ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CAD CAM CNC Tên đề tài Thiết Kế Và Mô Phỏng Cơ Cấu Thiết Kế, Mô Phỏng Gia công Cửa Nâng Hạ Khuôn Hũ Matsu 2300ml

Phần mềm CAD gồm có các chương trình thiết kế đồ hoạ,chương trình ứng dụng hổ trợ các chức năng kỹ thuật cho người sử dụng như:phân tích lực ứng suất của các bộ phận, phản ứng động lực h

GIỚI THIỆU CHUNG

Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC

CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing) là thuật ngữ chỉ việc thiết kế và chế tạo được hổ trợ bởi máy tính Công nghệ CAD/CAM sử dụng máy tính để thực hiện một số chức năng nhất định trong thiết kế và chế tạo Công nghệ này đang được phát triển theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất, CAD/CAM sẽ tạo ra một nền tảng công nghệ cho việc tích hợp máy tính trong sản xuất.

CAD (Computer Aided Design) là việc sử dụng hệ thống máy tính để hổ trợ trong xây dựng, sửa đổi, phân tích hay tối ưu hoá Hệ thống máy tính bao gồm phần mềm và phần cứng được sử dụng để thực thi các chức năng thiết kế chuyên ngành Phần cứng CAD gồm có: máy tính, cổng đồ hoạ, bàn phím và các thiết bị ngoại vi khác Phần mềm CAD gồm có các chương trình thiết kế đồ hoạ, chương trình ứng dụng hổ trợ các chức năng kỹ thuật cho người sử dụng như: phân tích lực ứng suất của các bộ phận, phản ứng động lực học của các cơ cấu, các tính toán truyền nhiệt và lập trình bộ điều khiển số.

CAM (Computer Aided Manufacturing) là việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp hay gián tiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất

CNC (Computer Numerical Controlled): Trước đây các chương trình điều khiển NC đều phải thực hiện thông qua băng đục lỗ, điều khển phải có bộ lọc để giải mã cung cấp các tín hiệu điều khiển cho các trục máy với cách này có nhiều hạn chế, mất thời gian, các chương trình phải viết lại và dung lượng bé.Chương trình CNC đã khắc phục được các nhược điểm đó bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ Cho đến nay, CNC đã xuất hiện trong hầu hết các ngành công nghiệp, đây là lĩnh vực có sự kết hợp chặt chẽ giữa máy tính và máy công cụ.

Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong việc thiết kế sản phẩm

Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu của khoa học kỷ thuật vào quá trình sản xuất rất mạnh mẽ.Thay vào việc phải công nhân phải trực tiếp đứng điển đã được thay thế bằng máy CNC Ứng dụng CAD/CAM/CNC để tổ chức sản xuất kèm theo đó là các phần mềm ứng dụng để lập trình và điều khiển máy.

Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trong chương trình phần mềm Giúp tránh được những sai sót có thể xảy ra. Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể coi là một tiêu chí đánh giá sự phát triển của nền công nghiệp Hiện nay, các sản phẩm trong các ngành công nghiệp được chế tạo bằng việc sử dụng các hệ thống khuôn mẫu khác nhau Sản phẩm khuôn mẫu thuộc loại sản phẩm Cơ - Tin - Điện tử (Mechatronics) kỹ thuật cao, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào công nghiệp khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau:

 Hoàn thiện và phát triển phần cứng điều khiển số CNC, phát triển phần mềm theo hướng: đơn giản trong lập trình, tích hợp nhiều tính năng và giao diện linh hoạt, thuận lợi

 Xây dựng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE trợ giúp trong thiết kế và chế tạo khuôn mẫu Hướng phát triển của hệ thống tích hợp CAD/CAM là sẽ bổ sung các mô hình thiết kế, cập nhật thêm các phương pháp gia công chính xác, hiệu quả và hiện đại Phát triển các phần mềm trợ giúp thiết kế, tính toán, kiểm định và mô phỏng Hướng phát triển này mới mẽ và đang được đầu tư ưu tiên hàng đầu Ứng dụng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CNC hiện nay đang là thị trường mua bán và ứng dụng khá sôi động Có thể nói rằng: không có phần mềm CAD/CAM thì không thể thiết kế và chế tạo khuôn mẫu phức tạp, có độ chính xác cao

 Trong công nghệ chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ cao thì công nghệ thông tin được ứng dụng rất có hiệu quả và đóng vai trò quan trọng quyết định trong ngành Cơ- điện tử Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong gia công cơ khí bằng các thiết bị điều khiển số là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn trong đào tạo cũng như trong sản xuất cơ khí.

Giới thiệu về phần mềm Creo Parametric

Creo Prametric là phần mềm của hãng Prametric 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. Chỉ với Creo Prametric 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.

Một số tính năng của phần mềm

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 Prametric 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 Prametric 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 Prametric mô phỏng các quá trình lắp khuôn và tách khuôn tạo sản phẩm Sau khi thiết kế xong chi tiết mẫu, Creo Prametric 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 Prametric, công ty CNC thiết lập thật sự linh hoạt hơn và dễ dàng hơn, người dùng có thể chọn nhiều kiểu phay khác nhau để hoàn thiện chi tiết: Profile, Pocketing, Face, Gia công thô, Gia công thô, hoàn thiện và khắc chữ, và xuất chương trình gia công

Xuất bản vẽ 2D : Cũng như các phần mềm khác, Creo cung cấp mô-đun tạo ra các chiều ngang, bằng hay cạnh,… từ chi tiết 3D của mô hình Ngoài ra phần mềm còn cung cấp các ký hiệu có sẵn như định mức, các ký hiệu sai hình dung,

… điều đó không góp phần làm bản vẽ nên đẹp hơn, sáng hơn mà còn giải phóng sức mạnh lao động con người

THIẾT KẾ HŨ MATSU 2300ML

Tạo file vẽ mới

Chọn Select Working DirectoryChọn nơi lưu file

Hình 1 1: Thiết lập vị trí mặc định lưu file

 Chọn New: Xuất hiện hộp thoại New

 Trong Type chọn Part, trong Sub-type chọn Solid

 Trong mục File name: đặt tên cho file vẽ

Bỏ tick Use default templateOK Hộp thoại New File Options xuất hiện: Chọn mmns_part_solidOK

Hình 1 2: a) Thiết lập loại thiết kế và đặt tên, b) Thiết lập đơn vị a) b)

 Màn hình làm việc của phần mềm xuất hiện với 3 mặt phẳng chuẩn

Hình 1 3: Mà hình làm việc của phần mềm

Thiết kế Hũ Matsu 2300ml

a) Tạo hình dạng của hũ Matsu 2300ml

Chọn tab ModelExtrudePlacementDefine

Hình 1 4: Chọn mặt phẳng vẽ Sketch

Hộp thoại Sketch hiện ra, click chuột chọn mặt phẳng FRONTSketch

 Chọn vào Sketch View để đưa về mặt phẳng vẽ 2D

Hình 1 6: Đưa mà hình về chế độ vẽ 2D

 Trong group Sketching, chọn Center Rectangle

Hình 1 7: Chọn kiểu vẽ Skecth

 Tiến hành vẽ một hình vuông có chiều dài 126mmOK

Hình 1 8: Hình vẽ Sketch khối hũ Matsu

Chọn kiểu đùn đối xứng theo 2 phía Symmetric và nhập độ dài khối là 200mmOK

Hình 1 9: Tạo khối đùn đối xứng về 2 phía

 Chọn mặt phẳng trên khối vừa tạoExtrude

Hình 1 10: Chọn mặt phẳng vẽ Sketch

 Chọn Sketch Viewvẽ biên dạng như Hình 11OK

Hình 1 11: Kích thước Sketch khối miệng của hũ Matsu

Chọn kiểu đùn Blind và nhập chiều sâu cắt là 20mmRemove

Materialchọn vào biểu tượng Flip OK

Hình 1 12: Kích thước chiều sâu đùn của miệng hũ Matsu b) Tạo phần thân của hũ Matsu 2300ml

 Ta sử dụng lệnh Extrude để đùn với kích thước như Hình 13 a) b)

 Ta cũng sử dụng lệnh Extrude để đùn các phần thân còn lại với kích thước như sau:

Hình 1 14: Các kích thước đùn phần còn lại của phần thân a, b, c, d

 Tương tự ta cũng sử dụng lệnh Extrude để vẽ hốc tay cầm

Hình 1 15: Các kích thước để đùn hốc tay cầm

 Dùng lệnh Mirror để đối xứng lệnh Extrude qua mặt phẳng TOP

Hình 1 16: Tạo hốc tay cầm bằng lệnh Mirror

 Dùng lệnh Draft để tạo độ nghiêng cho phần hốc tay cầm

 Mục Draft Surfaces: chọn mặt cần vác nghiêng

 Mục Draft hinges: chọn mặt phẳng cố định để tạo góc nghiêng

 Mục Pull Direction: hướng tạo góc nghiêng

Hình 1 17: Tạo độ nghiêng mặt phẳng với góc 40

 Các mặt còn lại làm tương tự với các thông số như Hình 18

Hình 1 18: Tạo độ nghiêng mặt phẳng với góc 15 và goc 10

 Tiếp tục ta sử dụng lệnh Extrude để đùn các hốc ngón tay

Hình 1 19: Các kích thước đùn lỗ ngón tay

 Sử dụng lệnh Pattern để sao chép

 Chọn đối tượng cần sao chépchọn biểu tượng lệnh Pattern

chọn kiểu Pattern Dimensionchọn kích thước muốn pattern và chỉnh sửa thông số

Hình 1 20: Sao chép bằng lệnh Pattren

 Dùng lệnh Mirror để tạo đối xứng qua hốc tay cầm còn lại

Hình 1 21: Tạo các lỗ tay theo lệnh Mirror c) Tạo phần đế của hũ Matsu 2300ml

 Sử dụng lệnh Extrude để tạo phần lõm của đế hũ Matsu với kích thước như hình

Hình 1 22: Kích thước Sketch phần đế hũ Matsu

Hình 1 23: Kích thước đùn của phần đế

 Ta tiếp tục dùng lệnh Draft để tạo độ nghiêng cho phần đế

Hình 1 24: Tạo mặt phẳng nghiêng goc 70 của phần đế hũ d) Tạo các bo tròn và bề dày cho hũ Matsu 2300ml

 Dùng lệnh Round để bo tròn các cạnh:

 Chọn lệnh Roundchọn các cạnh cần bo (nhấn giữ Ctrl)chọn kiểu bo Circularnhập giá trị bán kính bo

Hình 1 25: Bo các cạnh với bán kính bằng 10mm

 Tương tự với các cạnh còn lại với bán kính như hình

Hình 1 26: Kích thước bo các cạnh còn lại

Hình 1 27: Kích thước bo các cạnh còn lại của hũ Matsu

 Ta sử dụng lệnh Shell để tạo bề dày cho hũ Matsu 2300ml

 Chọn Shellchọn mặt bỏ đi để tạo bề dàynhập giá trị bề dày

Hình 1 28: Tạo bề dày cho hũ Matsu e) Tạo phần ren cho miệng hũ Matsu 2300ml

 Ta chọn lệnh Helical Sweep đề tạo ren cho phần miệng của hũ Matsu

Hình 1 29: Chọn kiểu vẽ Helical Sweep

 Trong References, chọn Define và chọn mặt phẳng vẽ đường dẫn và trục xoayOK

Hình 1 30: Vẽ biên dạng đường dẫn

 Chọn vào biểu tượng Creat or edit sweep section để vẽ biên dạng của ren

Hình 1 31: Kích thước và biên dạng của ren

 Đây là hình ảnh hoàn thiện của hũ Matsu 2300ml

Hình 1 32: Hình ảnh hoàn thiện của hũ Matsu 2300ml

TÁCH KHUÔN HŨ MATSU 2300ML

Tạo file tách khuôn

 Chọn New: Xuất hiện hộp thoại New

 Trong Type chọn Manufacturing, trong Sub-type chọn Mold

 Trong mục File name: đặt tên cho file vẽ

Bỏ tick Use default templateOK Hộp thoại New File Options xuất hiện: Chọn mmns_mfg_moldOK

Hình 2 1: a) Thiết lập loại thiết kế, b) Thiết lập đơn vị

Thiết kế tách khuôn

 Trong tab Mold, chọn References Modellấy chi tiết hũ Matsu đã thiết kế trước đó

Hình 2 2: Lấy chi tiết cần tách khuôn

 Vào biểu tượng Pull Direction để điều chỉnh hướng

Hình 2 3: Điều chỉnh hướng tách khuôn

 Click vào Workpiece, chọn Create Workpiece để tạo phôi cho chi tiết

Hình 2 4: Chọn kiểu tạo phôi

Hộp thoại Create Component xuất hiện, ta đặt tên cho phôiOK

Hộp thoại Create Options xuất hiện, chọn Create featuresOK

Hình 2 5: a) Đặt tên phôi, b) Chọn cách tạo phôi

 Ta dùng lệnh Extrude để tạo phôi với kích thước 210x210x220

Hình 2 6: Phôi sau khi đã tạo a) b)

 Click vào biểu tượng để nhập hệ số co rút

Hình 2 7: Nhập hệ số co rút

 Dùng lệnh Parting Surface để tạo mặt phẳng phân khuôn

 Ta dùng lệnh Extrude để tạo phẳng phân khuôn tách phần đế của hũ Matsu

Hình 2 8: Vẽ Sketch mặt phân khuôn 1

Hình 2 9: Mặt phẳng phân khuôn 1

 Ta dùng lệnh Fill để tạo phẳng phân khuôn tách phần thân của chi tiết ra 2 bên

Hình 2 10: Vẽ Sketch mặt phân khuôn 2

Hình 2 11: Mặt phẳng phân khuôn 2

Dùng lệnh Refpart Cutout để cắt đi phần thể tích của chi tiết nằm trong khuôn

Hình 2 12: Dùng lệnh Refpart Cutout

 Chọn lệnh Volume Split để tách các mảnh khuôn

Hình 2 13: Chọn kiểu tách mảnh khuôn

 Mục Split Volume: chọn khuôn cần tách

 Mục Split Surface: chọn mặt phẳng phân khuôn

Hình 2 14: Tách mảnh khuôn phần đế

 Ta tiếp tục dùng lệnh Volume Split để tách 2 mảnh khuôn còn lại

Hình 2 15: Tách hai mảnh khuôn 2 bên

 Click vào biểu tượng Mold Component để tạo các mảnh khuôn đã tách

Hình 2 16: Tạo các mảnh khuôn đã tách

 Ta vào Mold Opening, để mở các mảnh khuôn

Hình 2 17: Hình ảnh mở các mảnh khuôn

Tạo chốt cho khuôn

Hình 2 18: Các kích thước của chốt dẫn hướng

Hình 2 19: Bảng thông số kích thước chốt dẫn hướng

 Ta dùng các thông số dưới đây để tính đường kính chốt và xác định vị trí chốt

Hình 2 20: Vị trí chốt trên khuôn

Hình 2 21: Bảng kích thước đường kính và vị trí

 Dùng lệnh Revolve để vẽ chốt

 Ta dùng lệnh Hole để tạo lỗ trên khuôn

Hình 2 24: Hình ảnh khuôn Dưới

Hình 2 25: Hình ảnh khuôn Phải

Hình 2 26: Hình ảnh khuôn Trái

 Hình ảnh khuôn đã lắp chốt

Hình 2 27: Khuôn đã được lắp chốt dẫn hướng

GIA CÔNG PHAY KHUÔN THỔI

Mô phỏng gia công phay

a) Thiết lập các thông số máy

 Trong tab Manufacturing, chọn biểu tượng References Model

chọn chi tiết cần gia côngDefaultOK

Hình 3 2: Chọn chi tiết cần gia công phay

 Chọn vào biểu tượng Workpiece để tạo phôi tự động

Hình 3 3: Tạo phôi tự động

 Chọn Work Center, chọn máy phay là Millthiết lập các thông số của máy phay

Hình 3 4: Thiết lập thông số máy phay

 Trong Group Datum, chọn Coordinate Symtem để thiết lập trục phay

 Chọn 3 mặt phẳng tạo thành tọa độ trục

Hình 3 5: Tạo trục tọa độ phay

 Trong hộp thoại Coordinate Symtem, chọn Orientionđiều chỉnh sao cho trục Z hướng lên trênOK

Hình 3 6: Điều chỉnh hướng trục phay

Chọn vào Operationchọ hệ trục vừa tạochọn mặt phẳng an toàn cách phôi khoảng 5mmOK b) Mô phỏng gia công phay thô và phay bán tinh

Hình 3 8: Hình ảnh dao END MILL

 Đây là bảng thông số phay của phay thô vs phay bán tinh:

Hình 3 9: Bảng thông số cắt gia công phay thô và phay bán tinh

 Ta dùng các công thức để tính các thông số như sau:

 Tốc độ quay của trục chính:

CUT_FEED = (CUTTER_DIAM/80)*SPINDLE_SPEED*2

CLEAR_DIST = MAX_STEP_DEPTH+5

MAX_STEP_DEPTH = 0.1*CUTTER_DIAM

Vào tab Mill, chọn Roughing để gia công thôchọn Tool để thiết lập thông số dao phayApplyOK

Hình 3 10: Thông số dao phay thô

Tạo vùng gia công ta chọn:

Chọn GeometryMill WindownSketch windown typeSketch

Hình 3 11: Chọn vùng gia công

Hình 3 12: Kích thước Skecth vùng gia công

Vào ReferencesDetailschọn 4 lỗ cần bítOK

Hình 3 13: Lấp lỗ không cần phay

Vào Parameters để điều chỉnh thông số phay thô

Hình 3 14: Thông số phay thô

Ta click vào biểu tượng để mô phỏng gia công phay thô

Hình 3 15: Mô phỏng gia công thô

Gia công phay bán tinh

Vào Re-roughChọn lại vùng gia công thô trước đó

Hình 3 16: Chọn vùng gia công

Vào Tool để thiết lập thông số dao phay bán tinh

Hình 3 17: Thông số dao phay bán tinh

Vào Parameters để điều chỉnh thông số phay bán tinh

Hình 3 18: Thông số phay gia công phay bán tinh

Click vào biểu tượng để mô phỏng phay bán tinh

Hình 3 19: Mô phỏng gia công phay bán tinh c) Mô phỏng gia công phay tinh

Hình 3 20: Hình ảnh dao phay BALL MILL

Hình 3 21: Bảng thông sô gia công phay tinh

Vào Finishingchọn Tool để thiết lập thông số dao phay tinh

Hình 3 22: Thông số dao phay tinh

Vào References chọn lại vùng gia công Mill windown 1

Hình 3 23: Chọn lại vùng gia công

Chọn vào Details để lấp lại các lỗ không gia công

Hình 3 24: Lấp lỗ không cần phay

Vào Parameters để điều chỉnh thông số phay tinh

Hình 3 25: Thông sô phay tinh

Mô phỏng gia công phay tinh

Hình 3 26: Mô phỏng gia công phay tinh d) Mô phỏng gia công khoan lỗ

Hình 3 27: Hình ảnh dao BASIC DRILL

Hình 3 28: Bảng thông số cắt gia công khoan lỗ

Vào Standardchọn Tool để thiết lập dao khoan lỗ

Hình 3 29: Thông số dao khoan lỗ

Vào References chọn trục các lỗ khoan

Trong mục Start: chọn Auto, End: chọn Through all

Hình 3 30: Thiết lập các lỗ khoan

Vào Parameters để thiết lập các thông số khoan

Hình 3 31: Thiết lập thông số khoan

Vào Coordinate System để tạo lại trục phay xoay ngang

Hình 3 32: Tạo trục gia công phay

Vào Standardchọn trục phay vừa tạovào Referenceschọn các trục cần khoan lỗ

Hình 3 33: Thiết lập các khoan lỗ

Vào Clearance để thiết lập mặt phẳng an toàn

Hình 3 34: Thiết lập mặt phẳng an toàn

Vào Parameters để thiết lập các thông số khoan

Hình ảnh sau khi gia công khuôn hoàn thành:

Hình 3 36: Hoàn thành gia công khuôn

Dưới đây là 1 đoạn G-Code:

Hình 3 37: Đoạn G-Code hia công phay