Khi chọn chuẩn để gia công chi tiết mấy phải xác định cho nguyên công đầu tiên và cho các nguyên công tiếp theo. Thông thường chuẩn dùng ở nguyên công đầu tiên trong quá trình gia công chi tiết máy là chuẩn thô, chuẩn dùng ở nguyên công tiếp theo là chuẩn tinh.
Mục đích của việc chọn chuẩn là đểđảm bảo hai yêu cầu: + Chất lượng của chi tiết trong quá trình gia công. + Nâng cao năng suất và giảm giá thành sản phẩm.
Chuẩn thô là chuẩn chưa gia công và được sử dụng ở nguyên công đầu tiên. Việc chọn chuẩn thô có ý nghĩa quyết định đối với quá trình công nghệ, nó ảnh hưởng đến những nguyên công sau và đến độ chính xác gia công của chi tiết. Vì vậy khi chọn chuẩn thô phải đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt sẽ gia công và đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt [3].
Để đảm bảo sau khi gia công đạt được các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết, lựa chọn chuẩn tinh để gia công hợp lý là rất quan trọng. Với chi tiết dạng trục nói chung và chi tiết trục vít nói riêng đề tài đưa ra một số phương án lựa chọn chuẩn tinh như sau:
a. Phương án 1: Chuẩn tinh là hai lỗ tâm
Khi dùng hai lỗ tâm làm chuẩn tinh sẽ khống chế 5 bậc tự do. Phương án này có ưu điểm là có thể gia công tất cả các mặt ngoài, phay rãnh then, then hoa, ren trên trục mà vẫn đảm bảo độ chính xác cao về vị trí tương quan và không có sai số chuẩn cho các kích thước đường kính các cổ trục
Hình 3.2. Sơ đồ định vị gia công trục vít bằng hai lỗ tâm
Tuy nhiên phương án này có nhược điểm là độ cứng vững kém, khi cắt ở tốc độ cao sẽ gây rung động ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Ngoài ra sẽ có sai số
chuẩn theo chiều dài trục nếu như mũi tâm cốđịnh là mũi tâm cứng và gia công các bậc trục theo phương pháp chỉnh sẵn dao để tự động đạt kích thước. Để khắc phục các nhược điểm trên thì trên thực tế khi gia công có thể sử dụng luynet và mũi tâm tùy động. Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện và giá thành thấp.
b. Phương án 2 : Chuẩn tinh là mặt trục ngoài kết hợp với lỗ tâm
Khi dùng bề mặt ngoài kết hợp với lỗ tâm làm chuẩn tinh sẽ khống chế 5 bậc tự do. Phương án này có ưu điểm độ cứng vững khi gia công tốt, dễ dàng thao tác. Tuy nhiên phương án có nhược điểm là có sự hạn chế về sự chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt.
Hình 3.3. Sơ đồ định vị gia công trục vít bằng mặt ngoài và lỗ tâm
c. Phương án 3: Chuẩn tinh là mặt ngoài của trục
Biện pháp thực hiện có thể là cặp trên mâm cặp 3 chấu, 4 chấu hoặc gá trên khối V tuỳ theo bề mặt gia công là các bề mặt tròn xoay hay các bề mặt có vị trí tương quan so với đường tâm trục.
Hình 3.4. Sơ đồ định vị gia công trục vít bằng mặt ngoài trục
Khi định vị bằng mâm cặp 3 hoặc 4 chấu thì độ cứng vững khi gia công không đảm bảo do chi tiết có chiều dài lớn. Khi định vị mặt ngoài trục 4 bậc tự do thì nhược điểm là có sự hạn chế khi gia công các bề mặt trụ ngoài.
Nhận xét: Cả ba phương án định vị khi gia công trên đều có ưu nhược điểm khác nhau. Tuy nhiên theo như đề tài đã phân tích ở trên thì phương án 1 có nhiều ưu
điểm và phù hợp với chi tiết trục vít cần gia công. Do đó Đề tài lựa chọn phương án chọn chuẩn tinh là hai lỗ tâm để thực hiện các nguyên công chính gia công chi tiết.
3.3.2. Trình tự các nguyên công
Quy trình công nghệ gia công cơ chi tiết là một bài toán nhiều phương án. Lời giải cụ thể phục thuộc vào rất nhiều yếu tố như đặc tính kĩ thuật của sản phẩm, tính năng sử dụng của nó, loại phôi, điều kiện sản xuất, quy mo sản xuất và rất nhiều yếu toó khác. Tuy vậy việc thiết kế các quá trình công nghệ gia công cơ và trình tự gia công các bề mặt của chi tiết cũng có những nguyên tắc cơ bản mà nếu không tuân thủ sẽ dẫn đến những sai xót nghiêm trong.
Trên cơ sở các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết, đề tài đưa ra trình tự gia công chi tiết như sau:
Nguyên công I: Khỏa mặt đầu, khoan hai lỗ tâm.
Nguyên công II: Tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh Ф32, Ф38.
Nguyên công III: Tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh Ф50.
Nguyên công IV: Phay then hoa.
Nguyên công V: Gia công rãnh vít trên máy CNC.
Nguyên công VI. Nhiệt luyện, mài.
Nguyên công VII. Khoan, tiện lỗ, tiện ren (taro) M24x2.
Nguyên công VIII. Tổng kiểm tra.
3.4. Thiết kế nguyên công
3.4.1. Nguyên công I: Khỏa mặt đầu và khoan hai lỗ tâm
a. Chọn sơ bộ máy gia công
Chọn máy FXLZD 160Cx16 [11] của Đức với các thông số kỹ thuật của máy: - Đường kính gia công: 20÷160mm
- Chiều dài phôi max: 1600mm - Số trục chính: 04
- Công suất các động cơ: 14,5 kw - Tốc độ truc dao phay: 112÷224v/ph
- Khối lượng: 3500kg
Dụng cụ được sử dụng trong nguyên công này là dao phay mặt đầu lắp ghép mảnh hợp kim BK6 (4.95[11]) để khỏa mặt đầu và mũi khoan lỗ tâm. Các thông số về kích thước dao phay:
D = 100(mm); B=50mm, d = 32(mm); Z = 8
b. Lập sơ đồ gá đặt
Hình 3.5. Sơ đồ định vị nguyên công khỏa mặt, khoan tâm
Sơđồđịnh vịđược giới thiệu trên hình 3.5 Chi tiết được định vị 4 bậc tự do bằng 2 khối V ngắn. Hướng lực kẹp được thực hiện từ trên xuống.
3.4.2. Nguyên công II: Tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh Ф32, Ф38
a. Chọn sơ bộ máy gia công
Chọn máy tiện T620 của Việt Nam sản xuất với các thông số kỹ thuật [11]: - Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công trên thân máy: 400mm - Khoảng cách hai đầu tâm lớn nhất: 1400mm
- Chiều dài lớn nhất tiện được: 1330mm
- Số cấp tốc độ trục chính: 24 (12,5÷2000v/ph) - Độ côn trục chính: NO5
- Số dao lắp được trên đài dao: 4 - Khối lượng máy: 2400kg
- Kích thước bao của máy: 2522/2812/3212mm Tra bảng 4.3 [11] chọn loại dao tiện vật liệu T15K6
b. Lập sơ đồ gá đặt
Sơđồđịnh vị tiện bán tinh và tiện tinh Ф32, Ф38 được giới thiệu như trên hình 3.6.
Hình 3.6. Sơ đồ định vị khi tiện Ф32, Ф38
Sơđồđịnh vị 5 bậc tự do bằng hai mũi tâm với tốc truyền mô men xoắn, trong quá trình gia công có sử dụng luynet đỡ nhằm đảm bảo độ cứng vững cho chi tiết
3.4.3. Nguyên công III: Tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh Ф50
a. Chọn sơ bộ máy gia công: Như nguyên công 2
b. Lập sơ đồ gá đặt:
Sơ đồđịnh vị cũng như nguyên công 2, định vị 5 bậc tự do bằng hai mũi tâm với tốc truyền mô men xoắn, trong quá trình gia công có sử dụng luynet đỡ nhằm đảm bảo độ cứng vững cho chi tiết.
Hình 3.7. Sơ đồ định vị khi tiện Ф50 3.4.4. Nguyên công IV: Phay then hoa
Chọn máy phay 5350A [11] với các thông số kỹ thuật: - Đường kính gia công lớn nhất: 150mm
- Khoảng cách giữa các mũi tâm: 1500mm - Đường kính dao phay lớn nhất: 150mm - Chiều dài phay lớn nhất: 675mm - Số rãnh then hoa: 4÷36
- Số vòng quay của tục chính dao phay: 80÷250v/ph - Số cấp tốc độ trục chính: 6
- Lượng chạy dao của chi tiết: 0,63÷5mm
- Công suất động cơ dao phay: 7,5kW - Kích thước bao của máy: 2335x1550
b. Lập sơ đồ gá đặt
Hình 3.8. Sơ đồ định vị phay rãnh then hoa 3.4.5. Nguyên công V: Gia công rãnh vít trên máy CNC
a. Chọn sơ bộ máy gia công
Trung tâm tiện Maxxturn65
- Máy tiện CNC 6 trục: x = 260 mm; z1 = 610 mm; z2 = 580 mm; y = 80 (±40) mm; C1 = 0 ÷ 3600; C2 = 0 ÷ 3600
- Hệđiều khiển: Sinumerik; Shopturn - Công suất 38 kVA
- 12 ổchứa dao
- Trục chính 1 điều khiển tốc độ vô cấp từ 0 đến 5000 vòng/phút; Trục chính 2 từ 0 đến 7000 vòng/phúts
- Có khảnăng phay trên máy tiện. - Hệ thống kẹp chặt bằng thủy lực
b. Lập sơ đồ gá đặt
Hình 3.9. Sơ đồ định vị gia công rãnh vít 3.4.6. Nguyên công VI. Nhiệt luyện, mài
a. Chọn sơ bộ máy gia công
Chọn máy mài SA315 của Đức [11] với các thông số cơ bản: - Đường kính lớn nhất gia công được: 315mm
- Chiều dài lớn nhất gia công được: 1500mm - Đường kính lớn nhất của đá mài: 350mm - Tốc độ trục chính: 22-500 vòng/phút - Tốc độđá lớn nhất: 1500 vòng/phút - Bước tiến bàn máy: 0.05 – 4 m/phút
- Công suất động cơ chính: 16kW, khối lượng máy: 5100kg
b. Lập sơ đồ gá đặt
3.4.7. Nguyên công VII. Khoan, tiện lỗ, tiện ren
a. Chọn sơ bộ máy gia công: Như nguyên công 2, mũi khoan, dao tiện vật liệu T15K6
b. Lập sơ đồ gá đặt
Hình 3.11. Sơ đồ định vị gia công lỗ ren 3.4. Một số hình ảnh gia công chi tiết trục vít trong thực tế
Hình 3.12. Gia công rãnh vít bằng trung tâm NT4300DCG
Hình 3.13. Công đoạn mài và kiểm tra sản phẩm
( Nguồn: Công ty TNHH Thiên Thành)
Kết luận: Quy trình công nghệ để gia công chi tiết trục vít được giới thiệu ở trên đây chỉ là một trong những phương án gia công hợp lý có thểứng dụng để sản xuất chứ không phải là một phương án tối ưu. Để có được phương án tối ưu thì ngoài quy trình hợp lý còn cần phải có những công trình nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của các chế độ cắt và các yếu tố khác đến chất lượng khi gia công. Khi đó, nếu đưa vào sản xuất thì mới đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật cũng như tối ưu trong giá thành sản phẩm.
Chương 4
ỨNG DỤNG MỀM CATIA TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG TRỤC VÍT 4.1. Lịch sử phát triển của phần mềm CATIA
CATIA (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application) có nghĩa là “ Xử lý tương tác trong không gian ba chiều có sự hỗ trợ của máy tính”,. CATIA là một bộ phần mềm thương mại phức hợp CAD/CAM/CAE được hãng Dassault Systemes (Pháp) phát triển và IBM là nhà phân phối trên toàn thế giới. Nó được viết bằng ngôn ngữ lập trình C++ và là nền tảng đầu tiên của bộ phần mềm quản lý toàn bộ một chu trình sản phẩm của hãng Dassault
Phiên bản mới nhất hiện nay là CATIA V6R2011x bao gồm rất nhiều các module để giải quyết hàng loạt các bài toán lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: xây dựng, cơ khí, tựđộng hóa, công nghiệp ô tô, tàu thủy và cao hơn là công nghiệp hàng không. Nó giải quyết công việc một cách triệt để, từ khâu thiết kế mô hình CAD, đến khâu sản xuất dưa trên cơ sở CAM và khả năng phân tích tính toán, tối ưu hóa lời giải dựa trên chức năng CAE của phần mềm CATIA.
Phần mềm này được viết vào cuối những năm 1970 và đầu 1980 để phát triển máy bay chiến đấu Mirage của Dassault, sau đó được áp dụng trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô, đóng tàu và các ngành công nghiệp khác. Kiến trúc sư Frank Gehry đã sử dụng nó để thiết kế các Bảo tàng Guggenheim Bilbao và Walt Disney Concert Hall.
CATIA bắt đầu được hãng sản xuất máy bay Avions Marcel Dassault - Pháp phát triển, vào thời điểm đó nó là khách hàng của các phần mềm CADAM CAD. Lúc đầu phần mềm tên là CATI (Conception Assistée Tridimensionnelle Interactive - tiếng Pháp nghĩa là Thiết kế ba chiều được máy tính hỗ trợ và có tương tác) nó đã được đổi tên thành CATIA năm 1981, khi Dassault tạo ra một chi nhánh để phát triển bán các phần mềm và ký hợp đồng không độc quyền phân phối với IBM.
Năm 1984, Công ty Boeing đã chọn CATIA là công cụ chính để thiết kế 3D, và trở thành khách hàng lớn nhất. Năm 1988, CATIA phiên bản 3 đã được chuyển từ các máy tính Mainframe sang UNIX. Năm 1990, General Dynamics/Electric
Boat Corp đã chọn CATIA như là công cụ chính thiết kế 3D, thiết kế các tàu ngầm hạt nhân của Hải quân Hoa Kỳ. Năm 1992, CADAM đã được mua từ IBM và các năm tiếp theo CADAM CATIA V4 đã được công bố. Năm 1996, nó đã được chuyển từ một đến bốn hệ điều hành Unix, bao gồm IBM AIX, Silicon Graphics IRIX, Sun Microsystems SunOS và Hewlett-Packard HP-UX.
Năm 1998, CATIA V5 - một phiên bản viết lại hoàn toàn CATIA đã được phát hành với sự hỗ trợ cho UNIX Windows NT và Windows XP từ 2001. Từ năm 2002 trở lại đây, một loạt các phiên bản Version V5R8 đến V5R16 ra đời với các tính năng mới và các ưu điểm vượt trội trợ giúp ngày càng đắc lực hơn cho các công ty trong việc thiết kế và chế tạo sản phẩm. Trở thành một phần mềm công nghiệp không thể thiếu được trong các công ty công nghiệp hàng đầu trên thế giới.
Năm 2008, Dassault công bố CATIA V6 hỗ trợ cho các hệ điều hành Windows, các hệđiều hành không phải Windows không được hỗ trợ nữa.
Phần mềm công nghiệp CATIA được ứng dụng rộng rãi tại các hãng sản xuất công nghiệp lớn trên thế giới như hãng sản xuất máy bay Boing; Hãng ô tô Ford (Mỹ); BMW(Đức); Nissan, Toyota (Nhật Bản); cũng như nhiều công ty khác ở nhiều nước phát triển trên thế giới. Hiện tại với hơn 170 modul được tích hợp, đủđể đáp ứng tất cả nhu cầu sử dụng trong tất cả các ngành nghề như cơ khí, ô tô, hàng không, kiến trúc, điện tử, hệ thống đường ống...Và các module này có thể mua riêng để có thể phù hợp với đặc điểm từng ngành nghề cụ thể.
4.2. Cấu trúc phần mềm
Hiện nay phần mềm CATIA có rất nhiều phiên bản khác nhau. Trong luận văn này tôi sử dụng bản V5R20 để thiết kế và lập trình mô phỏng gia công.
Phần mềm này được thiết kế với cấu trúc phân thành nhiều Module với các chức năng của các Module phục vụ cho các công việc khác nhau trong thiết kế, phân tích, lắp ráp, chế tạo cũng như mô phỏng, xuất bản vẽ chi tiết 2 chiều. Tất cả các Module đều sẽ sử dụng thống nhất một cơ sở dữ liệu và dễ dàng chuyển qua lại giữa các Module khi thiết kế.
Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống CAD/CAM/CAE trong CATIA 4.2.1. Một số module chính sử dụng trong thiết kế (CAD)
* Mechanical Design: Là phần chuyên về thiết kế sản phẩm của CATIA. Nó bao gồm nhiều Module với các chức năng khác nhau. Sau đây là một số Module cơ bản và chức năng của chúng.
Hình 4.2. Module thiết mechanical design và shape
- Part Design: Module thiết kế Solid, tạo các chi tiết khối rắn Solid.
- Assembly Design: Module lắp ráp các chi tiết thành một cụm sản phẩm hay một sản phẩm hoàn chỉnh. CATIA Mechanical Design (Chứa các Module thiết kế, lắp ráp, mô phỏng động, tạo khuôn ...v.v.)
Analysis & Simulation
(Chứa các Module phân tích phần tử hữu hạn FEM) Machining NC (Chứa các Module tạo chu trình gia công trên các máy
- Drafting: Module tạo các bản vẽ 2 chiều một cách tựđộng với cơ sở là các