Nghiên cứu ứng dụng phần mềm catia trong lập trình thiết kế và gia công chi tiết cơ khí trên máy CNC

Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa; Lời cam đoan 01 Mục lục 02 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt 07 Danh mục hình 07 Danh mục bảng 11 LỜI NÓI ĐẦU 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM 15 1.1 Tổng quan công nghệ CAD/CAM 15 1.1.1 Giới thiệu CAD/CAM 15 1.1.2 Đối tượng phục vụ CAD/CAM 17 1.1.3 Vai trò CAD/CAM chu kỳ sản xuất 18 1.1.4 Chức CAD 19 1.2 Tình hình ứng dụng phát triển công nghệ CAD/CAM Việt Nam 20 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ VÀ CÔNG NGHỆ CNC 24 2.1 Giới thiệu điều khiển số hệ cũ 24 2.1.1 Khái niệm điều khiển số 24 2.1.2 Lịch sử phát triển điều khiển số 24 2.2 Các thành phần hệ NC 25 2.2.1 Chương trình 26 2.2.2 Bộ điều khiển CU 26 2.2.3 Máy công cụ trình khác điều khiển 27 2.3 Trình tự NC 28 2.3.1 Lập trình công nghệ 28 2.3.2 Lập trình gia công 29 -2- Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B a Lập trình theo lối thủ công 29 b Lập trình dự trợ giúp máy tính 29 2.3.3 Chuẩn bị băng 29 2.3.4 Thẩm tra băng 30 2.3.5 Sản xuất 30 2.4 Lập trình gia công cho máy NC 30 2.4.1 Băng đục lỗ cho máy NC 30 2.4.2 Khuôn dạng băng mã hóa chương trình băng máy NC 31 2.4.2.1 Khuôn dạng băng mã hóa chương trình băng 31 2.4.2.2 Cách mà lệnh tạo 31 2.4.2.3 Các từ NC 32 2.5 Các phương pháp lập trình gia công chi tiết 33 2.5.1 Lập trình vật làm theo lối thủ công 33 2.5.2 Lập trình chi tiết gia công trợ giúp máy tính 34 2.5.2.1 Nhiệm vụ người lập trình 34 2.5.2.2 Nhiệm vụ máy tính 34 2.5.2.3 Các ngôn ngữ lập trình gia công điều khiển số 36 2.6 Điều khiển số đại máy tính 38 2.6.1 Giới thiệu công nghệ CNC 42 2.6.2.Các chức CNC 43 a Điều khiển máy công cụ 44 b Bù sai số gia công 44 c Các tính lập trình vận hành tiên tiến 44 d Chức chẩn sai 45 2.6.3 Các ưu điểm CNC 45 2.6.4 Hệ thống tọa độ, điểm gốc điểm chuẩn 46 a Hệ thống tọa độ máy CNC 46 b Hệ tọa độ số máy 47 -3- Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B 2.6.5 Các điểm gốc, điểm chuẩn 49 a Điểm gốc máy M 49 b Điểm chuẩn máy R 49 c Điểm zero phôi điểm gốc chương trình P 50 d Điểm gốc dụng cụ 51 2.7 Các phương pháp nhập liệu 53 2.7.1 Nhập liệu theo lối thủ công (MDI) 53 2.7.2 DNC - Điều khiển số trực tiếp 54 2.7.2.1 Định nghĩa 54 2.7.2.2 Phân loại DNC 55 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA 57 3.1 Giới thiệu phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE CATIA 57 3.1.1 Lịch sử đời phát triển phần mềm CATIA 57 3.1.2 Tình hình sử dụng CATIA giới 59 3.2 Tình hình sử dụng CATIA Việt Nam 60 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG THIẾT KẾ BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG 63 4.1 Tổng quan bánh 63 4.1.1 Tổng quan: 63 a Định nghĩa: 63 b Phân loại công dụng truyền động bánh răng: 63 4.1.2 Các dạng ăn khớp truyền bánh 66 4.1.2.1 Ăn khớp thân khai 66 a Đường thân khai tính chất 66 b Tính chất đường thân khai 68 c Phương trình đường thân khai 69 d Ưu điểm đường thân khai 70 4.1.2.2 Ăn khớp bánh trụ thân khai 71 4.2 Ứng dụng phần mềm CATIA phiên V5R20 -4- Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B thiết kế bánh thân khai 71 4.2.1 Cơ sở thiết kế bánh thân khai phần mềm CATIA V5R20 71 4.2.2 Thiết kế bánh thân khai 74 CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG LẬP TRÌNH GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG TRÊN MÁY PHAY CNC 103 5.1 Tổng quan máy gia công bánh - Máy phay DMU60 mono BLOCK số chức gia công phay CATIA 103 5.1.1 Tổng quan máy phay DMU60 monoBLOCK  103 5.1.2 Tổng quan số chức gia công phay CATIA 104 5.2 Ứng dụng phần mềm CATIA lập trình gia công bánh trụ thẳng 104 5.2.1 Tạo phôi cho chi tiết gia công 104 5.2.2 Tạo phần chu trình gia công tiến trình sản xuất 106 5.2.3 Ứng dụng phần mềm CATIA lập trình gia công bánh trụ thẳng 109 5.2.3.1 Chọn đồ gá cho chi tiết bàn máy 109 5.2.3.2 Thứ tự nguyên công gia công bánh 110 5.2.3.3 Dụng cụ sử dụng gia công 111 5.2.3.4 Lập trình gia công bánh 112 a Phay mặt đầu sử dụng dao phay T1 112 b Phay tạo phôi D=150 mm, chiều dày 25mm 114 c Phá thô phay tinh mặt cone 117 d Phay thô tinh phần 121 e Phay lỗ lắp trục phay lỗ công nghệ 127 f Vát mép chân 132 g Phay pocket đường kính D120 nằm -5- Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B mặt đầu bánh 134 h Phay mặt cone 136 i Phay mặt đầu lại bánh 140 k Phay rãnh then hoa 142 m Vát mép đỉnh 145 5.3 Xuất chương trình NC 147 5.4 Chương trình gia công số nguyên công điển hình 151 5.4.1 Bước 2: Tạo phôi tròn D=150, chiều dày 25mm 151 5.4.2 Bước 4: Phay thô tinh phần 151 5.4.3 Bước 10: Phay rãnh then hoa 152 5.4.3 Bước 11: Vát mép đỉnh 153 KẾT LUẬN 155 TÀI LIỆU THAM KHẢO 158 PHỤ LỤC 159 -6- Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAD Computer Aided Design CLU Control Loop Unit CAM Computer Aided Manufacturing DPU Data Processing Unit CAE Computer Aided Engineering MDI Manual Data Input DNC Direct Numerical Control CIM Computer Integrated Manufacturing NC Numerical Control DXF Data eXtrange Format CNC Computer Numerical Control IGES Initial Graphics Exchange CU Control Unit PDES MCU Machine Control Unit PPR Process Product Resources PTP Point to Point PO Part Operation Product Data Exchange Specification DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Sơ đồ chu kỳ sản xuất 18 Hình 1.2 Sơ đồ chu kỳ sản xuất dùng CAD/CAM 19 Hình 2.1 Hệ tọa độ máy CNC chuyển động trục 47 Hình 2.2 Hệ tọa độ máy tiện với bàn dao sau có bố trí trục C (3D) 48 Hình 2.3 Hệ tọa độ máy phay đứng 48 Hình 2.4 Hệ tọa độ máy phay nằm ngang 49 Hình 2.5 Các điểm gốc điểm chuẩn máy thẳng đứng 49 Hình 2.6 Chọn điểm gốc chi tiết điểm gốc chương trình khoan lỗ phân bố đường tròn 51 Hình 2.7 Các điểm chuẩn P dao 51 Hình 4.2.1 Vòng tròn sở 66 Hình 4.2.2 Hình dáng đường thân khai 67 Hình 4.2.3 Nhiều đường thân khai 68 -7- Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B Hình 4.2.4 Tính chất đường thân khai 68 Hình 4.2.5 Phương trình đường thân khai 69 Hình 4.3.1 Dạng ăn khớp bánh trụ 71 Hình 4.6 Mô hình bánh HGT máy thu hoạch lạc 72 Hình 4.7 Thể ra, rp, rb, rf, a bánh 72 Hình 4.8 Khởi động CATIA 75 Hình 4.9 Giao diện CATIA 75 Hình 4.10 Truy cập vào Workbench 76 Hình 4.11(1-2) Thao tác quản lý tham số CATIA 76 Hình 4.12 Tạo file có tên GEAR 78 Hình 4.13(1-6) Tạo tham số cần thiết cho bánh 78 Hình 4.14 Các tham số thể quản lý 81 Hình 4.15 Tạo trục hệ thống 82 Hình 4.16 Tạo nhóm đối tượng hình học 82 Hình 4.17 Thanh công cụ Knowledge 83 Hình 4.18 Hộp thoại Law Editor 83 Hình 4.19 Tạo tham số yd với biến số t 83 Hình 4.20 Tạo tham số zd với biến số t 84 Hình 4.21(1) Tạo điểm nằm đường thân khai 84 Hình 4.21(2-3) Tạo điểm nằm đường thân khai (point 1, t = 0) 85 Hình 4.22 Tọa độ điểm nằm đường thân khai 86 Hình 4.23 Tạo biên dạng thân khai 87 Hình 4.24 Kéo dài biên dạng thân khai 88 Hình 4.25 Tạo hai tham số phi (deg) c (deg) 88 Hình 4.26 Quay đường biên dạng thân khai quanh trục X góc phi 89 Hình 4.27 Tạo đường tròn với bán kính (C1) 89 Hình 4.28 Tạo đường tròn với bán kính rf (C2) 90 Hình 4.29 C1, C2 hoàn chỉnh 90 Hình 4.30(1) Tạo góc bo C2 biên dạng thân khai 91 -8- Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B Hình 4.30(2) Tạo góc bo C2 biên dạng thân khai 91 Hình 4.31 Tạo plane (P1) quay quanh trục X 92 Hình 4.32 Tạo góc bo đối xứng 92 Hình 4.33(1) Cắt bỏ phần thừa để tạo biên dạng 93 Hình 4.33(2) Lấy đối xứng qua ZX plane tạo biên dạng 93 Hình 4.33(3-4) Tạo biên dạng 94 Hình 4.34(1-2) Tạo biên dạng bánh hoàn chỉnh 95 Hình 4.35 Đùn chiều dày bánh 96 Hình 4.36(1-2) Vát mép mặt chân 96 Hình 4.37(1-3) Tạo lỗ công nghệ đĩa 97 Hình 4.38(1-3) Tạo hốc công nghệ đĩa 99 Hình 4.39 Tạo thân moayơ 100 Hình 4.40 Tạo rãnh then hoa 101 Hình 4.41 Mô hình bánh trụ thẳng hoàn chỉnh 102 Hình 5.1 Mô hình máy phay DMU 60 monoBLOCK  103 Hình 5.2(1-4) Tạo chu trình gia công phay CATIA PL Hình 5.3(1-2) Tạo chu trình gia công phẳng CATIA PL Hình 5.4(1-7) Gia công thô chi tiết theo mặt phẳng nằm ngang CATIA PL Hình 5.5(1-3) Gia công tinh bán tinh MP nằm ngang CATIA PL Hình 5.6(1-12) Chu trình phay Pocket PL Hình 5.7(1-3) Tạo phôi cho chi tiết gia công 104 Hình 5.8 Môi trường gia công phay chi tiết 106 Hình 5.9 Hộp thoại Machine Editor 106 Hình 5.10(1-2) Hộp thoại cài đặt gốc phôi 107 Hình 5.11 Hộp thoại cài đặt chi tiết gia công 108 Hình 5.12 Hộp thoại cài đặt phôi gia công chi tiết 108 Hình 5.13 Hộp thoại cài đặt mặt phẳng an toàn 109 Hình 5.13(1) Đồ gá Eron MBV150 phụ kiện 109 Hình 5.13(2) Đồ gá Eron MBV150 110 -9- Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B Hình 5.14 Chọn dạng hình học chi tiết phay mặt đầu 112 Hình 5.15 Lựa chọn thông số công nghệ gia công phay mặt đầu 112 Hình 5.16 Thiết lập thông số dụng cụ cắt phay mặt đầu 113 Hình 5.17 Thiết lập TS tốc độ cắt, tốc độ ăn sâu chu trình phay mặt đầu 113 Hình 5.18 Hoàn thành trình thiết lập gia công phay mặt đầu 114 Hình 5.19 Xác định thông số hình học cho chu trình tạo phôi tròn 114 Hình 5.20(1-3) Lựa chọn thông số công nghệ phay tạo phôi tròn 115 Hình 5.21 Thiết lập thông số HH dụng cụ cắt phay tạo phôi tròn 116 Hình 5.22 Thiết lập tốc độ cắt tốc độ ăn sâu phay tạo phôi tròn 116 Hình 5.23 Hoàn thành trình thiết lập gia công phay tạo phôi tròn 117 Hình 5.24(1-3) Kết trình thiết lập chu trình phay thô mặt cone 114 Hình 5.25(1-2) Kết trình thiết lập chu trình phay tinh mặt cone 120 Hình 5.26(1-3) Kết trình thiết lập chu trình phay thô phần 121 Hình 5.27(1-4) Kết trình thiết lập chu trình phay thô phần 123 Hình 5.28(1-4) Kết trình thiết lập chu trình phay tinh phần 125 Hình 5.29(1-4) Kết trình thiết lập chu trình phay lỗ lắp trục 127 Hình 5.29(5-9) Kết trình thiết lập chu trình phay 04 lỗ công nghệ 127 Hình 5.30(1-4) Kết trình thiết lập chu trình phay vát mép chân 132 Hình 5.31(1-4) Kết trình thiết lập chu trình phay pocket D120mm 134 Hình 5.32(1-4) Kết trình thiết lập chu trình phay thô mặt cone 136 Hình 5.32(5-8) Kết trình thiết lập chu trình phay tinh mặt cone 138 Hình 5.33(1-4) Kết trình thiết lập chu trình phay mặt đầu lại 140 Hình 5.34(1-4) Kết trình thiết lập chu trình phay rãnh then hoa 143 Hình 5.35(1-4) Kết trình thiết lập chu trình phay rãnh then hoa 145 Hình 5.36 Lựa chọn biểu tượng Generate NC Code Interactively 147 Hình 5.37 Hộp thoại Generative NC Output Interactively 147 Hình 5.38(1-2) Xuất CT NC 148 Hình 5.39 Thư mục chứa liệu CAD mô hình bánh 149 Hình 5.40 Thông tin trình xử lý 149 - 10 - Bùi Thị Dưỡng Luận văn cao học CTM - CH2011B Hình 5.41 Thông tin File đầu vào dạng APT Code 149 Hình 5.42 Thông tin liệu đầu dạng Gcode Mcode 150 Hình 5.43 Thông tin tiến trình, dụng cụ, thời gian thực gia công 150 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng thông số công thức thiết kế cho bánh tiêu chuẩn 74 Bảng 5.1 Thành phần vật liệu nhôm mác AK5M7 104 Bảng 5.2 Thông tin dụng cụ sử dụng gia công 111 - 11 - ... Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CATIA thiết kế lập trình gia công chi tiết khí máy CNC đề tài Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CATIA thiết kế lập trình gia công bánh trụ thẳng máy CNC Luận văn chia... quy trình công nghệ Đây liệt kê trình tự nguyên công phải thực chi tiết 2.3.2 Lập trình gia công Người lập trình gia công chi tiết có trách nhiệm vạch quy trình công nghệ cho nhứng phần chi tiết. .. phương pháp lập trình cho NC: - Lập trình gia công chi tiết theo lối thủ công - Lập trình gia công chi tiết trợ giúp máy tính a Lập trình theo lối thủ công Theo cách này, lệnh gia công máy chuẩn