đồ án cad-cam-cnc thiết kế phân khuôn và lập trình gia công khuôn dập vỏ điện thoại sử dụng solidwork và solidcam

Đồ án CAD/CAM
Lời nói đầu
Ngày nay sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật , yêu cầu
càng cao về độ chính xác của các sản phẩm công nghiệp cũng như dân dụng
.Điều đó đặt ra một yêu cầu cao cho ngành cơ khí.
Đối với sinh viên cơ khí ngành việc tìm hiểu công nghệ điều khiển số
để ứng dụng vào công cụ sản xuất chính xác là một phần trong chương trình
học.Đồ án CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao kiến thức về sản xuất
chính xác.Đồng thời tạo ra sự tiếp cận với công việc sau này khi tham gia
vào sản suất của nhà máy
Với đề tài “Thiết kế phân khuôn và lập trình gia công khuôn dập vỏ
điện thoại sử dụng Solidwork và SolidCam” đã giúp em hiểu rõ về công
nghệ này.Trong quá trình làm đề tài này em đã được được sự giúp đỡ của
thầy Nguyễn Đắc Lực và các bạn trong lớp để hoàn thành đề tài.
Sinh viên thực hiện
Lê Quang Dân
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 1
Đồ án CAD/CAM
Mục Lục
Chương1: GIỚI THIỆU VỀ CAD/CAM 4
I.Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC: 4
II. Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong sản xuất sản phẩm 5
III. Giới thiệu về chức năng của Solidwork và Solidcam trong CAD/CAM/CNC 5
I.Sản phẩm chi tiết 6
+ Có độ bền và tuổi thọ cao 9
II. Tính năng kỹ thuật của chi tiết gia công 9
1.Chọn vật liệu làm khuôn 9
2.Phân tích các bước gia công chi tiết 9
3.Chọn máy gia công chi tiết 10
Chương 3: PHÂN KHUÔN CHI TIẾT 12
I. Yêu cầu khuôn 12

II. Phân khuôn chi tiêt 12
1. Bước 1: 12
2. Bước 2: 13
3. Bước 3: 14
4. Bước 4: 14
5. Bước 5: 15
7. Bước 7: 17
Chương 4 : LẬP TRÌNH GIA CÔNG VÀ XUẤT CHƯƠNG TRÌNH 18
I.Phân tích lập trình gia công 18
II.Gia công chi tiết khuôn trên 18
1. Bước 1: 18
2. Bước 2: 21
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 2
Đồ án CAD/CAM
3. Bước 3: (Phay Thô mặt đáy) 22
4. Bước 4 (Phay tinh mặt đáy) 27
5. Bước 5 (Phay Thô mặt đầu ) 28
6. Bước 6 (Phay tinh mặt đầu) 28
7. Bước 7 (Phay thô chi tiết) 29
8. Bước 8 (Phay tinh mặt phẳng lòng khuôn) 32
9. Bước 9 (Phay tinh mặt lồi trong long khuôn) 33
10. Bước 10 (Kiểm tra sai số sau khi gia công) 34
III. Gia công chi tiết khuôn dưới 35
IV.Xuất chương trình: 38
1.Chương trình gia công khuôn trên: 38
2.Chương trình gia công phần khuôn dưới 40
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 3
Đồ án CAD/CAM
Chương1: GIỚI THIỆU VỀ CAD/CAM
I.Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC:

Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo theo công
nghệ tiên tiến là liên kết các thành phần của qui trình sản xuất trong một hệ
thống tích hợp điều khiển bởi máy tính điện tử (Computer Integrated
Manufacturing - CIM).
Các thành phần của hệ thống CIM được quản lý và điều hành dựa trên cơ
sở dữ liệu trung tâm với thành phần quan trọng là các dữ liệu từ quá trình
CAD.
Kết quả của quá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu để thực hiện phân
tích kỹ thuật, lập qui trình chế tạo, gia công điều khiển số mà chính là dữ
liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số như các loại máy công cụ,
người máy,tay máy công nghiệp và các thiết bị phụ trợ khác.
Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò quan trọng trong việc hình thành
bất kỳ một sản phẩm cơ khí nào.
CAD/CAM là lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động
thiết kế và chế tạo trong đó máy tính điện tử được sử dụng để thực hiện một
số chức năng nhất định.
CAD/CAM tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai dạng hoạt động: Thiết
kế và Chế tạo.
Tự động hoá thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp
người kỹ sư thiết kế, mô phỏng, phân tích và tối ưu hoá các giải pháp thiết
kế.
Tự động hoá chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hoá, điều
khiển và kiểm tra các nguyên công gia công.
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 4
Đồ án CAD/CAM
II. Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong sản xuất sản phẩm
- Thiết kế mô phỏng hình học 3 chiều (3D) những hình dạng phức tạp.
- Giao tiếp với các thiết bị đo, quét toạ độ 3D thực hiện nhanh chóng các
chức năng mô phỏng hình học từ dữ liệu số.
- Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết

cấu lắp 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
kỹ thuật: 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
nghệ gia công điều khiển số.
- Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ hoạ chuẩn.
- Xuất dữ liệu đồ hoạ 3D dưới dạng tập tin STL để giao tiếp với các thiết
bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể.
III. Giới thiệu về chức năng của Solidwork và Solidcam trong
CAD/CAM/CNC
-Solidwork là một phần mềm đồ học giành cho cơ khí .Đây là một phần
mềm với gia diện trực quan và có nhiều tính năng nổi trội .Solidwork có thể
dùng để thiết kế 3D một các nhanh chóng và tiện lợi do có giao diện thân
thiện với người dùng.Đây cũng là một trong những lý do mà em chọn
chương trình này để thực hiện đề tài của mình.Ngoài nhiệm vụ thiết kế 3D
Solidwork cò có khả năng mô phỏng động lực học và mô phỏng các chuyển
động với các yếu tố chúng ta có thể thiết lập từ thực tế bên ngoài.
- Phân tích tĩnh học.
- Phân tích động học .
- Phân tích động lực học(bài toán phân tích ứng suất khi cơ cấu chuyển
động– con lăn di chuyển trên ray).
- Phân tích dao động.
- Phân tích nhiệt học.
- Phân tích sự va chạm của các chi tiết.
- Phân tích thuỷ khí động học ( thông qua bài toán phân tích lượng nước
chảy qua cái robine và bố trí quạt thông gió cho CPU máy tính nhằm tản
nhiệt tốt hơn).

- Phân tích quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn và mức độ gia nhiệt cần
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 5
Đồ án CAD/CAM
thiết cho quá trình đó.
- Mô phỏng cánh tay Robot.
-Chức năng Cam: Solidwork còn có model SolidCam dùng để lập trình gia
công chi tiết SolidCam hổ trợ gia công 2,5D,3D, phay 5 trục ,và gia công
bằng tia lửa điện …
Chương 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT CỦA CHI
TIẾT
I.Sản phẩm chi tiết
Sản phẩm : Bánh Omni đa hướng loại đường kính 125mm.
Trong thực tế thì bánh Omni có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác
nhau: kim loại, nhựa Trong đó thì vật liệu bằng nhựa vẫn chiếm đa số bởi giá
thành rẻ, dễ dàng sản xuất hàng loạt.
Các yêu cầu cơ bản để sản xuất như sau: Bền , cứng, tính chịu mỏi tốt, có độ
dai va đập…Từ yêu cầu đó ta có thể chọn ra 2 loại nhựa có thể sử dụng là: ABS và
MELAMINE.
-ABS:
Cấu tạo gồm 3 đơn phân tử Acrylonnitrile, Butadiene, Styrence. Các phân tử
này ảnh hưởng đến tính chất của ABS: Tính cứng, tính bền với nhiệt độ và hóa
chất là do Acrylonnitrile, tính dễ gia công, tính bền của Styrene, độ dẻo độ dai và
độ va đập là của Butadiene
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 6
Đồ án CAD/CAM

Hình 2: Cấu trúc vật liệu ABS
Theo thông số kỹ thuật tra bảng thì vật liệu ABS có độ co rút là 0. 4 %– 0.7%
Và Mật độ là 1,06 g/cm2.
-MELAMINE:

 Màu trắng sáng
 Kháng nước, hóa chất.
 Độ cứng cao.
 Cách điện , cách nhiệt , chống cháy
 Có độ co rút thấp
Thường được sử dụng cho các vật dụng y tế và đồ dùng thường ngày.
Do tính chất này nên khi làm khuôn chúng ta phải kể đến độ co rút của vật
liệu nhựa, để sản phẩm sau khi đúc ra thỏa mãn đúng yêu cầu đề ra.
Chi tiết cần đúc
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 7
Đồ án CAD/CAM
Khn trên
Khn dưới
* Yêu cầu đối với khuôn đúc:
+ Có độ chính xác tương đối cao.
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 8
Đồ án CAD/CAM
+ Các lỗ đột bò biến dạng không đáng kể sau khi đột.
+ Có độ bền và tuổi thọ cao.
II. Tính năng kỹ thuật của chi tiết gia cơng
1.Chọn vật liệu làm khn
* Chọn vật liệu
Vật liệu làm khuôn phải đảm bảo đúng với yêu cầu như độ bền, độ
mài mòn, tính chống nứt, khã năng chòu 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
Khn có độ nham bề mặt R
z
=20

Các măt cạnh có dung sai khơng vượt q 0,02mm được biểu diễn ở bản vẽ
cơng nghệ
.
2.Phân tích các bước gia cơng chi tiết
* Khn trên:
-Nhun cơng 1( Phay mặt đáy)
a. Bươc1: Phay thơ mặt đáy
b. Bước 2: Phay tinh mặt đáy
-Ngun cơng 2: (Phay mặt trên và phay lòng khn)
a. Bước 1: Phay thơ mặt trên
b. Bước 2: Phay tinh mặt trên
c. Bước 3:Phay thơ lòng khn
d. Bước 5: Phay tinh phần mặt phăng trong lòng khn
e. Bước 6 : Phay tinh phần mặt cong trong lòng khn
* Khn dưới
- Ngun cơng 1:
a. Bươc1: Phay thơ mặt đáy
b. Bước 2: Phay tinh mặt đáy
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 9
Đồ án CAD/CAM
-Nguyên công 2: (Phay mặt trên và phay lòng khuôn)
a. Bước 1: Phay thô mặt trên
b. Bước 2: Phay tinh mặt trên
c. Bước 3:Phay thô lòng khuôn
d. Bước 5: Phay tinh phần mặt phăng trong lòng khuôn
e. Bước 6 : Phay tinh phần mặt cong trong lòng khuôn
3.Chọn máy gia công chi tiết
Không gian làm việc của máy
Giới hạn không gian làm làm việc theo phương X [mm] 300
Giới hạn không gian làm làm việc theo phương Y [mm] 200

Giới hạn không gian làm làm việc theo phương Z [mm] 300
Khoảng làm việc hiệu quả theo phương Z [mm] 200
Khoảng cách từ đầu trục chính đến bàn máy [mm] 285
Bàn máy
Kích thước bàn máy [mm] 250 x 180
Khoảng cách giữa các rãnh chữ T [mm] 45
Trọng lượng [kg] 20
Tốc độ chạy dao (v
s
) điều chỉnh vô cấp [m/ph]
0÷4
Lượng chạy dao nhanh [m/ph] 7,5
Dẫn động bằng động cơ bước (theo 2 phương X, Y)
Khoảng dịch chuyển chính xác
µm
1,5
Trục chính của máy
Đường kính cổ trục chính [mm]
Φ
40
Tốc độ vòng quay (thay đổi vô cấp tốc độ) [v/ph]
150 ÷5000
Moment xoắn trên trục chính [Nm] 24
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 10
Đồ án CAD/CAM
Truyền dẫn bằng động cơ xoay chiều 3 pha
4.Chọn dao và thông số kỹ thuật của dao
a) Dao phay mặt:
Chọn dao phay mặt AHU1532R-3 của hãng Hitachi có cac thông số sau :
N(rpm) : 2480

Vc: 820
Vf(mm/min): 1854.2
Fz(mm/t): 0.254
Doc(mm): 5.0165
Woc(mm): 8.001
b) Dao phay thô:
Chọn dao phay ngón EMXN4060-18-15- TH của Hitachi có các thông số
sau:
N(rpm): 4000
Vc(mm/min): 280
Lưỡi :4
Ap:0.2Dc
c) Dao phay tinh mặt phẳng:
Chọn dao phay ngón EPP4060-TH của Hitachi có các thông số sau:
N(rpm): 2700
Fz(mm/tooth): 0.028
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 11
Đồ án CAD/CAM
Vf(mm/min): 310
Ap(mm):1.5Dc
Ae(mm):0.05Dc
d) Dao phay tinh mặt cong :
Chọn dao phay ngón EPDB2030-10-TH của Hitachi có các thông số:
N(rpm) : 51000
Vf (in/min): 1940
Ap :0.02
Ae: 0.024
Chương 3: PHÂN KHUÔN CHI TIẾT
I. Yêu cầu khuôn
II. Phân khuôn chi tiêt

1. Bước 1:
Khởi động Solidwork vào File/open đến thư mục chứa chi tiêt cần tạo khuôn
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 12
Đồ án CAD/CAM
2. Bước 2:
Chọn công cụ tạo khuôn có trên Tasbar hoặc vào Insert/Mold
Chọn Parting Lines để chọn đường tại đó khuôn phân ra .
Sau đó chọn chi tiêt(1) .
Tiếp theo chọn Draft Analysis(2) .
Click chọn các đoạn thẳng tạo thành vòng khép kín(3)
Click OK
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 13
Đồ án CAD/CAM

3. Bước 3:
Trên thanh công cụ chọn công cụ Shut-Off Sufaces
Tiếp theo chọn OK
4. Bước 4:
Trên thanh công cụ chọn Parting Sufaces để tạo mặt phân khuôn (1)
Click chọn mặt phân khuôn (2)
Chọ giá trị 20 (3)
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 14
Đồ án CAD/CAM
(1) (2)
(3)
5. Bước 5:
Chọn Tool Slip trên thanh công cụ
Chọn mặt phẳng vẻ hình dáng khuôn ,Click lên Part Sufaces vừa tạo vè hình
chữ nhật trong mặt phân khuôn (1)
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 15

Đồ án CAD/CAM
Click Ok (2)
Chọn giá trị chiều cao của khuôn
Click OK (3)
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 16

(1) (2)
Đồ án CAD/CAM
(3)
7. Bước 7:
Vào Insert/Features/Move and Copy
Click phần khuôn cần tách .và kéo
Thực hiện lần lược 2 khuôn
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 17
Đồ án CAD/CAM
Chương 4 : LẬP TRÌNH GIA CÔNG VÀ XUẤT CHƯƠNG
TRÌNH
I.Phân tích lập trình gia công
II.Gia công chi tiết khuôn trên
1. Bước 1:
Mở khuôn cần gia công.
Chọn SolidCam/New/Mill
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 18
Đồ án CAD/CAM
Trong CNC- Controller chọn hệ điều khiển FANUC
Trong Coordinate Sytem Click Define
Chọn Select face .Tiếp tục chọn mặt phẳng làm gốc tọa độ
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 19
Đồ án CAD/CAM
Click Ok .Hiện lên hộp thoại các thông số của hệ tọa độ

Click Ok
Do ta cần phay mặt đáy làm chuẩn nên ta chọn thêm mặt phảng tọa độ thứ 2
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 20
Đồ án CAD/CAM
Right Click MAC-1/Add
Tương tự như trên ta chọn mặt đáy tạo hệ tọa độ mới
Bây giờ có thêm

Tiếp tục Click Ok
2. Bước 2:
Trở về với menu ban đầu Click chọn Stock tạo phôi phay
Tiếp tục chọn Define
Click vào chi tiết
Tiếp tục chọn lớp dư của phôi so với chi tiết như hình
Sau đó Click Add box to CAD model
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 21
Đồ án CAD/CAM
Click Ok
Phôi được tạo như hình
Ok
Tiếp tục chọn Taget /Define 3D model/Click vào mẫu
Click OK
Click Ok
Trên cây công cụ bên phải có dạng
3. Bước 3: (Phay Thô mặt đáy)
Right Click vào CoordSys Manager /Open/chọn Possition-2 bỏ Possition-1
Click Ok
Trên cây công cụ Right Click Operation/Add Operation/Face
Xuất hiện cửa sổ
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 22

Đồ án CAD/CAM
Trong Geometry Click Define
Trong Base Geometry chọn Face rồi Click vào Define rồi Click vào mặt đáy
Tiếp tục Click Ok
Click Ok
Trở về cửa sổ ban đầu Click vào Tool /Select/Add/chọn Face Mill/Chọn
đường kính dao 32 mm
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 23
Đồ án CAD/CAM
Trong Default Tool Data chọn thông số như hình
Click Select
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 24
Đồ án CAD/CAM
+ Công suất cắt:
Công suất cắt tính theo công thức:
60.1020
.VPz
Ne =
KW
Trong đó:
wq
nyx
nD
ZBSztCp
Pz
.
10
=
Các hệ số Cp, x, y, n, w Tra theo bảng 5.6-5.39 Sổ tay công nghệ
Ta có:

N
nD
ZBSztCp
Pz
wq
nyx
871
2650.40
8.40.2,0.1.825.10
.
10
3,025.0
5.05,02,0
===
Suy ra :
KwNe 56,2
60.1020
180.871
==
(thỏa mản)
Trở về cửa sổ ban đầu chọn Lever/trong Face depth chọn 2
Trở về cửa sổ ban đầu chọn Technology
Click Save & Calculate
Click Simulate
SVTH Lê Quang Dân – 06CDT1 Trang 25