Tiểu luận ứng dụng CAD, CAM, CAE và CNC TRONG GIA CÔNG đã chuyển đổi

1 LỜI MỞ ĐẦU Những năm gần đây việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghiệp ngày càng phổ biến ở Việt Nam.. Qua quá trình học tập em đã tập trung tìm

1

LỜI MỞ ĐẦU

Những năm gần đây việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghiệp ngày càng phổ biến ở Việt Nam Cùng với sự phát triển công nghệ thông tin, hệ thống CAD/CAM tích hợp được phát triển nhanh chóng Nó đã tạo nên sự liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạo trong lĩnh vực cơ khí

Được sự giảng dạy của TS Trần Xuân Thái em được học và bước đầu nắm bắt được những kiến thức cơ sở về ứng dụng CAD/CAM/ CAE và CNC trong gia công cơ khí Thông qua môn học này em được tiếp cận với những phần mềm thiết

kế, tính toán, mô phỏng tiên tiến trên thế giới hiện nay như: Solidwork, Catia, NX, MasterCam, Cimatron

Qua quá trình học tập em đã tập trung tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện nghiêm túc quy định của nhà trường để thực hiện bài tiểu luận về ứng dụng CAD/CAM/ CAE và CNC trong gia công cơ khí Mặc dù rất cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian có hạn nên tiểu luận này không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cũng như các ý kiến góp ý của các bạn và những người quan tâm đến lĩnh vực này

Hà Nội, ngày 21 tháng 7 năm 2018

Học viên thực hiện

Đặng Công Nguyên

ỨNG DỤNG CAD/CAM/CAE VÀ CNC TRONG GIA CÔNG

1 Giới thiệu về CAD/CAM/CAE

CAD - Computer Aided Design: Thiết kế trợ giúp bằng máy tính Mục tiêu

của lĩnh vực CAD là tự động hóa từng bước, tiến tới tự động hóa cao hơn trong thiết kế sản phẩm

CAM - Computer Aided Manufacturing: Chế tạo sản xuất có sự trợ giúp của máy tính Mục tiêu của CAM là: Mô phỏng quá trình chế tạo, lập trình chế

tạo sản phẩm trên các mấy công cụ tự động CNC (Computer Numerical Control –Điều khiển số dùng máy tính) Quá trình CAM được thực hiện trên hệ thống máy công cụ điều khiển số NC, CNC

CAE - Computer Aided Engineering: Kĩ thuật mô hình hóa và tạo mẫu nhanh trong thiết kế, chế thử sản phẩm Công nghệ CAE bao gồm:

+ Phân tích ứng suất trên những thành phần sử dụng FEA (Phân tích phần

tử hữu hạn)

+ Động lực học tính toán chất lỏng, tính toán phân tích luồng nhiệt và lỏng +Mô phỏng cơ khí

+ Động lực học

+Tối ưu hóa sản phẩm và quá trình

CAD/ CAM là lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết

kế và chế tạo trong đó máy tính điện tử được sử dụng để thực hiện một số chức năng nhất định

CAD/CAM tạo ra mối quan hệ thiết giữa hai dạng hoạt động : Thiết kế và chế tạo

- Tự động hóa thiết kế là dùng hệ thống và phương tiện tính toán giúp người

kĩ sư thiết kế, mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa giải pháp thiết kế

- Tự động hóa chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hóa, điều khiển

và kiểm tra nguyên công gia công

2 Một số phần mềm CAD/CAM sử dụng trong cơ khí chế tạo

Một số phần mềm CAD/CAM dùng trong cớ khí chế tạo, sản xuất công

SOLIDWOR: Tích hợp liên hoàn CAD/CAM/CNC cho cơ khí chế tạo

3 Chức năng, ứng dụng và lợi ích của CAD/CAM

a) Chức năng của CAD/CAM

Khác biệt cơ bản với qui trình thiết kế theo công nghệ truyền thống, CAD cho phép quản lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số trong cơ sở dữ liệu trung tâm, do vậy CAD có khả năng hỗ trợ các chức năng kỹ thuật ngay từ giai đoạn phát triển sản phẩm cho đến giai đoạn cuối của quá trình sản xuất, tức là hỗ trợ điều khiển các thiết bị sản xuất bằng điều khiển số.Hệ thống CAD được đánh giá có đủ khả năng để thực hiện chức năng yêu cầu hay không, phụ thuộc chủ yếu vào chức năng xử lý của các phần mềm thiết kế.Ngày nay những bộ phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế và gia công khuôn mẫu có khả năng thực hiện được các chức năng cơ bản sau:

Thiết kế mô phỏng hình học 3 chiều (3D) những hình dạng phức tạp

Giao tiếp với các thiết bị đo, quét toạ độ 3D thực hiện nhanh chóng các chức năng mô phỏng hình học từ dữ liệu số

Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý

- Nội suy hình học, biên dịch các kiểu đường chạy dao chính xác cho công nghệ gia công điều khiển số

- Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ hoạ chuẩn

- Xuất dữ liệu đồ hoạ 3D dưới dạng tập tin STL để giao tiếp với các thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể

b) Những ứng dụng của CAD/CAM trong ngành chế tạo máy

- Tạo mẫu nhanh thông qua giao tiếp dữ liệu với thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể (đo quét toạ độ)

- Giảm đáng kể thời gian mô phỏng hình học bằng cách tạo mô hình hình học

theo cấu trúc mặt cong từ dữ liệu số

- Chức năng mô phỏng hình học mạnh, có khả năng mô tả

những hình dáng phức tạp nhất

- Khả năng mô hình hoá cao cho các phương pháp phân tích, cho phép lựa chọn giải pháp kỹ thuật tối ưu

c) Lợi ích của CAD/CAM

Lợi ích của CAD có nhiều, song chỉ có một số trong đó là có thể định lượng được Một số lợi ích khác khó có thể lượng hoá được mà chỉ thể hiện ở chất lượng công việc được nâng cao, thông tin tiện dụng, điều khiển tốt hơn v.v

Một số lợi ích của CAD trong hệ tích hợp CAD/CAM:

▪ Nâng cao năng suất kỹ thuật

▪ Giảm thời gian chỉ dẫn

▪ Giảm số lượng nhân viên kỹ thuật

▪ Dễ cải tiến cho phù hợp với khách hàng

▪ Phản ứng nhanh với nhu cầu thị trường

▪ Tránh phải ký các hợp đồng con để kịp tiến độ

▪ Hạn chế lỗi sao chép đến mức tối thiểu

▪ Độ chính xác thiết kế cao

▪ Khi phân tích dễ nhận ra những tương tác giữa các phần tử cấu thành

▪ Phân tích chức năng vận hành tốt hơn nên giảm khâu thử nghiệm trên mẫu

▪ Thuận lợi cho việc lập hồ sơ, tư liệu

▪ Bản thiết kế có tính tiêu chuẩn cao

▪ Nâng cao năng suất thiết kế dụng cụ cắt

▪ Dễ tiết kiệm về chi phí, giảm giá thành giảm thời gian đào tạo hội họa viên và lập trình viên cho máy NC

▪ Ít sai sót trong lập trình cho máy NC

▪ Giúp tăng cường sử dụng các chi tiết máy và dụng cụ cắt có sẵn

▪ Thiết kế dễ phù hợp với các kỹ thuật chế tác hiện có

▪ Tiết kiệm vật liệu và thời gian máy nhờ các thuật toán tối ưu

▪ Nâng cao hiệu quả quản lý trong thiết kế

▪ Dễ kiểm tra chất lượng sản phẩm phức tạp

▪ Nâng cao hiệu quả giao diện thông tin và dễ hiểu nhau hơn giữa các nhóm kỹ sư, thiết kế viên, hội họa viên, quản lý và các nhóm khác

7

Khoan 4 lỗ bằng Hole

Vẽ biên dạng khối cắt trong

Cắt khối trong bằng Extrude Cut

Vê góc trong bán kính 4mm bằng Filet

9

Vê 4 góc bán kính 3mm ngoài bằng Filet

Tạo biên dạng lỗ giữa

Khoét lỗ giữa

Chi tiết hoàn chỉnh

11

c) Thiết kế khuôn trong Solidwork 2015 với thanh công cụ Mold tools

Chọn mặt phân khuôn biên dạng long khuôn

Bịt lỗ hở khuôn

Kích thước mặt phân khuôn

Kích thước ngang khuôn

13

Kích thước sâu khuôn (độ dày của khuôn)

Khuôn trên và khuôn dưới

d) Gia công CNC trên SolidCam 2.5D

Tạo file gia công và chọn máy gia công

15

Chọn gốc tọa độ

Chọn phôi

Phay mặt trên bằng lệnh Face, chọn dao phay mặt

17

Phay xung quanh với lệnh Profile

19

Phay hốc với lệnh Pocket

21

Khoan 4 lỗ ngoài với lệnh Drilling

23

Khoan lỗ giữa với lệnh Drilling

25

Chạy kiểm tra kết quả

27

Chạy cả quá trình gia công

29

CNC trong chế tạo 1 chi tiết cơ khí Ứng dụng trực tiếp là phần mềm SolidWork

2015 và SolidCam 2016 đêt thực hiện Chi tiết gia công còn đơn giản, chưa thể hiện được hết ưu nhược điểm của hệ thống phần mềm ứng dụng Song phần nào cho thấy vai trò tầm quan trọng của môn học với người kỹ sư hiện đại Giúp cho người học tiếp tục học tập, nâng cao trình độ, thực hiện tốt nhất các hệ thống phần mềm theo

yêu cầu phát triển của khoa học Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Xuân Thái đã giúp em hoàn thành bài tiểu luận này