Nghiên cứu công nghệ CAD CAM CNC vào thiết kế gia công khuôn

ĐOÀN VĂN LƯỢNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐOÀN VĂN LƯỢNG CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC VÀO VIỆC THIẾT KẾ GIA CÔNG KHUÔN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHẾ TẠO MÁY KHÓA 2013B HàNội – Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỒN VĂN LƯỢNG NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ CAD/CAM-CNC VÀO VIỆC THIẾT KẾ GIA CÔNG KHUÔN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS TRƯƠNG HOÀNH SƠN Hà Nội – Năm 2016 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ẢNH CHỤP LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC 10 VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 10 1.1 Tổng quan CAD/CAM/CNC 10 1.1.1 Tổng quan CNC 10 1.1.2 Tổng quan CAD/CAM 12 1.2 Giới hạn nghiên cứu đề tài 17 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU VỀ KHUÔN MẪU ĐỂ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO 19 2.1 Thực trạng khuôn mẫu giới Việt Nam 19 2.1.1 Thực trạng khuôn mẫu giới 19 2.1.2 Thực trạng khuôn mẫu Việt Nam 19 2.2 Tổng quan chung khuôn ép phun nhựa 20 2.2.1 Vật liệu chất dẻo 20 2.2.2 Polymer 21 2.2.3 Tính chất, đặc điểm, ứng dụng chất dẻo 21 2.3 Cơ sở thiết kế khuôn 23 2.3.1 Các loại khuôn ép phụn nhựa 23 2.3.2 Các phận khuôn 25 2.3.3 Các yêu cầu kỹ thuật khuôn ép nhựa 27 2.3.4 Hệ thống đẩy 27 2.3.5 Hệ thống chốt hồi 29 2.3.6 Hệ thống cấp nhựa 30 2.3.7 Lõi mặt bên khuôn 32 2.3.8 Hệ thống làm nguội khuôn 33 2.3.9 Vật liệu làm khuôn: 33 2.3.10 Phương pháp thiết kế khuôn: 33 2.4 Máy ép phun 35 2.4.1 Cấu tạo máy ép phun 35 2.4.2 Các công đoạn máy ép phun: 36 CHƯƠNG 38 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC ĐỂ THIẾT KHUÔN VÀ LẬP CHƯƠNG TRÌNH GIA CƠNG LỊNG, LÕI KHN 38 3.1 Phần mềm CATIA 38 3.1.1 Giới thiều phần mềm 38 3.1.2 Các Module chức chúng 39 3.1.3 Đặc trưng bật CATIA 42 3.2 Ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế khuôn ép phun nhựa 43 3.2.1 Giới thiệu tổng quan sản phẩm nghiên cứu 44 3.2.2 Phân tích cơng nghệ sản xuất lấy mẫu dựng hình chi tiết 45 3.2.3 Các bước vẽ chi tiết khay phần mềm Catia 45 3.3 Thiết kế khuôn cho sản phẩm khay nhựa 48 3.3.1 Phân tích ý tưởng: 48 3.3.2 Thiết kế khuôn tổng thể 48 3.4 Ứng dụng phần mềm Mastercam6 để lập trình gia cơng 66 3.4.1 Thực nghiệm gia công mẫu 66 3.4.2 Tạo phôi cho trình gia cơng (Workpiece) 67 3.4.3.Thiết lập máy, hệ toạ độ mặt phẳng an toàn cho q trình gia cơng 68 3.4.4.Tiến hành làm chương trình gia cơng bề mặt chi tiết 69 3.4.5 Tạo chương trình gia cơng NC 79 CHƯƠNG 82 KẾT QUẢ GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SẢN PHẨM 82 4.1 Gia công sản phẩm máy CNC 82 4.1.1 Máy gia công 82 4.1.2 Sản phẩm 83 4.2 Kiểm tra sản phẩm sau gia cơng để đánh giá độ xác chất lượng bề mặt chi tiết sau gia công 84 4.2.1 Đo độ nhám bề mặt sản phẩm 84 4.2.2 Kiểm tra độ xác sản phẩm 86 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ xác gia công máy CNC: 86 4.2.3 Kiểm tra đánh giá độ xác chi tiết 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu CAD Computer Aided Design Thiết kế với trợ giúp máy tính CAE Computer Aided Engineering Máy tính hỗ trợ kỹ thuật CAM Computer Aided Manufacturing Gia công với trợ giúp máy tính CFD Computational Fluid Dynamics Tính tốn khí động lực học CMM Coordinate Measuring Machine Máy đo tọa độ CNC Computer Numerical Control Máy điều khiển theo chương trình số EMX Expert Moldbase Extension Module hỗ trợ thiết kế khuôn nhựa FEA Finite Element Analysis Phân tích phần tử hữu hạn MCAD 10 NURBS Non-uniform rational B-spline 11 RE 12 PDX Ý nghĩa Mechanical design Dịch nghĩa computer aided Thiết kế khí với trợ giúp máy tính Bề mặt tự Reverse Engineering Kỹ thuật ngược Progresive Die Extension Module hỗ trợ thiết kế khuôn dập DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ẢNH CHỤP Hình 1.1 Q trình hình thành phát triển CAD/CAM/CAE 13 Hình 1.2 Liên kết liệu CAD CAM 14 Hình 1.3 Mối quan hệ CAD/CAM 14 Hình 2.1:Các loại vật liệu 21 Hình 2.2 :Cấu tạo khn hai 23 Hình 2.3:Khn ba 24 Hình 2.4: khuôn ba 24 Hình 2.5: Khn nhiều tầng 24 Hình 2.6: Cấu tạo sơ 25 Hình 2.7: Các phận khuôn 25 Hình 2.8: Hệ thống đẩy 27 Hình 2.9: Hệ thống chốt hồi 30 Hình 2.10: Cuống phun 30 Hình 2.11:Bố trí kênh nhựa 31 Hình 2.12:Các kiểu kênh nhựa thơng dụng 31 Hình 2.13:Vật phun bị ngắn 31 Hình 2.14: Sản phẩm bị cong vênh 32 Hình 2.15: Đường hàn 32 Hình 2.16: Sự tạo đuôi 32 Hình 2.17: Hõm co 32 Hình 2.18 Các kiểu bố trí lịng khn dạng hình chữ nhật 34 Hình 2.19 Kiểu bố trí lịng khn dạng trịn thẳng 34 Hình 2.20: Cấu tạo máy ép phun 35 Hình 2.21: Cụm bơm nhựa 35 Hình 2.22: Q trình nhựa hố 36 Hình 2.23: Q trình điền đầy khn 36 Hình 2.24: Quá trình lấy sản phẩm 36 Hình 3.1.: Một số ứng dụng phần mềm CATIA 39 Hình 3.2 : Các Module chức Catia 39 Hình 3.3: Module Shape 40 Hình 3.4: Module Machining 41 Hình 3.5.: Module Machining Simulation 42 Hình 3.6.: Bộ khuôn ép phun khay nhựa 43 Hình 3.7 :Các phận khuôn 44 Hình 3.8: Machinical Design 46 Hình 3.9: Vẽ Sketsch 46 Hình 3.10: Dựng khối hộp 46 Hình 3.11: Chọn mặt phẳng vẽ hình 47 Hình 3.12: Lệnh Poket cài đặt thơng số hình học 47 Hình 3.13: Bo R góc 47 Hình 3.14: Làm mỏng khối đặc 48 Hình 3.15 Hình vẽ tổng thể chi tiết khay 48 Hình 3.16: Vào mơi trường tách lòng lõi 49 Hình 3.17: Vào mơi trường để tạo mặt phân khn 49 Hình 3.18: Bảng tỷ lệ co ngót 50 Hình 3.19: Trường chi tiết để tạo mặt phân khuôn 50 Hình 3.20: Extact mặt thuộc đường phân hốc 50 Hình 3.21: Đổi màu phân hốc 51 Hình 3.22: Extact mặt đáy đường bao cạnh đứng cho thuộc đường lõi 51 Hình 3.23: Đổi thành mầu đỏ để phân lõi 51 Hình 3.24: Vẽ mặt phẳng chi tiết 52 Hình 3.25: Fill mặt phẳng vào chi tiết 52 Hình 3.26: Mặt phân hốc tạo 52 Hình 3.27: Chọn màu phân hốc, phân lõi 53 Hình 3.28: Kiểm tra mặt cắt chi tiết phân khuôn tạo 53 Hình 3.29: Vào mơi trường tạo khuôn sở 54 Hình 3.30: Chọn dạng khn thư viện mẫu 54 Hình 3.31: Khuôn sở 54 Hình 3.32: Chèn chi tiết vào khuôn 55 Hình 3.33: Bộ khn tạo 55 Hình 3.34: Tạo phân hốc 56 Hình 3.35: Tạo phân lõi 56 Hình 3.36: Lắp trục dẫn hướng vào khuôn 57 Hình 3.37 :Lắp bạc dẫn hướng 57 Hình 3.38: Lắp ráp bu lơng cố định tậm khuôn 58 Hình 3.39:Lắp ráp bu lơng khn 58 Hình 3.40: Vị trí chốt hồi 59 Hình 3.41 :Lắp chốt hồi 59 Hình 3.42: Lắp bạc cuống phun 60 Hình 3.43: Điểm lắp bu lơng 60 Hình 3.44: Lắp bu lơng cố định bạc cuống phun 61 Hình 3.45: Lắp cuống phun 61 Hình 3.46: Điểm lắp chốt đẩy 62 Hình 3.47: Lắp chốt đẩy vào khuôn 62 Hình 3.48: Bộ khn hồn chỉnh 63 Hình 3.49: Hệ thống bu lông, chốt, phụ kiện 63 Hình 3.50 Kích thước hốc khuôn 64 Hình 3.51: Kích thước lõi khuôn 65 Hình 3.52: Tạo file gia cơng 67 Hình 3.53: Tạo phơi cho q trình gia cơng 68 Hình 3.54: Thiết lập mặt phẳng an tồn cho q trình gia cơng 69 Hình 3.55: Chọn dao cho q trình gia cơng 70 Hình 3.56: Thiết lập thơng số cho q trình gia cơng thơ 71 Hình 3.57: Kiểm tra đường chạy dao q trình gia cơng 72 Hình 3.58: Mơ đường chạy dao gia công thô 72 Hình 3.59: Khai báo thơng số dao cho q trình phay thơ 73 Hình 3.60: Thiết lập thơng số cho q trình gia cơng thơ 73 Hình 3.61: Mơ đường chạy dao gia công thô 74 Hình 3.62: Khai báo thơng số dao cho trình bán tinh tinh 75 Hình 3.63: Thiết lập thơng số cho q trình gia cơng tinh 76 Hình 3.64: Khai báo thơng số dao cho trình tinh 77 Hình 3.65: Thiết lập thơng số dao cho q trình gia cơng tinh 78 Hình 3.66: Kiểm tra trình chạy dao trình gia cơng tinh 79 Hình 4.1 Máy phay CNC SUNMILL.JHV-710 82 Hình 4.2 Sản phẩm nửa khn khuôn ép phun khay nhựa 84 Hình 4.3: Máy đo độ nhám 85 Hình 4.4 Vị trí đo độ nhám sản phẩm 85 Hình 4.5: Đầu đo thực đo độ nhám 86 Hình 4.6: Thiết bị Scan Máy quét 3D hãng NIKON 91 Hình 4.7 Đầu quét sản phẩm 93 Hình 4.8 : Hình chiếu máy 93 Hình 4.9: Sản phẩm quét 94 Hình 4.10 : REF: Đối tượng so sánh (File thiết kế 3D) 95 Hình 4.11 : Kết kiểm tra sản phẩm 95 Hình 4.12: Sai số gia công 96 Hình 4.2 Sản phẩm nửa khuôn ép phun khay nhựa 4.2 Kiểm tra sản phẩm sau gia cơng để đánh giá độ xác chất lượng bề mặt chi tiết sau gia công 4.2.1 Đo độ nhám bề mặt sản phẩm Độ nhấp nhô tế vi (độ nhám bề mặt): Độ nhám bề mặt tập hợp tất bề mặt lồi, lõm với bước cực nhỏ quan sát khoảng ngắn tiêu chuẩn Độ nhám bề mặt chi tiết máy đánh giá chủ yếu dựa hai đại lượng sau: Sai lệch trung bình số học prơfin Ra: Là trung bình cộng giá trị chiều cao h tính từ đường trung bình phạm vi chiều dài chuẩn l 1 n Ra   hx dx   hi l0 n i 1 Với: l: Chiều dài chuẩn hx: Chiều cao nhấp nhơ tính từ đường chuẩn n: Số nhấp nhô đo Chiều cao nhấp nhô prôfin theo 10 điểm Rz: Là trị số trung bình tổng giá trị tuyệt đối chiều cao đỉnh cao chiều sâu đáy thấp prôfin giới hạn chiều dài chuẩn 84 H Rz  max i 1   H i 1 Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) độ nhám chia thành 14 cấp, thấp cấp cao cấp 14 Rz dùng cho trường hợp độ nhám từ cấp 1-5, cấp 13, 14 Cịn từ cấp 6-12 sử dụng Ra Ký hiệu độ nhám ghi vẽ kỹ thuật: Ghi theo Rz: Rz40 2.5 Ghi theo Ra: Việc đo độ bóng sau gia cơng thực máy đo độ bóng Mitutoyo SJ-400 phịng thí nghiệm khí xác trường đại học Cơng nghiệp Hình dáng bên ngồi máy đo sau: Hình 4.3: Máy đo độ nhám Hình 4.4 Vị trí đo độ nhám sản phẩm Đây sơ đồ đầu đo để thực việc đo độ bóng Chiều dài chuẩn để thực lấy mẫu kết đo L = 4(cm) Chiều tiến dầu đo từ ngồi vào 85 Hình 4.5: Đầu đo thực đo độ nhám Kết đo: Vị trí Ra (m) Số 0.18 Số 0.21 Số 0.22 Như vậy, sau dùng máy đo để kiểm tra số vị trí bề mặt chi tiết ta thấy: - Chất lượng bề mặt chi tiết tốt - Độ nhám trung bình đạt Ra = 0,19 m 4.2.2 Kiểm tra độ xác sản phẩm Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ xác gia cơng máy CNC: a Độ xác máy: Độ xác máy trạng thái khơng tải gọi độ xác hình học Tuỳ theo độ xác máy CNC người ta chia chúng loại: - Máy có độ xác bình thường - Máy có độ xác tương đối cao - Máy có độ xác cao - Máy có độ xác cao Nếu so sánh độ xác gia cơng máy đó, ta có tỷ lệ sau: giả sử dung sai loại máy thứ dung sai gia cơng máy loại thứ 0,6; máy loại thứ ba 0,4 máy loại thứ tư 0,25 Khi kiểm tra độ xác máy người ta xác định: Độ xác hình học vị trí tương quan bề mặt để định vị chi tiết gia 86 công dụng cụ cắt Độ xác chuyển động cấu chấp hành máy cấu dẫn hướng Độ xác vị trí trục quay độ xác dịch chuyển cấu chấp hành mang chi tiết dụng cụ cắt Độ xác độ nhám bề mặt gia cơng Ngồi ra, độ xác máy CNC cịn đặc trưng yếu tố như: độ xác định vị vị trí đường thẳng cấu chấp hành thay đổi hướng chuyển động; độ xác chuyển vị trí ban đầu cấu chấp hành; khả dịch chuyển ổn định cấu chấp hành đến điểm xác định; độ xác nội suy đường cong vị trí ổn định dao sau thực chạy dao tự động b Độ xác hệ thống điều khiển: Sai số nội suy chế độ nội suy: Sai số nội suy có ảnh hưởng đáng kể đến sai số gia công Đối với nội suy sai số hình học (sai số quỹ đạo thực so với quỹ đạo định) phụ thuộc vào góc nghiêng quỹ đạo so với trục toạ độ không vượt giá trị xung Δ = 0,1mm, ảnh hưởng lớn đến sai số gia công Đối với máy CNC hệ giá trị Δ khoảng 0,001 ÷ 0,002mm, khơng ảnh hưởng nhiều đến sai số gia cơng, nhiên ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt Một loại sai số khác không phụ thuộc vào nội suy lại xuất chế độ nội suy Nguyên nhân sai số sai số chu kỳ truyền động cấu chạy dao Cụ thể, sai số xuất nguyên nhân: dao động đọc sai số bước trục vít me; sai số tích luỹ bánh đatric phản hồi; độ không đồng tâm trục hệ: động chạy dao – hộp giảm tốc – trục vít me-đatric Khi gia công theo toạ độ sai số thể độ không đồng cấu chạy dao (lượng chạy dao thay đổi chút ít) chúng khơng ảnh hưởng đến sai số gia công độ nhám bề mặt Tuy nhiên, gia công theo nhiều toạ độ lúc (chế độ nội suy theo nhiều trục) chuyển động không theo trục ảnh hưởng đến sai số gia cơng độ nhám bề mặt 87 Sai số phương pháp xấp xỉ: Khi ứng dụng nội suy đường thẳng để gia cơng chi tiết theo coutour phải dùng phương pháp xấp xỉ để xác định toạ độ điểm gây sai số gia công Để giảm sai số gia công phải giảm bước xấp xỉ, nghĩa giảm Δφ - Sai số gá đặt phơi: Như biết giáo trình “cơng nghệ chế tạo máy” khơng tính đến sai số đồ gá sai số gá đặt … xác định tổng sai số chuẩn … sai số kẹp chặt Đối với chi tiết dạng hộp để đạt độ xác cao nhất, theo khái niệm cơng nghệ truyền thống chuẩn đo lường chuẩn định vị phải trùng Như vậy, để đạt kích thước nguyên công thứ (hay bước thứ nhất) ta phải gia công mặt chuẩn (cũng mặt chuẩn đo lường) Tuy nhiên máy CNC đạt độ xác cao lần gá ta gia công tất mặt chuẩn đo lường tất mặt phẳng khác có kích thước xác định từ mặt chuẩn đo lường Như vậy, với trường hợp gia công lần gá dùng mặt phẳng phụ để làm chuẩn định vị, chí bề mặt khơng gia cơng (hoặc chưa gia cơng) Điều có ý nghĩa quan trọng gia công chi tiết trung tâm gia công Nếu biến dạng tất chi tiết loạt xác định xác kích thước điều chỉnh máy có lệnh bù hiệu chỉnh dao Tuy nhiên, vật liệu chi tiết không đồng lực kẹp không ổn định sinh sai số kẹp chặt - Sai số điều chỉnh dao: Các thiết bị đo lường đại có độ xác cao (thang chia độ đạt tới 0,001mm) độ phóng đại hình chiếu tới 30 lần Tuy nhiên, độ xác thiết bị đo lường cao điều chỉnh dao có sai số Sai số sinh do: sai số dụng cụ đo (δ1…δ8) sai số kẹp chặt dao máy điều chỉnh để đạt kích thước (δ0…δ8) - Sai số điều chỉnh máy: 88 Sai số điều chỉnh máy xác định tổng hợp điều chỉnh dao, điều chỉnh cấu máy đồ gá có tính đến yếu tố xuất q trình gia cơng để đạt kích thước với dung sai yêu cầu Vị trí tương quan hệ thống công nghệ (máy-dao-đồ gá-chi tiết) gọi “kích thước điều chỉnh” Sai số điều chỉnh máy δ… hiệu giá trị giới hạn “kích thước điều chỉnh” phụ thuộc vào: sai số điều chỉnh dao δ…; sai số vị trí điểm chương trình δ…; sai số chi tiết cắt thử δ… độ lệch tâm phân bố chi tiết cắt thử so với tâm phân bố lúc điều chỉnh δ… Độ xác điều chỉnh máy tăng số chi tiết cắt thử tăng Tuy nhiên, gia cơng loạt nhỏ chi tiết số chi tiết cắt thử cho phép 1, để đạt yêu cầu phải xác định xác vị trí điểm chương trình sử dụng sai số hiệu chỉnh dao thích hợp - Sai số chế tạo dao: Khi tiện, bề mặt gia công tạo hình điểm khác nằm phần cung trịn đỉnh dao: r-bán kính cung trịn, mặt trụ tạo hình điểm A; mặt đầu tạo hình điểm B Các yếu tố ln ln tính đến lập trình gia cơng mặt mặt cong Khi gia công mặt côn cần đưa vào chương trình giá trị hiệu chỉnh a theo trục Z Nếu bán kính đỉnh dao thực tế khác bán kính đỉnh dao lập trình xuất sai số gia công chi tiết - Độ mịn dao: Độ mịn dao có ảnh hưởng lớn đến sai số gia công đặc biệt chế tạo chi tiết từ vật liệu chịu lửa vật liệu có độ bền cao Chỉ tiêu mịn kích thước hd diện tích mịn theo mặt sau, cịn độ mịn kích thước hp giá trị mà chiều dài dao giảm xuống sau thời gian làm việc Như vậy, dao bị ngắn đường kính tăng lên Độ mịn dao sai số hệ thống thay đổi Ta thấy lần điều chỉnh dao thứ trường phân bố kích thước 6σ lệch khoảng so với giới hạn dung sai δ Sau thời gian T1 trường phân bố kích thước không thay đổi tâm 89 phân bố xê dịch giá trị ΔC0: ΔC0 = ΔC1 = D1 – D0 (do độ mòn dao gây ra) Sau khoảng thời gian T1 tâm phân bố lại xê dịch giá trị ΔC1 Sai số hệ thống tổng cộng là: ΔC2 = 2ΔC1 Để cho kích thước gia cơng khơng vượt ngồi phạm vi dung sai sau thời gian người ta phải điều chỉnh lại dao (gọi vi chỉnh) Nhìn chung, sai số hệ thống thay đổi xác định theo cơng thức: ΔC = tgα.T (tgα cường độ mịn kích thước dao) Vi chỉnh thực tay tự động Khi vi chỉnh tay cho máy CNC cơng nhân sau khoảng thời gian định (hoặc sau số chi tiết gia công) phải thực khai báo hiệu chỉnh dao Đối với vi chỉnh tự động hiệu chỉnh dao khai báo chương trình lập sẵn - Độ cứng vững hệ thống công nghệ: Như biết, theo giáo trình “Cơng nghệ chế tạo máy” hệ thống cơng nghệ bao gồm: máy-dao-đồ gá-chi tiết gia cơng Trong q trình gia cơng hệ thống biến dạng đàn hồi tác dụng lực cắt Ngồi ra, lực cắt cịn gây biến dạng tiếp xúc chi tiết hệ thống công nghệ Biến dạng đàn hồi biến dạng tiếp xúc có ảnh hưởng lớn đến sai số gia công Sai số gia công giảm dần qua nguyên công tỉ lệ sai số sau trước gia cơng gọi hệ số xác hoá K: K = Δb/Δa Ở đây: - Δa sai số trước gia công; - Δb sai số sau gia công Hệ số K luôn nhỏ 1, ngun cơng (hay bước) cần phải giảm lượng dư chiều sâu cắt Để nâng cao độ xác gia cơng phải thực quy trình cơng nghệ qua nhiều ngun cơng (hay nhiều bước) nhiên máy có độ cứng vững cao ta giảm số nguyên công (hay số bước) mà đảm bảo độ xác u cầu 90 Các máy CNC có độ cứng vững cao máy vạn thông thường khoảng 40 – 50%, điều kiện gia cơng độ xác đạt máy CNC cao - Sai số tổng cộng chi tiết gia công máy CNC: Sai số gia cơng máy CNC chia ba nhóm sau đây: sai số kích thước (Δa): sai số hình dạng (Δb) sai số hệ thống tích luỹ (Δc) Sai số tổng cộng xác định theo công thức: Δ = Δa2 + Δb2 + Δc2 4.2.3 Kiểm tra đánh giá độ xác chi tiết Việc kiểm tra lại độ xác sản phẩm thực máy quét 3D hãng NIKON Trang thiết bị sử dụng để kiểm tra mẫu Máy quét 3D hãng NIKON Cánh tay robot bậc tự MCAx20+ Đầu quét 3D MMDx100 Hình 4.6: Thiết bị Scan Máy quét 3D hãng NIKON 91 Một số thông số kỹ thuật máy: Số điểm đo lần scan 2.000.000 (điểm) Thời gian lần scan 1,3 (giây) Thể tích đo nhỏ 40 x 30 x 30 (mm) Thể tích đo lớn 1000 x 800 x 800 (mm) Khoảng cách điểm đo 0,06 – 0,25 (mm) Thông số kỹ thuật cánh tay robot Thông số MCAx20+ Khoảng đo 2.000 mm Độ xác lặp lại điểm đo 0.023 mm Độ xác chiều ±0.033 mm Độ xác quét sử dụng đầu quét 48µm MMDX100 Số bậc tự Khối lượng 8.2 kg 92 Hình 4.7 Đầu quét sản phẩm  Quy trình thực  Hiệu chuẩn máy Trước thực quét sản phẩm ta phải tiến hành hiệu chuẩn máy theo mẫu chuẩn nhà sản xuất Hình 4.8 : Hình chiếu máy 93 Kết hiệu chuẩn máy - Thực hiệu chuẩn theo mẫu chuẩn nhà sản xuất, thực với 14 lần đo với độ xác đạt 0,019 mm - Quét xử lý liệu - Chi tiết đặt cố định bàn thao tác, tiến hành quét hết toàn bề mặt biên dạng chi tiết, liệu quét thu dạng đám mây điểm (Point Clout), tiến hành xử lý mẫu ta thu hình dáng hình học chi tiết sau: Hình 4.9: Sản phẩm quét  Kiểm tra hình dáng hình học chi tiết thiết kế chi tiết quét 3D - Quy trình: Quá trình kiểm tra hình dáng hình học chi tiết bao gồm hai nội dung chính, phần thứ kiểm tra sai lệch hình dáng hình học chi tiết, phần thứ hai kiểm tra sai lệch biên dạng chi tiết - Do chi tiết thiết kế dạng bề mặt (Surface) mà chi tiết quét dạng khối, trình xử lý ta quét phần bề mặt phải cắt bỏ phần liệu thừa ảnh hưởng lớn đến độ sai lệch biên dạng hình dáng hình học cần kiểm tra - Mục tiêu đánh giá sai lệch hình dáng hình học bề mặt nên giới hạn luận văn khơng có phần kiểm tra sai lệch biên dạng chi tiết - Nguyên lý: Dữ liệu quét sau xử lý ta thu biên dạng hình học sản phẩm dạng đám mây điểm, ta nhập biên dạng thiết kế chi tiết định dạng file CAD 3D, định vị liệu quét liệu file CAD dạng "Best Fit" 94 tức liệu quét liệu CAD định vị trí tối ưu với độ xác 0.05mm, thao tác phần mềm Geomegic - Độ sai lệch hình dáng hình học xác định khoảng cách từ điểm liệu quét đến bề mặt chi tiết CAD 3D TEST: Đối tượng cần kiểm tra (Dữ liệu quét dạng đám mây điểm) Hình 4.10 : REF: Đối tượng so sánh (File thiết kế 3D) RESULT: Kết kiểm tra Hình 4.11 : Kết kiểm tra sản phẩm 95 Kết luận chương 4: Trên hình 4.11 thể sai số chi tiết gia công so với vẽ gốc Qua màu sắc hình ta thấy chi tiết gia cơng đạt độ xác cao Sai số lớn khoảng 4% so với chi tiết thiết kế Theo kết so sánh ta thấy sai số chủ yếu tập trung số vị trí mà cụ thể giao bề mặt Sở dĩ có sai số có sai số hình học dao Ở nơi mà bán kính dao nhỏ bán kính góc lượn dao hồn tồn gia cơng Ngược lại, nơi mà bán kính dao lớn bán kính góc lượn dao khơng thể gia cơng vào Điều có nghĩa bán kính dao gia cơng nhỏ sai số sinh nhỏ, cịn bán kính dao gia cơng lớn sai số gia cơng lớn Hình 4.12: Sai số gia cơng – Biên dạng lập trình; – Điểm cắt lý thuyết; – Lưỡi cắt lý thuyết dụng cụ; – Lưỡi cắt thực dụng cụ; – Góc biên dạng, khơng gia cơng bán kính lưỡi cắt Như vậy, để xử lý sai số việc sửa nguội sau gia cơng xong điều khó tránh khỏi Tuy nhiên, cách tốt ta nên xử lý chúng trình thiết kế sản phẩm, hạn chế mức tối đa góc chết sản phẩm Đồng thời q trình gia cơng nên sử dụng dao cụ tốt 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Công nghệ CAD/CAM/CNC bước nhảy vọt ngành cơng nghiệp khí, mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật to lớn, giúp giảm sức lao động Nhưng để đạt hiệu lại đòi hỏi trình độ sản xuất cao kỹ sư công nhân đứng máy Tuy công nghệ có bước phát triển mạnh mẽ nước có cơng nghiệp phát triển, nước ta việc ứng dụng phần mềm CAD/CAM cịn nhiều bất cập điều kiện thiết bị người Đứng trước nhu cầu vậy, thực đề tài: “Nghiên cứu công nghệ CAD/CAM/CNC vào việc thiết kế gia công khuôn” Các kết nghiên cứu luận văn đáp ứng tốt mục tiêu, yêu cầu, nhiệm vụ nghiên cứu đặt ra: - Lựa chọn công cụ CAD/CAM/CNC hợp lý để trợ giúp thiết kế, lập trình gia cơng - Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế khn ép phun nhựa hồn chỉnh, xây dựng vẽ 2D, 3D phần mềm lập trình Mastercamx6 làm chương trình NC để gia cơng máy CNC - Qua trình ứng dụng phần mềm CAD/CAM, máy CNC tiến bước quan trọng việc thiết kế gia công khuôn mẫu cụ thể khuôn ép phun tạo sản phẩm khay nhựa định hình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - Các nội dung thực luận văn đảm bảo tính cơng nghệ, tính khoa học, tính thực tiễn Kiến nghị: - Trên sở kết đạt luận văn, tiếp tục nghiên cứu ứng dụng khác Catia, Mastercam phần mềm khác vào việc thiết kế gia công loại khuôn khác như: khuôn dập, đúc, có biên dạng kết cấu phức tạp, độ xác cao - Phát triển tiếp kết nghiên cứu đạt luận văn để thiết kế, gia cơng sản phẩm khí chế tạo máy công nghệ CAD/CAM máy gia công máy CNC 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] PGS, TS Nguyễn Trọng Bình (2003), Tối ưu hố q trình gia công cắt gọt, NXB Giáo dục [2] Trần Hữu Đà, Nguyễn Văn Hùng, Cao Thanh Long (1998), Cơ sở chất lượng trình cắt, Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp [3] TSKH Bành Tiến Long, PGS.TS Trần Thế Lục, Trần Sĩ T (2004), Cơng nghệ tạo hình bề mặt dụng cụ công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa TS Vũ Hoài Ân Trung tâm đào tạo thực hành CAD/CAM Viện máy công cụ IMI [5] A.V Ephimop, B.P Đemiđovich (1996), Sổ tay toán học cao cấp, NXB Khoa học & Kĩ thuật [6] Nguyễn Thế Tranh (2006), Công nghệ CAD/CAM, NXB Khoa học Kỹ thuật [7] Giáo trình thiết kế khn ép phun nhựa PGS TS Nguyễn Huy Ninh Tiếng Anh [8] MITSUBISHI General catalogue (2008), Turning tools, rotating tools, tooling solutions [9] SUMITOMO General catalogue (2008), Performance cutting tools [10] Sandvik Coromant, Die and Mould making, Application guide [11] Athulan Vijayaraghavan, Aaron M.Hoover , Jeffrey Hartnett, DavidA Dornfeld, Improving endmilling surface finish by workpiece rotation and adaptive toolpath spacing, University of California, 1115 Etcheverry Hall, Berkeley, CA94720-1740, USA [12] M.Balasubramaniam, P.Laxmiprasad, S.Sarma, Z.Shaikh, Generating 5-axis NC roughing paths directly from a tesselated representation, Computer - Aided 98 ... dung ? ?Nghiên cứu công nghệ khuôn? ?? CAD/ CAM/ CNC vào việc thiết kế gia công Nội dung luận văn gồm:  Chương 1: Tổng quan công nghệ CAD/ CAM- CNCvà giới hạn nghiên cứu  Chương 2: Nghiên cứuvề khuôn. .. mẫu để ứng dụng công nghệ CAD/ CAM- CNC vào thiết kế chế tạo  Chương 3: Ứng dụng công nghệ CAD/ CAM- CNC để thiết kế khuôn lập chương trình gia cơng lịng, lõi khn  Chương 4: Kết gia công đánh giá... mềm thiết kế khí vào trình thiết kế khn cần thiết Qua tìm hiểu cơng nghệ kết cấu khn, ta nhận thấy cần thiết phải ứng dụng cơng nghệ CAD/ CAM- CNC vào việc thiết kế, chế tạo Trình độ thiết kế chế