ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHẾ TẠO MÁY: Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ CADCAMCNC trong thiết kế và gia công cơ khí

Đồ án trình bày về phần mềm Unigraphics NX 10 với ứng dụng trong thiết kế và gia công sản phẩm cơ khí là cánh tuabin. Đồ án hoàn thiện đầy đủ từ bản vẽ chi tiết tới quy trình công nghệ và áp dụng và gia công thực tế trên máy ohay 5 trục Spinner. Bạn nào mua đồ án thì pm vào đây để mình gửi trọn vẹn file và tư vấn, giải đáp thắc mắc cho các bạn: https://www.facebook.com/phamvan.hiep.56

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Ưu điểm của đồ án

………

………

………

………

………

2 Nhược điểm của đồ án ………

………

………

………

3 Kết luận ………

………

………

………

Đánh giá Hà Nội, ngày…tháng…năm 2015 ……… Giáo viên hướng dẫn

TS Trương Hoành Sơn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT

1 Ưu điểm của đồ án

………

………

………

………

………

2 Nhược điểm của đồ án ………

………

………

………

3 Kết luận ………

………

………

………

Đánh giá Hà Nội, ngày…tháng…năm 2015 ……… Giáo viên duyệt

MỤC LỤC

Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG TÍNH 6

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 9

LỜI MỞ ĐẦU 10

PHẦN I:NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀ PHẦN MỀM CAD/ CAM 11

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN CAD/CAM – CNC 11

1.1 Ứng dụng Công nghệ thông tin trong lĩnh vực cơ khí 11

1.2 Tổng quan về CAD/CAM 11

CHƯƠNG 2:NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CAD TRONG THIẾT KẾ BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY 49

2.1 Giới thiệu phần mềm CAD/CAM – CNC Unigraphic NX 10.0 49

2.2 Thiết kế với phần mềm NX10.0 54

2.2.1 Bắt đầu với NX10.0 54

2.2.2 Thiết kế SOLID 55

2.2.3 Thiết kế Surface 57

2.3 Lập trình CAM 61

PHẦN II:ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG SẢN PHẨM CƠ KHÍ 67

CHƯƠNG 3:GIỚI THIỆU VỀ TUABIN THỦY LỰC VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ BAN ĐẦU 67

3.1 Giới thiệu về bánh xe công tác tuabin thủy lực 67

3.2 Các thông số thiết kế BXCT tuabin phản kích tâm trục 68

CHƯƠNG 4:ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM THIẾT KẾ BÁNH XE CÔNG TÁC TUABIN THỦY LỰC 70

4.1 Phương pháp thiết kế 70

4.2 Bắt đầu thiết kế 71

CHƯƠNG 5:THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH XE CÔNG TÁC TUABIN THỦY LỰC 84

5.1 Phân tích chức năng làm việc của Bánh xe công tác tua bin thủy lực 84

5.2 Phân tích tính công nghệ của bánh xe công tác tuabin thủy lực 84

5.3 Xác định dạng sản xuất của bánh xe công tác tuabin thủy lực 85

5.3.1 Số lượng sản xuất 85

5.3.2 Trọng lượng của chi tiết 85

5.4 Chọn phương pháp chế tạo phôi 86

5.5 Bản vẽ chi tiết lồng phôi 88

5.6 Qui trình công nghệ chế tạo bánh xe công tác tuabin thủy lực 88

5.6.1 Chọn chuẩn định vị 88

5.6.2 Thứ tự các nguyên công 89

5.6.3 Sơ đồ nguyên công gia công bánh xe công tác tuabin thủy lực 90

5.6.3.1 Nguyên công I: Chuẩn bị phôi 90

5.6.3.2 Nguyên công II: Tiện thô mặt đầu và mặt trụ Ø490 50

5.6.3.3 Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, mặt trụ Ø350, tiện thô lỗ Ø85 51

5.6.3.4 Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490 52

5.6.3.5 Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và tiện tinh lỗ Ø85 53

5.6.3.6 Nguyên công VI: Tiện biên dạng phôi 54

5.6.3.7 Nguyên công VII: Khoét, doa lỗ Ø60 55

5.6.3.8 Nguyên công VIII: Xọc rãnh then 56

5.6.3.9 Nguyên công IX: Phay trên máy CNC 57

5.6.3.10 Nguyên công X: Kiểm tra độ đảo các bề mặt trụ 58

5.6.3.11 Nguyên công XI: Mạ 59

5.6.3.12 Nguyên công XII: Cân bằng động 59

5.6.3.13 Nguyên công XIII: Bảo quản và nhập kho 60

5.7 Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại 60

5.7.1 Tính lượng dư cho bề mặt Ø60 +0,03 60

5.7.2 Tra lượng dư cho các nguyên công còn lại 63

5.8 Tính toán chế độ cắt cho nguyên công thiết kế đồ gá Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại 64

5.8.1 Tính toán chế độ cắt nguyên công khoét, doa lỗ Ø60 64

5.8.2 Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại 67

5.8.2.1 Nguyên công II: tiện thô mặt đầu và mặt trụ Ø490 67

5.8.2.2 Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, trụ Ø350 và tiện thô lỗ Ø85 69

5.8.2.3 Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490 71

5.8.3.4 Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và lỗ Ø85 72

5.8.3.5 Nguyên công V: Tiện biên dạng phôi 73

5.8.3.6 Nguyên công VIII: Xọc rãnh then 74

5.8.3.7 Nguyên công IX: Phay trên máy CNC 75

5.9 Tính thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công 76

5.9.1 Nguyên công II: Tiện mặt đầu, trụ Ø490 77

5.9.2 Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, mặt trụ Ø350, tiện thô lỗ Ø85 78

5.9.3 Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490 79

5.9.4 Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và tiện tinh lỗ Ø85 80

5.9.5 Nguyên công VI: Tiện biên dạng 80

5.9.6 Nguyên công VII: Khoét, doa lỗ Ø60 80

5.9.7 Nguyên công VIII: Xọc rãnh then 81

5.9.8 Nguyên công IX: Phay trên máy CNC 82

5.10 Tính toán và thiết kế đồ gá 82

5.10.1 Tính toán và thiết kế đồ gá khoét, doa 82

5.10.1.1 Sơ đồ gá đặt 82

5.10.1.2 Tính lực kẹp W 83

5.10.1.3 Chọn cơ cấu kẹp chặt 84

5.10.1.4 Tính sai số chế tạo đồ gá 85

5.10.1.5 Nghiệm bền cơ cấu 85

5.10.1.6 Cơ cấu dẫn hướng của đồ gá 85

5.10.1.7 Điều kiện kỹ thuật của đồ gá 86

5.10.2 Tính toán và thiết kế đồ gá phay CNC 86

5.10.2.1 Sơ đồ gá đặt 86

5.10.2.2 Tính lực kẹp W 87

5.10.2.3 Chọn cơ cấu kẹp 88

5.10.2.4 Tính sai số đồ gá 88

5.10.2.5 Cơ cấu so dao 89

5.10.2.6 Điều kiện kỹ thuật của đồ gá 89

KẾT LUẬN 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG TÍNH

Trang

Hình 2.1: Phần mềm Unigraphics NX 49

Hình 2.2: Modul Modeling trong NX 50

Hình 2.3: Modul Shape Studio trong NX 50

Hình 2.4: Modul Sheet Metal trong NX 51

Hình 2.5: Modul Assembly trong NX 51

Hình 2.6: Modul Synchronous Modeling trong NX 51

Hình 2.7: Modul Drafting trong NX 52

Hình 2.8: Modul Manufacturing trong NX 52

Hình 2.9: Modul Mold Wizard trong NX 53

Hình 2.10: Modul Progressive Die Wizard trong NX 53

Hình 2.11: Modul NX Human trong NX 53

Hình 2.12: Modul Weld Assistant trong NX 54

Hình 2.13: Khởi động vào phần mềm 54

Hình 2.14: Tạo môi trường thiết kế 55

Hình 2.15: Tạo Sketch mới 55

Hình 2.16: Các lệnh trong Sketch 56

Hình 2.17: Hiệu chỉnh đối tượng 56

Hình 2.18: Mô hình hóa 3D 56

Hình 2.19: Các lệnh khác 57

Hình 2.20: Thực hiện lệnh Pattern 57

Hình 2.21: Các lệnh thiết kế Surface 57

Hình 2.22: Thực hiện lệnh Studio Surface 58

Hình 2.23: Thực hiện lệnh Through Curve Mesh 58

Hình 2.24: Thực hiện lệnh Swept 59

Hình 2.25: Thực hiện lệnh Law Extension 59

Hình 2.26: Thực hiện các lệnh N-Sided Surface 60

Hình 2.27: Thực hiện lệnh Trim and Extend 60

Hình 2.28: Thực hiện Trim Street 61

Hình 2.29: Tạo môi trường lập trình CAM 61

Hình 2.30: Chi tiết gia công 62

Hình 2.31: Môi trường lập trình CAM 62

Hình 2.32: Định dạng phôi 62

Hình 2.33: Lựa chọn gốc phôi 63

Hình 2.34: Thiết lập mặt phẳng an toàn 63

Hình 2.35: Khởi tạo dao 63

Hình 2.36: Chiến lược gia công 64

Hình 2.37: Chọn vùng cắt 64

Hình 2.38: Chọn chiều sâu Cut 65

Hình 2.39: Tính toán thông số cắt 65

Hình 2.40: Tính toán đường chạy dao 65

Hình 2.41: Mô phỏng quá trình gia công 66

Hình 2.42: Chương trình gia công 66

Hình 4.1: Bản vẽ chi tiết BXCT Tuabin Thủy lực 70

Hình 4.2: Khởi tạo môi trường thiết kế 71

Hình 4.3: Môi trường làm việc 71

Hình 4.4 Tạo Sketch mới 72

Hình 4.5: Thực hiện lệnh Revolve 72

Hình 4.6: Nhập điểm 72

Hình 4.7: Các điểm trên kính lớn 73

Hình 4.8: Tạo Studio Spline 73

Hình 4.9: Các Spline trên kính lớn 74

Hình 4.10: Tạo Studio Surface 74

Hình 4.11: Nhập điểm cho cánh nhỏ 74

Hình 4.12: Tạo các Studio Spline 75

Hình 4.13: Tạo Studio Surface 75

Hình 4.14: Thực hiện lệnh Trim and Extend 75

Hình 4.15: Thực hiện lệnh Trim and Extend với cánh nhỏ 76

Hình 4.16: Thực hiện lệnh Thicken 76

Hình 4.17: Thực hiện lệnh Thicken với cánh nhỏ 76

Hình 4.18: Vẽ hình tròn trên Sketch 77

Hình 4.19: Thực hiện lệnh Extrude 77

Hình 4.20: Tạo khối cánh lớn 77

Hình 4.21: Tạo khối cánh nhỏ 78

Hình 4.22: Thực hiện lệnh Trim Body 78

Hình 4.23: Thực hiện góc lượn 79

Hình 4.24: Thực hiện các góc lượn khác 81

Hình 4.25: Thực hiện lệnh Pattern Geometry 81

Hình 4.26: Tạo Sketch mới 82

Hình 4.27: Thực hiện lệnh Extrude 82

Hình 4.28: Tạo Sketch mới 82

Hình 4.29: Thực hiện lệnh Extrude 82

Hình 5.1: Bản vẽ khuôn đúc 87

Hình 5.2: Chi tiết lồng phôi 88

Hình 5.3: Sơ đồ gá đặt nguyên công II 50

Hình 5.4: Sơ đồ gá đặt nguyên công III 51

Hình 5.5: Sơ đồ gá đặt nguyên công IV 52

Hình 5.6: Sơ đồ gá đặt nguyên công V 53

Hình 5.7: Sơ đồ gá đặt nguyên công VI 54

Hình 5.8: Sơ đồ gá đặt nguyên công VII 55

Hình 5.9: Sơ đồ gá đặt nguyên công VIII 56

Hình 5.10: Sơ đồ gá đặt nguyên công IX 57

Hình 5.11: Sơ đồ kiểm tra nguyên công X 58

Hình 5.12: Cân bằng động 59

Hình 5.13: Sơ đồ gá đặt nguyên công khoét, doa 64

Hình 5.14: Sơ đồ đặt lực nguyên công khoét, doa 82

Hình 5.15: Cơ cấu kẹp chặt nguyên công khoét, doa 84

Hình 5.16: Mỏ kẹp 84

Hình 5.17: Bảng dẫn 86

Hình 5.18: Sơ đồ đặt lực nguyên công phay 86

Hình 5.19: Cơ cấu kẹp 88

Bảng 5.1: Thứ tự nguyên công 89

Bảng 5.2: Giá trị lượng dư nguyên công khoét doa 63

Bảng 5.3: Giá trị lượng dư cho các nguyên công còn lại 63

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CAD Computer Aided Design Ứng dụng CNTT trong thiết kế cơ khíCAE Computer Aided Engineering Ứng dụng CNTT trong quá trình phân

tích kết cấuCAM Computer Aided

Manufacturing

Ứng dụng CNTT trong quá trình sản xuất Cơ khí

CNC Computer Numeric Control Gia công trên máy có sử dụng điều

khiển số

NC Number Control Máy điều khiển số

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta đang bước vào thời kì Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa, với mục tiêunhằm đưa Việt Nam cơ bản trở thành một nước công nghiệp Do đó, phát triển ngành

kỹ thuật hiện đại là một trong những ưu tiên hàng đầu Trong đó, ngành chế tạo máy đã

và đang là ngành được sự quan tâm và đầu tư đích đáng của nhà nước

Sự ứng dụng máy công cụ điều khiển theo chương trình số CNC đã tạo nên bướcnhảy vọt về năng suất, chất lượng sản phẩm; cải thiện được điều kiện lao động chongười công nhân Các chi tiết chế tạo ngày càng đạt được độ phức tạp về hình dạng vàcấp chính xác ngày càng cao Đặc biệt sự ra đời công nghệ CAD/CAM- CNC giúp chonhà thiết kế, chế tạo rút ngắn thời gian chuẩn bị thiết kế, thiết kế và hoàn thiện sảnphẩm, có khả năng cập nhật nhanh chóng các công nghệ mới, công nghệ tiên tiến cácnước thông qua chuyển giao công nghệ hoặc qua mạng Internet

Trong thời gian vừa qua, em đã cố gắng tìm hiểu tài liệu về phần mềmUnigraphic NX, gia công trên máy CNC và đã cố gắng trình bày vấn đề một cách hệthống nhất nhằm giúp cho người đọc có thể dễ dàng nắm bắt được nội dung viết trong

đồ án của em Do khả năng thực tế còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những saisót Chúng em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của thầy cô và bạn bè để chúng emhiểu thêm về kiến thức chuyên môn

Em xin chân thành cảm ơn thầy TS.TRƯƠNG HOÀNH SƠN, hướng dẫn và chỉ

bảo cho em rất tận tình để em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn cô ThS PHÙNG XUÂN LAN đã duyệt đồ án và chỉ

bảo thêm cho em để em hoàn thành đồ án

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới Bộ môn Chế tạo máy_ Học viện Kỹ thuật Quân

Sự đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình em gia công tại phòng thí nghiệm.

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2014

Sinh viên thực hiện

PHẦN I:

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀ PHẦN MỀM CAD/

CAM CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN CAD/CAM – CNC 1.1 Ứng dụng Công nghệ thông tin trong lĩnh vực cơ khí

CNTT đã và đang trở thành công cụ không thể thiếu và phục vụ cho mọi nghànhnghề, lĩnh vực CNTT đã thực sự thúc đẩy nghành công nghiệp cơ khí có những bướctiến vượt bậc như: nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm thiểu chi phí Đặcbiệt, nhờ CNTT, khối lượng và chất lượng của các phát minh về cơ khí phục vụ chomọi lĩnh vực sản xuất và đời sống cũng đã tăng lên, điều này thực sự khiến nghành cơkhí có những đóng góp to lớn và thiết thực hơn cho sự phát triển của toàn bộ nền kinh

tế xã hội

Trong lĩnh vực cơ khí, CNTT được ứng dụng trong 4 giai đoạn chính của quátrình sản xuất- gia công gồm:

 Ứng dụng CNTT trong thiết kế cơ khí: Computer Aided Design (CAD);

 Ứng dụng CNTT trong tính toán và phân tích tối ưu: Computer AidedEngineering (CAE);

 Ứng dụng CNTT trong quá trình sản xuất Cơ khí: Computer AidedManufacturing (CAM);

kỉ XX, công nghệ CAD/CAM đã trở thành một lĩnh vực đột phá trong thiết kế, chế tạo

và sản xuất sản phẩm công nghiệp CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAM

là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính

Từ giai đoạn hình thành, CAD và CAM là hai phần mềm tách biệt và độc lập vớinhau và điều này gây nên không ít bất tiện cho các cơ sở sản xuất Vào giữa nhữngnăm 70 và 80 của thế kỉ XX, hệ tích hợp CAD/CAM ra đời tạo nên bước ngoặt lớn chocác nhà sản xuất Cho đến nay, hầu hết các hãng phần mềm đều tích hợp CAD/CAMvào trong các sản phẩm của họ mang đến sự tiện lợi và thân thiện cho người dùng Vớicác phiên bản phổ biến hiện nay có thể kể đến như: Unigraphic NX, Catia, Cimatron,Autodesk Inventor, Solidwork,… và rất nhiều các phần mềm khác nữa

Trong ngành chế tạo máy CAD/CAM có liên hệ với nhau thể hiện qua đầu vào vàkết quả của từng quá trình

 Đầu vào của CAD là các ý tưởng xuất phát từ yêu cầu thực tiễn hoặc là từ nhucầu trong cuộc sống, từ đó ta xây dựng các ý tưởng đó bằng phần mềm CADthông qua các mô hình cụ thể trên máy Kết quả của CAD là các mô hình cụ thểvới các bản vẽ chi tiết biểu diễn mô hình đấy;

 Đầu vào của CAM là các bản vẽ và mô hình từ CAD Với các dữ liệu đầu vào đó

ta dùng CAM chọn các chế độ gia công và các thông số hợp lý để lập trình môphỏng tạo ra sản phẩm mong muốn như khi thiết kế Kết quả của CAM là cácchương trình sau khi xuất ra phù hợp với từng dòng máy để đưa vào các máyCNC để gia công ra các sản phẩm đó

Từ việc áp dụng công nghệ CAD/CAM để gia công ra các sản phẩm đơn chiếc

mà từ đó người ta xây dựng nên các quy trình công nghệ áp dụng vào sản xuất để tạonên các trung tâm gia công

1.3 Tổng quan về CNC

CNC gia công có sử dụng điều khiển số có sử dụng máy tính Là thuật ngữ chỉviệc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính lậplại) các bộ phận kim loại (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng cácchương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi là

mã G CNC được phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở phòng thínghiệm Servomechanism của trường MIT

Trong thời kì đầu các nhà khoa học đã coi máy NC (Number Control – máy điềukhiển số) không có ý nghĩa lớn bởi vì máy gia công thường đã được tự động hóa vềmặt cơ khí Hiện nay máy CNC đã trở thành một thành phần không thể thiếu được củabất kì một ngành kinh tế công nghiệp nào.

Máy công cụ CNC trong cơ khí chế tạo được sử dụng lần đầu tại Việt Nam vàonăm 1993 qua một dự án CAD/CAM cho chế tạo khuôn mẫu do UNIDO tài trợ Khônglâu sau đó, một số công ty khuôn mẫu tại TPHCM bắt đầu sử dụng máy second-handcủa Đài Loan và Nhật Nhờ đó đã chế tạo được nhiều khuôn ép nhựa trước đó phảinhập ngoại như két bia, vỏ tivi, chai PET hoặc cũng những khuôn có làm trong nướcnhưng chất lượng thấp (ghế nhựa, cánh quạt, thân quạt v.v.)

Bước phát triển tiếp theo được tính từ những năm 1997-1998, khi một số công ty

có vốn đầu tư nước ngoài và công ty Việt nam đầu tư trang bị máy CNC thế hệ mới vàcác phần mềm CAD/CAM để chế tạo nhiều chủng loại khuôn nhựa cho sản phẩm điện

tử và xe máy cũng như chế tạo các chi tiết linh kiện kim loại cần độ chính xác cao.Đặc trưng cơ bản của máy CNC:

 Tính năng tự động cao: Máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm được tối đathời gian phụ do mức độ tự động được nâng cao;

 Tính năng linh hoạt cao: Chương trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng,thích ứng với các loại chi tiết khác nhau, do đó rút ngắn được thời gian phụ và thờigian chuẩn bị sản xuất tạo điều kiện cho việc tự động hóa sản xuất hang loạt nhỏ

 Tính năng tập trung nguyên công: Máy CNC có thể thực hiện số lượng lớn cácnguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết, từ đó pháttriển thành các trung tâm CNC

 Gia công biên dạng phức tạp: Máy CNC có khả năng gia công được các biên dạngchi tiết phức tạp do máy có khả năng kết hợp nhiều trục máy hoạt động cùng lúc

 Tính hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao: được thể hiện qua việc cải thiện tuổi bêncủa dao, giảm phế phẩm, giảm thời gian phụ,…

Nhược điểm của các máy CNC: vốn đầu tư lớn, chi phí bảo trì cao và đòi hỏi kỹ

sư và công nhân có trình độ chuyên môn cao

Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và tronggiai đoạn hội nhập ngày nay, việc chuyển giao công nghệ thiết bị máy móc đang pháttriển Điều đó đã mang lại cho chúng ta cơ hội cũng như những thách thức không nhỏ.Việc sử dụng máy CNC vào sản xuất và phát triển thành các trung tâm gia công CNCđòi hỏi chúng ta phải có đội ngũ trình độ chuyên môn hóa cao cũng như vôn đầu tưlớn Tuy nhiên lại mang đến cho xã hội các sản phẩm hữu ích.

Từ những nhận định trên, ta thấy việc vận dụng và áp dụng CAD/CAM- CNCvào sản xuất ở nước ta là cần thiết Việc áp dụng các thành công đó vào sản xuất giúpcho chúng ta có thể đáp ứng được các sản phẩm trong sinh hoạt hằng ngày cũng nhưgiúp cho đất nước hội nhập đạt hiệu quả cao

CHƯƠNG 2:

NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CAD TRONG THIẾT KẾ BỀ MẶT CHI TIẾT

MÁY 2.1 Giới thiệu phần mềm CAD/CAM – CNC Unigraphic NX 10.0

Unigraphics NX được phát triển bởi Siemens PLM Software của tập đoànSiemens Unigraphics NX 10.0 là một tổng thể các giải pháp CAD/CAM linh hoạt, tối

ưu, đồng bộ, mạnh mẽ giúp các doing nghiệp có thể giải quyết mọi vấn đề khó khănnhất trong lĩnh vực CAD/CAM Liên tục đổi mới, tích hợp công nghệ và thêm vào cáctính năng mới, hỗ trợ tối ưu cho công việc

Unigraphics NX phục vụ thiết kế, mô phỏng, lập trình gia công, … cho các ngànhcông nghiệp sản xuất hàng gia dụng và dân dụng, máy công cụ, máy công nghiệp, ô tô,

xe máy, đóng tàu cho tới các ngành công nghiệp hàng không thiết kế máy bay, côngnghiệp vũ trụ,… Nhờ vào giải pháp tổng thể, linh hoạt và đồng bộ mà NX được các tậpđoàn lớn trên thế giới (Boeing, Suzuki, Nissan, Nasa,…) sử dụng Ngày nay,Unigraphics NX đang dần được sử dụng tại nước ta với triển vọng phát triển rất lớn

Hình 2.1: Phần mềm Unigraphics NX

Là một phần mềm CAD/CAM ứng dụng, dùng để thiết kế ra các chi tiết từ đơngiản cho đến phức tạp và được mô phỏng dưới hình thức 3D, tạo điều kiện thuận lợicho người thiết kế trong việc hình dung cũng như sửa đổi hình dạng của sản phẩm Cácmodul cơ bản của Unigraphics NX gồm có:

 Modeling: Thiế kế solid và surface kết hợp Người thiế kế có thể dùng những cái

đã có trong bản vẽ để dựng hình không gian và tự động tạo các mới quan hệ thiết

kế Phối hợp giữa surface và solid để tạo ra các chi tiết có độ phức tạp cao vàthiết kế nhanh hơn;

Hình 2.2: Modul Modeling trong NX

 Shape Studio: là một bộ công cụ mô hình hóa và phân tích bề mặt, tạo nên các kiểudáng, bề mặt phức tạp trong công nghiệp Kết hợp với bộ côgn cụ Body Design(thiết kế vỏ xe hơi) và Packaging (tối ưu không gian lái và góc quan sát cho ngườilái xe hơi) tạo nên bộ công cụ thiết kế xe hơi tuyệt vời

Hình 2.3: Modul Shape Studio trong NX

 Sheet Metal: bao gồm: NX Sheet Metal, Earospace Sheet Metal vàForming/Flatting là các thiết kế tấm ứng dụng trong từng lĩnh vực chuyên dùng.

Hình 2.4: Modul Sheet Metal trong NX

 Assembly: Lắp ráp, kiểm tra

Hình 2.5: Modul Assembly trong NX

 Synchronous modeling: công cụ đồng bộ trong NX có thể đồng bộ để chỉnh sửa các file từ các phần mềm CAD khác

Hình 2.6: Modul Synchronous Modeling trong NX

 Drafting: Tạo bản vẽ kỹ thuật.

Hình 2.7: Modul Drafting trong NX

 Manufacturing: Lập trình gia công CNC

Hình 2.8: Modul Manufacturing trong NX

 Mold Wizard: Thiết kế khuôn ép nhựa

 Progressive Die Wizard: Thiết kế khuôn dập liên hợp.

Hình 2.10: Modul Progressive Die Wizard trong NX

 NX Human: Tạo mô hình cơ thể người

Hình 2.11: Modul NX Human trong NX

 Weld Assistant: công nghệ hàn, hỗ trợ tính toán thiết kế mối hàn

Hình 2.12: Modul Weld Assistant trong NX 2.2 Thiết kế với phần mềm NX10.0

2.2.1 Bắt đầu với NX10.0

Nháy đúp vào biểu tượng NX 10.0 trên Desktop ta có môi trường làm việc nhưhình dưới:

Hình 2.13: Khởi động vào phần mềm

2.2.2 Thiết kế SOLID

Tạo môi trường thiết kế mới:

Hình 2.14: Tạo môi trường thiết kế

Tạo một Sketch mới trên mặt phẳng Oxy:

Hình 2.15: Tạo Sketch mới

Trên Sketch đó ta có thể thực hiện các lệnh: vẽ đường thẳng (Line), đường tròn(Circle), hình chữ nhật (Rectange), cung tròn, Profile Ngoài ra, ta có thể thực hiện cáclệnh: offset, mirror, move, trim,…:

Hình 2.16: Các lệnh trong Sketch

Khi vẽ một đối tượng trên Skecth ta có thể hiệu chỉnh vị trí, kích thước của đốitượng bằng lệnh Rapid Dimension:

Hình 2.17: Hiệu chỉnh đối tượng

Sau khi thiết kế xong 2D ta có thể mô hình hóa các hình 2D thành khối Solid 3Dbằng các lệnh Extrude, Revole:

Hình 2.18: Mô hình hóa 3D

Ngoài ra, trên môi trường thiết kế Solid ta có thể tạo các lỗ bằng lệnh Hole, tạoren bằng lệnh Thread, vát mép (Chamfer), vê tròn (Edge Blend), v.v :

Hình 2.19: Các lệnh khác

Trong các lệnh cơ bản tạo Solid còn có các lệnh tạo gân (Rib), các lệnh Partten,Mirror face, Mirror body Ta cũng có thể thu phóng vất thể bằng lệnh Scale body theo

Các lệnh tạo Surface có thể chia ra thành các khối nhóm cơ bản:

 Tạo surface từ các curve bao gồm các lệnh: Studio Surface, Through CurveMesh, N- Sided Surface, Rule, …

 Tạo surface từ các điểm: Four Point Surface,…

 Tạo surface từ các biên dạng curve: Swept, Swoop, Bridge,…

 Tạo surface từ mặt phẳng và curve thuộc mặt phẳng đấy: Law Extension, Form…

X-Ngoài các lệnh tạo surface còn có các lệnh chỉnh sửa surface: Offset Surface,Trim Sheet, Trim Body, Trim and Extend, Thicken,…

Để rõ thêm về các lệnh surface ta xét ví dụ dưới đây: thiết kế xe Lamborghini từcác Sketch ảnh Hầu hết, ở thiết kế này đều sử dụng các lệnh về surface

Các lệnh tạo Surface:

Studio Surface:

B1: Chọn các đường Primary Curve

B2: Chọn các đường Cross Curve

Hình 2.22: Thực hiện lệnh Studio Surface

Through Curve Mesh:

B1: Chọn các đường Primary Curve cùng chiều nhau

B2: Chọn các đường Cross Curve cùng chiều nhau

Hình 2.23: Thực hiện lệnh Through Curve Mesh

Swept:

B1: Chọn đường tạo biên dạng

B2: Chọn đường dẫn

Law Extension:

B1: Chọn mặt gốc

B2: Chọn đường trên mặt gốc để tạo ra mặt mới

B3: Điều chỉnh độ dài và góc kéo mặt phẳng

Hình 2.25: Thực hiện lệnh Law Extension

N- Sided Surface:

Chọn các Curve bao thành vòng kín để thực hiện tạo surface

Hình 2.26: Thực hiện các lệnh N-Sided Surface

Hình 2.27: Thực hiện lệnh Trim and Extend

Trim Sheet:

B1: Chọn Surface cần cắt

B2: Chọn Curve trên Surface đó là đường giới hạn cắt

Hình 2.28: Thực hiện Trim Street 2.3 Lập trình CAM.

Modul CAM trong NX 10.0 rất đa dạng đáp ứng được tất cả các yêu cầu màngười lập trình gia công hướng tới Nó bao gồm: phay, tiện, tiện phay, phay cao tốc,phay 5 trục

Để bắt đầu một môi trường lập trình ta cần thao tác Ctrl+ N để tạo môi trườngmới sau đó ta chọn tab Manufacturing khi đó phần mềm cung cấp cho chúng ta các dạnglập trình mà ta cần sử dụng cho mục đích cụ thể của chính người lập trình bao gồm:

 General Setup: lập trình chung;

 Die Mold: lập trình khuôn;

 Turning: lập trình tiện;

 Multi Axis: lập trình nhiều trục;

 Mill Turn: lập trình phay tiện

Hình 2.29: Tạo môi trường lập trình CAM

Ví dụ thực hiện lập trình phay với chi tiết:

Hình 2.30: Chi tiết gia công

Chọn mục General Setup và nhấn OK ta có môi trường làm việc:

Hình 2.31: Môi trường lập trình CAM

Xác định phôi: Chọn tab Geometry View ở mục MCS- Mill ta nhấn đúp vàophần Workpiece Tại đây, phần mềm yêu cầu ta xác định: Specify part (bề mặt xâydựng), Specify Blank (dạng phôi), Specify Check (bề mặt kiểm tra).

.Khởi tạo dao ( Create Tool) chọn dao mill_contour và đặt tên là F10 sau đó tanhấn Ok để thiết lập các thông số dao:

Hình 2.35: Khởi tạo dao

Thiết lập xong ta nhấn Ok

Chọn kiểu gia công (Create Operation) chọn mục Cavity mill, chọn mụcWorkpice và Mill rough:

Hình 2.36: Chiến lược gia công

Chọn Specify Cut Area và chọn mặt:

Hình 2.37: Chọn vùng cắt

Chọn mục Cut Level thiết lập chiều sâu mỗi lần cắt:

Hình 2.38: Chọn chiều sâu Cut

Chọn mục Feed and Speed để thiết lập tốc độ cắt cho chương trình:

Hình 2.39: Tính toán thông số cắt

Sau đó ta nhấn General để tính toán đường chạy dao:

Hình 2.40: Tính toán đường chạy dao

Sau đó ta chọn Verify để kiểm tra đường chạy dao và nhấn Ok

Chọn mục Simulate Machine để mô phỏng quá trình cắt gọt và sản phẩm sau khihoàn thành:

Hình 2.41: Mô phỏng quá trình gia công

Sau cùng ta chọn mục Post Process để chuyển hóa thành chương trình nhập vàomáy CNC:

Hình 2.42: Chương trình gia công

Hoàn thành chương trình phay thô 3 trục

Trong quá trình phát triển loài người đã sớm biết đến và sử dụng các động cơthủy lực, từ những bánh xe nước dùng vào việc kéo máy xay xát nông sản đến pháttriển chúng lên thành các tuabin thủy lực kéo máy phát điện để sản xuất ra điện năngngày nay Để sử dụng có hiệu quả năng lượn dòng nước đặc trưng bởi tổ hợp cột nước

và lưu lượng khác nhau cần phải có đủ các loại tuabin khác nhau về cấu tạo, kích thướccũng như quá trình là việc của chúng

Dựa vào việc sử dụng dạng năng lượng trong cơ cấu BXCT của tuabin người tachia tuabin thủy lực ra làm hai loại: tuabin xung kích và tuabin phản kích Trong cácloại lại chia ra các hệ và các kiểu tuabin

Tuabin chỉ sử dụng phần động năng để làmquay BXCT gọi là loại turbine xungkích Loại này còn gọi là tuabin dòng chảy không áp vì dòng chảy trong môi trường khíquyển nên chuyển động của dòng tia trên cánh BXCT là chuyển động không áp, ápsuất ở cửa vào và cửa ra như nhau và bằng áp suất khí trời Tuabin xung kích đuợc chia

ra các hệ sau:

 Hệ tuabin xung kích gáo (tuabin Penton) ;

 Hệ tuabin xung kích kiểu phun xiên ;

 Hệ tuabin xung kích hai lần (tuabin Banki)

Tuabin sử dụng cả thế năng và động năng, trong đó phần thế năng là chủ yếu gọi

là loại tuabin phản kích Loại này còn gọi là tuabin dòng chảy có áp, áp lực dòng chảy ởcửa vào của BXCT luôn lớn hơn áp lực ở cửa ra của nó Dòng chảy qua TB là dòng chảyliên tục điền đầy nước trong toàn bộ máng cánh Loại này được chia ra các hệ sau :

 Hệ TB xuyên tâm hướng trục gọi tắt là tuabin tâm trục ;

 Hệ TB hướng trục (gồm tuabin cánh quạt và tuabin cánh quay) ;

 Hệ TB hướng chéo ;

 Hệ TB hướng dòng;

Mô hình ban đầu

Tuabin tâm trục là một trong những hệ TB phản kích được sử dụng rộng rãinhất Chất lỏng từ buồng qua cánh hướng dòng vào cửa vào cánh BXCT theo hướngxuyên tâm rồi chuyển chuyển hướng 90o và ra khỏi BXCT để vào ống xả theo hướngdọc trục Do vậy gọi là tuabin tâm trục.

BXCT của tuabin tâm trục bao gồm số cánh từ 12 đến 28 cánh Các cánh có mộtdạng cong không gian ba chiều gắn vào moay-ơ của bánh xe công tác Tùy theo cộtnước sử dụng, đường kính lớn nhất cửa vào D1 (đường kính tiêu chuẩn) và đường kínhlớn nhất cửa ra D2 mà người ta chia tuabin tâm trục làm 3 dạng:

 Dạng D1< D2 gọi là tuabin tỷ tốc cao loại này dùng với cột nước thấp (H<80m)vì cấu tạo của chúng có khả năng chịu lực không cao;

 Dạng D1> D2 gọi là tuabin tỷ tốc thấp, loại này có cấu tạo vững chắc do vậychúng được dùng với cột nước cao, đã có tuabin làm việc với cột nước 550m ;

 Dạng D1= D2 gọi là tuabin tỷ tốc trung bình, nó là loại trung gian giữa 2 loạitrên Tuabin tâm trục có phạm vi sử dụng cột nước thường từ vài mét đến 550m

3.2 Các thông số thiết kế BXCT tuabin phản kích tâm trục

Thông số thiết kế BXCT :

 Công suất thiết kế N=400kW;

 Chiều cao cột nước H= 50m;

 Hiệu suất tuabin µ= 0,85

Tra bảng 6.1 (Giáo trình Tuabin thủy lực) ta xác định thêm được các thông số:

 n’1 tối ưu =73 vg/ph;

 n’1 tính toán =74 vg/ph;

Theo tiêu chuẩn chọn n= 1500 vg/ph.

Sau khi tính sơ bộ và chọn đường kính tiêu chuẩn D1 và vòng quay đồng bộ củatuabin ta phải kiểm tra với các thông số này có đảm bảo tuabin làm việc với hiệu suấttrong phạm vi cho phép hay không Dựa vào D1và n đã chọn, giao động cột nước từ Hmin

đến Hmax, ta tính các vòng quay quy dẫn n'1 và các lưu lượng quy dẫn Q'1 tương ứng vớicác cột nước và công suất và đem chúng đặt lên đường đặc tính tổng hợp chính của kiểutuabin đã biết để kiểm tra

CHƯƠNG 4:

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM THIẾT KẾ BÁNH XE CÔNG TÁC TUABIN THỦY LỰC 4.1 Phương pháp thiết kế

Dựa vào thông số thiết kế ban đầu theo Chương 3 và bản vẽ chi tiết của bánh xecông tác tuabin thủy lực, em dung phần mềm Unigraphics NX10.0 để thiết kế chi tiếttheo danh sách các điểm theo bản chi tiết:

Hình 4.1: Bản vẽ chi tiết BXCT Tuabin Thủy lực

25

R7 0 3

Hình 4.2: Khởi tạo môi trường thiết kế

Sau đó ta chọn OK ta có môi trường làm việc:

Hình 4.3: Môi trường làm việc

Tạo Sketch mới, chọn mặt làm việc là mặt XOZ sau đó ta thiết kế:

Hình 4.4 Tạo Sketch mới

Sau khi tạo xong Sketch ta thực hiện lệnh Revole:

Chọn các Curve vừa tạo trên Sketch

Chọn Vector Zc

Chọn điểm gốc

Chọn góc quay là 360o.

Hình 4.5: Thực hiện lệnh Revolve

Nhập các điểm tạo biên dạng cánh lớn:

Nhập điểm đầu tiên: chọn tab Curve chọn mục Point sau đó nhập tọa độ điểmsau đó nhấn Apply:

Hình 4.6: Nhập điểm

Cứ tiếp tục nhập các điểm theo danh sách và sau khi nhập xong ta có:

Hình 4.7: Các điểm trên kính lớn

Từ danh sách các điểm đã nhập ta tạo các Studio Curve: Chọn biểu tượng StudioSpline, chọn thao tác Through Point:

Hình 4.8: Tạo Studio Spline

Tiếp tục thực hiện ta có các đường Spline:

Hình 4.9: Các Spline trên kính lớn

Sau khi tạo được các Curve ta chọn tab Surface chọn mục Studio Surface để tạoSurface:

Hình 4.10: Tạo Studio Surface

Tiếp tục nhập điểm cho cánh nhỏ ta có hệ điểm:

Hình 4.11: Nhập điểm cho cánh nhỏ

Sau đó ta cũng tạo các Studio Spline: