Đồ án công nghệ Cad-Cam-CNC

Hộp bao gồm những chitiết có hình khối rỗng xung quanh có thành vách thường làm nhiệm vụ của chi tiết cơ sở để lắp các đơn vị lắp nhóm, cụm, bộ phận của những chi tiết khác lên nó tạo th

Phần I: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC

VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM

1 - Điều kiện làm việc của chi tiết:

1.1 Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM:

- Trong tất cả các loại máy móc đều có chi tiết dạng hộp Hộp bao gồm những chitiết có hình khối rỗng (xung quanh có thành vách) thường làm nhiệm vụ của chi tiết cơ

sở để lắp các đơn vị lắp (nhóm, cụm, bộ phận) của những chi tiết khác lên nó tạo thànhmột bộ phận máy nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó của máy

- Hộp có rất nhiều kiểu và công dụng cũng khác nhau tùy theo yêu cầu làm việc

- Đặc điểm của các chi tiết hộp là có nhiều vách, độ dày mỏng của các vách khácnhau, trong các vách lại có nhiều gân, nhiều phần lồi lõm; nhiều mặt phẳng phải giacông để làm mặt tiếp xúc; đặc biệt trên hộp có nhiều lỗ phải gia công chính xác để thựchiện các mối lắp ghép

1.2 Yêu cầu kỹ thuật:

- Hộp có những bề mặt chính như: mặt đáy, mặt lỗ yêu cầu độ chính xác khá cao.Ngoài ra, còn có các bề mặt phụ như: bề mặt đậy nắp, lỗ bắt bulông Những yêu cầu kỹthuật cơ bản của hộp cần xét đến là:

+ Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính, độ chính xácCác lỗ, Sai số hình dáng các lỗ, Dung sai khoảng cách tâm giữa các lỗ, Dung sai độkhông song song của các tâm lỗ bằng dung sai khoảng cách tâm

+ Dung sai độ không đồng tâm của các lỗ bằng 1/2 dung sai đường kính lỗ nhỏnhất, Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ

+ Độ không phẳng và không song song của các bề mặt chính trong khoảng 0,05-0,1

mm trên toàn bộ chiều dài, Ra = 5-1,25

+ Độ nhám bề mặt Rz = 10-20

1 Giới thiệu chung về phần mềm CAD/CAM sử dụng:

1-1 Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM:

- CAD xuất hiện vào những năm trước 1960 với tư cách là công cụ vẽ Đến nhữngnăm 80 thì CAD vẫn chỉ là công cụ để vẽ nhưng cách sử dụng đã đơn giản, chính xác vànhanh hơn rất nhiều

- Theo thời gian CAD phát triển theo hai hướng:

+ Một mặt, CAD được tích hợp nhiều tính năng mới.Với các tính năng đồ hoạ

đặc trưng của mình, CAD trở thành môi trường phát triển các công cụ tính toán, phântích, sản xuất như tính toán động học, động lực học cơ cấu; tính toán khí động, nhiệt,từ; lập trình cho máy CNC, quản lý công nghệ, Nói cách khác CAD ngày càng đướctích hợp thêm nhiều tính năng mới, nhờ các tính năng mới này mà ngày nay CAD trởthành một công cụ tuyệt vời không chỉ cho các nhà thiết kế mà có cả các nhà kinhdoanh, quản lý, nghệ thuật, quân sự,…Giới kỹ thuật ngày nay đã quen với các thuật ngữCAD,CAM

+ Tuy có những tính năng khác nhau nhưng các phần mềm CAD, CAM có nhữngđiểm chung là phát triển trong môi trường đồ hoạ của CAD hoặc trực tiếp sử dụng dữliệu đồ hoạ của CAD

+ Mặt khác một số hãng sản xuất khác tạo ra môi trường mở, cho phép và khuyếnkhích tất cả các nhà phát triển sử dụng dữ liệu và công cụ điều hành của CAD để tạo raphần mềm CAM và CAD khác

Như vậy dù bằng cách nào các chức năng CAM và CAD cũng được phát triển trênnền CAD Hay nói cách khác các phần mềm CAD hiện đại đã tích hợp thêm các chứcnăng CAM và CAD

1.2- Các chức năng của CAD/CAM:

1.2.1- Chức năng của CAD:

a Chức năng mô hình hóa:

- CAD là công nghệ liên quan đến việc sử dụng hệ thống máy tính để giúp đỡ việctạo, sửa đổi, phân tích và tối ưu hóa thiết kế

- Theo đó, bất cứ chương trình máy tính nào có tính năng đồ họa và một chương trìnhứng dụng với các chức năng kỹ thuật thuận tiện đều được phân loại như là phần mềm

CAD Nói cách khác, các công cụ CAD có nhiều cấp độ khác nhau tùy theo ứng dụng.

Có thể chúng chỉ có những công cụ để vẽ hình học nhằm tạo ra hình dạng vật thể, hoặc

có thêm các công cụ phân tích dung sai, tính toán một số đại lượng vật lý và mô hìnhhóa phần tử hữu hạn… Ở mức độ cao là các phần mềm CAD với các chương trình ứngdụng nâng cao cho phân tích và tối ưu hóa

- Vai trò cơ bản nhất của CAD là để xác định hình học của thiết kế như hình dáng hìnhhọc của các chi tiết cơ khí, các kết cấu kiến trúc, mạch điện tử, mặt bằng nhà cửa trongxây dựng… Các ứng dụng điển hình của CAD là tạo bản vẽ kỹ thuật với đầy đủ cácthông tin kỹ thuật của sản phẩm và mô hình hình học 3D của sản phẩm Hơn nữa, môhình CAD này sẽ được dùng cho các ứng dụng CAE và CAM sau này Đây là lợi ích lớnnhất của CAD vì có thể tiết kiệm thời gian một cách đáng kể và giảm được các sai sốgây ra do phải xây dựng lại hình học của thiết kế mỗi khi cần đến nó

- Một quá trình CAD tiêu biểu được thực hiện theo các bước sau:

Sketch là công cụ phác thảo có nhiệm vụ chính là tạo ra các Profile 2D hay

3D để từ đó hình thành nên các mô hình vật đặc hay các bề mặt Với công cụ tham

số hoá sketcher của CAD hiện đại trở nên linh hoạt hơn trong việc tạo ra các bản vẽ

kĩ thuật Tuy nhiên nó được dùng để tạo ra các bản vẽ đơn giản

- Tạo bản vẽ từ mô hình:

Để tạo bãn vẽ 2D ta xuất trực tiếp các hình chiếu, hình cắt từ mô hình Từ một mô hình

có thể nhanh chóng tạo nhiều bản vẽ và giữa các mô hình và các bản vẽ có quan hệ vớinhau và bất kì sự thay đổi nào từ mô hình cũng điều được cập nhập đến bản vẽ

c Chức năng phân tích:

- Đó là tính năng tính toán động học, động lực học, nhiệt, ứng suất, biến dạng,…của các chi tiết, cơ cấu và hệ thống Chức năng này phát triển độc lập với CAD vàđược tích hợp vào CAD làm cho CAD hiện đại trở nên linh hoạt hơn rất nhiều

1.2.2 – Chức năng của CAM:

- CAM là công nghệ liên quan với việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch,quản lý và điều khiển các quá trình chế tạo

- Một trong những lĩnh vực hoàn thiện nhất của CAM là điều khiển chương trình số(Numerical Control – NC) Đây là kỹ thuật sử dụng các chỉ dẫn đã được lập trình đểđiều khiển các máy công cụ như máy mài, máy tiện, máy phay, máy dập… Máy tính cóthể sản sinh ra một lượng đáng kể các chỉ dẫn NC dựa trên các dữ liệu hình học từ cơ sở

dữ liệu CAD cộng với những thông tin bổ sung được cung cấp bởi người vận hành

- Một chức năng quan trọng khác của CAM là lập trình robot Các robot này có thểvận hành trong một tế bào gia công, chọn và định vị dao và chi tiết gia công cho cácmáy NC Những robot này cũng có thể thực hiện các nhiệm vụ đơn lẻ như hàn, lắp ráphoặc vận chuyển thiết bị hoặc chi tiết trong phân xưởng

- Lập quy trình chế tạo cũng là một mục đích của CAM Quy trình chế tạo bao gồmcác nguyên công chi tiết của các bước sản xuất từ ban đầu đến kết thúc, từ máy này đếnmáy khác trong phân xưởng

1.3 Giới thiệu về phân mềm Pro/E wildfine 2.0:

- Trên thị trường thiết kế, lập trình, gia công cơ khí hiện nay ở Việt Nam và trên thế

giới, cùng với các phần mềm nổi tiếng khác như Catia, UniGraphic, Ideas,… Pro/E đangđóng vai trò to lớn trong ngành công nghiệp cơ khí chính xác

- Pro/Engineer Wildfire 2.0 là phiên bản mới và mở rộng của phần mềmPro/Engineer Pro/E Wildfire 2.0 là phần mềm tiện ích để thiết lập nhanh, chính xác cácbản vẽ hình chiếu hai chiều, bản vẽ hình chiếu trục đo ba chiều và cho phép tự động lậpcác chương trình gia công trên các máy CNC

- Sử dụng Pro/E Wildfire 2.0 có thể xoay các khối ba chiều để quan sát rõ hơn hìnhdạng của chúng ở các góc độ khác nhau Cũng có thể tạo các chuyển động quay, chuyểnđộng tịnh tiến cho khối ba chiều, để mô phỏng quá trình lắp ráp các chi tiết máy vớinhau, mô phỏng quá trình hoạt động của máy

- Với công cụ thiết kế linh hoạt, mô phỏng phân tích động học phong phú, phânkhuôn đa dạng, lập trình gia công ổn định và các chức năng trao đổi, nhúng dữ liệu vớicác phần mềm hỗ trợ như EMX (khuôn nhựa), PXD (khuôn dập), Assembly Smart (thưviện cơ khí),… làm cho Pro/E càng mạnh mẽ hơn

- Khi được trang bị các kỹ năng về Pro/E, các bạn có khả năng thiết kế mô hình(Modeling), lập các bản vẽ chi tiết, bản vẽ chế tạo, bản vẽ lắp (Drawing), phân tích độnghọc (Assembly), thiết kế khuôn nhựa (Mold và EMX), thiết kế khuôn dập tấm (SheetMetal và PXD, DIE) và lập các chương trình gia công như tiện, phay, khoan, ta rô, khắc,cắt dây,…

- Kết hợp với máy gia công điều khiển số (CNC), Pro/E có thể tạo ra một quy trìnhkhép kín từ thiết kế, mô phỏng đến điều khiển sản xuất hoàn thiện sản phẩm

Quan sát trên màn hình máy tính, chúng ta có thể kiểm tra toàn bộ quá trình gia công,sửa chữa các lỗi trong chương trình, tránh được tất cả các sai sót trước khi tiến hành giacông thực trên máy CNC.

2 Trình bày trình tự quá trình thiết kế sản phẩm:

a Khởi động Pro Engineer:

Có hai cách khởi động Pro Engineer :

- Kích đúp chuột lên biểu tượng Pro Engineer trên màn hình Desktop.

- Start > Program>Pro Engineer.Xuất hiện màn hình Pro Engineer Màn hình gồm có: Một thanh Standard Toolbar.

Một thanh menu toolbar.

b Tạo thư mục làm việc trong ổ cứng:

Chọn file: Working Directory chọn thư mục D:\Pro Engineer.

Tất cả các bài tập ta làm trong suốt buổi làm việc sẽ được lưu trong thư mục D:\ Pro Engineer.

Vào New- chọn Part( Type)-Sold(Subtype)-Đặt tên bài tập-ok

Thanh công cụ Pro Engineer gồm những nhóm công cụ chính trong bảng:

MoDel Display Hiển thị đối tượng

Datum Display Bật tắt đối tượng chuẩn

c Tạo chi tiết trên phần mền pro Engineer:

Bước 1: Dùng lệnh Extrude để tạo khối hình chữ nhật với kích thước 140/100/17

Vào Extrude-chọn Placement-chọn Defile-chọn Mặt cần tạo ,ta chọn mặt Top-chọn

Sketch-Close-xuất hiện màn hình vẻ như dưới

Trên đó xuất hiện các lệnh Sketch để chúng ta thực hiện, chọn hình chữ nhật và thực

hiện lệnh vẽ như dưới

Ta nhập kích thước 140/100(mm)-kết thúc lệnh Nhập chiều dày của hình chữ nhật

17(mm)-kết thúc lệnh ta được khối hình chữ nhật 140/100/17(mm)

SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT

Bước 2: Thực hiện lệnh Extrude để vẻ biên dạng như dưới với chiều dày 8mm

Vào Extrude-chọn Placement-chon Defile-chọn mặt Top để thực quá trình thực

hiện-chọn đường chuẩn-hiện-chọn close-tiến hành thực hiện

Bước 3: Dùng lệnh Extrude để đùn lổ với đường kínhФ40 và 2lô Φ16 và cũng như

trên chọn mặt Top dựa vào các lệnh vẽ Sketch để vẽ hình tròn và thực hiện quá trình

xuyên suốt như dưới (Ở đây ta có thể dùng lệnh Hole Tool để cắt )

SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT

SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT

Bước 4: Dùng lệnh Extrude để vẽ biên dạng như hình bên dưới

Bước 5: Tarô M8 bước 1 Bằng cách dùng lệnh Hole Tool để thực hiện quá trình tarô

Vào Hole Tool-chọn placement-tại Primary chọn mặt Top làm mặt tạo tarô- chọn

Diameter-tại Secondary references chọn mặt Front và trục chuẩn cần lấy đường kính-sau

đó nhập góc và đương kính của hình tròn chuẩn cần gia công trên nó la 55 và kết quả

được hình như dưới Kết thúc quá trình tạo chi tiết

SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT

Phần III: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

CHẾ TẠO CHI TIẾT

I Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công:

1 Đặc điểm của chi tiết: Đây là 1 chi tiết dạng hộp nên có những đặc điểm của 1

chi tiết dạng hộp:

Trong tất cả các loại máy móc đều có chi tiết dạng hộp Hộp bao gồm những chi tiết

có hình khối rỗng (xung quanh có thành vách) thường làm nhiệm vụ của chi tiết cơ sở

để lắp các đơn vị lắp (nhóm, cụm, bộ phận) của những chi tiết khác lên nó tạo thành một

bộ phận máy nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó của toàn máy

Hộp có rất nhiều kiểu và công dụng cũng khác nhau tùy theo yêu cầu làm việc Đặcđiểm của các chi tiết hộp là có nhiều vách, độ dày mỏng của các vách khác nhau, trongcác vách lại có nhiều gân, nhiều phần lồi lõm; nhiều mặt phẳng phải gia công để làmmặt tiếp xúc; đặc biệt trên hộp có nhiều lỗ phải gia công chính xác để thực hiện các mốighép

Nhìn chung, hộp là loại chi tiết phức tạp, khó gia công, khi chế tạo phải đảm bảonhiều yêu cầu kỹ thuật khác nhau

2 Yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công:

Hộp có những bề mặt chính như mặt đáy, mặt lỗ yêu cầu độ chính xác cao Ngoài ra,còn có các bề mặt phụ như bề mặt đậy nắp, lỗ bắt bulông …

Những yêu cầu kỹ thuật cơ bản của hộp là:

- Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong khoảng 0,05

÷ 0,1 mm trên toàn bộ chiều dài, Ra = 5 ÷ 1,25

- Các lỗ có độ chính xác cấp 6 ÷ 8, Ra = 2,5 ÷ 0,63 Sai số hình dáng các lỗ là 0,5 ÷0,7 dung sai đường kính lỗ

- Dung sai khoảng cách tâm giữa các lỗ phụ thuộc vào chức năng của nó, nếu là lỗlắp trục bánh răng thì dung sai khoảng cách tâm là 0,02 ÷ 0,1 mm Dung sai độ khôngsong song của các tâm lỗ bằng dung sai khoảng cách tâm Độ không vuông góc của cáctâm lỗ khi lắp bánh răng côn và trục vít – bánh vít là 0,02 ÷ 0,06 mm

- Dung sai độ không đồng tâm của các lỗ bằng ½ dung sai đường kính lỗ nhỏ nhất

- Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ trong khoảng 0,01 ÷ 0,05 trên 100

mm bán kính

3 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi:

Trong chế tạo máy người ta phân biệt 3 dạng sản xuất là:

- Sản xuất đơn chiếc

- Sản xuất hàng loạt.

- Sản xuất hàng khối

Vói chi tiết này là sản xuất đơn chiếc

Ta chọn hình dạng phôi như sau:

Hình dạng ban đầu của phôi.

Kết hợp các điều kiện :

- Dạng sản xuất

- Đặc điểm vật liệu thép C45

- Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

- Điều kiện trang thiết bị

- Hình dạng phôi tương đối đơn giản

Ta chọn phương pháp gia công là dập thể tích

III Lựa chọn máy và một số thông số kỹ thuật chính của máy lựa chọn:

Để tiến hành gia công các bề mặt của khuôn dưới ta chon máy phay EMCOCONCEPT MILL155 là máy 3 trục

Các thông số của máy như sau:

+ Vùng làm việc tối đa: X/Y/Z=300/200/300mm

+ Tốc độ chạy dao nhanh tối đa: Vmax=7,5m/phút

+ Công suất trục chính: N=4 KW

+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ: n=15010000v/phút

+ Khối lượng tối đa có thể gia công 20Kg

+ Khả năng đạt độ chính xác theo các trục X/Y/Z=0,004/0,004/0,004mm

+ Lực cắt lớn nhất theo phương các trục 2500N

+ Nguồn cung cấp 400V/50-60Hz.

+ Số dao tối đa : 10

Máy phay EMCO CONCEPT MILL 155.

III Xác định thứ tự các nguyên công, bước công nghệ trong từng nguyên công:

1 Nguyên công1: Phay mặt phẳng có biên dạng định hình:

Chọn mặt bên và mặt đáy làm chuẩn thô:

- Mặt đáy định vị 3 bậc tự do dùng 3 chốt tỳ

- Mặt bên định vi 2 bậc tự do dùng 2 chốt tỳ

Chọn dao khoan có đường kính D1 = ϕ30mm và D2 = ϕ16mm

Chọn dao phay mặt đầu liền khối P18 có đường kính dao Dd = 20mm

Mũi dao khoan ϕ7,2