ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHẾ TẠO MÁY: Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ CADCAMCNC trong thiết kế và gia công cơ khí
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (25.13 MB, 125 trang )
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Ưu điểm của đồ án
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………
2. Nhược điểm của đồ án
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………….
3. Kết luận
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………
Đánh giá
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2015
………...
Giáo viên hướng dẫn
TS. Trương Hoành Sơn
GVHD: TS.
1
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
1. Ưu điểm của đồ án
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………
2. Nhược điểm của đồ án
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………
3. Kết luận
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………
Đánh giá
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2015
………...
Giáo viên duyệt
ThS. Phùng Xuân Lan
GVHD: TS.
2
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
MỤC LỤC
Trang
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.........................................................1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.........................................................1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT...................................................................2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT...................................................................2
MỤC LỤC....................................................................................................................3
MỤC LỤC....................................................................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG TÍNH.......................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG TÍNH.......................................................7
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT....................................................................................18
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT....................................................................................18
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................18
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................18
PHẦN I:...................................................................................................................... 20
PHẦN I:...................................................................................................................... 20
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀ PHẦN MỀM CAD/ CAM 20
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀ PHẦN MỀM CAD/ CAM 20
CHƯƠNG 1:..............................................................................................................20
CHƯƠNG 1:..............................................................................................................20
TỔNG QUAN CAD/CAM – CNC............................................................................20
TỔNG QUAN CAD/CAM – CNC............................................................................20
1.1. Ứng dụng Công nghệ thông tin trong lĩnh vực cơ khí..................................20
1.2. Tổng quan về CAD/CAM...............................................................................20
1.3. Tổng quan về CNC.............................................................................................21
CHƯƠNG 2:..............................................................................................................24
CHƯƠNG 2:..............................................................................................................24
NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CAD TRONG THIẾT KẾ BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY
...................................................................................................................................... 24
NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CAD TRONG THIẾT KẾ BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY
...................................................................................................................................... 24
GVHD: TS.
3
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
2.1 Giới thiệu phần mềm CAD/CAM – CNC Unigraphic NX 10.0....................24
2.2. Thiết kế với phần mềm NX10.0.....................................................................29
2.2.1. Bắt đầu với NX10.0...................................................................................29
2.2.2. Thiết kế SOLID..........................................................................................30
2.2.3 Thiết kế Surface..........................................................................................32
2.3. Lập trình CAM...............................................................................................35
PHẦN II:....................................................................................................................42
PHẦN II:....................................................................................................................42
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG
SẢN PHẨM CƠ KHÍ.................................................................................................42
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG
SẢN PHẨM CƠ KHÍ.................................................................................................42
CHƯƠNG 3:..............................................................................................................42
CHƯƠNG 3:..............................................................................................................42
GIỚI THIỆU VỀ TUABIN THỦY LỰC VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ BAN ĐẦU
...................................................................................................................................... 42
GIỚI THIỆU VỀ TUABIN THỦY LỰC VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ BAN ĐẦU
...................................................................................................................................... 42
3.1. Giới thiệu về bánh xe công tác tuabin thủy lực............................................42
3.2. Các thông số thiết kế BXCT tuabin phản kích tâm trục..............................43
CHƯƠNG 4:..............................................................................................................46
CHƯƠNG 4:..............................................................................................................46
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM THIẾT KẾ BÁNH XE CÔNG TÁC
TUABIN THỦY LỰC................................................................................................46
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM THIẾT KẾ BÁNH XE CÔNG TÁC
TUABIN THỦY LỰC................................................................................................46
4.1. Phương pháp thiết kế......................................................................................46
4.2. Bắt đầu thiết kế...............................................................................................46
Thực hiện lệnh Extrude chọn mục Subtract và chọn giá trị là 25:........................61
Thực hiện lệnh Extrude chọn mục Subtract và chọn giá trị là 25:........................61
CHƯƠNG 5:..............................................................................................................61
CHƯƠNG 5:..............................................................................................................61
GVHD: TS.
4
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH XE CÔNG TÁC
TUABIN THỦY LỰC................................................................................................61
THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH XE CÔNG TÁC
TUABIN THỦY LỰC................................................................................................61
5.1. Phân tích chức năng làm việc của Bánh xe công tác tua bin thủy lực........61
5.2. Phân tích tính công nghệ của bánh xe công tác tuabin thủy lực.................61
5.3. Xác định dạng sản xuất của bánh xe công tác tuabin thủy lực....................62
5.3.1. Số lượng sản xuất......................................................................................62
5.3.2. Trọng lượng của chi tiết............................................................................63
5.4. Chọn phương pháp chế tạo phôi....................................................................63
5.5. Bản vẽ chi tiết lồng phôi.................................................................................65
5.6. Qui trình công nghệ chế tạo bánh xe công tác tuabin thủy lực...................65
5.6.1. Chọn chuẩn định vị....................................................................................65
5.6.2. Thứ tự các nguyên công.............................................................................66
5.6.3. Sơ đồ nguyên công gia công bánh xe công tác tuabin thủy lực.................67
5.6.3.1. Nguyên công I: Chuẩn bị phôi...............................................................67
5.6.3.2. Nguyên công II: Tiện thô mặt đầu và mặt trụ Ø490..............................50
5.6.3.3. Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, mặt trụ Ø350, tiện thô lỗ Ø85......51
5.6.3.4. Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490...........................52
5.6.3.5. Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và tiện tinh lỗ Ø85..............53
5.6.3.6. Nguyên công VI: Tiện biên dạng phôi...................................................54
5.6.3.7. Nguyên công VII: Khoét, doa lỗ Ø60....................................................55
5.6.3.8. Nguyên công VIII: Xọc rãnh then..........................................................56
5.6.3.9. Nguyên công IX: Phay trên máy CNC...................................................57
5.6.3.10. Nguyên công X: Kiểm tra độ đảo các bề mặt trụ................................58
5.6.3.11. Nguyên công XI: Mạ............................................................................59
5.6.3.12. Nguyên công XII: Cân bằng động.......................................................59
5.6.3.13. Nguyên công XIII: Bảo quản và nhập kho..........................................60
5.7. Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại......60
5.7.1. Tính lượng dư cho bề mặt Ø60+0,03........................................................60
5.7.2. Tra lượng dư cho các nguyên công còn lại................................................65
5.8. Tính toán chế độ cắt cho nguyên công thiết kế đồ gá. Tra chế độ cắt cho
các nguyên công còn lại..........................................................................................66
5.8.1. Tính toán chế độ cắt nguyên công khoét, doa lỗ Ø60................................66
5.8.2. Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại..............................................70
5.8.2.1. Nguyên công II: tiện thô mặt đầu và mặt trụ Ø490..............................70
5.8.2.2. Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, trụ Ø350 và tiện thô lỗ Ø85........71
5.8.2.3. Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490..........................74
5.8.3.4. Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và lỗ Ø85............................75
GVHD: TS.
5
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
5.8.3.5. Nguyên công V: Tiện biên dạng phôi...................................................77
5.8.3.6. Nguyên công VIII: Xọc rãnh then.........................................................78
5.8.3.7. Nguyên công IX: Phay trên máy CNC.................................................79
5.9. Tính thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công...................................80
5.9.1. Nguyên công II: Tiện mặt đầu, trụ Ø490...................................................81
5.9.2. Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, mặt trụ Ø350, tiện thô lỗ Ø85...........82
5.9.3. Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490................................83
5.9.4. Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và tiện tinh lỗ Ø85....................84
5.9.5. Nguyên công VI: Tiện biên dạng...............................................................84
5.9.6. Nguyên công VII: Khoét, doa lỗ Ø60.........................................................84
5.9.7. Nguyên công VIII: Xọc rãnh then..............................................................85
5.9.8. Nguyên công IX: Phay trên máy CNC.......................................................86
5.10. Tính toán và thiết kế đồ gá...........................................................................86
5.10.1. Tính toán và thiết kế đồ gá khoét, doa.....................................................86
5.10.1.1. Sơ đồ gá đặt..........................................................................................86
5.10.1.2. Tính lực kẹp W.....................................................................................87
5.10.1.3. Chọn cơ cấu kẹp chặt...........................................................................87
5.10.1.4. Tính sai số chế tạo đồ gá......................................................................88
5.10.1.5. Nghiệm bền cơ cấu...............................................................................89
5.10.1.6. Cơ cấu dẫn hướng của đồ gá................................................................89
5.10.1.7. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá................................................................90
5.10.2. Tính toán và thiết kế đồ gá phay CNC.....................................................90
5.10.2.1. Sơ đồ gá đặt..........................................................................................90
5.10.2.2. Tính lực kẹp W.....................................................................................91
5.10.2.3. Chọn cơ cấu kẹp...................................................................................92
5.10.2.4. Tính sai số đồ gá...................................................................................92
5.10.2.5. Cơ cấu so dao........................................................................................93
5.10.2.6. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá................................................................93
KẾT LUẬN..............................................................................................................105
KẾT LUẬN..............................................................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................106
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................106
GVHD: TS.
6
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG TÍNH
Trang
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.........................................................1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT...................................................................2
MỤC LỤC....................................................................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG TÍNH.......................................................7
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT....................................................................................18
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................18
PHẦN I:...................................................................................................................... 20
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀ PHẦN MỀM CAD/ CAM 20
CHƯƠNG 1:..............................................................................................................20
TỔNG QUAN CAD/CAM – CNC............................................................................20
1.1. Ứng dụng Công nghệ thông tin trong lĩnh vực cơ khí..................................20
1.2. Tổng quan về CAD/CAM...............................................................................20
1.3. Tổng quan về CNC.............................................................................................21
CHƯƠNG 2:..............................................................................................................24
NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CAD TRONG THIẾT KẾ BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY
...................................................................................................................................... 24
2.1 Giới thiệu phần mềm CAD/CAM – CNC Unigraphic NX 10.0....................24
Hình 2.1: Phần mềm Unigraphics NX..................................................24
Hình 2.2: Modul Modeling trong NX...................................................25
Hình 2.3: Modul Shape Studio trong NX.............................................25
Hình 2.4: Modul Sheet Metal trong NX...............................................26
Hình 2.5: Modul Assembly trong NX...................................................26
Hình 2.6: Modul Synchronous Modeling trong NX............................26
Hình 2.7: Modul Drafting trong NX.....................................................27
Hình 2.8: Modul Manufacturing trong NX..........................................27
Hình 2.9: Modul Mold Wizard trong NX.............................................28
Hình 2.10: Modul Progressive Die Wizard trong NX..........................28
Hình 2.11: Modul NX Human trong NX..............................................28
Hình 2.12: Modul Weld Assistant trong NX........................................29
2.2. Thiết kế với phần mềm NX10.0.....................................................................29
2.2.1. Bắt đầu với NX10.0...................................................................................29
Hình 2.13: Khởi động vào phần mềm...................................................29
2.2.2. Thiết kế SOLID..........................................................................................30
GVHD: TS.
7
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
Hình 2.14: Tạo môi trường thiết kế......................................................30
Hình 2.15: Tạo Sketch mới....................................................................30
Hình 2.16: Các lệnh trong Sketch.........................................................30
Hình 2.17: Hiệu chỉnh đối tượng...........................................................31
Hình 2.18: Mô hình hóa 3D...................................................................31
Hình 2.19: Các lệnh khác.......................................................................31
Hình 2.20: Thực hiện lệnh Pattern.......................................................32
2.2.3 Thiết kế Surface..........................................................................................32
Hình 2.21: Các lệnh thiết kế Surface....................................................32
Hình 2.22: Thực hiện lệnh Studio Surface...........................................33
Hình 2.23: Thực hiện lệnh Through Curve Mesh...............................33
Hình 2.24: Thực hiện lệnh Swept..........................................................33
Hình 2.25: Thực hiện lệnh Law Extension...........................................34
Hình 2.26: Thực hiện các lệnh N-Sided Surface..................................34
Hình 2.27: Thực hiện lệnh Trim and Extend.......................................35
Hình 2.28: Thực hiện Trim Street........................................................35
2.3. Lập trình CAM...............................................................................................35
Hình 2.29: Tạo môi trường lập trình CAM..........................................36
Hình 2.30: Chi tiết gia công...................................................................36
Hình 2.31: Môi trường lập trình CAM.................................................36
Hình 2.32: Định dạng phôi....................................................................37
Hình 2.33: Lựa chọn gốc phôi...............................................................37
Hình 2.34: Thiết lập mặt phẳng an toàn...............................................37
Hình 2.35: Khởi tạo dao........................................................................38
Hình 2.36: Chiến lược gia công.............................................................38
Hình 2.37: Chọn vùng cắt......................................................................39
Hình 2.38: Chọn chiều sâu Cut.............................................................39
Hình 2.39: Tính toán thông số cắt.........................................................39
Hình 2.40: Tính toán đường chạy dao..................................................40
Hình 2.41: Mô phỏng quá trình gia công.............................................40
Hình 2.42: Chương trình gia công........................................................41
PHẦN II:....................................................................................................................42
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG
SẢN PHẨM CƠ KHÍ.................................................................................................42
CHƯƠNG 3:..............................................................................................................42
GIỚI THIỆU VỀ TUABIN THỦY LỰC VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ BAN ĐẦU
...................................................................................................................................... 42
3.1. Giới thiệu về bánh xe công tác tuabin thủy lực............................................42
3.2. Các thông số thiết kế BXCT tuabin phản kích tâm trục..............................43
GVHD: TS.
8
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
CHƯƠNG 4:..............................................................................................................46
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM THIẾT KẾ BÁNH XE CÔNG TÁC
TUABIN THỦY LỰC................................................................................................46
4.1. Phương pháp thiết kế......................................................................................46
Hình 4.1: Bản vẽ chi tiết BXCT Tuabin Thủy lực...............................46
4.2. Bắt đầu thiết kế...............................................................................................46
Hình 4.2: Khởi tạo môi trường thiết kế................................................47
Hình 4.3: Môi trường làm việc..............................................................47
Hình 4.4 Tạo Sketch mới.......................................................................47
Hình 4.5: Thực hiện lệnh Revolve.........................................................48
Hình 4.6: Nhập điểm..............................................................................48
Hình 4.7: Các điểm trên kính lớn.........................................................49
Hình 4.8: Tạo Studio Spline..................................................................49
Hình 4.9: Các Spline trên kính lớn.......................................................49
Hình 4.10: Tạo Studio Surface..............................................................50
Hình 4.11: Nhập điểm cho cánh nhỏ.....................................................50
Hình 4.12: Tạo các Studio Spline..........................................................50
Hình 4.13: Tạo Studio Surface..............................................................51
Hình 4.14: Thực hiện lệnh Trim and Extend.......................................51
Hình 4.15: Thực hiện lệnh Trim and Extend với cánh nhỏ................51
Hình 4.16: Thực hiện lệnh Thicken......................................................52
Hình 4.17: Thực hiện lệnh Thicken với cánh nhỏ................................52
Hình 4.18: Vẽ hình tròn trên Sketch.....................................................52
Hình 4.19: Thực hiện lệnh Extrude......................................................53
Hình 4.20: Tạo khối cánh lớn................................................................53
Hình 4.21: Tạo khối cánh nhỏ...............................................................53
Hình 4.22: Thực hiện lệnh Trim Body..................................................54
Hình 4.23: Thực hiện góc lượn..............................................................55
Hình 4.24: Thực hiện các góc lượn khác..............................................59
Hình 4.25: Thực hiện lệnh Pattern Geometry......................................59
Hình 4.26: Tạo Sketch mới....................................................................60
Hình 4.27: Thực hiện lệnh Extrude......................................................60
Hình 4.28: Tạo Sketch mới....................................................................60
Thực hiện lệnh Extrude chọn mục Subtract và chọn giá trị là 25:........................61
Hình 4.29: Thực hiện lệnh Extrude......................................................61
CHƯƠNG 5:..............................................................................................................61
THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH XE CÔNG TÁC
TUABIN THỦY LỰC................................................................................................61
5.1. Phân tích chức năng làm việc của Bánh xe công tác tua bin thủy lực........61
GVHD: TS.
9
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
5.2. Phân tích tính công nghệ của bánh xe công tác tuabin thủy lực.................61
5.3. Xác định dạng sản xuất của bánh xe công tác tuabin thủy lực....................62
5.3.1. Số lượng sản xuất......................................................................................62
5.3.2. Trọng lượng của chi tiết............................................................................63
5.4. Chọn phương pháp chế tạo phôi....................................................................63
Hình 5.1: Bản vẽ khuôn đúc..................................................................64
5.5. Bản vẽ chi tiết lồng phôi.................................................................................65
Hình 5.2: Chi tiết lồng phôi...................................................................65
5.6. Qui trình công nghệ chế tạo bánh xe công tác tuabin thủy lực...................65
5.6.1. Chọn chuẩn định vị....................................................................................65
5.6.2. Thứ tự các nguyên công.............................................................................66
5.6.3. Sơ đồ nguyên công gia công bánh xe công tác tuabin thủy lực.................67
5.6.3.1. Nguyên công I: Chuẩn bị phôi...............................................................67
5.6.3.2. Nguyên công II: Tiện thô mặt đầu và mặt trụ Ø490..............................50
Hình 5.3: Sơ đồ gá đặt nguyên công II.................................................50
5.6.3.3. Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, mặt trụ Ø350, tiện thô lỗ Ø85......51
Hình 5.4: Sơ đồ gá đặt nguyên công III................................................51
5.6.3.4. Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490...........................52
Hình 5.5: Sơ đồ gá đặt nguyên công IV................................................52
5.6.3.5. Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và tiện tinh lỗ Ø85..............53
Hình 5.6: Sơ đồ gá đặt nguyên công V..................................................53
5.6.3.6. Nguyên công VI: Tiện biên dạng phôi...................................................54
Hình 5.7: Sơ đồ gá đặt nguyên công VI................................................54
5.6.3.7. Nguyên công VII: Khoét, doa lỗ Ø60....................................................55
Hình 5.8: Sơ đồ gá đặt nguyên công VII..............................................55
5.6.3.8. Nguyên công VIII: Xọc rãnh then..........................................................56
Hình 5.9: Sơ đồ gá đặt nguyên công VIII.............................................56
5.6.3.9. Nguyên công IX: Phay trên máy CNC...................................................57
Hình 5.10: Sơ đồ gá đặt nguyên công IX..............................................57
5.6.3.10. Nguyên công X: Kiểm tra độ đảo các bề mặt trụ................................58
Hình 5.11: Sơ đồ kiểm tra nguyên công X............................................58
5.6.3.11. Nguyên công XI: Mạ............................................................................59
5.6.3.12. Nguyên công XII: Cân bằng động.......................................................59
Hình 5.12: Cân bằng động.....................................................................59
5.6.3.13. Nguyên công XIII: Bảo quản và nhập kho..........................................60
5.7. Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại......60
5.7.1. Tính lượng dư cho bề mặt Ø60+0,03........................................................60
5.7.2. Tra lượng dư cho các nguyên công còn lại................................................65
5.8. Tính toán chế độ cắt cho nguyên công thiết kế đồ gá. Tra chế độ cắt cho
các nguyên công còn lại..........................................................................................66
GVHD: TS.
10
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
5.8.1. Tính toán chế độ cắt nguyên công khoét, doa lỗ Ø60................................66
Hình 5.13: Sơ đồ gá đặt nguyên công khoét, doa.................................66
5.8.2. Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại..............................................70
5.8.2.1. Nguyên công II: tiện thô mặt đầu và mặt trụ Ø490..............................70
5.8.2.2. Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, trụ Ø350 và tiện thô lỗ Ø85........71
5.8.2.3. Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490..........................74
5.8.3.4. Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và lỗ Ø85............................75
5.8.3.5. Nguyên công V: Tiện biên dạng phôi...................................................77
5.8.3.6. Nguyên công VIII: Xọc rãnh then.........................................................78
5.8.3.7. Nguyên công IX: Phay trên máy CNC.................................................79
5.9. Tính thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công...................................80
5.9.1. Nguyên công II: Tiện mặt đầu, trụ Ø490...................................................81
5.9.2. Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, mặt trụ Ø350, tiện thô lỗ Ø85...........82
5.9.3. Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490................................83
5.9.4. Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và tiện tinh lỗ Ø85....................84
5.9.5. Nguyên công VI: Tiện biên dạng...............................................................84
5.9.6. Nguyên công VII: Khoét, doa lỗ Ø60.........................................................84
5.9.7. Nguyên công VIII: Xọc rãnh then..............................................................85
5.9.8. Nguyên công IX: Phay trên máy CNC.......................................................86
5.10. Tính toán và thiết kế đồ gá...........................................................................86
5.10.1. Tính toán và thiết kế đồ gá khoét, doa.....................................................86
5.10.1.1. Sơ đồ gá đặt..........................................................................................86
Hình 5.14: Sơ đồ đặt lực nguyên công khoét, doa................................86
5.10.1.2. Tính lực kẹp W.....................................................................................87
5.10.1.3. Chọn cơ cấu kẹp chặt...........................................................................87
Hình 5.15: Cơ cấu kẹp chặt nguyên công khoét, doa...........................88
Hình 5.16: Mỏ kẹp..................................................................................88
5.10.1.4. Tính sai số chế tạo đồ gá......................................................................88
5.10.1.5. Nghiệm bền cơ cấu...............................................................................89
5.10.1.6. Cơ cấu dẫn hướng của đồ gá................................................................89
Hình 5.17: Bạc dẫn.................................................................................90
5.10.1.7. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá................................................................90
5.10.2. Tính toán và thiết kế đồ gá phay CNC.....................................................90
5.10.2.1. Sơ đồ gá đặt..........................................................................................90
Hình 5.18: Sơ đồ đặt lực nguyên công phay.........................................90
5.10.2.2. Tính lực kẹp W.....................................................................................91
5.10.2.3. Chọn cơ cấu kẹp...................................................................................92
Hình 5.19: Cơ cấu kẹp...........................................................................92
5.10.2.4. Tính sai số đồ gá...................................................................................92
5.10.2.5. Cơ cấu so dao........................................................................................93
5.10.2.6. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá................................................................93
GVHD: TS.
11
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
KẾT LUẬN..............................................................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................106
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.........................................................1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT...................................................................2
MỤC LỤC....................................................................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG TÍNH.......................................................7
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT....................................................................................18
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................18
PHẦN I:...................................................................................................................... 20
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀ PHẦN MỀM CAD/ CAM 20
CHƯƠNG 1:..............................................................................................................20
TỔNG QUAN CAD/CAM – CNC............................................................................20
1.1. Ứng dụng Công nghệ thông tin trong lĩnh vực cơ khí..................................20
1.2. Tổng quan về CAD/CAM...............................................................................20
1.3. Tổng quan về CNC.............................................................................................21
CHƯƠNG 2:..............................................................................................................24
NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CAD TRONG THIẾT KẾ BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY
...................................................................................................................................... 24
2.1 Giới thiệu phần mềm CAD/CAM – CNC Unigraphic NX 10.0....................24
Hình 2.1: Phần mềm Unigraphics NX..................................................24
Hình 2.2: Modul Modeling trong NX...................................................25
Hình 2.3: Modul Shape Studio trong NX.............................................25
Hình 2.4: Modul Sheet Metal trong NX...............................................26
Hình 2.5: Modul Assembly trong NX...................................................26
Hình 2.6: Modul Synchronous Modeling trong NX............................26
Hình 2.7: Modul Drafting trong NX.....................................................27
Hình 2.8: Modul Manufacturing trong NX..........................................27
Hình 2.9: Modul Mold Wizard trong NX.............................................28
Hình 2.10: Modul Progressive Die Wizard trong NX..........................28
Hình 2.11: Modul NX Human trong NX..............................................28
Hình 2.12: Modul Weld Assistant trong NX........................................29
2.2. Thiết kế với phần mềm NX10.0.....................................................................29
GVHD: TS.
12
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
2.2.1. Bắt đầu với NX10.0...................................................................................29
Hình 2.13: Khởi động vào phần mềm...................................................29
2.2.2. Thiết kế SOLID..........................................................................................30
Hình 2.14: Tạo môi trường thiết kế......................................................30
Hình 2.15: Tạo Sketch mới....................................................................30
Hình 2.16: Các lệnh trong Sketch.........................................................30
Hình 2.17: Hiệu chỉnh đối tượng...........................................................31
Hình 2.18: Mô hình hóa 3D...................................................................31
Hình 2.19: Các lệnh khác.......................................................................31
Hình 2.20: Thực hiện lệnh Pattern.......................................................32
2.2.3 Thiết kế Surface..........................................................................................32
Hình 2.21: Các lệnh thiết kế Surface....................................................32
Hình 2.22: Thực hiện lệnh Studio Surface...........................................33
Hình 2.23: Thực hiện lệnh Through Curve Mesh...............................33
Hình 2.24: Thực hiện lệnh Swept..........................................................33
Hình 2.25: Thực hiện lệnh Law Extension...........................................34
Hình 2.26: Thực hiện các lệnh N-Sided Surface..................................34
Hình 2.27: Thực hiện lệnh Trim and Extend.......................................35
Hình 2.28: Thực hiện Trim Street........................................................35
2.3. Lập trình CAM...............................................................................................35
Hình 2.29: Tạo môi trường lập trình CAM..........................................36
Hình 2.30: Chi tiết gia công...................................................................36
Hình 2.31: Môi trường lập trình CAM.................................................36
Hình 2.32: Định dạng phôi....................................................................37
Hình 2.33: Lựa chọn gốc phôi...............................................................37
Hình 2.34: Thiết lập mặt phẳng an toàn...............................................37
Hình 2.35: Khởi tạo dao........................................................................38
Hình 2.36: Chiến lược gia công.............................................................38
Hình 2.37: Chọn vùng cắt......................................................................39
Hình 2.38: Chọn chiều sâu Cut.............................................................39
Hình 2.39: Tính toán thông số cắt.........................................................39
Hình 2.40: Tính toán đường chạy dao..................................................40
Hình 2.41: Mô phỏng quá trình gia công.............................................40
Hình 2.42: Chương trình gia công........................................................41
PHẦN II:....................................................................................................................42
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG
SẢN PHẨM CƠ KHÍ.................................................................................................42
CHƯƠNG 3:..............................................................................................................42
GIỚI THIỆU VỀ TUABIN THỦY LỰC VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ BAN ĐẦU
...................................................................................................................................... 42
GVHD: TS.
13
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
3.1. Giới thiệu về bánh xe công tác tuabin thủy lực............................................42
3.2. Các thông số thiết kế BXCT tuabin phản kích tâm trục..............................43
CHƯƠNG 4:..............................................................................................................46
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM THIẾT KẾ BÁNH XE CÔNG TÁC
TUABIN THỦY LỰC................................................................................................46
4.1. Phương pháp thiết kế......................................................................................46
Hình 4.1: Bản vẽ chi tiết BXCT Tuabin Thủy lực...............................46
4.2. Bắt đầu thiết kế...............................................................................................46
Hình 4.2: Khởi tạo môi trường thiết kế................................................47
Hình 4.3: Môi trường làm việc..............................................................47
Hình 4.4 Tạo Sketch mới.......................................................................47
Hình 4.5: Thực hiện lệnh Revolve.........................................................48
Hình 4.6: Nhập điểm..............................................................................48
Hình 4.7: Các điểm trên kính lớn.........................................................49
Hình 4.8: Tạo Studio Spline..................................................................49
Hình 4.9: Các Spline trên kính lớn.......................................................49
Hình 4.10: Tạo Studio Surface..............................................................50
Hình 4.11: Nhập điểm cho cánh nhỏ.....................................................50
Hình 4.12: Tạo các Studio Spline..........................................................50
Hình 4.13: Tạo Studio Surface..............................................................51
Hình 4.14: Thực hiện lệnh Trim and Extend.......................................51
Hình 4.15: Thực hiện lệnh Trim and Extend với cánh nhỏ................51
Hình 4.16: Thực hiện lệnh Thicken......................................................52
Hình 4.17: Thực hiện lệnh Thicken với cánh nhỏ................................52
Hình 4.18: Vẽ hình tròn trên Sketch.....................................................52
Hình 4.19: Thực hiện lệnh Extrude......................................................53
Hình 4.20: Tạo khối cánh lớn................................................................53
Hình 4.21: Tạo khối cánh nhỏ...............................................................53
Hình 4.22: Thực hiện lệnh Trim Body..................................................54
Hình 4.23: Thực hiện góc lượn..............................................................55
Hình 4.24: Thực hiện các góc lượn khác..............................................59
Hình 4.25: Thực hiện lệnh Pattern Geometry......................................59
Hình 4.26: Tạo Sketch mới....................................................................60
Hình 4.27: Thực hiện lệnh Extrude......................................................60
Hình 4.28: Tạo Sketch mới....................................................................60
Thực hiện lệnh Extrude chọn mục Subtract và chọn giá trị là 25:........................61
Hình 4.29: Thực hiện lệnh Extrude......................................................61
CHƯƠNG 5:..............................................................................................................61
GVHD: TS.
14
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH XE CÔNG TÁC
TUABIN THỦY LỰC................................................................................................61
5.1. Phân tích chức năng làm việc của Bánh xe công tác tua bin thủy lực........61
5.2. Phân tích tính công nghệ của bánh xe công tác tuabin thủy lực.................61
5.3. Xác định dạng sản xuất của bánh xe công tác tuabin thủy lực....................62
5.3.1. Số lượng sản xuất......................................................................................62
5.3.2. Trọng lượng của chi tiết............................................................................63
5.4. Chọn phương pháp chế tạo phôi....................................................................63
Hình 5.1: Bản vẽ khuôn đúc..................................................................64
5.5. Bản vẽ chi tiết lồng phôi.................................................................................65
Hình 5.2: Chi tiết lồng phôi...................................................................65
5.6. Qui trình công nghệ chế tạo bánh xe công tác tuabin thủy lực...................65
5.6.1. Chọn chuẩn định vị....................................................................................65
5.6.2. Thứ tự các nguyên công.............................................................................66
Bảng 5.1: Thứ tự nguyên công...............................................................66
5.6.3. Sơ đồ nguyên công gia công bánh xe công tác tuabin thủy lực.................67
5.6.3.1. Nguyên công I: Chuẩn bị phôi...............................................................67
5.6.3.2. Nguyên công II: Tiện thô mặt đầu và mặt trụ Ø490..............................50
Hình 5.3: Sơ đồ gá đặt nguyên công II.................................................50
5.6.3.3. Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, mặt trụ Ø350, tiện thô lỗ Ø85......51
Hình 5.4: Sơ đồ gá đặt nguyên công III................................................51
5.6.3.4. Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490...........................52
Hình 5.5: Sơ đồ gá đặt nguyên công IV................................................52
5.6.3.5. Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và tiện tinh lỗ Ø85..............53
Hình 5.6: Sơ đồ gá đặt nguyên công V..................................................53
5.6.3.6. Nguyên công VI: Tiện biên dạng phôi...................................................54
Hình 5.7: Sơ đồ gá đặt nguyên công VI................................................54
5.6.3.7. Nguyên công VII: Khoét, doa lỗ Ø60....................................................55
Hình 5.8: Sơ đồ gá đặt nguyên công VII..............................................55
5.6.3.8. Nguyên công VIII: Xọc rãnh then..........................................................56
Hình 5.9: Sơ đồ gá đặt nguyên công VIII.............................................56
5.6.3.9. Nguyên công IX: Phay trên máy CNC...................................................57
Hình 5.10: Sơ đồ gá đặt nguyên công IX..............................................57
5.6.3.10. Nguyên công X: Kiểm tra độ đảo các bề mặt trụ................................58
Hình 5.11: Sơ đồ kiểm tra nguyên công X............................................58
5.6.3.11. Nguyên công XI: Mạ............................................................................59
5.6.3.12. Nguyên công XII: Cân bằng động.......................................................59
Hình 5.12: Cân bằng động.....................................................................59
5.6.3.13. Nguyên công XIII: Bảo quản và nhập kho..........................................60
5.7. Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại......60
GVHD: TS.
15
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
5.7.1. Tính lượng dư cho bề mặt Ø60+0,03........................................................60
Bảng 5.2: Giá trị lượng dư nguyên công khoét doa...............................65
5.7.2. Tra lượng dư cho các nguyên công còn lại................................................65
Bảng 5.3: Giá trị lượng dư cho các nguyên công còn lại......................65
5.8. Tính toán chế độ cắt cho nguyên công thiết kế đồ gá. Tra chế độ cắt cho
các nguyên công còn lại..........................................................................................66
5.8.1. Tính toán chế độ cắt nguyên công khoét, doa lỗ Ø60................................66
Hình 5.13: Sơ đồ gá đặt nguyên công khoét, doa.................................66
5.8.2. Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại..............................................70
5.8.2.1. Nguyên công II: tiện thô mặt đầu và mặt trụ Ø490..............................70
5.8.2.2. Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, trụ Ø350 và tiện thô lỗ Ø85........71
5.8.2.3. Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490..........................74
5.8.3.4. Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và lỗ Ø85............................75
5.8.3.5. Nguyên công V: Tiện biên dạng phôi...................................................77
5.8.3.6. Nguyên công VIII: Xọc rãnh then.........................................................78
5.8.3.7. Nguyên công IX: Phay trên máy CNC.................................................79
5.9. Tính thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công...................................80
5.9.1. Nguyên công II: Tiện mặt đầu, trụ Ø490...................................................81
5.9.2. Nguyên công III: Tiện thô mặt đầu, mặt trụ Ø350, tiện thô lỗ Ø85...........82
5.9.3. Nguyên công IV: Tiện tinh mặt đầu và mặt trụ Ø490................................83
5.9.4. Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu Ø350 và tiện tinh lỗ Ø85....................84
5.9.5. Nguyên công VI: Tiện biên dạng...............................................................84
5.9.6. Nguyên công VII: Khoét, doa lỗ Ø60.........................................................84
5.9.7. Nguyên công VIII: Xọc rãnh then..............................................................85
5.9.8. Nguyên công IX: Phay trên máy CNC.......................................................86
5.10. Tính toán và thiết kế đồ gá...........................................................................86
5.10.1. Tính toán và thiết kế đồ gá khoét, doa.....................................................86
5.10.1.1. Sơ đồ gá đặt..........................................................................................86
Hình 5.14: Sơ đồ đặt lực nguyên công khoét, doa................................86
5.10.1.2. Tính lực kẹp W.....................................................................................87
5.10.1.3. Chọn cơ cấu kẹp chặt...........................................................................87
Hình 5.15: Cơ cấu kẹp chặt nguyên công khoét, doa...........................88
Hình 5.16: Mỏ kẹp..................................................................................88
5.10.1.4. Tính sai số chế tạo đồ gá......................................................................88
5.10.1.5. Nghiệm bền cơ cấu...............................................................................89
5.10.1.6. Cơ cấu dẫn hướng của đồ gá................................................................89
Hình 5.17: Bạc dẫn.................................................................................90
5.10.1.7. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá................................................................90
5.10.2. Tính toán và thiết kế đồ gá phay CNC.....................................................90
5.10.2.1. Sơ đồ gá đặt..........................................................................................90
Hình 5.18: Sơ đồ đặt lực nguyên công phay.........................................90
GVHD: TS.
16
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
5.10.2.2. Tính lực kẹp W.....................................................................................91
5.10.2.3. Chọn cơ cấu kẹp...................................................................................92
Hình 5.19: Cơ cấu kẹp...........................................................................92
5.10.2.4. Tính sai số đồ gá...................................................................................92
5.10.2.5. Cơ cấu so dao........................................................................................93
5.10.2.6. Điều kiện kỹ thuật của đồ gá................................................................93
KẾT LUẬN..............................................................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................106
GVHD: TS.
17
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Từ tiếng Anh
Từ viết đầy đủ
BXCT
Bánh xe công tác
CNTT
Công nghệ thông tin
CAD
Computer Aided Design
Ứng dụng CNTT trong thiết kế cơ khí
CAE
Computer Aided Engineering
Ứng dụng CNTT trong quá trình phân
tích kết cấu
CAM
Computer Aided
Manufacturing
Ứng dụng CNTT trong quá trình sản
xuất Cơ khí
CNC
Computer Numeric Control
Gia công trên máy có sử dụng điều
khiển số
Number Control
Máy điều khiển số.
NC
LỜI MỞ ĐẦU
Nước ta đang bước vào thời kì Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa, với mục tiêu
nhằm đưa Việt Nam cơ bản trở thành một nước công nghiệp. Do đó, phát triển ngành
GVHD: TS.
18
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
kỹ thuật hiện đại là một trong những ưu tiên hàng đầu. Trong đó, ngành chế tạo máy đã
và đang là ngành được sự quan tâm và đầu tư đích đáng của nhà nước.
Sự ứng dụng máy công cụ điều khiển theo chương trình số CNC đã tạo nên bước
nhảy vọt về năng suất, chất lượng sản phẩm; cải thiện được điều kiện lao động cho
người công nhân. Các chi tiết chế tạo ngày càng đạt được độ phức tạp về hình dạng và
cấp chính xác ngày càng cao. Đặc biệt sự ra đời công nghệ CAD/CAM- CNC giúp cho
nhà thiết kế, chế tạo rút ngắn thời gian chuẩn bị thiết kế, thiết kế và hoàn thiện sản
phẩm, có khả năng cập nhật nhanh chóng các công nghệ mới, công nghệ tiên tiến các
nước thông qua chuyển giao công nghệ hoặc qua mạng Internet.
Trong thời gian vừa qua, em đã cố gắng tìm hiểu tài liệu về phần mềm
Unigraphic NX, gia công trên máy CNC và đã cố gắng trình bày vấn đề một cách hệ
thống nhất nhằm giúp cho người đọc có thể dễ dàng nắm bắt được nội dung viết trong
đồ án của em. Do khả năng thực tế còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai
sót. Chúng em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của thầy cô và bạn bè để chúng em
hiểu thêm về kiến thức chuyên môn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy TS.TRƯƠNG HOÀNH SƠN, hướng dẫn và chỉ
bảo cho em rất tận tình để em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn cô ThS. PHÙNG XUÂN LAN đã duyệt đồ án và chỉ
bảo thêm cho em để em hoàn thành đồ án.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới Bộ môn Chế tạo máy_ Học viện Kỹ thuật Quân
Sự đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình em gia công tại phòng thí nghiệm.
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2014
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Hiệp
GVHD: TS.
19
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
PHẦN I:
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC VÀ PHẦN MỀM CAD/ CAM
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN CAD/CAM – CNC
1.1. Ứng dụng Công nghệ thông tin trong lĩnh vực cơ khí
CNTT đã và đang trở thành công cụ không thể thiếu và phục vụ cho mọi nghành
nghề, lĩnh vực. CNTT đã thực sự thúc đẩy nghành công nghiệp cơ khí có những bước
tiến vượt bậc như: nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm thiểu chi phí. Đặc
biệt, nhờ CNTT, khối lượng và chất lượng của các phát minh về cơ khí phục vụ cho
mọi lĩnh vực sản xuất và đời sống cũng đã tăng lên, điều này thực sự khiến nghành cơ
khí có những đóng góp to lớn và thiết thực hơn cho sự phát triển của toàn bộ nền kinh
tế xã hội.
Trong lĩnh vực cơ khí, CNTT được ứng dụng trong 4 giai đoạn chính của quá
trình sản xuất- gia công gồm:
• Ứng dụng CNTT trong thiết kế cơ khí: Computer Aided Design (CAD);
• Ứng dụng CNTT trong tính toán và phân tích tối ưu: Computer Aided
Engineering (CAE);
• Ứng dụng CNTT trong quá trình sản xuất Cơ khí: Computer Aided
Manufacturing (CAM);
• Ứng dụng CNTT trong sản xuất (CNC).
Đồ án sẽ tìm hiểu về 3 ứng dụng: CAD, CAM và CNC.
1.2. Tổng quan về CAD/CAM
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học máy tính và yêu cầu về hình dạng, chất
lượng các chi tiết máy trong sản xuất đòi hỏi cần áp dụng khoa học kỹ thuật vào quá
trình sản xuất. Ứng dụng máy tính vào thiết kế và gia công các chi tiết máy đã và đang
không ngừng phát triển mang lại lợi ích to lớn cho xã hội. Thuật ngữ CAD/CAM được
dùng để nói về các ứng dụng đó. Theo dòng lịch sử phát triển, vào những năm cuối thế
kỉ XX, công nghệ CAD/CAM đã trở thành một lĩnh vực đột phá trong thiết kế, chế tạo
GVHD: TS.
20
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
và sản xuất sản phẩm công nghiệp. CAD là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính. CAM
là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính.
Từ giai đoạn hình thành, CAD và CAM là hai phần mềm tách biệt và độc lập với
nhau và điều này gây nên không ít bất tiện cho các cơ sở sản xuất. Vào giữa những
năm 70 và 80 của thế kỉ XX, hệ tích hợp CAD/CAM ra đời tạo nên bước ngoặt lớn cho
các nhà sản xuất. Cho đến nay, hầu hết các hãng phần mềm đều tích hợp CAD/CAM
vào trong các sản phẩm của họ mang đến sự tiện lợi và thân thiện cho người dùng. Với
các phiên bản phổ biến hiện nay có thể kể đến như: Unigraphic NX, Catia, Cimatron,
Autodesk Inventor, Solidwork,… và rất nhiều các phần mềm khác nữa.
Trong ngành chế tạo máy CAD/CAM có liên hệ với nhau thể hiện qua đầu vào và
kết quả của từng quá trình.
• Đầu vào của CAD là các ý tưởng xuất phát từ yêu cầu thực tiễn hoặc là từ nhu
cầu trong cuộc sống, từ đó ta xây dựng các ý tưởng đó bằng phần mềm CAD
thông qua các mô hình cụ thể trên máy. Kết quả của CAD là các mô hình cụ thể
với các bản vẽ chi tiết biểu diễn mô hình đấy;
• Đầu vào của CAM là các bản vẽ và mô hình từ CAD. Với các dữ liệu đầu vào đó
ta dùng CAM chọn các chế độ gia công và các thông số hợp lý để lập trình mô
phỏng tạo ra sản phẩm mong muốn như khi thiết kế. Kết quả của CAM là các
chương trình sau khi xuất ra phù hợp với từng dòng máy để đưa vào các máy
CNC để gia công ra các sản phẩm đó.
Từ việc áp dụng công nghệ CAD/CAM để gia công ra các sản phẩm đơn chiếc
mà từ đó người ta xây dựng nên các quy trình công nghệ áp dụng vào sản xuất để tạo
nên các trung tâm gia công.
1.3. Tổng quan về CNC
CNC gia công có sử dụng điều khiển số có sử dụng máy tính. Là thuật ngữ chỉ
việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính lập
lại) các bộ phận kim loại (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các
chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi là
mã G. CNC được phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở phòng thí
nghiệm Servomechanism của trường MIT.
GVHD: TS.
21
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
Trong thời kì đầu các nhà khoa học đã coi máy NC (Number Control – máy điều
khiển số) không có ý nghĩa lớn bởi vì máy gia công thường đã được tự động hóa về
mặt cơ khí. Hiện nay máy CNC đã trở thành một thành phần không thể thiếu được của
bất kì một ngành kinh tế công nghiệp nào.
Máy công cụ CNC trong cơ khí chế tạo được sử dụng lần đầu tại Việt Nam vào
năm 1993 qua một dự án CAD/CAM cho chế tạo khuôn mẫu do UNIDO tài trợ. Không
lâu sau đó, một số công ty khuôn mẫu tại TPHCM bắt đầu sử dụng máy second-hand
của Đài Loan và Nhật. Nhờ đó đã chế tạo được nhiều khuôn ép nhựa trước đó phải
nhập ngoại như két bia, vỏ tivi, chai PET hoặc cũng những khuôn có làm trong nước
nhưng chất lượng thấp (ghế nhựa, cánh quạt, thân quạt v.v.)
Bước phát triển tiếp theo được tính từ những năm 1997-1998, khi một số công ty
có vốn đầu tư nước ngoài và công ty Việt nam đầu tư trang bị máy CNC thế hệ mới và
các phần mềm CAD/CAM để chế tạo nhiều chủng loại khuôn nhựa cho sản phẩm điện
tử và xe máy cũng như chế tạo các chi tiết linh kiện kim loại cần độ chính xác cao.
Đặc trưng cơ bản của máy CNC:
• Tính năng tự động cao: Máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm được tối đa
thời gian phụ do mức độ tự động được nâng cao;
• Tính năng linh hoạt cao: Chương trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng,
thích ứng với các loại chi tiết khác nhau, do đó rút ngắn được thời gian phụ và thời
gian chuẩn bị sản xuất tạo điều kiện cho việc tự động hóa sản xuất hang loạt nhỏ.
• Tính năng tập trung nguyên công: Máy CNC có thể thực hiện số lượng lớn các
nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết, từ đó phát
triển thành các trung tâm CNC.
• Gia công biên dạng phức tạp: Máy CNC có khả năng gia công được các biên dạng
chi tiết phức tạp do máy có khả năng kết hợp nhiều trục máy hoạt động cùng lúc.
• Tính hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao: được thể hiện qua việc cải thiện tuổi bên
của dao, giảm phế phẩm, giảm thời gian phụ,…
Nhược điểm của các máy CNC: vốn đầu tư lớn, chi phí bảo trì cao và đòi hỏi kỹ
sư và công nhân có trình độ chuyên môn cao.
GVHD: TS.
22
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và trong
giai đoạn hội nhập ngày nay, việc chuyển giao công nghệ thiết bị máy móc đang phát
triển. Điều đó đã mang lại cho chúng ta cơ hội cũng như những thách thức không nhỏ.
Việc sử dụng máy CNC vào sản xuất và phát triển thành các trung tâm gia công CNC
đòi hỏi chúng ta phải có đội ngũ trình độ chuyên môn hóa cao cũng như vôn đầu tư
lớn. Tuy nhiên lại mang đến cho xã hội các sản phẩm hữu ích.
Từ những nhận định trên, ta thấy việc vận dụng và áp dụng CAD/CAM- CNC
vào sản xuất ở nước ta là cần thiết. Việc áp dụng các thành công đó vào sản xuất giúp
cho chúng ta có thể đáp ứng được các sản phẩm trong sinh hoạt hằng ngày cũng như
giúp cho đất nước hội nhập đạt hiệu quả cao.
GVHD: TS.
23
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
CHƯƠNG 2:
NGHIÊN CỨU, ÁP DỤNG CAD TRONG THIẾT KẾ BỀ MẶT CHI TIẾT MÁY
2.1 Giới thiệu phần mềm CAD/CAM – CNC Unigraphic NX 10.0
Unigraphics NX được phát triển bởi Siemens PLM Software của tập đoàn
Siemens. Unigraphics NX 10.0 là một tổng thể các giải pháp CAD/CAM linh hoạt, tối
ưu, đồng bộ, mạnh mẽ giúp các doing nghiệp có thể giải quyết mọi vấn đề khó khăn
nhất trong lĩnh vực CAD/CAM. Liên tục đổi mới, tích hợp công nghệ và thêm vào các
tính năng mới, hỗ trợ tối ưu cho công việc.
Unigraphics NX phục vụ thiết kế, mô phỏng, lập trình gia công, … cho các ngành
công nghiệp sản xuất hàng gia dụng và dân dụng, máy công cụ, máy công nghiệp, ô tô,
xe máy, đóng tàu cho tới các ngành công nghiệp hàng không thiết kế máy bay, công
nghiệp vũ trụ,…. Nhờ vào giải pháp tổng thể, linh hoạt và đồng bộ mà NX được các tập
đoàn lớn trên thế giới (Boeing, Suzuki, Nissan, Nasa,…) sử dụng. Ngày nay,
Unigraphics NX đang dần được sử dụng tại nước ta với triển vọng phát triển rất lớn.
Hình 2.1: Phần mềm Unigraphics NX
Là một phần mềm CAD/CAM ứng dụng, dùng để thiết kế ra các chi tiết từ đơn
giản cho đến phức tạp và được mô phỏng dưới hình thức 3D, tạo điều kiện thuận lợi
cho người thiết kế trong việc hình dung cũng như sửa đổi hình dạng của sản phẩm. Các
modul cơ bản của Unigraphics NX gồm có:
GVHD: TS.
24
SVTH:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC TRONG VIỆC THIẾT KẾ
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
• Modeling: Thiế kế solid và surface kết hợp. Người thiế kế có thể dùng những cái
đã có trong bản vẽ để dựng hình không gian và tự động tạo các mới quan hệ thiết
kế. Phối hợp giữa surface và solid để tạo ra các chi tiết có độ phức tạp cao và
thiết kế nhanh hơn;
Hình 2.2: Modul Modeling trong NX
• Shape Studio: là một bộ công cụ mô hình hóa và phân tích bề mặt, tạo nên các kiểu
dáng, bề mặt phức tạp trong công nghiệp. Kết hợp với bộ côgn cụ Body Design
(thiết kế vỏ xe hơi) và Packaging (tối ưu không gian lái và góc quan sát cho người
lái xe hơi) tạo nên bộ công cụ thiết kế xe hơi tuyệt vời.
Hình 2.3: Modul Shape Studio trong NX
GVHD: TS.
25
SVTH:
