lần đầu rất nổi tiếng trong lĩnh vực công nghệ CAM và chếtạo khuôn mẫu Tiếp nối thành công đó, năm 2003 phiên bản Cimatron E ra đời và chạy trên môi trường Windows
- Trong các hệ thống tích hợp khác nhau trên thế giới, CIMATRON được biết đến như làmột trong những hệ thống thành công nhất
Trang 6- CIMATRON là hệ thống tích hợp đặc sắc nhất được dùng trong lĩnh vực thiết kế và giacông cơ khí do nhóm chuyên gia Nhật và Israel hợp tác xây dựng từ năm 1990 Nó nối kết CAD – CAM thành một hệ thống hoàn chỉnh, ngoài ra CIMATRON còn cho phép chúng tạo ra mô hình các phần tử hữu hạn từ mô hình hình học được ứng dụng trong CAD dùng trong việc tính toán trạng thái vật lý của chi tiết.
Trang 7- Toàn bộ hệ thống CIMATRON gồm bốn mô dul
+ Modeling :Trong lĩnh vực thiết kế mô hình, Cimatron cung cấp cho chúng ta các công
cụ hiệu quả để xây dựng các kiểu mô hình học khác nhau như: mô hình khung dây , mô hình bề mặt, mô hình thể đặc
Trang 8Data Interface: Chuyển đổi dữ liệu thiết kế từ hầu hết tất cả phần mềm
CAD/CAM như Catia, UG, Pro/ENGINEER, Solid Works v.v sang Cimatron với độ chính xác cao, khả năng sửa đổi lại các bề mặt bị hỏng khi nhập dữ liệu với dung sai do người thiết kế quy định
Assembly: Sử dụng trình ứng dụng Cimatron E’s Assembly, chúng ta có thể tạo ra
một cơ cấu hoàn chỉnh từ những cơ cấu khác với các ràng buộc hình học phong phú Giao
Trang 9diện đồ họa và thanh công cụ bố trí khoa học giúp thao tác lắp ráp chi tiết một cách nhanhchóng.
Mold Design: Modul thiết kế khuôn đầy đủ nhất tập hợp tất cả các dạng khuôn
Thao tác dễ dàng nhanh chóng với thanh hướng dẫn thao tác vô cùng đơn giản theo trình
tự từng bước giúp người làm kỹ sư thiết kế khuôn hoàn thành tốt công việc trong thời gian ngắn nhất
Trang 10Complex Mold Project: Đặc biệt với Modul hỗ trợ Complex Mold Project này
người Kỹ sư đễ dàng thiết kế các kênh làm nguội, hệ thống lói, hệ thống trượt v.v một cách tối ưu và đễ dàng Hỗ trợ các phụ kiện làm khuôn trong các thư viện sẵn có theo tiêuchuẩn Hasco, Erowa v.v
Trang 11Drawing: Sử dụng trình ứng dụng Cimatron E’s Drawing có thể tạo các bản vẽ 2D từ
ứng dụng Part, Model, Assembly bằng các thanh công cụ nhanh chóng và tiện lợi
Engineering Changes: Cập nhật và thay đổi phương án thiết kế một cách nhanh
chóng
+Gia công: là các thao tác trực tiếp trên cơ sở dữ liệu của mô hình thiết kế, Cimatron NCtạo ra một đường chạy dao chính xác cho bất kỳ một bộ điều khiển số quá trình gia công
Trang 12nào Nó cung cấp một giải pháp toàn diện cho các máy tiện, phay, khoan, dập và máy cắt xung điện từ 2,5 đến 5 trục Công cụ quả lý các đường chạy dao cung cấp khả năng kiểm soát một cách tổng thể việc tạo ra, thay đổi và hiển thị tất cả các thao tác NC.
Electrode: hỗ trợ thiết kế điện cực và mô phỏng gia công EDM
- Cimatron E10.0 giới thiệu những cải tiến mạnh mẽ cho lỉnh vực sản xuất khuôn nhựa, khuôn dập, và gia công cơ khí; cung cấp giá trị đặc biệt cho khách hàng hiện tại cũng như
Trang 13mở rộng năng lực cạnh tranh cho các khách hàng mới trong một giải pháp tích hợp duy nhất Phiên bản mới đưa ra những cải tiến trên toàn bộ các modul của phần mềm
CimatronE : báo giá, thiết kế, bản vẽ 2D và lập trình gia công NC
- Cimatron E10.0 chính thức phát hành phiên bản 32bit, cho phép người sử dụng không giới hạn bộ nhớ RAM để thực hiện bất kỳ thao tác phức tạp nào
- CAD : đưa ra những cái tiến mạnh mẽ như phân tích CAE và mô phỏng chuyển động; cung cấp công cụ thiết kế tấm xương sản phẩm (strip) trong khuôn dập liên hoàn linh hoạt hơn; phát triển công cụ phân tích và triển khai ECO – Engineering Change Original – mạnh mẽ hơn, xuất bản vẽ 2D nhanh chóng hơn
- CAM: cải tiến đáng kể tăng năng suất lập trình với các tính toán chạy nền (background calculation), xử lý đa lõi (dùng nhiều CPU cùng lúc), dùng giao diện tăng tốc kiểu mới Super-Box Giảm thời gian gia công với những nâng cấp đáng kể cho gia công thô và clean up, và giới thiệu kiểu chiếc lược gia công tinh “xoắn ốc”
- Trong lần phát hành này, Cimatron cũng đồng thời giới thiệu một số gói phần mềm chạy độc lập bao gồm phần mềm dành riêng cho báo giá khuôn , phần mềm miển phí cho khách hàng dùng để mở các file Cimatron để xem xét, đánh giá
CAD cho gia công khuôn nhựa, khuôn dập
- Mô phỏng và phân tích chuyển động - mô phỏng chuyển động của khuôn nhựa và dập
để kiểm tra các chức năng của toàn bộ khuôn, hay một bộ phận cụ thể trong khuôn
• Bản vẽ – Tạo và cập nhật các hình biển diễn với tốc độ nhanh hơn nhiều so với các phiên bản trước; tiếp tục nâng cao năng suất làm việc nhờ những bản vẽ mẫu đầy đủ hơn cũng như những cải tiến đáng kể trong tính năng lập bản kê lỗ (table of holes)
• Tham số – cho phép người dùng tạo ra một thư viện các tính năng hình học, tái sử dụng từng cái, và sửa đổi kích thước kiểu click đúp chuột ngay trên màn hình – kiểu on-the-fly,
để người dùng có thể tạo ra các chi tiết hình học tương tự rất nhanh
• Mô hình hóa hình học – cải tiến một loạt các lệnh mới cho Solid, Surface, Curve và Sketch
- Ren – Cách trình bày mới, cụ thể và rõ ràng hơn về các loại ren 3D Ren 3D cũng có thểđược xuất sang các định dạng CAD khác, và thích ứng với các kiểu vát (chamfer) và các thay đổi hình học khác
Trang 14- Thiết kế Insert – công cụ ứng dụng tự động tạo ra chi tiết hình học 3D đầy đủ từ một đường contur 2D, dựng hình 3D từ 2D cực kỳ nhanh chóng.
Thiết kế Khuôn Dập Liên Hoàn
- Chày cắt Punch – ngay lập tức tạo và định vị nhiều chày đồng thời; cung cấp nhiều lựa chọn hơn về hình dạng chày nhanh hơn
- Chày định hình – gia tăng tính linh hoạt bằng việc cho phép người dùng chèn chày định hình vào giữa một đường định hình bất cứ khi nào họ muốn mà vẫn duy trì tính liên kết
- Cải thiện quy trình thiết kế tấm Strip- cung cấp một môi trường thiết kế tấm Strip trực quan hơn , với sự linh hoạt để đi qua các quá trình theo cách của người thiết kế, trong khi
hệ thống đảm bảo hoàn chỉnh các liên kết thông số cho phép chỉnh sửa dễ dàng
SuperBox – nền tảng tăng tốc cho các lập trình NC.
- Thiết bị tăng tốc đang chờ được cấp bằng sáng chế này sẽ làm giảm tải trên máy tính của bạn, trong khi tăng tốc độ tính NC Thuê một SuperBox, cắm nó vào mạng máy tính
và tất cả các lập trình viên NC sẽ được tăng năng suất ngay lập tức Hoạt động hoàn toàn theo nguyên tắc plug-and-playvà có thể mở rộng phạm vi kết nối, một hoặc nhiều
SuperBox có thể hỗ trợ nhiều lập trình viên cùng một lúc
Chiến lược phay 2.5 – 5 trục
- Rough : tối ưu phương pháp tính toán khi gia công thô để tạo ra đường chạy dao càng nhanh càng tốt đồng thời hạn chế việc nhảy dao
- Rough : 5-Axis hàng – Xử lý 3 +2 vị trí trục phay với cắt xén, loại bỏ chạy không và
Trang 15cho ra một đường chạy dao an toàn.
- Kết thúc : chiến lược phay xoắn ốc – đạt chất lượng bề mặt cao và thời gian gia công ngắn hơn khi phay lõi dốc và hốc sâu trong cùng một đường xoắn ốc liên tục
- Kết thúc: Top sang chế độ pha trộn dưới cùng – khi làm việc trên và dọc các khu vực nằm ngang, hệ thống có thể đặt hàng các khu vực công thường đi từ đầu đến cuối, pha trộn và các khu vực dọc theo chiều ngang, để đạt được một bề mặt chất lượng cao rất
- Cleanup – Người dùng có thể chỉ định bất kỳ cắt trước đó và hiện tại cắt bất kỳ (“bất kỳkết hợp cắt”), và đường chạy dao loại bỏ tất cả vật chất cần thiết
• 2,5 Axis: bù trừ dao – cung cấp một cách khác để bồi thường là bán kính cắt vào máy điều khiển của các, để phù hợp với sở thích của xưởng
- 5-Axis Nghiêng – đường chạy dao và chuyển động mượt mà trục, đạt được một chất lượng bề mặt cao hơn
- Khởi động phần mềm CIMATRON E10.0 bằng hai cách:
- Cách 1: Click trực tiếp vào biểu tượng Icon trên màn hình Destop
- Cách 2: Vào Start => All program => Cimatron e10.0
- Trên giao diện chính của Cimatron E10.0 ta chỉnh màu nền thành màu trắng
- Chọn tools => preferences
- Trong bảng Preferces Editor chọn General
Trang 16- Click vào General => Colors_and_styles
- Trong bảng Background chọn màu trắng
Trang 17và click ok để hoàn thành
Ứng Dụng Thực Tế:
Phần mềm Cimatron là phần mềm CAD/CAM mà mối liên kết giữa thiết kế và chế tạo giúp ta có khả năng giải quyết từ khâu đầu đến khâu cuối việc chế tạo ra một sản phẩm công nghiệp một cách chính xác và hiệu quả Đầu tiên Cimatron hỗ trợ cho người kỹ sư thiết kế mẫu sản phẩm Trong quá trình thiết kế, phần mềm Cimatron E rất linh động cho phép người thực hiện thiết kế tiến hành các thao tác thật dễ dàng và nhanh chóng bằng giao diện đồ hoạ rất trực quan, so với các phiên bản Cimatron IT (chạy trên môi trường DOS) trước đây, tính năng và công cụ hỗ trợ thiết kế rất phong phú không thua kém các
Trang 18phần mềm CAD nổi tiếng như Pro/Engineer, Solid Egde, Solid Words, Autodesk
Inventor, AutoCAD… cho đến các phần mềm chuyên dùng cho cơ khí như phần mềm Mechanical Desktop
Sau khi đã hoàn chỉnh thiết kế mô hình hình học, sản phẩm thiết kế có thể là tiết nhựa, kim loại hoặc các chi tiết để gia công dập hay uốn … Cimatron E cung cấp Modul thiết
kế khuôn như khuôn ép nhựa, đúc áp lực hay khuôn dập kim loại… giúp người kỹ sư thiết kế hoàn thành xuất sắc được nhiệm vụ thiết kế khuôn của mình với độ chính xác rất cao
Trang 19Để hoàn thiện khâu thiết kế, Cimatron E giúp người thiết kế lắp ráp các chi tiết lại với nhau trong phần Assembly Qua đó người thiết kế nhận biết mối quan hệ trong khônggian của các chi tiết trong một cụm các chi tiết, một sản phẩm nào đó Hỗ trợ tạo bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp một cách nhanh chóng chỉ vài cái click chuột.
Trang 20Cuối cùng, người kỹ sư phải thực hiện công việc chế tạo khuôn Đây lại là một thế mạnh của phần mềm Cimatron E Trong phần trình ứng dụng NC, với rất nhiều chu trình gia công phay, tiện, EDM (cắt dây) hỗ trợ cho quá trình tự động lập trình gia công từ các bề mặt 2D đơn giản đến những bề mặt 3D phức tạp nhất, có khả năng tạo ra quỹ đạo chạy dao điều khiển cho các máy CNC từ 3 trục đến máy 5 trục phức tạp, hiện đại nhất Phần mềm Cimatron E đáp ứng tất cả những yêu cầu kỹ thuật của công việc lập trình gia công CNC với phương thức lập trình NC Guide đơn giản nhưng rất chặt chẽ Sau khi lập trình xong có thể thực hiện việc mô phỏng kiểm tra quá trình gia công trên máy CNC một cách
dễ dàng trên phần mềm nhờ được hỗ trợ thêm phần Verify, Simulation và Simulation Machine Đạc biệt là Simulation Machine, biểu diễn mô hình máy các CNC 3 trục đến 5 trục để thấy di chuyển của quỹ đạo dao, bàn máy, trục quay A, B, C máy 5 trục và cảnh báo sự cố va chạm khi gia công
Trang 21Đó cũng chỉ là những khả năng nhỏ trong nhiều khả năng mà phần mềm Cimatron
Trang 22Chương III Thiết Kế Chi Tiết:Thiết kế,Tạo Khuôn,Gia Công lòng khuôn sản phẩm cánh quạt
I.Phần Thiết Kế
- Từ màn hình cơ bản của Cimatron E10.0 ta click vào New Part => Part => OK để chọn môi trường thiết kế 3D của chi tiết với các hình sau:
Trang 23- Như trên là môi trường thiết kế chi tiết
- Tạo mặt phẳng chuẩn
- Vào Datum chọn Plane trong menu Plane chọn Main Plaines => OK
- Trong hộp Required của Main Planes chọn hệ tọa độ UCS