đồ án công nghệ cad cam cnc đề tài thiết kế khuôn bàn xoa

Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỷ thuật, người ta đã áp dụng các
thành tựu của khoa học và đời sống và sản xuất. Cũng như đối với các ghành khoa học
khác, nghành cơ khí cũng áp dụng rất nhiều tành tựu về khoa học đặc biệt là điều khiển
số. Phần lớn các máy móc trong công nghiệp hiện đại ngày nay đều sử dụng máy điều
khiển số.
Đối với sinh viên nghành cơ khí, việc tìm hiểu các chương trình điều khiển số
hay tham gia vào quá trình lập trình là việc làm có ý nghĩa nhằm giúp cho sinh viên nắm
được các kiến thức hiện đại cũng như hiểu được bản chất của các máy điều khiển số. Vì
vậy thông qua việc làm Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao kiến
thức cho sinh viên.
Trong khuôn khổ đồ án này chúng em sẽ thực hiện đề tài để thiết kế “khuôn bàn
xoa”. .Đề tài có ý nghĩa trong cuộc sống, trong suốt quá trình làm đồ án chúng em cũng
tham khỏa nhiều tài liệu liên quan cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo Trần Đình Sơn
đã giúp em hoàn thành đồ án này. Em xin cảm ơn!
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thanh Lâm

SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 1
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Vai trò của CAD_CAD_CNC:
CAD_CAM (computer aided design/ computer aided manufacturing) là thuật ngữ
chỉ việc thiết kế và chế tạo trên máy tính.Sử dụng máy tính để thực hiện một số chức
năng nhất định trong thiết kế và chế tạo. CAD_CAM sẻ 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 may tính để hổ trợ xây
dựng,phân tích hay tối ưu hóa.
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 thực hiện thông qua băng đục lổ,điều khiển phải có bộ lọc để cung cấp giải mã
tín hiệu điều khiển cho các trục máy,với cách này có nhiều hạn chế,tốn thời gian,các
chương trình phải viết lại và dung lượng bé.Chương trình CNC đã khắc phục các nhược
điểm đó bằng cách đọc hằng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ.Cho đến nay chương trình
CNC đã xuất hiện trong hầu hết các ngành công nghiệp,đây là lĩnh vực có sự kết hợp
chặt chẻ giữa máy tính và máy công cụ.
1.2 Ứng dụng CAD_CAM trong thiết kế và chế tạo sản phẩm:
Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ vào sản xuất rất mạnh
mẽ. Ngày nay,nhiều máy công cụ đã được thay 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.
Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trên máy bằng
các phần mềm giúp tránh được các sai sót có thể xảy ra.
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 2
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể được coi là tiêu chí đánh giá sự phát triển
của nền công nghiệp. Sản phẩm khuôn mẫu hiện nay là các sản phẩm cơ điện tử kỹ thuật
cao,việc ứng dụng công nghệ thông tin vào khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau:
-Hoàn thiện và phát triển phần cứng số điều khiển CNC,phát triển phần mềm theo
hướng đơn giản trong lập trình,tích hợp nhiều tính năng ,giao diện linh hoạt,thuận lợi.
-Ứng dụng hệ thống các phần mềm tích hợp CAD_CAM_CNC đang là thị trương
mua bán và ứng dụng khá sôi động.Nếu không có phần mềm CAD_CAM thì không thể
thiết kế và chế tạo các khuôn mẫu phức tạp có độ chính xác cao.
Trong việc chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ cao thì việc ứng dụng công nghệ
thông tin rất có hiệu quả và đóng vai trò quyết định quan trọng 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 tích hợp đầy đủ các 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 mềm này để kết nối nhập vào bộ điều khiển máy
CNC, hay quan sát quá trình gia công trước khi đi vào gia công thực tế.
Trong phần mềm PROE có nhiều modun khác nhau,sau đây là một số module dùng
để thiết kế chi tiết, phân khuôn và lập trình gia công.
- Module Sketcher:
Sketcher là modul phát thảo có nhiệm vụ chính là tạo ra các mô hình 2D và 3D để từ đó
hình thành các mô hình Solid hoặc Surface.
- Modul Part:
Thiết kế các mô hình khối dạng 3D dựa cào phương pháp đùn khối hoặc quét thành
khối đặc( solid) hoặc thành mỏng(shell) hoặc mặt phẳng (surface) v.v
- Modul Mannufacturing:
Thiết kế mô phỏng tách khuôn và gia công.
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 3
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Chương II: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT
2.1 Lựa chọn chi tiết:
-Các chi tiết gia công trên máy CNC thì yêu cầu độ chính xác và độ nhám bề mặt
cao, do đó không thể gia công được trên các may công cụ thông thường.Gồm các chi
tiết:
+ 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 chúng em sẽ thực hiện đề tài để thiết kế khuôn “ bàn
xoa”.

2.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của khuôn bàn xoa.
a) Điều kiện làm việc:
+ Khuôn thổi nhựa nên có nhiệt độ dòng keo cao
+ Chịu tác dụng hóa học của dòng chất lỏng gây ra trên bề mặt khuôn.
+Vật liệu làm khuôn yêu cầu phải có dộ bền cao và ít bị mài mòn
+ Lực va đập do dóng khuôn từ 10 – 200KN
b) Phân tích các yêu cầu kỹ thuật:
+ Chi tiết khuôn là phần tạo hình bề mặt bàn xoa do đó yêu cầu dộ chính xác cao
+ Mặt phân khuôn đòi hỏi độ bóng và chính xác để đảm bảo độ kín khít,không
tạo bavia cho sản phẩm.
c) Vật liệu và cơ tính yêu cầu:
- Vật liệu chế tạo là hết sức quan trọng bởi vì nó liên quan đến tuổi thọ của khuôn,
độ chính xác gia công, tốc độ giải nhiệt…khi trộn vật liệu thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Vật liệu dễ tìm, tính gia công tốt
+Tính chịu mài mòn,chịu ăn mòn cao
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 4
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
+ Thoát nhiệt đễ dàng, ít biến dạng do nhiệt độ
Do các yêu cầu trên nên vật liệu tôi sử dụng để gia công chi tiết này là thép C45
có các thông số sau:
+ Giới hạn bền: δ
b
= 610 MN\m
2
+ Giới hạn chảy: δ
c
= 360 MN\m
2
+ Độ cứng : HB = 190 HB
2.3 Thiết kế bàn xoa:

- Để thiết kế chi tiết này em dùng phần mềm Pro Engineer Wildfire 5.0 (ProE 5).
- Khởi động phần mềm ProE 5 bằng cách kích đúp chuột vào biểu tượng
trên màn hình nền Desktop.
- Sau đó chọn Module Part như hình dưới :
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 5
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Trong Module Part ta vẽ được hình như sau:


SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 6
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
2.4 Quá trình tách khuôn.
2.4.1. Tạo phôi khuôn.
Vào New/Manufacturing/Mold Cavity. Đặt tên cho quá trình là TACH-KHUON. OK
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 7
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Xuất hiện Menu Manager. Để lấy chi tiết đã vẽ xong trong phần Module Part,ta
vào MOLD/Mold Model/Locate RefPart. Tìm đường dẫn tới chỗ ta đã lưu để lấy chi tiết
ra.
Nhưng trước khi lấy chi tiết ta phải thiết lập lại gốc tọa độ cho chi tiết sao cho
trục Z hướng lên trên ,đó cũng là hướng để tách khuôn.
Tạo phôi khuôn ta vào MOLD/Mold Model/Creat /Workpiece/Manual (Đặt tên
cho phôi)/OK/Creat feature/OK. Tạo phôi có kích thước 600*300*200
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 8
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
2.4.2 Tạo mặt phân khuôn cho phôi.
Vào menu Parting Surface:
2.4.3. Tạo các thể tích từ các mặt phân khuôn đã có để định hình bộ khuôn
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 9
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn

Sau khi đã có mặt phân khuôn ta tạo các thể tích khuôn từ các mặt phân khuôn
hiện có để định hình.
Ta tạo các thể tích từ các mặt phân khuôn đã có để định hình bộ khuôn.
+ Chọn Mode Volume /split/ two volume/ All wrkpcs /Done và pick vào măt side 2
rồi nhấn done thì hệ thống hiện sáng phần thể tích khuôn tạo ra và càn ta đặt tên cho nó.
+ Nếu tiếp tục muốn tạo các thể tích nhỏ hơn trong phần thể tích đã tạo ra thì ta vào
Mode Volume/ split/ two volume/ Mode Volume /done.
Để bung các thể tích thành các phần tử khuôn bằng lệnh Extract và mô phỏng mở
khuôn kiểm tra lấy sản phẩm:
-Chọn Mold componen / Extract / chọn tất cả các phần tử.
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 10
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
2.4.4.Mở khuôn.
Vào menu MOLD/Mold Opening để mở khuôn.
-Chọn Mold Opening / Define Step / Define Move / Chọn phần khuôn và phương mở
khuôn của phần tử đó / Done.
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 11
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Chương III: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG
3.1 Phân tích khả năng công nghệ để gia công chi tiết:
- Trong các dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, qui trình công nghệ được xây
dựng theo nguyên tắc phân tán hoặc tập trung nguyên công. Do mỗi máy thực hiện một
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 12
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
nguyên công thì qui trình công nghệ được chia ra các nguyên công đơn giản có thời gian
nhịp như nhau hoặc bôi số của nhiều.
- Theo nguyên tắc chung nguyên công thì qui trình công nghệ thực hiện trên máy
phay CNC – MORISEIKI MITSUBISHI MELDAS tự động. Dựa vào nguyên tắc trên ta
phân loại phương án gia công theo các đặc điểm sau:
- Nguyên công: Tấm khuôn dưới có bạc dẫn hướng.

- Dạng sản xuất: hàng khối.
- Gia công nhiều vị trí ứng với nhiều bước công nghệ.
- Gia công bằng nhiều loại dao.
- Phương pháp gia công tuần tự.
Đây là dạng sản xuất hàng loạt vừa, để chuyên môn hóa cao và đạt năng suất cao
trong điều kiện Việt Nam đường lối công nghệ thích hợp là phân tán nguyên công. Ở
đây là máy CNC kết hợp với đồ gá chuyên dung
3.2 Lựa chọn máy và nêu các thông số kỹ thuật của máy:
Lựa chợn máy phay : EMCO CONCEPTMILL- 450
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 13
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
b)Thông số kỹ thuật:
Không gian làm việc của máy
Giới hạn không gian làm việc theo phương X [mm] 600
Giới hạn không gian làm việc theo phương Y [mm] 500
Giới hạn không gian làm việc theo phương Z [mm] 500
Khoảng làm việc hiệu quả theo phương Z [mm] 250
Bàn máy và dao
Kích thước bàn máy [mm] 700
×
520
Thời gian thay dao s 8.2
Đường kính dao lớn nhất [mm] 80
Chiều dài lớn nhất của dao [mm] 250
Thông số khác
Công suất máy kW 13
Tốc độ quay trục chính [v/ph]
50 ÷10000
Nguồn cung cấp [V,Hz] 450V,50/60Hz
Tổng trọng lượng máy [Kg] 4000

Số trục 3
Các hệ điều khiển dùng trong máy Fanuc/Siemens/ Heidenhain
3.3 Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công:
3.3.1. Gia công khuôn trên
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 14
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
- Ta đánh số các mặt của chi tiết như hình sau:
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 15
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
- Tất cả các bề mặt đều được gia công bằng phương pháp phay,4 lỗ được gia công
bằng phương pháp khoan.
3.3.1.1 Trình tự gia công:
-Nguyên công 1:
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 16
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Bước 1&2:
+ Chọn chuẩn là mặt số (3), kẹp chặt mặt số (8) và (9)
+ Phay thô mặt số (4)
+ Phay tinh mặt số (4) đạt kích thước 100±0,2 ; Ra 1,6µm
Bước 3:
+ Chọn chuẩn là mặt số (3), kẹp chặt mặt số (8) và (9)
+ Phay thô mặt số (5)

Bước 4:
+ Chọn chuẩn là mặt số (3), kẹp chặt mặt số (8) và (9)
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 17
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
+ Phay bán tinh mặt số (5)
Bước 5:
+ Chọn chuẩn là mặt số (3), kẹp chặt mặt số (8) và (9)

+ Phay tinh mặt số (5)
Bước 5,6,7:
+ Chọn chuẩn là mặt số (3), kẹp chặt mặt số (8) và (9)
+ Phay thô,phay bán tinh,phay tinh mặt số (6)
Bước 8,9,10:
+ Chọn chuẩn là mặt số (3), kẹp chặt mặt số (8) và (9)
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 18
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
+ Phay thô,phay bán tinh,phay tinh mặt số (7)
3.3.2 Gia công khuôn dưới
Ta chỉ cần 1 nguyên công phay mặt phẳng .
3.4 Lựu chọn dao và các thông số công nghệ cho các bước công nghệ và nguyên
công:
3.4.1 Nguyên công 1:
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 19
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Bước 1&2: Phay thô và tinh mặt số (4)
Phay mặt đầu em chọn dao ASX445-063A04R của hãng MITSUBISHI có thông
sô kỹ thuật được cho ở bảng sau :
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 20
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Dựa vào bảng trên ta chọn lưỡi dao F7030 vì vật liệu làm khuôn ta chọn là thép C45
có độ cứng 190HB
-Các thông số công nghệ:
+Lượng ăn dao ngang:
a
e
= 0.25D
1
= 0,25.63=15,75 mm

+Lượng dư gia công:
Phay thô Z
n
=0.5mm
Phay tinh Z
n
=0 mm
+ Vận tốc cắt:
Phay thô V
c
= 200 m/phút
Phay tinh V
c
= 250 m/phút
+ Vận tốc trục chính:
n =
1
.
1000.
D
Vc
π
(vg/phút)
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 21
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
Phay thô: n =
63.
1000.200
π
= 1011 vòng/phút

Phay tinh: n =
63.
1000.250
π
= 1264 vòng/phút
+Lượng chạy dao răng:
Phay thô: f
z
= 0.20 mm/răng
Phay tinh: f
z
= 0.08 mm/răng
+ Vận tốc chạy dao:
V
f
= f
z
. n . Z(mm/phút)
Phay thô: V
f
= 0,2.1011.4 = 808 mm/phút
Phay tinh: V
f
= 0,08.1264.4 = 405 mm/phút
Bước 3:Phay thể tích mặt số (5)
- Phay phá volume dùng dao phay ngón R216.36-20045-BC38K 1640 của hãng Sandvik
-Các thông số về chế độ cắt tham khảo trong Main catalogue_2009 trang D202
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 22
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
-Chế độ cắt :

- Tốc độ cắt V= 100 m/ph
- n=1592 vg/ph
- Lượng chạy dao răng : f
z
= 0.069 mm/răng.
- Lượng chạy dao phút : V
f
=0,069x4x1592= 439
- Lượng dư gia công là 1mm
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 23
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
-Phay tinh lại mặt số (5):
-Các thông số về chế độ cắt tham khảo trong Main catalogue_2009 trang D200
- Tốc độ cắt V=140
- n=4458 vg/ph
- Lượng chạy dao răng : f
z
= 0,055 mm/răng.
- Lượng chạy dao phút : V
f
=0,055x4x4458= 980 mm/phút.
Bước 4: Phay bán tinh mặt số (6) ta dùng dao phay ngón mũi cầu VF2SDBL
SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 24
Đồ án môn học: CN CAD/CAM/CNC GVHD: Trần Đình Sơn
- Chọn số hiệu dao VF-2SDBK có :
+ Số lưỡi cắt N:3
+ Đường kính dao D
1
: 6 mm
+Chiêu dài dao L

1
:120mm
+Bán kính đàu dao R: 3 mm
Các thông số công nghệ
+Vận tốc cắt:
V
c
= 100 m/phút
+Vận tốc trục chính:
n =
1
.
1000.
D
Vc
π
= 3980 vòng/phút
+Lượng chạy dao răng:
f
z
= 0.07 mm/răng
+Vận tốc chạy dao:
V
f
= f
z
. Z.n= 0.07.3.3980 = 896 mm/phút
+Lượng dư gia công: Z
n
=0.5mm

SVTH: Nguyễn Thanh Lâm- 08CDT2 Trang: 25