Đồ án công nghệ Cad-Cam-CNC

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
Phần I: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC
VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM
1 - Điều kiện làm việc của chi tiết:
1.1. Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM:
- Trong tất cả các loại máy móc đều có chi tiết dạng hộp. Hộp bao gồm những chi
tiết có hình khối rỗng (xung quanh có thành vách) thường làm nhiệm vụ của chi tiết cơ
sở để lắp các đơn vị lắp (nhóm, cụm, bộ phận) của những chi tiết khác lên nó tạo thành
một bộ phận máy nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó của máy.
- Hộp có rất nhiều kiểu và công dụng cũng khác nhau tùy theo yêu cầu làm việc.
- Đặc điểm của các chi tiết hộp là có nhiều vách, độ dày mỏng của các vách khác
nhau, trong các vách lại có nhiều gân, nhiều phần lồi lõm; nhiều mặt phẳng phải gia
công để làm mặt tiếp xúc; đặc biệt trên hộp có nhiều lỗ phải gia công chính xác để thực
hiện các mối lắp ghép.
1.2 Yêu cầu kỹ thuật:
- Hộp có những bề mặt chính như: mặt đáy, mặt lỗ yêu cầu độ chính xác khá cao.
Ngoài ra, còn có các bề mặt phụ như: bề mặt đậy nắp, lỗ bắt bulông Những yêu cầu kỹ
thuật cơ bản của hộp cần xét đến là:
+ Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính, độ chính xác
Các lỗ, Sai số hình dáng các lỗ, Dung sai khoảng cách tâm giữa các lỗ, Dung sai độ
không song song của các tâm lỗ bằng dung sai khoảng cách tâm.
+ Dung sai độ không đồng tâm của các lỗ bằng 1/2 dung sai đường kính lỗ nhỏ
nhất, Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ.
+ Độ không phẳng và không song song của các bề mặt chính trong khoảng 0,05-0,1
mm trên toàn bộ chiều dài, Ra = 5-1,25.
+ Độ nhám bề mặt Rz = 10-20.
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -1-

Đồ án CAD/CAM/CNC


GVHD: Lưu Đức Bình
+Độ chính xác bề mặt cấp 7-8.
- Vật liệu:
+ Vật liệu để chế tạo các chi tiết hộp thường dùng là gang xám, thép đúc, hợp
kim nhôm và những thép tấm để hàn.
+ Tùy theo điều kiện làm việc, số lượng hộp và vật liệu mà phôi được chế tạo
bằng các phương pháp khác nhau. Phổ biến nhất là phôi gang đúc, phôi thép đúc, phôi
hợp kim nhôm đúc, trong một số trường hợp người ta dùng phôi dập, phôi hàn
Phần II: THIẾT KẾ CHI TIẾT BẰNG PHẦN MỀM
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -2-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
CAD/CAM
1. Giới thiệu chung về phần mềm CAD/CAM sử dụng:
1-1. Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM:
- CAD xuất hiện vào những năm trước 1960 với tư cách là công cụ vẽ. Đến những
năm 80 thì CAD vẫn chỉ là công cụ để vẽ nhưng cách sử dụng đã đơn giản, chính xác và
nhanh hơn rất nhiều.
- Theo thời gian CAD phát triển theo hai hướng:
+ Một mặt, CAD được tích hợp nhiều tính năng mới.Với các tính năng đồ hoạ
đặc trưng của mình, CAD trở thành môi trường phát triển các công cụ tính toán, phân
tích, sản xuất như tính toán động học, động lực học cơ cấu; tính toán khí động, nhiệt,
từ; lập trình cho máy CNC, quản lý công nghệ, Nói cách khác CAD ngày càng đước
tích hợp thêm nhiều tính năng mới, nhờ các tính năng mới này mà ngày nay CAD trở
thành một công cụ tuyệt vời không chỉ cho các nhà thiết kế mà có cả các nhà kinh
doanh, quản lý, nghệ thuật, quân sự,…Giới kỹ thuật ngày nay đã quen với các thuật ngữ
CAD,CAM.

+ Tuy có những tính năng khác nhau nhưng các phần mềm CAD, CAM có những
điểm chung là phát triển trong môi trường đồ hoạ của CAD hoặc trực tiếp sử dụng dữ
liệu đồ hoạ của CAD.
+ Mặt khác một số hãng sản xuất khác tạo ra môi trường mở, cho phép và khuyến
khích tất cả các nhà phát triển sử dụng dữ liệu và công cụ điều hành của CAD để tạo ra
phần mềm CAM và CAD khác.
Như vậy dù bằng cách nào các chức năng CAM và CAD cũng được phát triển trên
nền CAD. Hay nói cách khác các phần mềm CAD hiện đại đã tích hợp thêm các chức
năng CAM và CAD.
1.2- Các chức năng của CAD/CAM:
1.2.1- Chức năng của CAD:
a. Chức năng mô hình hóa:
- CAD là công nghệ liên quan đến việc sử dụng hệ thống máy tính để giúp đỡ việc
tạo, sửa đổi, phân tích và tối ưu hóa thiết kế.
- Theo đó, bất cứ chương trình máy tính nào có tính năng đồ họa và một chương trình
ứng dụng với các chức năng kỹ thuật thuận tiện đều được phân loại như là phần mềm
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -3-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
CAD. Nói cách khác, các công cụ CAD có nhiều cấp độ khác nhau tùy theo ứng dụng.
Có thể chúng chỉ có những công cụ để vẽ hình học nhằm tạo ra hình dạng vật thể, hoặc
có thêm các công cụ phân tích dung sai, tính toán một số đại lượng vật lý và mô hình
hóa phần tử hữu hạn… Ở mức độ cao là các phần mềm CAD với các chương trình ứng
dụng nâng cao cho phân tích và tối ưu hóa.
- Vai trò cơ bản nhất của CAD là để xác định hình học của thiết kế như hình dáng hình
học của các chi tiết cơ khí, các kết cấu kiến trúc, mạch điện tử, mặt bằng nhà cửa trong
xây dựng… Các ứng dụng điển hình của CAD là tạo bản vẽ kỹ thuật với đầy đủ các
thông tin kỹ thuật của sản phẩm và mô hình hình học 3D của sản phẩm. Hơn nữa, mô

hình CAD này sẽ được dùng cho các ứng dụng CAE và CAM sau này. Đây là lợi ích lớn
nhất của CAD vì có thể tiết kiệm thời gian một cách đáng kể và giảm được các sai số
gây ra do phải xây dựng lại hình học của thiết kế mỗi khi cần đến nó.
- Một quá trình CAD tiêu biểu được thực hiện theo các bước sau:
+ Xây dựng mô hình hình học sản phẩm.
+ Phân tích kỹ thuật sản phẩm.
+ Kiểm tra và đánh giá kỹ thuật.
+ Xây dựng bản vẽ kỹ thuật.
b. Chức năng vẽ:
- Dùng chức năng Sketch:
Sketch là công cụ phác thảo có nhiệm vụ chính là tạo ra các Profile 2D hay
3D để từ đó hình thành nên các mô hình vật đặc hay các bề mặt. Với công cụ tham
số hoá sketcher của CAD hiện đại trở nên linh hoạt hơn trong việc tạo ra các bản vẽ
kĩ thuật. Tuy nhiên nó được dùng để tạo ra các bản vẽ đơn giản.

- Tạo bản vẽ từ mô hình:
Để tạo bãn vẽ 2D ta xuất trực tiếp các hình chiếu, hình cắt từ mô hình. Từ một mô hình
có thể nhanh chóng tạo nhiều bản vẽ và giữa các mô hình và các bản vẽ có quan hệ với
nhau và bất kì sự thay đổi nào từ mô hình cũng điều được cập nhập đến bản vẽ.
c. Chức năng phân tích:
- Đó là tính năng tính toán động học, động lực học, nhiệt, ứng suất, biến dạng,…
của các chi tiết, cơ cấu và hệ thống. Chức năng này phát triển độc lập với CAD và
được tích hợp vào CAD làm cho CAD hiện đại trở nên linh hoạt hơn rất nhiều.
1.2.2 – Chức năng của CAM:
- CAM là công nghệ liên quan với việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch,
quản lý và điều khiển các quá trình chế tạo.
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -4-

Đồ án CAD/CAM/CNC


GVHD: Lưu Đức Bình
- Một trong những lĩnh vực hoàn thiện nhất của CAM là điều khiển chương trình số
(Numerical Control – NC). Đây là kỹ thuật sử dụng các chỉ dẫn đã được lập trình để
điều khiển các máy công cụ như máy mài, máy tiện, máy phay, máy dập… Máy tính có
thể sản sinh ra một lượng đáng kể các chỉ dẫn NC dựa trên các dữ liệu hình học từ cơ sở
dữ liệu CAD cộng với những thông tin bổ sung được cung cấp bởi người vận hành.
- Một chức năng quan trọng khác của CAM là lập trình robot. Các robot này có thể
vận hành trong một tế bào gia công, chọn và định vị dao và chi tiết gia công cho các
máy NC. Những robot này cũng có thể thực hiện các nhiệm vụ đơn lẻ như hàn, lắp ráp
hoặc vận chuyển thiết bị hoặc chi tiết trong phân xưởng
- Lập quy trình chế tạo cũng là một mục đích của CAM. Quy trình chế tạo bao gồm
các nguyên công chi tiết của các bước sản xuất từ ban đầu đến kết thúc, từ máy này đến
máy khác trong phân xưởng
1.3. Giới thiệu về phân mềm Pro/E wildfine 2.0:
- Trên thị trường thiết kế, lập trình, gia công cơ khí hiện nay ở Việt Nam và trên thế
giới, cùng với các phần mềm nổi tiếng khác như Catia, UniGraphic, Ideas,… Pro/E đang
đóng vai trò to lớn trong ngành công nghiệp cơ khí chính xác.
- Pro/Engineer Wildfire 2.0 là phiên bản mới và mở rộng của phần mềm
Pro/Engineer. Pro/E Wildfire 2.0 là phần mềm tiện ích để thiết lập nhanh, chính xác các
bản vẽ hình chiếu hai chiều, bản vẽ hình chiếu trục đo ba chiều và cho phép tự động lập
các chương trình gia công trên các máy CNC.
- Sử dụng Pro/E Wildfire 2.0 có thể xoay các khối ba chiều để quan sát rõ hơn hình
dạng của chúng ở các góc độ khác nhau. Cũng có thể tạo các chuyển động quay, chuyển
động tịnh tiến cho khối ba chiều, để mô phỏng quá trình lắp ráp các chi tiết máy với
nhau, mô phỏng quá trình hoạt động của máy.
- Với công cụ thiết kế linh hoạt, mô phỏng phân tích động học phong phú, phân
khuôn đa dạng, lập trình gia công ổn định và các chức năng trao đổi, nhúng dữ liệu với
các phần mềm hỗ trợ như EMX (khuôn nhựa), PXD (khuôn dập), Assembly Smart (thư
viện cơ khí),… làm cho Pro/E càng mạnh mẽ hơn.
- Khi được trang bị các kỹ năng về Pro/E, các bạn có khả năng thiết kế mô hình

(Modeling), lập các bản vẽ chi tiết, bản vẽ chế tạo, bản vẽ lắp (Drawing), phân tích động
học (Assembly), thiết kế khuôn nhựa (Mold và EMX), thiết kế khuôn dập tấm (Sheet
Metal và PXD, DIE) và lập các chương trình gia công như tiện, phay, khoan, ta rô, khắc,
cắt dây,…
- Kết hợp với máy gia công điều khiển số (CNC), Pro/E có thể tạo ra một quy trình
khép kín từ thiết kế, mô phỏng đến điều khiển sản xuất hoàn thiện sản phẩm.
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -5-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
Quan sát trên màn hình máy tính, chúng ta có thể kiểm tra toàn bộ quá trình gia công,
sửa chữa các lỗi trong chương trình, tránh được tất cả các sai sót trước khi tiến hành gia
công thực trên máy CNC.
2. Trình bày trình tự quá trình thiết kế sản phẩm:
a. Khởi động Pro Engineer:
Có hai cách khởi động Pro Engineer :
- Kích đúp chuột lên biểu tượng Pro Engineer trên màn hình Desktop.
- Start > Program>Pro Engineer.Xuất hiện màn hình Pro Engineer. Màn hình gồm
có: Một thanh Standard Toolbar.
Một thanh menu toolbar.
b. Tạo thư mục làm việc trong ổ cứng:
Chọn file: Working Directory chọn thư mục D:\Pro Engineer.
Tất cả các bài tập ta làm trong suốt buổi làm việc sẽ được lưu trong thư mục
D:\Pro Engineer.
Vào New- chọn Part( Type)-Sold(Subtype)-Đặt tên bài tập-ok
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -6-

Đồ án CAD/CAM/CNC


GVHD: Lưu Đức Bình
Thanh công cụ Pro Engineer gồm những nhóm công cụ chính trong bảng:
Toolbar Chức năng
Flile Quản lý tập tin
Edit Hỗ trợ thiết kế
View Quan sát đối tượng
MoDel Display Hiển thị đối tượng
Datum Display Bật tắt đối tượng chuẩn
c. Tạo chi tiết trên phần mền pro Engineer:
Bước 1: Dùng lệnh Extrude để tạo khối hình chữ nhật với kích thước 140/100/17
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -7-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
Vào Extrude-chọn Placement-chọn Defile-chọn Mặt cần tạo ,ta chọn mặt Top-chọn
Sketch-Close-xuất hiện màn hình vẻ như dưới
Trên đó xuất hiện các lệnh Sketch để chúng ta thực hiện, chọn hình chữ nhật và thực
hiện lệnh vẽ như dưới
Ta nhập kích thước 140/100(mm)-kết thúc lệnh. Nhập chiều dày của hình chữ nhật
17(mm)-kết thúc lệnh ta được khối hình chữ nhật 140/100/17(mm)
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -8-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -9-

Đồ án CAD/CAM/CNC


GVHD: Lưu Đức Bình
Bước 2: Thực hiện lệnh Extrude để vẻ biên dạng như dưới với chiều dày 8mm
Vào Extrude-chọn Placement-chon Defile-chọn mặt Top để thực quá trình thực hiện-
chọn đường chuẩn-chọn close-tiến hành thực hiện
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -10-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
Bước
Bước 3: Dùng lệnh Extrude để đùn lổ với đường kínhФ40 và 2lô Φ16 và cũng như
trên chọn mặt Top dựa vào các lệnh vẽ Sketch để vẽ hình tròn và thực hiện quá trình
xuyên suốt như dưới (Ở đây ta có thể dùng lệnh Hole Tool để cắt )
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -11-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -12-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -13-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
Bước 4: Dùng lệnh Extrude để vẽ biên dạng như hình bên dưới
Bước 5: Tarô M8 bước 1. Bằng cách dùng lệnh Hole Tool để thực hiện quá trình tarô

Vào Hole Tool-chọn placement-tại Primary chọn mặt Top làm mặt tạo tarô- chọn
Diameter-tại Secondary references chọn mặt Front và trục chuẩn cần lấy đường kính-
sau đó nhập góc và đương kính của hình tròn chuẩn cần gia công trên nó la 55 và kết
quả được hình như dưới. Kết thúc quá trình tạo chi tiết
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -14-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -15-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
Phần III: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
CHẾ TẠO CHI TIẾT
I. Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công:
1. Đặc điểm của chi tiết: Đây là 1 chi tiết dạng hộp nên có những đặc điểm của 1
chi tiết dạng hộp:
Trong tất cả các loại máy móc đều có chi tiết dạng hộp. Hộp bao gồm những chi tiết
có hình khối rỗng (xung quanh có thành vách) thường làm nhiệm vụ của chi tiết cơ sở
để lắp các đơn vị lắp (nhóm, cụm, bộ phận) của những chi tiết khác lên nó tạo thành một
bộ phận máy nhằm thực hiện một nhiệm vụ động học nào đó của toàn máy.
Hộp có rất nhiều kiểu và công dụng cũng khác nhau tùy theo yêu cầu làm việc. Đặc
điểm của các chi tiết hộp là có nhiều vách, độ dày mỏng của các vách khác nhau, trong
các vách lại có nhiều gân, nhiều phần lồi lõm; nhiều mặt phẳng phải gia công để làm
mặt tiếp xúc; đặc biệt trên hộp có nhiều lỗ phải gia công chính xác để thực hiện các mối
ghép.
Nhìn chung, hộp là loại chi tiết phức tạp, khó gia công, khi chế tạo phải đảm bảo
nhiều yêu cầu kỹ thuật khác nhau

2. Yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công:
Hộp có những bề mặt chính như mặt đáy, mặt lỗ yêu cầu độ chính xác cao. Ngoài ra,
còn có các bề mặt phụ như bề mặt đậy nắp, lỗ bắt bulông …
Những yêu cầu kỹ thuật cơ bản của hộp là:
- Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong khoảng 0,05
÷ 0,1 mm trên toàn bộ chiều dài, R
a
= 5 ÷ 1,25.
- Các lỗ có độ chính xác cấp 6 ÷ 8, R
a
= 2,5 ÷ 0,63. Sai số hình dáng các lỗ là 0,5 ÷
0,7 dung sai đường kính lỗ
- Dung sai khoảng cách tâm giữa các lỗ phụ thuộc vào chức năng của nó, nếu là lỗ
lắp trục bánh răng thì dung sai khoảng cách tâm là 0,02 ÷ 0,1 mm. Dung sai độ không
song song của các tâm lỗ bằng dung sai khoảng cách tâm. Độ không vuông góc của các
tâm lỗ khi lắp bánh răng côn và trục vít – bánh vít là 0,02 ÷ 0,06 mm.
- Dung sai độ không đồng tâm của các lỗ bằng ½ dung sai đường kính lỗ nhỏ nhất.
- Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ trong khoảng 0,01 ÷ 0,05 trên 100
mm bán kính
3. Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi:
Trong chế tạo máy người ta phân biệt 3 dạng sản xuất là:
- Sản xuất đơn chiếc.
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -16-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
- Sản xuất hàng loạt.
- Sản xuất hàng khối.
Vói chi tiết này là sản xuất đơn chiếc.

Ta chọn hình dạng phôi như sau:
Hình dạng ban đầu của phôi.

Kết hợp các điều kiện :
- Dạng sản xuất.
- Đặc điểm vật liệu thép C45.
- Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết
- Điều kiện trang thiết bị .
- Hình dạng phôi tương đối đơn giản
Ta chọn phương pháp gia công là dập thể tích .
III. Lựa chọn máy và một số thông số kỹ thuật chính của máy lựa chọn:
Để tiến hành gia công các bề mặt của khuôn dưới ta chon máy phay EMCO
CONCEPT MILL155 là máy 3 trục
Các thông số của máy như sau:
+ Vùng làm việc tối đa: X/Y/Z=300/200/300mm.
+ Tốc độ chạy dao nhanh tối đa: V
max
=7,5m/phút.
+ Công suất trục chính: N=4 KW.
+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ: n=15010000v/phút.
+ Khối lượng tối đa có thể gia công 20Kg.
+ Khả năng đạt độ chính xác theo các trục X/Y/Z=0,004/0,004/0,004mm.
+ Lực cắt lớn nhất theo phương các trục 2500N.
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -17-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
+ Nguồn cung cấp 400V/50-60Hz.
+ Số dao tối đa : 10.

Máy phay EMCO CONCEPT MILL 155.
III. Xác định thứ tự các nguyên công, bước công nghệ trong từng nguyên công:
1. Nguyên công1: Phay mặt phẳng có biên dạng định hình:
Chọn mặt bên và mặt đáy làm chuẩn thô:
- Mặt đáy định vị 3 bậc tự do dùng 3 chốt tỳ
- Mặt bên định vi 2 bậc tự do dùng 2 chốt tỳ
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -18-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
W
2. Nguyên công 2:
- Khoan lỗ ϕ30
- Khoan 2 lỗ ϕ16
- Phay rộng lỗ ϕ40
- Mặt đáy định vị 3 bậc tự do dùng 3 chốt tỳ
- Mặt bên định vi 2 bậc tự do dùng 2 chốt tỳ
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -19-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
W
3. Nguyên công 3: Phay rãnh 12
- Mặt đáy định vị 3 bậc tự do dùng 3 chốt tỳ
- Mặt bên định vi 2 bậc tự do dùng 2 chốt tỳ
W
4. Nguyên công 4:
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -20-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
- Khoan 8 lỗ ϕ7,2
- Taro 8 M8
- Mặt đáy định vị 3 bậc tự do dùng 3 chốt tỳ
- Mặt bên định vi 2 bậc tự do dùng 2 chốt tỳ
W
5. Nguyên công 5: Vát mép các cạnh, các mặt lỗ
IV. Lựa chọn dao cho từng bước công nghệ, nguyên công:
1. Nguyên công 1:
Chọn dao phay mặt đầu có đường kính dao D
d
= 20mm
2. Nguyên công 2:
Chọn dao khoan có đường kính D
1
= ϕ30mm và D
2
= ϕ16mm
Chọn dao phay mặt đầu liền khối P18 có đường kính dao D
d
= 20mm
3. Nguyên công 3:
Chọn dao phay có đường kính dao D
d
= 12mm
4. Nguyên công 4:
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -21-

Đồ án CAD/CAM/CNC

GVHD: Lưu Đức Bình
Mũi dao khoan ϕ7,2
Mũi taro M8
5. Nguyên công 5:
Sử dụng dao vát mép
SVTH : Trần Đình Trí – 10C1LT -22-