Đồ án công nghệ CAD/CAM ghế nhựa

Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể coi là một tiêu chí đánh giá sự phát triển của nền công nghiệp. Hiện nay, các sản phẩm trong các ngành công nghiệp được chế tạo bằng việc sử dụng các hệ thống khuôn mẫu khác nhau. Sản phẩm khuôn mẫu thuộc loại sản phẩm Cơ - Tin - Điện tử (Mechatronics) kỹ thuật cao.

Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAD/CAM/CNC 1.1.Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing) là thuật ngữ   việc thiết kế và chế  tạo được hổ  trợ  bởi máy tính. Cơng nghệ  CAD/CAM sử  dụng  máy tính để thực hiện một số chức năng nhất định trong thiết kế và chế tạo. Cơng nghệ  này đang được phát triển theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất, CAD/CAM sẽ tạo   ra một nền tảng cơng nghệ cho việc tích hợp máy tính trong sản xuất CAD (Computer Aided Design) là việc sử dụng hệ thống máy tính để hổ trợ trong   xây dựng, sửa đổi, phân tích hay tối  ưu hố. Hệ  thống máy tính bao gồm phần mềm và  phần cứng được sử  dụng để  thực thi các chức năng thiết kế  chun ngành. Phần cứng  CAD gồm có: máy tính, cổng đồ hoạ, bàn phím và các thiết bị ngoại vi khác. Phần mềm  CAD gồm có các chương trình thiết kế đồ  hoạ, chương trình ứng dụng hổ  trợ các chức   năng kỹ thuật cho người sử dụng như: phân tích lực ứng suất của các bộ phận, phản ứng   động lực học của các cơ cấu, các tính tốn truyền nhiệt và lập trình bộ điều khiển số CAM (Computer Aided Manufacturing)là việc sử  dụng hệ  thống máy tính để  lập   kế  hoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thơng qua giao diện trực tiếp   hay gián tiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất. Các  ứng dụng của CAM được  chia thành hai phạm trù: CNC(Computer Numerical Controlled ): Trước  đây các chương trình điều khiển  NC đều phải thực hiện thơng qua băng đục lỗ, điều khển phải có bộ lọc để giải mã cung   cấp các tín hiệu điều khiển cho các trục máy với cách này có nhiều hạn chế  , mất thời   gian,các chưong trình phải viết lại và dung lượng bé. Chương trình CNC đã khắc phục  được các nhược điểm đó bằng cách đọc hàng nghìn bit thơng tin trong bộ nhớ. Cho đến   nay CNC đã xuất hiện trong hầu hết các ngành cơng nghỉệp, đây là lĩnh vực có sự  kết   hợp chặt chẽ giữa máy tính và máy cơng cụ 1.2.Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong việc thiết kế chế tạo sản phẩm Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu của khoa học kỷ thuật vào q trình sản   xuất rất mạnh mẽ.Thay vào việc phải cơng nhân phải trực tiếp đứng máy gia cơng thì   ngày nay trong các nghành cơng nghiệp nhiều máy cơng cụ  cổ  điển đã được thay thế  SVTH:Trần Cơng Đua Page 1 bằng máy CNC.  Ứng dụng CAD/CAM/CNC để  tổ  chức sản xuất kèm theo đó là các  phần mềm ứng dụng để lập trình và điều khiển máy Tồn bộ  các thao tác gia cơng trên máy đều được thiết kế  và mơ phỏng trong  chương trình phần mềm. Giúp tránh được nhũng sai sót có thể xẩy ra Trình độ thiết kế và chế tạo khn mẫu có thể coi là một tiêu chí đánh giá sự phát   triển của nền cơng nghiệp. Hiện nay, các sản phẩm trong các ngành cơng nghiệp được   chế  tạo bằng việc sử  dụng các hệ  thống khuôn mẫu khác nhau. Sản phẩm khuôn mẫu  thuộc loại sản phẩm Cơ  ­ Tin ­ Điện tử  (Mechatronics) kỹ  thuật cao, việc  ứng dụng   cơng nghệ thơng tin vào cơng nghiệp khn mẫu hiện nay theo các hướng sau: Hồn thiện và phát triển phàn cứng đièu khiển số CNC, phát triển phần mềm theo  hướng : đơn giản trong lập trình, tích hợp nhiều tính năng và giao diện linh hoạt, thuận  lợi Xây dựng các hệ  phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE trợ  giúp trong thiết kế  và  chế  tạo khn mẫu. Hướng phát triển của hệ  thống tích hợp CAD/CAM là sẽ  bổ  sung  các mơ hình thiết kế, cập nhật thêm các phương pháp gia cơng chính xác, hiệu quả  và  hiện đại Phát triển các phần mềm trợ  giúp thiết kế, tính tốn, kiểm định và mơ phỏng.  Hướng phát triển này mới mẽ và đang được đầu tư ưu tiên hàng đầu Ứng dụng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CNC hiện nay đang là thị trường   mua bán và ứng dụng khá sơi động. Có thể nói rằng: khơng có phần mềm CAD/CAM thì   khơng thể thiết kế và chế tạo khn mẫu phức tạp, có độ chính xác cao Trong cơng nghệ  chế  tạo sản phẩm khn mẫu cơng nghệ  cao thì cơng nghệ  thơng tin được  ứng dụng rất có hiệu quả  và đóng vai trò quan trọng quyết định trong   ngành Cơ  điện tử. Việc  ứng dụng cơng nghệ  thơng tin trong gia cơng cơ  khí bằng các   thiết bị điều khiển số là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn trong đào tạo cũng   như trong sản xuất cơ khí 1.3.Giới thiệu chung về  chức năng của ProE trong tổ  hợp CAD/CAM/CNCPhần mềm  ProE là phần mềm tập hợp đầy đủ tính năng thiết kế và mơ phỏng q trình gia cơng chi  tiết, với chức năng như vậy chúng ta có thể sử dụng các chương trình đã được lập trình  Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn bằng phần mên này để kết nối nhập vào bộ điều khiển của máy CNC, hay quan sát q   trình gia cơng trước khi đi vào gia cơng thực tế Trong phần mềm ProE có nhiều Modul khác nhau, sau đây là một số modul cơ bản   được sử dụng để vẽ, phân khn và lập trình gia cơng: Modul Sketcher: Sketcher là cơng cụ phác thảo, có nhiệm vụ chính là tạo ra các Profile 2D hoặc 3D   để từ đó hình thành các mơ hình vật đặc (Solid) hoặc bề mặt (Surface). Tuy nhiên, do kế  thừa được các cơng cụ  vẽ  của CAD truyền thống, lại được bổ  sung cơng cụ  tham số  hố, Sketcher của CAD hiện đại trở  thành cơng cụ  vẽ  mạnh và linh hoạt để  tạo ra các  bản vẽ kỹ thuật. Người ta thường dùng Sketcher để tạo các bản vẽ đơn giản Modul Part: Thiết kế  các hình khối dạng 3D dựa vào phương pháp đùn khối hoặc qt thành  khối đặc (Solid) hoặc dạng mỏng (Shell) hay mặt (Supface) Modul Manufacturing: Thiết kế mơ phỏng tách khn và gia cơng 1.4. Giới thiệu về khn đúc hai tấm a. Khn hai tấm có kênh dẫn nguội Khn hai tấm là loại khn phổ  biến nhất. So với khn ba tấm thì khn hai tấm   đơn giản hơn, rẻ hơn và chu kỳ ép phun ngắn hơn.+ Đối với khn hai tấm có một lòng   khn thì khơng cần đến kênh dẫn nhựa mà nhựa sẽ  điền đầy trực tiếp vào lòng khn  thơng qua bạc cuống phun + Đối với khn hai tấm có nhiều lòng khn thì ta cần quan tâm đến việc thiết kế  kênh dẫn và miệng phun sao cho nhựa có thể điền đầy các lòng khn cùng lúc (vấn đề  cân bằng dòng chảy của nhựa). Trước khi bắt đầu thiết kế  khn loại này ta nên dùng  một mẫu để phân tích thử trên phần mềm để tìm ra vị trí đặt miệng phun thích hợp nhất.  Khi xét thấy vị trí các miệng phun có thể đặt thẳng hàng với các lòng khn thì việc dùng  khn hai tấm là thích hợp SVTH:Trần Cơng Đua Page 3 Hình 1.1 ­ a), b): Khn hai tấm có kênh dẫn nguội Vì vấn đề cân bằng dòng và đòi hỏi các miệng phun phải được bố  trí thẳng hàng với   các lòng khn mà việc thiết kế khn hai tấm có nhiều lòng khn gặp nhiều hạn chế  đối với một sản phẩm nhựa nhất định Hình 1.2 ­ Kết cấu khn hai tấm b. Khn hai tấm có kênh dẫn nóng Khn hai tấm dùng kênh dẫn nóng ln giữ  cho nhựa nóng chảy trong bạc cuống   phun, kênh dẫn và miệng phun, nhựa chỉ đơng đặc khi nào nó chảy vào lòng khn. Khi   khn mở ra thì chỉ có sản phẩm (đơi khi có thêm kênh dẫn nguội) được lấy ra ngồi. Khi  Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn khn đóng lại thì nhựa trong các kênh dẫn nóng và tiếp tục điền đầy vào lòng khn   một cách trực tiếp. Kênh dẫn trong khn có thể  gồm cả  kênh dẫn nguội và kênh dẫn  nóng Hình 1.3 – Khn hai tấm có kênh dẫn nóng Đối với loại khn này, các miệng phun phải được đặt ở vị trí trung tâm của các lòng  khn. Điều này có nghĩa là các kênh dẫn phải được đặt xa mặt phân khn. Nhưng điều  này khơng gây bất kỳ trở ngại nào cho việc thiết kế. Loại khn này cũng phù hợp với   khn cò nhiều lòng khn với kích thước nhỏ hay những khn mà hệ  thống kênh dẫn   phức tạp và phí nhiều vật liệu » Ưu điểm: + Tiết kiệm vật liệu + Khơng có vết của miệng phun trên sản phẩm + Giảm thời gian chu kỳ + Điều khiển được sự điền đầy và dòng chảy của nhựa » Nhược điểm + Giá thành cao hơn khn hai tấm có kênh dẫn nguội + Khó đổi màu vật liệu + Hệ thống điều khiển nhiệt độ dể bị hỏng + Khơng thích hợp với những vật liệu chịu nhiệt kém SVTH:Trần Cơng Đua Page 5 CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT 2.1. Đặc điểm về sản phẩm: Sản phẩm của quá trình sản xuất là chiếc ghế nhựa loại nhỏ Hình 2.1: Sản phẩm ghế nhựa Ghế   nhựa     sản   xuất   từ   vật   liệu   nhựa     ABS   (Acrylon   Butadiene   Styrence   Plastics). Đây là loại vật liệu nhựa có độ bền trung bình, giá thành khơng cao, thuộc loại   nhựa dẻo Cấu tạo gồm 3 đơn phân tử  Acrylonnitrile, Butadiene, Styrence. Các phân tử  này  ảnh   hưởng đến tính chất của  ABS: Tính cứng, tính bền với nhiệt  độ  và hóa chất là  do   Acrylonnitrile, tính dễ gia cơng, tính bền của Styrene, độ dẻo độ dai và độ va đập là của  Butadiene Hình 2.2: Cấu trúc vật liệu ABS Theo thơng số kỹ thuật tra bảng thì vật liệu ABS có độ co rút là 0. 4 % – 0.7% Và mật độ là 1,06 g/cm2 Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn Do tính chất này nên khi làm khn chúng ta phải kể đến độ co rút của vật liệu nhựa, để  sản phẩm sau khi đúc ra thỏa mãn đúng u cầu đề ra Nhiệm vụ  thiết kế đặt ra là thiết kế  bộ  khn để  đúc ra sản phẩm ghế  nhựa loại nhỏ   Và bộ  khn gồm có hai phần khn trên và khn dưới. Nhiệm vụ  của em là thiết kế  khn trên của bộ khn 2.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết khn trên: Khn ln tiếp xúc vật liệu nhựa ABS nóng chảy có nhiệt độ  từ  150 ÷ 2000C.  Chịu áp lực trung bình, tải trọng va đập nhỏ, vật liệu nhựa ABS khi nguội có độ  cứng   20HB. Vật liệu chế tạo khn là hết sức quan trọng vì nó ảnh hưởng đến tuổi thọ  của  khn, tốc độ  giải nhiệt, tính gia cơng độ  chính xác  Vì u cầu của sản phẩm khác  nhau về  cấu trúc khn, ngun liệu định hình tính năng sản phẩm, tính thẩm mỹ, độ  chính xác kích thước, giá thành thấp… Nên chọn phơi phải thỏa mản các u cầu sau: ­ Vật liệu dễ tìm ­ Tính gia cơng tốt ­ Tính năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn tốt ­ Tổ chức đồng đều, khơng có khuyết tật lỗ kim bên trong ­ Xử lý nhiệt dễ dàng, ít biến dạng do nhiệt độ ­ Tính đàn hồi tốt Tùy theo sản phẩm, cơng nghệ  sản xuất, mà ta có thể  chọn tất cả  các vật liệu trên   Thơng thường chọn thép, nhơm…Các yếu tố  như  tuổi thọ, giá thành khn là hết sức  quan trọng trọng trong q trình cạnh tranh cho sản phẩm, do vậy trong đồ án này em đã  lựa chọn vật liệu chế tạo tấm khn là thép C45 Phơi gia cơng khn trên của bộ khn đúc ghế nhựa là phơi thép C45 có đặc điểm: Kích thước phơi: 320 × 123 × 203 (mm) Giới hạn bền kéo:  Giới hạn chảy:  ch bk  = 560(N/mm2)  = 280(N/mm2) Độ cứng : HB = 230 ÷ 300 Rẻ và có tính cơng nghệ tốt SVTH:Trần Cơng Đua Page 7 Thành phần hóa học: Bảng 2.1: Thành phần hóa học của thép C45 C Si Mn S P Ni Cr 0,4 ­ 0,5 0,17 ­ 0,37 0,5 ­ 0,8 0,045 0,045 0,30 0,30 2.3. Trình tự lập trình phân khn chi tiết: Bước1:Vào file/new:Xuất hiện hộp thoại New, trong type chọn Manufacturing, trong   Sub­type chọn Mold Cavity. Đặt tên trong mục Name, tick chon Use default       Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn      Bước 2: Lấy chi tiết để tách khn Các bước thực hiện như sau:             Thực hiện từ trái sang phải và trên xuống      Bước 3: Tạo phơi: Các bước thực hiện Tạo phơi bằng phương pháp tạo solid­part Chọn mặt trên cùng làm mặt phẳng vẽ phác và đùn về 2 phía Vẽ pháp thảo và tạo chi tiết giống như tạo chi tiết bình thường. Chi tiết phơi Bước 4:Tạo mặt phân khn  Bước 6: Gộp khn và mở khn: SVTH:Trần Cơng Đua Page 9 Kết quả sau khi tách khn:  ­Chế độ cắt :                    ­ Vận tốc trục chính n = 1900 vòng/phút                    ­ Tốc độ cắt =  = 47.8 m/ph                      ­ Lượng chạy dao phút : = 220 mm/phút ­ Lượng chạy dao răng : fz =  = 0.029 mm/răng   ­ Lượng dư gia cơng là 0.2 mm         + Tính cơng suất cắt Nc Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn Mặt  Vc(m/ph Sz n Sph ae(B) ap(t) Lượng  S Pc gia  ) (vg/ph) (mm/ph) (mm) (mm) chừa lại (mm/vg) (kW) 0.058 0.32 (mm/răng) công (mm) Mặt  47.8 0.029 1900 220 16 0.2 D12 L8 bên Bước 4: Phay bán tinh mặt dưới lòng khn  Chọn dao APX3000­050A07RA Bảng 3.2: Đơn vị: mm D1 L1 D9 SVTH:Trần Công Đua L7 D8 D11 Page 27 Zn 50 40 22 20 11 17 45 6.3 Mặt  Vc(m/ph Sz n Sph ae(B) ap(t) Lượng  S Pc gia  ) (vg/ph) (mm/ph) (mm) (mm) chừa lại (mm/vg) (kW) 0.2 0.058 0.015 (mm/răng) công (mm) Mặt  47.8 0.029 1900 220 16 0.3 Bước 5 và 6 : Phay tinh mặt bên  và mặt dưới  lòng khn Dùng dao như ở bước 3 với chế độ cắt : Mặt  Vc(m/ph Sz n Sph ae(B) ap(t) Lượng  S Pc gia  ) (vg/ph) (mm/ph) (mm) (mm) chừa lại (mm/vg) (kW) 0.058 0.16 (mm/răng) công Mặt  47.8 bên (mm) 0.029 1900 220 14 Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn Mặt  47.8 0.029 1900 220 14 Bước 7 : Phay bán tinh mặt lõm lòng khn  Các thơng số như bước 3 và 4 Bước 8:   Phay tinh mặt lõm Các thơng số như bước 5 và 6 Bước 9: Khoan lỗ định vị a.Chọn dao  Chọn dao MMS1900X5DB có các thơng số SVTH:Trần Cơng Đua Page 29 0.2 0.058 0.014         Hình 3.26­ Bảng thơng số ghi kích thước các loại dao khoan  ­ Vận tốc trục chính : n=900 vg/ph ­ Tốc độ ăn dao : F= 0.2x900= 180 mm/ph ­ Vận tốc cắt  50 (m/ph) Bước 10: Kht lỗ định vị a.Chọn dao Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn Hình 2.28­ Dao kht lưỡi insert dùng để kht 2 lỗ định vị  SVTH:Trần Cơng Đua Page 31         Hình 3.26­ Bảng thơng số ghi kích thước các loại dao khoan ­ Vận tốc trục chính : n=700 vg/ph ­ Tốc độ ăn dao : F= 0.21x700= 147 mm/ph ­ Vận tốc cắt  50 (m/ph)  Bước 11   :     Gia cơng tinh mặt đầu Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn CHƯƠNG 4 LẬP TRÌNH GIA CƠNG, MƠ PHỎNG VÀ XUẤT CHƯƠNG TRÌNH 4.1 Thiết lập gia cơng và xuất chương trình: 4.1.1 Tạo phơi gia cơng, thiết lập máy  Vào File/New>Manufacturing>NC Assembly>Name: Giacong_khuontren Lắp khn cần gia cơng, click vào  Click vào   và chọn chi tiết, chọn cách lắp Default,   để  vẽ  phơi gia cơng cho chi tiết, và tiến hành vẽ  ta được phơi(phơi có   bề dày lớn hơn chi tiết 3mm) Hình 4.2 Click vào   để tạo hệ trục tọa độ gia cơng CS0,  Thiết lập thơng số cho máy  Vào steps>Operation xuất hiện hộp thoại (hình 4.3): SVTH:Trần Cơng Đua Page 33 Hình 4.3 Machine Type: Mill Spindle: Maximum Speed: 10000; Horse Power: 17 Feed: Rapid Feed Rate: 0.2 Cutting Tools: Tool Change Time: 5 Machine Zero: chọn trục ACS0 Surface: chọn mặt cách gốc tọa độ 20 mm 4.2. Mơ phỏng gia cơng: Bước 1,9 : Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn Bước 2: Phay phá Bước 4:Phay bán tinh bên SVTH:Trần Cơng Đua Page 35 ­Bước 5:Phay tinh bên ­Bước 6:Phay bán tinh lòng khn Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn ­Bước 7 :Phay tinh long khuon ­Bước 8 :Phay thơ đường chân SVTH:Trần Cơng Đua Page 37 Bước 9:Phay  tinh dường chân Bước 10 :Phay tinh mặt đầu Đồ án cơng nghệ CAD/CAM                                                          GVHD:Tr ần Đình Sơn Bước 11 :Khoan lỗ ghép khn Bước 11:Kht lỗ ghép khn SVTH:Trần Cơng Đua Page 39 Bước 8 : Nối các bước cơng nghệ  Để nối các bước cơng nghệ ta chọn : Edit > CL Data > Out Put Set > Creat > Set01 > Enter > Select All > Done Sell  >Set01> File > Done > Chuong trinh NC > OK > Done Output Bước 9 : Xuất chương trình gia cơng  Để xuất chương trình ra các hệ ngơn ngữ ta làm như sau :  Tool > CL Data >Post Process > Chuong trinh NC > OK > Done > UNCX01.P12 ... Sản phẩm của q trình sản xuất là chiếc ghế nhựa loại nhỏ Hình 2.1: Sản phẩm ghế nhựa Ghế   nhựa     sản   xuất   từ   vật   liệu   nhựa     ABS   (Acrylon   Butadiene   Styrence   Plastics). Đây là loại vật liệu nhựa có độ bền trung bình, giá thành khơng cao, thuộc loại...   sâu  Vc(m/ph) Bề rộng cắt cắt Tốc   độ  Lượng gia công (mm) cắt Sz (mm/răng) Thô 0.5­0.75D1 140 0.07 Tinh