Đồ án công nghệ Cad Cam CNC chế tạo khuôn ép nhựa

Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Lời nói đầu
Một trong những thành tựu quan trọng nhất của tiến bộ khoa học kĩ thuật
là tự động hóa sản xuất. Phương thức cao của tự động hóa sản xuất là sản xuất
dây linh hoạt(dây chuyền). Trong dây chuyền sản xuất linh hoạt thì máy điều
khiển số CNC đóng một vai trò hết sức quang trọng. Sử dụng máy CNC cho
phép giảm khối lượng giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác
gia công và tăng hiệu quả kinh tế. Chính vì vậy mà hiện nay nhiều nước trên thế
giới đã và đang ứng dụng một cách rộng rãi máy CNC trong lĩnh vực cơ khí chế
tạo.
Với sinh viên các ngành cơ khí và liên quan như Chế Tạo Máy, Cơ Điện
Tử… Đồ Án CAD/CAM-CNC mục đích nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng
một cách tổng hợp các kiến thức đã được trang bị trong nhà trường để nghiên
cứu lập qui trình công nghệ và thiết lập chương trình gia công chi tiết trên máy
công cụ điều khiển số.
Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Đắc Lực đã tận tình hướng dẫn em thực hiện
đồ án này.Do hạn chế về thời gian và kiến thức nên không thể tránh khỏi sai sót.
Mong quí thầy góp ý để em có được những hiểu biết sâu sắc hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng ngày 10 tháng 2 năm 2012
Sinh viên thực hiện:
Phùng Văn Hậu
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 1
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
MỤC LỤC Trang
Lời nói đầu 1
1 Lựa chọn chi tiết và vật liệu gia công. 3
1.1 Giới thiệu sản phẩm. 3
1.2 Lựa chọn vật liệu làm khuôn. 4
2 Thiết kế trên Proe 4
2.1 Thiết kế chi tiết 4

2.2 Tạo Khuôn 10
3 Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo 15
3.1 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi: 15
3.2 Chọn máy gia công 16
3.3 Lựa chọn nguyên công và các bước gia công. 16
3.4 Sơ đồ gá dặt và lựa chọn dao gia công 17
3.4.1 Nguyên công I: Phay mặt đáy. 17
3.4.2 Nguyên công II. 20
3.4.2.1 Phay mặt đầu. 20
3.4.2.2Phay mặt bậc kích thước 275x130. 22
3.4.2.3 Phay hốc trụ tròn sâu 28 mm 24
3.4.2.4 Gia công tạo hốc nghiêng
0
16
26
3.4.2.5 Khoan 4 lỗ đường kính 18mm. 27
3.4.2.6 Khoan 4 lỗ đường kính 10mm. 28
3.4.2.7 Phay 4 lỗ Φ22 và 4 lỗ Φ21 . 29
4 Chọn nguyên công gia công trong môi trường Proe và chương trình gia
công . 31
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 2
ỏn Cụng ngh CAD/CAM GVHD: Nguyn c Lc
1 La chn chi tit v vt liu gia cụng.
1.1 Gii thiu sn phm.
Sn phm sau khi gia cụng l khuụn trờn v khuụn di ộp nha to ra
khay ỏ cú hỡnh dng nh sau:
Kớch thc c bn ca khay: 275x130x30.
Trờn th trng hỡnh dỏng v kớch thc ca khay ỏ rt a dng v phong phỳ
t n gin n phc tp. Khay ỏ nh hỡnh trờn l loi rt hay c dựng. Do
d ch to nờn giỏ thnh ca loi khay ỏ ny l va phi.

1.2 La chn vt liu lm khuụn.
1.2.1 Phõn tớch iu kin lm vic ca khuụn:
to nờn sn phm l khay ỏ cú bn cao , cht lng tt cng nh t
c cỏc yờu cu v thm m thỡ khuụn ch tao khay ỏ cn ỏp ng cỏc
yờu cu sau:
- Cú tớnh chu nhit v dn nhit tt.
- Cú kh nng chu c ti trng ng tc l chu c va p khi ộp
cng nh úng 2 khuụn li vi nhau.
- Cú bn c hc cao ,ớt b mi mũn trong quỏ trỡnh lm vic.
1.2.2 La chn vt liu lm khuụn.
Khuôn đợc cấu tạo từ rất nhiều chi tiết khác nhau, có điều kiện làm việc
khác nhau. Cho nên tuỳ theo điền kiện làm việc cụ thể của chi tiết mà lựa loại
vật liệu thích hợp để vừa bảo đảm thời gian sử dụng lẫn yêu cầu về giá thành.
ỏp ng c yờu cu lm vic ca khuụn ta cn chn vt liu cn m
bo mt s tớnh cht sau:
SVTH:Phựng Vn Hu Trang: 3
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
- Vật liệu có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao, ít bị biến dạng do nhiệt
và do va đập.
- Vật liệu được chọn phải dễ gia công (có tính công nghệ tốt).
- Độ cứng của vật liệu là đồng nhất mọi kích thước.
- Khả năng chống gỉ chống mài mòn cao.
- Dễ đánh bóng.
- Chi phí bảo dưỡng thấp.
- Chi phí mua thấp và dễ tìm trong nước.
Từ các yêu cầu trên em chọn vật liệu làm khuôn là thép cácbon chất lượng
tốt là thép C45 . Cơ tính của vật liệu:
+ Độ cứng <220HB
+ Giới hạn bền
2

610 /
b
MN mm
σ
=
+ Giới hạn chảy :
2
360 /
ch
MN mm
σ
=
Thành phần hóa học cơ bản :
- %C=0.42%-0.5%
- %Mn=0.5%-0.8%
- %Si =0.17%-0.37%.
Phôi để gia cong là phôi dập thể tích.
2 Thiết kế trên Proe
2.1 Thiết kế chi tiết.
Chi tiết cần thiết kế có dạng như hình dưới:
Các kích thước cơ bản : 275x220x30
Mở Proe từ màn hình, sau đó lựa chọn thư mục lưu file thiết kế như sau: File-
> Select Working directory -> chọn thư mục cần lưu file.
Chọn File->New để thiết kế chi tiết mới:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 4
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực

Đặt tên cho chi tiết đồng thời kích bỏ chọn Use default templete để set lại
chuẩn kích thước là hệ mm. Chọn Solid Part mms như hình vẽ.
Chọn ok để bước vào môi trường thiết kế của proe.

Tạo Khối chữ nhật bằng lệnh Extrude :
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 5
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Click chọn biểu tượng extrude : Proe hiện giao diện lựa chọn mặt
phẳng vẽ phác như hình vẽ .
Ta click chọn Placement
Sau đó chọn Define để chọn mặt phẳng vẽ phác. Ở đây ta chọn mặt Front.
Vẽ phác hình chữ nhật có kích thước như trên hình vẽ.
Chọn biểu tượng để kết thúc lệnh vẽ phác .
Nhập chiều dày đùn là 30 vào ô kích thước : . Sau đó chọn
ta được chi tiết khối chữ nhật như hình vẽ:
Bước tiếp theo là ta cần tạo hốc chữ nhật 30x30 và sâu 28 mm.Tiếp tục dùng
lệnh Extrude vẽ phác hình vuông có các kích thước tương quan như hình
dưới:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 6
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Chọn biểu tượng đồng thời chọn các chế độ như hình vẽ để tạo khối
extrude cắt.
Kết quả:
Kích chọn extrude 2 sau đó chọn lệnh Partern để tạo ra
các khối khác.
Kết quả:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 7
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Tạo hốc nghiêng từ hốc trụ chữ nhật ta vừa tạo trên bằng công cụ Draft .
Lựu chọn mặt phẳng cần làm nghiêng sau đó lựa chọn bề mặt chuẩn nhập góc
nghiêng -8 độ ta được như hình sau:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 8
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Tiếp tục đối với các hốc còn lại ta được kết quả như sau:

Để bo các cạnh ta dùng lệnh Round .
Dùng lệnh shell để loại bỏ các phần còn lại: Phần đế của chi tiết sau khi dùng
lệnh shell:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 9
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Để loại bỏ phần dư ở các cạnh ta dùng lệnh Extrude để cắt .Kết quả cuối cùng
ta được chi tiết như sau:
2.2 Tạo Khuôn
Từ chi tiết trên để tạo khuôn trên và khuôn dưới ta vào file->New xuất hiện
hộp thoại như dưới chọn Mold Cavity để tạo khuôn,
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 10
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Lấy chi tiết vừa mới thiết kế: Mold Mode->Create->Ref Model ->Ok:
Chọn CopyFromExisting-> Ok.
Tạo phôi từ chi tiết trên: Mold Mode->Create->WorkPiece->Manual-> đặt
tên cho khuôn ->Create Features->OK->Porotrusion ->extrude ->Done.
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 11
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Vẽ phác khuôn của chi tiết:
Tạo mặt phân khuôn :
Chọn đồng thời đặt tên cho mặt phân khuôn như hình dưới:
Chọn Add->Revole để vẽ mặt phân khuôn như hình :
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 12
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Khi đã có mặt phân khuôn ta tiến hành tách khuôn trên và khuôn dưới:
MoldVolume-> Split->Done->Chọn mặt phân khuôn đã chọn-> OK.
Sau đó chọn 1 đảo để có thể phân khuôn->Done sell.Tiếp tục ta đặt tên cho
khuôn trên và khuôn dưới >Done .
Tạo 2 khối được extract từ 2 khuôn:
Chọn 2 khuôn trên và dưới đã tách -> OK:

Để mở khuôn:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 13
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
->Done -> Kích chọn phần khuôn dưới hoặc khuôn trên để mở ra-> OK , Sau
đó lựa chọn hướng mở và khoảng cách mở.
->OK. Cuối cùng ta được khuôn dưới và khuôn trên như hình dưới:
Khuôn dưới.
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 14
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Khuôn trên.
3 Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo
3.1-Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi:
Trong chế tạo máy người ta phân biệt 3 dạng sản xuất là:
- Sản xuất đơn chiếc.
- Sản xuất hàng loạt.
- Sản xuất hàng khối.
Vói chi tiết kẹp dao ta chọn dạng sản xuất hàng loạt vừa.
Ta chọn hình dạng phôi như sau:
Hình 2.1: Hình dạng ban đầu của phôi.
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 15
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
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
3.2 Choïn maùy gia coâng:
Từ nguyên công 1 đến nguyên công 7 ta dùng máy phay EMCO CONCEPT

MILL155 có các thông số 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.
- Nguồn cung cấp 400V/50-60Hz.
- Số dao tối đa : 10.
3.3 Lựa chọn nguyên công và các bước gia công.
- Chi tiết trải qua 1 nguyên công.
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 16
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
- Lựa chọn phôi có kích thước 350x220x62 .
Ta chọn các bước công nghệ và trình tự gia công như sau:
Nguyên Công I: Phay mặt đáy.
- Chọn máy phay 3 trục EMCO CONCEPT MILL155
- Đồ gá là eto vạn năng
- Lựa chọn dao là dao phay mặt đầu
- Sau khi gia công bước 1 độ nhám bề mặt nhỏ hơn 2.5 um
Nguyên Công II:
Bước 1 : Phay mặt đầu .
- Chọn máy phay 3 trục EMCO CONCEPT MILL155
- Đồ gá là eto vạn năng
- Lựa chọn dao là dao phay mặt đầu
- Sau khi gia công bước 1 độ nhám bề mặt nhỏ hơn 2.5 um
Bước 2 : Phay mặt bậc kích thước 275x130.

- Chọn máy phay 3 trục EMCO CONCEPT MILL155
- Đồ gá là eto vạn năng
- Lựa chọn dao là dao phay ngón
+ Phay thô : Lượng dư sau khi gia công 0.1mm
+ Phay tinh : Sau khi gia công đạt độ nhám bề mặt nhỏ hơn 2 um , sai số gia
công không vượt quá 0.01 mm
Bước 3 : Phay phá tạo các hốc trụ tròn sâu 28mm .
- Chọn máy phay 3 trục EMCO CONCEPT MILL155
- Đồ gá là eto vạn năng
- Lựa chọn dao là dao phay phá.
+ Phay thô: Lượng dư sau khi gia công 0.08 mm.
+ Phay tinh: Sau khi gia công đạt độ nhám bề mặt nhỏ hơn 1.5 um , sai số
gia công không vượt quá 0.01 mm .
Bước 4 : Phay tạo hốc nghiêng 16 độ .
- Chọn máy phay 3 trục EMCO CONCEPT MILL155
- Đồ gá là eto vạn năng
- Lựa chọn dao là dao đầu cầu.
+ Phay thô : Lượng dư sau khi gia công 0.6
+ Phay bán tinh: Lượng dư sau khi gia công 0.3
+ Phay tinh :
Sau khi gia công đạt độ nhám bề mặt nhỏ hơn 1.5 um , sai số gia công không
vượt quá 0.01 mm
Bước 5: Khoan 4 lỗ
Φ18
.
- Chọn máy phay 3 trục EMCO CONCEPT MILL155
- Đồ gá là eto vạn năng
- Lựa chọn dao là dao khoan Φ18
Bước 6 : Khoan 4 lỗ
Φ10

.
- Chọn máy phay 3 trục EMCO CONCEPT MILL155
- Đồ gá là eto vạn năng
- Sử dụng dao khoan Φ10.
Bước 7 : Phay 4 lỗ
Φ22
và 4 lỗ
Φ21
.
- Chọn máy phay 3 trục EMCO CONCEPT MILL155.
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 17
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
- Đồ gá là eto vạn năng .
- Sử dụng dao phay Φ20.
3.4 Sơ đồ gá dặt và lựa chọn dao gia công
3.4.1 Nguyên công I: Phay mặt đáy.
a Sơ đồ gá đặt và định vị
W
W
F
F
Đồ gá sử dụng là eto kẹp chặt.
b Lựa chọn dao và các thông số để gia công
Bảng thông số Kc:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 18
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực

Lựa chọn dao mảnh hợp kim cứng (c64/milling) ASX445-050A05R.
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 19
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực

Tra bảng thông số cắt gọt của dao đối với vật liệu là Thép các bon (180-
280HB) ta được:
Đường kính dao: D=50mm
Số răng: z=5, lượng cắt dao : fz = 0.1mm/răng , vận tốc cắt: Vc=220m/phút.
Tốc độ quay của trục chính:
.1000
220.1000
1401
. .50
c
c
V
n
D
π π
= = =
(vòng/phút)
Chế độ cắt: V
f
=f
z
.n.Z
n
=0.1x1401x5=700,5 mm/phút.
Công suất cắt:
Theo catologe của misubisi ta có công thức của công suất cắt thực tế của dao:
Vậy Pc=1.8 kW.
3.4.2 Nguyên công II.
3.4.2.1 Phay mặt đầu.
a Sơ đồ gá đặt và định vị

SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 20
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
2
W
W
F
F
Đồ gá sử dụng là eto kẹp chặt.
b Lựa chọn dao và các thông số để gia công
Lựa chọn dao mảnh hợp kim cứng (c64/milling) ASX445-050A05R.
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 21
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Tra bảng thông số cắt gọt của dao đối với vật liệu là Thép các bon (180-
280HB) ta được:
Đường kính dao: D=50mm
Số răng: z=5, lượng cắt dao : fz = 0.1mm/răng , vận tốc cắt: Vc=220m/phút.
Tốc độ quay của trục chính:
.1000
220.1000
1401
. .50
c
c
V
n
D
π π
= = =
(vòng/phút)
Chế độ cắt: V

f
=f
z
.n.Z
n
=0.1x1401x5=700,5 mm/phút.
Công suất cắt:
Theo catologe của misubisi ta có công thức của công suất cắt thực tế của dao:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 22
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Vậy Pc=1.8 kW.
3.4.2.2 Phay mặt bậc kích thước 275x130.
a Sơ đồ dịnh vị
2
W
W
F
F
130
275
b Lựa chọn dao và các thông số để gia công.
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 23
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Chọn dao phay ngón VA-MHD1600(End mill) có :Đường kính D = 16mm
Số răng z =3.
Mặt bậc được chia làm 2 lần gia công:
Gia công thô:
Tốc độ trục chính: chọn n= 850vòng/phút.
Chọn chế độ cắt Vf= 150 mm/phút.
Suy ra:

Vận tốc cắt
. .
850. .16
42.7
1000 1000
c
c
n D
V
π
π
= = =
m/phút.
Lượng cắt dao răng :
150
0.05 /
. 850.3
f
z
V
f mm z
n z
= = =
Thời gian gia cắt:
275
1.83
150
C
f
L

T phut
V
= = =
Lượng ăn dao vòng:
*
r z
f f z=
=0.08*3=0.24 (mm/vòng) Suy ra Kc = 2700
Chiều sâu lớp cắt : ap= 0.5 mm
Bề rộng lớp cắt : ae= 8mm
Lượng dư sau khi gia công thô: 0.5 mm
Công suất cắt:


0.5*8*150*3080
0.04
60*10 ^ 6*0.8
c
P = =
KW
Gia công tinh:
Tốc độ trục chính: chọn n= 1000vòng/phút.
Chọn chế độ cắt Vf= 120 mm/phút.
Suy ra:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 24
Đồ án Công nghệ CAD/CAM GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Vận tốc cắt
. .
1000. .10
50,24

1000 1000
c
c
n D
V
π
π
= = =
m/phút.
Lượng cắt dao răng :
120
0.04 /
. 1000.3
f
z
V
f mm z
n z
= = =
Lượng cắt dao vòng : fr=fz*Z=0,06*3=0,18 suy ra Kc=2700 (Mpa)
Thời gian gia công cơ bản:
275
2.29
120
C
f
L
T phut
V
= = =

Công suất cắt:


0.1*8*120*3080
60*10 ^ 6*0.8
c
P =
= 0.006KW
3.4.2.3 Phay hốc trụ tròn sâu 28 mm
a Sơ đồ định vị:
SVTH:Phùng Văn Hậu Trang: 25