NGHIÊN CỨU, QUY HOẠCH HỆ THỐNG TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG CAD/CAM/CNC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU, QUY HOẠCH HỆ THỐNG TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG CAD/CAM/CNC Chủ nhiệm đề tài : TRẦN TUẤN ANH Hải Phòng, tháng / 2016 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài .3 Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu 4 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Chương THỰC TRẠNG PHÒNG ĐÀO TẠO CAD/CAM/CNC 1.1 Đặc điểm chung .5 1.2 Các trang thiết bị có phòng 1.2.1 Tổ hợp Máy quét 3D không tiếp xúc dạng quang học ánh sáng xanh 1.2.2 Máy phay CNC VMC 500 1.2.3 Máy tiện CNC 1.2.4 Máy chiếu biên dạng 1.2.5 Máy dò khuyết tật siêu âm tiêu chuẩn có tích hợp phần mềm DAG/TCG USM 35X DAC LEMO 1.2.6 Thước đo góc vạn 1.3 Các mô đun hình thành từ thiết bị có .10 1.3.1 Mô đun đo lường 10 1.3.2 Mô đun CAD/CAM 11 Chương Hệ thống CAD/CAM/CNC 12 2.1 Tổng quan CAD/CAM/CNC 12 2.1.1 Tổng quan CAD/CAM 12 2.1.2 Tổng quan CNC 21 2.2 Sự phát triển hệ thống CAD/CAM/CNC 22 2.2.1 Hệ thống FMS – Flexible manufacturing systems 22 2.2.2 Hệ thống CIM 23 Chương QUY HOẠCH PHÒNG THÍ NGHIỆM THEO HƯỚNG CAD/CAM/CNC 26 3.1 Quy hoạch phòng thí nghiệm theo hướng CAD/CAM/CNC 26 3.1.1 Các thí nghiệm từ trang thiết bị có .26 3.1.2 Quy hoạch phòng thí nghiệm 30 3.2 Đề xuất phát triển phòng thí nghiệm 32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nâng cao chất lượng đào tạo nhiệm vụ quan tâm hàng đầu Viện Cơ khí nói riêng Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam nói chung, để nâng cao chất lượng sinh viên sau trường, đảm bảo sinh viên sau tốt nghiệp thực công việc sở sản xuất cách nhanh chóng hiệu đổi chương trình đào tạo, cần ý mạnh đến trình thí nghiệm thực hành thực tập Để sinh viên không bỡ ngỡ với quy trình làm việc bên việc thực thi nghiệm thực hành cách sát với thực tế hướng ưu tiên Trong năm 2015, Nhà trường Viện Cơ khí tích cực kết nối doanh nghiệp để tiến sát tới trình sản xuất doanh nghiệp, mặt khác với thành lập trung tâm thí nghiệm thưc hành, vấn đề thực hành sinh viên nâng cao Đặc biết thực hành xây dựng sát với thực tế sản xuất Phòng thí nghiệm kỹ thuật khí phòng thí nghiệm dùng cho trình thực hành cho sinh viên ngành kỹ thuật khí, với định hướng phát triển ngànhs theo hướng thiết kế chế tạo máy, thủy khí, CAD/CAM/CNC phòng thí nghiệm có vấn đề sau: ưu điểm: phòng sửa chữa khang trang, có đầy đủ tiện nghi phần trang thiết bị cung cấp đáp ứng thí nghiệm riêng lẻ nhiên lại có nhược điểm để phát triển phòng thí nghiệm thành trung tâm có tầm cỡ mô hình sản xuất sát với thực tế có nhiều vấn đề cần giải không tao dây chuyền sản xuất liên tục, thiết bị bị ngăn cách lẫn dẫn đến tính liên tục, khó tự động hóa, khó tạo lên dây truyền sản xuất liên tục, nguyên nhân tình trạng chưa có quy hoạch cụ thực bố trí trang thiết bị phòng Vì việc quy hoạch bố trí lại phòng thí nghiệm theo định hướng CAD/CAM/CNC hướng nhằm tiến đến môi trường học tập sát với thực tế Từ vấn đề tác giả nghiên cứu đưa đề xuất để quy hoạch lai phòng thí nghiệm CAD/CAM/CNC cho phù hợp Mục đích nghiên cứu Quy hoạch lại trang thiết bị thí nghiệm để xây dựng thí nghiệm thực hành theo hướng thực tế sát với sản xuất chế tạo xí nghiệp 3 Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các hệ thống CAD/CAM/CNC nhà máy, xí nghiệp, hệ thống sản xuất linh hoạt, hệ thống sản xuất tích hợp Phạm vi nghiên cứu: Phòng thí nghiệm kỹ thuật khí, viện khí, ĐH Hàng Hải Việt Nam Phương pháp nghiên cứu Thống kê, phân tích Ý nghĩa khoa học thực tiễn Đưa quan điểm bố trí trang thiết bị thí nghiệm Chương THỰC TRẠNG PHÒNG ĐÀO TẠO CAD/CAM/CNC 1.1 Đặc điểm chung Địa điểm: Khu huấn luyện an toàn – 484 Lạch Tray Ngô Quyền Hải Phòng Diện tích: 150 m2 Sơ đồ bố trí phòng làm việc (Hình 1.1) Hình 1 Sơ đồ bố trí phòng thí nghiệm Với sơ đồ bố trí phòng làm việc có ưu nhược điểm sau - Có thể thực giảng dạy lúc nhiều nhóm khác nhau, phân bố phòng chức phòng riêng biệt - Không hình thành dây chuyện sản xuất, với mô thiên tính thí nghiệm thực hành, sinh viên không tiếp cận với mô hình sản xuất thực tế - Khó thực trình tự động hóa sản xuất - Với mong muốn biến phòng thí nghiệm thực hành thành mô hình sản xuất thực tế việc thay đổi bố trí yêu cầu tất yếu để tăng chất lượng thực hành sinh viên 1.2 Các trang thiết bị có phòng 1.2.1 Tổ hợp Máy quét 3D không tiếp xúc dạng quang học ánh sáng xanh Máy quét 3D GOM ATOS Compact Scan 5M Công nghệ quét ánh sáng xanh đem lại độ xác chất lượng liệu quét cao Có thể quét vật với diện tích quét từ 40mm2 đến 1200mm2 Mật độ liệu 5Mega pixel điểm ảnh, Có thể quét bề mặt sáng bóng đen mà cần sơn phủ Tốc độ quét nhanh Thiết bị bền chịu môi trường công nghiệp nặng Thiết bị bao gồm: ATOS Compact Scan 5M – Đầu đo sesor x 5MegaPixel GigE CCD cameras, độ phân giải 1624 x 1236 pixel Bộ thấu kính quang học để quét diện tích đo 500x380 mm2 dùng để đo vật thể kích thước lớn trung bình Bộ thấu kính quang học để quét diện tích đo 125x90 mm2 dùng để đo vật thể kích thước nhỏ Bộ điều khiển tích hợp Cáp tín hiệu giao tiếp 10 m Vật chuẩn chuẩn chứng chuẩn Va ly đựng máy Chân đế giá đỡ máy cao 1.8 m tay ngang 0.9m đầu quay để điều chỉnh máy với góc quét khác Phần mềm gom atos điều khiển máy xử lý liệu quét bao gồm mô đun chức năng: Điều khiển trình quét xử lý liệu Điều chỉnh sửa đổi tạo lưới đa giác polygon meshes Dựng đo quét bề mặt Giao diện với phần mềm thiết kế CAD: Catia V4, Catia V5, Pro/E, Unigraphics, IGES, Step, JT Open, Parasolid Các liệu ASCII, CSV, FTA Máy tinh xách tay chuyên dụng cho việc điều khiển máy quét, thu thập xử lý liệu Bộ vi xử lý 64 Bit Intel 2.20GHz QuadCore CPU, GB RAM, NVIDIA Quadro OpenGL graphics card, hình 15.4“ , Ổ cứng 500 GB , Ổ đọc ghi DVD+/-RW, I/O: WLAN, LAN, USB 2.0 and USB 3.0, Chuột, Hệ điều hành Windows (64-bit), túi đựng Phần mềm Thiết kế ngược chuyển đổi liệu quét sang dạng thiết kế CAD Dễ dàng thuân tiện sử dụng cho việc mô hình hóa 3D cho thiết ngược thiết kế sản phẩm Xây dựng bề mặt NUBS mô hình CAD dạng tham số từ đám mây điểm Sử dụng thiết kế từ liệu quét cho việc thiết kế mô hình CAD, phân tích phần tử hữ hạn FEA, phân tích khí động lực học CFD giúp cho việc tối ưu hóa hoàn thiện thiết kế Giao diện truyền liệu với phần mềm CATIA, Solidworks, NX, Inventor, Pro/E, AutoCAD 1.2.2 Máy phay CNC VMC 500 Thông số kỹ thuật Hành trình trục X: 500mm Hành trình trục Y: 350mm Hành trình trục Z: 400mm Khoảng cách từ bàn máy đến trục 350mm Diện tích bàn máy 570x350mm Công suất động trục 5.5kW Tốc độ động 12.000 vòng/phút, Ổ dao 12 vị trí BT40, thay dao tự động Dẫn động chạy dao kiều động AC servo Tốc độ chạy dao gia công lớn trục X/Y/Z: 0-6000mm/phút Tốc độ chạy dao nhanh trục X/Y/Z: 36m/phút Công suất động chạy dao X/Y/Z : 1,2/1,2/1,8 kw Dẫn hướng bi cho tất trục Bao tre trục X/Y/Z thoát phoi dễ dàng Kích thước lắp đặt: B x T x H 1950 x 2130 x 2155 mm Trọng lượng máy: 2600 kg Nguồn điện pha 380V Bộ điều khiển Fanuc Phụ kiện theo máy gồm: Bộ điều khiển CNC Fanuc Thay dao tự động 12 vị trí Hệ thống tưới nguội Máy biến áp cách ly (cung cấp nước) Bộ chuôi dao phay loại (12 cái) Bộ dụng cụ cho chức phay, khoan Đầu đo chi tiết 3D Thiết bị đo chiều cao dao Chức taro cứng Chức thổi khí qua nòng trục Vít tải phoi Hệ thống bôi trơn tự động Đèn làm việc 1.2.3 Máy tiện CNC Các thông số chủ yếu máy tiện Đường kính tối đa: 50 mm Chiều dài tối đa: 200 mm 1.2.4 Máy chiếu biên dạng Thông số kỹ thuật: Loại: trục đứng Nguồn điện vào: 110 VAC, 220 VAC Chiều cao mẫu lớn nhất: 150mm (5.9 in) Nguồn ánh sang chiếu: Đèn halogen 24V-150W Lens Mount: 3-Lens turret mount Màn hình: Đường kính hình 500mm , độ dốc 8° Kích thước (WxDxH) 570 x 1200 x 1900mm (22.4 x 47.2 x 74.8 in) Trọng lượng: 260 kg (573 lb) Thấu kính: 5x, 10x, 20x, 50x & 100x Stages: 8x6, 6x4, 4x4, O3L, 2x2 Hình ảnh: Có thể đảo ngược phục hồi 1.2.5 Máy dò khuyết tật siêu âm tiêu chuẩn có tích hợp phần mềm DAG/TCG USM 35X DAC LEMO Tích hợp khả tính toán theo AWS D1.1 Độ nhạy từ đến 110dB điều chỉnh theo nhiều bước chỉnh khác 0.5; 1; 2; 6; 12dB Vận hành thiết bị có kết hợp hai nút xoáy đồng thời với phím bấm Có chế độ hiển thị màu khác cho phản xạ Có khả hiển thị xung khuyết tật cao cổng đo; chế độ đo Có tính hiệu chuẩn hai điểm tự động Cấp bảo vệ cao IP66; nhiệt độ làm việc từ 00C đến 600C Vận tốc âm vật liệu 1000 đến 15.000 m/s điều chỉnh theo cấp m/s Thang đo tinh – 0.5mm Thang đo thô: đến 9999mm Độ phân giải 0.01mm Dải tần số 0.2 đến 20Mhz PRF – 1000Hz (10 bước) Năng lượng xung: cao thấp Cổng giao tiếp máy tính: RS232 Cổng hình VGA Sử dụng pin sạc Li-ion với thời gian hoạt đông 14h Bộ thiết bị bao gồm máy chính, vali, nguồn/xạc, hướng dẫn sử dụng, nhà sản xuất Các phụ kiện cần thiết: Pin xạc Lion Túi đeo làm việc kèm dây đeo Phụ kiện khác: Khối chuẩn để xây dựng đường DAC cho thép với 1’’ Khối chuẩn V2 Cáp nối đầu dò (lemo đến lemo 00) Đầu dò góc 8x9mm, 45 độ, 4Mhz lemo 00 Đầu dò góc 8x9mm, 60 độ, 4Mhz lemo 00 Đầu dò góc 8x9mm, 70 độ, 4Mhz lemo 00 1.2.6 Thước đo góc vạn Thước đo góc vạn Mitutoyo 187-901, L150, 300mm, 0-360 độ Thước đo góc Mitutoyo dung để đo máy móc, khuôn đúc,…luôn cho số đo xác Có thể dùng đo chiều cao cố định thước Chiều dài thước: 150, 300 mm Độ chia: Hãng sản xuất: Mitutoyo Xuất xứ: Nhật Bản 1.2.7 Pan me đo ren bánh Pan me đo bánh 0-25/0,01mm: Panme đo ren 0-25/0,01mm, kèm đầu đo có bước ren 0,4-0,5; 0,6-0,9; 1-1,75; 2-3; 3,5-5; 5,5-7: Hãng chế tạo:Mitutoyo/ Japan EU 1.2.8 Máy đo chiều dày lớp phủ Đo chiều dày lớp phủ không từ tính không dẫn điện kim loại Tự động hóa thiết kế Vẽ máy tính điện tử Khái niệm sản phẩm Thiết kế sản phẩm Vẽ chi tiết Nhu cầu thị trường Nhu cầu trang thiết bị Kế hoạch hóa trình sản xuất Kiểm tra chất lượng Sản xuất sản phẩm Lập biểu đồ sản xuất Tự động hóa kiểm tra chất lượng Trang thiết bị điều khiển Vẽ biểu đồ, lập nhu cầu nguyên vật liệu Tự động hóa kế hoạch hóa trình sản xuất Giai đoạn chuẩn bị công nghệ, nghĩa thiết kế quy trình công nghệ lập biểu đồ sản xuất với trợ giúp máy tính điện tử Ngoài máy tính điện tử áp dụng điều khiển trình chế tạo chi tiết dùng tay máy, máy điều khiển theo chương trình số (CNC) Công đoạn cuối kiểm tra thử nghiệm tự động hóa nhờ máy tính điện tử Qua ta thấy hệ thống CAD/CAM đóng vai trò quan trọng sản xuất đại tương lai, đặc biệt lĩnh vực chuyên môn hóa cao, chẳng hạn việc thiết kế chế tạo mạch in kiểu liên kết sử dụng ngày mạnh Từ hình đến hình rõ ràng CAD/CAM bao trùm hầu hết dạng hoạt động chức chu kỳ sản xuất Trong công đoạn thiết kế chế tạo nhà máy đại, kỹ thuật tính toán phải phát huy tác dụng cầu thiếu 20 2.1.2 Tổng quan CNC Ở máy cắt thông thường, việc điều khiển chuyển động thay đổi vận tốc phận máy thực tay Với cách điều khiển này, thời gian phụ lớn, nên nâng cao suất lao động Để giảm thời gian phụ, cần thiết tiến hành tự động hóa trình điều khiển Trong sản xuất hàng khối, hàng loạt lớn, từ lâu người ta dùng phương pháp gia công tự động với việc tự đọng quá trình điềuk hiển vấu tỳ, mẫu chép hình, cam trục phân phối… Đặc điểm máy tự động rút ngắn thời gian phụ, thời gian chuẩn bị sản xuất dài (như thời gian thiết kế, chế tạo cam, thời gian điều chỉnh máy …) Nhược điểm không đáng kể sản xuất với khối lượng lớn Trái lại với lượng sản xuất nhỏ, mặt hàng thay đổi thường xuyên, máy tự động trở lên không kinh tế Do cần phải tìm phương pháp điều khiển Yêu cầu thực với việc điều khiển theo chương trình số Đặc điểm quan trọng việc tự động hóa trình gia công máy CNC đảm bảo cho máy có tính vạn cao Điều cho phép gia công nhiều loại chi tiết, phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt nhỏ hàng loạt vừa, mà 70% sản phẩm ngành chế tạo máy chế tạo điều kiện Máy công cụ điều khiển số - viết tắt NC (Numerical Control) máy tự động điều khiển (vài hoạt động toàn hoạt động), hành động điều khiển sản sinh sở cung cấ liệu dạng lệnh Các lệnh hợp thành chương trình làm việc Chương trình làm việc ghi lên cấu mang chương trình dạng mã số Cơ cấu mang chương trình Băng đột lỗ, Băng từ, nhớ máy tính Các hệ đầu, máy NC sử dụng cấp logic hệ thống Phương pháp điểu khiển theo điểm đoạn thẳng, tức quan hệ hàm số chuyển động theo tọa độ Việc điều khiển mang tính “cứng” nên chương trình đơn giản gia công chi tiết đơn giản gia công lỗ, gia công đường song song với chuyển động mà máy có Các hệ sau, hệ thống điều khiển máy NC cài đặt cụm vi tính, sử lý việc điều khiển lúc lớn hoàn toàn “mềm” Phương pháp điều khiển theo đường biên, tức có quan hệ hàm số chuyển động theo hướng tọa độ Các máy NC gọi máy CNC (Computer Numerical Control) Chương trình soạn tỉ mỉ gia công chi tiết có hình dáng phức tạp Hiện máy CNC dùng phổ biến 21 2.2 Sự phát triển hệ thống CAD/CAM/CNC Từ lợi ích mạnh CAD/CAM/CNC mà hệ thống ngày cải tiến phát triển để mang lại suất cao hơn, tính kinh tế cao Các hệ thống phát triển từ hệ thống CAD/CAM/CNC 2.2.1 Hệ thống FMS – Flexible manufacturing systems Hệ thống sản xuất linh hoạt tổ hợp bao gồm máy CNC, thiết bị tự động, mô đun sản xuất linh hoạt, thiết bị công nghệ riêng lẻ hệ thống đảm bảo chức hoạt động bới chế độ tự động khoảng thời gian định, cho phép tự động điều chỉnh để chế tạo sản phẩm giới hạn 2.2.1.1 Cấu trúc FMS Thành phần FMS bao gồm - Các thiết bị công nghệ thiết bị kiểm tra trang bị máy tự động máy tính để tính toán điều khiển - Các chương trình để điều khiển FMS - Các tế bào gia công tự động (các mô đun sản xuất linh hoạt), thông thường máy CNC có mối liên hệ với máy tính hệ thống vận chuyển – tích trữ phôi tự động 2.2.1.2 Robot công nghiệp Robot công nghiệp máy tự động đứng yên di động, gồm cấu chấp hành dạng tay máy, có số bậc tự cấu điều khiển để thực chức di chuyển trình sản xuất 2.2.1.3 Tổ hợp robot công nghệ Tổ hợp Robot công nghệ toàn thiết bị công nghệ, Robot công nghiệp thiết bị khác để thực chu kỳ lặp lại cách tự động Các tổ hợp robot công nghệ FMS phải có khả điều chỉnh tự động khả thích ứng hệ thống (FMS) Ở Robot công nghiệp Robot cấp phôi (chi tiết), Robot vận chuyển Robot dùng thiết bị công nghệ (Ví dụ, để khoan lỗ, để tẩy bavia chi tiết gia công …) Các thiết bị khác trang bị cho tổ hợp Robot công nghệ thường cấu tích trữ phôi, cấu định hướng phôi, cấu vận chuyển lắp ráp nhỏ… 2.2.1.4 Dây chuyền tự động linh hoạt Dây chuyền tự động linh hoạt FMS mà thiết bị công nghệ lắp ráp theo trình tự nguyên công xác định 22 2.2.2 Hệ thống CIM CIM (Computer Integrated Manufacturing) hệ thống sản xuất tự động hoàn chỉnh có trợ giúp máy tính CIM giải pháp ứng dụng máy tính cà mạng liên kết để chuyển công nghệ riêng lẻ thành hệ thống sản xuất tích hợp trình độ cao Có nhiều định nghĩa khác CIM định nghĩa lại có nhiều ý nghĩa khác nhau, tùy mục đích sử dụng CIM hệ thống tích hợp có khả cung cấp trợ giúp máy tính cho tất chức thương mại, bao gồm hoạt động từ khâu tiếp nhận đơn hàng cung cấp sản phẩm nhà máy sản xuất CIM nhà máy tự động hóa toàn phần, nơi mà trình sản xuất tích hợp điều khiển máy tính CIM ứng dụng có khả cung cấp sở nhận thức cho việc tích dòng thông tin thiết kế sản phẩm, thiết kế sản xuất, thiết lập điều khiển nguyên công CIM mộ sản phẩm hoàn thiện mà chiến lược khái niệm để đạt mục trường nhà máy Ưu điểm CIM TÍnh linh hoạt sản phẩm, sản lượng vật liệu Nâng cao suất chất lượng gia công Hoàn thiện giao diện thiết kế sản xuất Giảm lao động trực tiếp lao động gián tiếp Thiết kế có suất độ xác cao Tiêu chuẩn hóa cao sử dụng vật liệu hợp lý Tiết kiệm thời gian mặt sản xuất Tạo sở liệu chung để loại trừ phận chứa dự liệu độc lập Loại trừ công việc lặp lại không cần thiết Giảm thời gian giám sát sản xuất số cản thực công việc Có ưu điểm cạnh tranh với đối thủ cạnh tranh Cấu trúc CIM 23 - Intergrated Database or a Central Database - Cơ sở dự liệu tích hợp, sở liệu trung tâm - CAD – Thiết kế có trợ giúp máy tính - CNC & CAM – Điều khiển số sản xuất có trợ giúp máy tính - CAQC – Kiểm tra chất lượng sản phẩm có trợ giúp máy tính - AS/RS – Hệ thống bảo quản tìm kiếm - GT – Công nghệ nhóm - CAPP – Lập quy trình công nghệ có trợ giúp máy tính - Robotics – Rô bốt - Office Automation – Tự động hóa văn phòng Kết luận chương: Thông qua tìm hiểu hệ thống CAD/CAM/CNC phát triển hệ thống CAD/CAM/CNC thành hệ thống FMS CIM, ta thấy rõ phát triển hệ thống sản xuất tương lai, xu hướng sản xuất hướng tới tự động hóa liên kết để chế tạo sản phẩm cách tự động mang độ xác cao, tính kinh tế cao Chính vậy, để giúp sinh viên nhanh chóng tiếp cận với mô hình sản xuất tiên tiến, mô hình phòng thí nghiệp cần trang bị xây dựng theo hướng vậy, đó, mô hình phòng thí 24 nghiệm cho sinh viên ngành kỹ thuật khí nên xây dựng theo mô hình CAD/CAM/CNC dần tiến tới hệ thống FMS xa CIM 25 Chương QUY HOẠCH PHÒNG THÍ NGHIỆM THEO HƯỚNG CAD/CAM/CNC 3.1 Quy hoạch phòng thí nghiệm theo hướng CAD/CAM/CNC Phòng thí nghiệm dành cho sinh viên ngành kỹ thuật khí trang bị số trang thiết bị, dựa vào trang thiết bị có, thực số thực hành như: thiết kế chế tạo chi tiết (thuận); thiết kế chế tạo lại chi tiết phục hồi chi tiết bị hư hỏng (nghịch) 3.1.1 Các thí nghiệm từ trang thiết bị có 3.1.1.1 Bài thực hành thiết kế chế tạo chi tiết (thiết kế thuận) Cho trước yêu cầu kỹ thuật chi tiết cần gia công, sinh viên thực thực hành theo bước sau: Bước 1: Dựa vào yêu cầu chi tiết cần gia công, phân tích đưa hình dạng chi tiết cần gia công, công việc thiết kế này, thực máy tính, thông qua phần mềm thiết kế khí chuyên dụng (đòi hỏi cần có hệ thống máy tính có cấu hình đủ để thực bước công việc – phòng thí nghiệm có trang bị mày tính có cấu hình đủ để sử dụng phần mềm Unigraphic NX 8.0) Bước 2: Trên sở mô hình chi tiết dựng máy tính, dựa vào yêu cầu kỹ thuật, thông số đầu vào cho, sinh viên tính toán yêu cầu kỹ thuât cho chi tiết yêu cầu, ví dụ tính toán sức bền tĩnh, động, tính toán động lực học … Bước thực máy tính thông phần mềm chuyên dụng, dụng phần mềm trang bị Unigraphic NX 8.0 phần mềm khác Ansys, Natran … Bước 3: Mô hình xây dựng, kiểm tra thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, xuất sang vẽ kỹ thuật để kiểm tra, tạo hồ sơ thiết kế, báo cáo khách hàng (thực bước này, để sinh viên làm quen với bước công việc thực hợp đồng thiết kế chế tạo công ty) Bước 4: Sử dụng phần mềm CAM (Unigaphic NX, Solidcam, Catia, Matercam, … để lập trình gia công cho chi tiết thiết kế bước Bước 5: Với chương trình gia công thiết lập bước 4, tiến hành gia công máy CNC có phòng thí nghiệm Bước 6: Sự dụng thiết bị đo, máy quét để kiểm tra độ xác gia công, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Toàn bước thực thí nghiệm biểu thị qua sơ đồ sau (hình 3.1.) 26 Bắt đầu Nhiệm vụ thiết kế Mô hình hóa chi tiết Không đạt CAD Tính toán yêu cầu kỹ thuật Không đạt Xuất vẽ kỹ thuật Kiểm tra CAM Lập trình gia công CNC Gia công máy CNC Không đạt Kiểm tra sản phẩm Kết thúc Hình Sơ đồ thực thực hành số 27 3.1.1.2 Bài thực hành, thiết kế ngược phục hồi chi tiết bị hư hỏng Cho trước chi tiết, vật thể cần phục hồi cần thiết kế, chế tạo lại, với yêu cầu kỹ thuật Yêu cầu sử dụng công cụ có để thực khôi phục lại chi tiết yêu cầu Bước 1: Sử dụng công cụ đo, máy quét để quét lại vật thể cho, thông số thu liệu điểm vât thể Bước 2: Sử dụng phần mềm sử lý, chuyển liệu điểm thành liệu CAD Bước 3: Dựa vào kiến thức, quy luật hình thành để dựng lại chi tiết Bước 4: Xuất vẽ kỹ thuật để tạo hồ sơ kỹ thuật Bước 5: Sử dụng phần mềm CAM để lập trình gia công máy CNC Bước 6: Sử dụng công cụ đo để kiểm tra độ xác Toàn trình thể qua sơ đồ sau: 28 Bắt đầu Nhiệm vụ Quét vật thể Không đạt CAD Chuyển liệu điểm sang liệu CAD Không đạt Phục hồi lại vật thể Xuất vẽ kỹ thuật CAM Lập trình gia công CNC Gia công máy CNC Không đạt Kiểm tra sản phẩm Kết thúc 29 Trong trình thực thực hành, sử dụng thiết bị sau: Hệ thống máy tính: Phòng máy trang bị 16 máy có cấu hình đủ để sử dụng phần mềm Unigraphic NX 8.0, có máy cài đặt Unigraaphic NX 8.0 quyền Hệ thống phòng máy này, sử dụng dung phòng thiết kế công ty Tuy nhiên đề thực đủ chức phòng thiết kế (CAD/CAM) phòng máy cần nâng cấp câu hình máy, số lượng máy để phục vụ cho số lượng sinh viên thực hành Ngoài hệ thống máy tính, cần trang bị thêm phần mềm chuyên dụng cho thiết kế Ngoài Unigraphic NX 8.0 trang bị cho máy, cần trang bị thêm cho máy lại, cần trang bị thêm phần mềm dành cho tính toán Ansys, Natran … Các máy CNC: Phòng thí nghiệm bao gồm máy CNC, có 01 máy phay CNC có khả gia công chi tiết 570x350 mm, 02 máy tiện CNC Các máy có khả kết nối với máy tính, để thực gia công theo chương trình lập sẵn máy tính Máy quét: máy quét dùng thực hành 1, coi thiết bị đo, dùng máy quét để quét chi tiết gia công, để từ kiểm tra độ xác chi tiết gia công Trong thực hành 2, máy quét để lấy liệu chi tiết cần khôi phục thiết kế lại, từ có liệu ban đầu phục vụ cho trình phục hồi thiết kế lại Hệ thống đo: Sử dụng thiết bị đo, máy quét biên dạng, thước cặp, pame để tiến hành đo chi tiết gia công, để kiểm tra độ xác gia công 3.1.2 Quy hoạch phòng thí nghiệm Với thực hành trên, ta cần quy hoạch lại phòng thí nghiệm cho gần với trình thực tế, hệ thống cần liên kết với nhau, đảm bảo hướng phát triển hệ thống, từ chỗ di chuyển chi tiết sử dụng sức người thành sử dụng truyền, robot để chuyển phôi, gá lắp phôi, tiến tới tự động hóa phần dây chuyền sản xuất, tác giả đề xuất mô hình phòng thí nghiệm sau Trên sở tận dụng trang thiết bị bố trí cũ phòng, để cải tiến phát triển hệ thống thành dây chuyền sản xuất, phòng chia làm phòng Phòng CAD/CAM: nơi chứa máy tính, phục vụ công tác đào tào phần mềm CAD/CAM, thực công việc CAD/CAM phòng thí nghiệm Các nhiệm vụ kỹ thuật thực phòng Phòng sản xuất: chứa máy CNC, công cụ đó, máy quét 3D, nơi trực tiếp sản xuất sản phẩm, phòng phải xếp cho thuận tiện cho phát triển sau 30 31 3.2 Đề xuất phát triển phòng thí nghiệm Để phát triển phòng thí nghiệm thành trung tâm sản xuất, ta cần đầu tư thêm băng tải để vận chuyển phôi, rô bốt để gắp phôi, gá phôi vào máy CNC Tiến tơi phát triển phòng thành hệ thống FMS 32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài nghiên cứu trang thiết bị có, đánh giá khả sử dụng hướng phát triển để từ đưa hướng quy hoạch trang thiết bị vào dây chuyền sản xuất phù hợp với sở vật chất có, để phát triển sau Đề tài đưa gợi ý thực hành tốt nghiệp cho sinh viên ngành kỹ thuật khí sát với công việc thực tế sau này, phân tích khả thực trang thiết bị có, khả thực sinh viên Đưa gợi ý quy hoạch việc xếp trang thiết bị phòng thí nghiệm thành dây chuyền sản xuất theo hướng CAD/CAM/CNC, hướng phát triển hệ thống thành hệ thống FMS 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Đào, Giáo trình CAD/CAM/CNC bản, Trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2004 [2] Trần Văn Địch, Hệ thống sản xuất linh hoạt & sản xuất tích hợp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 [3] Trần Văn Địch, Tự động hóa trình sản xuất, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 [4] Lê Văn Vĩnh, Thiết kế quy hoạch công trình công nghiệp khí, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 [5] Các tài liệu trang thiết bị phòng thí nghiệm, trường ĐH Hàng Hải Việt Nam, 2014 34 [...]... phòng thí nghiệp cũng cần được trang bị và xây dựng theo hướng như vậy, do đó, mô hình phòng thí 24 nghiệm cho sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí nên được xây dựng theo mô hình CAD/CAM/CNC và dần tiến tới hệ thống FMS và xa hơn là CIM 25 Chương 3 QUY HOẠCH PHÒNG THÍ NGHIỆM THEO HƯỚNG CAD/CAM/CNC 3.1 Quy hoạch phòng thí nghiệm theo hướng CAD/CAM/CNC Phòng thí nghiệm dành cho sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí. .. điều chỉnh tự động và khả năng thích ứng trong hệ thống (FMS) Ở đây Robot công nghiệp có thể là Robot cấp phôi (chi tiết), Robot vận chuyển hoặc Robot được dùng như một thiết bị công nghệ (Ví dụ, để khoan lỗ, để tẩy bavia trên chi tiết gia công …) Các thiết bị khác được trang bị cho tổ hợp Robot công nghệ thường là các cơ cấu tích trữ phôi, cơ cấu định hướng phôi, các cơ cấu vận chuyển và lắp ráp nhỏ…... môn học về gia công vật liệu (Công nghệ kim loại) và các môn học về gia công, lắp đặt cơ khí (Công nghệ chế tạo máy, Công nghệ lắp ráp máy, Công nghệ sửa chữa máy) Mô–đun đo lường cũng được sử dụng trong đào tạo sau đại học và nghiên cứu phát triển ngành cơ khí thủy Đo lường là phần việc quan trọng nhất của quá trình đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của máy, thiết bị hay các bộ phận công trình Vì vậy,... suất cao hơn, tính kinh tế cao hơn Các hệ thống phát triển từ hệ thống CAD/CAM/CNC 2.2.1 Hệ thống FMS – Flexible manufacturing systems Hệ thống sản xuất linh hoạt là tổ hợp bao gồm các máy CNC, các thiết bị tự động, các mô đun sản xuất linh hoạt, các thiết bị công nghệ riêng lẻ và các hệ thống đảm bảo chức năng hoạt động bới chế độ tự động trong khoảng thời gian đã định, cho phép tự động điều chỉnh để... yên hoặc di động, nó gồm một cơ cấu chấp hành dưới dạng tay máy, có một số bậc tự do và một cơ cấu điều khiển để thực hiện chức năng di chuyển trong quá trình sản xuất 2.2.1.3 Tổ hợp robot công nghệ Tổ hợp Robot công nghệ là toàn bộ một thiết bị công nghệ, một Robot công nghiệp và các thiết bị khác để thực hiện các chu kỳ lặp lại một cách tự động Các tổ hợp robot công nghệ trong FMS phải có khả năng... FMS mà trong đó các thiết bị công nghệ được lắp ráp theo trình tự các nguyên công đã được xác định 22 2.2.2 Hệ thống CIM CIM (Computer Integrated Manufacturing) là hệ thống sản xuất tự động hoàn chỉnh có sự trợ giúp của máy tính CIM là một giải pháp ứng dụng các máy tính cà các mạng liên kết để chuyển các công nghệ riêng lẻ thành các hệ thống sản xuất tích hợp ở trình độ cao Có nhiều định nghĩa khác nhau... động mô phỏng quá trình vận hành và khai thác hệ thống sản xuất công nghệ cao CAD/CAM-CNC Trang bị hệ thống này nhằm các mục đích sau: Đào tạo và cấp chứng chỉ về lập trình CNC và vận hành máy CNC Phục vụ đào tạo sử dụng hệ thống sản xuất hiệnđại CAD/CAM-CNC Phục vụ nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ Phục vụ đào tạo ngành “Kỹ thuật cơ khí và Cơ điện tử” Kết luận: Các mô đun cần được liên... viên ngành kỹ thuật cơ khí đã được trang bị một số trang thiết bị, dựa vào các trang thiết bị đã có, hiện nay có thể thực hiện một số bài thực hành như: thiết kế và chế tạo chi tiết (thuận); thiết kế và chế tạo lại chi tiết hoặc phục hồi chi tiết bị hư hỏng (nghịch) 3.1.1 Các bài thí nghiệm từ các trang thiết bị hiện có 3.1.1.1 Bài thực hành thiết kế và chế tạo chi tiết (thiết kế thuận) Cho trước yêu cầu... phẩm Vẽ chi tiết Nhu cầu thị trường Nhu cầu trang thiết bị mới Kế hoạch hóa quá trình sản xuất Kiểm tra chất lượng Sản xuất sản phẩm Lập biểu đồ sản xuất Tự động hóa kiểm tra chất lượng Trang thiết bị điều khiển Vẽ biểu đồ, lập nhu cầu nguyên vật liệu Tự động hóa kế hoạch hóa quá trình sản xuất Giai đoạn chuẩn bị công nghệ, nghĩa là thiết kế quy trình công nghệ và lập biểu đồ sản xuất với sự trợ giúp... xuất, từ đó chuyển từ mô hình thí nghiệm, thực hành san mô hình giống như mô hình sản xuất Với các thiết bị hiện có ta có thể xây dựng một dây truyền CAD/ CAM/ CNC để tiến hành gia công chế tạo các chi tiết máy phục vụ chuyển giao công nghệ và thực hành của sinh viên Điều đó dẫn đến cần phải quy hoạch lại vị trí các trang thiết bị để hình thành dây truyền sản xuất theo hướng CAD/CAM/CNC đồng thời tính