Nó giải quyết công việc một cách triệt để, từ khâu thiết kế mô hình CAD Computer Aided Design, đến khâu sản xuất dựa trên cơ sở CAM Computer Aided Manufacturing, khả năng phân tích tính
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tổng quan về tình hình nghiên cứu sản xuất khuôn đúc
1.1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất khuôn đúc ngoài nước
Ngày trước, việc thiết kế và chế tạo lòng khuôn và lõi khuôn đúc có bề mặt phức tạp gặp nhiều khó khăn khi vẫn dựa chủ yếu vào các phương pháp truyền thống Quá trình này phụ thuộc nhiều vào trình độ của người thiết kế và người thợ, thời gian sản xuất lâu và độ chính xác chưa cao Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của các công nghệ thiết kế có sự trợ giúp của máy tính (CAD), chế tạo có sự trợ giúp của máy tính (CAM) và các máy gia công CNC, EDM, tia lửa điện, việc thiết kế và gia công lòng khuôn đã trở nên đơn giản hơn, rút ngắn thời gian sản xuất và nâng cao độ chính xác về hình dáng, kích thước và sự tương quan giữa các chi tiết Bên cạnh đó, nhiều phần mềm chuyên dụng để mô phỏng và tính toán các thông số đúc đã ra đời, hỗ trợ cơ sở dữ liệu và cho phép người dùng kiểm tra trước tính hợp lệ của sản phẩm và khuôn, từ đó đề xuất chiến lược thiết kế phù hợp để dự đoán và giải quyết các bài toán sản xuất trước khi đưa vào thực tế.
Hiện nay, với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, hệ thống CAD/CAM tích hợp được phát triển rất nhanh chóng, tạo ra sự liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạo trong lĩnh vực cơ khí; xu thế hiện nay của các kỹ sư là phát triển và ứng dụng các hệ thống CAD/CAM tích hợp để tối ưu hóa chu trình làm việc, nâng cao hiệu quả sản xuất; các phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng phổ biến hiện nay gồm Mastercam, Edgecam, Solidcam, Delcam, Surfcam, Vercut, Topmold, Cimatron, Catia, Pro/engineer, Hypercam.
CATIA là một phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi ở châu Âu và trên thế giới, đồng thời nó cũng rất phổ biến ở Việt Nam CATIA có khả năng thiết kế công nghệ và điều khiển cho các máy gia công CNC như máy phay CNC năm trục, máy tiện CNC bốn trục và máy cắt dây CNC bốn trục.
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng phần mềm CATIA trong thiết kế và gia công khuôn đúc nhựa Nhóm tác giả S.R Pattnaik, D.B Karunakar và P.K Jha với công trình “Application of computer simulation for finding optimum gate location in plastic injection moulding process” đã đề xuất các phương pháp tối ưu hóa khi sử dụng mô phỏng, trong đó CATIA được dùng để xác định vị trí cửa tối ưu cho quá trình đúc nhựa Alias Mohd Saman phân tích và ứng dụng CATIA trong thiết kế khuôn và tính toán dòng chảy vật liệu trong quá trình đúc Nhiều công ty và nhà máy cũng sử dụng CATIA để thiết kế và sản xuất khuôn đúc, như Matsumoto và Denwa Kỹ thuật này đã phát triển từ sản xuất những chi tiết đơn giản cho người tiêu dùng đến các lĩnh vực công nghiệp, y tế và các sản phẩm hàng không vũ trụ.
1.1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất khuôn đúc trong nước
Thiết kế khuôn mẫu cho sản phẩm là một lĩnh vực kỹ thuật còn mới ở Việt Nam Từ năm 1991 đến 1994, Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp (IMI) đã tiếp nhận dự án UNDP/UNIDO VIE/87/021 về chuyển giao công nghệ thiết kế, phát triển và chế tạo khuôn mẫu Từ đó đến nay, lĩnh vực khuôn mẫu ở nước ta đã phát triển mạnh mẽ và cho ra nhiều sản phẩm chất lượng cao, phục vụ cho các ngành công nghiệp và hàng dân dụng.
Trong những năm gần đây, các loại khuôn đúc ngày càng được sử dụng phổ biến trong công nghiệp và được xem là một phương pháp gia công hiệu quả trong lĩnh vực sản xuất Nhiều công trình nghiên cứu cùng với các tài liệu giáo trình giới thiệu về khuôn đúc đã được đăng tải và đang được giảng dạy tại các trường đại học và cao đẳng khối kỹ thuật ở Việt Nam.
Đến nay, thực tế cho thấy vấn đề này vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ bởi tính phức tạp của yêu cầu sản xuất và nguyên liệu gia công Sự đa dạng, phong phú của chi tiết, sản phẩm và các loại thiết bị công nghệ càng làm tăng độ khó và đòi hỏi nghiên cứu sâu hơn.
Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
Ở nước ta, trước đây phương thức sản xuất chủ yếu là thủ công nên độ chính xác của sản phẩm chưa cao, năng suất lao động thấp và hiệu quả kinh tế chưa cao Đặc biệt trong ngành cơ khí, các chi tiết đòi hỏi độ chính xác từ cao đến rất cao Vì vậy, cần có sự thay đổi về phương thức thiết kế và chế tạo để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, các chi tiết cơ khí cần được thiết kế và gia công với độ chính xác cao hơn, đồng thời áp dụng công nghệ và quy trình sản xuất hiện đại nhằm đảm bảo chất lượng và tăng hiệu quả kinh tế.
CATIA là một trong những hệ thống CAD/CAM mạnh mẽ nhất hiện nay, được sử dụng rộng rãi trên thị trường quốc tế và đang ngày càng phát triển tại Việt Nam Với giao diện thân thiện và trực quan, CATIA giúp người dùng thao tác dễ dàng, tăng hiệu suất làm việc và đáp ứng tốt nhiều yêu cầu trong thiết kế kỹ thuật Phần mềm này hỗ trợ giải quyết các bài toán kỹ thuật phức tạp và tối ưu quy trình phát triển sản phẩm từ ý tưởng đến sản phẩm hoàn thiện, đồng thời là công cụ thiết yếu cho các dự án CAD/CAM và thiết kế công nghiệp trên quy mô toàn cầu.
Qua khảo sát tổng thể và thực tế sử dụng trong lĩnh vực khuôn đúc, điều kiện sản xuất cụ thể cho thấy vấn đề cấp thiết là nghiên cứu để sử dụng hiệu quả phần mềm này Do đó, cần thực hiện các công trình nghiên cứu cụ thể về khả năng và vận dụng phần mềm vào sản xuất thực tiễn, nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, thích ứng với các điều kiện sản xuất và nâng cao năng suất lao động.
Thông qua các phân tích đã trình bày, đề tài “Thiết kế và lập trình gia công khuôn đúc cho chi tiết tay nắm cầm mở cửa trên xe ô tô” cho thấy đây là một nội dung mang tính thiết thực và có ý nghĩa đối với ngành sản xuất khuôn và ô tô Nghiên cứu làm nổi bật quy trình thiết kế khuôn, lập trình gia công và tối ưu hóa chu trình gia công nhằm nâng cao độ chính xác kích thước, chất lượng bề mặt và độ bền của chi tiết tay nắm cửa, từ đó giảm thời gian gia công và chi phí sản xuất Việc ứng dụng các công cụ CAD/CAM, đánh giá vật liệu khuôn và phân tích chu kỳ gia công giúp tăng hiệu suất, đảm bảo sự đồng bộ giữa thiết kế và sản xuất, đồng thời nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường ô tô Nhờ những kết quả này, đề tài đóng góp quan trọng cho sự phát triển công nghệ khuôn đúc và thiết kế chi tiết ô tô, đồng thời cung cấp cơ sở thực tiễn cho các doanh nghiệp trong lĩnh vực này mở rộng quy mô và tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Mục tiêu, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu
1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu a Mục tiêu chung
Đề tài nhằm nghiên cứu ứng dụng phần mềm CATIA trong thiết kế và gia công khuôn đúc trên máy CNC với mục tiêu nâng cao hiệu quả sử dụng các phần mềm CAD/CAM và thiết bị trong lĩnh vực gia công cơ khí tại Việt Nam; đồng thời mục tiêu cụ thể là phân tích quy trình thiết kế và tối ưu hóa gia công khuôn đúc bằng CATIA, đánh giá khả năng tích hợp CAD/CAM với máy CNC để cải thiện chu trình sản xuất, và đề xuất các giải pháp công nghệ cũng như quy trình làm việc giúp tăng năng suất, độ chính xác và giảm chi phí cho ngành gia công cơ khí ở Việt Nam.
- Nắm đƣợc các kiến thức cơ bản về đặc điểm cấu tạo chung khuôn đúc và thiết bị đúc
- Tìm hiểu và vận dụng đƣợc một số module của phần mềm CATIA để thiết kế và gia công khuôn
Phương pháp đúc bằng khuôn kim loại giúp tăng độ chính xác gia công và nâng cao năng suất sản xuất các chi tiết máy Việc tối ưu quy trình đúc cho phép giảm sai lệch kích thước, cải thiện chất lượng và rút ngắn thời gian sản xuất, từ đó hạ chi phí sản xuất trên mỗi chi tiết Nhờ công nghệ khuôn kim loại tiên tiến và các biện pháp kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt, sản phẩm đạt độ đồng nhất cao, góp phần giảm giá thành và nâng cao sức cạnh tranh Ứng dụng của đúc khuôn kim loại trong sản xuất chi tiết cho phép doanh nghiệp tối ưu chi phí, tăng hiệu quả vận hành và đưa sản phẩm ra thị trường nhanh hơn.
- Lập trình gia công, mô phỏng và xuất ra chương trình gia công dưới dạng mã G
1.3.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu
Chi tiết gia công tập trung vào đề tài ứng dụng phần mềm để thiết kế, lập trình gia công và mô phỏng quá trình gia công khuôn đúc cho sản phẩm tay cầm mở cửa trên xe Uoát Quá trình bắt đầu từ thiết kế khuôn đúc trên CAD/CAM, xác định đặc tính vật liệu và lên kế hoạch gia công tối ưu để đảm bảo kích thước và độ bóng bề mặt chính xác Việc lập trình gia công cho máy CNC được chuẩn hoá nhằm tối ưu chu kỳ gia công và đảm bảo độ chính xác cao Mô phỏng quá trình gia công cho phép đánh giá tương tác dao cụ, lực cắt và biến dạng, từ đó điều chỉnh tham số gia công trước khi sản xuất thực tế Nhờ ứng dụng này, chi phí và thời gian phát triển sản phẩm được giảm thiểu, đồng thời chất lượng tay cầm mở cửa trên xe Uoát được nâng cao.
Phần mềm CATIA được sử dụng trong đề tài ở phiên bản V5R20, hiện đang phổ biến rộng rãi trên thị trường Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc khai thác các ứng dụng của module thiết kế, phân khuôn và lập trình gia công khuôn đúc cho chi tiết tay nắm mở cửa trên xe Uoát bằng CATIA trên máy CNC.
- Tổng quan chung về công nghệ gia công khuôn đúc, công nghệ CAD/CAM-CNC
- Giới thiệu module phần mềm CATIA ứng dụng trong thiết kế và gia công khuôn
- Ứng dụng để thiết kế khuôn cho chi tiết tay nắm mở cửa xe Uoát và lập trình mô phỏng gia công trên máy CNC
Để giải quyết các nội dung nghiên cứu của đề tài, các phương pháp chủ đạo được áp dụng là phương pháp nghiên cứu lý thuyết và phương pháp kế thừa Sự kết hợp giữa hai phương pháp này giúp làm rõ cơ sở lý thuyết, đồng thời tận dụng các yếu tố kế thừa để xây dựng luận cứ vững chắc, từ đó nâng cao tính khách quan và tính áp dụng của kết quả nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết được áp dụng để nghiên cứu các công trình khoa học và tổng hợp kiến thức thực tiễn và lý thuyết trong lĩnh vực gia công thiết kế khuôn đúc khi sử dụng phần mềm CATIA Phương pháp này kết nối lý thuyết với thực tiễn, tối ưu hóa quy trình thiết kế và gia công khuôn đúc, đồng thời cải thiện độ chính xác và hiệu suất làm việc với CATIA trong sản xuất khuôn đúc.
- Phương pháp kế thừa: Đƣợc sử dụngtrong việc tìm hiểu các đặc điểm cấu tạo về khuôn và khi nghiên cứu phần mềm CATIA.
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
Giới thiệu về phần mềm catia
2.1.1 Lịch sử phát triển phần mềm
Catia đƣợc viết tắt từ cụm từ Computer Aided Three Dimensioal
Ứng dụng tương tác (Interactive Application) có thể hiểu là xử lý các tương tác trong không gian 3 chiều có sự hỗ trợ của máy tính Catia là bộ sản phẩm thương mại phức hợp.
CAD/CAM/CAE hoàn chỉnh nhất của Dassault Systèmes được IBM phân phối, mang lại một giải pháp tích hợp cho thiết kế, phân tích kết cấu, lập trình và gia công CNC, giúp tối ưu quy trình phát triển sản phẩm từ ý tưởng đến sản phẩm cuối cùng.
Phần mềm này được viết vào cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980 để phục vụ phát triển máy bay chiến đấu Mirage của Dassault, sau đó được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác Từ ngành hàng không vũ trụ đến ô tô và đóng tàu, công nghệ phần mềm này đã mở rộng ứng dụng sang nhiều ngành công nghiệp khác, cho thấy sự đa dụng và ảnh hưởng lâu dài của nó.
CATIA bắt đầu được hãng sản xuất máy bay Pháp Avions Marcel Dassault phát triển, khi đó là khách hàng của các phần mềm CAD Lúc đầu phần mềm có tên CATI (Conception Assistée Tridimensionnelle Interactive – nghĩa là thiết kế 3 chiều được máy tính hỗ trợ và có sự tương tác); nó được đổi tên thành CATIA vào năm 1981, khi Dassault thành lập một chi nhánh để phát triển và bán phần mềm và ký hợp đồng phân phối không độc quyền 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 đƣợc chuyển từ các máy tính Mainframe sang UNIT
Năm 1990, General Dynamics/Electric Boat Corp đã chọn CATIA nhƣ là công cụ chính thiết kế 3D, thiết kế các tàu ngầm hạt nhân của Hải quân Hoa Kỳ
Năm 1992, CADAM đã đƣợc mua từ IBM và các năm tiếp theo hệ điều hành lên bốn hệ điều hành Unitx, bao gồm IBM AIX, Silicon Graphics IRIX, Sun Microsystems SunOS và Hewlett-Packard HP-UX
Năm 1998, một phiên bản viết lại toàn cảnh CATIA, CATIA V5 đã đƣợc phát hành, với sự hỗ trợ Unitx, Windows NT và Windows XP từ năm 2001
Năm 2008, Công bố CATIA V6, hỗ trợ cho hệ điều hành Unitx, các hệ điều hành không phải Windows không đƣợc hỗ trợ nữa Phần mềm CATIA là hệ thống CAD/CAM/CAE 3D hoàn chỉnh và mạnh mẽ nhất hiện nay, do hãng Dassault Systems phát triển, phiên bản mới nhất hiện nay là CATIAV5R20,mới hơn nữa là CATIA V62009, là tiêu chuẩn của thế giới khi giải quyết hàng loạt các bài toàn lớn trong nhiều lĩnh vực nhƣ cơ khí, xây dựng, tự động hóa, công nghiệp ô tô, tàu thủy và cao hơn nữa là công nghiệp hàng không
CATIA cung cấp 6 mô-đun hỗ trợ toàn diện cho quy trình thiết kế, tối ưu hóa và gia công trong lĩnh vực cơ khí Các mô-đun này kết nối với một cơ sở dữ liệu thống nhất, cho phép chuyển đổi mượt mà giữa các công cụ thiết kế khi làm việc và chia sẻ dữ liệu một cách hiệu quả Việc sử dụng một cơ sở dữ liệu trung tâm cho tất cả các mô-đun giúp tối ưu luồng công việc, giảm thiểu trùng lặp dữ liệu và tăng tính đồng bộ trong quy trình thiết kế cơ khí.
Các module của nó bao gồm:
- Mechanical Deigsn: Module này cho phép xây dựng các chi tiết,các sản phẩm lắp ghép trong cơ khí
Shape Design and Styling là module cho phép thiết kế các bề mặt có biên dạng và kiểu dáng phức tạp, đáp ứng nhu cầu thiết kế vỏ ô tô, tàu biển và máy bay Công cụ này hỗ trợ khai thác đường cong, mặt và các chi tiết tinh xảo, giúp tối ưu hóa hình học và thẩm mỹ đồng thời đảm bảo tính khả thi trong sản xuất Người dùng có thể kiểm soát độ mịn của bề mặt, sự liên kết giữa các vùng và các tham số thiết kế để tạo ra các sản phẩm có hiệu suất khí động học và tính thẩm mỹ cao Module phù hợp cho toàn bộ quy trình từ phác thảo, mô hình hóa đến hoàn thiện bề mặt và tích hợp với các hệ thống CAD/CAM nhằm tăng năng suất thiết kế và chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp ô tô, hàng hải và hàng không.
Module phân tích cho phép tính toán, kiểm tra và mô phỏng chi tiết chịu tải của kết cấu, từ đó đánh giá chính xác tác động của tải trọng trong môi trường kết cấu liên tục hoặc môi trường nhiệt độ biến đổi và hỗ trợ tối ưu hóa kết cấu Nhờ công cụ này, người dùng có thể nhận diện điểm yếu, dự báo biến dạng và hiệu suất chịu lực, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến vật liệu, bố trí cấu kiện và quy trình thiết kế nhằm nâng cao độ bền và hiệu quả của hệ thống.
Modul Manufacturing cho phép mô phỏng toàn diện quá trình gia công chi tiết bằng cách lựa chọn dao cụ, chế độ cắt và hệ thống gá đặt Nhờ đó, người thiết kế có thể tối ưu quy trình gia công, chọn phương pháp chế tạo phù hợp và dự đoán biến đổi trong quá trình gia công để nâng cao chất lượng sản phẩm và tiết kiệm vật liệu Việc mô phỏng trước giúp giảm thiểu sai sót, tăng hiệu suất sản xuất và tối ưu chi phí, đồng thời đảm bảo tính nhất quán của chi tiết trong quá trình sản xuất.
- Equipments and systems: Cho phép xây dựng các trang thiết bị, các hệ thống của nhà máy theo tiêu chuẩn
- Plant Engineering: Cho phép thiết kế mặt bằng xưởng, nhà máy, dây chuyền sản xuất.
Phân tích chức năng làm việc của chi tiết và khuôn
Chi tiết tay nắm mở cửa xe Uoát được thiết kế với biên dạng cong và bề mặt theo chuẩn Part Design, là một thành phần quan trọng của xe Uoát dùng trong quân đội Thiết kế cong giúp tối ưu thao tác và cảm giác cầm nắm, trong khi bề mặt được gia công mịn đáp ứng yêu cầu chịu được điều kiện vận hành khắc nghiệt của môi trường quân sự.
Nhôm là vật liệu được dùng với màu trắng bạc, có cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện (FCC) và nhiệt độ chảy khoảng 660°C Nhẹ với mật độ khoảng 2,7 g/cm³ Cơ tính cho thấy nhôm có độ dẻo cao nhưng độ bền ở mức thấp; khả năng tăng độ bền bằng biến dạng dẻo không cao, với ζmax ≤ 180 N/mm² Về lý tính, nhôm dẫn điện và dẫn nhiệt tốt Về hóa tính, nhôm có ái lực mạnh với O2 và trên bề mặt hình thành lớp oxit bảo vệ.
Al 2 O 3 có tác dụng bảo vệ tốt Tạp chất có trong nhôm thường là Fe và Si.[3]
+Môi trường là việc là ngoài trời
+Mô hình 3D của chi tiết
Hình 2.1: Hình ảnh 3D của tay nắm mở của trên xe Uoát
2.2.2 Khuôn đúc Để có thể đúc đƣợc chi tiết thì yêu cầu vật liệu làm khuôn phải có nhiệt độ nóng chảy cao hơn rất nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của chi tiết
Chính vì những đặc tính kỹ thuật nên ta chọn vật liệu làm khuôn là thép kết cấu Ta chọn thép CD70 hay Y7A (có 0,7%C ).[3].
Ứng dụng phần mềm catia thiết kế mô hình 3D chi tiết máy
2.3.1 Thiết kế mô phỏng chi tiết
Từ bản vẽ chi tiết (BT1), ta có được bản vẽ mẫu chi tiết thiết kế khuôn đúc (BT2) Dựa trên bản vẽ chi tiết mẫu, ta tiến hành tạo chi tiết trên phần mềm theo các bước sau.
- Bước 1: Khởi động phần mềm, vào môi trường thiết kế
Start > Mechanical Design > Part Design
Hình 2.2: Vào môi trường thiết kế
- Bước 2: Tiến hành thiết kế
Để tạo bản vẽ phác, trong cây thiết kế chọn mặt phẳng mong muốn và nhấp vào biểu tượng chuyển sang chế độ sketch2D để vẽ biên dạng bầu của khối tròn xoay Quá trình này giúp xác định hình dạng và biên của khối trước khi dựng mô hình 3D, tối ưu hóa quy trình thiết kế và gia công Việc dùng sketch2D cho biên dạng bầu cho phép kiểm soát mượt mà đường biên, độ dày và độ chính xác khi mô hình hóa khối xoay, từ đó cải thiện chất lượng sản phẩm và hiệu suất làm việc.
Within the Part Design module, use the 2D sketch tool groups to draw outlines with Line, Circle, and Trim, and apply Constraints—including those defined in the dialog box—for precise, parametric geometry You can access these tools from the command groups or use the toolbar for quick sketching.
+ Chọn mặt phẳng thiết kế: Ta kích chọn vào mặt phẳng mình muốn vẽ sau đó chọn để chuyển sang môi trường vẽ phác thảo
Hình 2.3: Chọn mặt phẳng thiết kế
- Dùng các lệnh và vẽ biên dạng cần vẽ sau đó chọn để quay trở về môi trường pad
Hình 2.4: Vẽ phác biên dạng trên mặt phẳng thiết kế
- Dùng lệnh shaft hoặc kích chọn biểu tƣợng để thực hiện lệnh xoay
Hình 2.5: Chọn lênh thực hiện
- Chọn trục để tạo trục tâm xoay chi tiết đùn quanh trục đó
- Tương tự ta vẽ biên dạng tay cầm: Dùng các lệnh và vẽ biên dạng cần vẽ sau đó chọn để quay trở về môi trường pad
Hình 2.7: Vẽ biên dạng tay cầm trên mặt phẳng vẽ phác
-Tạo mặt phẳng nghiêng bằng cách tạo mặt phẳng đi qua hai đường thẳng cho trước
Hình 2.8: Tạo hai mặt phẳng nghiêng
-Đùn biên dạng tay nắm đến 2 mặt phẳng nghiêng để tạo độ nghiêng cho tay cầm
Hình 2.9: Chọn lệnh đùn biên dạng tay cầm
-Đùn biên dạng tay cầm đến 2 mặt phẳng nghiêng ta vừa tạo và tạo hướng đùn về hai phía đều nhau
Hình 2.10: Chọn hướng đùn cho tay cầm
-Sau khi thực hiện ta đƣợc tay cầm có biên dạng nhƣ sau:
Hình 2.11: Hình ảnh biên dạng tay cầm sau khi đùn
-Sau khi vẽ đƣợc biên dạng ta thực hiện vát mép chi tiết
Hình 2.12: Chọn cạnh vát mép
- Vát mép cho các cạnh cần vát mép của chi tiết sau đó ta nhập kích
Hình 2.13: Nhập kích thước đường cong vát mép
-Sau khi vát mép cho các cạnh ta đƣợc chi tiết nhƣ sau:
Hình 2.14: Hình ảnh chi tiết sau khi vát mép
-Sau khi thực hiện các lệnh trên ta đƣợc chi tiết nhƣ sau:
Hình 2.15: Chi tiết tay nắm mở cửa khi hoàn thành
2.3.2 Thiết kế khuôn đúc chi tiết tay cầm
- Mở chi tiết vật mẫu ra:file >open >chọn chi tiết cần mở
Hình 2.16: Mở chi tiết tay nắm mở cửa trên xe Uoát
- Mở một file mới:vào file>new và chọn part
Hình 2.17: Mở một file mới
- Đổi tên file: chọn Partbody, kích phải chuột và chọn
Hình 2.18: Đổi tên cho file mới
- Sao chép chi tiết sang file mới:
Hình 2.19: Sao chép chi tiết sang file mới
- Mở file vật mẫu > copy part body > pase special vào file tách khuôn
> chọn As result with link>ok: Đưa chi tiết cần thiết kế khuôn vào môi trường làm việc
Khi thay đổi kích thước và thông số kỹ thuật trên file vật mẫu, file tách khuôn sẽ tự động cập nhật theo để đảm bảo sự đồng bộ giữa hai file Điều này tối ưu hóa quy trình sửa chữa và bảo trì khuôn, giúp công tác điều chỉnh diễn ra nhanh chóng và thuận tiện, đồng thời giảm thiểu sai sót trong thiết kế.
Hình 2.21: Cửa sổ Paste Special
-Start >mechanical design>core & cavity design: Môi trường tách khuôn
Hình 2.22: Môi trường tách khuôn
Bước 1: Tạo mặt cavity (khuôn trên)và mặt core (khuôn dưới)
Tạo mặt phẳng bằng một đường thẳng và dùng lệnh extrude đùn mặt phẳng theo một đường dẫn hướng
Kích chọn Split và chọn keep both side.Để cắt chia chi tiết tạo mặt phân khuôn
Hình 2.24: Chia chi tiết làm hai nửa
Chọn Pulling direction để tách khuôn trên: Kích chọn nửa chi tiết phía trên, kích chọn Facets Tolgnore và hủy bỏ chọn No Draft Chọn ok
Hình 2.25: Chọn nửa chi tiết phía trên
Đổi tên mặt để tiện cho việc quản lý: Click phải chuột core cây thƣ mụcchọn Define Work Object để chọn làm việc với core
Chọn Aggregate Mold Area để join các mặt khuôn lại làm một Click icon > move > chọn core > click mặt cần chuyển>ok
Hình 2.26: Join các mặt khuôn trên lại
Chọn Pulling direction để tách khuôn dưới: Kích chọn nửa chi tiết phía dưới, kích chọn Facets Tolgnore và hủy bỏ chọn No Draft Chọn ok
Hình 2.27: Join các mặt khuôn dưới lại
Chọn Aggregate Mold Area để join các mặt khuôn lại làm một Click icon > move > chọn core > click mặt cần chuyển>ok
Hình 2.28: Chuyển các mặt khuôn phụ về các khuôn trên và khuôn dưới cho hợp lý
Sau khi join các mặt lại với nhau ta đƣợc:
Hình 2.29: Hình ảnh các mặt sai khi join
-Để thử xem độ phân chia của chi tiết có đúng không ta thực hiện lệnh
Explde View và nhập khoảng cách độ dãn dài
Hình 2.30: Thử xem độ phân chia của chi tiết
To simplify management, rename the faces by right-clicking the folder in the tree, selecting Properties, then choosing Feature Properties, and renaming them to 'cavity face' and 'core face'.
Bước 2:Tạo mặt phân khuôn
Để quản lý đối tượng được thuận lợi hơn, ta tạo một mặt cong mới bằng cách vào Insert > Geometrical Set, gõ tên mới cho mặt cong và đổi tên ở ô Name thành Mặt phân khuôn, sau đó nhấn OK.
Tạo đường phân khuôn: Click icon > click mặt cavity trên cây thƣ mục > ok
Hình 2.31: Tạo đường phân khuôn
Copy extrude ở body.2 >paste mặt phân khuôn
Click icon > mặt phẳng vừa paste>click boundary.1 (cây thƣ mục)
Hình 2.32: Cắt bỏ phần giao của mặt phẳng và chi tiết
Click icon : Kiểm tra phân tách các bề mặt
Hình 2.33: Kiểm tra phân tách các bề mặt Đổi tên cho Split 3 thành mặt phân khuôn để tiện trong công việc sửa chữa và quản lý
Hình 2.34: Đổi tên cho Split
Bước 3: Tạo mặt cắt cavity và mặt cắt core
Chọn làm việc với cavity.1
Để tạo liên kết mặt phân khuôn với mặt cavity: Click icon và chọn mặt phân khuôn sau đó chọn ok
Đổi tên cho mặt phẳng: Nhấp phải chuột join.1> chọn properties đổi tên thành mặt cắt cavity
Hình 2.36: Đổi tên cho mặt phẳng cavity
Thực hiện tương tự đối với mặt core
Hình 2.37: Tạo liên kết mặt phân khuôn với mặt core đổi tên cho mặt phẳng core
-Sau khi thực hiện các thao tác cho các mặt ta đƣợc nhƣ sau :
Hình 2.38: Hình ảnh của hai mặt phẳng cavity và core
Cuối cùng ta đƣợc 2 mặt phân khuôn :
Hình 2.39 : Hình ảnh của hai mặt phẳng cavity và core khi tách dãn
Bước 4: Tạo khối core và khối cavity
Chọn làm việc với partbody trên cây thuyết minh
Chuyển sang môi trường part design, vẽ sketcher biên dạng khuôn đúc trên mặt phẳng xy
Hình 2.40 : Vẽ sketcher biên dạng khuôn đúc trên mặt phẳng xy
Thoát môi trường vẽ phác >clickchọn : Tạo khối pad mới
Insert> body: Tạo body mới, đổi tên khối cavity, copy khối lập phương vừa tạo ở trên (pad.1) vào khối cavity
Click icon hay lệnh Split Definition > click mặt cắt cavity: Để tạo nửa khuôn trên
Hình 2.42: Tạo nửa khuôn trên băng lệnh Split Definition
Ta đƣợc nửa khuôn trên nhƣ sau:
-Tương tự bước trên cho khuôn dưới ta được khuôn dưới
Hình 2.44: Hình ảnh nửa khuôn dưới
-Tạo cốc rót và rãnh thoát khí:
Chọn mặt phẳng làm việc phù hợp, sau đó sử dụng các lệnh để vẽ biên dạng cốc rót Khi hoàn tất, nhấn Exit workbench để chuyển sang môi trường Part Design và tiếp tục quá trình thiết kế.
+Khoét biên dạng ống rót: Vẽ biên dạng cốc rót sau đó dùng lệnh để khoét lõm theo biên dạng tròn xoay
Hình 2.46: Thực hiện lệnh Groove Definition để cắt bỏ khối rót
-Sau khi thực hiện lệnh ta đƣợc:
Hình 2.47: Hình ảnh nửa khuôn dưới khi đã tạo cốc rót
+Tạo các rãnh thoát khí sau đó kích vào Exit workbench để chuyển sang môi trường Part Design
Hình 2.48: Vẽ biên dạng dãnh thoát khí
-Làm tương tự cho các rãnh thoát khí
Hình 2.49: Thực hiện lệnh Groove Definition để cắt bỏ tạo dãnh thoát khí
-Sau khi tạo xong các rãnh thoát khí ta đƣợc:
Hình 2.50: Hình ảnh khuôn dưới khi tạo xong các rãnh thoát khí
+Tạo chốt định vị, vẽ biên dạng các chốt định bằng cách thực hiện các lênh sau đó kích vào Exit workbench để chuyển sang môi trường Part Design
Hình 2.51: Vẽ biên dạng các chốt định vị
+Chọn Insert > Sketch-Based Features> Pocket hoặc để tạo các lỗ chốt cho khuôn
Hình 2.52: Dùng lệnh Pocket Definition để tạo các lỗ
+Khi đã hoàn thành các rãnh thoát khí ta đƣợc các nửa khuôn nhƣ sau:
Hình 2.53: Khuôn trên Hình 2.54: Khuôn dưới
LẬP TRÌNH GIA CÔNG KHUÔN ĐÚC CHI TIẾT TAY NẮM MỞ CỬA TRÊN XE UOÁT
Chọn loại phôi
Loại phôi thép được xác định dựa trên kết cấu của chi tiết, vật liệu, dạng sản xuất và điều kiện sản xuất cụ thể của từng máy, xí nghiệp và địa phương Việc chọn phôi bao gồm xác định lượng dư, kích thước và dung sai của phôi sao cho gần với hình dáng chi tiết, nhằm tối ưu quá trình gia công và chất lượng sản phẩm Do đặc tính làm việc phải chịu nhiệt cao nên thép được chọn làm vật liệu phôi chính cho các chi tiết chịu nhiệt.
Xác định dạng sản xuất
Trong chế tạo máy người ta phân ra làm 3 dạng sản xuất:
Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng, phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau Tuy nhiên, ở đây chúng ta không đi sâu vào nghiên cứu từng đặc điểm cụ thể của từng dạng sản xuất mà tập trung xác định chúng thông qua các phương pháp tính toán và phân tích dữ liệu Việc ứng dụng phương pháp xác định dựa trên tính toán giúp làm rõ sự khác biệt giữa các dạng sản xuất, đồng thời cung cấp cơ sở để đánh giá, so sánh hiệu quả và lựa chọn giải pháp tối ưu cho từng trường hợp.
Muốn xác định dạng sản xuất thì trước hết phải biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia công
-Dạng sản xuất hàng năm đƣợc xác định theo công thức sau:
N: Số chi tiết đƣợc sản xuất trong một năm
Trong một năm, số sản phẩm được sản xuất là N1, mỗi sản phẩm gồm m chi tiết α là số phế phẩm và α dao động từ 3% đến 6%, nên số chi tiết phế phẩm trên mỗi sản phẩm là αm Để dự trữ, số chi tiết được chế tạo thêm β bằng 5% đến 7% của số chi tiết, tức β = 0.05m đến 0.07m Do đó, tổng số chi tiết phát sinh trong năm là N1m, được phân bổ thành chi tiết hợp lệ, phế phẩm và chi tiết dự trữ theo các tỷ lệ trên.
N= 5.1.(1+ (5+6)/100) = 5,55 (sản phẩm) -Xác định trọng lƣợng của chi tiết:
Trọng lƣợng của chi tiết đƣợc xác định theo công thức:
Q = V.γ (kg) (3.2) Trong đó: γ – Trọng lƣợng riêng của vật liệu γ = 7,852kg/dm 3
Bằng phần mềm CATIA ta tính đƣợc thể tích chi tiết V,497.10 -
Q = V.γ = 1,0497.7,8252=8,21(kg) Theo bảng 1.1 trang 19- [4], ta có:
Dạng sản xuất: Sản suất loạt nhỏ (đơn chiếc)
3.3 Lập thứ tự nguyên công
- Nguyên công 2: Phay bao phôi
- Nguyên công 5: Khoan lỗ định vị
Tính lƣợng dƣ gia công, tra lƣợng dƣ cho các bề mặt
-Lƣợng dƣ gia công cơ khí là lớp kim loại đƣợc cắt gọt thành phoi trong quá trình gia công cơ khí
- Lƣợng dƣ gia công trung gian là lớp kim loại đƣợc cắt gọt thành phoi ở mối bước hoặc mỗi nguyên công công nghệ
Lượng dư gia công tổng cộng là toàn bộ lớp kim loại bị cắt gọt thành phoi trong quá trình gia công, qua tất cả các bước và các nguyên công công nghệ (Z0) Khái niệm này cho phép xác định lượng kim loại cần loại bỏ để đạt được kích thước và độ chính xác mong muốn, đồng thời ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt và hiệu quả sản xuất Việc tính toán lượng dư gia công tổng cộng giúp lên kế hoạch gia công một cách hiệu quả và tối ưu hóa quy trình từ giai đoạn chuẩn bị đến gia công cuối cùng.
- Lƣợng dƣ đối xứng là lớp kim loại đƣợc cắt gọt khi gia công các bề mặt tròn xoay ngoài hoặc trong
Lượng dư gia công trung gian được xác định bằng hiệu số giữa kích thước do bước (hay nguyên công) đang thực hiện tạo ra và kích thước do bước (hay nguyên công) sát trước đó để lại Việc tính toán lượng dư này giúp kiểm soát độ chính xác ở từng giai đoạn gia công, tối ưu hóa quy trình gia công và chuẩn bị cho các bước gia công tiếp theo.
Lượng dư gia công tổng cộng được xác định bằng hiệu số kích thước của phôi thô và chi tiết hoàn chỉnh
Kph: Kích thước của phôi thô
Kct: Kích thước của chi tiết
Vì mặt phân khuôn nằm ở giữa nên ta chỉ cần tính lƣợng dƣ gia công cho một bề mặt
Trong công nghệ chế tạo máy người ta thường dùng hai phương pháp sau đây để xác định lƣợng dƣ gia công
Phương pháp thống kê kinh nghiệm được sử dụng phổ biến trong thực tế sản xuất để xác định lượng dư gia công bằng tổng giá trị lượng dư của các bước gia công theo kinh nghiệm Giá trị lượng dư theo kinh nghiệm thường được tổng hợp thành bảng trong sổ tay thiết kế công nghệ Nhược điểm của phương pháp này là không xét đến những điều kiện gia công cụ thể, nên lượng dư thường lớn hơn lượng dư cần thiết.
Phương pháp tính toán phân tích dựa trên việc phân tích các yếu tố hình thành lớp kim loại cần gia công để tạo ra một chi tiết máy hoàn chỉnh, được giáo sư Kovan đề xuất Phương pháp này nhằm xác định các tham số gia công và quy trình tối ưu dựa trên độ dày lớp kim loại, tính chất vật liệu và điều kiện cắt gọt, từ đó nâng cao độ chính xác và hiệu quả sản xuất Việc áp dụng phương pháp này giúp tối ưu hóa quá trình gia công chi tiết máy và cải thiện chất lượng sản phẩm.
Phương pháp này tính lượng dư cho hai trường hợp:
Tự động đạt kích thước: Là phương pháp mà trong đó dụng cụ cắt đƣợc điều chỉnh sẵn trên máy, phôi đƣợc định vị nhờ đồ gá
Đạt kích thước trên từng chi tiết gia công – khi đó từng phôi đƣợc rà gá trên máy
Việc áp dụng phương pháp tính toán phân tích sẽ giảm lượng tiêu tốn kim loại, xác định lượng dư gia công cho từng bước nguyên công và tối ưu kích thước gia công cho từng bước, từ đó nâng cao trình độ công nghệ và hiệu quả sản xuất trong quá trình chế tạo.
Dùng phương pháp tự động đạt kích thước ta có công thức xác định lƣợng dƣ lớn nhất, danh nghĩa và nhỏ nhất theo các công thức sau:
Zmin= Rza + hi + ρ a +ε b (3.4) Trong đó:
Trong quy trình gia công, các hiện tượng do bước công nghệ sát trước để lại gây ra các sai số và hư hỏng bề mặt Rza biểu thị chiều cao nhấp nhô ở cấp vi do bước công nghệ sát trước để lại; hi biểu thị chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại; ρa biểu thị sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại; εb biểu thị sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện Những yếu tố này ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt, độ chính xác kích thước và căn chỉnh của chi tiết, vì vậy cần kiểm soát chặt chẽ quá trình gá đặt và theo dõi chất lượng để tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Vì không thay đổi vị trí gá đặt lên ρa,εbđều gần nhƣ bằng 0
Cho nên lƣợng dƣ nhỏ nhất bằng:Zmin= Rza + hi
Lƣợng dƣ danh nghĩa: Z =Z min
Lƣợng dƣ lớn nhất: Z max = Zmin + TDi-1 + TDi
TDi-1: Dung sai kích thước bước sát trước còn lại
TD i : Dung sai kích thước của bước đang hoàn thành
Tra bảng 2-34 và 3-62 trang 100,234- [1], ta có:
Phôi cán cắt trên máy cắt đạt đƣợc cấp chính xác là 14, R za + hi = 200 μm,TD1 =0,5 mm
Tra bảng 3-69 trang237- [1], ta có:
Nguyên công 2: Cấp chính xác sau khi gia công phay bao là11, Rza,hi
Nguyên công 3: Cấp chính xác sau khi gia công thô là12, R za, T i = 50 μm TD 3 = 200 μm
Nguyên công 4: Cấp chính xác sau khi gia công tinh10, Rza, Ti = 20 μm.TD3 = 80μm
Tra bảng 3-87 trang244- [1], ta có:
Nguyên công 5: Cấp chính xác sau khi gia công khoan là 12, Rza, = 32,
Zminp = Rza + Ti = 300 μm; Zp = = 300 μm; Zmax = 800 μm
Xác định kích thước cho từng nguyên công: Áp dụng công thức: a I -1 min= a imin + z imin (3.5) a I -1 max= a I -1 min + T i-1 (3.6)
Các kích thước theo bước công nghệ được tính toán từ a4min đến a phmax như sau: a4min = 30082 μm, a4max = 30282 μm; a3min = 30122 μm, a3max = 30202 μm; a2min = 30302 μm, a2max = 30502 μm; a1min = 30272 μm, a1max = 30392 μm; a phmin = 30692 μm, a phmax = 30742 μm.
Vậy kích thước phôi được chọn trong khoảng (aphmin÷aphmax)(30692÷30742) μm=(30,692÷30,742)mm.
Tính chế độ cắt một bề mặt nào đó, tra chế độ cắt các bề mặt còn lại
3.5.1 Tính toán cho nguyên công 2,3,4
3.5.1.1 Chọn máy phay và dao phay Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của khuôn đúc ta chọn gia công trên máy phay CNC và chọn dao phay làm bằng thép gió Đối với nguyên công 2 tra bảng 4-92 [1] ta chọn dao phay mặt đầu có đường kính là 50mm,có chiều dài L6mm, có đường kính trong d"mm, số răng dao theo loại là Z2 Đối với nguyên công 3, 4 tra bảng 4-65 [1] ta chọn dao phay ngón chuốt trụ có đường kính d=2mm, chiều dài phần cắt l=7, chiều dài cán dao L9mm, số răng dao theo loại là Z3,4=3
3.5.1.2 Chiều sâu phay t(mm) và chiều rộng phay B(mm)
Chiều rộng phay B đƣợc xác định bằng chiều dày cắt của răng dao khi cắt, đo theo hướng song song với trục dao
Đối với các loại dao phay trụ, dao phay đĩa và các loại dao phay tương tự thì t= t0 (chiều sâu phay) Trong nguyên công 2 ta có: t2=2mm, B=DPmm Trong nguyên công 3 ta có: t3=1mm, B=d=2mm Trong nguyên công 4 ta có: t4=0.5mm, B=d/2=1mm.
3.5.1.3 Xác định lượng chạy dao S(mm)
Khi phay cần phân biệt đƣợc lƣợng chạy dao răng Sz, lƣợng chạy dao vòng S, và lƣợng chạy dao phút S , chúng có quan hệ:
Sph = S.n = Sz.Z.n (3.7) Trong đó: n : Số vòng quay của dao phay (v/ph)
Z : Số răng của dao phay
Lượng chạy dao đầu tiên khi phay thô là đại lượng cho dưới dạng Sz, khi phay tinh cho dưới dạng S, để từ đó có thể tính ra Sz = S/Z
Lƣợng chạy dao đƣợc giới thiệu cho các loại phay và điều kiện phay khác nhau cho ở trong bảng 5-33 ÷ 5-38 [2]
Sz2= 0,25mm, Sz3=0,08mm, Sz4=0,05mm
3.5.1.4 Tính tốc độ cắt v (m/ph)
Tốc độ cắt V đƣợc tính theo công thức:
C v ; m;x;y; u; q; p : Là các hệ số mũ tra bảng 5-39 [2]
Với nguyên công 2 ta có: C v = 322; m = 0,2; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,2; q = 0,2; p = 0
Với nguyên công 3 ta có: Cv = 1825; m = 0,35; x = 0,3; y = 0,12; u 0,1; q = 0,2; p = 0
Với nguyên công 4 ta có: C v = 690; m = 0,2; x = 0,3; y = 0,4; u = 0,1; q = 0,2; p = 0
T: Chu kỳ bền của dao tra bảng 5-40 [2] ta đƣợc:T10(phút) T2 80(phút)
Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt phụ thuộc vào điều kiện cắt cụ thể và được tính bằng kv = kMV × knv × kuv Theo bảng tham chiếu, kMV = 0,69 (liên quan tới chất lượng vật liệu gia công từ bảng 5-1 và 5-2), knv = 1 (trạng thái bề mặt phôi từ bảng 5-5), kuv = 1 (vật liệu dụng cụ cắt từ bảng 5-6) Do đó kv = 0,69 × 1 × 1 = 0,69.
Lực cắt đƣợc tính theo công thức:
Z- Số răng dao phay,Z1,Z2=Z3=3 n- Số vòng quay của dao: n d v
Thay số vào ta đƣợc : n1 d v
C p và các số mũ tra trong bảng 5-41[2]
K MV - Hệ số điều chỉnh cho chất lƣợng của vật liệu gia công đối với thép và gang cho trong bảng 5-9 [2]:
Thay số vào tính toán ta đƣợc:
Mômen xoắn đƣợc tính theo công thức:
PZ: Lực cắt của từng nguyên công
Công suất cắt đƣợc tính theo công thức:
3.5.2 Tính toán cho nguyên công 5
3.5.2.1 Chọn mũi khoan Đường kính lỗ Dopen> chọn file nửa khuôn trên Vào môi trường gia công: Start>machining>surface machining
Hình 3.1: Cửa sổ môi trường gia công
Để tạo phôi cho chi tiết ta Click icon , hộp thoại xuất hiện ta nhập các kích thước giá trị của phôi vào bảng
-Sau khi nhập kích thước của phôi và chọn ok ta được:
Hình 3.3: Hình ảnh sau khi chọn xong phôi
Bước 2: Chọn gốc tọa độ
Để chọn gốc tọa độ phôi, nhấp đúp vào hệ trục tọa độ trên chi tiết để mở cửa sổ thiết lập Ta có thể thay đổi chiều và hướng của các trục bằng cách nhấp vào mũi tên trên chi tiết hoặc nhập giá trị vào hộp thoại; mọi thay đổi sẽ được áp dụng ngay để định vị lại gốc tọa độ sao cho phù hợp với yêu cầu gia công hoặc thiết kế CAD Sau khi nhập xong, xác nhận bằng nút OK để lưu lại các thiết lập.
Hình 3.4: Chọn gốc tọa độ
Axis name: tên của gốc phôi ta có thể đổi tên gốc phôi để tiện cho
Hình 3.5: Đổi tên gốc phôi
Bước 3: Chọn máy gia công
Click part operation trên cây thƣ mục > hộp thoại part operation xuất hiện
Click icon : Chọn chi tiết gia công
Click icon : Chọn phôi gia công
Click icon : Chọn mặt phẳng an toàn
Click icon : Để thiết lập các thông số cho máy gia công
Post prcessor: Bộ vi xử lý, chọn funuc18i.lib
Post processor words table: Gửi bộ xử lý từ bảng, chọn CENIT_LATHE.pptable
NC data type: Kiểu dữ liệu NC, chọn ISO
Hình 3.6: Chọn máy gia công
Kích chọn chi tiết gia công và kích chọn phôi gia công:
Hình 3.7: Chọn phôi để máy gia công
Bước4: Chọn dao gia công và kiểu gia công
Với 3 nguyên công để gia công nửa khuôn, ta cần xác định loại dao và kiểu gia công phù hợp cho từng nguyên công Sau mỗi nguyên công, ta chọn lại dao cụ và kiểu gia công cho nguyên công kế tiếp để tối ưu hiệu suất và chất lượng gia công Ví dụ, nguyên công phay thô khuôn được xem là bước đầu tiên trong quy trình gia công nửa khuôn.
Chọn loại dao:Click manufacturing program.1> chọn dao end mill tool change: Hộp thoại tool change.1 xuất hiện, nhập kích thước dao đã chọn ở phần tính toán trên
Chọn kiểu gia công thô:Click icon ->click trên cây thƣ mục, hộp thoại xuất hiện
Chọn các mặt phẳng để định nghĩa vùng gia công
Offset on part part: Lƣợng dƣ gia công, vì là gia công thô nên ta để lƣợng dƣ là 1mm
Stepover length: Khoảng cách hai lượt chạy dao trước và sau ta nhập là 2mm
Maximum cut depth: Chiều dày cắt là 0,5mm
Click icon : chạy thử chương trình ->ok
Hình 3.10: Hình ảnh gia công trong chương trình phay thô b Nguyên công phay tinh khuôn
Click trên cây thƣ mục > chọn dao
End mill tool change: hộp thoại tool change.2 xuất hiện, nhập kích thước dao đã chọn ở phần tính toán trên
* Chọn kiểu gia công tinh
Click icon >click trên cây thƣ mục, hộp thoại xuất hiện, thiết lập các thông số công nghệ, thông số hình học cho gia công tinh khuôn
Hình 3.11: Chọn các mặt gia công tinh
Max (Min), distance between pass: Khoảng cách lớn nhất nhỏ nhất giữa 2 đường dịch dao
Scallop height: Chiều cao của vẩy vật liệu (phoi thừa) không cắt giữa các đường dịch dao
Number of levels: Số lƣợt phay, để tăng thêm tính độ mịn của chi tiết ta chọn là 2 lƣợt
Maximum cut depth: Chiều sâu phay ta chọn bằng 0,25mm
Click icon : Chạy thử chương trình >ok
Hình 3.12: Hình ảnh gia công tinh khuôn trên c Nguyên công khoan 4 lỗ định vị
Click trên cây thƣ mục -> chọn dao Drill tool change: Hộp thoại tool change.3 xuất hiện, nhập kích thước dao đã chọn ở phần tính toán
Click icon -> click trên cây thƣ mục, hộp thoại xuất hiện, thiết lập các thông số công nghệ, thông số hình học gia lỗ
Hình 3.13: Cửa sổ chọn mũi khoan
Nhập các thông số công nghệ
Click icon : Chạy thử chương trình > ok
Click icon trên cây thƣ mục >icon
Chọn vị trí lưu code – nc
Hình 3.14: Xuất code gia công
Click : Xuất file, ta đƣợc file code – nc
3.6.1 Gia công nửa khuôn dưới
Làm tương tự như khuôn trên cho khuôn dưới:
Hình 3.15: Hình ảnh gia công thô khuôn dưới
Hình 3.17: Gia công khoan các lỗ định vị
Gia công thực nghiệm khuôn mẫu trên máy phay CNC Sherline
3.7.1 Gá phôi Đặt phôi đã được phay bao lên êtô lấy chuẩn và kẹp chặt theo các bước: Bước 1: Lắp đầu dò vào bộ phận kẹp dao
Bước 2: Đưa đầu dò vào vị trí tâm phôi
Trong bước 3, di chuyển đầu dò theo phương x và điều chỉnh thăng bằng để đảm bảo độ cân bằng và độ chính xác đo lường tối ưu Tiếp đến bước 4, đưa đầu dò di chuyển theo phương y và thực hiện điều chỉnh thăng bằng lần nữa nhằm chuẩn hóa vị trí đo và giảm sai số Đến bước 5, kẹp chặt phôi và kiểm tra lại toàn bộ các tham số đo để xác nhận cố định phôi và đảm bảo kết quả đo chính xác và an toàn cho quá trình gia công.
3.7.2 Copy chương trình vào máy tính
Copy chương trình đã lập vào máy tính điều khiển CNC
3.7.3 Chọn dao và lắp đặt dao
Chọn gốc phôi phải đảm bảo gốc phôi trùng với gốc của chương trình đã lập khi thiết kế
3.7.5 Chuyển chế độ chạy tự động
Hình 3.18 Quá trình gia công khuôn mẫu trên máy phay CNC
Hình 3.19: Sản phẩm sau khi gia công trên máy CNC
3.7.8 Đánh giá kết quả thực nghiệm
Đã xây dựng được các bước tiến hành gia công chi tiết trên máy CNC Sherline
Đã tạo ra khuôn mẫu cho sản phẩm
Đã tạo ra đƣợc sản phẩm thí nghiệm trên máy mô hình
Do điều kiện cơ sở vật chất không cho phép nên chỉ có thể gia công trên máy mô hình
Phôi gia công là phôi gỗ mô phỏng nên các quá trình xảy ra trong gia công kim loại chƣa đƣợc thể hiện rõ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau một thời gian tiến hành làm khóa luận một cách nghiêm túc dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo, thạc sỹ: Trần Văn Tùng và các bạn cho đến nay tôi đã hoàn thành bài khóa luận: “Thiết kế, lập trình gia công khuôn đúc cho chi tiết tay nắm cầm mởcửa trên xe Uoát”
- Khóa luận đã nghiên cứu tổng quan về công nghệ CAD/ CAM hiện nay và tình hình ứng dụng CAD/ CAM trong thiết kế, gia công cơ khí hiện nay
- Bằng những kiến thức đã học, khóa luận đã tiến hành tính toán thiết kế tay nắm mở cửa trên xe Uoát
Dựa trên kiến thức của môn thiết kế trợ giúp bằng máy tính, khóa luận tiến hành thiết kế tay nắm mở cửa trên xe ô tô bằng phần mềm Catia, dựa vào các thông số kỹ thuật đã tính toán trước Quá trình thiết kế tập trung vào tối ưu hình học, tính năng và tính khả thi gia công để đảm bảo tích hợp chính xác với hệ thống cửa và đáp ứng yêu cầu cấu hình CAD/CAM Các bước thực hiện gồm phân tích yêu cầu, dựng mô hình 3D trên Catia và kiểm tra các thông số kích thước, liên kết và biện pháp chế tạo Kết quả là một mô hình tay nắm mở cửa xe ô tô được thiết kế dựa trên dữ liệu tính toán, sẵn sàng cho thử nghiệm lắp ráp và đánh giá hiệu suất.
- Khóa luận cũng đã tiến hành thiết kế khuôn đúc tay nắm mở cửa trên xe Uoát bằng phần mềm Catia, làm cơ sở cho phần gia công CNC
Khóa luận dựa trên nền kiến thức CAD/CAM-CNC, tiến hành lập trình gia công khuôn đúc tay nắm mở cửa cho xe ôtô bằng phần mềm Catia Qua đó, bài toán được chuyển thành các bước thiết kế và tối ưu hóa quy trình gia công, từ xác định chiến lược gia công, chọn vật liệu và cỡ dao đến lập đường chạy dao và mô phỏng quá trình gia công trên Catia để đảm bảo tính chính xác và khả thi kỹ thuật Việc phân tích và mô phỏng giúp rút ngắn thời gian gia công, giảm sai lệch và nâng cao chất lượng khuôn đúc cho tay nắm mở cửa trên xe ôtô Các kết quả này phục vụ cho mục tiêu học thuật của khóa luận và có khả năng ứng dụng thực tế trong sản xuất khuôn đúc.
Trong quá trình làm khóa luận, tôi luôn nỗ lực hoàn thành bài khóa luận một cách nghiêm túc; tuy nhiên do kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên tôi vẫn còn một số thiếu sót Tôi mong nhận được sự góp ý từ quý thầy cô và các bạn để bài khóa luận được hoàn thiện hơn.
Trên toàn cầu, việc ứng dụng các phần mềm thiết kế vào thiết kế sản phẩm và lập trình gia công vào sản xuất đang phổ biến, giúp rút ngắn thời gian sản xuất, tăng năng suất lao động và nâng cao độ chính xác Tuy nhiên ở Việt Nam, việc áp dụng các phần mềm thiết kế vào sản xuất còn hạn chế, vì vậy cần đẩy mạnh giảng dạy các phần mềm thiết kế trong các trường đại học, cao đẳng và các khối ngành kỹ thuật nhằm nâng cao đội ngũ kỹ thuật và đáp ứng yêu cầu của sản xuất hiện đại.