Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC: Thiết kế phân khuôn và gia công khuôn yên sau xe đạp

Mục đích của đồ án công nghệ CAD/ CAM/CNC "Thiết kế phân khuôn và gia công khuôn yên sau xe đạp" thực hiện nhằm giúp cho sinh viên vận dụng các kiến thức đã học, ứng dụng máy tính để thiết kế và lập trình gia công chi tiết trên máy công cụ CNC. Mời các bạn cùng tham khảo.

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ 

Đề tài: THIẾT KẾ PHÂN KHUÔN VÀ GIA CÔNG KHUÔN YÊN SAU XE ĐẠP

Giáo viên hướng dẫn : Trần Đình Sơn

Sinh viên hực hiện : Nguyễn Đức Tín

Đà Nẵng, 05/2013

Trang 2

SVTH: Nguyễn Đức Tín – Lớp: 08CDT2 Trang 1

MỤC LỤC MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

YÊU CẦU ĐỒ ÁN CAD/CAM/CNC 3

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAD/CAM/CNC 5

1.1 Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC 5

1.2 Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong việc thiết kế chế tạo sản phẩm 5

1.3 Giới thiệu chung về chức năng của ProE trong tổ hợp CAD/CAM/CNC 6

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT 8

2.1 Lựa chọn chi tiết 8

2.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết 8

2.3 Thiết kế chi tiết 9

CHƯƠNG III PHÂN KHUÔN VÀ LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG 10

3.1 Phân khuôn 10

3.2 Lập quy trình công nghệ gia công 16

3.2.1 Khả năng công nghệ gia công chi tiết 16

3.2.2 Chọn máy và các thông số kỹ thuật của máy 17

3.2.2.1Chọn máy 17

3.2.2.2Thông số kỹ thuật 17

3.2.3 Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công 18

3.2.4 Chọn dao và các thông số công nghệ 18

3.2.4.1Nguyên công 1 18

3.2.4.2Nguyên công 2 20

CHƯƠNG IV LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT 25

4.1 Phân tích lập trình gia công 25

4.2 Tạo phôi chi tiết 25

4.3 Lập trình gia công 26

4.4 Xuất chương trình gia công 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển rộng khắp và đạt được những thành tựu to lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực tự động hóa sản xuất Việc ứng dụng tin học và điều khiển vào trong các loại máy cắt kim loại khiến cho chúng có độ tin cậy với tốc độ xử lí nhanh hơn và giá thành hạ hơn Trong dây chuyền sản xuất linh hoạt thì máy điều kiển số CNC (Computer Numerical Control) đóng vai trò rất quan trọng Sử dụng máy công cụ điều khiển số (CNC) cho phép giảm quá trình gia công chi tiết, nâng cao

độ chính xác gia công và hiệu kinh tế đồng thời rút ngắn được quá trình sản xuất

Chính vì những ưu điểm vượt bật đó, các máy CNC ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực gia công chính xác Việc nắm bắt và sử dụng các máy công cụ điều khiển số trở thành ưu tiên hàng đầu đối với các cán bộ khoa học cũng như sinh viên các trường kĩ thuật Với yêu cầu thực tế đó việc đào tạo về lĩnh vực CNC trong trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đang rất được quan tâm và đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể

Nằm trong sự định hướng trên là đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC Mục tiêu chủ yếu của đồ án môn học này là giúp cho sinh viên vận dụng các kiến thức đã học, ứng dụng máy tính để thiết kế và lập trình gia công chi tiết trên máy công cụ CNC

Do thời gian hoàn thành đồ án quá ngắn và đây là một lĩnh vực còn mới mẻ cũng như

sự hạn chế của bản thân nên chắc chắn đồ án còn có nhiều thiếu sót, kính mong các thầy góp

ý để dần hoàn thiện hơn Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Đình Sơn đã hướng dẫn, giúp đỡ chúng em rất nhiều trong tiến trình hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng, ngày 1, tháng 3, năm 2013

Sinh viên thưc hiện

Nguyễn Đức Tín

Trang 4

YÊU CẦU ĐỒ ÁN CAD/CAM/CNC

I MỤC ĐÍCH:

Giúp cho sinh viên vận dụng các kiến thức đã học, ứng dụng máy tính để thiết kế và lập trình gia công chi tiết trên máy công cụ CNC

II YÊU CẦU:

Nội dung của đồ án phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

- Chi tiết được chọn để thiết kế và lập trình gia công trên máy công cụ CNC phải có hình dáng bề mặt phức tạp, không gia công được hoặc gia công không đạt được các yêu cầu

kỹ thuật cho trước trên máy công cụ vạn năng

- Bề mặt gia công có thể kết hợp nhiều bước công nghệ cho một nguyên công

III NỘI DUNG:

A PHẦN THUYẾT MINH

1 Phân tích và thiết kế chi tiết (đối tượng để thiết kế và lập trình gia công)

1.1 Lựa chọn chi tiết:

Có thể chọn đối tượng chi tiết thuộc một trong các dạng sản phẩm 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

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

Tùy thuộc vào chi tiết được lựa chọn để làm đối tượng thiết kế, tiến hành phân tích

kỹ thuật và các yêu cầu làm việc cho phù hợp Trên cơ sở đó chọn vật liệu chi tiết và đưa ra các quy định về yêu cầu kỹ thuật

1.3 Thiết kế chi tiết:

Sử dụng một trong các phần mềm CAD/CAM để thiết kế chi tiết (Pro_E, Esprit, Solidwork, MasterCAM )

2 Lập quy trình công nghệ gia công:

2.1 Phân tích khả năng công nghệ để gia công chi tiết

Trên cơ sở các dữ liệu về hình dáng hình học, độ chính xác, độ bóng bề mặt và vật liệu của chi tiết, tiến hành phân tích các khả năng có thể gia công được trên máy công cụ CNC phù hợp

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

2.3 Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công

2.4 Lựa chọn dao phù hợp cho từng bước công nghệ hoặc nguyên công

Trang 5

gia công qua file NC phù hợp với máy đã chọn để gia công chi tiết (các hệ điều khiển máy như: FANUC, SINUMERIK, HEIDENHAIN, )

4 Mô phỏng gia công:

Mô phỏng quá trình gia công trên các phần mềm CAD/CAM hoặc các phần mềm CNC

B PHẦN BẢN VẼ

1 Bản vẽ chi tiết (A3 hoặc A4):

Thể hiện đầy đủ các hình chiếu, hình cắt, mặt cắt cho các chi tiết, thể hiện đầy đủ kích thước và yêu cầu kỹ thuật (trong trường hợp cần thiết có thể có thêm hình vẽ 3D của chi tiết)

2 Bản vẽ nguyên công (A0 hoặc A1):

Thể hiện các bước công nghệ hoặc nguyên công của chi tiết, thể hiện đầy đủ hệ tọa

độ lập trình, các thông số công nghệ, dao, máy, công suất cắt và các yêu cầu kỹ thuật đạt được

IV CÁC YÊU CẦU CHUNG

1 Thuyết minh:

Trình bày khoảng 30 - 40 trang nội dung( không tính trang phụ bìa, lời nói đầu, tài liệu tham khảo và mục lục) trên khổ giấy A4 in một mặt, chừa lề trên (20 mm), lề dưới (20 mm), lề trái (25 mm), lề phải (15 mm), font chữ Times New Roman (Size 13)

2 Bản vẽ:

Vẽ đúng theo tiêu chuẩn Việt Nam về vẽ kỹ thuật (nét vẽ, khung tên, nội dung ghi trên khung tên, khổ giấy)

Trang 6

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAD/CAM/CNC

1.1 Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC

CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing) là thuật ngữ chỉ việc thiết kế và chế tạo được hổ trợ bởi máy tính Công nghệ CAD/CAM sử dụng máy tính để thực hiện một số chức năng nhất định trong thiết kế và chế tạo Công nghệ này đang được phát triển theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất, CAD/CAM sẽ tạo ra một nền tảng công nghệ cho việc tích hợp máy tính trong sản xuất

CAD (Computer Aided Design) là việc sử dụng hệ thống máy tính để hổ trợ trong xây dựng, sửa đổi, phân tích hay tối ưu hoá Hệ thống máy tính bao gồm phần mềm và phần cứng được sử dụng để thực thi các chức năng thiết kế chuyên ngành Phần cứng CAD gồm có: máy tính, cổng đồ hoạ, bàn phím và các thiết bị ngoại vi khác Phần mềm CAD gồm có các chương trình thiết kế đồ hoạ, chương trình ứng dụng hổ trợ các chức năng kỹ thuật cho người sử dụng như: phân tích lực ứng suất của các bộ phận, phản ứng động lực học của các

cơ cấu, các tính toán truyền nhiệt và lập trình bộ điều khiển số

CAM (Computer Aided Manufacturing) là việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp hay gián tiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất

CNC (Computer Numerical Controlled): Trước đây các chương trình điều khiển NC đều phải thực hiện thông qua băng đục lỗ, điều khển phải có bộ lọc để giải mã cung cấp các tín hiệu điều khiển cho các trục máy với cách này có nhiều hạn chế, mất thời gian, các chưong trình phải viết lại và dung lượng bé Chương trình CNC đã khắc phục được các nhược điểm đó bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ Cho đến nay, CNC đã xuất hiện trong hầu hết các ngành công nghiệp, đây là lĩnh vực có sự kết hợp chặt chẽ giữa máy tính và máy công cụ

1.2 Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong việc thiết kế chế tạo sản phẩm

Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu của khoa học kỷ thuật vào quá trình sản xuất rất mạnh mẽ.Thay vào việc phải công nhân phải trực tiếp đứng máy gia công thì ngày nay trong các nghành công nghiệp nhiều máy công cụ cổ điển đã được thay thế bằng máy CNC Ứng dụng CAD/CAM/CNC để tổ chức sản xuất kèm theo đó là các phần mềm ứng dụng để lập trình và điều khiển máy

Trang 7

Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trong chương trình phần mềm Giúp tránh được nhũng sai sót có thể xẩy ra

Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể coi là một tiêu chí đánh giá sự phát triển của nền công nghiệp Hiện nay, các sản phẩm trong các ngành công nghiệp được chế tạo bằng việc sử dụng các hệ thống khuôn mẫu khác nhau Sản phẩm khuôn mẫu thuộc loại sản phẩm

Cơ - Tin - Điện tử (Mechatronics) kỹ thuật cao, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào công nghiệp khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau:

- Hoàn thiện và phát triển phàn cứng đièu khiển số CNC, phát triển phần mềm theo hướng: đơn giản trong lập trình, tích hợp nhiều tính năng và giao diện linh hoạt, thuận lợi

- Xây dựng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE trợ giúp trong thiết kế và chế tạo khuôn mẫu Hướng phát triển của hệ thống tích hợp CAD/CAM là sẽ bổ sung các mô hình thiết kế, cập nhật thêm các phương pháp gia công chính xác, hiệu quả và hiện đại Phát triển các phần mềm trợ giúp thiết kế, tính toán, kiểm định và mô phỏng Hướng phát triển này mới mẽ và đang được đầu tư ưu tiên hàng đầu

- Ứng dụng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CNC hiện nay đang là thị trường mua bán và ứng dụng khá sôi động Có thể nói rằng: không có phần mềm CAD/CAM thì không thể thiết kế và chế tạo khuôn mẫu phức tạp, có độ chính xác cao

- Trong công nghệ chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ cao thì công nghệ thông tin được ứng dụng rất có hiệu quả và đóng vai trò quan trọng quyết định trong ngành Cơ- điện

tử Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong gia công cơ khí bằng các thiết bị điều khiển số

là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn trong đào tạo cũng như trong sản xuất cơ khí

1.3 Giới thiệu chung về chức năng của ProE trong tổ hợp CAD/CAM/CNC

Phần mềm ProE là phần mềm tập hợp đầy đủ tính năng thiết kế và mô phỏng quá trình gia công chi tiết, với chức năng như vậy chúng ta có thể sử dụng các chương trình đã được lập trình bằng phần mên này để kết nối nhập vào bộ điều khiển của máy CNC, hay quan sát quá trình gia công trước khi đi vào gia công thực tế

Trong phần mềm ProE có nhiều Modul khác nhau, sau đây là một số modul cơ bản được sử dụng để vẽ, phân khuôn và lập trình gia công:

- Modul Sketcher: Sketcher là công cụ phác thảo, có nhiệm vụ chính là tạo ra các

Profile 2D hoặc 3D để từ đó hình thành các mô hình vật đặc (Solid) hoặc bề mặt (Surface)

Trang 8

Tuy nhiên, do kế thừa đợc các công cụ vẽ của CAD truyền thống, lại được bổ sung công cụ tham số hoá, Sketcher của CAD hiện đại trở thành công cụ vẽ mạnh và linh hoạt để tạo ra

các bản vẽ kỹ thuật Người ta thờng dùng Sketcher để tạo các bản vẽ đơn giản

- Modul Part: Thiết kế các hình khối dạng 3D dựa vào phương pháp đùn khối hoặc quét thành khối đặc (Solid) hoặc dạng mỏng (Shell) hay mặt (Surface)

- Modul Manufacturing: Thiết kế mô phỏng tách khuôn và gia công

Trang 9

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT

2.1 Lựa chọn chi tiết

Sản phẩm của quá trình sản xuất là chi tiết yên sau xe đạp Chi tiết này được lắp ráp trên khung của yên sau xe và chịu tải trọng không lớn Quá trình hình thành chi tiết bao gồm các giai đoạn như sau: Đột tấm kim loại có hình dáng gần giống với chi tiết sau đó dập các mép để tạo thành chi tiết hoàn chỉnh

Sản phẩm

Trên cơ sở các yêu cầu kỹ thuật, hình dáng của chi tiết, chúng ta có thể chọn phương pháp đột dập để chế tạo chi tiết Vì vậy, trong cơ cấu máy cần phải có hai khuôn, một khuôn chuyển động tạo xung lực dập và một khuôn tĩnh để tạo hình dáng chi tiết

Để thiết kế bộ khuôn dập này trên thực tến là một vấn đề khá phức tạp Trong phạm vi

đồ án môn học, chúng em chỉ có thể giới thiệu cách tách khuôn trên phần mềm ProE và gia công bộ khuôn đó trên phần mềm này

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

 Yêu cầu đối với khuôn dập:

- Có độ chính xác tương đối cao

- Các lỗ đột bị biến dạng không đág kể sau khi đột

- Có độ bền và tuổi thọ cao

 Lựa chọn vật liệu làm khuôn:

Với những tính năng của sản phẩm, ta chọn chiều dày của yên sau có thể từ 0.8 - 1.4

mm Do đó, vật liệu làm khuôn phải đảm bảo được các yêu cầu như độ bền, độ mài mòn,

Trang 10

tính chống nứt, khã năng chịu lực và biến dạng, đồng thời tuổi thọ cao khi làm việc trong điều kiện liên tục Vì vậy ta chọn vật liệu cho khuôn gia công là thép dụng cụ hợp kim, theo tiêu chuẩn của Nhật ký hiệu là thép SKD11

Khuôn có độ nhám bề mặt Rz=20

Các măt cạnh có dung sai không vượt quá 0,02mm được biểu diễn ở bản vẽ công nghệ

2.3 Thiết kế chi tiết

Bằng phần mềm AUTOCAD 2013 và một số tài liệu tham khảo, ta thiết kế và xây dựng bản vẽ chi tiết khuôn dưới như hình:

Bản vẽ chi tiết khuôn dưới (tỉ lệ 1:2)

 Với các yêu cầu kỹ thuật của khuôn:

- Độ nhám các bề mặt trong lòng khuôn đạt Ra = 1.25

- Chi tiết đạt độ cứng từ 50÷60 HRC

- Dung sai các bề mặt còn lại không quá 0.02 mm

Trang 11

CHƯƠNG III PHÂN KHUÔN VÀ LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

GIA CÔNG 3.1 Phân khuôn

 Bước1: Vào file/new: Xuất hiện hộp thoại New, trong type chọn Manufacturing,

trong Sub-type chọn Mold Cavity Đặt tên trong mục Name, tick chon Use default

 Bước 2: Lấy chi tiết để tách khuôn

Các bước thực hiện như sau:

Thực hiện từ trái sang phải và trên xuống

Trang 12

 Bước 3: Tạo phôi:

Các bước thực hiện:

- Tạo phôi bằng phương pháp tạo solid-part

- Chọn mặt trên cùng làm mặt phẳng vẽ phác và đùn về 2 phía

Trang 13

Trang 14

Vẽ phác thảo và tạo chi tiết giống như tạo chi tiết bình thường Chi tiết phôi

 Bước 4: Tạo mặt phân khuôn:

Các bước thực hiện:

Trang 15

 Bước 5: Tách khuôn:

Các bước thực hiện

Trang 16

Trang 17

3.2 Lập quy trình công nghệ gia công

3.2.1 Khả năng công nghệ gia công chi tiết

Từ chi tiết đã cho có thể nói rằng chi tiết này hoàn toàn có thể tạo ra chỉ trên máy phay CNC 3 trục với hai lần gá đặt Ngoài ra có thể gia công trên các trung tâm gia công tiện phay với chất lượng và độ chính xác cao nhưng giá thành của chi tiết sẽ rất cao

Chi tiết trên có thể gia công với 2 nguyên công chính gồm 7 bước và có thể tập trung trong 2 lần gá đặt, cùng một số loại dao chuyên dụng sẽ được nêu trong phần chọn dao Theo kết cấu của sản phẩm, cũng như yêu cầu về mặt kỹ thuật thì việc chọn chuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc gia công Nếu chọn chuẩn không hợp lý sẽ sinh ra sai số chuẩn dẫn đến ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của kích thước khi gia công Để làm tốt điều này, ta phải xác định gốc kích thước và hướng kích thước một cách hợp lý Bên cạnh

đó việc chọn chuẩn phải bảo đảm hai chỉ tiêu sau:

- Chất lượng của chi tiết trong quá trình gia công

- Nâng cao năng xuất và giảm giá thành

Từ những phân tích trên ta áp dụng vào chi tiết, theo yêu cầu và kết cấu ta chọn mặt đáy để làm chuẩn tinh thống nhất trong suốt quá trình gia công, hướng kích thước từ dưới lên trên

Trang 18

3.2.2 Chọn máy và các thông số kỹ thuật của máy

- Khoảng cách theo chiều dọc từ mũi trục chính tới bàn máy: 120-630 (mm)

- Khoảng cách theo chiều dọc từ mũi trục chính tới mặt cột: 550 (mm)

Trang 19

 Khả năng tự động thay đổi:

- Công cụ lựa chọn 2 chiều

- Thân dao BT 40

- Khả năng tự động thay đổi dụng cụ: 16 dụng cụ

3.2.3 Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công

Trên cơ sở các dữ liệu về hình dáng hình học, độ chính xác, độ bóng bề mặt và vật liệu của chi tiết ta chọn các bước gia công như sau:

 Nguyên công 1: Phay mặt chuẩn định vị (mặt đáy)

- Bước 1: Phay thô

- Bước 2: Phay tinh

 Nguyên công 2: Phay lòng khuôn

- Bước 1: Phay thô mặt phân khuôn

- Bước 2: Phay thô lòng khuôn

- Bước 3: Phay tinh mặt phân khuôn

- Bước 4: Phay tinh mặt phẳng lòng khuôn

- Bước 5: Phay bán tinh mặt cong lòng khuôn

- Bước 6: Phay tinh mặt cong lòng khuôn

- Bước 7: Khoan lỗ chứa chốt định vị Φ9.8

- Bước 8: Doa lỗ chứa chốt định vị Φ10

(Xem bản vẽ các nguyên công)

3.2.4 Chọn dao và các thông số công nghệ

3.2.4.1 Nguyên công 1

Chọn dao ASX445-050A03R của hãng MITSUBISHI

Trang 20

Trang 21

- Tốc độ quay trục chính n

+ Phay thô: n = 2650 vòng/phút

+ Phay tinh: n = 2800 vòng/phút

3.2.4.2 Nguyên công 2

 Bước 1: Phay thô mặt phân khuôn

Chọn dao và chế độ cắt giống như phay thô mặt chuẩn định vị

 Bước 2: Phay thô lòng khuôn

Chọn dao MS2MDD1200

Chế độ cắt:

- Vận tốc cắt Vc = 180 m/phút

- Lượng chạy dao răng fz = 0.1 mm/z

- Lượng ăn dao ngang ap = 1.2 mm

- Tốc độ quay trục chính n = 2650 vòng/phút

 Bước 3: Phay tinh mặt phân khuôn

Chọn dao và chế độ cắt giống phay tinh mặt chuẩn định vị

Trang 22

 Bước 4: Phay tinh mặt phẳng lòng khuôn

Chọn dao giống phay thô lòng khuôn

Chế độ cắt:

- Lượng chạy dao răng fz = 0.051mm/z

- Lượng ăn dao ngang ap = 0.2 mm

 Bước 5&6: Phay bán tinh và phay tinh mặt cong lòng khuôn

Chọn dao VC2PSB0250

Chế độ cắt:

Trang 23

Trang 24

Chế độ cắt:

- Lƣợng chạy dao răng fz = 0.1 mm/z

- Lƣợng ăn dao ngang ap = 0.2 mm

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	2,44 MB