Nghiên cứu ứng dụng trung tâm gia công 5 trục UCP600 gia công khuôn cho sản phẩm có bề mặt phức tạp

Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính Computer-Aided Design - CAD, chế tạo có sự hỗ trợ của máy tính Computer-Aided Manufacturing - CAM và gia công điều khiển số Computer Numerical Control

MỤC LỤC

M ỤC LỤC 1

LỜI CAM ĐOAN 3

LỜI CẢM ƠN 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC HÌNH VẼ 6

PH ẦN MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM/CNC 13

1.1 CAD 13

1.2 CAM 17

1.3 CNC 19

1.4 Một số phần mềm CAD/CAM phổ biến: 29

1.4.1 CATIA 29

1.4.2 MASTERCAM 31

1.4.3 PRO E 33

1.4.4 ESPRIT 36

CHƯƠNG II: TURBO TĂNG ÁP 39

2.1 Tổng quan về Turbo tăng áp: 39

2.2 Turbo tăng áp và động cơ 40

2.3 Kết cấu của turbo tăng áp 42

2.4 Động cơ sử dụng hai turbo và nhiều turbo 49

CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY 5 TRỤC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG 5 TRỤC – TRUNG TÂM GIA CÔNG 5 TRỤC UCP600 54

3

1

2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Kiều Minh Đông, học viên lớp Cao học Công nghệ chế tạo máy – Khoá 2009, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Sau hai năm học tập nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự giúp đỡ của TS Nguyễn Huy Ninh, tôi đã đi đến cuối chặng đường để kết thúc khoá học Tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp là: “ Nghiên cứ

công khuôn cho sản phẩm có bề mặt phức tạp”

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự

hướng dẫn của TS Nguyễn Huy Ninh và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt kê,

ngoại trừ các số liệu, các bảng biểu, đồ thị, công thức đã được trích dẫn trong tài

liệu tham khảo, nội dung công bố còn lại trong luận văn là của chính tác giả đưa ra

Nếu sai, tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 05 tháng 06 năm 2012

Tác giả luận văn

3

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện luận văn Thạc sỹ, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân Nhân dịp hoàn thành luận văn, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất

Tôi xin trân trọng cảm ơn TS Nguyễn Huy Ninh đã trực tiếp tận tình hướng dẫn

tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình

Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; Các

thầy cô, công nhân viên chức viện Sau đại học, Viện Cơ khí đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ

Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng bạn bè, đồng nghiệp đã thường xuyên quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vừa qua

Do thời gian thực hiện có hạn và kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế, cho nên luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự chỉ

bảo, góp y và phê bình của các Thầy, Cô và bạn bè

Xin trân trọng cảm ơn!

4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1 APT Auto matically Programed Tool

2 CAD Computer Aided Drawing, Computed Aided Design

3 CAE Computer-Aided Engineering

4 CAM Computer aided manufacturing

5 CNC Computer Numerical Control

6 NC Numerical Control

7 DNC Direct Numerical Control

8 DPU Data Processing Unit

9 CLU Control Loop Unit

10 CATIA Computer Aided Three Dimensional Interactive Application

11 Pro E Pro/Engineer

5

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Mô phỏng gia công với phần mềm EdgeCAM

Hình 1.2: Quy trình sản xuất có CAD /CAM:

Hình 1.3: Điều khiển số trực tiếp

Hình 1.3: Điều khiển số trực tiếp

Hình 1.4: Điều khiển số phân phối

Hình 2.2: Vị tí lắp turbo tăng áp trong xe

Hình 2.3: Kết cấu của turbo tăng áp

Hình 2.4: Nguyên lý động cơ có turbo tăng áp

Hình 2.5: Bên trong một turbin tăng áp

Hình 2.6: Turbo tăng áp trong ôtô

Hình 2.7: Ảnh một turbo tăng áp

Hình 2.8: Kết cấu của trục và ổ trục tự lựa

6

Hình 2.9: Động cơ sử dụng hai turbo Hình 2.10: A Mazda RX-8 tăng công suất nhờ hệ thống turbo kép Hình 2.11: Các kiểu làm mát

Hình 2.12: Turbo trong động cơ điêzen Hình 3.1 Ứng dụng định vị 5 trục Hình 3.2 Áp dụng phay contour 5 trục

7

Hình 4.1: Vào module thiết kế chi tiết

Hình 4.2: Tạo thân tuabin bằng lệnh Shaft

Hình 4.3: Tạo cánh tuabin

Hình 4.4: Tạo cánh tuabin (tiếp)

Hình 4.5: Tạo chiều dày cho cánh tuabin bằng lệnh ThickSurface Definition Hình 4.6: Tạo các biên dạng cánh khác bằng lệnh Cicular Parttern Deninition

Hình 4.7: Bo tròn, vát mép và hoàn thi ện chi tiết

Hình 4.8: S ản phẩm sau khi hoàn thành

Hình 4.9: Chuyển sang dạng surface để thuận tiện cho việc tạo khuôn

Hình 4.10: Tạo bề mặt hốc và lõi

Hình 4.11: Kiểm tra sự đóng mở khuôn

Hình 4.12: Vào môi trường thiết kế khuôn

Hình 4.13: Gọi chi tiết vào môi trường Mold Tooling Design

Hình 4.14: Lựa chọn các tham số cho khuôn cơ sở

Hình 4.15: Lựa chọn loại khuôn trong catalog

Hình 4.16: Kết cấu khuôn sau khi đã tạo

Hình 4.17: Định vị khuôn

Hình 4.18: Tách khuôn bằng lệnh Split Component

Hình 4.19: Sản phẩm lòng khuôn

Hình 4.20: Vào môi trường gia công

Hình 4.21: Thiết lập tạo phôi

Hình 4.22: Lựa chọn gốc tọa độ

8

Hình 4.23: Lựa chọn loại máy và đặt thông số cho máy gia công Hình 4.24: Tạo chu trình gia công

Hình 4.25: Thiết lập thông số công nghệ

Hình 4.26: Thiết lập dụng cụ cắt

Hình 4.27: Thiết lập đường chuyển dao

Hình 4.28: Kết quả sau khi thiết lập chế độ gia công

Hình 4.29: Hộp thoại các công cụ mô phỏng quá trình gia công Hình 4.30: Tiến trình mô phỏng

Hình 4.31: Kết quả mô phỏng

Hình 4.32: Xuất chương trình gia công sang mã NC

9

Cùng với xu thế phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật đặc biệt là khoa

học máy tính, ngành cơ khi nói chung và ngành gia công cắt gọt nói riêng có bước phát triển nhảy vọt

10

11

12

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM/CNC

Ngày nay, trong thời buổi cạnh tranh khốc liệt mang tính toàn cầu, các nhà sản xuất luôn luôn tìm cách giới thiệu các sản phẩm mới với tính năng đa dạng, chất lượng cao, giá thành hạ và thời gian giao hàng ngắn Để làm được điều này các nhà sản xuất phải cân nhắc kỹ từng giai đoạn trong quá trình sản xuất với những tính toán tối ưu

Họ đã cố gắng sử dụng nhưng máy tính có bộ nhớ khổng lồ, tốc độ xử lý nhanh và có khả năng tương tác đồ họa thân thiện với con người trong nhiều giai đoạn của quá trình sản xuất Với sự hỗ trợ của máy tính, nhiều phần công việc đã được hoàn thành một cách tự động hóa và chính xác, giúp giảm thời gian và chi phí trong phát triển sản phẩm và trong chế tạo Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (Computer-Aided Design - CAD), chế tạo có sự hỗ trợ của máy tính (Computer-Aided Manufacturing - CAM) và gia công điều khiển số (Computer Numerical Control - CNC) là những công nghệ được sử dụng cho mục đích này trong suốt chu

kỳ sản xuất sản phẩm CAD được ứng dụng vào giai đoạn thiết kế sản phẩm còn CAM và CNC được ứng dụng vào giai đoạn chế tạo, bắt đầu từ việc lập quy trình chế tạo và kết thúc bằng các sản phẩm thực

13

Vai trò cơ bản nhất của CAD là để xác định hình học của thiết kế như hình dáng hình học của các chi tiết cơ khí, các kết cấu kiến trúc, mạch điện tử, mặt bằng nhà cửa trong xây dựng… Các ứng dụng điển hình của CAD là tạo bản vẽ kỹ thuật với đầy đủ các thông tin kỹ thuật của sản phẩm và mô hình hình học 3D của sản phẩm Hơn nữa, mô hình CAD này sẽ được dùng cho các ứng dụng CAE và CAM sau này Đây là lợi ích lớn nhất của CAD vì có thể tiết kiệm thời gian một cách đáng kể và giảm được các sai số gây 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:

* Pha thiết kế tối ưu cần các ứng dụng tùy biến và tối ưu hóa kết cấu

* Pha đánh giá thiết kế cần các công cụ về dung sai, kích thước và bảng các vật liệu

* Pha tạo tài liệu và truyền đạt thông tin thiết kế cần công cụ tạo bản vẽ kỹ thuật và công cụ tạo ảnh tô bóng

Ngày nay CAD được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khác nhau Có thể

kể tên ra sau đây một số ngành như sau: cơ khí, xây dựng, kiến trúc, điện, điện tử, y

14

học, dệt may, thiết kế sản phẩm, thiết kế công nghiệp, thiết kế nhạc cụ, thiết kế vườn tược, chiếu sáng …

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều phần mềm CAD với những cấp độ khác nhau Có những phần mềm giá chỉ vài trăm đô la với tính năng hạn chế nhưng cũng

có những gói phần mềm giá hàng chục ngàn đến hàng trăm ngàn đô la Cũng có phần mềm CAD riêng lẻ và có những phần mềm CAD tích hợp tỏng phần mềm CAD/CAM Ở Việt Nam, trong lĩnh vực cơ khí, các phần mềm CAD phổ biến hiện nay là AutoCAD, Mechanical Destop, Inventor, Solidworks, Catia, Pro/Engineer, Unigraphics, Solid Edge…

Hình 1.1: Mô phỏng gia công với phần mềm EdgeCAM

Một số lợi ích cuả CAD trong hệ tích hợp CAD/CAM:

 Nâng cao năng suất kỹ thuật

 Giảm thời gian chỉ dẫn

 Giảm số lượng nhân viên kỹ thuật

 Dễ cải tiến cho phù hợp với khách hàng

 Phản ứng nhanh với nhu cầu thị trường

15

 Tránh phải ký các hợp đồng con để kịp tiến độ

 Hạn chế lỗi sao chép đến mức tối thiểu

 Thuận lợi cho việc lập hồ sơ, tư liệu

 Bản thiết kế có tính tiêu chuẩn cao

 Nâng cao năng suất thiết kế dụng cụ cắt

 Dễ tiên liệu về chi phí, giá thành

 Giảm thời gian đào tạo hội hoạ viên và lập trình viên cho máy

NC

 Ít sai sót trong lập trình cho máy NC

 Giúp tăng cường sử dụng các chi tiết máy và dụng cụ cắt có

sẵn

 Thiết kế dễ phù hợp với các kỹ thuật chế tác hiện có

 Tiết kiệm vật liệu và thời gian máy nhờ các thuật toán tối ưu

 Nâng cao hiệu quả quản lý trong thiết kế

 Dễ kiểm tra chất lượng sản phẩm phức tạp

 Nâng cao hiệu quả giao diện thông tin và dễ hiểu nhau hơn giữa các nhóm kỹ sư, thiết kế viên, hội họa viên, quản lý và các nhóm khác

16

Một chức năng quan trọng khác của CAM là lập trình robot Các robot này có thể vận hành trong một tế bào gia công, chọn và định vị dao và chi tiết gia công cho các máy NC Những robot này cũng có thể thực hiện các nhiệm vụ đơn lẻ như hàn, lắp ráp hoặc 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 gồm các nguyên công chi tiết của các bước sản xuất từ ban đầu đến kết thúc, từ máy này đến máy khác trong phân xưởng

Mặc dù việc lập quy trình chế tạo hoàn toàn tự động là điều gần như không thể nhưng quy trình công nghệ chế tạo cho một chi tiết có thể được tạo ra nếu tồn tại một quy trình chế tạo của một chi tiết tương tự Cho mục đích này, công nghệ nhóm

đã được phát triển để tổ chức các chi tiết tương tự nhau thành một họ Các chi tiết được phân thành cùng một họ nếu chúng có những đối tượng gia công giống nhau như các rãnh, các túi rỗng, các mép vát, các lỗ,… Vì thế để dò tự động sự giống nhau giữa các chi tiết, cơ sở dữ liệu CAD phải chứa các thông tin về những đối tượng như thế Nhiệm vụ này được thực hiện nhờ công nghệ nhận dạng đối tượng Thêm vào đó, máy tính có thể được sử dụng để xác định khi nào đặt hàng nguyên liệu và mua sắm chi tiết và số lượng hàng hóa cần phải đặt để đáp ứng kế hoạch sản xuất

17

Các công cụ CAM cần có để hỗ trợ cho quá trình sản xuất tùy thuộc vào pha sản xuất, cụ thể như sau:

* Đối với pha lập quy trình sản xuất, các công cụ CAM sau đây cần phải có: kỹ thuật lập quy trình chế tạo, phân tích chi phí, các đặc điểm kỹ thuật của công cụ và vật liệu

* Pha lập trình gia công chi tiết cần có công cụ lập trình NC

* Pha kiểm tra cần phần mềm kiểm tra

* Pha lắp ráp cần công cụ về lập trình và mô phỏng robot

Trên thế giới hiện có rất nhiều phần mềm CAM đơn lẻ hoặc dạng tích hợp CAD/CAM Giá thành của các gói phần mềm này cũng khác biệt nhiều tùy thuộc tính năng của chúng Các phần mềm CAM, CAD/CAM phổ biến ở Việt Nam hiện nay là MasterCAM, DelCAM SolidCAM, Pro/Engineer, Catia, Unigraphics, Cimatron, VISI-Series,…

18

Hình 1.2: Quy trình sản xuất có CAD /CAM:

1.3 CNC

CNC là từ viết tắt cho Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) (điều khiển

bằng máy tính) – đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính lập lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức

tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi là mã G CNC được phát triển vào khoảng đầu những năm 1950 ở phòng thí nghiệm Servomechanism của Học viện kĩ thuật Massachusetts Institute of Technology gọi tắt là M.I.T học viện nghiên cứu và

giáo dục ở thành phố Cambridge, Massachusetts Hoa Kỳ và đã nhanh chóng ứng dụng vào việc chế tạo máy móc

Khái ni ệm điều khiển số (NC):

19

Điều khiển số trong gia công cắt gọt là một hình thức tự động hoá bằng lập trình, trong đó máy công cụ được điều khiển bởi chương trình bao gồm các chỉ thị được mã hoá dưới dạng ký tự chữ, số và các ký tự đặc biệt khác, trong đó chỉ thị điều khiển được chuyển đổi thành hai dạng tín hiệu:

- Tín hiệu xung điện: điều khiển tốc độ các động cơ truyền động tạo nên

chuyển động tương đối giữa dao cắt và chi tiết gia công

- Tín hi ệu đóng / ngắt (ON/OFF): thực hiện chức năng chuyển mạch, đổi

chiều quay trục chính; điều khiển các thiết bị phụ trợ như bôi trơn làm nguội, chọn

và thay dao; và các chức năng khác như dừng máy, kẹp phôi, nhả phôi

Theo phương thức truyền thông dữ liệu điều khiển, ta phân biệt 3 phương thức điều khiển số:

Điều khiển số trực tiếp (Direct Numerical Control - DNC)

Điều khiển trực tiếp máy công cụ điều khiển số (máy NC) từ bên ngoài bởi máy tính thực hiện chức năng lập trình, truyền chương trình, điều khiển quá trình gia công Đây là những hệ điều khiển dạng mạch cố định (hard-wirred), trong đó tất

cả các chức năng như nội suy, đọc băng, đọc chỉ thị, định vị được thực hiện bởi các mạch điện tử

20

Hình 1.3: Điều khiển số trực tiếp

Điều khiển số bằng máy tính (Computer Numerical Control - CNC)

Nhờ ứng dụng các thành tựu của công nghệ vi điện tử, vi xử lý trong thiết lập trực tiếp máy tính trên hệ điều khiển máy (Machine Control Unit - MCU) để điều khiển máy NC ngày nay hình thành nên phương thức điều khiển và thế hệ máy điều khiển số bằng máy tính (máy CNC)

Do đó, CNC là hệ thống NC sử dụng máy tính thiết lập trực tiếp trên hệ điều khi ển máy và được điều khiển bởi các chỉ thị lưu trữ trên bộ nhớ máy tính để thực hiện một phần hoặc toàn bộ các chức năng điều khiển số

Các hệ điều khiển CNC có khả năng thực hiện các chức năng điều khiển bởi

phần mềm (soft-wired), do đó làm đơn giản mạch điều khiển CNC, giảm giá thành, tăng độ tin cậy đồng thời có khả năng điều khiển linh hoạt và thông minh, có khả năng hiệu chỉnh nhanh chóng và tiện ích, có khả năng lưu trữ dữ liệu gia công ngay trên máy

21

Điều khiển số phân phối (Distributive Numerical Control)

Nhờ khả năng thực hiện và lưu trữ đồng thời nhiều chương trính trên bộ nhớ cho phép vận hành máy CNC không phụ thuộc vào máy tính chủ nên có thể giải phóng máy tính chủ để thực hiện nhiệm vụ khác của hệ thống

Với sự phát triển của khoa học máy tính, kỹ thuật điều khiển logic khả lập trình (Programmable Logic Control - PLC), kỹ thuật truyền thông, phương thức điều khiển số phân phối ra đời trong đó mạng máy tính được sử dụng để phối hợp

hoạt động của nhiều máy CNC

Ngoài chức năng truyền chương trình tới các máy CNC, phương thức này còn

có khả năng giám sát và điều khiểntoàn bộ hệ thống, như hiển thị thông tin về trạng thái làm việc của hệ thống, xuất thông tin hay chỉ thị điều khiển, điều hành,

22

Hình 1.4: Điều khiển số phân phối

Điều khiển số bằng máy tính (CNC)

a C ấu trúc hệ thống CNC

Hệ thống CNC bao gồm 6 thành phần chính:

- Chương trình gia công (Part program)

- Thiết bị đọc chương trình (Program input device)

- Hệ điều khiển máy (MCU)

- Hệ thống truyền động (Drive system)

- Máy công cụ (Machine tool)

23

- Hệ thống phản hồi (Feedback system)

Hình 1.5: Cấu trúc hệ thống CNC

Chương trình gia công bao gồm các chỉ thị được mã hoá để điều khiển quá trình gia công chi tiết, hệ điều khiển chuyển đổi các chỉ thị này thành tín hiệu điện kích hoạt các chức năng hoạt động của máy

Hệ điều khiển máy thực hiện chức năng đọc và biên dịch mã lệnh và sau đó

xuất các tín hiệu điện tương ứng truyền tới bộ khuếch đại servo để điều hành có cấu servo (động cơ điện hoặc động cơ thuỷ lực) của hệ thống truyền động Thiết bị phản hồi như các cảm biến vị trí, chiều, tốc độ dịch chuyển và phản hồi các tín hiệu này

24

về hệ điều khiển máy Hệ điều khiển máy so sánh các tín hiệu này với tín hiệu tham chiếu cho trước bởi các mã lệnh điều khiển và xuất các tín hiệu điều chỉnh (sai lệch) tới bộ khuếch đại servo cho tới khi đạt đại lượng yêu cầu

Hệ MCU gồm hai phần: hệ xử lý dữ liệu (Data Processing Unit - DPU) và

mạch điều khiển (Control Loop Unit - CLU)

• DPU thực hiện các chức năng:

- Đọc mã lệnh từ thiết bị nhập

- Xử lý mã lệnh hay giải mã

- Truyền dữ liệu vị trí, tốc độ và các chức năng phụ trợ tới CLU

• CLU th ực hiện các chức năng:

-Nội suy chuyển động trên cơ sở các tín hiệu nhận từ DPU và xuất các

tín hiệu điều khiển

- Truyền tín hiệu điều khiển tới mạch khuếch đại của hệ truyền động

- Nhận tín hiệu phản hồi về vị trí và tốc độ

- Điều khiển các thiết bị phụ trợ

Hệ thống truyền động thông thường bao gồm bộ khuếch đại servo, cơ cấu servo, bộ truyền đai răng, đai ốc-vít me bi và bàn trượt Hệ thống này quyết định độ chính xác, công suất của máy

b Khả năng của CNC:

CNC có nhiều chức năng xử lý và điều khiển linh hoạt hơn NC:

• Hiển thị chương trình và mô phỏng bằng đồ hoạ quá trình gia công

• Nhập dữ liệu

• Lưu trữ chương trình: ROM lưu trữ chương trình hệ thống,

25

RAM lưu trữ chương trình gia công

Hình 1.6: Kết cấu của máy CNC

c Ưu điểm của CNC:

Ngày nay công nghệ CNC đã tạo nên cuộc cách mạng trong kỹ thuật chế tạo

nhờ các ưu điểm chính sau đây:

o Nâng cao năng suất

o Độ chính xác và độ chính xác lặp lại cao

o Hạ giá thành sản xuất

27

o Giảm giá thành điều hành gián tiếp

Lợi ích mà máy CNC mang lại:

+ Độ chính xác và lặp lại cao của sản phẩm:

Các máy CNC thế hệ mới cho phép gia công các sản phẩm có độ chính xác và

độ phức tạp cao mà máy công cụ truyền thống không thể làm được Một khi chương trình gia công đã được kiểm tra và hiệu chỉnh, máy CNC sẽ đảm bảo cho “ra lò” hàng loạt sản phẩm phẩm với chất lượng đồng nhất Đây là yếu tố vô cùng quan trọng trong sản xuất công nghiệp quy mô lớn

+ Linh ho ạt:

Chế tạo một chi tiết mới trên máy CNC đồng nghĩa với nạp cho máy một chương trình gia công mới Được kết nối với các phần mềm CAD/CAM, công nghệ CNC trở nên vô cùng linh hoạt giúp các doanh nghiệp thích ứng với các thay đổi nhanh chóng và liên tục về mẫu mã và chủng loại sản phẩm của khách hàng

28

1.4 Một số phần mềm CAD/CAM phổ biến:

Hình 1.7: Một số phần mềm CAD/CAM phổ biến

1.4.1 CATIA CATIA được viết tắt từ cụm từ (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application), tạm dịch có nghĩa trong tiếng việt là “ Xử lý tương tác trong không gian ba chiều có sự hỗ trợ của máy tính”, Catia là một bộ phần mềm thương mại phức hợp CAD/CAM/CAE được hãng Dassault Systemes (đây là một công ty của Pháp) phát triển và IBM là nhà phân phối trên toàn thế giới Catia được viết bằng ngôn ngữ lập trình C++ Catia là viên đá nền tảng đầu tiên của bộ phần

mềm quản lý toàn bộ 1 chu trình sản phẩm của hang Dassault

29

Hình 1.8: Giao diện phần mềm Catia

Hiện tại với hơn 170 modul được tích hợp, đủ để đáp ứng tất cả nhu cầu sử dụng trong tất cả các ngành nghề như cơ khí, ô tô, hàng không, kiến trúc, điện tử, hệ thống đường ống Và các modul này có thể mua riêng để có thể phù hợp với từng ngành nghề

Dưới đây giới thiệu một số modul trong CATIA:

Phần CAD (dùng để thiết kế sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp)

Mechanical Design: được tích hợp bao gồm các modul như Part Desgin,

Drafting,Sheet Metal, Mold Tooling

Generative Shape Desgin: được tích hợp các modul xử lý bề mặt, tạo các mặt phức tạp, ứng dụng nhiều trong hàng không như: Generative Shape, Free Style, Sketch Tracker

30

Phần CAM: (bao gồm các modul về phay và tiện, áp dụng các phương pháp

phay tiên tiến nhất) Lathe Machining, Mill Machining

Phần Analysis: bao gồm các modul về phân tích động lực học, phân tích kết

cấu, phân tích ứng lực của chi tiết

Phần về đường ống và các thiết bị điện, điện tử

Phần Human: phần này dùng để phân tích con người về sử dụng phương tiện

để đưa ra những khoảng cách và tư thế phù hợp cho từng vóc dáng của con người,

không gây cảm giác mỏi khi sử dụng phương tiện trong thời gian dài

CATIA ROBOTCIS: dùng để mô phỏng hoạt động của các robot sản xuất, lắp

ghép dây chuyền trong hệ thống sản xuất

1.4.2 MASTERCAM

Mastercam là phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi ở châu

Âu và trên thế giới, đồng thời cũng được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam Mastercam

có khả năng thiết kế và lập chương trình điều khiển các trung tâm gia công CNC 5

trục, 4 trục, 3 trục, có thể lập trình để gia công tia lửa điện cắt dây, tiện, phay, khoan Mastercam được đánh giá là một trong những phần bán chạy nhất thế giới trong vài nam gần đây

Mastercam X đồng thời cũng là gói phần mềm đưa lại một định nghĩa mới về điều khiển và máy CNC Một môi trường ảo hoàn hảo miêu tả môi trường điều khiển và máy công cụ mà bạn thao tác cắt gọt phôi Ngoài ra, nó còn có thể tính toán được việc gì CNC có thể và không thể làm, giúp đảm bảo những đường lập trình chính xác

31

Hình 1.9: Giao diện phần mềm Mastercam

Mastercam Solids được tích hợp đầy đủ các công cụ xây dựng mô hình sản

phẩm dạng khối hoặc dạng bề mặt Giao tiếp tốt dữ liệu thiết kế như nhập, xuất dữ

liệu hình học với nhiều phần mềm CAD/CAM

Mastercam Art dễ dàng thiết kế các dạng khối, bề mặt 3D trong lĩnh vực mỹ

thuật từ ảnh dạng phẳng, bản vẽ và ảnh chụp

Mastercam Mill tính toán quỹ đạo chạy dao từ các sản phẩm thiết kế và tạo chương trình điều khiển các trung tâm gia công CNC 5 trục, 4 trục, 3 trục được hỗ

trợ rất mạnh trong phiên bản Mastercam X4

Mastercam Lathe tính toán quỹ đạo chạy dao từ các sản phẩm thiết kế và tạo

chương trình điều khiển máy tiện CNC 2 trục, 4 trục, và các máy tiện phức tạp khác

32

Mastercam Router tính toán quỹ đạo chạy dao từ các sản phẩm thiết kế và tạo chương trình điều khiển máy Router để thực hiện cắt phôi dạng tấm

Mastercam Wire nhanh chóng và dễ dàng thiết kế và lập trình điều khiển máy

cắt dây EDM

1.4.3 PRO-E

Hình 1.10: Giao diện phần mềm Pro-E

Pro-E là phần mềm của hãng Prametric Technology, Corp Một phần mềm thiết kế theo tham số, có nhiều tính năng rất mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE,

nó mang lai cho chúng ta các khả năng như:

- Mô hình hóa trực tiếp vật thể rắn

- Tạo các môdun bằng các khái niệm và phần tử thiết kế

33

- Thiết kế thông số

- Sử dụng cơ sở dữ liệu thống nhất

- Có khả năng mô phỏng động học, động lực học kết cấu cơ khí

Phần mềm Pro-E có các modun sau:

Pro/DETAIL: môdun tạo trực tiếp mô hình 3D của các bản vẽ thiết kế chuẩn cho phân xưởng và chế tạo trong đó đảm bảo liên kết 2 phía giữa các bản vẽ và modun 3D

Pro/ASSEMBLY: tạo điều kiện thiết lập dễ dàng chi tiết vào hệ thống và dưới

hệ thống Nó hỗ trợ cho phần lắp ráp và lắp ráp nhóm, giải quyết tình huống xung đột, thiết kế thay đổi…

Pro/SHEETMETAL: môdun hỗ trợ thiết kế những chi tiết có dạng tấm, vỏ, và

hỗ trợ cho việc tạo lập các chi tiết phát triển kể cả chuẩn bị cho chương trình NC cho sản xuất

Pro/SURFACE: modun hỗ trợ vẽ, tạo các mặt tự do( Free Form), xử lý các

Pro/MECHANICA: Mô phỏng động học, kiểm nghiệm ứng suất, chuyển vị, biến dạng tuyến tính và phi tuyến, xác định và dự đoán khả năng phá hủy vật liệu…

Pro/INTERFACE: tạo điều kiện gắn với các hệ CAD khác như: iges, dxf, vdafs, render, SLA…

34

Pro/PROJECT: xác định để điều khiển dự án thiế kế và tổ hợp một số đội thiết

kế và lập dư án

Pro/FEATURE: Mở rộng khả năng thiết lập những phần tử thiết kế bằng thư

viện của các bộ phận, nhóm, tái tạo các hình dạng chuẩn và dưới nhóm

Pro/DESIGN: Hỗ trợ thành lập mô hình 3D, sơ đồ khối, xây dựng kế hoạch thiết kế và mối quan hệ phụ thuộc, giúp cho sự phân tích nhanh và hiệu quả và sắp

xếp phương án

Pro/LIBRARY: Modun chứa thư viện rộng lớn của các phần tử trên chuẩn (chi tiết, phần tử thiết kế tiêu chuẩn, dụng cụ, khớp nối…), có thể bổ sung hoặc hiệu

chỉnh

Pro/VIEW: Môdun tạo điều kiện kiểm tra mô hình hóa chi tiết và hệ thống từ

một hướng quan sát bất kì, phóng độn, ảo ảnh Sử dụng để có cái nhìn nhanh tổng

thể để đạt được kết quả hoặc mục đích phòng ngừa

Pro/DRAFT: Môdun hỗ trợ biểu diễn 2D, tạo điều khiện đọc bản vẽ của các hệ

CAD khác và bổ sung môdun 3D về thiết kế thông số

Pro/MOLD: Module thiết kế khuôn

Pro/DEVELOP (Pro/PROGRAM): môdun hỗ trợ việc lập trình ứng dụng

riêng Chứa các thư viện của hàm số C, thư viện chương trình con củ ngôn ngữ lập trình FORTRAN và đặc biệt tiếp cận được với cấu trúc thiết lập các hệ thống và cấu trúc dữ liệu của hệ thống Ngoài ra, Pro/E còn có Pro/CASTING, Pro/LEGACY, Pro/TOOLKIT, Pro/PiPe…

35

1.4.4 ESPRIT

Hình 1.11: Giao diện phần mềm Esprit

ESPRIT là phần mềm CAM lập trình gia công cực mạnh của hãng DP Technology – Mỹ, được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới với nhiều ưu điểm vượt trôị:

- Lập chương trình cho các ứng dụng gia công phức tạp, nhiều trục

- Công nghệ nhận diện và nhập dữ liệu chính xác từ các phần mềm CAD thông dụng khác

- Tính năng mô phỏng toàn bộ hệ thống công nghệ gia công

- Thư viện Post Processor chuyên dụng được viết riêng cho từng model máy

và được các hãng chế tạo máy công nhận

36

Tính năng cơ bản của phần mềm Esprit:

Khả năng lập trình CNC cho các loại máy:

• Bản vẽ, kích thước, Drawing, dimensioning, and annotation

Xuất chương trình gia công:

• Bộ Post processor được các nhà chế tạo máy công nhận

• Người sử dụng có khả năng tự hiệu chỉnh

• Thư viện post processor đa dạng

• Khả năng hiệu chỉnh G-Code dạng text and truyền dữ liệu DNC RS232

Mô phỏng chạy chương trình ở dạng khối:

• Khả năng chạy “Dry runs” linh hoạt

• Theo dõi toàn bộ các yếu tố môi trường gia công: Máy, đố gá, ụ máy và phôi

• Kiêm soát va đập: dụng cụ căt, ụ máy, đồ gá và vật gia công

• Kiểm tra chi tiết theo gia công và theo thiết kế

Các chu trình gia công thích ứng:

• Điều chỉnh linh hoạt chi tiết theo các dạng hình học

• Tự động thay đổi thông số kỹ thuật theo hệ thống chi tiết

37

• Quản lý chuyên sâu dao cụ

• Tự động nhận dạng đặc tính

• Tối ưu hóa gia công tốc độ cao và hệ mã G

38

CHƯƠNG II: TURBO TĂNG ÁP

Khi nhắc đến những chiếc xe đua hay những chiếc xe thể thao có công suất lớn, chủ đề mà người ta thường đề cập đến là những chiếc turbo tăng áp

Hình 2.1: Hệ thống turbo tăng áp trong động cơ xe Mitsubishi Lancer Evolution

IX

Turbo tăng áp thường được lắp trong các động cơ diesel cỡ lớn Một turbo có thể giúp làm tăng đáng kể công suất của một động cơ mà không cần phải tăng trọng lượng bản thân động cơ đó Đây chính ưu điểm to lớn mà các turbo tăng áp mang lại

Trong bài viết này, chúng ta hãy tìm hiểu làm thế nào mà một turbo tăng áp lại

có thể làm tăng công suất của một động cơ trong khi vẫn duy trì được điều kiện làm việc tối ưu của động cơ Chúng ta cũng sẽ tìm hiểu làm thế nào để ngăn ngừa sự hao

39

tổn, các cánh tuabin gốm và các ổ bi giúp ích gì cho các turbo tăng áp để cải thiện hiệu suất của nó

Các turbo tăng áp là một kiểu hệ thống sinh áp lực một cách cưỡng bức Chúng nén khí vào bên trong các động cơ Lợi ích của việc nén không khí đó là không khí được nén ép vào trong xilanh nhiều hơn Nhiều không khí hơn được nén vào trong xilanh đồng nghĩa với việc nhiên liệu được đưa vào động cơ nhiều hơn Bởi vậy, mỗi kỳ nổ ở xilanh lại sinh ra nhiều công suất hơn Một động cơ có trang

bị turbo tăng áp sẽ sản sinh ra nhiều công suất hơn so với động cơ cùng kích cỡ nhưng không có turbo tăng áp, nó cũng cải thiện một cách đáng kể tỷ lệ công suất sinh ra trên một đơn vị trọng lượng không khí nén vào động cơ

Để tăng khả năng nạp khí, các turbo tăng áp sử dụng dòng lưu lượng khí xả từ động cơ để làm quay cánh turbin, các cánh tuabin của turbo tăng áp quay ở tốc độ lên tới 150.000 vòng/phút, như vậy có thể cao hơn gấp 30 lần so với hầu hết các động cơ xe có thể làm được Và với phương áp bố trí nối với ống xả như vậy, nhiệt

độ trong các turbo cũng rất cao

2.2 Turbo tăng áp và động cơ

Nhìn chung, công suất của động cơ được xác định bởi lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu đốt cháy trong một quãng thời gian nhất định và lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu càng tăng thì công suất động cơ càng lớn Điều đó có nghĩa là,

để tăng công suất động cơ thì phải tăng đường kính xilanh, tăng số lượng xilanh hoặc tăng tốc độ của động cơ Vấn đề là ở chỗ, khi tăng đường kính xilanh hoặc số lượng xilanh thì trọng lượng của động cơ cũng tăng lên và các yếu tố như là tổn thất

do ma sát, rung động, và tiếng ồn lại hạn chế khả năng tăng tốc độ của động cơ Turbo tăng áp đáp ứng được cả hai yêu cầu mâu thuẫn nhau này: tăng công suất động cơ mà vẫn giữ cho động cơ gọn nhẹ, bằng cách cung cấp khối lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu lớn hơn mà không thay đổi kích thước động cơ

40