Nghiên cứu và ứng dụng các phần mềm CAD CAM CNC của catiamastercam trong thiết kế và gia công bề mặt phức tạp trên máy gia công CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CAO THẾ MINH NGIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM/CNC CỦA CATIA, MASTERCAM TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY GIA CÔNG CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRƯƠNG HOÀNH SƠN Hà Nội – Năm 2013 LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Viện Đào tạo sau đại học, Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn - TS Trương Hồnh Sơn tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình thực đề tài Thầy truyền tải cho em thấy yếu tố cần thiết hoạt động nghiên cứu Thầy tham gia thảo luận đề xuất giải pháp cho vấn đề liên quan Đồng thời, thầy cung cấp cho em nhiều tư liệu chuyên mơn quan trọng để tìm hiểu sâu tồn diện đề tài giao Xin chân thành cảm ơn cộng tác hỗ trợ từ Trung tâm Thực hành Cơ khí – trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cán cơng tác Trung tâm giúp đỡ tận tình trình thực nghiệm luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 26 tháng năm 2013 Cao Thế Minh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác, trừ phần tham khảo ghi rõ luận văn Tác giả Cao Thế Minh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu 1.1.1 Tổng quan CNC 1.1.2 Tổng quan CAD/CAM 1.2 Giới hạn nghiên cứu đề tài 13 1.3 Kết luận chương I 14 Chương 2: CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC TRONG VIỆC GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP 15 2.1 Thế bề mặt phức tạp 15 2.2 Q trình thiết kế gia cơng bề mặt phức tạp theo công nghệ truyền thống 16 2.3 Q trình thiết kế gia cơng bề mặt phức tạp có sử dụng phần mềm CAD/CAM/CNC 17 2.4 Phần mềm Catia 18 2.4.1 Giới thiệu chung 18 2.4.2 Các khái niệm Catia 24 2.4.3 Liên kết tham số mục đích thiết kế 25 2.4.4 Chức trợ giúp sản xuất CAM Catia 29 2.5 Phần mềm Mastercam 30 2.5.1 Giới thiệu chung 31 2.5.2 Các chức phần mềm Mastercam 32 2.5 Kết luận chương II 55 Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA V5R20 VÀ MASTERCAM ĐỂ XÂY DỰNG VÀ LÀM CHƯƠNG TRÌNH GIA CƠNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP 57 3.1 Ứng dụng phần mềm CATIA V5R20 để xây dựng mơ hình sản phẩm 57 3.2 Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng Lõi Khn Động có ứng dụng cơng nghệ CAD/CAM/CNC 63 3.2.1.Quy trình cơng nghệ gia cơng lõi khuôn động trải qua nguyên công 63 3.3 Biên dịch chương trình gia cơng chi tiết phầm mềm Mastercam69 3.3.1 Chọn máy định nghĩa phôi 69 3.3.2 Chọn dao chế độ cắt 75 3.3.3 Mô MasterCam 85 3.4 Gia công máy phay CNC 86 3.5 Sản phẩm sau gia công 90 Chương KẾT QUẢ GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SẢN PHẨM 91 4.1 Gia công sản phẩm máy CNC 91 4.1.1 Máy gia công 91 4.1.2 Một số thơng số cơng nghệ dao cụ 92 4.1.3 Sản phẩm 93 4.2 Kiểm tra sản phẩm sau gia cơng để đánh giá độ xác chất lượng bề mặt chi tiết sau gia công 94 4.2.1 Đo độ nhám bề mặt sản phẩm 94 4.2.2 Kiểm tra độ xác sản phẩm 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Quá trình hình thành phát triển CAD/CAM/CAE Hình 1.2 Liên kết liệu CAD CAM Hình 1.3 Mối quan hệ CAD/CAM 10 Hình 2.1 Qui trình thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ truyền thống 16 Hình 2.2 Qui trình thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ CAD/CAM/CNC 18 Hình 2.3 Giao diện phần mềm Catia 19 Hình 2.4 Thiết kế sản phẩm với Catia 20 Hình 2.5 Lập trình gia cơng tiện CNC Catia 20 Hình 2.6 Lập trình gia cơng phay CNC Catia 21 Hình 2.7 Thư viện Catia 21 Hình 2.8 Truyền liệu CAD IGES 22 Hình 2.9 Thiết kế mô robot Catia 23 Hình 2.10 Thiết kế tuyến ống dẫn phức tạp Catia 23 Hình 2.8 Giao diện hình Mastercam 31 Hình 3.1 Vào mơi trường FreeStyle 57 Hình 3.2 Vẽ biên dạng 58 Hình 3.3 Tạo mặt biên dạng tay cầm 58 Hình 3.4 Tạo biên dạng phụ 59 Hình 3.5 Tạo phần thân 59 Hình 3.6 Tạo hệ thống nút 60 Hình 3.7 Biên dạng hệ thống nút 60 Hình 3.8 Tạo nửa đối xứng 61 Hình 3.9 Tạo bề dày chi tiết 61 Hình 3.10 Tạo hệ thống lỗ 62 Hình 3.11 Tạo chốt bắt vít 62 Hình 3.12 Sản phẩm hoàn chỉnh 63 Hình 3.13 Sơ đồ gá đặt ngun cơng 64 Hình 3.14 Sơ đồ gá đặt ngun cơng 65 Hình 3.15 Sơ đồ gá đặt nguyên công 67 Hình 3.16 Chọn kiểu tệp tin 70 Hình 3.17 Đưa chi tiết (Part6.ipt) vào môi trường gia công 70 Hình 3.18 Chọn máy gia cơng 71 Hình 3.19 Định nghĩa phôi 71 Hình 3.20 Chọn phương pháp gia cơng thơ 73 Hình 3.21 Chọn bề mặt cần gia công 73 Hình 3.22 Chọn đường biên giới hạn vùng chạy dao 74 Hình 3.23 Chọn đường biên giới hạn vùng chạy dao 75 Hình 3.24 Tạo dụng cụ cắt 77 Hình3.25 Điều chỉnh kích thước dao 78 Hình 3.26 Trang Parameter 79 Hình 3.27 Tạo dụng cụ cắt thứ hai, thứ ba 81 Hình 3.28 Thơng số bề mặt gia công 82 Hình 3.29 Thơng số gia công thô 83 Hình 3.30 Thơng số gia cơng túi hốc 84 Hình 3.31 Đường chạy dao 85 Hình 3.32 Mơ cắt thô 85 Hình 3.33 Mơ cắt tinh 86 Hình 3.34 Chương trình NC 87 Hình 3.35 Chương trình NC 88 Hình 3.38 Lõi Khn Động sau gia công 90 Hình 4.1 Máy phay CNC GV503 91 Hình 4.2 Dao trụ 32 ghép mảnh VP15TF, hãng Mitsubishi 92 Hình 4.3 Dao cầu 12 (Super Carbide Tool) CEB2 6R TIALN, hãng CMTéc 92 Hình 4.4 Dao cầu 6 (Micro Grain Carbide) S220 EB2 3R TIALN, hãng CMTéc 93 Hình 4.5 Sản phẩm Lõi khn động sau gia công 93 Bảng 4.1 Các cấp độ nhám 95 Hình 4.6 Máy đo độ bóng Mitutoyo SJ-400 95 Hình 4.7 Đầu đo thực đo độ bóng 96 Hình 4.9 Thiết bị Scan 3D ATOS I 102 Hình 4.13 Sai số gia cơng 103 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất tự động phát triển theo Trong lĩnh vực khí chế tạo, đời máy cơng cụ điều khiển chương trình số với trợ giúp máy tính, gọi tắt máy CNC, đưa ngành khí chế tạo sang thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất đại Hầu hết nhà máy, xí nghiệp, khu cơng nghiệp nước ta nhiều bố trí máy cơng cụ CNC để phục vụ sản xuất, bao gồm loại máy Phay, Tiện, Bào, Mài, Khoan có số trục điều khiển 2, 3, 4, Nhưng sở sản xuất chưa biết cách khai thác hết khả gia công máy Lý chủ yếu trình độ lập trình cán kỹ thuật Việt Nam yếu, chương trình điều khiển máy CNC người lập trình viết tay, chưa biết sử dụng phần mềm hỗ trợ để lập trình Trong nhu cầu chế tạo sản phẩm có hình dáng hình học phức tạp ngày gia tăng, đặc biệt số lĩnh vực ngành da giầy, ngành dệt, sản xuất hàng tiêu dùng, chế tạo khn mẫu Vì vậy, ứng dụng công nghệ CAD/CAM phục vụ cho máy công cụ CNC vấn đề nhiều người quan tâm, công nghệ không phục vụ sản xuất đại, mà cịn góp phần nâng cao suất chế tạo sản phẩm gia cơng khí Chất lượng sản phẩm gia cơng khí khơng vấn đề độ bền, độ bóng bề mặt, mà cịn bao hàm độ xác vị trí tương quan, độ xác hình dáng hình học chi tiết gia cơng, thời gian, giá thành gia công chi tiết Để chế tạo sản phẩm khí có đủ tính trung tâm gia cơng CNC nhiều trục lựa chọn hiệu quả, nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm thời gian gia công Qua phân tích ta thấy việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM vào việc xây dựng lập chương trình gia cơng cho bề mặt phức tạp máy công cụ CNC điều cần thiết Với định hướng chọn thực đề tài luận văn tốt nghiệp với nội dung “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM/CNC thiết kế gia công bề mặt phức tạp máy gia công CNC” Nội dung luận văn gồm: - Chương 1: Tổng quan nghiên cứu liên quan đến đề tài nước giới hạn nghiên cứu - Chương 2: Công nghệ CAD/CAM/CNC việc gia công bề mặt phức tạp - Chương 3: Ứng dụng phần mềm Catia để xây dựng làm chương trình gia cơng số bề mặt phức tạp - Chương 4: Kết gia công đánh giá chung sản phẩm ... 14 Chương 2: CÔNG NGHỆ CAD/ CAM/ CNC TRONG VIỆC GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP 15 2.1 Thế bề mặt phức tạp 15 2.2 Quá trình thiết kế gia công bề mặt phức tạp theo công nghệ truyền... trình gia công cho bề mặt phức tạp máy công cụ CNC điều cần thiết Với định hướng chọn thực đề tài luận văn tốt nghiệp với nội dung ? ?Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/ CAM/ CNC thiết kế gia công bề mặt. .. mặt phức tạp máy gia công CNC? ?? Nội dung luận văn gồm: - Chương 1: Tổng quan nghiên cứu liên quan đến đề tài nước giới hạn nghiên cứu - Chương 2: Công nghệ CAD/ CAM/ CNC việc gia công bề mặt phức tạp