4.
4.1. Phân tích và lựa chọn chi tiết:
55
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
4.1.1. Lựa chọn chi tiết
Các chi tiết gia công trên máy CNC thì yêu cầu độ chính xác cao và độ nhám bề mặt thấp, do đó không thể gia công được trên các may công cụ thông thường. Gồm các chi tiết:
Chi tiết là một bộ phận chính của các khuôn dập, khuôn dập vuốt, khuôn đúc, khuôn ép,... để tạo ra các sản phẩm nhựa, composite hoặc các sản phẩm cơ khí,...
Chi tiết có hình dạng bề mặt phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao như: Turbin thủy lực, khí nén, chân vịt tàu thủy,....
Chi tiết yêu cầu độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, yêu cầu phải tích hợp nhiều bước công nghệ trên một nguyên công khi thực hiện gia công chế tạo. Với đồ án CAD/CAM này em chọn thiết kế chi tiết và quy trình gia công cho “Khuôn đúc nắp ổ điện ” 1. 2. 3. 4. 4.1. 4.1.1.
4.1.2. Phân tích chi tiết:
Chi tiết được sản xuất từ vật liệu nhựa,do đó khuôn là khuôn ép mẫu nhựa,được sản xuất từ vật liệu nhựa là ABS ( Acrylon Butadiene Styrence Plastics). Đây là loại vật liệu nhựa có độ bền trung bình, giá thành không cao, thuộc loại nhựa dẻo.
Cấu tạo gồm3 đơn phân tử Acrylonnitrile, Butadiene, Styrence chính các phân tử này ảnh hưởng đến tính chất của ABS: Tính cứng, tính bền với nhiệt độ và hóa chất là do Acrylonnitrile, tính dễ gia công, tính bền là do Styrene, độ dẻo độ dai và độ va đập là do Butadiene.Cấu trúc vật liệu ABS.
Theo thông số kỹ thuật tra bảng thì vật liệu ABS có độ co rút là 0. 4 đến 0.7% và Mật độ là 1,06 g/cm2
. Do tính chất này nên khi làm khuôn chúng ta phải kể đến độ co rút của vật liệu nhưa, để sản phẩm sau khi được ra thỏa mãn được yêu cầu đề ra.Nhiệm vụ thiết kế đặt ra là thiết kế bộ khuôn để ép ra sản phẩm “Tách trứng” trên. Và bộ khuôn hai tấm có hai phần khuôn trên và khuôn dưới. Khuôn 2 tấm là khuôn có các kênh dẩn cùng nằm trên một mặt
56
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
phẳng. Khuôn hai tấm là loại khuôn phổ biến nhất. So với khuôn ba tấm thì khuôn hai tấm đơn giản hơn, rẻ hơn và có chu kỳ ép phun ngắn hơn.
2 2.2
2.2.1
4.2. Giới thiệu phần mềm Creo Parametric 5.0:
Creo Parametric là một trong những phần mềm CAD/CAM nổi tiếng của công ty Parametric Technology Corporation (PTC). Được nâng cấp lên từ phiên bản Pro/E với giao diện được thay đổi gần như hoàn toàn để người dùng có thể thao tác dể dàng hơn. Đây là phần mềm thiết kế theo tham số, có nhiều tính năng mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE. Với Creo Parametric 5.0 người dùng có thể thiết kế, tạo khuôn, lập trình gia công CNC và lập mô hình mô phỏng được tất cả các chi tiết hay vật thể.
Các module của phần mềm Creo Parametric:
57
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
- Thiết kế sản phẩm: Người dùng có thể thiết kế được tất cả các sản phẩm từ
đơn giản bằng các công cụ: Extrude, Revolve, Sweep đến phức tạp bằng các lệnh: Blend, Warp, Section Sweep, Sweep Blend,…Hơn nữa, Creo 5.0 còn hỗ trợ thiết kế sản phẩm theo tham số để tạo mô hình các chi tiết máy tiêu chuẩn một cách nhanh chóng. Ngoài ra cũng như các phần mềm 3D khác,
Creo 5.0 cho phép chỉnh sửa lại thông số thiết kế trong từng bước và cập nhật tự động cho các bước tiếp theo.
- Thiết kế khuôn: Creo 5.0 mô phỏng các quá trình lắp khuôn và tách khuôn tạo sản phẩm. Sau khi thiết kế xong chi tiết mẫu, Creo 5.0 cho phép chúng ta tính toán độ co rút của vật liệu, tự động thiết kế hình dạng lồng khuôn cho chi tiết mẫu và mô phỏng quá trình tách khuôn với chức năng Mold Cavity.
- Lập trình gia công CNC: Với sự hỗ trợ của phần mềm Creo 5.0, việc lập trình gia công CNC thật sự linh hoạt hơn và dễ dàng hơn, người dùng có thể lựa chọn nhiều kiểu Phay khác nhau để gia công ra chi tiết: Profile, Pocketing, Face, Roughing, Reroughing, Finishing và khắc chữ bằng Engraving. Người dùng cũng có thể Tiện mặt ngoài, mặt đầu, tiện lỗ, rãnh, ren,…trên các bề mặt tròn xoay một cách dễ dàng.
- Mô phỏng động học (motion) và động lực học (simulation): Với chức năng mô phỏng động, Creo 5.0 giúp người dùng lắp ráp các chi tiết thành 1 sản phẩm hoàn chỉnh, sau đó tạo các khớp nối giữa các chi tiết giúp cho mô hình có thể chuyển động. Ngoài ra, Creo 5.0 còn có khả năng kiểm nghiệm ứng suất, chuyển vị, biến dạng tuyến tính và phi tuyến, xác định và dự đoán khả năng phá hủy vật liệu.
- Xuất bản vẽ 2D: Cũng như các phần mềm vẽ khác, Creo cung cấp module tạo các hình chiều đứng, bằng hay cạnh,… từ mô hình 3D của chi tiết. Ngoài ra phần mềm còn cung cấp các kí hiệu có sẵn như độ nhám, các kí hiệu dung sai hình học và vị trí,… điều đó không những góp phần làm bản vẽ trở nên đẹp hơn, sáng sủa hơn mà còn giải phỏng sức lao động con người.
Ưu điểm của phần mềm Creo Parametric:
- Creo Parametric dễ dàng thao tác sử dụng với một giao diện đẹp mắt, mang tính khoa học, hợp lý và thân thiện.
- Creo
cho đến phức tạp.
- Các chi tiết được thiết
dạng các tham số. Vì vậy, dễ dàng thay đổi, chỉnh sửa được, tất cả được liệt kê trong Model Tree hiển thị cùng với màn hình thiết kế chi tiết. - Creo
tự động, một tính năng rất thông minh không phải phần mềm nào cũng có, đã làm tăng năng xuất thiết kế rất nhiều.
- Phần mềm Creo Parametric có khả năng hiển thị chi tiết ở nhiều dạng như dạng khung dây, khối rắn, cho phép tắt mở các nét khuất để dễ dàng quan sát và xử lý chúng.
- Người sử dụng phần mềm Creo Parametric có thể thiết kế chi tiết
phức tạp dưới dạng các bề mặt bao quanh chi tiết rồi sau đó có thể tạo phần vật thể khối một cách dễ dàng.
- Đặc biệt, Creo Parametric có thêm
chi tiết, có thể thiết kế các chi tiết có hình dạng phức tạp với những thao tác rất đơn giản.
- Phần mềm Creo Parametric có khả
yếu tố kỹ thuật của chi tiết và hiển thị rõ ràng cho người sử dụng dễ quan sát theo dõi.
- Phần mềm Creo Parametric có khả năng mô phỏng quá trình gia công chi tiết trên máy CNC giúp người làm công nghệ có thể quan sát và phòng ngừa trước những sự cố có thể xảy ra khi gia công.
- Phần mềm Creo Parametric có khả năng tạo ra dữ liệu điều khiển quá trình gia công để giao tiếp với máy gia công điều khiển chương trình (CNC) hoặc tạo ra dữ liệu theo định dạng kiểu STL (Stereo Litho Graphy) giao tiếp với các loại máy tạo mẫu nhanh cho ra hình dạng hoặc mô hình thật của sản phẩm.
- Phần mềm Creo Parametric có khả năng tăng tốc độ thiết kế bằng cách cho phép người sử dụng tự tạo cho mình các phím tắt để dễ dàng gọi các lệnh trong quá trình thiết kế.
59
4.3. Quy trình gia công
4.3.1. Khả năng công nghệ
Máy phay CNC có khả năng cắt gọt kim loại khá đa dạng nhờ được điều kiển bởi hệ thống máy tính thông qua các ngôn ngữ lập trình được mã hóa để máy có thể hiểu được. Dao cắt có thể di chuyển theo đường thẳng, đường tròn, ngang dọc
– lên xuống hay di chuyển trong không gian 3D. Máy càng nhiều trục thì các biên dạng gia công càng đa dạng hơn bao gồm cả biên dạng undercut…
Một máy phay CNC 3 trục thông thường có thể đảm nhận các công việc như: Phay, khoan, taro, doa, khoét, xọc… với độ chính xác cao. Ngoài ra, đôi khi máy phay cnc còn được dùng để đo khoảng cách với độ chính xác hơn hẳn những loại thước thông thường. Không như máy phay cơ, máy phay CNC có thể thay đổi dao tự động nên quá trình gia công các biên dạng khác nhau có thể thực hiện liên tục giúp rút ngắn thời gian gia công mà độ chính xác lại cao hơn nhiều.
1. 2. 3. 4. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.4.1. 4.4.2. Chọn máy
a. Lựa chọn máy phay: EMCO CONCEPTMILL- 450:
Hình 4.2. Máy EMCO CONCEPTMILL- 450 c. Thông số kỹ thuật:
60
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
Không gian làm việc của máy
Giới hạn không gian làm việc theo phương X Giới hạn không gian làm việc theo phương Y Giới hạn không gian làm việc theo phương Z Khoảng làm việc hiệu quả theo phương Z
Bàn máy và dao
Kích thước bàn máy Thời gian thay dao Đường kính dao lớn nhất Chiều dài lớn nhất của dao
Thông số khác
Công suất máy
Tốc độ quay trục chính Nguồn cung cấp
Tổng trọng lượng máy Số trục
Các hệ điều khiển dùng trong máy
4.4.3. Phân tích khả năng công nghệ để gia công khuôn chi tiết :
Theo nguyên tắc chung nguyên công thì quy trình công nghệ thực hiện trên máy
61
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
phay CNC. Dựa vào nguyên tắc trên ta phân loại phương án gia công theo các đặc điểm sau:
-Nguyên công: khuôn dưới nắp ổ cắm điện
-Gia công nhiều vị trí ứng với nhiều bước công nghệ. -Gia công bằng nhiều loại dao khác nhau.
-Phương pháp gia công tuần tự.
-Vật liệu và yêu cầu: vật liệu sử dụng thép C45 có + Giới hạn bền δb = 610 MN/m + Giới hạn chảy δc = 360 MN/m + Độ cứng HB = 190HB
Đây là vật liệu thông dụng sử dụng trong chế tạo các tấm khuôn, lòng khuôn và lõi. Loại vật liệu này phù hợp với các dạng gia công cắt gọt. Độ cứng 190HB, cũng có thể tăng độ cứng bề mặt bằng cách tôi là nguội trong dung dịch dầu.
Phôi thường là các tấm khuôn đã qua các bước xử lý cắt gọt bề mặt, thường chúng ta mua tấm khuôn tiêu chuẩn từ các nhà sản xuất về gia công. Ở đây ta sử dụng phôi đã qua gia công cắt gọt, kích thước phôi là 120 x 68 x 40 (mm). Các bề mặt xung quanh đã đạt kích thước và ta sẽ gia công phần lòng khuôn.
Các bề mặt gia công đạt yêu cầu Ra = 1.25
62
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
Hình 4.4.3 gia công nửa khuôn dưới
Kích thước phôi (mm): Dài x Rộng x Cao = 120 x 68 x 40 . Giả sử kích thức phôi đã đạt, chuẩn tinh mặt đáy đã có, ta chỉ gia công lòng khuôn.Với nguyên công này chúng ta chỉ thực hiện một nguyên công duy nhất trên máy phay ba trục. Nguyên công này gồm nhiều bước công nghệ như sau
CÁC BƯỚC Bước 1 Bước2 Bước 3 Bước 4 Bước 5 Bước 6 Bước 7
Gá đặt phôi cho quá trình gia công
Từ hình dạng của chi tiết, để đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật đặt ra, ta chọn chuẩn thô là mặt đáy để gia công hai mặt bên trước sau đó lấy mặt bên này làm chuẩn tinh để gia công mặt đáy thì sẽ đảm bảo độ vuông góc giữa mặt đáy và mặt bên, các bề mặt còn lại được gia công bằng cách chọn chuẩn là các mặt bên và mặt đáy.
Chi tiết được gia công chỉ qua một lần gá đặt (hay một nguyên công), bao gồm nhiều bước công nghệ.
Các bề mặt gia công đạt yêu cầu Ra = 1.25 hay cấp độ bóng là 7. Sơ đồ gá đặt cho tất cả các bước như hình 3-2
Hình 4.4.3.1 gá đặt phôi cho quá trình gia công:
63
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
Bước 1: Phay mặt đầu
Hình 4.4.3.2 Sơ đồ định vị và gá đặt
Bước 2: Phay biên dạng ngoài
Hình 4.4.3.3 Sơ đồ định vị và gá đặt
Bước 3: Phay biên dạng trên:
Hình 4.4.3.5: Sơ đồ cố định và gá đặt Bước 4: Phay bề mặt trên
64
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
Hình 4.4.3.6: Sơ đồ định vị và gá đặt
Bước 5: Khoan 2 lỗ phi 5
Hình 4.4.3.7: Sơ đồ định vị và gá đặt
Bước 6: Phay 2 lỗ bậc phi 7
Hình 4.4.3.8: Sơ đồ định vị và gá đặt
65
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
CHƯƠNG 5: CHỌN DAO VÀ CÁÁ́C THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
5.1. Chọn dao và thông số công nghệPhay thô và phay tinh mặt số 1 Phay thô và phay tinh mặt số 1
Phay mặt đầu chọn dao ASX445-063A04R của hãng MITSUBISHI có thông sô kỹ thuật được cho ở bảng sau:
Hình 5.1- Bảng thông số kích thước dao phay mặt đầu
66
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
Hình 5.2- Bảng Chế độ cắt dao phay mặt đầu
Dựa vào bảng trên ta chọn lưỡi dao F7030 vì vật liệu làm khuôn ta chọn là thép C45 có độ cứng 190HB
Các thông số công nghệ: +Lượng ăn dao ngang:
ae = 0.25D1 = 0,25.63=15,75 mm +Lượng dư gia công:
Phay thô Zn=0.5mm Phay tinh Zn=0 mm + Vận tốc cắt: Phay thô Vc = 200 m/phút Phay tinh Vc = 250 m/phút + Vận tốc trục chính: n = Vc .1000 ( vong/phut) πD
áp dụng công thức trên ta tính được : phay thô : n = 1011 v/p
phay tinh: n = 1264 v/p
67
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
với D = 63
Phay thô: fz = 0.20 mm/răng Phay tinh: fz = 0.08 mm/răng + Vận tốc chạy dao:
Vf = fz . n . Z(mm/phút)
Phay thô: Vf = 0,2.1011.4 = 808 mm/phút Phay tinh: Vf = 0,08.1264.4 = 405 mm/phút - Dao phay thô:
- Dao phay tinh:
68
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
a) Thông số phay thô b) Thông số phay tinh Hình 5.3: Dao và thông số công nghệ
Hình 5.4 Phay mặt đầu
69
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
5.2. Chọn dao và thông số công nghệ phay biên dạng ngoài
Hình 5.5- Bảng thông số kích thước dao phay ngón
Hình 5.6- Bảng chế độ cắt dao phay ngón
70
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
Thô:
- Chọn dao chọn dao MSJHD D2000 gia công biên dạng ngoài - Tốc độ cắt Vf=150 mm/ph
- Vận tốc trục chính : n=600 vg/ph
- Lượng chạy dao răng :fz = 0.0625 mm/răng. - Lượng chạy dao phút :Vc =37,7 m/ph
Tinh :
- Với dao là MSJHD D800 gia công tinh - Tốc độ cắt Vf=230 mm/ph
- Vận tốc trục chính : n=1500 vg/ph
- Lượng chạy dao răng :fz = 0.038 mm/răng. - Lượng chạy dao phút :Vc =37,7 m/ph.
Dao phay thô : D=20mm.
Dao phay tinh : D=8mm
71
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
a) Thông số dao phay thô b) Thông số dao phay tinh Hình 5.7: Dao và thông số công nghệ
Hình 5.8: Phay biên dạng ngoài
72
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
5.3. Chọn dao và thông số công nghệ phay biên dạng trên Chọn dao phay ngón có đường kính D = 1mm
Hình 5.9a-Bảng thông số kích thước dao phay ngón
Hình 3.9b-Bảng chế độ cắt dao phay ngón Chọn dao chọn dao VC2JS D100 gia công biên dạng trên .
- Tốc độ cắt Vf=20 m - Vận tốc trục chính : n=5700 vg/ph
- Lượng chạy dao răng :fz = 0.00175 mm/răng.
73
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
- Lượng chạy dao phút :Vc =17.9 m/ph
Hình 5.10: Dao và thông số công nghệ
Hình 5.11 Phay biên dạng trên
74
SVTH: CHẾ THANH LUẬN 15CDT2
5.4. Chọn dao và thông số công nghệ phay bề mặt trên.
Bán tinh : Chọn dao là MSJHD D800 gia công biên dạng trên. - Tốc độ cắt Vf=230 mm/p