Hiện nay đất nước đang trong quá trình hội nhập kinh tế sâu rộng trên mọi lĩnh vực của đời sống, đây là một yêu cầu tất yếu nhưng cũng đồng hành với đầy những thử thách và khó khăn. Quá trình hội nhập kinh tế đang diễn ra ngày càng nhanh hơn, mạnh hơn dưới sự tác dụng của nhiều nhân tố, trong đó kinh tế thị trường và sự phát triển như vũ bão của cách mạng khoa học công nghệ đang là động lực hàng đầu. Nhận thức được thực trạng đó chủ trương của Đảng và Nhà nước là đẩy mạnh công nghiệp hóa – hiện đại hóa, sớm đưa đất nước cơ bản thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại.Công nghiệp cơ khí là ngành công nghiệp nền tảng trong tiến trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa ấy. Ngành có nhiệm vụ cung cấp toàn bộ trang, thiết bị phục vụ nền kinh tế quốc dân, an ninh quốc phòng và đời sống nhân dân. Công nghiệp cơ khí được coi là ngành trung tâm, chủ đạo, then chốt trong ngành công nghiệp, là “máy cái” của nền sản xuất xã hội. Theo thời gian, ngành cơ khí càng được phát triển mạnh mẽ nhờ được áp dụng những thành tựu của cách mạng khoa học công nghệ. Trong đợt xét tốt nghiệp năm nay, vinh dự được nhà trường giao đề tài “Ứng dụng công nghệ CADCAM trong việc thiết kế và gia công cánh tay robot”. Trong quá trình làm đồ án, đã được cô giáo hướng dẫn tận tình, mặc dù thế nhưng do năng lực và tài liệu có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn giảng viên TS. Đinh Thị Thanh Huyền đã tận tình hướng dẫn, tài liệu học tập nghiên cứu giúp hoàn thành luận văn. Cảm ơn GĐ. Trần Trọng An tại Công Ty TNHH đầu tư và phát triển công nghệ HAMIKIA đã tạo điều kiện cơ sở vật chất, hỗ trợ trong quá trình gia công cơ cấu.
Trang 11 LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể thầy, cô của bộ môn Kĩ ThuậtMáy đã tận tình giảng dạy chúng em trong thời gian chúng em còn ngồi trên ghế nhàtrường, những kiến thức mà thầy, cô đã truyền đạt cho chúng em sẽ là hành trang quýbáu giúp chúng em bước ra đời, bắt đầu một cuộc sống mới nhiều thử thách
Trong quá trình làm đề tài luận văn này, em đã gặp rất nhiều khó khăn, vì đây làlần đầu em được tiếp xúc với các kiến thức mới Nhưng được sự hướng dẫn tận tình vàhết lòng của giảng viên hướng dẫn là cô TS Đinh Thị Thanh Huyền và GĐ TrầnTrọng An tại Công Ty TNHH đầu tư và phát triển công nghệ HAMIKIA, cũng như sựchỉ dạy của các thầy cô trong khoa, em cũng đã hoàn thành xong luận văn tốt nghiệpnày
Do sự hạn chế về thời gian, kiến thức và thiếu kinh nghiệm nên trong bản luậnvăn không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự quan tâm, giúp đỡ vàđóng góp của các thầy cô
Trang 3DANH SÁCH HÌNH VẼ
Trang 42 LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay đất nước đang trong quá trình hội nhập kinh tế sâu rộng trên mọi lĩnhvực của đời sống, đây là một yêu cầu tất yếu nhưng cũng đồng hành với đầy những thửthách và khó khăn Quá trình hội nhập kinh tế đang diễn ra ngày càng nhanh hơn,mạnh hơn dưới sự tác dụng của nhiều nhân tố, trong đó kinh tế thị trường và sự pháttriển như vũ bão của cách mạng khoa học công nghệ đang là động lực hàng đầu Nhậnthức được thực trạng đó chủ trương của Đảng và Nhà nước là đẩy mạnh công nghiệphóa – hiện đại hóa, sớm đưa đất nước cơ bản thành một nước công nghiệp theo hướnghiện đại
Công nghiệp cơ khí là ngành công nghiệp nền tảng trong tiến trình côngnghiệp hóa – hiện đại hóa ấy Ngành có nhiệm vụ cung cấp toàn bộ trang, thiết bị phục
vụ nền kinh tế quốc dân, an ninh - quốc phòng và đời sống nhân dân Công nghiệp cơkhí được coi là ngành trung tâm, chủ đạo, then chốt trong ngành công nghiệp, là “máycái” của nền sản xuất xã hội Theo thời gian, ngành cơ khí càng được phát triển mạnh
mẽ nhờ được áp dụng những thành tựu của cách mạng khoa học công nghệ
Trong đợt xét tốt nghiệp năm nay, vinh dự được nhà trường giao đề tài “Ứng
dụng công nghệ CAD/CAM trong việc thiết kế và gia công cánh tay robot” Trong
quá trình làm đồ án, đã được cô giáo hướng dẫn tận tình, mặc dù thế nhưng do nănglực và tài liệu có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót rất mong được sự góp ýcủa các thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn Cuối cùng xin chân thànhcảm ơn giảng viên TS Đinh Thị Thanh Huyền đã tận tình hướng dẫn, tài liệu học tậpnghiên cứu giúp hoàn thành luận văn Cảm ơn GĐ Trần Trọng An tại Công Ty TNHHđầu tư và phát triển công nghệ HAMIKIA đã tạo điều kiện cơ sở vật chất, hỗ trợ trongquá trình gia công cơ cấu
Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Sinh viên
Nguyễn Văn Hoá
Trang 53 TÓM TẮT NỘI DUNG
Ngày nay khi thế giới ngày càng phát triển, mọi lĩnh vực trong đời sống đềuthay đổi và không ngừng tiến bộ Nước ta cũng đang trong quá trình phát triển và hộinhập sâu rộng trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội Song hành với việc đó là sựphát triển mạnh mẽ của khoa học – kĩ thuật đặc biệt công nghiệp cơ khí Việc sảnxuất thủ công truyền thống không đem lại hiệu quả cao về mặt kinh tế cũng như hiệuquả công việc thì nay đã dần được chuyển sang các mô hình lớn hơn áp dụng khoahọc kĩ thuật cải thiện rất lớn những vấn đề mà quy mô thủ công chưa làm được Mộttrong những điều phát triển nhất của công nghệ chế tạo cơ khí cần kể tới đó chính làgia công cơ khí Với sự kết giữa các máy móc hiện đại có sự chính xác cao như CNC
và các phần mềm thiết kế chuyên biệt tích hợp cả công nghệ CAD/CAM/CAE đã tiếtkiệm được rất nhiều thời gian và nâng cao được năng suất lao động cũng như chấtlượng sản phẩm
Theo nội dung của đề tài chia thành các chương sau:
Chương I: Tổng quan về công nghệ CAD/CAM và ứng dụng
Nêu tổng quan về công nghệ CAD/CAM Giới thiệu về tính năng của cánh tayrobot 4 bậc tự do cũng như vật liệu được sử dụng để làm cánh tay robot 4 bậc tự do
Chương II: Ứng dụng Module CAD của NX để thiết kế cánh tay robot 4 bậc tự do
Giới thiệu về các modul CAD hay sử dụng để thiết kế nên một chi tiết cơ khícũng như là lắp ráp thành 1 cụm chi tiết hoàn chỉnh Qua đó ứng dụng để thiết kế nêncánh tay robot 4 bậc tự do
Chương III: Ứng dụng module CAM của NX để lập trình gia công từng chi tiết của cánh tay robot 4 bậc tự do
Nêu tổng quan về các module CAM của phần mềm NX, giới thiệu về máy phay
Trang 6ưu hiệu quả cũng như thời gian gia công, đảm bảo an toàn và đạt độ chính xác cao.Dựa vào quy trình gia công để tiến hành gia công các chi tiết của cánh tay robot 4 bậc
tự do trên máy phay CNC
Chương IV: Gia công các chi tiết của cánh tay robot 4 bậc tự do trên máy phay DMG 1035V
Giới thiệu về máy phay CNC 3 trục đã sử dụng để gia công các chi tiết của cánhtay robot 4 bậc tự do Thiết lập quy trình công nghệ chuẩn và gia công trên máy phay
Trang 74 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM
VÀ ỨNG DỤNG
1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM
CAD (Computer Aided Design) còn được hiểu là Computer Aided Design andDrafting (CAAD): Là việc sử dụng máy tính để hỗ trợ việc xây dựng, sáng tạo, chỉnhsửa, phân tích tối ưu hoá thiết kế Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính là quá trình tạo
ra các bản vẽ kỹ thuật bằng cách sử dụng các phần mềm máy tính Kết quả của CAD làmột bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình chiếu khác nhau của một chi tiết cơkhí với các đặc trưng hình học và chức năng Các phần mềm CAD là các dụng cụ tinhọc đặc thù cho việc nghiên cứu và được chia thành 2 loại: các phần mềm thiết kế vàcác phần mềm vẽ
CAM (Computer Aided Manufacturing): Gia công, chế tạo, sản xuất có sự trợgiúp của máy tính Theo nghĩa hẹp và thông dụng nhất, CAM là sử dụng máy tính đểđiều khiển máy công cụ và các máy móc có liên quan nhằm gia công các chi tiết Theonghĩa rộng, CAM là sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch sản xuất, quản lý, vàđiều khiển hoạt động của một nhà máy sản xuất bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp tácđộng lên các trang thiết bị máy móc trong nhà máy
Khác biệt cơ bản với quy trình thiết kế theo công nghệ truyền thống, CAD chophép quản lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số trong cơ sở dữ liệutrung tâm, do vậy CAD có khả năng hỗ trợ các chức năng kỹ thuật ngay từ giai đoạnphát triển sản phẩm cho đến giai đoạn cuối của quá trình sản xuất, tức là hỗ trợ điềukhiển các thiết bị sản xuất bằng điều khiển số Hệ thống CAD được đánh giá có đủ khảnăng để thực hiện chức năng yêu cầu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chức năng xử
Trang 8- Giao tiếp với các thiết bị đo, quét toạ độ 3D thực hiện nhanh chóng các chứcnăng mô phỏng hình học từ dữ liệu số.
- Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cấulắp ghép …
- Tạo bản vẽ và ghi kích thước tự động: có khả năng liên kết các bản vẽ 2D với
mô hình 3D và ngược lại
- Liên kết với các chương trình tính toán thực hiện các chức năng phân tích kỹthuật: tính biến dạng khuôn, mô phỏng dòng chảy vật liệu, trường áp suất,trường nhiệt độ, độ co rút vật liệu
- Nội suy hình học, biên dịch các kiểu đường chạy dao chính xác cho công nghệgia công điều khiển số
- Giao tiếp dữ theo các định dạng đồ hoạ chuẩn
- Xuất dữ liệu đồ hoạ 3D dưới dạng tệp tin STL để giao tiếp với các thiết bị tạomẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể
- Tạo mẫu nhanh thông qua giao tiếp dữ liệu với thiết bị tạo mẫu nhanh theo côngnghệ tạo hình lập thể (đo quét toạ độ)
- Giảm đáng kể thời gian mô phỏng hình học bằng cách tạo mô hình hình họctheo cấu trúc mặt cong từ dữ liệu số
- Chức năng mô phỏng hình học nhanh, có khả năng mô tả những hình dáng phứctạp nhất
- Khả năng mô hình hoá cao cho các phương pháp phân tích, cho phép lựa chọngiải pháp kỹ thuật tối ưu
- Gia công các chi tiết trên các máy CNC
- Nhìn, xem kết quả dự đoán các mô phỏng tính toán Một số lợi ích của CADtrong 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, tránh phải ký các hợp đồng con để kịptiến độ
- Hạn chế lỗi sao chép đến mức tối thiểu, độ chính xác thiết kế cao, bản thiết kế
có tính tiêu chuẩn cao
- Nâng cao năng suất thiết kế dụng cụ cắt, ít sai sót trong lập trình CNC
Trang 91.2 GIỚI THIỆU VỀ CÁNH TAY ROBOT 4 BẬC TỰ DO
1.2.1 Giới thiệu về cánh tay robot mô hình
Hình 1.1 Cánh tay robot 4 bậc tự do
Đây là mô hình cánh tay robot đã được chọn để tiến hành thiết kế và gia cônglại Cánh tay robot được chọn gồm có 4 khâu Khâu 1 có chức năng giúp cho cánh tayrobot có thể chuyển động xung quanh bệ đỡ trong phạm vi góc từ 0 - 180 để đưa cánhtay robot đến vị trí làm việc xác định Khâu 2 là khâu chịu tải trọng lớn nhất vì cónhiệm vụ nâng đỡ khâu 3 và khâu 4 khi cánh tay robot gắp vật Khâu 3 và khâu 4 cónhiệm vụ tăng phạm vi hoạt động của cánh tay robot cũng như giúp cho bàn tay kẹp cóthể nâng vật Đây là một mô hình cánh tay robot rất thông dụng và phổ biến được sửdụng nhiều cho các dây chuyền sản xuất lắp ráp oto, xe máy, hay cách dây chuyền sảnxuất linh kiện điện tử
1.2.2 Bản vẽ các chi tiết của cánh tay robot 4 bậc tự do
Sau quá trình tìm hiểu và tham khảo các mô hình cánh tay robot trên mạnginternet Đã chọn và tiến hành thiết kế lại các chi tiết của cánh tay robot 4 bậc tự do
Trang 10sao cho phù hợp kích thước và khả năng gia công, từ đó xuất ra được những bản vẽcác chi tiết như sau:
a Bản vẽ chi tiết bệ đỡ
Hình 1.2 B n vẽ chi ti t b đ ả ế ệ ỡ
b Bản vẽ chi tiết khâu 1
Do quá trình gia công thực tế trên máy CNC tại công ty có nhiều vị trí trên khâu
1 rất khó để gia công nên tách thành 3 chi tiết nhỏ để dễ gia công hơn Nên có 3 bản vẽsau:
Trang 11Hình 1.3 Bản vẽ chi tiết 1 của khâu 1
Hình 1.4 Bản vẽ chi tiết 2 của khâu 1
Trang 12Hình 1.5 Bản vẽ chi tiết 3 của khâu 1
c Bản vẽ chi tiết khâu 2
Trong quá trình lên quy trình công nghệ gia công thực tế chi tiết khâu 2 nhậnthấy có 1 số vị trí máy CNC tại công ty không thể gia công được Nên đã tách khâu 2của cánh tay robot 4 bậc tự do thành 2 chi tiết nhỏ và ghép lại Nên có 2 bản vẽ chi tiếtnhư sau:
Hình 1.6 Bản vẽ chi tiết 1của khâu 2
Trang 13Hình 1.7 Bản vẽ chi tiết 2của khâu 2
d Bản vẽ chi tiết khâu 3
Hình 1.8 Bản vẽ chi tiết khâu 3
Trang 14e Bản vẽ chi tiết khâu 4
Hình 1.9 Bản vẽ chi tiết khâu 4
1.2.3 Vật liệu
Vật liệu được sử dụng để làm cánh tay robot 4 bậc tự do là hợp kim nhôm
6061 Nhôm 6061 là một hợp kim nhôm kết tủa, chứa magie và silic là nguyên tố hợpkim chính của vật liệu Ban đầu được gọi là “hợp kim 61S”, được phát triển vào năm
1935 Có tính chất cơ học tốt, có khả năng hàn tốt và thường được đúc (phổ biến thứhai sau 6063) Là một trong những hợp kim nhôm phổ biến nhất
Bảng 1.1 Thành phần hợp kim và thông số kỹ thuật của Nhôm 6061 [1]
Nguyên tố Tỉ lệ phần trăm (%)
Trang 15Khối lượng riêng (ρ) 2.70 (g/ cm3)
Module Young (E) 68.9 Gpa (9.990 ksi)
Độ bền kéo (σt) 124-290 Mpa (18-42.1 ksi)
Trang 16Công suất nhiệt cụ thể (c) 897 (J/kg.K)
Điện trở suất (ρ) 32.5-39.2 (
5
THIẾT KẾ CÁNH TAY ROBOT 4 BẬC TỰ DO
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CAD CỦA PHẦN MỀM NX.
CAD của phần mềm NX gồm có 3 modul chính là Modelling (dựng mô hình3D), Assembly (lắp ráp), Drafing (xuất bản vẽ kỹ thuật)
Modeling: Dựng mô hình 3D, nhưng trước khi dựng hình vật thể 3D, phải vẽcác chi tiết trong môi trường sketching hay còn gọi là vẽ phác thảo Sau đó sử dụngcác lệnh đùn để tạo chi tiết 3D (bao gồm cả 3D solid và 3D surface)
Trang 17Hình 2.1 Một phần của chi tiết trong môi trường 3D
Assembly: Lắp ráp các chi tiết đơn lẻ thành cụm chi tiết hoặc lắp ráp các cụmnhỏ thành cụm chi tiết lớn hơn
Lắp ráp cụm chi tiết bằng phần mềm NX12:
Hình 2.2 Chi tiết trong môi trường lắp ráp
Drafting: Xuất bản vẽ kỹ thuật hay còn gọi là bản vẽ chế tạo với các thông tin
về mặt cắt và một số thông tin yêu cầu kỹ thuật như độ cứng, độ nhám bề mặt…
Xuất bản vẽ 2D bằng phần mềm NX:
Trang 18Hình 2.3 Bản vẽ 2D sau khi xuất từ 3D
• Ưu điểm của module CAD của NX so với những phần mềm CAD khác:
- Tạo và sửa lỗi chi tiết dễ dàng hơn, cho phép người sử dụng phần mềm nhìn chitiết trực quan hơn vì có thể nhìn được nhiều hướng khác nhau
- Cho phép người sử dụng phần mềm nhìn chi tiết trực quan hơn vì có thể nhìnđược nhiều hướng khác nhau
- Lưu trữ và tái sử dụng các bản vẽ tiện lợi hơn đĩa cứng hay đĩa CD
- Tăng độ chính xác Do phần mềm được làm trên máy tính nên khi xuất bản vẽhay ràng buộc kích thước sẽ chính xác hơn rất nhiều so với việc vẽ bằng tay thủcông
- Lưu trữ thành các cơ sở dữ liệu dễ dàng quản lý hơn Ngoài ra còn rất thuậntiện cho việc trao đổi bản vẽ giữa các kĩ sư hay giữa nơi vẽ chi tiết và nơi tiếnhành gia công, chỉ cần vài giây là có thể gửi đi bằng gmail
- Việc thực hiện phân tích, mô phỏng , kiểm tra mô hình 3D diễn ra thuận tiện và
dễ dàng hơn
• Nhược điểm của module CAD của NX so với những phần mềm CAD khác
- Thời gian và chi phí để triển khai một hệ CAD là lớn, chi phí duy trì và nângcấp cho phần mềm CAD là tương đối lớn
Trang 19- Thời gian và chi phí cho việc đào tạo người sử dụng được CAD là lớn Nhưngngày này khi internet ngày càng phát triển thì việc học qua các phương tiệntruyền thông và tài liệu cũng dễ dàng hơn nhiều
- Thời gian và chi phí cho việc chuyển các bản vẽ cũ vẽ bằng tay sang CADcũng không nhỏ
2.2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM NX ĐỂ THIẾT KẾ CHI TIẾT
Sau quá trình tìm hiểu và chọn được cánh tay robot 4 bậc tự do, tiến hành thiết
kế lại với kích thước mong muốn và xem xét khả năng gia công thực tế Từ đó tiếnhành vẽ lại các khâu của cánh tay robot 4 bậc tự do trên phần mềm NX, cuối cùng tiếnhành lắp ráp thành cánh tay robot hoàn chỉnh
a Thiết kế bệ đỡ
Bước 1: Tạo 1 file mới trong phần mềm NX
Đầu tiên khởi động phần mềm NX, sau khi phần mềm NX hiện lên tiếp tục cácbước sau:
• Click File->New->Modeling
• Chọn đơn vị cần sử dụng tại mục Unit có 2 đơn vị chính là mm và inch
• Đặt tên Flie và vị trí lưu file tại mục New file name Lưu ý tên file không đượcchứa các kí tự đặc biệt viết liền không dấu
• Nhấn OK file mới đã được tạo thành công
Trang 20Hình 2.4 Giao diện phần mềm NX khi thiết lập file mới
Bước 2: Tạo mặt phẳng vẽ
Sau có 1 flie vẽ mới, tiến hành thiết lập mặt phẳng vẽ bằng các bước như sau:
• Nhấn chọn Sketch cửa sổ Create sketch hiện lên
• Trong mục Sketch type chọn On plane
• Sau đó chọn mặt phẳng muốn vẽ ở trục toạ độ Oxyz
• Nhấn OK mặt phẳng vẽ 2D được hoàn tất
Hình 2.5 Giao diện tạo mặt phẳng vẽ
Bước 3: Vẽ phác thảo 2D
Trang 21Trong môi trường vẽ phác thảo 2D có các công cụ vẽ cơ bản như sau: Line (vẽđường thẳng), Arc (vẽ cung tròn), Ractangle (vẽ hình vuông), Circle (vẽ đường tròn).
Từ hình dáng chi tiết bệ đỡ của cánh tay robot 4 bậc tự do thực vẽ lại với các bước sau:
• Vẽ biên dạng hình chữ nhật của đế bệ đỡ bằng lệnh Ractangle bằng cách:
Click biểu tượng trên thanh công cụ sau đó nhấn chọn 1 điểm trên mànhình và kéo sẽ được 1 hình chữ nhật như sau:
Hình 2.6 Tạo hình chữ nhật
• Vẽ biên dạng của trụ tròn của chi tiết bệ đỡ bằng lệnh Circle cách làm như sau:
Click biểu tượng sau đó chọn 1 điểm trên màn hình làm tâm đường trònsau đó tiến hành kéo thả sẽ được như hình sau:
Trang 22Hình 2.7 Tạo đường tròn
• Vẽ đường bao của chi tiết hốc bên trong và các lỗ bắt bulong của chi tiết bệ đỡ cũnglàm tương tự như cách vẽ các đường tròn và hình chữ nhật bên trên
Hình 2.8 Tạo đường bao hốc và lỗ
Bước 4: Ràng buộc kích thước
Bước này cực kì quan trọng vì nó sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến hình dáng và kíchthước của chi tiết Bước này có thể làm sau khi vẽ được từng biên dạng nhưng cũng cóthể ràng buộc sau khi vẽ xong, thực hiện bằng cách:
Trang 23• Click vào biều tượng Rapid Dimension trên thanh công cụ, cửa sổ giao diệnhiện lên
Hình 2.9 Giao diện tính năng ràng buộc kích
• Khi giao diện ràng buộc kích thước hiện lên nhấn chọn 2 đối tượng muốn ràng buộctheo kích thước bản vẽ chi tiết đã thiết kế Có thể thay đổi kích thước đã nhập bằngcách cilck đúp vào kích thước, nhập lại thông số và nhấn enter
• Sau khi đã ràng buộc đầy đủ các kích thước như bạn vẽ chi tiết phải tiến hành kiểm tralại xem đã đủ các ràng buộc chưa, kiểm tra bằng cách Click vào Rapid Demension vànếu tất cả các nét chuyển sang màu xanh mạ non tức là đã đủ, còn màu tím tức là cònthiếu
Trang 24Hình 2.10 Ràng buộc kích thước
Hình 2.11 Ràng buộc kích thước đầy đủ
Bước 5: Dùng lệnh Extrude tạo khối 3D
Khi có hoàn chỉnh bản vẽ 2D và các ràng buộc kích thước đã đầy đủ tiến hành
Trang 25• Nhấn Finish để kết thúc sketch 2D.
• Nhấn để chọn chế độ đùn chi tiết, vì từng vùng giới hạn lại có chiều cao khácnhau nên phải chọn từng vùng để đùn theo kích thước mong muốn
Hình 2.12 Giao diện tính năng Extrude
• Khi giao diện Extrude hiện lên, trên thanh công cụ kích chọn Region Boundary Curves
để tiến hành đùn theo từng vùng
• Trong giao diện Extrude cần chú ý Select curve chọn đường bao là đường giới hạnvùng muốn đùn, Specify vertor chiều đùn của chi tiết mặc định để theo trục Z, Limitschiều cao muốn đạt được sau đó nhấn OK
Trang 26Hình 2.13 Chi tiết sau khi được Extrude
Bước 6: Tạo lỗ trên chi tiết 3D
Do thiết kế của chi tiết bệ đỡ còn có 1 lỗ mà bản vẽ 2D không thể hiện được, để
vẽ được lỗ đó làm như sau:
• Chọn mặt phẳng vẽ như đã hướng dẫn ở bước 2 nhưng thay vì chọn mặt phẳng trên hệtoạ độ Oxyz mà chọn mặt phẳng cần vẽ trên chính hình khối 3D hoàn chỉnh
Hình 2.14 Chọn mặt trên chi tiết 3D
• Sau khi có được mặt phẳng vẽ, tiếp tục vẽ đường tròn như đã hướng dẫn ở các bướctrên và ràng buộc theo kích thước bản vẽ chi tiết
Trang 27• Để tạo thành lỗ thực hiện như lệnh Extrude như trên nhưng phải chọn Boolean sau đóchọn Subtract để có thể xuyên thủng.
Hình 2.15 Cách vẽ lỗ xuyên thủng trên chi tiết 3D
• Nhấn OK và thu được chi tiết hoàn chỉnh
Hình 2.16 Chi tiết 3D bệ đỡ hoàn chỉnh
b Thiết kế khâu 4 và 3 của cánh tay robot 4 bậc tự do
Tương tự với cách tạo chi tiết bệ đỡ thì các khâu còn lại của cánh tay robot 4 bậc tự do cũng được vẽ tương tự
Trang 28Hình 2.17 Bản vẽ 2D và 3D khâu 4
Hình 2.18 Bản vẽ 3D khâu 3
c Thiết kế khâu 1 và khâu 2 của cánh tay robot 4 bậc tự do
Đối với khâu 1 và khâu 2 do quá trình gia công thực tế tại công ty không thểtiến hành được nên khi vẽ lại bằng phần mềm NX sẽ được tách thành các chi tiết nhỏ
để thuận lợi cho việc gia công
Trang 29Hình 2.19 Chi tiết số 3 của khâu 1
Hình 20.2a Chi tiết số 1 của khâu 1 Hình 20.2b Chi tiết số 2 của khâu 1
Trang 30Hình 2.21 Chi tiết số 1 và 2 của khâu 1
2.3 LẮP RÁP CHI TIẾT
Từ những khâu đã thiết kế ở môi trường Modeling tiến hành lắp ráp các khâucủa cánh tay robot 4 bậc tự do thành 1 con robot hoàn chỉnh Để lắp ráp được các khâulại với nhau sử dụng module Assembly của phần mềm NX
Hình 2.22 Môi trường Assembly
Sau khi vào môi trường Assembly tiến hành thêm các khâu đã thiết kế đơn lẻ ởbên trên như bệ đỡ, khâu 1, khâu 2, khâu 3, khâu 4
Trang 31Dùng Add component để thêm các khâu Sau đó thêm tất cả các khâu vào chungmôi trường lắp ghép.
Hình 2.23 Hộp thoại add component Hình 2.24 Các chi tiết chuẩn bị lắp ghép
Sử dụng Asemmbly constraint để ràng buộc các khâu lại với nhau Có các loạiràng buộc cơ bản như song song, đồng trục, tiếp xúc, vuông góc… sử dụng các ràngbuộc phù hợp để kết nối các khâu
Hình 2.25 Các loại ràng buộc thường dùng
Trang 32Sau khi sắp xếp cũng như ràng buộc các khâu lại với nhau thu được cánh tayrobot là tập hợp các khâu được ghép nối.
Hình 2.26 Cánh tay robot sau khi được lắp ghép
Cánh tay robot này bao gồm nhiều khâu được lắp ráp với nhau, và tuân thủ theocác ràng buộc nhất định
Hình 2.27 Các ràng buộc khi lắp ráp
Trang 337 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MODULE CAM CỦA NX ĐỂ LẬP TRÌNH GIA CÔNG TỪNG CHI TIẾT CỦA CÁNH TAY
ROBOT 4 BẬC TỰ DO
3.1 GIỚI THIỆU VỀ CAM CỦA NX.
3.1.1 Giới thiệu về CAM
CAM là vi c s d ng ph n m m, máy móc và đệ ử ụ ầ ề ược đi u khi n dề ể ướ ự ỗi s h
tr c a máy tính đ t đ ng hóa quá trình s n xu t D a trên đây thì CAM baoợ ủ ể ự ộ ả ấ ự
g m ba ph n chính: ồ ầ
- Bằng việc sử dụng các đường chạy dao phần mềm sẽ cho máy biết cách tạo ramột sản phẩm
- Máy móc có thể biến phôi thành sản phẩm (máy phay, tiện, khoan, mài…)
- Các đường chạy dao sẽ được chuyển hoá thành một ngôn ngữ mà máy có thểhiểu được mà chúng thường gọi đó là G codes
3.1.2 Module CAM của NX
Manufacturing là một module CAM của NX dựa trên những tính năng củamodule này có thể tiến hành lập trình được một chương trình cụ thể bao gồm các thông
số cơ bản như đường chạy dao, lượng tiến dao, chiều sâu cắt, tốc độ…Sau khi thiết lậpđầy đủ các thông số như trên thì phần mềm sẽ xuất file ra dưới dạng G-code mà máyCNC có thể hiểu được và tiến hành gia công
Với những module và tính năng vượt trội của mình phần mềm NX có thể tạo ramột quy trình chuẩn khép kín từ CAD đến CAM Thông qua các công cụ của NX tạonên các bản vẽ 2D hoặc bản vẽ 3D từ module CAD của NX có thể là các chi tiết cơkhí, khung gầm oto, bánh răng… Sau quá trình thiết kế trên module CAD thì ngườithiết có thể chuyển ngay sang môi trường gia công mà không cần xuất file hay làm bất
cứ thao tác nào khác đây chính là điểm mạnh của NX
Khi mô hình 3D được chuyển qua Module CAM, phần mềm sẽ bắt đầu chuẩn
bị mô hình để gia công Gia công là quá trình được kiểm soát của việc chuyển đổi
Trang 34nguyên liệu thành một hình dạng xác định thông qua các hành động như phay, khoan,taro, reamer…
Module CAM này của NX sẽ cho phép lập trình thông qua các bảng biểu vàtùy chọn Qua đó có thể thiết lập bề mặt cần phay, khoan…Tạo đường chạy dao chovật thể là tập hợp các tọa độ mà dao đi qua trong quá trình gia công Thiết lập cácthông số như tốc độ quay trục chính, bước tiến dao, các chế độ cắt, xuyên, hình dạngcủa đường chạy dao Đặc biệt là lượng dư gia công giúp kiểm soát được tính chínhxác của chi tiết
Máy CNC sẽ không thể làm việc hay hiểu được những thứ thiết lập nếu không
có 1 ngôn ngữ chung mà máy có thể hiểu được Chính vì vậy mà Post Processing làmột công cụ trong module CAM có nhiệm vụ chuyển hoá các thông tin tiết lập đósang ngôn ngữ mà máy CNC có thể hiểu được và ngôn ngữ đó là G-codes Là một tậphợp các chỉ dẫn kiểm soát hành động của máy bao gồm tốc độ, tọa độ, chế độ làmmát, bước tiến, lượng dư gia công…
Định dạng của G-codes rất dễ hiểu Ví dụ như đoạn sau:
G01 X2 Y2 F800 T02 S8000
Từ trái sang phải sẽ là:
- G01 cho biết di chuyển tuyến tính dựa trên tọa độ X2 và Y2
- F500 là bước tiến của dao cụ (500mm/p)
- T02 con dao nằm ở vị trí số 2 trong ổ dao
- S8000 là tốc độ quay của trục chính
Khi G-codes được nạp vào máy công việc lập trình CAM đã hoàn thành Việccòn lại là máy thực hiện từng dòng G- code để chuyển đổi một khối nguyên liệu thànhsản phẩm
Trang 353.2 QUY TRÌNH GIA CÔNG
Quy trình gia công cơ khí là chuỗi các hoạt động được sắp xếp để tạo ra sảnphẩm từ vật liệu như sắt, thép, nhôm hay các vật liệu khác Trong gia công cơ khí quytrình gia công gồm 3 phần chính cần phải thực hiện, đó là:
- Bản vẽ: cần phải hiểu và đọc được bản vẽ chi tiết, yêu câu gia công chi tiết,nguyên vật liệu chế tạo chi tiết, kích thước… Sau khi nắm rõ và hiểu được yêucầu của bản vẽ thì cũng phần nào nắm bắt được cách thức gia công và mục tiêugia công từ đó đưa ra thời gian và chế độ cắt phù hợp Sau đó tiến hành dựng
mô hình 3D cho chi tiết cần gia công
- Lập chương trình CAM: file 3D sau khi được dựng bắt đầu xây dựng cácđường chạy dao và dao sao cho phù hợp nhằm đáp ứng tiết kiệm thời gian giacông cũng như thời gian vận hành máy
- Gia công với máy CNC: Sau khi 2 bước trên được hoàn thành tiến hành xuấtfile G-codes vào máy CNC Tiếp đó tiến hành lắp đặt dao, gá phôi lên bàn máy,
đo gốc phôi…Trong lúc này cũng phải đồng thời tiến hành kiểm tra quá trìnhvận hành để đảm bảo không có sai xót
3.3 LẬP CHƯƠNG TRÌNH CAM ĐỂ GIA CÔNG CHI TIẾT
Với cánh tay robot 4 bậc tự do có nhiều khâu và trong các khâu có nhiều vị trímáy CNC tại công ty không gia công được chính vì vậy cần tách thành các khâu và chitiết nhỏ để tiện gia công
3.3.1 Lập chương trình gia công bệ đỡ
Để gia công được hoàn chỉnh chi tiết bệ đỡ cần 2 nguyên công chính sau:
• Nguyên công 1: Phay mặt đáy của bệ đỡ (mặt Z2)
• Nguyên công 2: Phay mặt còn lại của bệ đỡ (mặt Z1)
• Nguyên công 3: Khoan lỗ bên hông của bệ đỡ
Sau khi xác đinh được 3 nguyên công chính bắt đầu tiến hành lập chương trìnhgia công chi tiết
a Nguyên công 1: Phay mặt đáy của bệ đỡ
Trang 36- Chiều sâu cắt (t): gia công thô nên chọn t = h = 2 (mm)
- Lượng chạy dao: S = Sz Z = 0.1*4 = 0.4 (mm/răng)
Trong đó: Sz = 0.1 (mm/răng) Bảng (1-5, trg 121 [2])
- Tốc độ cắt:
Kv; (m/p)Trong đó:
+ V: Tốc độ cắt+ Cv: Hệ số xét đến vật liệu gia công và điều kiện khi tính vận tốc cắt.+ D: Đường kính dao gia công
+ T: Tuổi bền trung bình của dụng cụ cắt
+ m, xv, yv, uv: Chỉ số mũ xét đến độ ảnh hưởng của bước tiến, chiều sâucắt, tuổi bền dụng cụ đến chế độ cắt
+ t: Chiều sâu cắt
Trang 37+ Sz: Bước tiến của một răng dao.
+B: Chiều rộng bề mặt gia công
+ Kv: Hệ số hiệu chuẩn chung về tốc độ cắt
+ Kmv: Xét đến ảnh hưởng của vật liệu gia công
• Lập chương trình gia công
Khi bắt đầu lập trình gia công cho một chi tiết bước đầu tiên cần làm chính làxác lập hệ tọa độ gia công và thiết lập phôi cho chi tiết
Trang 38Hình 3.1 Phôi và tọa độ của phôi
Khai báo chi tiết được gia công:
Hình 3.2 Chi tiết gia công
Lựa chọn các chế độ phay như phay 2D hay 3D đối với phay thô bao ngoài đểtạo nên hình dáng ban đầu cho chi tiết thì dùng phay 3D Chọn lệnh CAVITY_MIIL đểtiến hành gia công phay bao thô hình dáng ngoài của chi tiết
- Dao phay ngón AM20
- Chiều sâu cắt: chọn chiều sâu cắt phù hợp vì có thể dao không đủ dài dẫn tới vabầu dao vào phôi
Trang 39Hình 3.3 Chiều sâu cắt
- Chọn tốc độ cắt và chiều sâu mỗi lớp cắt theo như đã tính toán
- Đường chạy dao của bước 1 phay bao thô sau khi lập trình
Hình 3.4 Đường chạy dao
Bước 2: Phay thô hốc
• Chọn dao
- Dao phay ngón AM20: D = 20 (mm), L = 68 (mm)
Trang 40- Lượng dư gia công: 0.3
- Chiều sâu cắt (t): gia công thô nên chọn t = h = 2 (mm)
- Lượng chạy dao: S = Sz Z = 0.1*4 = 0.4 (mm/răng)
Trong đó: Sz = 0.1 (mm/răng) Bảng (1-5, trg 121 [2])
- Tốc độ cắt:
Kv; m/pTheo bảng (1-5, trg 121 [2])
+ Kv: Hệ số hiệu chuẩn chung về tốc độ cắt+ Kmv: Xét đến ảnh hưởng của vật liệu gia công+ Knv: Xét đến trạng thái phôi
+Kuv: Xét đến ảnh hưởng của vật liệu làm daoThay vào ta có:
V = = 174 (m/ phút)
Số vòng quay trong một phút của dao:
n = = = 2770 (v/phút)
• Lập chương trình gia công
Dùng lệnh PLANNAR-MILL để phay thô theo biên dạng của hốc