Nghiên cứu phần mềm mastercam x5 để thiết kế và gia công chi tiết máy và xây dựng bài giảng, giảng dạy phần mềm mastercam x5

MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM – CNC 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM - CNC 1.1.1 Khái niệm CAD, CAM, CNC 1.1.2 Tích hợp công nghệ CAD/CAM – CNC 1.1.3 Vai trò CAD/CAM – CNC chu kỳ sản xuất 11 1.1.4 Các mức tiếp cận CAD/CAM 12 1.1.5 Giao diện CAD/CAM – CNC 15 1.1.6 Một số phần mềm CAD/CAM sử dụng nay, ưu nhược điểm phần mềm 20 1.1.7 Tình hình ứng dụng công nghệ CAD/CAM – CNC nước ta 26 1.2 PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO CÁC SẢN PHẨM CƠ KHÍ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM – CNC 28 1.2.1 Quá trình thiết kế ứng dụng công nghệ CAD/CAM – CNC 28 1.2.2 Quá trình gia công ứng dụng công nghệ CAD/CAM – CNC 33 1.3 Kết luận 43 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM MASTERCAM X5 44 2.1 Giới thiệu chung 44 2.2 Các chức ý nghĩa mục chọn menu 48 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC 60 NGUYÊN CỨU THIẾT KẾ BGĐT VÀO GIẢNG DẠY 60 3.1 Tổng quan nghiên cứu giảng điển tử 60 3.2 Phương tiện dạy học vai trò phương tiện dạy học 61 3.3 Cơ sở lý luận thực tiễn việc nghiên cứu thiết kế giảng điện tử 68 CHƯƠNG XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ GIẢNG DẠY MÔDUN TIỆN - PHẦN MỀM MESTERCAMX5 81 4.1 Đối tượng giảng dạy 81 4.2 Mục tiêu giảng 81 4.3 Kiến thức kỹ đạt 81 4.4.Thời lượng giảng 81 4.5 Nội dung giảng 81 4.5.1.Bài giảng lý thuyết 81 4.5.2.Bài giảng thực hành máy tính 90 4.5.3 Bài tập thực hành đánh giá 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 Kết luận 109 Hướng nghiên 109 LỜI CÁM ƠN 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan mà viết luận văn này, hoàn toàn tìm hiểu nghiên cứu thân Mọi kết nghiên cứu ý tưởng tác giả khác có trích dẫn nguồn gốc cụ thể Luận văn chưa bảo vệ Hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ chưa công bố phương tiện thông tin Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm mà cam đoan Hà nội, ngày 25tháng 02năm 2012 Người viết Nguyễn Thị Thu Nga MỞ ĐẦU Trong năm qua, nên kinh tế nước ta đạt tốc độ tăng trưởng cao, cấu kinh tế có bước chuyển dịch mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa Quá trình Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa hội nhập kinh tế quốc tế nước ta yêu cầu phải đáp ứng đủ số lượng lao động kỹ thuật chất lượng cao cho ngành kinh tế, ngành công nghiệp mũi nhọn, công nghệ cao: tin học, tự động hóa, điện, điện tử, chế biến xuất …Và đòi hỏi lao động phải qua đào tạo ngành có doanh nghiệp đủ sức cạnh tranh thị trường nước quốc tế Để đáp ứng yêu cầu đó, hệ thống đào tạo kỹ thuật thực hành phải thường xuyên bổ sung, cập nhật hoàn thiện chương trình dạy nghề xây dựng chương trình dạy nghề mới, đổi sâu sắc tòan diện, nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên, cán kỹ thuật Đầu tư, đổi trang thiết bị giảng dạy, đặc biệt trọng đổi phương pháp đào tạo, khai thác thiết bị kỹ thuật phương tiện kỹ thuật đào tạo Ngày với phát triển công nghệ thông tin với tiện ích mà ứng dụng mang lại làm thay đổi hẳn diện mạo xã hội nước ta.Đặc biệt việc áp dụng công nghệ thông tin truyền thông giáo dục đào tạo làm cho hệ thống giáo dục VIỆT NAM có phát triển nhảy vọt so với nước khu vực Tuy vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin nước ta so với nước giới nhiều hạn chế.Vì việc đổi phương pháp dạy học ứng dụng công nghệ thông tin vào việc đổi phương pháp dạy học việc làm cần thiết quan trọng ngành giáo dục giai đọan Trong trình đổi phương pháp giảng dạy đòi hỏi người giáo viên lựa chọn phương tiện, phương pháp giảng dạy chophù hợp với đối tượng học sinh khác … Thì việc mô hình không gian cần thiết học Giúp học sinh dễ nhận biết đối tượng, tạo hứng thú trình học, nâng cao hiệu học Được đồng ý TS Trương Hoành Sơn lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu phần mềm MasterCamX5 để thiết kế gia công chi tiết máy xây dựng giảng, giảng dạy phần mềm MasterCamX5” với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy môn học trường kỹ thuật Hà nội, ngày 20 tháng năm 2012 Nguyễn Thị Thu Nga CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM – CNC VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO CÁC SẢN PHẨM CƠ KHÍ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM - CNC 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM - CNC 1.1.1 Khái niệm CAD, CAM, CNC 1.1.1.1 CAD CAD - Computer Aided Design – thiết kế có trợ giúp máy tính Được sử dụng hầu hết ngành kỹ thuật khí, xây dựng, kiến trúc CAD thực trở thành công cụ đắc lực cho người kỹ sư việc thể vẽ cách nhanh chóng xác Ngày tất ngành kỹ thuật sở sản xuất sử dụng khai thác phần mềm để hỗ trợ thiết kế quản lý kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu sản xuất kinh doanh Trải qua phiên khác nhau, CAD trở thành phần mềm trợ giúp thiết kế sử dụng rộng rãi giới tính trội sau: - Đáp ứng nhu cầu đồ hoạ không gian chiều chiều - Dễ sử dụng, người sử dụng làm việc từ bàn phím, chuột thông qua cửa sổ lệnh hay hệ thống menu, biểu tượng chức - Dễ dàng trao đổi kết xuất thông tin với phần mềm khác Kết CAD vẽ xác định, biểu diễn nhiều hình chiếu khác chi tiết khí với đặc trưng hình học chức Các phần mềm CAD dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu gọi chung phần mềm thiết kế 1.1.1.2 CAM CAM - Computer Aided Manufacturing – chế tạo có trợ giúp máy tính Sau thực xong trình thiết kế hình học, liệu CAD xuất dạng định dạng file liệu trung gian STEP, IGES nhập vào phần mềm CAD định dạng Chương trình CAM nhận liệu CAD thông qua định dạng trung gian người chạy chương trình cần phải thiết lập điều kiện tính toán cho trình gia công chiến lược gia công, thông số công nghệ thông số dụng cụ cắt, chương trình tự động chạy xuất chương trình NC dạng mã lệnh G – M code dạng ngôn ngữ ATP Các chương trình NC dạng mã lệnh truyền trực tiếp từ máy CNC ổ đĩa qua điều khiển DNC (Direct Numerical Control) Kết CAM cụ thể, chi tiết khí Trong CAM không truyền đạt biểu diễn thực thể mà thực cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm vấn đề liên quan đến dụng cụ cắt, vật liệu dao, vật liệu gia công, chế độ cắt, máy Các điều kiện sản xuất cụ thể định đến suất, chất lượng hiệu kinh tế 1.1.1.3 CNC CNC – Computerized Numerical Control - Điều khiển số máy tính Ý tưởng phát triển điều khiển số cho máy công cụ ( Numerical Control – NC) xuất vào năm 1949 – 1950 viện công nghệ Massachusetts (MIT), Cambridge, Mỹ Về mặt công nghệ, để thực ý tưởng cần có hệ điều khiển biến đổi đại lượng đầu vào dạng số nhị phân cho hành trình chức đóng – mở cho máy phay hiểu xử lý chúng Đó ý tưởng ứng dụng điều khiển số cho máy công cụ nói chung Việc thực trở thành thực, nhờ có phát triển mạnh mẽ xử lý số liệu điện tử lúc Trước tiên điều khiển NC cho máy phay đứng phát triển, thông tin hành trình chức đóng - mở cần thiết nhập qua card đục lỗ Nhờ trục chạy dao máy phay điều khiển với nguồn động lực độc lập cho bàn gá chi tiết gia công thực bước dịch chuyển theo ý muốn Các tệp liệu thông tin hành trình chế độ đóng – ngắt viết dạng chữ số thập phân gọi “chương trình NC” Với phát triển nhanh chóng công nghệ vi mạch tích hợp công nghệ chế tạo linh kiện điện tử vi xử lý máy vi tính, vào năm 70, điều khiển NC bắt đầu phát triển thành điều khiển CNC (Computerized Numerical Control) Khi có chương trình NC, chương trình tải đến hệ điều khiển CNC Mặc dù người vận hành nhập trực tiếp vào hệ điều khiển, với chương trình dài khó khăn Chương trình NC có qua hệ thống CAM dạng file văn máy tính, lập tay nhập vào máy tính chương trình xử lý văn thông thường, với chương trình dạng file văn muốn chuyển đến hệ điều khiển máy CNC cần phải có hệ thống DNC DNC (Direct Numerical Control) từ viết tắt tiếng Anh để biểu thị máy tính trung tâm cài đặt phần mềm truyền liệu đến hệ thống điều khiển máy CNC xưởng gia công (hình 1.1) Hình 1.1 Hệ thống DNC Một hệ thống DNC cho phép máy tính nối mạng với nhiều máy CNC thông qua cổng RS232C, cổng mạng Data Server dùng để truyền chương trình 1.1.2 Tích hợp công nghệ CAD/CAM – CNC Công nghệ CAD/CAM – CNC phát triển mạnh mẽ với đời nhiều phần mềm CAD, CAM Trên sở nhà sản xuất phần mềm đưa hướng: thứ theo hướng tích hợp lĩnh vực CAD, CAM, CAE thành phần mềm đa chức (CAE – Computer Aided Engineering- trình kỹ thuật có trợ giúp máy tính, trình phân tích, mô phỏng, lập kế hoạch sản xuất sửa chữa bảo trì) Thứ hai theo hướng chuyên môn hóa lĩnh vực, tức tách rời thiết kế, gia công tính toán mô thành phần mềm riêng biệt Một số phần mềm định dạng để trung chuyển liệu CAD với hay liệu CAD CAM dạng STEP AP203, 203E, AP214 thay dạng SAT, IGES, STEP ứng dụng rộng rãi IGES, xuất sang định dạng IGES thường hay gặp phải lỗi bề mặt Mục đích tích hợp CAD/CAM hệ thống hoá dòng thông tin từ bắt đầu thiết kế sản phẩm tới hoàn thành trình sản xuất Chuỗi bước tiến hành với việc tạo liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ xử lý bổ sung, kết thúc với việc chuyển liệu thành thông tin điều khiển cho trình gia công, di chuyển nguyên vật liệu kiểm tra tự động, gọi kỹ thuật trợ giúp máy tính CAE (Computer Aided Engineering) coi kết việc kết nối CAD, CAM CAE không thay người thiết bị máy tính hoá mà nâng cao lực người để phát minh ý tưởng sản phẩm Sản xuất tích hợp máy tính hóa CIM (Computer Intergrated Manufacturing) bao gồm tất chức kỹ thuật CAD/CAM chức kinh doanh Các hệ thống CIM lý tưởng áp dụng công nghệ máy tính tất chức vận hành xử lý thông tin sản xuất, từ xử lý đơn đặt hàng, thiết kế sản xuất tới giao sản phẩm tới khách hàng Phạm vi tác động CIM rộng so với phạm vi CAD/CAM Khái niệm CIM có nghĩa tất hoạt động sản xuất kết hợp lại hệ thống máy tính để hỗ trợ, tự động hoá Hệ thống máy tính toả rộng tác động vào tất hoạt động doanh nghiệp Đây hệ thống tích hợp, đầu hoạt động đầu vào hoạt động khác tạo thành dây chuyền kiện, khâu đặt hàng tới khâu chuyển giao sản phẩm Đơn đặt hàng nhập vào phòng bán hàng doanh nghiệp nhờ hệ thống đặt hàng máy tính hoá Các đơn đặt hàng bao gồm thông số đặc trưng sản phẩm, thông số đầu vào phòng thiết kế sản phẩm Các sản phẩm thiết kế hệ thống CAD Các phần tử tạo nên sản phẩm chuyển thành cấu trúc vật tư sản phẩm, sau sơ đồ lắp ráp chuẩn bị Đầu phòng thiết kế đầu vào phòng kỹ thuật sản xuất Tại đây, việc lập kế hoạch trình gia công, thiết kế công cụ hoạt động chuẩn bị cho sản xuất thực Đầu phòng kỹ thuật sản xuất đưa vào phòng lập kế hoạch điều khiển sản xuất Tại đây, kế hoạch nhu cầu nguyên vật liệu thực hệ thống máy tính Kết CAD cho phép nâng cao suất giảm thời gian thiết kế sản phẩm; giảm thời gian thiết kế dụng cụ đồ gá 12 ÷ 25%; nâng cao chất lượng thiết kế, nâng cao chất lượng sản phẩm; tạo tài liệu có chất lượng cao; loại trừ công việc lặp lại; tiết kiệm thời gian giảm giá thành chế tạo sản phẩm mới; tiêu chuẩn hoá tốt hơn; hoàn thiện giao diện thiết kế sản xuất; giảm thời gian trả lời kết đấu thầu Kết không sở liệu để thực phân tích kỹ thuật, lập trình chế tạo, gia công điều khiển số mà liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số loại máy công cụ, rôbôt, tay máy công nghiệp Xuất phát từ thực tế, đa số thời lượng thiết kế để tra cứu số liệu, công đoạn trình chuẩn bị sản xuất thực máy tính điện tử vừa tiết kiệm vừa đảm bảo độ xác chất lượng Các công đoạn bao gồm: chuẩn bị thiết kế (thiết kế kết cấu sản phẩm, vẽ lắp ); chuẩn bị công nghệ (thiết lập quy trình công nghệ ); thiết kế chế tạo trang bị công nghệ 10 Kế tiếp mô phong trình gia công cách vào Verify lúc giao diện trình gia công thể sau : Hình 4.26 : Biên dạng cua phôi trước gia công Quá trình khỏa mặt đầu thực MastercamX5 Hình4.27 : Quá trình gia công mô 98 + Bước gia công tiện thô Từ công cụ vào Toolpaths chọn Rough Hình 4.28 : Chọn bước gia côngTiện thô Khi chọn bước gia công phía phả hệ xuất Chọn thông số công nghệ cho trình cắt gọt : - Chọn dao : Vào Parameters chọn dao gia công phù hợp +, Chọn kiểu dao 99 Hình 4.29 : Chọn dao +, Chọn kiểu chíp Hinh4.30 : Chọn thông số mảnh hợp kim Chọn Parameter ta có thông số lượng ăn dao vị trí thực cắt gọt 100 Hình 31: Chọn thông số thực cắt đặc biệt phải chọn kiểu chạy dao : Với chi tiết tay quay máy công cụ ta chọn kiểu chạy thứ phù hợp : Hình 31: Chọn kiểu cắt phù hợp 101 Kế tiếp mô phong trình gia công cách vào Verify thực trình gia công Hình 32: Mô trình Tiện thô Kết trình cắt thô chi tiết sau : Hình 33: Quá trình Tiện thô hoàn thành 102 + Bước gia công tiện tinh Từ công cụ vào Toolpaths chọn Finsh H ình 4.33 : Chọn bước gia công tinh Khi chọn bước gia công phía phả hệ xuất Chọn thông số công nghệ cho trình cắt gọt : - Chọn dao : Vào Parameters chọn dao gia công phù hợp 103 +, Chọn kiểu dao gia công tinh H ình 4.34 : Chọn dao cho gia công tinh Chọn Parameter ta có thông số lượng ăn dao vị trí thực cắt gọt H ình 4.35 : Chọn thông số chạy dao cho gia công tinh 104 Kế tiếp mô phong trình gia công cách vào Verify thực trình gia công H ình 4.36 : Quá trình gia công tinh mô Kết thực xong trình gia công H ình 4.37 : Quá trình gia công tinh hoàn thành 105 Khi trình mô phần mềm MastercamX5 hoàn thành không thấy báo lỗi hay trình gia công có vấn đề Ta chuyển sang chuyển sang xuất chương trình chạy cách nháy chuột trái vào biểu tượng ta có bảng sau : Khi ta đồng y phải chọn vị trí để chương trình chạy lưu vào H ình 4.38 : Vị trí lưu ch ương trình 106 Sau ta mở chương trình kiểm tra sửa lại cho phu hợp với máy gia công củ thể H ình 4.39 : Bảng chương trình 4.5.3 Bài tập thực hành đánh giá - Thực hành lập trình gia công chi tiết hình vẽ : Yêu cầu : +, Chọn gốc phôi, thiết lập phôi +, Chọn dụng cụ chế độ cắt phù hợp 107 +, Thực đầy đủ bước gia công : Tiện thô, tiện tinh +, Mô xuất chương trình NC 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Do điều kiện thời gian có hạn, giảng chưa ứng dụng vào thực tế giảng dạy Đối chiếu với mục tiêu nghiên cứu nhiệm vụ đặt đề tài, qua trình nghiên cứu luận văn đạt kết sau: -Đánh giá vai trò CNTT-TT dạy học việc cấp thiết phải đổi phương pháp daỵ học -Đánh giá vai trò công nghệ dạy học đại việc sử dụng giảng điện tử đổi phương pháp daỵ học hướng để nâng cao chất lượng đào tạo giảng điện tử bao gồm hệ thống kiến thức bản, cần thiết mà người học cần nắm vững với đặc điểm việc truy suất nhanh chóng, theo chật tự định trước giúp giáo viên trình bày nội dung học cách logic, sinh động Việc sử dụng giảng điện tử dạy học giúp minh họa cách trực quan hóa cụ thể hóa, giúp học sinh hiểu hơn, nhớ lâu đặc biệt có khả phát triển tư sáng tạo người học thông qua việc phát mối liên hệ đơn vị kiến thức liên hệ thực tế dễ dàng hơn, từ nâng cao hứng thú nhận thức người học Bên cạnh giảng điện tử tài liệu phục vụ cho việc tự học, tự nghiên cứu sinh viên với hệ đào tạo theo tín Trong luận văn đề cập tương đối đầy đủ yêu cầu giảng điện tử, điều kiện để sử dụng giảng điện tử cách hiệu bước để thiết kế giảng điện tử -Kết phương pháp nghiên cứu thực tiễn bước đầu chứng tỏ giảng điện tử dạy học có tính khả thi đáp ứng yêu cầu đổi dạy học mang lại hiệu cao việc nâng cao hứng thú nhận thức, phát triển tư phát triển kỹ nghề cho sinh viên, từ nâng cao chất lượng dạy học Hướng nghiên Nếu xây dựng giảng điện tử môn học THT theo phương pháp DACUM đáp ứng yêu cầu sư phạm hỗ trợ tốt hoạt động dạy giáo viên tích cự hóa trình học học sinh Do tác giả đưa số kiến nghị: 109 -Tiếp tục xây đựng hoàn thiện giảng điện tử cho chương lại môn học THT để đưa vào giảng dạy trực tiếp, nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học qua mạng trường dạy nghề kỹ thuật khác - Nhà trường cần tạo điều kiện đầu tư cải thiện sở vật chất-kỹ thuật cho việc dạy học đơn vị nhằm ứng dụng tốt giảng điện tử vào giảng dạy -Nhanh chóng hoàn thiện phòng học chuyên môn để phục vụ cho việc giảng dạy 110 LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn TS Trương Hoành Sơn - gợi ý giúp đỡ lựa chọn đề tài bảo vệ luận văn tốt nghiệp, hướng dẫn tận tình, ủng hộ thường xuyên động viên thầy trình thực đồ án Bên cạnh thầy đưa đánh giá tổng kết sâu sắc gợi mở hướng phát triển đề tài nghiên cứu tương lai Luận văn hoàn thành cộng tác hỗ trợ từ Ban CNC - thuộc Trung tâm Thực hành Cơ khí- Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt tới người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp - quan tâm, động viên ủng hộ nhiệt tình họ suốt thời gian thực đề tài 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tô Xuân Giáp(1997) Phương tiện dạy học NXB Giáo dục Lưu Xuân Mới(2000) Lý luận dạy học NXB Giáo dục Vũ Cao Đàm(2006) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học NXB Khoa học Kỹ thuật Đặng Vũ Hoạt(chủ biên), Hà Thị Đức(2004) Lý luận dạy học đại học NXB ĐHSP Nguyễn Xuân Lạc Bài giảng Phương pháp luận nghiên cứu khoa học công nghệ Trường Đại học Bách khoa Hà nội Nguyễn Xuân Lạc (2000 – 2006) Bài giảng Nhập môn Công nghệ dạy học đại Trường Đại học Bách khoa Hà nội Lê Thanh Nhu(2004) Bài giảng Lý luận dạy học chuyên ngành kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà nội Hồ Ngọc Đại(1994) Công nghệ giáo dục NXB Giáo dục Thái Duy Tuyên(1996) Một số vấn đề đổi phương pháp dạy học Tạp chí NCGD 10 Thái Duy Tuyên (1999) Những vấn đề Giáo dục học đại NXB Giáo dục 112 ... chọn đề tài: Nghiên cứu phần mềm MasterCamX5 để thiết kế gia công chi tiết máy xây dựng giảng, giảng dạy phần mềm MasterCamX5” với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy môn học trường... tiễn việc nghiên cứu thiết kế giảng điện tử 68 CHƯƠNG XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ GIẢNG DẠY MÔDUN TIỆN - PHẦN MỀM MESTERCAMX5 81 4.1 Đối tượng giảng dạy 81 4.2 Mục tiêu giảng ... dựa phát triển phần mềm công nghiệp tiêu chuẩn CAD/CAM, có dùng module phần mềm CAD để thiết kế chi tiết gia công máy tính, nạp liệu CAD vào module CAM để tạo lập chương trình gia công CNC truyền