ĐỒ án môn học CADCAMCNC

2 Thiết kế quy trình công nghệ với đầy đủ các nội dung chính: chọn phôi, thiết kế trình tự công nghệ, thiết kế nguyên công cho bề mặt do giáo viên chỉ định.. Ưu, nhược điểm các loại phôi

MỤC LỤC

PHẦN I: NHIỆM VỤ 1

PHẦN II: THUYẾT MINH 2

1 HOÀN THIỆN THIẾT KẾ CHI TIẾT 2

1.1 Phân tích tính công nghệ của chi tiết 2

1.2 Thiết lập mô hình 3D 3

1.3 Xây dựng bản vẽ kỹ thuật của chi tiết theo TCVN 9

2 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ………11

2.1 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi………11

2.2 Thiết kế tiến trình công nghệ 13

2.3 Xác định lượng dư gia công 17

3.THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG CHO BỀ MẶT CHỈ ĐỊNH 23

3.1 Thiết kế nguyên công 2 23

3.2 Chọn dụng cụ cắt 24

3.3 Tính toán chế độ cắt cho bề mặt chỉ định……… 24

3.4 Xác định các nội dung nguyên công 26

4 LẬP TRÌNH GIA CÔNG 31

4.1 Nội dung thực hiện 31

4.2 Cấu trúc chung của chương trình NC 53

PHẦN III: TÀI LIỆU KỸ THUẬT

1 Họ và tên học viên (sinh viên): Lớp: CĐT13A

2 Giáo viên hướng dẫn: KS Đỗ Thanh Bình

3 Ngày giao: 20/02/2018 Ngày hoàn thành: 09/04/2018

4 Đề bài: 14 (có bản vẽ chi tiết kèm theo)

5 Nội dung cần thực hiện:

(1) Thiết lập mô hình 3D, xuất bản vẽ chế tạo của chi tiết theo đúng TCVN (dùng phần mềm Autodesk Inventor).

(2) Thiết kế quy trình công nghệ (với đầy đủ các nội dung chính: chọn phôi, thiết kế trình tự công nghệ, thiết kế nguyên công) cho bề mặt do giáo viên chỉ định.

(3) Lập trình gia công và mô phỏng quá trình gia công (dùng phần mềm MasterCAM) cho các nguyên công do giáo viên chỉ định.

Yêu cầu cụ thể cho từng nội dung, sản phẩm của đồ án và qui cách trình bày thuyết minh, bản vẽ của

đồ án được trình bày chi tiết trong tài liệu "Hướng dẫn Đồ án môn học CAD/CAM/CNC".

Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2018

PHẦN II: THUYẾT MINH

1 HOÀN THIỆN THIẾT KẾ CHI TIẾT

1.1 Phân tích tính công nghệ của chi tiết

1.1.1 Cấu tạo và chức năng

Chi tiết trục truyền có tác dụng truyền lực hoặc momen Đây là dạng chi tiếtđiển hình trong công nghệ chế tạo máy

Chi tiết thuộc loại trung bình với các kích thước: chiều dài 246 [mm], chiềurộng 40 [mm], chiều cao 20 [mm] Một số kích thước chưa đúng đã được điềuchỉnh lại trên bản vẽ

0,17-0,80

0,50-≤0,25

≤0,25

≤0,004Sau khi gia công cắt gọt, chi tiết được yêu cầu nhiệt luyện (tôi + ram cao)đểđạt độ cứng HRC 48÷52

1.2 Thiết lập mô hình 3D

Mô hình 3D của chi tiết được xây dựng bằng phần mềm Autodesk Inventortheo trình tự sau:

 Khởi động chương trình Autodesk Inventor;

 Bước 1: Tạo sketch rồi Extrude từng phần;

 Bước 2: Tạo rãnh đầu trục bằng lệnh Extrude;

 Bước 3: Đục rãnh trên thân trục bằng lệnh Extrude;

 Bước 4: Tạo 1 lỗ ren trên chi tiết bằng lệnh Hole;

1.2.1 Tạo sketch rồi Extrude từng phần

Bước này được thực hiện bởi các thao tác sau:

 Chọn Standart(mm).ipt trong mục Metric để khởi tạo file xây dựng mô hình

2.THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHÊ

2.1 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi

2.1.1 Ưu, nhược điểm các loại phôi có thể dùng

a/ Phôi đúc

Ưu điểm: Đúc có thể tạo phôi có hình dáng, kích thước gần sản phẩm do đó tiết kiệm được vật liệu và chi phí gia công cắt gọt Và có thể chế tạo được vật đúc

có hình dáng, kết cấu phức tạp như thân máy công cụ, vỏ động cơ… mà các

phương pháp khác chế tạo khó khăn hoặc không chế tạo được

Nhược điểm: Độ chính xác về hình dáng, kích thước và độ nhám bề mặt không cao (có thể đạt cao nếu đúc đặc biệt như đúc áp lực, đúc trong khuôn kim loại) Cơ tính vật đúc không cao, do dễ bị khuyết tật như: lõm co, rỗ khí, cháy cát…khi đúc trong khuôn cát

b/ phôi dập

Ưu điểm: Năng suất cao, sản lượng có chất lượng bề mặt, cơ tính cao, phôi

có hình dáng gần giống chi tiết, lượng dư gia công ít, hệ số sử dụng kim loại cao, thao tác đơn giản, thuận tiện trong quá trình cơ khí hóa và tự động hóa

Nhược điểm: Chi phí đầu tư cho khuôn và máy lớn

c/phôi rèn tự do

Ưu điểm: Phương pháp này đơn giản, sản phẩm có cơ tính tốt (hơn đúc), hệ

số sử dụng kim loại trung bình, ưu điểm chính trong sản xuất nhỏ là giá thành hạ

do không phải chế tạo khuôn dập

Nhược điểm: Lao động nặng nhọc, chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào thể lực và trình độ công nhân, độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt thấp, năngsuất thấp

d/ phôi cán nóng

Ưu điểm: Không cần phải chi phí gia công chế tạo phôi, phù hợp với chi tiết dang trục bậc có các bậc chính chênh nhau không lớn lắm, hay hình đơn giản như hình vuông, hình thỏi, lăng trụ… Đảm bảo độ chính xác kích thước và độ đồng đều về tổ chức, cơ tính

Nhược điểm: Hệ số sử dụng kim loại thấp

2.1.2 Phân tích, chọn phương pháp chế tạo phôi

nên có thể sử dụng các phương pháp:phôi đúc, phôi rèn tự do, phôi cán nóng

Nếu Chi tiết có hình dáng đơn giản, đối xứng, làm việc trong điều kiện cơ tính không cao sản xuất đơn chiếc nên dùng phôi rèn tự do

Nếu dạng sản xuất vừa và lớn nên dùng phôi cán,phôi đúc trong khuôn kim loại

Do vật liệu là thép C45 giá rẻ Dạng sản xuất là vừa, nếu chế tạo phôi dập thì chi phí chế tạo khuôn dập và yêu cầu về máy cao, nguyên công đi kèm lớn nên

trong trường hợp này chế tạo phôi bằng phương pháp khuôn dập không kinh tế Hơn nữa, chi tiết có lỗ và rãnh sâu 20[mm] không nên phôi dập.

Hướng phù hợp cho sản xuất loạt vừa và lớn cho chi tiết này là đúc trong khuôn kim loại Chế tạo phôi theo cách này sẽ khắc phục cơ bản những bất lợi trên

và năng suất tương đối cao,giá thành hạ,đạt được độ chính xác về hình dáng,kích thước và cấp độ nhám khá cao

Dựa trên những phân tích ở trên vậy ta chọn phương án phôi đúc trong khuôn kim loại

2.2 Thiết kế tiến trình công nghệ

Thiết kế quy trình công nghệ là phải lập thứ tự các nguyên công sao cho chu

kỳ gia công hoàn chỉnh một chi tiết là ngắn nhất, góp phần hạn chế chi phí gia công, đảm bảo hiệu quả nhất Trong đó mỗi nguyên công được thực hiện theo một nguyên lý ứng với một phương pháp gia công thích hợp với kết cấu của chi tiết Khi ứng với các phương pháp gia công cho các bề mặt căn cứ vào các đặc điểm sau:

- Khả năng tạo hình của các phương pháp gia công;

- Vị trí các bề mặt trên chi tiết gia công, tránh va đập khi cắt;

- Kích thước bề mặt gia công, kích thước tổng thể của chi tiết gia công và phạm vi gá đặt phôi trên máy thực hiện phương pháp gia công;

- Độ chính xác có thể đạt được của phương pháp gia công;

- Điều kiện sản xuất thực tế ở đơn vị

Do sau khi nhiệt luyện chi tiết, độ nhám giảm xuống 1 cấp, nên các bề mặt của chi tiết phải trải qua các bước gia công sau:

1 Lỗ trụ Ø20

Yêu cầu về độ nhám Ra = 32 (cấp 9), Trình tự gia công như sau:

 Khoan mồi;

 Khoan lỗ bằng mũi khoan Ø19,5 [mm];

 Doa lỗ bằng mũi doa Ø19,8 [mm];

 Nhiệt luyện;

 Khoan lỗ bằng mũi khoan Ø29,5 [mm];

 Doa lỗ bằng mũi doa Ø29,8 [mm];

I Tạo phôi Đúc trong khuôn kim loại

II Phay 2.1 Phay thô mặt 1 bằng dao phay

IV Làm sạch Làm sạch chi tiết sau nhiệt luyện

V Kiểm Tra Kiểm tra cơ tính chi tiết sau nhiệt

luyện

VII Kiểm tra Kiểm tra dung sai kích thước,

hình dáng, vị trí các bề mặt

2.3 Xác định lượng dư gia công

2.3.1 Tính lượng dư gia công cho bề mặt chỉ định

 Cấp chính xác của kích thước: IT6

Các phương pháp gia công được lựa chọn để gia công bề mặt này như sau:

 Phay thô;

 Phay bán tinh;

 Nhiệt luyện;

Lượng dư gia công nhỏ nhất cho từng bước nguyên công được tính theo công thức tương ứng với công thức tính lượng dư cho bề mặt không đối xứng trích công thức (6.19) [2];

Trong đó:

 là lượng dư gia công nhỏ nhất, [µm];

 là độ nhấp nhô bề mặt do bước sát trước để lại, [µm];

 là chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại,[µm];

là sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước để lại, [µm];

 là sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện [µm];

Chú ý: Đối với bề mặt trên của chi tiết phải thêm vào tổng Rz+T một lượng 0,5-4[mm].Ta chọn một lượng là 2[mm]

a Tổng giá trị sai lệch chất lượng bề mặt Rz+T cho các bước nguyên công lầnlượt là :

Phôi đúc: Rz.+T= 200+200=400 [µm], trích bảng 3-66 [1];

Phay thô: Rz.+T= 50+50 =100 [µm], trích bảng3-69 [1];

Phay bán tinh: Rz.+T= 20+20 = 40 [µm], trích bảng3-69 [1];

b Sai lệch về vị trí không gian của phôi : , công thức 6.25 [2];

Trong đó: là độ lệch của khuôn [mm];

là độ cong vênh của đường tâm phôi [mm]

khi gia công rãnh thì lấy bằng dung sai của kích thước lớn nhất của chi tiết đúc kể

từ tâm rãnh tới chuẩn công nghệ ở đây là mặt 1 đã nói ở trên.Theo bảng 3-67 [1],chọn =1[mm];

là độ cong vênh của đường tâm phôi xác định theo công thức 6.26 [2]:

Trong đó: - độ cong vênh đơn vị [];

L-chiều dài phôi [mm]

bảng 3-67 [1] , ta chọn: =0,4; =.L=0,4.246=98,4 [µm];

Ta có: =1004,8[µm];

c Sai lệch không gian còn lại của các bước nguyên công:=.kcx

Trong đó: kcx là hệ số chính xác, trích bảng 3-88 [1] có giá trị như sau:

Phay thô: kcx =0,06;

Phay bán tinh: kcx =0,05;

Như vậy, sai lệch không gian còn lại là:

Sau phay thô:=.kcx = 1004,8.0,06 = 60,3 [];

Sau phay bán tinh:.kcx = 1004,8.0,05 = 50,2 [];

d Sai số gá đặt =0;

e.Tính lượng dư gia công nhỏ nhất cho các bước nguyên công:

Phay thô: Zimin =400 + 1004,8 = 1404,8[];

Phay bán tinh: Zimin =100 + 60,3 = 160,3[];

k Tính lượng dư giới hạn

Zbmin : là hiệu các kích thước giới hạn lớn nhất giữa hai nguyên công;

Zbmax : là hiệu các kích thước giới hạn nhỏ nhất giữa hai nguyên công;

Lượng

dư tínhtoán

zbmin

Kíchthướctínhtoán db[mm]

dungsai [m]

Kích thướcgiới hạn[mm]

Lượng dưgiới hạn[mm]

dmin dmax Zbmin Zbmax

Phôi 200 200 1004,8 0 - 41,667 800 41,67 41,47 - Phay

-thô 50 50 60,3 0 1405 40,266 140 40,27 40,41 1,4 2,06Phay

bán

tinh

20 20 50,2 0 160,3 40,106 54 40,11 40,16 0,16 0,15

2.3.2 Tra lượng dư gia công cho các bề mặt còn lại

dư giacông[mm]

2.12 Khoan mồi 2 lỗ Ø3[mm] sâu 3

2.16 Doa thông lỗ 0,1

VI Mài 6.1 Mài khôn lỗ Ø20, Ø30 0,7 Trích bảng 3-139 [1]

3.THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG CHO BỀ MẶT CHỈ ĐỊNH

3.1 Thiết kế nguyên công 2

Chọn máy : bước nguyên công này được thực hiện trên máy phay CNC EMCO

MILL E25 với các thông số như sau:

- Công suất động cơ dẫn động: 7 KW;

Chọn dao phay mặt đầu bằng thép gió theo bảng 4-92 [1]:

Vật liệu phần thân dao C45, vật liệu phần lưỡi cắt: thép gió;

 Cv , m, x, y, u ,q, p, hệ số và các số mũ trích bảng 5-39 [2]: Cv=41;m=0,2; x=0,1; y=0,4; u=0,15 ;q=0,25; p=0;

 Chu kỳ bền của dao tra bảng 5-40, T=120 (phút);

 Sz lượng chạy dao răng trích bảng 5-34 [3]: Sz = 0,15 (mm/vòng).Tính tốc độ cắt khi phay thô:

Tính tốc độ cắt khi phay bán tinh :

Tốc độ quay của trục chính khi phay thô :

=Tốc độ quay của trục chính khi phay bán tinh:

=Trong đó :

 V- vận tốc cắt;

 Z=10 số răng của dao phay;

 t – chiều sâu cắt khi phay thô :t=2 [mm];

 t – chiều sâu cắt khi phay bán tinh :t= 0,2 [mm];

 lượng chạy dao S (mm/vòng) khi phay thô S=1,5 (mm/vòng) tríchbảng 5-33 [2];

 lượng chạy dao S (mm/vòng) khi phay bán tinh S=1 (mm/vòng) tríchbảng 5-37 [2];

 hệ số kv==1.0,8.1=0,8;

 B=27 [mm] là độ rộng phay

b tính lực cắt P z , N

Lực cắt khi phay thô được tính theo công thức :

Lực cắt khi phay tinh được tính theo công thức :

Trong đó :

+ n là số vòng quay của dao (vòng/phút);

+ Cp và các số mũ tra trong bảng 5-41 [2]: Cp= 82,5; x= 0,95; y= 0,8; q= 1,1; w=0; u=1,1

d Momen xoắn M x (N.m) trên trục chính của máy

Momen xoắn Mx N.m trên trục chính của máy khi phay thô là:

Momen xoắn Mx N.m trên trục chính của máy khi phay bán tinh là:

e Công suất cắt N e (kW)

công suất cắt khi phay thô: = 1,2 (kW)

công suất cắt khi phay bán tinh: = 0,17 (kW)

3.4 Xác định các nội dung nguyên công

Nguyên công 1: Đúc phôi.

Nguyên công 2: gia công trên phay:

Lần gá 1: Phay mặt 1,2,3;

Lần gá 2: Phay mặt dưới của các mặt 7,8,9 khoan mồi 2 lỗ trên mặt 7,8 khoan lỗ trên mặt 7 doa lỗ khoan lỗ trên mặt 8 doa lỗ vát mép 2 lỗ phay rãnh trên mặt dưới mặt 9

Lần gá 3: Phay mặt bên 6 ;

Lần gá 4: Phay biên dạng của mặt bên còn đối diện khoan lỗ Doa lỗ Ø3[mm] vát mép lỗ ta rô ren lỗ M4x0,5

Lần gá 1

Bước 1: Phay thô mặt 1,2,3

Bước 2: Phay bán tinh mặt 1,2,3

Dụng cụ cắt : Dao phay mặt đầu ;

Lượng dư gia công : 1,56 (mm);

Chế độ cắt: Tính toán

t (mm) S (mm/ vòng) n (vòng/phút) (mm/phút)

Gia công thô: 2 1,5 260 390

Lần gá 2

Bước 1: Phay thô mặt 7,8,9

Bước 2: Phay bán tinh mặt 7,8,9

Lượng dư gia công : 1,56 (mm);

Dụng cụ cắt: Dao phay mặt đầu;

Chế độ cắt: Tính toán

t (mm) S (mm/ vòng) n (vòng/phút) (mm/phút)

Bước 3: Khoan mồi 2 lỗ

Lượng dư gia công: 2(mm);

Dụng cụ cắt: Mũi khoan xoắn vít;

Chế độ cắt: Trích bảng 5-86 [3]

t (mm) S (mm/vòng) n (vòng/phút) (mm/phút)

Bước 4: Khoan lỗ Ø19,5 [mm] trên mặt 7

Lượng dư gia công : 5,4 (mm);

Dao: Mũi khoan xoắn vít;

Chế độ cắt: trích bảng 5-86 [3];

t (mm) S (mm/vòng) n (vòng/phút) (mm/phút)

Bước 5: Doa lỗ bên [mm]

Lượng dư gia công : 0,1 (mm);

Dụng cụ cắt :Mũi doa thép gió;

Chế độ cắt: trích bảng 5-113 [3];

t (mm) S (mm/vòng) n (vòng/phút) (mm/phút)

Bước 6: Khoan lỗ Ø29,5 [mm] trên mặt 8

Lượng dư gia công : 5,4 (mm);

Dao: Mũi khoan xoắn vít;

Chế độ cắt: trích bảng 5-86 [3];

t (mm) S (mm/vòng) n (vòng/phút) (mm/phút)

Bước 7: Doa lỗ bên [mm]

Lượng dư gia công : 0,1 (mm);

Dụng cụ cắt :Mũi doa thép gió;

Bước 1: Phay thô mặt 6

Bước 2: Phay bán tinh mặt 6

Lượng dư gia công : 1,56 (mm);

Dụng cụ cắt: Dao phay mặt đầu;

Chế độ cắt: Tính toán

t (mm) S (mm/ vòng) n (vòng/phút) (mm/phút)

Lần gá 4

Bước 1: Phay thô mặt đối diện 6

Bước 2: Phay bán tinh mặt đối diện 6

Lượng dư gia công : 1,56 (mm);

Dụng cụ cắt: Dao phay mặt đầu;

Chế độ cắt: Tính toán

t (mm) S (mm/ vòng) n (vòng/phút) (mm/phút)

Bước 3 : khoan lỗ Ø2,8 [mm]

Bước 4 : Doa lỗ Ø3 [mm]

Bước 5 : vát mép

Bước 6 : ta rô ren lỗ M4x0,5

Nguyên công 3: Nhiệt luyện

Nguyên công 4: Làm sạch

Nguyên công 5: Kiểm tra cơ tính chi tiết

Nguyên công 6: Làm tròn các cạnh sắc và nguội 2 cạnh của bán cầu

Nguyên công 7: Mài

Nguyên công 8: Kiểm tra dung sai kích thước, hình dáng và vị trí các bề mặt của

chi tiết

4 LẬP TRÌNH GIA CÔNG

4.1 Nội dung thực hiện

Lập trình cắt dây trên Mastercam X5

Bước 1: Nhập mô hình đã thiết kế trong Inventor vào Mastercam như Hình 4.1;

Hình 4.1 Khởi động Mastercam,vào Open để mở thiết kế trong Inventor

Bước 2: Định vị hệ trục tọa độ như Hình 4.2;

-Hiệu chỉnh mô hình hệ trục tọa độ , đưa chi tiết về hệ tọa độ của phôi, nhấn F9 môhình hướng theo hướng gia công được;

- Vào menu chọn Xform Move to Origin (Di chuyển gốc tọa độ) G54;

- Kiểm tra trục X,Y phù hợp , Đổi đơn vị : Setting / Configuration / Metric;

Hình 4.2: Định vị hệ trục tọa độ

Bước 3: Chọn kiểu máy để gia công

- Nguyên công phay: Machine Type Wire Default.

Bước 4: Định nghĩa phôi

- Vào Files chọn Program Settings đặt tên cho chương trình và thiết lập,chọn

vật liệu trong Material là STEEL như Hình 4.3a;

Hình 4.3a.Chọn vật liệu

trong Inventor như Hình 4.3b;

Hình 4.3b Chọn phôi định dạng STL Files

- Vào menu chọn Xform Translate(move) và Rotate để dịch chuyển chi tiết

ta lồng phôi được như Hình 4.4;

Hình 4.25 Chọn biên dạng

 Trong mục Wire/Power chọn các thông số sau: Pass( lần cắt),

Feed rate( tốc độ cắt), Wire diameter( đường kính dây cắt), Wire Radius( bán kính dây cắt), Stock to leave( lượng dư dể lại sau

gia công) sau đó tích vào Associate to library như Hình 4.26;