Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CADCAM CNC (mastercam x2) trong thiết kế và gia công các sản phẩm cơ khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRỊNH THỊ MAI ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TÍCH HỢP CAD/CAM - CNC (MASTERCAM X2) TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CÁC SẢN PHẨM CƠ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TRẦN XUÂN VIỆT HÀ NỘI – 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM/CNC (Mastercam X2) thiết kế chế tạo sản phẩm Cơ khí (2D, 3D…)” Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Xuân Việt Người thực : Trịnh Thị Mai * Lý chọn đề tài: - Do phát triển mạnh mẽ Khoa học kỹ thuật ứng dụng tự động hóa ngày cao - Dựa nhu cầu xây dựng chương trình đào tạo cụ thể cho sinh viên trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp cần hiểu biết công nghệ CAD/CAM/CNC - Tạo điều kiện cho đối tượng nghiên cứu, doanh nghiệp, sinh viên khối kỹ thuật trường muốn có hiểu biết định CAD/CAM/CNC để làm việc thuận lợi * Phương pháp thực hiện: - Nghiên cứu sở lý thuyết gia công CNC, máy công cụ CNC, tiếp cận phần mềm Mastercam X2 - Xây dựng đề cương chi tiết khung chương trình cho môn học “ Công nghệ CAD/CAM – CNC” - Gia công cắt mẫu - Phân tích kết * Ý nghĩa đề tài: - Nâng cao khả hiểu biết tự động hóa công nghiệp cho sinh viên trường - Đáp ứng nhu cầu hiểu biết công nghệ CAD/CAM/CNC mà xã hội phát triển cần có - Môn học có tầm ảnh hưởng lớn đến việc hiểu biết tiếp cận công nghệ cao - Đề tài làm tài liệu tham khảo cho trường học, trung tâm giảng dậy, doanh nghiệp Cơ khí NỘI DUNG ĐỀ TÀI Gồm chương: Chương I: Tổng quan CAD/CAM/CNC Chương II: Gia công CNC Chương III: Ngôn ngữ lập trình gia công CNC Chương IV: Ứng dụng phần mềm tích hợp Mastercam X2 thiết kế gia công sản phẩm Cơ khí CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM - CNC 1.1 Tình hình nước quốc tế: Sau đại chiến giới lần thứ hai (1945), để dành ưu việc thiết kế, chế tạo loại máy móc, thiết bị, vũ khí trở nên cấp bách hết đến năm 70, bùng nổ công nghệ thông tin thúc đẩy đưa kỹ thuật CAD/CAM – CNC lên tầm cao mà đỉnh cao năm 1979, khớp nối liên hoàn kỹ thuật CAD/CAM – CNC khai thông 1.2 Giới thiệu CAD/CAM-CNC Bắt đầu hệ thống CAD/CAM Tạo lập mô hình học (2D, 3D) Tạo lập vẽ chi tiết Chọn dụng cụ cắt Đặt điều kiện gia công (cắt gọt) Tệp liệu hình học Tệp dụng cụ cắt Tệp vật liệu gia công Tạo lập quỹ đạo dao (Toolpath) Chuẩn bị chương trình gia công NC Tệp liệu máy CNC Xuất băng lỗ NC (ghi chương trình gia công NC) Gia công chi tiết máy CNC Hình 1.2 - Quy trình xử lý thông tin kỹ thuật CAD/CAM-CNC 1.2.1 Các thuật ngữ: + CIM - Computer Intergrated Manufacturing P Kế hoạch P.Thiết kế P.Marketting P KCS CIM Hình 1.3 - Sơ đồ CIM + CAD – Computer Aided Design Bộ phận thiết kế + CAE – Computer Aided Enginering + CAM – Computer Aided Manufactering Bộ phận sản xuất + DNC – Direct Numerical Control + PPC – Production Planning Control Bộ phận quản lý đặt hàng 1.2.2 Tích hợp CAD/CAM * Các mức tiếp cận CAD/CAM : CAD Hardware - Scanner - Digitizer - Digital - Camera CAM Software -Auto CAD -Auto Surf -Designer Auto Architec (AUTO-DESK, SOFTDESK…) Hardware -Máy công cụ CNC -Robot (IR) -Trung tâm tế bào gia công CNC - FMS Software -Cimatron -TRAUB -DENFORD -Master CAM -Heidenhain -Boxfort MTS, v.v… Hình 1.4 – Mức tiếp cận CAD/CAM với hệ phần cứng phần mềm 2.1.3 Hệ toạ độ điểm gốc lập trình gia công CNC * Hệ toạ độ: Hệ toạ độ máy CNC quy chuẩn hoá tuân theo quy tắc bàn tay phải Hình 2.4 – Quy tắc bàn tay phải hệ tọa độ máy gia công CNC Hình 2.5 – Quy định hướng trục máy gia công CNC * Điểm gốc lập trình gia công NC: - Điểm máy M - Điểm chi tiết W 2.1.4 Ghi kích thước vẽ gia công - Ghi kích thước tuyệt đối - Ghi kích thước theo gia số 2.1.5 Hiệu kinh tế máy gia công CNC: Hiệu sử dụng máy CNC sản xuất xác định theo hiệu kinh tế Q Q = (G1 – G2).N (đ/năm) Trong đó: G1 giá thành sản xuất máy thường (đ/chi tiết) G1 = C1 + E.K1 G2 giá thành sản xuất máy CNC (đ/chi tiết) G2 = C2 + E.K2 Với: C1, C2 chi phí công nghệ máy thường (C1) máy CNC (C2) bao gồm chi phí thành phần sau: L – Lương cho thợ vận hành máy gia công (đ/chi tiết) Đ - Điện tiêu thụ máy gia công (đ/chi tiết) S – Chi phí bảo dưỡng máy gia công (đ/chi tiết) P – Chi phí nhà xưởng gia công (đ/chi tiết) M – Chi phí lập trình gia công máy CNC (đ/chi tiết) K1 - Vốn đầu tư mua máy thường (đ/chi tiết) K2 - Vốn đầu tư mua máy CNC (đ/chi tiết) E – Giá trị hoàn vốn mua máy gia công: E = 1/T với T thời gian hoàn vốn mua máy (Ví dụ: T= năm E = 0,2) 2.2 Lập trình gia công CNC: 2.2.1 Cấu trúc chương trình NC 2.2.2 Chuẩn bị công nghệ lập trình gia công CNC - Chuẩn bị công nghệ - Lập trình NC Lập trình NC Lập trình chuẩn bị sản xuất Lập trình tay Lập trình phân xưởng Lập trình máy Hình 2.10 - Hình thức tổ chức lập trình CHƯƠNG III: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH GIA CÔNG CNC 3.1 Hệ mã lệnh NC 3.1.1 Lập trình máy tiện CNC 3.1.2 Lập trình máy phay CNC 3.2 Ngôn ngữ lập trình APT CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM X2 TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ 4.1 Giới thiệu phần mềm Mastercam X2: 4.1.1 Cách cài đặt Mastercam X2 từ đĩa CD 4.1.2 Giới thiệu giao diện design Mastercam X2 4.2 Kết cấu phần mềm Mastercam X2 Phần mềm Mastercam X2 gồm phần: Design: Phần thiết kế Lathe: Gia công tiện Mill: Gia công phay Wire: Gia công cắt dây 4.3 Thiết kế chạy mô chi tiết phần mềm Mastercam X2: 4.3.1 Thiết kế chi tiết: * Chi tiết tiện: 45° 35° 35 ° 21 R1 R3 13 84 12 R8 30° 17 R1 R1 R2 18 ¾ Thiết kế, gia công chi tiết tiện phần mềm Mastercam X2 ¾ Chọn máy, tạo phôi, chọn cấu kẹp phôi, vật liệu phôi: ¾ ¾ Thiết lập nguyên công (Thứ tự thực chọn dao): Mô (gia công) ¾ Xuất file NC từ phần mềm Mastercam X2 * Chi tiết phay: 30 10 10 R8 10 lç suèt taro M8 R8 10 10 Y X 12 98 12 115 105 85 65 65 R8 Thiết kế, gia công chi tiết tiện phần mềm Mastercam X2 ¾ Chọn máy, Tạo phôi, chọn cấu kẹp phôi, vật liệu phôi: ¾ Thiết lập nguyên công (Thứ tự thực chọn dao): ¾ Mô (gia công) Các bước thực tiến hành trình tiện ¾ KẾT LUẬN CHUNG Công nghệ CAD/CAM – CNC bước nhảy vọt ngành công nghệ Cơ khí, mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật to lớn, giúp giảm thiểu sức lao động Nhưng đạt hiệu đòi hỏi trình độ sản xuất cao kỹ sư công nhân đứng máy Nội dung luận văn nêu tổng hợp , phân tích, thực thí nghiệm nhằm đưa minh bạch rõ ràng trình giảng giải Dựa nghiên cứu hiểu biết phần mềm Mastercam X2, tác giả thiết kế, chạy mô phỏng, xuất chương trình NC, gia công cắt mẫu sản phẩm thực máy tiện máy phay CNC Do điều kiện thiết bị thời gian phạm vi luận văn Thạc sỹ nên tác giả giới thiệu sâu mô đun phần mềm, tác giả hy vọng kết luận văn tạo điều kiện cho sinh viên làm quen tiếp cận với phần mềm làm tiền đề để nghiên cứu (ví dụ bù sai số gia công CNC với phần mềm Mastercam) EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! ... Chương III: Ngôn ngữ lập trình gia công CNC Chương IV: Ứng dụng phần mềm tích hợp Mastercam X2 thiết kế gia công sản phẩm Cơ khí CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM - CNC 1.1 Tình hình nước quốc tế:... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM /CNC (Mastercam X2) thiết kế chế tạo sản phẩm Cơ khí (2D,... TRÌNH GIA CÔNG CNC 3.1 Hệ mã lệnh NC 3.1.1 Lập trình máy tiện CNC 3.1.2 Lập trình máy phay CNC 3.2 Ngôn ngữ lập trình APT CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM X2 TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ