Đồ án công nghệ CAD CAM thiết kế ổ đỡ

Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân
LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật , người ta đã sử dụng những thành
tựu của khoa học vào trong quá trình sản xuất và đời sống.
Cũng như tất cả các ngành khác thì cơ khí đã cùng với sự thích ứng nhanh chóng với
sự phát triển nhanh của khoa học kĩ thuật thì cơ khí đã áp dụng tiến bộ của khoa học ,
kĩ thuật đặc biệt là điều khiển số
Đối với sinh viên cơ khí việc tìm hiểu và tham gia lập trình là việc có ý nghĩa rất lớn
nhằm giúp sinh viên nắm được những kiến thức hiện đại
Cũng như hiều được bản chất của điều khiển số . Vì vậy việc được làm đồ án cad/cam
đã góp phần nâng cao kiến thức cho sinh viên
Trong khuôn khổ đồ án cad/cam này em thực hiện một đề tài về thiết kế chi tiết thân ổ
đỡ . Đề tài có ý nghĩa lớn trong việc trong cuộc sống giúp thiết kế chi tiết ổ đỡ được sử
dụng rộng rãi trong phần lớn các chi tiết cơ khí
Em đã tham khảo tài liệu về phần mềm pro-e và dưới sử hướng dẫn của thầy giáo
Nguyễn Phạm Thế Nhân đã giúp em hoàn thành đồ án này. Việc làm đồ án này
không tránh những sau sót mong được sự góp ý của thầy để giúp em hoàn thiện hơn
trong quá trình làm để đạt kết quả tốt trong học tập và cuộc sống.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Ba

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 1


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Chương 1: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA
SẢN PHẨM
Điều kiện làm việc :

1.1

Ổ đỡ được dùng rất nhiều trong ngành cơ khí dường như là chi tiết không thể thiếu :
máy tiện, máy phay…
Ổ đỡ có chức năng là dùng đỡ các trục mà các trục đó truyền động giữa các cơ cấu với
nhau , tốc độ khác nhau …và thường được dùng với các chi tiết cần . chịu lực hướng
tâm lớn ,..
Ngoài ra ổ đỡ cố định ổ lăn trên các trục , nữa gối đỡ trên dùng để cố định ổ trược
hoặc ổ lăn trên các trục ở những nơi khó lắp ổ hoặc dùng cố định ổ trược trong cơ cấu
trục khuỷa thanh truyền do vậy chi tiết có độ cứng vững khá cao.
Thân ổ đỡ làm việc nhìu môi trường khác nhau đặc biệt là nơi có dầu mỡ, bôi trơn .
1.2 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm:
Phân tích yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm
Khi gia công chi tiết cần đạt những yêu cầu kĩ thuật của chi tiết sau
-

Độ chính xác về kích thước
Độ chính xác về vị trí tương quan
Độ chính xác về hình dạng hình học
Giữa 2 bề mặt đã gia công
+ Giữa 1 bề mặt đã gia công và chưa gia công
+Kích thước giữa 2 mặt không gia công
+Các góc lượn vát mép

-

Độ không song song giữa các lỗ 56 với mặt đáy không vượt quá 0.02/100mm
Độ không vuông góc giữa tâm lỗ và mặt đầu trong khoảng (0.01:0.05)/100mm
bán kính

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 2


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Chương 2: THIẾT KẾ CHI TIẾT BẰNG PHẦN MỀM CAD-CAM
2.1 Giới thiệu chung về phần mềm:
2.1.1 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 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 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.
2.1.2 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.
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 thuât cao,việc ứng dụng công nghệ thông tin vào khuôn mẫu hiện nay theo các
hướng sau:

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 3


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

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.
2.1.3 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 mondun
dùng để thiết kế chi tiết, phân khuôn và lập trình gia công.
- Modul 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. Tuy nhiên do kế thừa các công
cụ vẻ của CAD truyền thống, lại được bổ sung các công cụ tham số hóa,Sketcher
trở thành công cụ vẻ mạnh và rất linh hoạt để tạo ra các bản vẻ kỹ thuật.
- 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).
Thiết kế mô phỏng tách khuôn và gia công.
2.2 Trình tự quá trình thiết kế sản phẩm:
Để vào chương trình chúng ta có thế làm như sau : kích vào biểu tượng dưới
đây ở màn hình

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 4

Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Ta tiến hành chọn vào thư mục mà chúng ta muốn lưu lại để tránh sai sót và lưu không
đúng nơi

Sau đó chúng ta chọn chế độ thiết kế chi tiết dưới dạng 3D và đơn vị với proe- 5.0 thì
chương trình đã mặc định cho chúng ta rồi nên không chọn cũng được bằng cách chọn
file- new và làm như sau

Dựa vào bản vẽ chi tiết thì ta phân chi tiết ra làm 4 modun khác nhau
Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 5


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

1/ Môđun tổng quát khối đặc
2/ Thiết kế nên vòm tròn chính là bề mặt làm việc chủ yếu của chi tiết
3/ Tạo 2 lỗ bậc với đường kính lớn nhất là 30mm
4/ Tạo lỗ với d=14mm
5/ Tạo 2 lỗ ren
Tiến hành thực hiện :
1. Tạo khối đặc tổng quát
Bước 1: Chọn vào biểu tương extrucde ( tạo khối đặc )

mặt phẳng nào đó với tôi sẽ chọn mặt TOP
Bước 2: Vẽ lại hình dạng chi tiết (cad)

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 6


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Điều chỉnh các thông số kích thước cho đúng với bản vẽ

Sau khi hoàn thành bằng dấu tít thì sẽ có hình 3d như sau

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 7


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Kết hợp với lện đối xứng chi tiết qua một mặt phẳng sẽ có khối sau

Bước 3: Dùng lệnh bo các cạnh và góc của chi tiết cho thích hợp với bản vẽ
Chọn round- ghi giá trị góc bo

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 8


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

2. Thiết kế nên vòm tròn chính là bề mặt làm việc chình của ổ đỡ
Bước 1: Cũng tương tự lệnh trên ta dùng extrucde để tạo nên chi tiết
Dùng các lệnh lấy lại chi tiết , vẽ đường tròn cùng tâm, .. để vẽ nên chi tiết như hình
vẽ

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 9


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Bước 2: Dùng lệnh chamfer để tạo nên hình dạng của chi tiết mà ta thiết kế theo
bản vẽ

Với giá trị chamfer bằng= 5mm

Với chamfer với góc 45 và 2mm

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 10


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

3. Tạo 2 lỗ bậc với đường kính lớn nhất là 30mm:
Bước 1: Dùng lệnh hole để tạo lỗ bậc

Chọn vào chế độ thiết kế hốc đó
Vào môi trường sketch để tạo

Sau đó đặt và chọn các mối tương quan vị trí tâm của nó và các mặt phẳng khác

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 11


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Bước 2:
Kết hợp với lệnh đối xứng để tạo nên 2 lỗ của chi tiết

4. Tạo lỗ với d=14mm

Bước 1:
Tạo lỗ có đường kính bằng lệnh extrucde
Đầu tiên ta cần chọn mặt phẳng và vẽ ra đường tròn cần tạo
Lấy mặt phẳng chiếu bằng của chi tiết để dùng làm sketch để tạo nên lỗ và dùng cắt
vật liệu chiều sâu 5mm
Bước 2 : Dùng lệnh đối xứng qua mặt phẳng để tạo nên 2 hốc

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 12


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

5. Tạo 2 lỗ ren :
Dùng lệnh hole để tạo nên ren trong tiêu chuẩn
Bước 1 :chọn lệnh hole và sketch lại hình dạng chi tiết

-

Điền đầy đủ thông tin về ren tiêu chuẩn

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 13


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Bước 2: Chọn và placement để chọn mặt phẳng đặt

Chi tiết hoàn chỉnh .

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 14


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT
3.1. Phân tích đặc điểm và yêu cầu kĩ thuật của bề mặt gia công
Dựa vào bản vẽ chi tiết thân ổ đỡ đã thể hiện hết những dung sai , sai lệch , độ
nhám mà chi tiết mong muốn trong quá trình gia công ta tạo ra được
Vật liệu chế tạo thân ổ đỡ là gang xám 15-32 với độ cứng 170HB
Gang xám là loại với thành phần chủ yếu là sắt và cacbon và một số thành phần khác
như (0.5:4.5)SI, (0.4:0.6)Mn, 0.8P, 0.12S và một số nguyên tố khác không đáng kể
như : Cr, Ni, Al
Gang xám là loại cacbon mà chủ yếu tồn tại dưới dạng grapit dạng tấm và phiến chuỗi
… là loại gang phổ biến được sử dụng rộng rãi trong ngành kĩ thuật
Gang xám có độ bền nén cao , chịu mìa mòn , tính đúc tốt , có góp phần làm giảm
rung động nên được sử dụng rộng rãi
Trong gối đỡ chịu nén là chủ yếu nên chi tiết làm bằng gang xám là thích hợp nhất
+ giới hạn bền kéo k=15(kG/mm2)

+ giới hạn bền uốn u=32(kG/mm2)

Như ta đã biết thì Ra dùng để đánh giá cho các bề mặt có cấp độ nhẳn 6-11 còn Rz
dùng để đánh giá cho các bề mặt có cấp độ nhẳn nằm trong khoảng 12-14 và 1-5
Với Ra là sai lệch trung bình, còn Rz là chiều cao trung bình của profin

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 15


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Với quy ước thì Ra=4Rz. Vì phôi này được tạo bằng phương pháp đúc trong khuôn
kim loại nên bề mặt chi tiết phần lớn có độ nhám đạt mức Rz=40
 Mặt đáy (1): với độ nhám Ra=2.5 thì tra bảng về mối quan hệ giữa cấp độ nhẳn

và độ nhám bề mặt thì bề mặt 1 cần đạt cấp độ 6 để đạt được độ nhám như vậy
thì bước gia công cuối cùng sẽ là phay tinh
 Bề mặt ( 2 )và (3): gia công lỗ bu lông với 30 và 17 với độ nhẳn bóng là

Ra=2.5 tương ứng cấp độ nhẳn bóng 5 thì ta chọn phương pháp gia công là doa
để đạt được độ bóng mong muốn
 Bề mặt( 4), (5) (6): cũng tương tự bề mặt trân thì độ nhám cần xác định là

Ra=2.5 thì phương pháp cuối là phay tinh
 Bề mặt (7) là mặt vòm với Ra=2.5 thì phương pháp cuối cùng để đạt được cấp
độ chính xác 4 bằng phương pháp doa

3.2. Chọn máy và các thông số kỹ thuật của máy
a)Lựa chợn máy phay : EMCO CONCEPTMILL- 450

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

[mm]

×
700 520

Bàn máy và dao
Kích thước bàn máy

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 16


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Thời gian thay dao

s

8.2

Đường kính dao lớn nhất

[mm]

80

Chiều dài lớn nhất của dao

[mm]

250

kW

13

Thông số khác
Công suất máy
Tốc độ quay trục chính
Nguồn cung cấp
Tổng trọng lượng máy

[v/ph]

50 ÷10000

[V,Hz]

450V,50/60Hz

[Kg]

Số trục

4000
3

Các hệ điều khiển dùng trong máy

Fanuc/Siemens/
Heidenhain

3.3 Nguyên công và bước công nghệ trong từng nguyên công:
1. Lần gá 1: Phay mặt đáy
2. Lần gá 2,3: Phay 2 bề mặt bên
3. Lần gá 4:
+ Bước 1: Phay, doa lỗ bậc ø30 và ø17
+ Bước 2: Phay bề mặt trên cùng của chi tiết
+ Bước 3 : Khoan, toa rô lỗ ren M10
+ Bước 4: Phay bề mặt bậc
4. Lần gá 5 : Phay , doa bề mặt trụ ø56
Chi tiết này là chi tiết dạng hộp để tạo nên chuẩn tinh chính là bề mặt ngoài của nó và
2 lỗ vuông góc bề mặt của nó là chuẩn tinh phụ của chi tiết… vì vậy thứ tự các nguyên
công được sắp xếp như vậy

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 17


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

 Lần gá 1: Phay mặt đáy

- Để phay thô mặt (1)đạt cấp độ ,
- Sau đó phay tinh bề mặt (1) đạt độ bóng 6 và kích thước 210

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 18


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

 Lần gá 2,3 : Phay 2 mặt bên số 6

- Phay thô để độ bóng đạt cấp độ (3-4), sau đó phay tinh để đạt cấp độ 6
(Ra=2.5), đạt kích thước 560.5

 Lần gá 4 :
-

Bước 1 : Khoan , phay lỗ bậc
Có các bước gia công sẽ là khoan và doa để đạt được kích thước 26, 29, đạt độ
bóng 6

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 19


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Bước 2 : Phay mặt trên
- Phay thô đạt cấp độ bóng 3-4, sau đó phay tinh đạt độ bóng 6

Bước 4 : Gia công lỗ bắt bulong M10
- Khoan thô đạt cấp độ bóng 3-4 sau đó khoét để tạo độ bóng 5 và ta rô ren

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 20


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

-

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Bước 5 : Phay mặt bậc
Phay thô để độ bóng đạt cấp độ (3-4), sau đó phay tinh để đạt cấp độ 6
(Ra=2.5), đạt kích thước 5mm

 Lần gá 5:
- Gia công bề trụ bằng phương pháp phay và doa .

3.4 Lựa chọn dao từng bước công nghệ, nguyên công:
Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 21

Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

3.4.1. Các định nghĩa và cách tính chế độ cắt
n=RBM: tốc độ quay của trục chính (vòng / phút)
ae: chiều rộng cắt mm/ chiều sâu cắt
ap: chiều sâu cắt mm/ chiều sâu cắt
Dc: đường kính dao (mm)
f: bước tiến mỗi vòng( mm/ vòng )
fz : bước tiến mỗi răng ( mm/ răng )
zn: số răng
Vc: tốc độ cắt (m/ phút)
Vf: tốc độ ăn dao (mm/ phút )
Các công thức tính :
n= ; vf= ; f=z.n.fz
3.4.2 Phay thô và tinh mặt đáy của chi tiết
dựa vào catalog dao của hãng seco để chọn dao gia công và chế độ cắt cho thích hợp

Tiến hành chọn dao Octomill-07S

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

220.43-07s

Trang 22


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

Tiến hành tra chế độ cắt của dao để đạt được mức độ nhám mà ta mong muốn trong
các lần gia công

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 23


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

 Phay thô

Khi gia công thô chi tiết ta nên chọn chế độ chạy dao dựa vào cấp độ phủ MP1500
-Thì fzthô=0.4mm/ răng , a=0.5D=32mm
-Vận tốc cắt sẽ là Vc=180m / phút
- Tốc độ quay của trục chính

n=

Vc.1000
π .D1

=(180.1000)/(3,14.63)=910 vòn g / phút

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 24


Đồ án Công Nghệ CAD/CAM

GVHD: Nguyễn Phạm Thế Nhân

- Vận tốc chạy dao: vfthô=fz.n.z=0.4.910.4=1456 mm/ phút
Lượng dư gia công thô =0.5mm
 Phay tinh

Cũng tương tự gia công thô , gia công tinh cũng chọn dao như thế chỉ khác ở chế độ
cắt để đạt độ bóng cao hơn
-Thì fztinh=0.1mm/ răng, a=0.5D=32mm
-Vận tốc cắt sẽ là Vc=285m / phút
- Tốc độ quay của trục chính

n=

Vc.1000
π .D1

=(285.1000)/(3,14.63)=1441 vòn g / phút

- Vận tốc chạy dao: vfthô=fz.n.z=0.1.1441.4=576.4 mm/ phút
3.4.3 Phay 2 mặt bên của chi tiết
Tương tự như phay mặt đầu ở trên ta chọn dao và chế độ cắt của việc phay thô và tinh
tương tự.
3.4.4 Gia công lỗ bậc

Bước 1: Khoan lỗ có 17mm

Nguyễn Ngọc Ba-Lớp 11C1C

Trang 25