(TIỂU LUẬN) đồ án CÔNG NGHỆ CADCAMCNC tên đề tài thiết kế và mô phỏng cơ cấu cửa nâng hạ tên đề tài thiết kế, mô phỏng gia công 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

1 Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC

CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing) là công nghệ thiết kế và chế tạo hỗ trợ bởi máy tính, giúp tối ưu hóa quá trình sáng tạo và sản xuất Công nghệ CAD/CAM sử dụng phần mềm máy tính để thực hiện các chức năng thiết kế và chế tạo chính xác, nhanh chóng Hiện nay, CAD/CAM đang phát triển theo hướng tích hợp thiết kế và sản xuất, tạo nền tảng công nghệ tiên tiến trong ngành công nghiệp chế tạo Nhờ vào CAD/CAM, quá trình sản xuất trở nên hiệu quả hơn, giảm thiểu sai sót và nâng cao chất lượng sản phẩm.

CAD (Computer Aided Design) là công nghệ sử dụng hệ thống máy tính để hỗ trợ xây dựng, sửa đổi, phân tích và tối ưu hóa các thiết kế kỹ thuật Hệ thống CAD bao gồm phần mềm chuyên dụng và phần cứng như máy tính, cổng đồ họa, bàn phím và thiết bị ngoại vi khác để thực hiện các chức năng thiết kế chuyên nghiệp Các chương trình CAD không chỉ giúp tạo ra các bản vẽ đồ họa, mà còn cung cấp các công cụ phân tích kỹ thuật như phân tích lực ứng suất, phản ứng động lực học của cơ cấu, tính toán truyền nhiệt và lập trình điều khiển số.

CAM (Computer Aided Manufacturing) là công nghệ sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất một cách chính xác và hiệu quả Công nghệ này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất thông qua việc tích hợp giao diện trực tiếp hoặc gián tiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất Với CAM, doanh nghiệp có thể nâng cao năng suất, giảm thiểu lỗi và tiết kiệm thời gian trong quá trình gia công Đây là yếu tố quan trọng trong tự động hóa và hiện đại hóa ngành công nghiệp chế tạo.

CNC (Computer Numerical Controlled) là công nghệ điều khiển máy móc số dựa trên máy tính, giúp nâng cao hiệu quả và chính xác trong gia công Trước đây, các chương trình điều khiển NC phải thực hiện qua băng đục lỗ và bộ lọc để giải mã tín hiệu, gây ra nhiều hạn chế về thời gian và dung lượng chương trình CNC đã khắc phục những hạn chế này bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin trực tiếp từ bộ nhớ, giúp quá trình điều khiển linh hoạt và nhanh chóng hơn Hiện nay, CNC đã phổ biến rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, thể hiện sự kết hợp chặt chẽ giữa công nghệ máy tính và máy công cụ.

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

Việc ứng dụng các thành tựu của khoa học kỹ thuật vào quá trình sản xuất đã trở nên mạnh mẽ hơn bao giờ hết, giúp nâng cao hiệu quả và tốc độ sản xuất Thay vì phải thuê công nhân trực tiếp vận hành, hiện nay máy CNC đã được sử dụng rộng rãi để tự động hóa quá trình gia công Công nghệ CAD/CAM/CNC đóng vai trò quan trọng trong tổ chức sản xuất, đi kèm với các phần mềm lập trình và điều khiển máy móc nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất và đảm bảo chất lượng.

Tất cả các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trong phần mềm để tránh sai sót có thể xảy ra Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu phản ánh rõ nét sự phát triển của nền công nghiệp Hiện nay, các sản phẩm trong ngành công nghiệp đều được chế tạo bằng hệ thống khuôn mẫu đa dạng, thuộc hàng công nghệ cao trong lĩnh vực Cơ - Tin - Điện tử (Mechatronics) Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào công nghiệp khuôn mẫu đã và đang mở ra nhiều hướng phát triển mới, nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

Chúng tôi tập trung hoàn thiện và phát triển phần cứng điều khiển số CNC, đảm bảo hiệu suất cao và độ bền vượt trội Song song đó, phần mềm điều khiển được phát triển theo hướng đơn giản trong lập trình, giúp người dùng dễ thao tác và tiết kiệm thời gian Hệ thống tích hợp nhiều tính năng hiện đại, phù hợp với các yêu cầu sản xuất đa dạng, đồng thời giao diện linh hoạt, thân thiện, tạo thuận lợi tối đa cho người sử dụng.

Hệ thống phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và chế tạo khuôn mẫu, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả sản xuất Phát triển các mô hình thiết kế mới, cập nhật phương pháp gia công hiện đại là hướng đi tiên phong của hệ thống tích hợp này, được đầu tư mạnh mẽ vì tính mới và tiềm năng ứng dụng rộng rãi Hiện nay, thị trường phần mềm tích hợp CAD/CAM/CNC rất sôi động, đóng vai trò thiết yếu trong việc thiết kế và chế tạo các khuôn mẫu phức tạp có độ chính xác cao; thiếu các phần mềm này, không thể đạt được yêu cầu về mức độ chính xác và hiệu quả trong sản xuất.

Trong ngành Cơ-Điện tử, công nghệ thông tin đóng vai trò quyết định và rất hiệu quả trong công nghệ chế tạo sản phẩm khuôn mẫu cao cấp Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào gia công cơ khí bằng các thiết bị điều khiển số có ý nghĩa lớn về mặt khoa học và thực tiễn, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo và hiệu quả sản xuất trong ngành cơ khí.

3 Giới thiệu về phần mềm Creo Parametric

Creo Prametric là phần mềm thiết kế theo tham số của hãng Prametric Technology Corporation (PTC), được nâng cấp từ phiên bản Pro/E với giao diện mới hoàn toàn để nâng cao trải nghiệm người dùng Phần mềm này tích hợp nhiều tính năng mạnh mẽ trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE, giúp người dùng dễ dàng thiết kế, tạo khuôn, lập trình gia công CNC và mô phỏng các chi tiết hoặc vật thể một cách chính xác và hiệu quả.

Một số tính năng của phần mềm

Người dùng có thể thiết kế tất cả các loại sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp bằng các công cụ như Extrude, Revolve, Sweep cùng với các lệnh nâng cao như Blend, Warp, Section Sweep và Sweep Blend Creo Parametric hỗ trợ thiết kế theo tham số, giúp tạo mô hình các chi tiết máy tiêu chuẩn một cách nhanh chóng và chính xác Phần mềm cũng cho phép chỉnh sửa thông số thiết kế từng bước và tự động cập nhật các thay đổi cho các bước tiếp theo, nâng cao hiệu quả quá trình thiết kế.

Creo Parametric giúp mô phỏng quá trình thiết kế khuôn, từ lắp khuôn đến tách khuôn tạo sản phẩm một cách chính xác Sau khi hoàn thiện thiết kế chi tiết mẫu, phần mềm cho phép tính toán độ co rút của vật liệu nhằm đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng Tính năng tự động thiết kế hình dạng lồng khuôn phù hợp với chi tiết mẫu giúp tối ưu quá trình sản xuất Ngoài ra, Creo Parametric còn hỗ trợ mô phỏng quá trình tách khuôn, giúp kiểm tra và điều chỉnh thiết kế trước khi sản xuất thực tế, nâng cao hiệu quả và độ chính xác của quá trình chế tạo khuôn mẫu.

Lập trình gia công CNC với phần mềm Creo Parametric giúp các công ty CNC thiết lập quy trình chế tạo linh hoạt và dễ dàng hơn Người dùng có thể chọn nhiều kiểu phay khác nhau như Profile, Pocketing, Face để hoàn thiện chi tiết chính xác và hiệu quả Các phương pháp gia công bao gồm gia công thô, gia công tinh, hoàn thiện và khắc chữ, từ đó tối ưu hóa quá trình sản xuất Ngoài ra, phần mềm còn hỗ trợ xuất chương trình gia công nhanh chóng, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

Creo là phần mềm hỗ trợ xuất bản vẽ 2D, cho phép tạo các bản vẽ chiều ngang, mặt bằng và cạnh dựa trên mô hình 3D Ngoài ra, phần mềm còn tích hợp các ký hiệu tiêu chuẩn như định mức và ký hiệu sai hình dung để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ cho bản vẽ kỹ thuật.

… 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

 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 a) b)

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

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

Hình 1 3: Mà hình làm việc của phần mềm

2 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 00mm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 2300mlChọn 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

 Chọn New: Xuất hiện hộp thoại New

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

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

 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 a) b)

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 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 khuôn đã tách để tạo các mảnh

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

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

 Chọn New: Xuất hiện hộp thoại New

Trong Type: Manufacturing, trong Sub-type: NC assembly

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 3 1: Thiết lập loại thiết kế và thiết lập đơn vị

2 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