Nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật CAD CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác

LỜI MỞ ĐẦU Là ngành cơng nghiệp có tính chất cần thiết, quan trọng tất lĩnh vực quốc gia, tảng cơng nghiệp hố Địi hỏi đầu tƣ ban đầu lớn, thời gian thu hồi vốn dài nên cần có hỗ trợ Nhà nƣớc có chế ƣu đãi, ngành: cơng nghiệp lƣợng, cơng nghiệp chế tạo, công nghiệp tự động Các ngành công nghiệp mũi nhọn ngành có lợi cạnh tranh nên đƣợc đầu tƣ phát triển khí khí chế tạo tạo tảng động lực cho ngành ngề khác phát triển Ngày công nghệ thông tin đƣợc ứng dụng hiệu nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt lĩnh vực sản xuất công nghiệp với nhiều ngành đa dạng Công nghệ thông tin nhanh chóng chuyển đổi q trình sản xuất kiểu truyền thống (với tham gia ngƣời chủ yếu) sang q trình sản xuất với cơng nghệ cao (với trợ giúp vô hiệu máy tính) Nhờ giai đoạn thiết kế chế tạo đƣợc bƣớc tƣ động hoá phần tự động hóa hồn tồn, nhờ trợ giúp máy tính mà ngành kỹ thuật nói chung khí nói riêng dần đƣợc tự động hóa, giảm bớt sức lao động chi phí sản xuất Tiêu biểu hệ thống CAD/CAM (thiết kế chế tạo với trợ giúp máy tính) Trong năm gần viện nghiên cứu cơng ty thiết kế, xí nghiệp sản xuất hƣớng tới nghiên cứu ứng dụng hệ thống CAD/CAM với mức độ khác nhau, nhằm nâng cao hiệu sản xuất, tăng khả cạnh tranh doanh nghiệp Trong xu tất yếu đó, việc khái quát nắm hay nhiều phần mềm CAD/CAM lợi cho doanh nghiệp phát triển vƣơn lên Sử dụng công nghệ khuôn mẫu sản xuất có ƣu điểm vƣợt trội so với công nghệ gia công khác tạo suất cao, số lƣợng sản phẩm lớn, phải gia công lại nên đáp ứng đƣợc yêu cầu đa dạng sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp, với thời gian triển khai sản xuất nhanh 1 Lý chọn đề tài Bản thân khuôn mẫu sản phẩm ngành khí chế tạo tích hợp sâu lĩnh vực cơng nghệ giá trị tri thức.Rất nhiều tiến kỹ thuật hàng đầu giới lĩnh vực thiết kế, công nghệ vât liệu, công nghệ gia công chế tạo, tự động hóa đƣợc thể chế tạo khn mẫu Sau thiết kế tính tốn khn mẫu phần mềm CAD/CAM ta xuất vẽ chi tiết bề mặt khuôn tiến hành lập trình gia cơng khn phần mềm hỗ trợ lập trình mơ gia cơng CNC.Nếu q trình mơ đạt u cầu ta tiến hành xuất chƣơng trình NC điều khiển máy gia cơng CNC gia công bề mặt khuôn chi tiết khn mẫu Do việc nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ CAD/CAM vào thiết kế, tính tốn, mơ gia cơng khn mẫu xác cần thiết Phân tích lựa chọn số phần mềm CAD/CAM thơng dụng để có lựa chọn phần mềm mạnh linh hoạt trình thiết kế gia cơng khn mẫu nhƣ: CATIA, NX, MASTERCAM, CIMATRON, PRO\E…thì phầm mềm CATIA V5 đƣợc biết đến phần mềm mạnh phần mềm CAD/CAM để thiết kế gia cơng chế tạo khí Với định hƣớng dƣới hƣớng dẫn tận tình PGS.TS Tăng Huy tơi chọn hồn thiện luận văn với đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM thiết kế chế tạo khn mẫu xác”.Với mục tiêu đạt ngiên cứu công cụ hỗ trợ thiết kế lập trình gia cơng khn máy phay CNC Mục tiêu nghiên cứu - Ứng dụng công cụ phần mềm CATIA V5 vào thiết kế khuôn mẫu - Ứng dụng phƣơng pháp lập trình gia cơng CATIA V5 để gia công bề mặt khuôn máy CNC, mô trình gia cơng chi tiết để đạt đƣợc hiệu cao Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học - Phần mềm CATIA V5 phần mềm mạnh thiết kế gia cơng khí với nhiều modul khác có độ phức tạp lớn, thông qua nghiên cứu modul phù hợ với thiết kế gia công khuôn mẫu xác nhanh chóng rút ngắn thời gian thiết kế gia công khuôn Ý nghĩa thục tiễn - Lựa chọn cơng cụ thích hợp, nâng cao kỹ để thiết kế, gia công khuôn với phần mềm CATIA V5 - Lƣạ chọn công cụ gia công CATIA V5 để gia công mô gia công phần mềm CATIA V5 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu khai thác công cụ thiết kế gia công khuôn phần mềm CATIA V5 tối ƣu hiệu nhất, ứng dụng lý thuyết thiết kế khn lập trình gia cơng máy phay CNC hiệu Nội dung luận văn bao gồm Chƣơng 1.Tổng quan công nghệ CAD/CAM cần thiết ứng dụng thiết kế gia công khuôn mẫu xác Chƣơng 2.Khai thác, sử dụng phần mềm CATIA V5 thiết kế gia công khuôn mẫu Chƣơng 3: Thiết kế gia công khuôn ép nhựa sản phẩm đế cánh quạt với phần mềm CATIA V5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM VÀ SỰ CẦN THIẾT ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG KHN MẪU CHÍNH XÁC 1.1 Giới thiệu CAD/CAM 1.1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển công nghệ CAD/CAM Lịch sử phát triển công nghệ CAD/CAM gắn liền với phát triển đồ họa máy tính Một dự án quan trọng lĩnh vực đồ hoạ máy tính dự án triển khai ngôn ngữ APT Học viện Công nghệ Massachusetts vào thập kỷ 50 APT chữ viết tắt thuật ngữ Automatically Programed Tools, có nghĩa “máy cơng cụ đƣợc lập trình tự động” Dự án có quan hệ mật thiết với ý tƣởng triển khai phƣơng pháp thuận tiện để thơng qua máy tính xác định yếu tố hình học phục vụ việc lập trình cho máy cơng cụ điều khiển số Mặc dù phát triển APT cột mốc quan trọng lĩnh vực đồ hoạ máy tính, nhƣng việc sử dụng ngơn ngữ APT trƣớc lại liên quan với đồ hoạ máy tính Một ý tƣởng khác, đời vào khoảng cuối thập kỷ 50 có tên “bút quang” Ý tƣởng bút quang xuất nghiên cứu cách xử lý liệu đa dự án quốc phịng gọi SAGE (Semi-Automatic Ground Environment system) Mục đích dự án triển khai hệ thống phân tích liệu rađa làm rõ mục đích đƣợc coi máy bay địch hình CRT Để tiết kiệm thời gian vào việc hiển thị máy bay đánh chặn chủ nhà chống lại máy bay địch, ngƣời ta nghĩ bút quang, dụng cụ dùng để vẽ hình ảnh trực tiếp lên hình giúp cho CPU nhận biết vị trí cụ thể hình vừa đƣợc bút quang tiếp xúc Năm 1963 Ivan Sutherland công bố số kết đồ hoạ máy tính, cho phép tạo làm chủ hình ảnh thời gian thực hành CRT Nhiều tập đồn cơng nghiệp nhƣ General Motors, IBM, Lockheed-Georgia, Itek Corp, Mc Ponell, v.v Đã bắt đầu thực dự án đồ hoạ máy tính từ năm 60 Đến cuối thập kỷ 60 số nhà cung cấp hệ thống CAD/CAM đƣợc thành lập, phải kể đến hãng Calma vào năm 1969 Các hãng bán trọn gói theo kiểu chìa khố trao tay, g m có hều hết tồn phần cứng phần mềm theo yêu cầu khách hàng Một số hãng khác phát triển theo hƣớng cung cấp phần mềm đồ hoạ nhƣ hãng Pat Hanratti mà công ty thành viên MCS cho đời AD 2000 (với phiên sau ANVIL 4000), đƣợc coi gói phần mềm CAD phổ dụng CAE CAD/CAE CAD CAD/CAM/CAE CAD/CAM CAM CIM FMS CNC NC 1960 1950 1980 1970 1990 2000 Hình 1_ 1: Quá trình hình thành phát triển CAD/CAM Việc sử dụng hệ thống CAD/CAM vào thực tiễn thiết kế gia công chế tạo sản phảm khí nói riêng cơng nghiệp nói chung làm thay đổi quy trình sản xuất Hệ thống CAD/CAM cung cấp cơng cụ hỗ trợ thiết kế mơ hình hình học, phân tích tối ƣu hóa việc thiết kế gia cơng sản phẩm CAD Cơ sở liệu Hình 1_ 2: Liên kết sỏ liệu CAD/CAM CAM Ngày CAD/CAM thực trở thành cơng nghệ có tốc độ phát triển nhanh chóng, rât nhiều hãng sản xuất cung cấp sản phẩm lĩnh vực Trong có AutoCAD đời từ cuối năm 1982 đến có Version 14 chạy Windows; AutoCAD 2000 AutoCADIX chạy Windows mạng Internet; hãng Gulf Publishing với phần mềm thiết kế, dạy học tƣ vấn lĩnh vực hoá chất dầu khí, đƣợc thành lập từ năm 1985 London Phần mềm CATIA đƣợc phát triển dần theo năm 1982 - 1988 với phiên CATIA Version 1,2,3; Năm 1993, phiên CATIA CAD/Cam Solutions Version đời; Tháng 4/1999 CATIA Version đời từ năm 2002 trở lại đây, loạt phiên Version V5R8 đến V5R121 đời với tính ƣu điểm vƣợt trội trợ giúp ngày đắc lực cho công ty việc thiết kế chế tạo sản phẩm 1.1.2 Ứng dụng CAD/CAM chế tạo khuôn mẫu Nhờ cách mạng máy tính điện tử có tác động to lớn đến sản xuất công nghiệp Đặc biệt ngành khí chế tạo khn mẫu ngày công nghệ thông tin đƣợc ứng dụng rộng rãi sản xuất, chuyển đổi sản xuất theo kiểu truyền thống sang kiểu sản xuất công nghệ cao (CNC), nhờ việ thiết kế chế tạo khn mẫu dần đƣợc tự động hóa nhờ ứng dụng CAD/CAM Trên giới nƣớc có cơng nghiệp phát triển nhƣ: Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài loan… hình thành tổ hợp sản xuất để sản xuất khuôn mẫu chất lƣợng cao cho ngành, lĩnh vực công nghệ khác  Chuyên thiết kế chế tạo khuôn nhựa, khn dập nguội, khn dập nóng, khn đúc áp lực, khuôn ép chảy, khuôn tự động…  Chuyên thiết kế chế tạo cụm chi tiết tiêu chuẩn phục vụ cho chế rạo khuôn mẫu nhƣ: khối khuôn tiêu chuẩn, trục dẫn hƣớng, lò xo, cấu cấp phôi tự động…  Chuyên cung cấp dịch vụ phục vụ chế tạo khn nhƣ: nhiệt luyện, đánh bóng, tang cƣờng độ cứng bề mạt khuôn…  Chuyên cung cấp dụng cụ cắt gọt phục vụ gia công khuôn mẫu  Chuyên cung cấp phần mềm chuyên dụng CAD/CAM  Chuyên thục đo lƣờng kiể tra chất lƣợng khn Các mơ hình liên kết mở giúp doanh nghiệp có điều kiện đầu tƣ chuyên sau vào tùng lĩnh vực phù hợp nhằm nâng cao chất lƣợng sản phẩm phát huy tối đa tiềm lục doanh nghiệp từ mở rộng thị trƣờng nâng cao lực canh tranh cho doanh nghiệp Điển hình mơ hình cơng nghiệp sản xuất khn mẫu Đài Loan đƣợc đánh giá đạt tiêu chuẩn quốc tế nhƣng giá 50% giá nhập ngoại Ở Việt nam thiết kế chế tạo khn mẫu hình thành phát triển có thành tựu nghiên cứu thiết kế gia công khuôn mẫu sả phẩm khuôn mẫu chế tạo sản phảm tiêu dung phần sản phẩm khí phục vụ cho cơng ty cơng ty liên doanh với nƣớc Tuy nhiên với sản phẩm có u cầu cơng nghệ cao ngành khuôn mẫu Việt Nam chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu đa số phải nhập nagoại nhƣ sản phẩm khí cho tủ lạnh, điều hịa, tơ, xe máy… ngun nhân dẫn đên tình trạng chủ yếu do:  Sản xuất khn mẫu cịn nhỏ lẻ tự phục vụ nhu cầu phận nhỏ nhu cầu thị trƣờng  Chƣa có liên kết hợp tác doanh nghiệp để thống quy chuẩn, tiêu chuẩn đánh giá khuôn mẫu đầu tƣ ngiên cứu sản xuất chuyên sâu sản phẩm chủ yếu đặc trƣng cho doanh nghiệp  Hầu hết sở sản xuất manh mún nhỏ lẻ, đầu tƣ trùng lặp dẫn đến lãng phí khơng cần thiết, chƣa có hợp tác chuyển giao công nghệ doanh ngiệp nhằm thúc đẩy ngành cơng nghiệp khí nói chung khn mẫu nói riêng phát triển  Chƣa đầu tƣ thật để nghiên cứu phát triển nâng cáo chất lƣợng sản phẩm Để ngành khí việt nam phát triển mạnh mẽ dần bắt kịp nƣớc giới cần phải đầu tƣ cách hệ thống có quy hoạch nghiên cứu cụ thể phù hợp với công nghiệp Việt Nam.ngồi cịn phải đầu tƣ ngiên cứu phát triển phần mềm ứng dụng CAD/CAM sản xuất 1.2 Một số phần mềm CAD/CAM thông dụng thiết kế gia công khuôn 1.2.1 Một số phẩn mềm CA/CAMD dùng cho khí chế tạo  AutoCAD (hãng AutoDesk - Mỹ, hãng dẫn đẩu CAD, đời 1970): Dùng cho thiết kế khí, xây dựng, kiến trúc, điện, điện tử  CATIA (Pháp): Là hệ thống CAD/CAM/CAE 3D hoàn chỉnh mạnh mẽ nay, hãng Dassault Systems ngiên cứu phát triển  UNIGRAPHICS (Đức): Rất mạnh thiết kế, tính tốn khí chế tạo  SOLIDWORK: Rất mạnh thiết kế, tính tốn khí chế tạo (và xây dựng) Solidwork phát triển cơng cụ hỗ trợ cho q trình gia công nhƣ SolidCAM tools hỗ trợ thiết kế khn mẫu  CIMATRON (Nhật - Israel): Tích hợp liên hồn CAD/CAM/CNC cho khí chế tạo  Master CAM (Mỹ): Tích hợp liên hồn CAD/CAM/CNC cho khí chế rạo  DENFORD (Anh): Giải pháp CAD/CAM - CNC trọn gói 1.2.2 CATIA V5 thiết kế khn mẫu xác 1.2.2.1 Giới Thiệu Phần Mềm CATIA Là phần mềm CAD/CAM/CAE mạnh giúp giải gần nhƣ từ đầu đến cuối công việc từ thiết kế sản phẩm cơng nghiệp, tiêu dùng (CAD) đến việc phân tích (CAE) cuối điều khiển việc sản xuất, chế tạo sản phẩm (CAM) cách xác, nhanh chóng đạt hiệu cao Bắt đầu đƣợc phát triển từ năm 1981 công ty Dassault Systemes, Pháp.Là phần mềm thiết kế công nghiệp đƣợc viết với mục đích sử dụng để thiết kế CAD sản phẩm có bề mặt 3D phức tạp.Về sau, nhu cầu thị trƣờng nhƣ đòi hỏi cấp thiết sản xuất.Phần mềm CATIA đƣợc phát triển với khả tích hợp CAD (Computer Aided Design - Thiết kế với trợ giúp máy tính) CAM (Computer Aided Manufacture - Sản xuất dƣới trợ giúp máy tính).Trở thành phần mềm tích hợp thiết kế điều khiển q trình gia cơng thƣờng gọi CAD/CAM Phần mềm CATIA đƣợc phát triển dần theo năm 1982 - 1988 với phiên CATIA Version 1,2,3; Năm 1993, phiên CATIA CAD/Cam Solutions Version đời; Tháng 4/1999 CATIA Version đời từ năm 2002 trở lại đây, loạt phiên Version V5R8 đến V5R16 đời với tính ƣu điểm vƣợt trội trợ giúp ngày đắc lực cho công ty việc thiết kế chế tạo sản phẩm Trở thành phần mềm công nghiệp thiếu đƣợc công ty công nghiệp hàng đầu giới Phần mềm công nghiệp CATIA đƣợc ứng dụng rộng rãi hãng sản xuất công nghiệp lớn giới nhƣ hãng sản xuất máy bay Boing (Thiết kế sản xuất máy bay); Hãng ô tô Ford (Mỹ); BMW(Đức); Nissan (Nhật Bản) nhƣ nhiều công ty khác nhiều nƣớc phát triển giới Do phần mềm công nghiệp mạnh, đƣợc tích hợp nhiều Module thiết kế cho nhiều vấn đề công nghiệp nên CATIA yêu cầu cấu hình máy tính cao (Tối thiểu PIII 1GHz trở lên, RAM yêu cầu 256MB; Cạc hình dung lƣợng tối thiểu 64 MB, Màn hình đồ hoạ màu độ phân giải từ 1024x768 Pixel) Hơn giá phần mềm đắt Tuy nhiên CATIA đƣợc sử dụng hiệu giúp nhanh chóng dễ dàng tạo nhiều mơ hình khác nhau, điều khiển q trình gia cơng chúng máy CNC, tạo sở liệu phục vụ cho việc tính tốn phân tích trạng thái bền, nhiệt mơ hình chi tiết nhƣ kết cấu máy đƣợc lắp ráp hoàn chỉnh phần mềm với đƣờng hƣớng rõ ràng, cấu trúc đồ hoạ trực quan, kịp thời với sở liệu thống cho CAD/CAM CAE 1.2.2.2 Cấu Trúc Phần Mềm CATIA Phần mềm CATIA thiết kế với cấu trúc phân thành nhiều Module với chức Module phục vụ cho công việc khác thiết kế, phân tích, lắp ráp, chế tạo nhƣ mô phỏng, xuất vẽ chi tiết chiều Tất Module sử dụng thống sở liệu dễ dàng chuyển qua lại Module thiết kế CATIA Mechanical Design Analysis & Simulation Machining NC (Chứa Module thiết kế, lắp ráp, mô động, tạo Draft sản phẩm, tạo khuôn) (Chứa Module phân tích phần tử hữu hạn FEM) (Chứa Module tạo chu trình gia cơng máy CNC) Hình 1_ 3: Sơ đồ hệ thống CATIA CAD/CAM/CAE 1.2.2.3 Các Module thiết kế khuôn tự động (Mold Design) Sau thiết kế sản phẩm, sản phẩm đƣợc xử lý tuỳ mục đích nhập vào Module trợ giúp thiết kế khuôn tự động (Mold Design) để thiết kế khuôn  Core & Cavity Design: Module tạo bề mặt hốc, lõi, lõi mặt bên sản phẩm để chuẩn bị cho q trình thiết kế khn  Mold Tooling Design: Module thiết kế khuôn tự động Với nhiều chi tiết tiêu chuẩn cơng cụ giúp cho q trình thiết kế khn đƣợc nhanh chóng hiệu quả, trực quan Ngồi Module trên, CATIA cịn có nhiều Module thiết kế với công dụng khác nhƣ Module trợ giúp tạo mẫu nhanh, Module chi tiết tiêu chuẩn, Module thiết kế hệ thống thuỷ lực, Module hỗ trợ máy đo toạ độ đại….) 1.2.2.4 Module Machining Là phần sau thiết kế Design phân tích phần tử hữu hạn, chi tiết 3D đƣợc đƣa vào Module để tiến hành tạo chu trình gia cơng CNC, cuối xuất mã gia công (NC Code) File để chuyển sang nhớ máy CNC để tiến hành gia công sản phẩm Chứa Module trợ giúp cho việc tạo chu trình gia cơng nhƣ tiện, phay, tạo mẫu nhanh máy CNC từ - đến 3, 4, trục Lathe Machining: Tạo bƣớc gia công tiện CNC Prismatic Machining: Tạo bƣớc gia công phay hốc phẳng Milling trục trục Surface Machining: Tạo bƣớc gia công thô, bán tinh, tinh bề mặt Surface phức tạp máy CNC trục Advanced Machining: Tạo bƣớc gia công thô, bán tinh, tinh bề mặt Surface phức tạp máy nhiều trục Mỗi Module đảm nhận chức riêng biệt chuyển đổi qua lại Module để tạo chu trình gia cơng cần thiết gia cơng chi tiết Sau đó, tạo đƣờng chạy dao Toolpath mơ chu trình tồn chu trình gia cơng hình đồ hoạ, kiểm tra va chạm dao với chi tiết đồ gá, kiểm tra lƣợng dƣ lại chu trình 10 B3 Mơ gia cơng Hình 3_ 13: Mơ gia cơng lần 83 Gia công tinh lần Ta sử dụng công cụ SWEEPING nhập thông số độ ăn dao, bán kính dao độ dƣ gia cơng phù hợp với yêu cầu khuôn Mô gia công tinh lần 2: Hình 3_ 14: Mơ gia cơng lần 3.2.2 Gia công phần hốc khuôn Ta gia công lần nhƣ phần lõi khuôn nhập thông số phù hợp để có độ nhám bề mặt khn phù hợp với u cầu khn Một số hình ảnh gia cơng phần hốc khn 84 Hình 3_ 15: Các hình mơ gia cơng cho phần hốc 85 86 3.3 Xuất file gia công CNC cho may Fanuc30 cho phần gia cơng phần hốc lõi khn có cấu trúc tóm tắt nhƣ sau: 3.3.1 Chƣơng trình phần lõi % O0001 (CATIA P.O COMMENTS) (COMPANY (MACHINE (CL FILE : ICAM Technologies Corporation) : VMC - Fanuc 30i) : Cavity_Manufacturing_Program_1_I.aptsource) (DATE & TIME : 23-Apr-2015 - 12:46:56) (PROGRAMMER : Your Name ) (===== TOOL LIST FOR PROGRAM (TOOL # TOOL NAME =====) ) (======================================) N1 G00 X3437.431 Y4691.963 S70 M3 N2 Z508 N3 Z256.54 N4 G94 G01 Z2.54 F300 N5 X3371.721 Y4830.362 Z-38.511 N6 X3366.129 Y4842.915 Z-42.193 N7 X3300.522 Y5010.65 Z-90.454 87 N8 X3289.262 Y5042.237 Z-99.439 N9 X3286.008 Y5052.881 Z-102.421 N10 X3272.769 Y5104.135 Z-116.606 N11 X3269.366 Y5123.23 Z-121.803 N12 X3268.911 Y5142.621 Z-127 N13 X3269.182 Y5146.563 F1000 N14 X3273.794 Y5201.282 N15 X3285.637 Y5245.125 N16 X3308.75 Y5293.763 N17 X3334.762 Y5330.151 ………………………………… ………………………………… ………………………………… 88 3.3.2 Chƣơng trình phần hốc khn …………………………………… …………………………………… N87019 Y2852.685 N87020 Z-467.525 N87021 Y2860.571 Z-442.125 N87022 Y2882.116 Z-423.531 N87023 Y2898.784 Z-417.935 N87024 Y2975.447 Z-402.499 N87025 Y2999.236 Z-397.557 N87026 Y3210.176 Z-357.046 N87027 Y3302.204 Z-340.326 N87028 Y3418.739 Z-319.205 N87029 Y3611.304 Z-285.137 N87030 Y3804.764 Z-251.954 N87031 Y3904.731 Z-235.09 ………………………………… ………………………………… 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Công nghệ CAD/CAM thiếu ngành công nghiệp khí Nó giúp việc thiết kế gia cơng sản phẩm khí nhanh chóng xác, giảm thiểu thời gian gia cơng nhƣ chi phí sản xuất Đặc biệt ngành cơng nghiệp gia công khuôn mẫu việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM việc chế tạo gia công trở nên thiết Ngày có nhiều phần mềm CAD/CAM ứng dụng vào việc thiết kế gia công khuôn mẫu cánh nhanh chóng xác CATIA V5 phần mềm số Nó có nhiều công cụ để thiết kế,gia công, mô gia cơng khn mẫu xác nhannh chóng Với u cầu đặt đề tài : “Ngiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM thiết kế chế t o khn m u xác” Luận văn đáp ứng tốt mục tiêu nhƣ: Giới thiệu lựa chọn phần mềm CAD/CAM mạnh thiết kế gia công sản phẩm khí nói chung Lựa chọn tốt phần mềm CAD/CAM để hỗ trợ việc thiết kế gia cơng khn mẫu xác Hƣớng dẫn lựa chọn công cụ đặc thù phần mềm CAD/CAM đƣợc ứng dụng vào hỗ trợ gia công khn mẫu xác Q trình ngiên cứu thiết kế, gia công khuôn mẫu cho sản phẩm với trợ giúp phần mềm CAD/CAM, việc khai thác công cụ hỗ trợ việc thiết kế gia công chi tiết cụ thể Kiến nghị Ngành công nghiệp khuôn mẫu Việt Nam phát triển mạnh mẽ Việc tìm hiểu ứng dụng phần mềm CAD/CAM thiết kế gia công sản phẩm khuô mẫu trở nên cần thiết Do số điều kiện chƣa cho phép nên việc ngiên cứu ứng dụng CAD/CAM gia cơng khn mẫu đƣợc trình bày nội dung 90 luận văn tránh khỏi thiếu sót Tuy nhiên từ vấn đề ngiên cứu tác giả cịn thấy có vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu phát triển, là: - Tiếp tục nghiên cứu mở rộng việc ứng dụng phần mềm CAD/CAM thiết kế, gia cơng khn nói riêng gia coog khí nói chung - Tiếp tục ngiên cứu hồn thành cơng cụ hỗ trợ thiết kế gia công phần mềm CATIA V5 nói riêng phần mềm thiết kế gia cơng khí khác - Xây dựng quy trình, tiêu chuẩn cho việc thiết kế gia công khuôn mẫu dựa sở thục tiễn - Tiếp tục ứng dụng kết đạt đƣợc nội dung luận văn vào đề tài khác có liên quan 91 Tài Liệu tham khảo Nguyễn Đắc Lộc tác giả (2000) “Sổ tay công nghệ chế tạo máy” tập I, tập II, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Đoàn Thị Trinh (1998)“Công nghệ CAD/CAM” Nhà Xuất khoa học kỹ thuật Tài liệu hƣớng dẫn sử dụng phần mềm CATIA V5 Nguyễn Trọng Hữu (2006) “Thiết kế sản phẩm với CATIA R3V5” NXB Giao thông vận tải Hà Nội TS Vũ Hồi Ân (1995) “Thiết kế khn cho sản phẩm nhựa” Viện máy dụng cụ công nghiệp trung tâm đào tạo thục hành CAD/CAM Hà Nội 1995 Trần Thế San – Nguyễn Ngọc Phƣơng 2009 “ Hƣớng dẫn lập trình CNC máy cơng cụ” Nhà xuất khoa học kỹ thuật http://www.3ds.com/products-services/catia/ 92 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM VÀ SỰ CẦN THIẾT ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG KHN MẪU CHÍNH XÁC 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CAD/CAM 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển c ng nghệ CAD/CAM 1.1.2 Ứng dụng CAD/CAM chế t o khu n m u 1.2 MỘT SỐ PHẦN MỀM CAD/CAM THÔNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN .8 1.2.1 Một số phẩn mềm CA/CAMD dùng cho khí chế t o 1.2.2 CATIA V5 thiết kế khn m u xác 1.2.2.1 Giới Thiệu Phần Mềm CATIA 1.2.2.2 Cấu Trúc Phần Mềm CATIA 1.2.2.3 Các Module thiết kế khuôn tự động (Mold Design) 10 1.2.2.4 Module Machining .10 1.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 12 CHƢƠNG 2: KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM CATIA V5 TRONG THIẾT KẾ GIA CÔNG KHUÔN MẪU 13 2.1 CORE & CAVITY DESIGN 13 1 Vào m i trường Module Core & Cavity Design: .13 2.1.2 Nhập chi tiết vào vẽ 13 2.1.3 Định nghĩa hướng mở khn 14 2.1.4 Định nghĩa hướng chuyển động lõi mặt bên t o bề mặt cho lõi mặt bên 15 2.1.5 Cắt, hiệu chỉnh t o mặt phân khu n sử dụng lệnh .16 2.1.6 Kiểm tra đóng mở khu n .17 2.2 MOLD TOOLING DESIGN 17 93 2.2.1 Chuẩn bị chi tiết (T o bề mặt Surface sở để t o khuôn) 18 2 Vào m i trường Mold Tooling Design 19 2.2.2.1 Thiết kế thân khuôn Mold Base cách sử dụng lệnh (Create a New Mold) 19 2 2 Thêm Plate vào khu n Mold Base (Add Mold Plate) 22 2 Thêm vào mảnh ghép khu n lệnh (Add Insert) 23 2.2.2.4 Chèn chi tiết tiêu chuẩn từ thư viện Catalog phần mềm CATIA 23 2 T o miệng phun Gates t o kênh nhựa Runner .29 2.2.2.6 T o kênh làm mát (COOLANT CHANNELS): 34 2.2.2.7 T o lõi khn lịng khn 36 2.2.2.8 Mô chuyển động khuôn .37 2.2.3 Machining module : Các Module gia công CNC 39 2.2.3.1 Vào Module Gia Công Và Các Thiết Lập Ban Đầu: 39 2.2.3.2 Các Chu Trình Gia Cơng Phay Milling Operation: 42 2.2.3.2 T o đường ch y dao theo biên d ng Profile : PROFILE CONTOURING OPERATION 48 2.2.3.3 Gia c ng th bề mặt Surface phức t p ROUGHING .49 2.2.3.4 T o chu trình gia c ng th CREATE A SWEEP ROUGHING OPERATION 51 2.2.3.5 Chu trình gia cơng bán tinh SWEEPING OPERATION 53 2.2.3.6 Chu trình gia c ng tinh bán tinh ZLEVEL MACHINING 56 2.2.3.7 T o chu trình khoan, khoét, doa lỗ CREATE A DRILLING OPERATION 57 2.2.3.8 M Phỏng Quá Trình Gia C ng (Replay a ToolPath 59 2.2.3.9 Xuất Mã Chương Trình Gia C ng NC Post-Processor 62 2.3 Kết luận chƣơng 2…………………………………………………… 63 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN ÉP NHỰA SẢN PHẨM ĐẾ CÁNH QUẠT VỚI PHẦN MỀM CATIA V5 64 3.1 THIẾT KẾ KHUÔN ỨNG DỤNG CATIA .64 3.1.1 Vào mục công cụ thiết kế gia công khuôn 64 3.1.2 Gọi chi tiết gia công 64 3.1.3 Xác định khu n sở .65 3.1.4 Định vị chi tiết .67 3.1.5 Chia lõi hốc 68 3.1.6 Chèn chốt d n hướng d n vào khuôn 70 3.1.7 Đặt chốt đẩy sản phẩm vào khuôn 73 94 3.1.8 T o rãnh làm nguội .74 3.1.9 Lưu giữ liệu 77 3.2 MÔ PHỎNG GIA CÔNG BỀ MẶT KHUÔN VỚI CATIA 78 3.2.1 Gia công phần lõi khuôn .79 3.2.2 Gia công phần hốc khuôn 84 3.3 XUẤT FILE GIA CÔNG CNC CHO MAY FANUC30 CHO PHẦN GIA CÔNG PHẦN HỐC VÀ LÕI KHN CĨ CẤU TRÚC TĨM TẮT NHƢ SAU: 87 3.3.1 Chương trình phần lõi .87 3.3.2 Chương trình phần hốc khn 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 KẾT LUẬN: 90 KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 95 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1_ 1: Q trình hình thành phát triển CAD/CAM Hình 1_ 2: Liên kết sỏ liệu CAD/CAM Hình 1_ 3: Sơ đồ hệ thống CATIA CAD/CAM/CAE Hình 1_ 4: Sơ đồ thiết kế khuôn catia 5 11 Hình 2_ 1: Thu phóng Scale theo hƣớng tỉ lệ khác 14 Hình 2_ 2: Định nghĩa hƣớng mở khn 14 Hình 2_ 3: Định nghĩa hƣớng chuyển động tạo bề mặt cho lõi mặt bên 16 Hình 2_ 4: Tạo mặt phân khuôn Surface Parting 18 Hình 2_ 5: Thiết kế thân khn cách sử dụng lệnh Create a New Mold 19 Hình 2_ 6: Nhập thân khn tiêu chuẩn Standard Mold-Base từ Catalog 21 Hình 2_ 7: Thêm Plate vào khuôn Mold Base lệnh Add MoldPlate 22 Hình 2_ 8: Thêm vào mảnh ghép khn lệnh Add Insert 23 Hình 2_ 9: Chèn chốt dẫn hƣớng lên khuôn 25 Hình 2_ 10: Tạo miệng phun Gates 29 Hình 2_ 11: Tạo kênh nhựa RUNNERS 33 Hình 2_ 12: Tạo kênh làm mát 36 Hình 2_ 13: Tạo lõi long khn 37 Hình 2_ 14: Mơ chuyển động khn 38 Hình 3_ 1: Workbench Mold Design 64 Hình 3_ 2: Mơ hình sản phẩm đế quạt 65 Hình 3_ 3: Xác định khn sở 67 Hình 3_ 4: Định vị chi tiết 68 Hình 3_ 5: Chia hốc, lõi khn 69 Hình 3_ 6: Hốc lõi khn 70 Hình 3_ 7: Chèn chốt dẫn hƣớng 72 Hình 3_ 8: Chèn chốt đẩy 74 Hình 3_ 9: Rãnh làm nguội 76 Hình 3_ 10: Nhập chi tiết gia công lõi khuôn 79 Hình 3_ 11: Mơ gia công lần 80 Hình 3_ 12: Mơ gia cơng lần 82 96 Hình 3_ 13: Mơ gia cơng lần 83 Hình 3_ 14: Mơ gia cơng lần 84 Hình 3_ 15: Các hình mơ gia cơng cho phần hốc 85 97 ... tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/ CAM thiết kế chế tạo khn mẫu xác? ??.Với mục tiêu đạt ngiên cứu công cụ hỗ trợ thiết kế lập trình gia cơng khn máy phay CNC Mục tiêu nghiên cứu - Ứng dụng công... công bề mặt khuôn chi tiết khn mẫu Do việc nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ CAD/ CAM vào thiết kế, tính tốn, mơ gia cơng khn mẫu xác cần thiết Phân tích lựa chọn số phần mềm CAD/ CAM thơng dụng để có... với phần mềm CATIA V5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/ CAM VÀ SỰ CẦN THIẾT ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG KHN MẪU CHÍNH XÁC 1.1 Giới thiệu CAD/ CAM 1.1.1 Sơ lƣợc lịch