NGHIÊN cứu PHẦN mềm CIMATRON 8 5 để THIẾT kế và GIA CÔNG CHI TIẾT máy và xây DỰNG bài GIẢNG GIẢNG dạy PHẦN mềm CIMATRON 8 5

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ĐỨC MINH NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM CIMATRON 8.5 ĐỂ THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT MÁY VÀ XÂY DỰNG BÀI GIẢNG, GIẢNG DẠY PHẦN MỀM CIMATRON 8.5 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHUYÊN SÂU : SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHẾ TẠO HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ĐỨC MINH NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM CIMATRON 8.5 ĐỂ THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT MÁY VÀ XÂY DỰNG BÀI GIẢNG, GIẢNG DẠY PHẦN MỀM CIMATRON 8.5 CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRƯƠNG HỒNH SƠN hµ néi 2012 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp công trình nghiên cứu thực cuả cá nhân, khơng chép luận văn khác Được thực sở nghiên cứu lý thuyết, sử dụng phần mềm CIMATRON hướng dẫn khoa học thầy: TS Trương Hồnh Sơn Bộ mơn: Cơng nghệ Chế tạo máy, Viện Cơ khí - ĐHBK Hà Nội Một lần nữa, xin khẳng dịnh trung thực lời cam kết Nếu sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm kỷ luật khoa nhà trường đề ~1~ MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan ……………………………………………………………………….1 MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM – CNC ……………5 1.1.1 Khái niệm CAD, CAM, CNC 1.1.2 Tích hợp cơng nghệ CAD/CAM – CNC 1.1.3 Vai trò CAD/CAM – CNC chu kỳ sản xuất 10 1.1.4 Các mức tiếp cận CAD/CAM 11 1.1.5 Giao diện CAD/CAM – CNC 15 1.1.6 Một số phần mềm CAD/CAM sử dụng nay, ưu nhược điểm phần mềm 19 1.1.7 Tình hình ứng dụng cơng nghệ CAD/CAM – CNC nước ta 25 1.2 PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO CÁC SẢN PHẨM CƠ KHÍ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM – CNC 27 1.2.1 Q trình thiết kế ứng dụng cơng nghệ CAD/CAM – CNC 27 1.2.2 Q trình gia cơng ứng dụng công nghệ CAD/CAM – CNC 32 1.3 Kết luận 43 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CIMATRON 8.544 Error! Bookmark not defined 2.1 Giới thiệu chung 44 2.2 Các môi trường làm việc Cimatron…………………………………………………………47 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC 62 ~2~ NGUYÊN CỨU THIẾT KẾ BGĐT VÀO GIẢNG DẠY 62 3.1 Tổng quan nghiên cứu giảng điển tử 62 3.2 Phương tiện dạy học vai trò phương tiện dạy học 62 3.3 Cơ sở lý luận thực tiễn việc nghiên cứu thiết kế giảng điện tử 70 CHƯƠNG XÂY DỰNG BÀI GIẢNG GIẢNG DẠY PHẦN MỀM CIMATON 8.5 82 4.1 Đối tương giảng day………………………………………………………………… 82 2.2 Bài giảng lý thuyết 83 2.2 Bài giảng thực hành 104 LỜI CÁM ƠN 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 133 ~3~ PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong năm qua, kinh tế nước ta đạt tốc độ tăng trưởng cao, cấu kinh tế có bước chuyển dịch mạnh mẽ theo hướng cơng nghiệp hóa Q trình Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa hội nhập kinh tế quốc tế nước ta yêu cầu phải đáp ứng đủ số lượng lao động kỹ thuật chất lượng cao cho ngành kinh tế, ngành công nghiệp mũi nhọn, công nghệ cao: Cơ khí chế tạo, tin học, tự động hóa, điện, điện tử, chế biến xuất …Và đòi hỏi lao động phải qua đào tạo ngành có doanh nghiệp đủ sức cạnh tranh thị trường nước quốc tế Cimatron đánh giá phần mềm tích hợp CAD/CAM lĩnh vực thiết kế gia công Cimatron hệ thống mơ hình hố ba chiều dạng Solid tham số có khả mơ hình hóa mặt cong Hệ thống sử dụng để tạo Solid ba chiều, vẽ từ chi tiết Solid, tạo vẽ 2D từ mơ hình 3D, tách khn, phân khn mô gia công Đây hệ thống CAD/CAM phổ biến để mơ hình hóa ba chiều sản phẩm khí dùng dể xuất chương trình từ file gia cơng sang tổ hợp gia công CNC Hệ thống công cụ hỗ trợ cho nhà thiết kế thực công việc thiết kế sản phẩm cách nhanh chóng xác Hơn tính mở tính tương thích Cimatron cho phép nhiều phần mềm ứng dụng tiếng khác chạy trực tiếp mơi trường SolidWorks, Catia, Pro-E, Solid Edge… Mặc dù phần mềm Cimatron ứng dụng rộng rãi hiệu cơng ty khí giới, việc nghiên cứu ứng dụng Việt Nam chưa quan tâm nhiều Chính chúng tơi tiến hành nghiên cứu đề tài: ~4~ “Nghiên cứu phần mềm CIMATRON 8.5 để thiết kế gia công chi tiết máy xây dựng giảng, giảng dạy phần mềm CIMATRON 8.5” CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM – CNC VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO CÁC SẢN PHẨM CƠ KHÍ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM - CNC 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM - CNC 1.1.1 Khái niệm CAD, CAM, CNC 1.1.1.1 CAD CAD - Computer Aided Design – thiết kế có trợ giúp máy tính Được sử dụng hầu hết ngành kỹ thuật khí, xây dựng, kiến trúc CAD thực trở thành công cụ đắc lực cho người kỹ sư việc thể vẽ cách nhanh chóng xác Ngày tất ngành kỹ thuật sở sản xuất sử dụng khai thác phần mềm để hỗ trợ thiết kế quản lý kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu sản xuất kinh doanh Trải qua phiên khác nhau, CAD trở thành phần mềm trợ giúp thiết kế sử dụng rộng rãi giới tính trội sau: - Đáp ứng nhu cầu đồ hoạ không gian chiều chiều Dễ sử dụng, người sử dụng làm việc từ bàn phím, chuột thơng qua cửa sổ lệnh hay hệ thống menu, biểu tượng chức - Dễ dàng trao đổi kết xuất thông tin với phần mềm khác Kết CAD vẽ xác định, biểu diễn nhiều hình chiếu khác chi tiết khí với đặc trưng hình học chức Các phần mềm CAD dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu gọi chung phần mềm thiết kế ~5~ 1.1.1.2 CAM CAM - Computer Aided Manufacturing – chế tạo có trợ giúp máy tính Sau thực xong trình thiết kế hình học, liệu CAD xuất dạng định dạng file liệu trung gian STEP, IGES nhập vào phần mềm CAD định dạng Chương trình CAM nhận liệu CAD thơng qua định dạng trung gian người chạy chương trình cần phải thiết lập điều kiện tính tốn cho q trình gia cơng chiến lược gia công, thông số công nghệ thông số dụng cụ cắt, chương trình tự động chạy xuất chương trình NC dạng mã lệnh G – M code dạng ngôn ngữ ATP Các chương trình NC dạng mã lệnh truyền trực tiếp từ máy CNC ổ đĩa qua điều khiển DNC (Direct Numerical Control) Kết CAM cụ thể, chi tiết khí Trong CAM khơng truyền đạt biểu diễn thực thể mà thực cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm vấn đề liên quan đến dụng cụ cắt, vật liệu dao, vật liệu gia công, chế độ cắt, máy Các điều kiện sản xuất cụ thể định đến suất, chất lượng hiệu kinh tế 1.1.1.3 CNC CNC – Computerized Numerical Control - Điều khiển số máy tính Ý tưởng phát triển điều khiển số cho máy công cụ ( Numerical Control – NC) xuất vào năm 1949 – 1950 viện công nghệ Massachusetts (MIT), Cambridge, Mỹ Về mặt công nghệ, để thực ý tưởng cần có hệ điều khiển biến đổi đại lượng đầu vào dạng số nhị phân cho hành trình chức đóng – mở cho máy phay hiểu xử lý chúng Đó ý tưởng ứng dụng điều khiển số cho máy công cụ nói chung Việc thực trở thành thực, nhờ có phát triển mạnh mẽ xử lý số liệu điện tử lúc Trước tiên điều khiển NC cho máy phay đứng phát triển, thơng tin hành trình chức đóng - mở cần thiết nhập qua card đục lỗ Nhờ ~6~ trục chạy dao máy phay điều khiển với nguồn động lực độc lập cho bàn gá chi tiết gia cơng thực bước dịch chuyển theo ý muốn Các tệp liệu thơng tin hành trình chế độ đóng – ngắt viết dạng chữ số thập phân gọi “chương trình NC” Với phát triển nhanh chóng cơng nghệ vi mạch tích hợp cơng nghệ chế tạo linh kiện điện tử vi xử lý máy vi tính, vào năm 70, điều khiển NC bắt đầu phát triển thành điều khiển CNC (Computerized Numerical Control) Khi có chương trình NC, chương trình tải đến hệ điều khiển CNC Mặc dù người vận hành nhập trực tiếp vào hệ điều khiển, với chương trình dài khó khăn Chương trình NC có qua hệ thống CAM dạng file văn máy tính, cịn lập tay nhập vào máy tính chương trình xử lý văn thơng thường, với chương trình dạng file văn muốn chuyển đến hệ điều khiển máy CNC cần phải có hệ thống DNC DNC (Direct Numerical Control) từ viết tắt tiếng Anh để biểu thị máy tính trung tâm cài đặt phần mềm truyền liệu đến hệ thống điều khiển máy CNC xưởng gia cơng (hình 1.1) Hình 1.1 Hệ thống DNC ~7~ Một hệ thống DNC cho phép máy tính nối mạng với nhiều máy CNC thơng qua cổng RS232C, cổng mạng Data Server dùng để truyền chương trình 1.1.2 Tích hợp cơng nghệ CAD/CAM – CNC Công nghệ CAD/CAM – CNC phát triển mạnh mẽ với đời nhiều phần mềm CAD, CAM Trên sở nhà sản xuất phần mềm đưa hướng: thứ theo hướng tích hợp lĩnh vực CAD, CAM, CAE thành phần mềm đa chức (CAE – Computer Aided Engineering- trình kỹ thuật có trợ giúp máy tính, q trình phân tích, mơ phỏng, lập kế hoạch sản xuất sửa chữa bảo trì) Thứ hai theo hướng chun mơn hóa lĩnh vực, tức tách rời thiết kế, gia cơng tính tốn mơ thành phần mềm riêng biệt Một số phần mềm định dạng để trung chuyển liệu CAD với hay liệu CAD CAM dạng STEP AP203, 203E, AP214 thay dạng SAT, IGES, STEP ứng dụng rộng rãi IGES, xuất sang định dạng IGES thường hay gặp phải lỗi bề mặt Mục đích tích hợp CAD/CAM hệ thống hố dịng thơng tin từ bắt đầu thiết kế sản phẩm tới hồn thành q trình sản xuất Chuỗi bước tiến hành với việc tạo liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ xử lý bổ sung, kết thúc với việc chuyển liệu thành thông tin điều khiển cho q trình gia cơng, di chuyển ngun vật liệu kiểm tra tự động, gọi kỹ thuật trợ giúp máy tính CAE (Computer Aided Engineering) coi kết việc kết nối CAD, CAM CAE không thay người thiết bị máy tính hố mà cịn nâng cao lực người để phát minh ý tưởng sản phẩm Sản xuất tích hợp máy tính hóa CIM (Computer Intergrated Manufacturing) bao gồm tất chức kỹ thuật CAD/CAM chức kinh doanh Các hệ thống CIM lý tưởng áp dụng cơng nghệ máy tính tất chức vận hành xử lý thông tin sản xuất, từ xử lý đơn đặt hàng, thiết kế sản ~8~ • Vị trí tâm dao so với giới hạn gia cơng: ~ 123 ~ • Lượng dư gia cơng thơ: ~ 124 ~ • Chiều sâu lát cắt: ~ 125 ~ • Giới hạn gia cơng theo chiều Z: 4.4.2.11 Chọn dao gia công: “1 tiết ” ~ 126 ~ 4.4.2.12 Chọn chế độ cắt: 4.4.2.13 Ok cho phần mềm tính tốn chương trình gia cơng: Chọn ok ~ 127 ~ • Kết tính tốn: 4.4.3 Chương trình cắt tinh: “1 tiết ” 4.4.3.1 Chọn kiểu gia bề mặt để công tinh: ~ 128 ~ 4.4.3.2 Chọn kiểu chạy dao: • Chọn dao cắt tinh ~ 129 ~ 4.4.3.3 Chọn giới hạn gia công bề mặt gia công: Phần giới hạn gia công thể hình sau: Sau chọn thơng số chương trình gia cơng tương tự phần cắt thơ tốc độ trục (S), lượng chạy dao (F), chiều sâu lát cắt (t) … ~ 130 ~ • Sau nhập thơng số xong ta chọn OK chương trình gia cơng: ~ 131 ~ cho phần mềm dịch 4.4.3.4 Kết tính tốn: Sau phần mềm tính tốn chương trình xong ta thực xuất chương trình file NC để truyền vào máy CNC cho chạy sản phẩm 4.4.3.5 Lựa chọn chương trình cần xuất file NC: “1 tiết” ~ 132 ~ • Chọn chức xuất bảng • Sau kiểu mã lệnh chương trình (phụ thuộc điều khiển máy CNC) đặt tên cho chương trình gia cơng ta lựa chọn OK trình gia cơng sau: ~ 133 ~ ta có file chương ~ 134 ~ LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa học cao học luận văn tốt nghiệp cố gắng thân, em nhận nhiều quan tâm giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, bạn bè, đồng nghiệp công tác Đại học Bách khoa, Hà Nội Lời em xin cảm ơn thầy viện Sư phạm Kỹ thuật, viện Cơ khí trang bị cho em kiến thức bổ ích thời gian em theo học Em cảm ơn thầy TS Trương Hồnh Sơn, tận tâm nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn Cảm ơn ban giám đốc tập thể cán giáo viên trung tâm Thực hành Cơng nghệ Cơ khí, đơn vị tơi công tác Đã tạo điều kiện, thời gian cho tơi theo học làm hồn thành luận văn Mặc đù cố gắng từ việc nghiên cứu, sưu tầm tài liệu, tổng hợp ý kiến chuyên gia lĩnh vực Song luận văn em không tránh thiếu sót Rất mong nhận đóng góp quý báu thầy cô đồng nghiệp! Hà Nội, ngày 14 tháng năm 2012 Tác giả Nguyễn Đức Minh ~ 135 ~ TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Ngọc Đại(2002) Tiếp cận đại hóa hoạt động dạy học đại, NXB ĐHQG HN Đặng Vũ Hoạt, Hà Thị Đức(2004), Lý luận dạy học đại học, NXBĐHSP Nguyễn Xuân lạc (2004) giảng phương pháp luận nghiên cứu khoa học Công nghệ, ĐHBKHN lê Thanh Nhu(2004) giảng Lý luận dạy học chuyên ngành kỹ thuật, ĐHBK Hà Nội Nguyễn Khang(2007) Bài giảng Nghiên cứu xã hội Khoa học giáo dục Trường Đại học Bách khoa Hà nội Tô Xuân Giáp(1997) Phương tiện dạy học NXB Giáo dục Lưu Xuân Mới(2000) Lý luận dạy học NXB Giáo dục Vũ Cao Đàm(2006) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học NXB Khoa học Kỹ thuật Đặng Vũ Hoạt(chủ biên), Hà Thị Đức(2004) Lý luận dạy học đại học NXB ĐHSP Nguyễn Xuân Lạc Bài giảng Phương pháp luận nghiên cứu khoa học công nghệ Trường Đại học Bách khoa Hà nội Nguyễn Xuân Lạc (2000 – 2006) Bài giảng Nhập môn Công nghệ dạy học đại Trường Đại học Bách khoa Hà nội Lê Thanh Nhu(2004) Bài giảng Lý luận dạy học chuyên ngành kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà nội Hồ Ngọc Đại(1994) Công nghệ giáo dục NXB Giáo dục Thái Duy Tuyên(1996) Một số vấn đề đổi phương pháp dạy học Tạp chí NCGD 10 Thái Duy Tuyên (1999) Những vấn đề Giáo dục học đại NXB Giáo dục ~ 136 ~ ~ 137 ~ ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ĐỨC MINH NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM CIMATRON 8.5 ĐỂ THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT MÁY VÀ XÂY DỰNG BÀI GIẢNG, GIẢNG DẠY PHẦN MỀM CIMATRON. .. nghiên cứu ứng dụng Việt Nam chưa quan tâm nhiều Chính tiến hành nghiên cứu đề tài: ~4~ ? ?Nghiên cứu phần mềm CIMATRON 8.5 để thiết kế gia công chi tiết máy xây dựng giảng, giảng dạy phần mềm CIMATRON. .. tượng cần thiết kế - Môi trường thiết kế khuôn mẫu cho chi tiết cần gia công - NC : Tại môi trường người thiết kế với hỗ trợ phần mềm xuất file NC để gia công khuôn mẫu - Môi trường gia công xung