Đồ án công nghệ CADCAMCNC DHBK Đà nẵng

Tài liệu về thiết lập quy trình công nghệ gia công chi tiết Đế dụng cụ kẹp góc vuông được gia công trên máy phay 3 trục CNC, lập trình bằng phần mềm PTC Creo 3.0. Tài liệu kèm đĩa ghi các file chi tiết được vẽ bằng phần mềm PTC Creo 3.0, G code, bản vẽ chế tạo chi tiết

Khoa: Cơ khí

Bộ môn: Chế tạo máy

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC

Họ và tên sinh viên: Phạm Ngọc Thạch

Lớp: 13CDT1 Khóa: 2013

Ngành: Kỹ thuật Cơ – Điện tử

1 Tên đề tài:

Thiết kế: “Chi tiết đế của dụng cụ kẹp góc vuông”

2 Số liệu ban đầu:

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

A Giới thiệu và phân tích đặc điểm kỹ thuật của nhiệm vụ thiết kế

B Phân tích chi tiết gia công

- Phân tích và quy định yêu cầu kỹ thuật đối với chi tiết chế tạo

- Xác định dạng sản xuất phù hợp với gia công CNC

C Thiết kế chế tạo

- Chọn phôi

- Thiết lập quy trình công nghệ

D Thiết kế chế tạo với PTC Creo 3.0

- Mô phỏng gia công chi tiết trên máy CNC

- Chương trình gia công CNC

E Kết luận

- Nhận xét

- Tài liệu tham khảo

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 2 -

4 Các bản vẽ và đồ thị( ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước các bản vẽ):

- Bản vẽ chế tạo chi tiết (1A4)

- Bản vẽ quy trình gia công (1A0)

6 Ngày giao nhiệm vụ

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Thông qua bộ môn

Ngày tháng năm 2017 CÁN BỘ HUỚNG DẪN

TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN ( Ký, ghi rõ họ tên)

( Ký, ghi rõ họ tên)

Bùi trương Vỹ

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 3 -

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xã hội ngày nay, công nghiệp nói chung và thiết kế cơ khí nói riêng đóng một vai trò hết sức quan trọng.Việc sử dụng các hệ thống máy móc để thay thế cho con người trong công nghiệp ngày càng phổ biến và hiện đại Do đó, mỗi sinh viên cần tích cực học tập, nghiên cứu để làm chủ được công nghệ Đối với sinh viên khoa Cơ Khí nói chung và sinh viên Cơ Điện Tử nói riêng thì càng đòi hỏi có những kiến thức sâu rộng về công nghệ CAD/CAM/CNC cũng như những hiểu biết về thực tế

Đồ án môn học là một phần không thể thiếu trong quá trình học, giúp sinh viên

có cơ hội vận dụng kiến thức đã học vào thực tế nhiều hơn Qua đó làm tăng khả năng sáng tạo đồng thời tạo cho sinh viên sự hứng thú trong học tập Đồ án công nghệ CAD/CAM/CNC là một đồ án rất quan trọng với sinh viên Cơ Điện Tử, qua việc thực hiện đồ án sinh viên sẽ đúc kết được nhiều kiến thức quý giá và nắm được lí thuyết đã học một cách chắc chắn hơn

Đề tài thiết kế của em là “Thiết kế chi tiết đế của dụng cụ kẹp góc vuông” Đồ án gồm 4 phần:

PHẦN I: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG XUẤT PHÁT TỪ BẢN VẼ LẮP PHẦN II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

PHẦN III: MÔ PHỎNG TRÊN CREO 3.0 VÀ LẬP TRÌNH

PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

Với sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy Bùi Trương Vỹ cùng với những

kiến thức đã được học trước đó và qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu em đà hoàn thành

đồ án được giao

Dù đã cố gắng rất nhiều song kiến thức còn hạn chế, nguồn tài liệu tham khảo chưa nhiều cùng thời gian thực hiện ngắn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót

Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 11 tháng 11 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Phạm Ngọc Thạch

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 4 -

MỤC LỤC

PHẦN I: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG XUẤT PHÁT TỪ BẢN VẼ LẮP 5

1.1 Lựa chọn chi tiết 5

1.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết: 6

1.2.1 Điều kiện làm việc 7

1.2.2 Phân tích các yêu cầu kỹ thuật 7

1.2.3 Vật liệu và cơ tính yêu cầu 7

1.3 Thiết kế chi tiết trên phần mềm mô phỏng 7

1.4 Xác định dạng sản xuất phù hợp với gia công CNC: 11

PHẦN II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 13

2.1 Chọn phôi và đồ gá khi gia công 13

2.2 Lựa chọn máy và nêu các thông số kỹ thuật của máy 13

2.3 Quy trình công nghệ: 16

2.3.1 Sơ đồ gá đặt và định vị 16

2.3.2 Nguyên công và bước: 16

2.4 Tính toán và lựa chọn thông số công nghệ cho các bước của nguyên công 19

2.4.1 Nguyên công 1 19

2.4.2 Nguyên công 2 23

PHẦN III: MÔ PHỎNG TRÊN CREO 3.0 VÀ LẬP TRÌNH 43

3.1 Mô phỏng gia công trên creo 3.0 43

3.1.1 Nguyên công 1: 46

3.1.1 Nguyên công 2: 49

3.2 Tạo file lập trình để đưa vào máy CNC 60

PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 62

4.1 Kết luận: 62

4.2 Đề nghị: 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

-SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 5 -

PHẦN I: PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG XUẤT PHÁT

TỪ BẢN VẼ LẮP

1.1 Lựa chọn chi tiết

Các chi tiết gia công trên máy CNC thường đạt độ chính xác và độ nhám bề mặt cao, do đó cần chọn chi tiết phù hợp để tận dụng khả năng của máy CNC Có thể lựa chọn các chi tiết có đặc điểm như sau:

- Chi tiết là một bộ phận chính của các khuôn dập, khuôn dập vuốt, khuôn đúc, khuôn ép, để tạo ra các sản phẩm nhựa, composite hoặc các sản phẩm cơ khí,

- Chi tiết có hình dạng bề mặt phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao như: Turbin thủy lực, khí nén, chân vịt tàu thủy,

- Chi tiết yêu cầu độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, yêu cầu phải tích hợp nhiều bước công nghệ trên một nguyên công khi thực hiện gia công chế tạo

Trong khuôn khổ đồ án này em sẽ chọn chi tiết gia công là đế của dụng cụ kẹp góc vuông Chi tiết không quá phức tạp nhưng vẫn đòi hỏi độ chính xác để có thể sử dụng được, thích hợp để lựa chọn cho đồ án Cùng với đó, việc đưa một chi tiết có sẵn trong thực tế vào mô phỏng và lập quy trình gia công giúp em học hỏi được nhiều hơn

H1.1: Dụng cụ kẹp góc vuông

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 6 -

1.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết:

H1.2: Bản vẽ chế tạo chi tiết

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 7 -

1.2.1 Điều kiện làm việc

- Chi tiết làm việc trong điều kiện bình thường, không phải chịu tác động của nhiệt độ hay ma sát

- Không chịu va đập hay lực ép

1.2.2 Phân tích các yêu cầu kỹ thuật

Đối với chi tiết:

• Không đòi hỏi độ chính xác quá cao do chỉ cố định góc vuông để gia công cho các thanh gỗ hay thanh kim loại

• Bề mặt chi tiết không yêu cầu độ nhám do không trượt hay lắp vào bề mặt khác

• Gia công lỗ ren và lỗ lắp trục cần độ chính xác tương đối để lắp ghép

• Có tuổi thọ cao

Đối với lỗ Ф8: là bề mặt lắp ghép của chi tiết đế với chi tiết khác

• Yêu cầu : Lỗ phải định tâm tốt

• Lỗ có cấp chính xác kích thước là cấp 7

• Kích thước lỗ là Ф8+0,0015 (bảng 2-8; 61; [3])

1.2.3 Vật liệu và cơ tính yêu cầu

Từ tính năng của chi tiết ta thấy yêu cầu kỹ thuật không quá khắt khe nhất là về mặt cơ tính, tuy nhiên vật liệu chế tạo ảnh hưởng rất nhiều đến hoạt động của chi tiết sau này nên cần có một số yêu cầu tối thiểu như:

- Vật liệu chịu được nhiệt độ, ít biến dạng khi bị va đập hay nhiệt độ

- Đảm bảo gia công tốt

- Giá thành rẻ và dễ tìm

Có nhiều loại vật liệu có thể đáp ứng được yêu cầu trên nhưng xét trên nhiều khía cạnh đặc biệt là giá thành ta có thể chọn vật liệu gia công là thép C45 vì dễ gia công và

rẻ cũng như đảm bảo được các yêu cầu về cơ tính cho chi tiết

1.3 Thiết kế chi tiết trên phần mềm mô phỏng

Chọn phần mềm PTC Creo 3.0 để thiết khế chi tiết cũng như lập trình gia công Phần mềm PTC Creo 3.0 là phần mềm mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM/CNC , tập hợp đầy đủ các tính năng thiết kế, lắp ráp, lập trình gia công và cả mô phỏng quá trình gia công Là giải pháp CAD/CAM/ CAE toàn diện, PTC Creo 3.0 phù hợp cho ngành công nghiệp thiết kế cơ khí chế tạo, gia công khuôn mẫu Nhờ sử dụng chung một cơ sở dữ liệu từ lúc thiết kế sản phẩm, thiết kế cơ khí đến việc chế tạo khuôn, tách khuôn và lập trình gia công CNC 3-5 trục, PTC Creo 3.0 cho phép quá trình sản xuất được diễn ra trôi chảy, dữ liệu được chia sẻ và cập nhật liên tục tạo thành một chu trình khép kín Nhờ vậy doanh nghiệp có thể hoàn toàn kiểm soát được mọi giai đoạn của quá trình sản xuất

Trước hết ta sử dụng phần mềm để vẽ mô phỏng chi tiết cần gia công:

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 8 -

- Mở phần mềm, chọn New chọn Part, đặt tên cho chi tiết rồi nhấn OK Lưu ý

chọn đơn vị mm trước khi vẽ

- Chi tiết khá đơn giản nên ta chủ yếu dùng lệnh Extrude để vẽ Nhấn chọn mặt

phẳng để vẽ là mặt TOP rồi chọn lệnh Extrude như hình 1.3

H1.3: Cửa sổ làm việc chương trình Creo 3.0

H1.4: Chọn Extrude

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 9 -

- Trong mặt phẳng 2D ta vẽ biên dạng cần đùn như hình 1.4

- Sau khi vẽ xong chọn OK, nhập chiều cao cần đùn lên rồi nhấn OK như hình 1.5

H1.5: Vẽ biên dạng

H1.6: Nhập chiều cao cần đùn

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 11 -

- Sau các bước ta có được chi tiết với hình dáng và kích thước đúng với yêu cầu

1.4 Xác định dạng sản xuất phù hợp với gia công CNC:

Trong sản xuất nguời ta chia ra làm ba dạng chính:

 Sản xuất đơn chiếc

 Sản xuất hàng lọat( nhỏ, vừa, lớn)

 Sản xuất hàng khối

Việc phân biệt dạng sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố và mang tính tương đối Dưới đây là một trong những cách phân lọai phổ biến :

H1.9: Chi tiết hoàn thiện

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 12 -

tiết hoàn toàn có thể thực hiện ngay trên máy phay nên tiết kiếm được nguyên công Tuy nhiên nếu áp dụng vào kinh doanh thực tế, để sản xuất hàng loạt thì nên tạo khuôn để đúc chi tiết rồi gia công bề mặt lại nhưng ở mức độ nghiên cứu và quy mô của đồ án, ta chỉ chọn cách là phay trực tiếp trên máy CNC để đơn giản và dễ hiểu hơn, dạng sản xuất

ta chọn ở đây là đơn chiếc

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 13 -

PHẦN II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1 Chọn phôi và đồ gá khi gia công

Dựa vào hình dạng chi tiết, để tiết kiệm vật liệu ta chọn phôi dạng khối có kích thước 150x150x50 mm

Đồ gá sử dụng là ê tô vạn năng của máy phay

2.2 Lựa chọn máy và nêu các thông số kỹ thuật của máy

Sau khi xác định các phương pháp gia công và đồ gá tiến hành chọn máy Việc tiến hành chọn máy phụ thộc vào độ chính xác và độ bóng bề mặt gia công Kích thước,

hình dáng, vật liệu của chi tiết gia công

Ta chọn máy phay CNC Model VMC550L vì nó có một số đặc điểm sau đây:

- Kích thước máy phù hợp với kích thước của chi tiết gia công

- Máy phay CNC Model VMC550L là loại máy CNC Milling 3 trục có thể gia

công được các chi tiết có hình dạng 3D

- Máy đảm bảo được năng suất gia công

- Có nhiều ưu điểm so với các máy thông thường điều khiển bằng tay nhờ thực hiện bằng cách nạp chuơng trình từ máy vi tính vào máy

H2.1: Phôi

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 14 -

Các thông số kỹ thuật của máy phay CNC Model VMC550L

Không gian làm việc của máy

Giới hạn không gian làm việc theo phương X [mm] 550

Giới hạn không gian làm việc theo phương Y [mm] 340

Giới hạn không gian làm việc theo phương Z [mm] 460

Bàn máy và dao

Tải trọng lớn nhất lên bàn máy [kg] 300

Thông số khác

Tốc độ quay trục chính lớn nhất [rpm] 8000

Các hệ điều khiển dùng trong máy

Fanuc 0i-mate-MD, Siemens 828D, Misubishi M70B

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 15 -

H2.2: Máy phay CNC Model VMC 550L

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 16 -

2.3 Quy trình công nghệ:

2.3.1 Sơ đồ gá đặt và định vị

2.3.2 Nguyên công và bước:

Nguyên công 1

a) Bước 1: Gia công thô mặt chuẩn

b) Bước 2: Gia công tinh mặt chuẩn

H2.3: Sơ đồ gá đặt và định vị phôi

Mặt chuẩn

H2.4: Mặt chuẩn

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 17 -

Nguyên công 2

a) Bước 1: Gia công thô mặt đầu

b) Bước 2: Gia công tinh mặt đầu

c) Bước 3: Phay khối thứ nhất

d) Bước 4: Phay khối thứ hai

H2.6: Phôi sau khi phay khối thứ nhất

H2.7: Phôi sau khi phay khối thứ hai

Mặt đầu

H2.5: Mặt đầu

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 18 -

e) Bước 5: Phay khối thứ ba

f) Bước 5: Khoan lỗ ∅8

g) Bước 6: khoan 2 lỗ ∅4,5

h) Bước 7: Tarô ren 2 lỗ ren M5x0,5

H2.8: Phôi sau khi phay khối thứ ba

H2.9: Phôi sau khi khoan lỗ

H2.10: Phôi sau khi khoan 2 lỗ ∅4,5

Chọn dao có thông số như sau:

Nhà sản xuất dao: mitsubishi tool Kích thước: D1 = 40mm; D4 = 32mm; L1= 125mm; L2=45mm; Tốc độ quay tối đa: 14200 (min-1)

Loại (Type): 2 Số lưỡi cắt trên dao: Flutes = 4

• Gá đặt phôi: Sử dụng ê tô vạn năng để kẹp chặt phôi vào bàn máy, ê tô

kẹp chặt 2 bề mặt bên của phôi

H2.11: Loại dao APX4000

Chiều sâu mỗi lần cắt với bước công nghệ này ta chọn là ap = 1 mm

Tra catalogue ta có tốc độ cắt trên mỗi răng là fz = 0.2 mm/răng

H2.13: Bảng tra tốc độ cắt H2.12: Sơ đồ gá đặt và định vị bước 1

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 21 -

Từ các thông số trên ta tính các thông số còn lại theo công thức

Tốc độ quay của trục chính:n = Vc×1000

D1π = 120×1000

40π = 955(vòng/phút) Vận tốc ăn dao(Feed rate): F = fz n Flutes = 0,2×955×4 = 764 (mm/phút)

b) Bước 2: Phay tinh mặt chuẩn:

Giữ nguyên dao như bước 1

H2.14: Bảng tra vận tốc cắt trên mỗi răng

H2.15: Sơ đồ gá đặt và định vị bước 2

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 22 -

Chọn Lượng ăn dao ngang là ae = 0,5D = 20 mm

Chọn vận tốc cắt Vc = 160m/phút

Tổng chiều sâu cắt t = 0,5 mm

Chiều sâu mỗi lần cắt với bước công nghệ này ta chọn là ap = 0,5 mm

Tra bảng hình 2.14 ta có tốc độ cắt trên mỗi răng là fz = 0.3 mm/răng

Tốc độ quay của trục chính: n = Vc×1000

D1π = 160×1000

40π = 1274(vòng/phút) Vận tốc ăn dao(Feed rate): F = fz n Flutes = 0,3×1274×4 = 1529 (mm/phút)

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 23 -

2.4.2 Nguyên công 2

a) Bước 1: Phay thô mặt đầu

Chọn dao và các thông số chế độ cắt như bước 1 nguyên công 1 Phải gá lại chi tiết để gia công mặt đầu, và đặt lại hệ trục mới

H2.16: Sơ đồ gá đặt và định vị bước1

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 24 -

b) Bước 2: Phay tinh mặt đầu

Chọn dao và các thông số chế độ cắt như bước 2 nguyên công 2

H2.17: Sơ đồ gá đặt và định vị bước 2

Số lưỡi cắt trên dao: Flutes = 4

• Gá đặt phôi: Sử dụng ê tô vạn năng để kẹp chặt phôi vào bàn máy, ê tô kẹp chặt 2 bề mặt bên của phôi

H2.18: Loại dao VFJHV

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 26 -

H2.19: Sơ đồ gá đặt và định vị bước 3

Từ bảng thông số chế độ cắt ta chọn được các thông số sau:

Tốc độ quay của trục chính: n = 1900 (vòng/phút)

Vận tốc ăn dao(Feed rate): F = 740 (mm/phút)

Từ đó ta tính đước tốc độ cắt:

Vc = n×π×D1

1000 = 119 (m/phút) Chọn lượng ăn dao ngang là ae =10 mm

Chiều sâu mỗi lần cắt là: 3 mm

H2.20: Bảng tra các chế độ cắt

Số lưỡi cắt trên dao: Flutes = 6

• Gá đặt phôi: Sử dụng ê tô vạn năng để kẹp chặt phôi vào bàn máy, ê tô

kẹp chặt 2 bề mặt bên của phôi

H2.21: Loại dao VF6MHV

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 29 -

• Chế độ cắt: Tra catalogue của hãng sản xuất dao ta chọn ra được các thông

số của chế độ cắt như sau:

H2.22: Sơ đồ gá đặt và định vị bước 4

SVTH: Phạm Ngọc Thạch – Lớp 13CDT1- Nhóm 05A Trang - 30 -

Phôi sử dụng vật liệu là thép C45 tốt có độ cứng là 190HB, đường kính dao phay là D1 = Φ10 mm

Chiều sâu cắt t = 8mm

Từ bảng thông số chế độ cắt ta chọn được các thông số sau:

Tốc độ quay của trục chính: n = 6400 (vòng/phút)

Vận tốc ăn dao(Feed rate): F = 2700 (mm/phút)

Từ đó ta tính đước tốc độ cắt:

Vc = n×π×D1

1000 = 200 (m/phút) Chọn lượng ăn dao ngang là ae = 5 mm

Chiều sâu mỗi lần cắt là 2 mm

H2.23: Bảng tra chế độ cắt

Số lưỡi cắt trên dao: Flutes = 4

• Gá đặt phôi: Sử dụng ê tô vạn năng để kẹp chặt phôi vào bàn máy, ê tô kẹp chặt 2 bề mặt bên của phôi

H2.24: Loại dao VFMHV