thiết lập quy trình công nghệ gia công chi tiết (theo hướng cad cam cnc)

Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển kinh tế thị trường để hòa nhập vào kinh tế giới, ngành công nghiệp Việt Nam thay đổi cách nhanh chóng Công nghiệp thiết bị đại thay công nghiệp lạc hậu thiết bị cũ kỹ, thiết bị, công nghệ tiên tiến ngày ứng dụng rộng rãi sở sản xuất để tạo dây chuyền bán tự động, tự động nâng cao suất, nâng cao chất lượng sản phẩm Ngành điện tử ngành quan tâm đầu tư đích đáng nhà nước Sự ứng dụng máy công cụ điều khiển theo chương trình số CNC tạo nên bước nhảy để nâng cao chất lượng sản phẩm nâng cao suất, cải thiện điều kiện lao động cho người công nhân, chi tiết ché tạo ngày đạt cấp xác cao, chi tiết có hình dạng phức tạp có khả gia công Đặc biệt đời công nghệ CAD/CAM/CNC giúp cho nhà thiết kế quy trình công nghệ, có khả cập nhập nhanh chóng, công nghệ tiên tiến nước thông qua mạng internet Việc ứng dụng công nghệ thông tin để mô trình gia công chi tiết máy tính tạo công cụ học tập trực quan, tốn kém, giúp ích nhiều cho sinh viên việc tiếp thu lý thuyết khó trường không bị bỡ ngỡ làm việc công ty, nhà máy Mặt khác, giúp cho sở đào tạo đảm bảo chất lượng đào tạo mà không thiết phải đầu tư, trang thiết bị thêm thiết bị, máy móc thực tốn kém, lên đến hàng tỷ đồng Điều có ý nghĩa thiết thực công tác đào tạo, nghiên cứu khoa học Sau thời gian tìm hiểu hướng dẫn thầy Nguyễn Thế Tranh em hoàn thành đồ án Do trình độ hạn chế chắn không tránh thiếu sót mong thầy góp ý bổ xung Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Chương PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG VÀ ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT I/ Phân tích chi tiết gia công, định dạng sản xuất 1/Xác định bề mặt gia công chi tiết a/ Bản vẽ 3d chi tiết: Hình 1.1 b/ Bản vẽ 2D chi tiết cần gia công để tạo sản phẩm hình 1.1 SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh c/ chọn phôi gia công ban đầu: - Chọn phôi ban đầu dạng trụ có kích thước 210x160x60(mm) d/ Các bước công nghệ gia công chi tiết; • Lựa chọn thứ tự bước công nghệ nguyên công bề mặt sau: • Các bước công nghệ gia công sau: -Gồm hai nguyên công: + nguyên công 1: -Bước 1: phay thô mặt đáy -Bước 2: phay tinh mặt đáy hai mặt bên 3và + nguyên công 2: -Bước 1: phay thô mặt đầu -Bước 2: phay tinh mặt đầu hai mặt bên -Bước 3: phay tinh vào hộp xung quanh đảo biên dạng góc bo quanh hộp đảo -Bước 4: phay tinh đường chân đảo -Bước 5: phay tinh rãnh hình chữ thập đảo e/ Tính toán khối lượng, diện tích, thể tích phôi SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh f/ Tính toán khối lượng, diện tích, thể tích vật thể SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Chương GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC I/ Giới thiệu chung CAD/CAM lĩnh vực chế tạo khuôn mẫu • CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) thuật ngữ việc thiết kế chế tạo hỗ trợ máy tính Công nghệ CAD/CAM sử dụng máy tính để thực số chức định thiết chế tạo Công nghệ phát triển theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất, CAD/CAM tạo nên tảng công nghệ cho việc tích hợp máy tính sản xuất • CAD việc sử dụng hệ thống máy tính để hổ trợ xây dựng, sửa đổi, phân tích hay tối ưu hóa Hệ thống máy tính bao gồm phần mềm phần cứng sử dụng để thực thi chức thiết kế chuyên ngành Phần cứng CAD gồm có: máy tính, cổng đồ họa, bàn phím thiết bị ngoại vi khác Phần mềm CAD gồm có chương trình thiết kế đồ họa, chương trình ứng dụng hổ trợ cho chwcs kỹ thuật cho người sử dụng như: phân tích lực ứng suất phận, phản ứng động lực học cấu, tính toán truyền nhiệt lập trình điều khiển số • CAM việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch, quản lý điều khiển hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp hay gián tiếp máy tính nguồn lực sản xuất Cho ứng dụng CAM chia thành hai phạm trù: SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh II/ Vai trò chức CAD hệ thống sản xuất tích hợp (CIM) COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING (CIM) Ý Tưởng CAE CAD CAD CAPP CAM CAD CAPP Nhu cầu CAD CAPP CAD CAP CAD CAPP CAD CAP Lưu trữ Phân phối Hình Vai trò CAD/CAM hệ thống sản xuất tích hợp SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh *CAD – Computer Aided Design: Thiết kế với giúp đỡ máy tính *CAE – Computer Aided Engineering: Phân tích kỹ thuật *CAPP – Computer Aided Process Planning: Lập quy trình chế tạo *CAM – Computer Aided Manufaturing: Gia công với giúp đỡ máy tính *CNC – Computer Numerical Controlled: Thiết bị điều khiển số *CAQ – Computer Aided Quality Control: Giám sát chất lượng sản phẩm *MRP II – Manufacturing Resource Planning: Hoạch định nguồn lực sản xuất *PP – Production Planning : Lập kế hoạch sản xuất Các phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế/ gia công khuôn mẫu có khả thực chức sau: -Thiết kế mô hình học chiều (3D) hình dạng phức tạp -Giao tiếp với thiết bị đo, quét tọa độ 3D (Coordinate Measuring Machine – CMM) thực nhanh chóng chức mô hình học từ liệu số( digitized data) -Phân tích liên kết liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cấu lắp ghép,… -Tạo vẽ ghi kích thước tự động: có khả liên kết vẽ 2D với mô hình 3D ngược lại -Liên kết với chương trình tính toán thực cung cấp chức phân tích kỹ thuật (CAE): tính biến dạng khuôn, mô dòng chảy vật liệu, trường áp suất, độ co rút vật liệu… -Xuất liệu đồ họa 3D dạng tệp tin STL (Stereolithograth) để giao tiếp với thiết bị tạo mẫu nhanh chóng theo công nghệ tạo hình lập thể ( Stereolithogiath Apparatus – SLA) III/ Phương pháp mô tả khối hình học (solid) Khác biệt với mô hình mặt cong, liệu hình học thuộc mặt , phương pháp mô tả theo cấu trúc khối, cho phép quản lý liệu thuộc miền không gian thực thể hình học IV/ Ứng dụng CAD/CAM thiết kế vf chế tạo sản phẩm Sự phát triển phương pháp mô hình hóa hình học với thành tựu công nghệ thông tin, công nghiệp điện tử, kỹ thuật điều khiển số có nhãng ảnh hưởng trực tiếp tới công nghệ thiết kế gia công tạo hình: a) Bản vẽ kỹ thuật tạo từ hệ thống vữ tạo vẽ với trợ giúp máy tính(Computer Aided Drafting & Drawing – CADD) b) Tạo mẫu thủ công thay mô hình hóa hình học trực tiếp từ giá trị lấy mẫu 3D c) Gia công chép hình thay gia công điều khiển số (CAM) d) Mẫu chép hình thay mô hình toán học – mô hình hình học số lưu trữ nhớ máy tính ánh xạ hình dạng mô hình khung lưới SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Ý TƯỞNG MẪU SẢN PHẨM VẼ VÀ TẠO BẢN VẼ (CAD) LẤY MẪU SỐ HÓA BẢN VẼ KỸ THUẬT MÔ HÌNH HÓA HÌNH HỌC MÔ HÌNH HỌC SỐ (CGM) GIA CÔNG ĐIỀU KHIỂN SỐ(CAM) Hình Quy trình thiết kế gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Về công nghệ, khác biệt gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống công nghệ CAD/CAM thay tạo hình theo mẫu mô hình hóa hình học Kết mẫu chép hình công nghệ gia công chép hình gia công điều khiển số (CAM) Ưu điểm khả kiểm tra kích thước trực tiếp khả lựa chọn chế độ gia công thích hợp (gia công thô, bán tinh tinh) Theo công nghệ CAD/CAM (vẽ - mô hình hóa – gia công điều khiển số), phần lớn khó khan trình thiết kế gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống hạn chế, vì: a) Bề mặt gia công trở nên xác tinh xảo b) Khả nhầm lẫn vịn hạn chế đáng kể c) Toàn thời gian thực qui trình thiết kế gia công tạo hình giảm cách đáng kể V/ Ưu điểm công nghệ CAD/CAM/CNC Khác biệt với quy trình thiết kế công nghệ truyền thống CAD/CAM cho phép quản lý đối tượng thiết kế dạng mô hình học số Nó có số ưu điểm bậc sau: - Thiết kế mô hình học chiều ( 3D) hình dạng phức tạp Có khả xử lý hình học NURBS, Bezier, Gregory - Giao tiếp với thiết bị đo, quét tọa độ 3D ( Coordinate Measuring Machine – CMM, scanner) thực nhanh chóng chức mô hình học từ liệu số (digitized data) - Phân tích liên kết liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cấu thép… - Tạo vẽ ghi kích thước tự động: có khả liên kết vẽ 2D với mô hình 3D ngược lại - Liên kết với chương trình tính toán: thực chức phân tích kỹ thuật (CAE) : tính biến dạng khuôn, mô dòng chảy vật liệu, trường áp suất, trường nhiệt độ, độ co rút vật liệu,………… - Nội suy hình học, biên dịch kiểu đường chạy dao xác cho công nghệ gia công điều khiển số - Giao tiếp liệu theo định dạng đồ họa chuẩn : DXF, IGES, VDA, PTC, ……… - Xuất liệu đồ họa 3D dạng tập tin ST (Stereolithograph) để giao tiếp với thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể (Stereolithograph Apparatus – SLA) SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Bước 2: tạo phôi gia công -Điền tên phôi vào dòng nhắc(PHOI_GC) -tiếp tục chọn theo đường dẫn production→extrude→solid→done→one side→done→plane→pick.đến ta pick vào mặt phẳng đáy chi tiết ,tiếp tục chọn mp bên(vuông góc) làm mp tham chiếu,,tiếp tục-vào môi trường sketch, ta tiến hành vẽ phác,sau pick vào nhập giá trị chiều sâu 60 mm(cho lượng dư 2mm để gia công mặt phẳng chuẩn),kết ta phôi bao trùm chi tiết khuôn ban đầu sau: Phôi gia công SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh 4.2 Thiết lập thông số công nghệ,dao: -Ta chọn theo đường dẫn manufacture→mfg setup→operation,hộp thoại operation setup xuất -Click vào biểu tượng NC Machine, hộp thoại machine tool setup xuất hiện,Ta điền tùy chọn dao máy -Ta điền thông số sau: + Machine nameMCV 1000 + Machine typeMill + Number of axes3 axis -Spindle : + Maximum :8000 RPM +Horsepower :5.5 KW -Cutting tool :4 click ok -tiếp theo tùy chọn Machine Zero hộp thoại operation setup,ta thiết lập điểm gốc O ,click vào biểu tượng dấu mũi tên,chọn creat→pick chọn chi tiết gia công→done→3 plane→done,ta chọn mp giao để tạo điểm gốc SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh - Tại tùy chọn surface ,ta click vào long axis hộp thoại rectrac selection,tạo mp lùi dao cách 20mm 4.3.1 Phay mặt đầu (B1): để tiết kiệm thời gian gia công,ta cho gia công tinh lần -Gia công bước cách chọn Done/Return > Maching > NC Sequence > Volume > Done -Trên menu Seq Setup chọn thông số : Name,Tool ,Parameters,Retract Volume sau chọn Done -Hộp thoại MCV-1000 :Tool setup xuất cập nhật thông số : * Ở mục Geometry chọn : -Đường kính dao :50 -Chiều dài dao :100 * Ở mục Speeds-Feeds chọn : -Speeds :1401 rev/min -Feeds :0.1 mm/toth Axial depth :1 mm -Sau chọn Apply để cập nhật thông số vừa thiết lập,sau chọn OK đóng hộp thoại lại -Trên menu Mfg Patams chọn Set, hộp thoại Param Tree xuất Cập nhật thông số ăn dao(như hình),sau chọn File > Save để lưu lại SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh hộp thoại yêu cầu điền tên : phay_matdau -Tiếp theo chọn done> production :vào môi trường vẽ part bề mặt - điền tên mp vẽ > sketch>extrude>solid>done>one side>done.>setup>new plane>pick đến ta chọn mp vẽ phác mặt phôi.tiếp theo chọn mp tham chiếu mp cạnh  vào môi trường sketch,ta vẽ hình: nhập giá trị chiều sâu enter depth = mm.> ok>done/return - click vào play path >screen play để xem mô đường chạy dao SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh -lưu lại cách chọn hộp thoại play path :file>save, điền tên file PHAY_MAT_DAU >ok -Mô gia công:- play path>NC check>run lưu lại : file>save với tên PHAY_MAT_DAU 4.3.2 Phay mặt bên phôi(B2): -Gia công bước cách chọn Done/Return > Maching > NC Sequence > Profile > Done -Trên menu Seq Setup chọn thông số : Name,Tool ,Parameters,Retract Sufaces sau chọn Done -Hộp thoại MCV-1000 :Tool setup xuất cập nhật thông số : * Ở mục Geometry chọn : -Đường kính dao :10 -Chiều dài dao :100 * Ở mục Speeds-Feeds chọn : -Speeds :1250 rev/min -Feeds :0.1 mm/toth Axial depth :2 mm -Sau chọn Apply để cập nhật thông số vừa thiết lập,sau chọn OK đóng hộp thoại lại -Trên menu Mfg Patams chọn Set, hộp thoại Param Tree xuất Cập nhật thông số ăn dao(như hình),sau chọn File > Save để lưu lại SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh -Tiếp tục ta chọn Seq setup > Model > Done > Add > Suface > xhht > chọn mp địa cần gia công > ok > done - Để mô gia công ta vào : Play Path > Screen Play SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Mô chạy dao -Mô gia công:- play path>NC check>run lưu lại : file>save với tên PHAY_MAT_BEN b)phay tinh: tương tự có thay đổi vài thông số cắt - tốc độ cắt cho phép:Vf = 150mm/phút - Lượng ăn dao răng: fz =0.5mm/z - tốc độ quay trục 1250 vòng/phút -chiều sâu cắt 1mm SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh 4.3.3 phay vào hộp xung quanh đảo biên dạng góc bo quanh hộp đảo -Tương tự gia công mặt bên hốc có đảo cung biên dạng nên phần Add phức tạp - Maching > NC Sequence > pocketing > Done -Trên menu Seq Setup chọn thông số : Nam, Tool ,Parameters,Suface sau chọn Done -Hộp thoại MCV-1000 :Tool setup xuất cập nhật thông số : -tiếp tục select srfs>add>surface>pick chọn mặt biên dạng bao quanh SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh đảo với biên dạng đảo>done >done/return - để mô đường chạy dao: NC sequence> play path> screen play -lưu lại với tên : PHAY_PROFILE -Chạy thử NC check>run lưu lại : file>save với tên PHAY_PROFILE 4.3.4 phay tinh đường chân đảo - Maching > NC Sequence > pocketing > Done -Trên menu Seq Setup chọn thông số : Nam, Tool ,Parameters,Suface sau chọn Done -Hộp thoại MCV-1000 :Tool setup xuất cập nhật thông số : * Ở mục Geometry chọn : -Đường kính dao :10 -Chiều dài dao :100 * Ở mục Speeds-Feeds chọn : -Speeds :1250 rev/min SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh -Feeds :0.1 mm/toth Axial depth :2 mm -Sau chọn Apply để cập nhật thông số vừa thiết lập,sau chọn OK đóng hộp thoại lại -Trên menu Mfg Patams chọn Set, hộp thoại Param Tree xuất Cập nhật thông số ăn dao(như hình),sau chọn File > Save để lưu lại -Tiếp tục ta chọn Seq setup > Model > Done > Add > Suface > xhht > chọn mp địa với đường chân đảo cần gia công > ok > done - Để mô gia công ta vào : Play Path > Screen Play SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Mô chạy dao -Mô gia công:- play path>NC check>run 4.3.5 phay tinh rãnh hình chữ thập đảo - Maching > NC Sequence > pocketing > Done -Trên menu Seq Setup chọn thông số : Nam, Tool ,Parameters,Suface sau SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh chọn Done -Hộp thoại MCV-1000 :Tool setup xuất cập nhật thông số : * Ở mục Geometry chọn : -Đường kính dao :10 -Chiều dài dao :100 * Ở mục Speeds-Feeds chọn : -Speeds :1250 rev/min -Feeds :0.1 mm/toth Axial depth :2 mm -Sau chọn Apply để cập nhật thông số vừa thiết lập,sau chọn OK đóng hộp thoại lại -Trên menu Mfg Patams chọn Set, hộp thoại Param Tree xuất Cập nhật thông số ăn dao(như hình),sau chọn File > Save để lưu lại -Tiếp tục ta chọn Seq setup > Model > Done > Add > Suface > xhht > chọn mp địa với đường chân đảo cần gia công > ok > done - Để mô gia công ta vào : Play Path > Screen Play SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Mô chạy dao -Mô gia công:- play path>NC check>run SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh 4.4-Xuất chương trình gia công CNC: -Ta chọn Done /Return > Post Process menu - Hộp thoại Open xuất ,chọn file KHUON_HT ,chọn Open mở file - Trên PP Option chọn Done Sau menu PP List xuất chọn file :INCX01.P12 - Lúc hộp thoại Pro/NC-Gpost 2000i Mill xuất ,nhập số ,sau Enter - Hộp thoại INFRMATION WINDOW… xuất cho ta thông số gia công.Sau chọn Close đóng hộp thoại lại -Tiếp theo chọn Done /Return menu CL DATA -Trên Taskbar nhấn chuột phải vào Start chọn Explore ,chỉ tới đường dẫn chứa file hoan-thanh.tap,chọn file nhấn chuột phải chọn Open With… - Hộp thoại Open With xuất ,hãy chọn chương trình Notepad để mở file text ,chọn OK chấp nhận đóng hộp thoại lại SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/CAM/CNC SVTH LêPhan Châu – Lớp : 09CĐT GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh Trang: ... 09CĐT Trang: Đồ án môn học CAD/ CAM/ CNC GVHD th.s: Nguyễn Thế Tranh 2/ Phân tích khả công nghệ để gia công chi tiết *Chi tiết gia công chi tiết dạng Chi tiết cần gia công số bề mặt phức tạp, có... chế độ gia công thích hợp (gia công thô, bán tinh tinh) Theo công nghệ CAD/ CAM (vẽ - mô hình hóa – gia công điều khiển số), phần lớn khó khan trình thiết kế gia công tạo hình theo công nghệ truyền... th.s: Nguyễn Thế Tranh Chương THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT (theo hướng CAD/ CAM/ CNC) I/ Trình tự thiết kế quy trình công nghệ: 1/ Chọn phôi phương pháp tạo phôi: *Trong thực tế