Ứng dụng Topsolid thiết kế và gia công đĩa thép ly hợp khóa Nissan Blubird

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Khoa Cơ khí
Bộ Môn Kỹ Thuật Máy
----o0o----

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ứng dụng Topsolid thiết kế và gia công đĩa thép
ly hợp khóa NISSAN BLUBIRD

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Lê Lăng Vân
Sinh viên thực hiện

: Lưu Ngọc Duy

Lớp

: Cơ - Điện Tử K46

Hà nội 5/2010


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Mục Lục
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 6

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC VÀ PHẦN MỀM GIA CÔNG
CƠ KHÍ ............................................................................................................ 8
1.1 Giới thiệu chung về máy CNC ................................................................. 8
1.2 Giới thiệu chung về phần mềm gia công cơ khí ..................................... 15
1.3 Một số phần mềm thiết kế gia công cơ khí ............................................ 16
CHƯƠNG II. TRUNG TÂM GIA CÔNG HAAS MINI MILL ................. 22
2.1 Thông số kỹ thuật của máy .................................................................... 23
2.2 Bảng điều khiển và các chức năng ........................................................ 25
2.2.1 Các nút khởi động và dừng chương trình........................................ 26
2.2.2 Các phím chức năng ....................................................................... 27
2.3 Vận hành máy Haas ............................................................................... 47
2.3.1 Nhận xét chung ............................................................................... 47
2.3.2 Hệ tọa độ........................................................................................ 48
2.3.3 Điểm không của máy ...................................................................... 48
2.3.4 Vị trí tuyệt đối và vị trí tương đối................................................... 49
2.3.5 Các mặc định của máy .................................................................... 50
2.3.6 Định dạng chương trình ................................................................. 50
2.4 Bảo dưỡng máy ...................................................................................... 50
2.4.1 Những yêu cầu chung...................................................................... 50
2.4.2 Chu kỳ bảo dưỡng .......................................................................... 51
2.4.3 Biểu đồ tra dầu mỡ.......................................................................... 53
2.4.4 Hệ thống bôi trơn ............................................................................ 53
2.4.5 Bảo dưỡng định kỳ ......................................................................... 54
CHƯƠNG III. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TOPSOLID ............................ 56
3.1 Giới thiệu TopSolid'Design ................................................................... 58
3.2 Giới thiệu TopSolid'Cam ....................................................................... 79
CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG IV. GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN TRUNG TÂM HAAS MINI
MILL .............................................................................................................. 96
4.1 Gia công chi tiết lập trình bằng tay ........................................................ 96
4.2 Gia công chi tiết sử dụng phần mềm ...................................................... 99
CHƯƠNG V. THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY HAAS
SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOPSOLID ........................................................ 104
5.1 Thiết kế đĩa ly hợp trên Topsolid ......................................................... 104
5.2 Mô phỏng quá trình gia công trên Topsolid ......................................... 106
5.3 Gia công đĩa ly hợp trên máy Haas ...................................................... 109
KẾT LUẬN .................................................................................................. 115
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 116
PHỤ LỤC ..................................................................................................... 117
1. Các mã lệnh sử dụng trên máy Haas ...................................................... 117
Mã G Code ............................................................................................. 117
Mã M Code ............................................................................................ 120
2. Chương trình gia công đĩa ly hợp .......................................................... 120

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
CNC viết tắt của Computer Numberical Control – điều khiển số bằng máy
tính ra đời với mục đích điều khiển quá trình gia công cắt gọt trên các máy
công cụ. Về thực chất, đây là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động

của máy trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là ở dạng mã nhị phân số nguyên
bao gồm các số, số thập phân, các chữ cái và một số kí tự đặc biệt tạo nên
chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống.
Công nghệ CNC là bước phát triển tiếp tục của các máy công cụ trong thời
đại công nghệ thông tin.
Nhìn chung về nguyên lý và phương pháp gia công cắt gọt thông thường
(Tiện, Phay, Doa….. ) cũng như trên máy CNC (Computer Numerical Control)
gần như giống nhau. Khác biệt cơ bản giữa công nghệ gia công cổ điển và gia
công CNC là hệ thống điều khiển. Trên các máy cổ điển việc điều khiển chủ
yếu thực hiện bằng tay, nếu tự động thì chỉ sử dụng các cơ cấu cam, thủy
lực…cùng với một số mạch điều khiển đơn giản. Còn với máy CNC thì việc
điều khiển được thực hiện bằng máy tính điện tử hạn chế tối đa việc điều khiển
của con người.
Các nước có nền công nghiệp phát triển đã ứng dụng công nghệ CNC vào
sản xuất nhiều chục năm nay, còn với nước ta gần đây mới tiếp cận công nghệ
này.
Việc ứng dụng công nghệ CNC vào sản xuất không chỉ giải phóng sức lao
động của con người mà nó còn cho phép chúng ta sản xuất những sản phẩm có
chất lượng, độ chính xác cao, khối lượng lớn mà các máy công cụ cổ điển
không làm được, thời gian gia công ngắn, tốc độ cắt cao, có thể gia công hàng
CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
loạt, tăng hiệu quả kinh tế….Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm như: giá
thành cao, vận hành máy phức tạp, giá thành sửa chữa bảo dưỡng cao …
Đề tài “ Ứng dụng Topsolid thiết kế và gia công đĩa thép ly hợp khóa
NISSAN BLUBIRD ” được nghiên cứu nhằm mục đích tìm hiểu kỹ hơn về

lĩnh vực CNC. Nói đến CNC không thể không nói đến máy gia công và phần
mềm gia công, chính vì vậy mục đích của đề tài cũng là giúp ta sử dụng thành
thạo một phần mềm gia công cơ khí (ở đây là Topsolid) và sử dụng thành thạo
trung tâm gia công Mini Haas (cả lập trình bằng tay và lập trình trên máy).
Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế chi tiết trên phần mềm và gia công trên trung
tâm gia công Mini Haas. Gia công chi tiết bằng nhôm với chế độ cắt tùy chọn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo – Th.s Lê Lăng Vân đã tận tình giúp
đỡ, chỉ bảo để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2010
Sinh viên thực hiện
Lưu Ngọc Duy

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC VÀ PHẦN MỀM
GIA CÔNG CƠ KHÍ
1.1 Giới thiệu chung về máy CNC
Sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công
nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc
phức tạp 3D cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con
người thực hiện được giảm thiểu.
Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự

phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kỹ thuật tự động của CNC giảm
thiểu các sai xót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác.
Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần
thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác.
Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ
hợp, gọi là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận. Máy CNC ngày
nay được điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ
phận hay lắp ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các
bản vẽ in của từng chi tiết. Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống
robot công nghiệp, tức là chúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản
xuất.

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.1 Một số loại máy CNC

a. Máy phay 3 trục

Hình 1.2 Máy phay CNC 3 trục

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Cấu tạo chung:

Hình 1.3 Cấu tạo chung máy phay CNC
- Trục chính chuyển động tịnh tiến theo trục Z có phương thẳng đứng, có
độ cứng vững cao.

Hình 1.4 Trục chính máy phay CNC

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Một bàn máy mang bộ đồ gá lắp phôi với khả năng chuyển động tịnh
tiến theo 2 chiều X, Y nằm dưới trục chính.

Hình 1.5 Bàn xoay và bàn ngang máy phay CNC
- Khối điều khiển và hiển thị.

Hình 1.6 Khối điều khiển và hiển thị máy phay CNC

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Bộ phận chứa dụng cụ ( dạng xích, đĩa…)

Hình 1.7 Ổ tích dao dạng đĩa và dạng xích
- Cơ cấu thay dao

Hình 1.8 Cơ cấu thay dao
- Bộ phận truyền dẫn

Hình 1.9 Cơ cấu trục vít me bi
CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
b. Máy tiện CNC

Hình 1.10 Máy tiện CNC JCL series 6050
Cấu tạo chung:
- Trục chính

Hình 1.11 Trục chính máy tiện CNC

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Bàn điều khiển

Hình 1.12 Bảng điều khiển máy tiện CNC
- Mâm cặp, ụ sau, đầu revonve, mâm gá dao.

Hình 1.13 Mâm cặp, ụ sau, đầu revonve, mâm gá dao

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.2 Giới thiệu chung về phần mềm gia công cơ khí
Cơ khí chế tạo là ngành đi đầu trong hệ thống nền công nghiệp nên khi
được tin học hoá, nó cũng là ngành được hỗ trợ nhiều nhất thông qua các phần
mềm, bộ phần mềm ứng dụng. Tại Việt Nam nếu như cách đây khoảng hơn
chục năm, số lượng phần mềm CAD,CAM còn hạn chế thì ngày nay đã tăng
lên rất nhiều. Không tính đến những phần mềm chuyên được viết riêng cho
từng công ty thì hiện nay số phần mềm CAD, CAM và bộ phần mềm
CAD/CAM thông dụng ở Việt Nam đã lên đến trên 10 phần mềm và có thể tạm
phân loại như sau:
+ Phần mềm CAD: AutoCAD, MDT, Inventor, SolidEdge, SolidWorks…
+ Phần mềm CAM: MasterCAM, EdgeCAM, SolidCAM, PowerMill…
+ Bộ phần mềm CAD/CAM: Pro/ENGINEER, Catia, NX (Unigraphic)
CAD (Computer aided design) là máy tính trợ giúp thiết kế, CAM
(Computer aided Manufacturing) là máy tính trợ giúp chế tạo. Cùng với sự
phát triển của công nghệ thông tin, CAD/CAM đã được ứng dụng nhanh chóng
trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghệ, vì nó là công cụ giúp các nhà
thiết kế và chế tạo sản phẩm có hiệu quả để tăng năng suất lao động, giảm
cường độ lao động, tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng và hạ
giá thành sản phẩm.

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.3 Một số phần mềm thiết kế gia công cơ khí
Mỗi phần mềm có những điểm mạnh và những điểm yếu riêng, dưới đây sẽ
giới thiệu một số phần mềm thiết kế và gia công cơ khí và đánh giá sơ bộ ưu,
nhược điểm của chúng :
-MASTERCAM
Mastercam là một phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi ở
châu Âu và trên thế giới, đồng thời nó cũng được sử dụng rất phổ biến ở Việt
Nam. Mastercam có khả năng thiết kế công nghệ để điều khiển cho máy phay
CNC năm trục, máy tiện CNC bốn trục, máy cắt dây CNC bốn trục, máy khoan
CNC ba trục, máy xoi CNC. Đến phiên bản Mastrcam X2 có thêm phần chạm
khắc mỹ thuật.
Đây là phần mềm gia công rất mạnh.

Hình 1.14 Mô phỏng gia công chi tiết trên Mastercam
CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-AUTOCAD
Đây có lẽ là phần mềm CAD phổ biến nhất ở Việt Nam hiện nay, đến mức
khi nhắc đến thuật ngữ CAD (Computer Aided Design) là nhiều người liên

tưởng ngay đến AutoCAD. AutoCAD 2000 hoặc AutoCAD 2002, bởi lẽ đến
các phiên bản này thì chức năng vẽ của AutoCAD đã rất hoàn chỉnh và cấu
hình máy đòi hỏi tương đối thấp.

Hình 1.15 Mô hình thiết kế trên AutoCAD 2009
Ưu điểm lớn nhất của AutoCAD là rất dễ sử dụng, nếu bạn vẽ trên giấy với
bút chì như thế nào thì AutoCAD cũng vẽ như thế ấy, chỉ khác là nhanh hơn và
chính xác hơn mà thôi. Thêm nữa, do rất phổ biến nên các sách hướng dẫn sử
dụng AutoCAD cũng có rất nhiều trên thị trường. Với kiến thức chuyên ngành,
cộng với một chút kiến thức về tin học là bạn có thể tự học AutoCAD tại nhà
để thực hiện được những bản vẽ đúng theo tiêu chuẩn kỹ thuật.
CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nhược điểm là các lệnh vẽ 3 chiều rất hạn chế, không có khả năng tạo mô
hình Solid theo tham số nên chủ yếu dùng để trình bày các bản vẽ 2 chiều.

-INVENTOR
Inventor được hãng Autodesk phát triển thành phần mềm chuyên dùng
trong việc thiết kế mô hình 3 chiều. Với Inventor bạn có thể thiết kế được
những chi tiết ba chiều phức tạp ở dạng khối (Solid) hoặc ở dạng tấm (Sheet
Metal), dạng bề mặt (Surface), các mối ghép hàn (Weldment).

Hình 1.16 Thiết kế chi tiết trên phần mềm INVENTOR

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-CIMATRON
Đây là phần mềm CAD/CAM được sử dụng phổ biến nhất trong các công ty
chế tạo cơ khí hiện nay bởi ưu điểm là cấu trúc lệnh đơn giản, phương thức
giao tiếp rõ ràng, dễ sử dụng. Ngoài chức năng thiết kế (CAD), Cimatron còn
hỗ trợ tạo mô hình tính toán, phân tích sức bền theo phương pháp phần tử hữu
hạn (FEA), tạo bản vẽ 2D từ mô hình 3D và cuối cùng là xuất bản thiết kế sang
các máy CNC để gia công.

Hình 1.17 Mô phỏng quá trình gia công trên CIMATRON
-PRO/ENGINEER
Đúng như tên gọi của nó, đây có thể nói là phần mềm CAD/CAM mạnh nhất
hiện nay. Pro/E hỗ trợ bạn từ việc thiết kế (CAD) với những lệnh thiết kế nâng
cao rất mạnh mà các phần mềm CAD khác không có, đến việc lắp ráp các chi
CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
tiết, mô phỏng chuyển động của cụm chi tiết, và cuối cùng là việc gia công
(CAM – Computer Aided Manufactory): Pro/E sẽ mô phỏng đường chạy dao
gia công và xuất chương trình ra để gia công trên các máy phay, tiện CNC. Đó
mới chỉ là một số chức năng chính của Pro/E.

Hình 1.18 Mô hình xe thiết kế trên PRO/ENGINEER
Có một chút rắc rối là từ phiên bản Pro/E 2001 trở đi, dù không kết nối các

máy tính với nhau, bạn vẫn phải mua một card mạng để lấy số ID trong quá
trình cài đặt. Tiếp theo đó, bạn phải làm quen với các giao diện không mấy
thân thiện và cấu trúc lệnh chặt chẽ đến mức khó sử dụng của nó (chỉ đến phiên
bản Pro/ENGINEER Wildfire, giao diện của nó mới có thay đổi đáng kể và
tương đối dễ sử dụng hơn). Do đó, với những chi tiết không quá phức tạp,
người ta thường thiết kế bằng Solid Edge hoặc Inventor, sau đó chuyển sang
Pro/E để phân tích và gia công.

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- CATIA
Phải nói rằng CATIA là hệ thống CAD\CAM\CAE 3D rất hoàn chỉnh và
mạnh mẽ, từ khâu thiết kế sản phẩm đến khâu sản xuất chế tạo và khả năng
phân tích tính toán tối ưu hóa các giải pháp chế tạo cơ khí. Đặc biệt là khả năng
gia công khuôn rất mạnh.

Hình 1.19 Mô hình thiết kế sân vận động 3D trên CATIA

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG II. TRUNG TÂM GIA CÔNG HAAS MINI MILL

Hình 2.1 Trung tâm gia công Haas Mini Mill

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1 Thông số kỹ thuật của máy
Kích thước máy:

Hình 2.2 Kích thước khuôn khổ của máy Haas
A – Chiều rộng lớn nhất ( khi cửa mở): 1981 mm
B – Chiều rộng lớn nhất (khi cửa đóng): 1731 mm
C – Chiều rộng mở cửa: 610 mm
D – Chiều cao lớn nhất khi hoạt động: 2489 mm
E – Chiều cao mở cửa: 884 mm
F – Chiều rộng mở cửa: 864 mm
G – Chiều rộng nhỏ nhất của máy: 1524 mm
Các thông số kỹ thuật khác:
- Khối lượng máy: 1542 Kg
- Công suất động cơ: 6.5 KW
- Hành trình theo các trục:
CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Hành trình theo trục X: 406 mm
+ Hành trình theo trục Y: 305 mm
+ Hành trình theo trục Z: 254 mm
-

Bàn máy:
+ Chiều dài: 914 mm
+ Chiều dài làm việc: 730 mm
+ Chiều rộng: 305 mm

- Tốc độ cực đại S: 6000 vòng/ phút
- Momen xoắn cực đại: 45 Nm
- Tốc độ chạy dao cực đại F: 12.7 m/phút
- Bộ thay đổi dụng cụ:
+ Khay chứa tối đa: 10 dụng cụ
+ Thời gian thay dụng cụ: 3.6 s
+ Đường kính tối đa: 89 mm
- Độ chính xác: 0.005 mm

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.2 Bảng điều khiển và các chức năng

Hình 2.3 Bảng điều khiển máy Haas

CDT46_Lưu Ngọc Duy

Page 25