ĐỒ án ỨNG DỤNG CIMATRON TRONG THIẾT kế và GIA CÔNG KHUÔN PHẦN 2 tài LIỆU THAM KHẢO

§å ¸n tèt nghiÖp

®Ò tµi:
X©y dùng quy tr×nh thiÕt kÕ vµ sö
dông phÇn mÒm Cimtron E trong gia
c«ng khu«n Ðp nhùa
( phan 2)

Đào Thanh

1


Đồ án tốt nghiệp
Chơng : iv Thiết kế bộ khuôn điển hình có sử dụng phần
mềm cimatron.e
4.1 Thiết kế và gia công bộ khuôn ứng dụng các phần mềm
tin học
4.1.1 Giới thiệu công nghệ CAD/CAM/CAE
1/Lịch sử phát triển
Ngày nay máy tính đợc ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp
nhờ sự phát triển của công nghệ máy tính, các nhà sản xuất muốn
tự động quá trình thiết kế và muốn sử dụng cơ sở dữ liệu này cho
quá trình tự động sản xuất. Đây là ý tởng cho các ngành khoa học
CAD/CAM ra đời. CAD/CAM đợc hiểu là sử dụng máy tính trong quá
trình thiết kế và sản xuất hay theo thuật ngữ tiếng anh là máy
tính trợ giúp thiết kế và sản xuất. Từ sự ra đời của CAD/CAM các
lĩnh vực khác của việu ứng dụng máy tính cũng đã phát triển theo
nh:
Đồ hoạ máy tính: CG
Công nghệ trợ giúp bằng máy tính: CAE

Thiết kế và phác hoạ trợ giúp bằng máy tính: CAPP
......
Tất cả những lĩnh vực sinh ra đó đều liên quan đến những nét
đặc trng của quan niệm về CAD/CAM. CAD/CAM là một lĩnh vực
rộng lớn nó là trái tim của nền sản xuất tích hợp và tự động hoá .
Lịch sử phát triển của CAD/CAM gắn liền với sự phát triển của
công nghệ máy tính và kĩ thuật đồ hoạ tơng tác (ICG). Cuối 1950
đầu 1960 CAD/CAM có những bớc phát triển đáng kể, khởi đầu có
thể nói là tại Massachusetts Institute of Technology(MIT) Mĩ với ngôn
ngữ lập trình cho máy tính APT( Aotumatically Progammed Tools).
Mục đích của APT là để lập trình cho máy điều khiển số, nó đợc
coi nh là một bớc đột phá cho tự động hoá quá trình sản xuất.
Những năm 1960 1970 CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống
tunrkey CAD đợc thơng mại hoá, đây là một hệ thống hoàn chỉnh

o Thanh

2


Đồ án tốt nghiệp
gồm phần cứng, phần mềm, bảo trì và đào tạo, hệ thống này đợc
thiết kế chạy trên mainframe và minicomputer hạn chế nên các hệ
CAD/CAM thời kì này kém hiệu quả, giá thành cao và chỉ đợc sử
dụng trong một số rất ít lĩnh vực.
Năm 1983 máy tính IBM-PC ra đời, đây là thế hệ máy tính lí tởng về khả năng sử lí thông tin, đồ hoạ, bộ nhớ cho CAD/CAM. Điều
này tạo điều kiện cho các hệ CAD/CAM phát triển rất nhanh chóng.
Cuối những năm 1990 là thời kì CAD/CAM đạt đến những thành
tựu đáng kể, rất nhiều phần mềm đồ sộ đợc tung ra thị trờng và
ứng dụng rộng rãi trong thiết kế và sản xuất của nhiều ngành công

nghiệp.
Hiện nay các phần mềm CAD/CAM nổi tiếng có mặt trên thị trờng nh:
CIMATRON Iaren
DELCAM- Anh
Pro-Engineer- Mỹ
Uni-Graphichs-Mỹ
SURFCAM-Mỹ
2/ Sử dụng các phần mềm trong cơ khí
Phần mềm CAE xuất hiện CAD/CAM, khi mà những đòi hỏi về
chất lợng sản phẩm rất cao. Moldflow(Australia) và Molex(Taiwan) là 2
phần mềm điển hình.
- Các quá trình trong thiết kế trợ giúp bằng máy tính
- Thiết kế mô hình hình học ( disign Moldeling )
- Phân tích mô hình ( design analysis)
- Thẩm định thiết kế ( design review)
- Kết xuất tài liệu thiết kế ( design documentation )
Thiết kế mô CAD/AM hình học
Thiết kế mô hình hình học của 1 chi tiết là quá trình xây dựng
mô hình toán học của chi tiết đó trên máy tính. Mô hình toán học
này đợc chuyển sang đồ hoạ và hiển thị trên màn hình. Quá trình
bắt đầu khi ngời thiết kế tạo các các hình ảnh đồ hoạ bằng các
tiện ích của ICG, các hình ảnh đợc tạo bởi các điểm, đờng thẳng
o Thanh

3


Đồ án tốt nghiệp
đờng tròn và đờng cong. Các hình ảnh xuất hiện trên màn hình
đợc máy tính lu trữ bằng các toạ độ của mô hình toán học.

Khi hiệu chỉnh các đối tợng thiết kế thì trớc tiên máy tính tính
toán lại mô hình học thông qua mô hình toán học sau đó thay đổi
sự hiển thị trên màn hình.
Mô hình hình học có thể biểu diễn 1 trong 3 dạng: 2D, 25D, và
3D. Mô hình 3D có thể là khung dây ( wire frame ) hay khối rắn
solid.
Kĩ thuật đồ học cho phép quan sát mô hình thiết kế một cách
tốt nhất thông qua việc biểu diễn các đối tợng vẽ bằng màu và kĩ
thuật tô bóng ( render ).
Thiết kế mô hình hình học
Việc phân tích mô hình sau thiết kế đợc thực hiện nhờ phần
mềm CAD/CAM dã làm cho công việc phân tích chở nên đơn giản
hơn nhiều so với toán học thông thờng và cho kết quả đáng tin cậy
trong 1 thời gian nhanh chóng, nhờ vào kết quả đó mà ngời thiết kế
sẽ hiệu chỉnh lại thiết kế cho phù hợp. Tuỳ theo tính năng và yêu cầu
của chi tiết mà sự phân tích có thể là các quá trình sau:
Phân tích nhiệt, ứng suất, áp suất , biên dạng, cong vênh khả
năng điền đầy khuôn, quá trình đông đặc..
Phơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) là 1 công cụ toán học quan
trọng trong các bài toán phân tích. Phơng pháp này chia tự động
chi tiết thành nhiều phần nhỏ hình tam giác hay chữ nhật nối tiếp
nhau rồi phân tích từng phần nhỏ đó. Kết quả của quá trình phan
tích có thể là 1 bản báo cáo (report), một bức tranh điền đầy hay 1
mô hình chi tiết đã bị cong hay biến dạng đợc đặt trùng với mô
hình lí thuyết, từ đó ngời thiết kế sẽ nhìn thấy những vị trí biến
dạng cựu đại và điều chỉnh thiết kế. Ví dụ Modex và Mold-flow là
các phần mềm CAE chuyên phân tích quá trình điền đầy khuôn,
cong vênh, nhiệt áp suất. ANSYS- chuyên phân tích ứng suất và biên
dạng....
Thiết kế thẩm định

o Thanh

4


Đồ án tốt nghiệp
Quá trình này kiểm tra độ chính xác của tất các yếu tố, khía
cạnh(aspects) trong bản thiết kế nh: kích thớc, phân lớp(layers) các
đối tợng theo tính năng kiểm tra va chạm cắt lẹm. Một số công việu
kiểm tra có thể sử dụng kĩ thuật mô phỏng đồ hoạ
Kết xuất tài liệu thiết kế
Đây là giai đoạn kết suất các tài liệu kĩ thuật, bản vẽ chế tạo, các
quy trình công nghệ, bảng vật liệu, phim mô phỏng... Các tài liệu
này có thể đợc kết xuất tự động hoặc bán tự động và đợc lu trữ
cùng bản thiết kế mô hình theo project. Chúng đợc cập nhật khi bản
thiết kế thay đổi.
3/ Thông tin dữ liệu trong CAD/CAM
Vấn đề cốt yếu trong giao tiếp CAD/CAM là giao tiếp giữa thiết
kế và sản xuất trên cơ sở dữ liệu dùng chung. Mô hình toán học,
mô hình đồ hoạ, bảng thông số kĩ thuật của vật liệu, dung sai... là
các dữ liệu dùng chung CAD và CAM đợc lu trữ trong cơ sở dữ liệu
của một dự án thiết kế và chế tạo. TRong thiết kế và sản xuất thủ
công truyền thông dữ liệu thông qua các tài liệu kĩ thuật bản vẽ.
Ngời thiết kế ra kết quả cuối là bản vẽ chế tạo và ngời sản xuất tiếp
nhận bản vẽ đó để chế tạo sản phẩm.
Với phơng pháp cổ điển bộ phận sản xuất không thể truy nhập
thông tin khi các bộ phận thiết kế cha hoàn thành công việc, điều
này dẫn đến quá trình làm việc năng suất thấp thời gian kéo dài.
Với công nghệ CAD/CAM do dữ liệu là dùng chung nên tại bất cứ thời

điểm nào bộ phận sản xuất cũng có thể truy cập dữ liệu từ bản vẽ
thiết kế để lấy thông tin, từ các thông tin dó bộ phận sản xuất có
thể chuẩn bị :kế hoạch sản xuất, đặt vật t, lập chơng trình NC. Do
vậy khi giai đoạn kết thúc cũng là quá trình sản xuất đã sẵn sàng
Mô hình
Phân tích
Duyệt lại
Tài
liệu

o Thiết
Thanh kế

Dữ
liệu
cơ
sở
dùng
chun
g

Kế hoạch gia
Lập
trình từng
công
phần
Thiết kế dụng
cụ

Loại vật liệu

Hình 4.1: Thông tin dữ liệu
trong CAD/CAM

Sản xuất

5


Đồ án tốt nghiệp

4/ Phần cứng trong hệ thống CAD/CAM
CPU(central processing Unit), thiết bị nhập dữ liệu, thiết bị xuất
dữ liệu, thiết bị nhớ dữ liệu là các phần cứng cơ bản trong hệ
CAD/CAM. Một PC thông thờng với các thiết bị ngoại vi tối thiểu gồm
bàn phím, con chuột , màn hình và 1 ổ đĩa mềm đó có thể đủ
để 1 số phần mềm CAD/CAM làm việu nhng rất khó thực hiên đợc
việc thiết kế và chế tạo cho các dự án lớn, phức tạp. Để tăng năng
suất và chất lợng thiết kế ngời ta dã tạo ra nhiều phần cứng mở rộng
cho CAD/CAM ví dụ nh:

Đầu
vào

Hiển
thị

Đầu ra

Bàn phím

Máy in
Bàn
viết

Cần điều
khiển

Đĩa
mềm

Máy tính
bóng xoay
o Thanh

chuột

Băng
từ

6


Đồ án tốt nghiệp

Hình 4.2: Sơ đồ phần cứng hệ CAD/CAM
5/ Phần mềm trong hệ CAM
Phần mềm cho phép ngời sử dụng điều khiển phần cứng để
khai thác những tính năng kỹ thuật của cả hệ thông phục vụ cho
thiết kế và sản xuất. Có thể chia ra 5 tác vụ chính mà phần mềm

cho phép chúng ta làm trên hệ thông CAN/CAM là:
+Chức năng nhập giữ liệu
+Chức năng hiệu chỉnh
+Chức năng biến đổi hình ảnh
+Chức năng điều khiển màn hình
+Chức năng xuất dữ liệu
6/ Mô hình hình học CAC/CAM và mô phỏng CAC/CAM
Để biểu diễn vật thể trên máy tính thì việc đầu tiên là phải mô
hình toán học đợc vạt thể đó sau đó sử dụng các kỹ thuật đồ hoạ
máy tính để biểu diễn các vật thể đó trong không gian
Các hệ CAC/CAM có thể biểu diễn các đối tợng hình học trong
không gian2D 1/2 D và 3D
o Thanh

7


Đồ án tốt nghiệp
Mô phỏng là khả năng quan trọng trong CAC/CAM, nhờ mô phỏng
mà ngời thiết kế có thẻ phân tích một sản phẩm hay một quá trình
trên máy tính và thấy đợc các sai sót trong thiết kế nhờ đó có thể
khắc phục ngay khi thiết kế thật
Ví dụ nh mô phỏng các mối ghép cơ khí mô, phỏng quá trình
phay lòng khuôn mô, phỏng quá trình hoạt động của cánh tay robot
4.1.2 Sử dụng phần mềm Cimatron.E trong thiết kế và gia
công khuôn
a.Tông quan về phần mềm.
CimatronE
Phân mềm
thiết kế và

gia công tự
động

(Part)
Thiết kế mô
hình khối
3D và các bề
mặt phức
tạp.

(Assembly)
Lắp các chi
tiết Part
thành khối
phức tạp.

(Drawing)
Xuất ra các
bản vẽ kỹ
thuật.

(NC)
Xuất file gia
công mã G tự
động nhờ
phần mềm
phục vụ cho
gia công.

Hình 4.3: Tổng quan về phần mềm Cimatron E

Là một phần mềm CAD/CAM ứng dụng, dùng để thiết kế ra các
chi tiết từ đơn giản cho đến phức tạp và đợc mô phỏng dới hình
thức 3D, tạo điều kiện thuận lợi cho ngời thiết kế trong việc hình
dung cũng nh sửa đổi hình dạng của sản phẩm. Trong lĩnh vực chế
tạo khuôn nhựa, phần mềm này càng đợc phát huy các thế mạnh nh :
- Tạo ra đợc những sản phẩm có hình dạng rất phức tạp.
- Xử lý thiết kế các bề mặt với tốc độ cao, chính xác so với
nhiều phần mềm khác.

o Thanh

8


Đồ án tốt nghiệp
- Tạo ra đợc những chơng trình : gia công với tốc độ cao ( high speed machining), gia công trên máy 5 trục ( 5 - axis machining ).
- Thiết kế đợc những bộ khuôn có nhiều bề mặt ( khoảng 8000
bề mặt ).
- Liên kết hoặc sử lý đợc thiết kế của nhiều phần mềm khác.
Về cơ bản , phần mềm này bao gồm 4 Modul chính :
- Xây dựng các bề mặt từ những đờng cơ bản ( Part ) .
- Tạo ra các bản vẽ 2D, 3D sau khi đã dựng đợc bề mặt ( Drafting ).
- Tự động tách mặt phân khuôn sau khi đã có bề mặt sản phẩm
( Mold ).
- Tạo ra các chơng trình gia công cho các máy CNC ( NC).

thiết kế
dụng cụ
(Tool
Design)

Thiết kế sản
phẩm
(Part Design)

tính toán
kinh tế
(Quoting)

nhập dữ liệu
(Data Import)

tách các
tấm,
ghép
chày, cối,
trợt

hiệu chỉnh kích
thớc hình học
(Geometry
Modification)

thiết kế chi
tiết
(Active Part
Detailing)

các bản vẽ thiết kê
(Drafting)

Chơng trình gia
công (NC)

thiết kế điện
cực
(Electrode
Design)

Hình 4.4: Mô hình làm việc
Phần mềm Cimatron E có những dặc tính kỹ thuật sau:
b. Môi trờng làm việc ( Work Environment)

o Thanh

9


Đồ án tốt nghiệp
b1. Thiết kế
-

Giải quyết vấn đề thời gian trong việc xây dựng các bề mặt
đối với công việc thiết kế .

-

Làm việc cụ thể đối với từng bộ phận trong công việc lắp ráp
xung quanh.

-

Sử dụng các công cụ động học và các trạng thái khác của động
học nhằm tăng hiệu quả sử dụng.
b2. Giao diện

-

Màn hình giao diện tiện lợi, dễ dàng trong việc chọn lựa .

-

Công cụ trợ giúp từng bớc khi sử dụng và đợc mô tả trên các
phần mềm : HTML, Microsoft Word, Adobe Acrobat .

-

Các bớc hớng dẫn đầy đủ trong công việc thiết kế và gia công.
b2. Quản lý dữ liệu ( Process Data Management)

-

Liên tục cập nhật và biến đổi suốt quá trình thiết kế và gia
công trong việc quản lý cơ sở dữ liệu.

-

Hỗ trợ đối với công việc của kỹ s.

-

Giải quyết nhanh chóng các thắc mắc.
b4. Nhập dữ liệu ( Data Import)

-

Sử lý đợc các bản vẽ cơ bản : IGES, VDA, SAT, DXF, STEP, STL.

-

Sử dụng đợc các bề mặt tạo ra từ các phần mềm khác : CATIA,
UG, AutoCad/DWG và Pro/Engineer .

-

Đọc và ghi đợc đối với cơ sở dữ liệu của Cimatronit .
b5. Xây dựng bề mặt ( Part Design and Preparation)

-

Dùng các công cụ tối u để tạo ra các hình phức tạp.

-

Dùng các bản vẽ 2D và sử dụng chúng trong công việc tạo nên
mô hình 3D.

-

Diễn giải các khối hình dới dạng các thông số đầy đủ.

o Thanh

10


Đồ án tốt nghiệp
-

Tốc độ sử lý giữa hai cách : lới (Wire frame)và hình khối (Solid)
là nh nhau

-

áp dụng thuật toán logic trong việc thiết kế.

-

Hiển thị tất cả các công đoạn thiết kế một cách tỉ mỉ.

-

Trong quá trình chọn đối tợng, phần mềm nhìn thấy sự khác
nhau giữa đối tợng đợc chọn với đối tợng không đợc chọn và
hiển thị chúng qua màu sắc.
b6. Đa ra bản vẽ thiết kế (Drafting)

-

Nhanh chóng tạo ra bản vẽ thiết kế.

-

Hiển thị các bề mặt của khối hình và tự động tạo ra bản vẽ
dạng 2D.

-

Hỗ trợ công cụ ghi kích thớc đối với các bản vẽ .

-

Tự động thiết lập các khung bản vẽ theo tiêu chuẩn.
b7. Xây dựng kết cấu khuôn ( Mold Design)

-

Tự động tách mặt phân khuôn .
Xây dựng các bộ phận của khuôn nh : tấm chày, tấm cối, các
tấm phụ, hệ chốt, hệ bulông, đờng nhựa, đờng làm mát .

-

Tạo đợc những bộ khuôn có nhiều sản phẩm để nâng cao
hiệu quả trong sản xuất.

-

Sau khi thiết kế xong kết cấu khuôn, phần mềm hỗ trợ công cụ
tạo ra các bản vẽ kết cấu khuôn và bản vẽ các chi tiết nhằm giúp

dễ dàng quan sát trong quá trình gia công.

-

Hỗ trợ các th viện chứa các chi tiết tiêu chuẩn để ta có thể
chọn (hoặc đa thông số) và đa vào khuôn.

-

Tự động lắp ghép các bộ phận cấu thành nên khuôn sau khi đã
thiết kế.
b8. Điều khiển số hay là tạo ra các ch ơng trình gia công

(NumericalControl)
o Thanh

11


Đồ án tốt nghiệp
-

Tạo ra khối phôi trớc khi gia công.

-

Chọn các dụng cụ cắt gọt trong th viện dụng cụ.

-

Tự động tính toán và tạo ra các đờng chạy dao.

-

Tự động mô tả quá trình gia công bằng máy tính.

-

Phân biệt đợc các khu vực đợc gia công.

-

Phân tích và tính toán những khu vực cha đợc gia công.

-

Đa ra các bớc gia công hợp lý nh: các bớc gia công thô, bán tinh và
tinh.

-

Hỗ trợ các cách gia công bán tinh và tinh đa dạng: ăn theo hớng
nhất định, ăn theo hớng tâm, ăn bóng bề mặt và tự động
nhận ra các góc.

-

Thay đổi các thông số về tốc độ cắt gọt nhằm tạo ra các bề
mặt đạt yêu cầu về kích thớc và độ bóng.

-

Tạo đợc chơng trình gia công đối với các máy 5 trục.
c. Giới thiệu một số công cụ chính:
c1.Xây dựng các bề mặt ( Part ).

o Thanh

12


Đồ án tốt nghiệp

Hình 4.5: Xây dựng bề mặt Part trên CimatronE
Đây là phần cơ bản, dùng để tạo nên những bề mặt của sản
phẩm từ những đờng 2D cơ bản ( secsions ). Những đờng cơ bản
này ta có thể tạo ra theo 2 cách:
- Tạo trực tiếp trong Cimatron E thông qua phần Sketcher. Tại phần
này có rất nhiều công cụ để dựng nh: đờng thẳng (line), đờng
tròn ( cycle ), elip (ellipse ), cung (arc), hình chữ nhật (rectangle),
đờng cong biến thiên (spline) ...
- Tạo đờng cơ bản từ AutoCad, sau đó nhập bản vẽ vào phần
mềm Cimatron E bằng lệnh Import.
Sau khi đã có những đờng cơ bản ( secsion ), ta sử dụng các chức
năng tạo bề mặt từ thanh công cụ:
- Bề mặt ( Faces ) : tròn xoay ( Revolve ), cong lợn ( Sweep ), đờng bao (Bounded), hỗn hợp ( Blend), theo hớng nhất định ( Drive).
Các bề mặt này sau khi dựng có thể sửa chữa bằng nhiều cách nh :
o Thanh

13

Đồ án tốt nghiệp
tạo bề mặt mới có biên dạng nh bề mặt đó nhng to hơn hoặc nhỏ
hơn ( Offset), tạo góc lợn giữa hai bề mặt giao nhau ( Fillet ), phát
triển bề mặt theo một hoặc nhiều bề mặt khác ( Extend), cắt
phần thừa của mặt phẳng sau khi đã giao nhau ( Trim ).
Tuy nhiên, sử dụng công cụ dạng bề mặt ( Faces) để dựng ta rất
khó quan sát vì trên hình vẽ nó có dạng lới, chính vì điều đó
Cimatron E cho ta thêm một công cụ khác để dựng hình. Công cụ
này giúp ngời thiết kế dễ dàng quan sát, sử lý bề mặt hơn, đó
chính là dựng các bề mặt theo dạng khối ( Solid ). Về cơ bản nó
cũng bao gồm các chức năng của lới ( Faces ) nhng các bề mặt sau
khi dựng sẽ có dạng khối chính vì đó mà ta có thể thấy đợc hình
dạng thật của sản phẩm ( hay bề mặt khuôn) giống nh ngoài thực
tế.
c2. Tạo ra các bản vẽ 2D , 3D ( Drafting):

Hình 4.6: Các bản vẽ đợc tạo ra từ Drafting
Sau khi đã dựng các bề mặt của sản phẩm ( hoặc khuôn ), ta
cũng có thể chuyển tải chúng ra dới dạng bản vẽ đờng nét 2D hoặc
3D. Công cụ này giúp ta hạn chế thời gian vẽ thiết kế trên AutoCad.
o Thanh

14


Đồ án tốt nghiệp
Các hình khối đợc chuyển tải từ phần Part sang, ngời thiết kế sử
dụng công cụ hiển thị ( View) trong phần Drafting, ở đây các bề

mặt của sản phẩm ( hoặc khuôn ) sẽ tự động đợc hiển thị ( 6 bề
mặt chính). Muốn bản vẽ có hình chiếu của mặt nào ta chỉ việc
chỉ vào bề mặt đó, các bề mặt này sẽ đợc tự động hiện lên trên
bản vẽ dới dạng 2D.
Trong phần này, ngoài việc tạo ra các bản vẽ nó còn có chức năng
ghi các kích thớc của bản vẽ ( Dimensions ). Cách ghi kích thớc cũng
khá đơn giản: ta chỉ việc chỉ vào khu vực nào cần có kích thớc lập
tức sẽ hiện lên.
c3. Tự động tách mặt phân khuôn (Mold):

Hình 4.7: Mô tả mặt phân khuôn sau khi đợc tách
Trong phần này, các sản phẩm sau khi đợc dựng sẽ đợc chuyển
qua xây dựng mặt phân khuôn để tiện cho công việc gia công.
Chỉ cần đa một vài thông tin cơ bản nh: muốn tách mặt phân
khuôn ở đâu, độ dày của sản phẩm, kích thớc phôi, toạ độ gốc của
phôi lập tức công cụ này sẽ tự động tách mặt phân khuôn cho ta.

o Thanh

15


Đồ án tốt nghiệp
Thờng thì các sản phẩm nhựa có hình dạng khá phức tạp nên
công cụ này không thể giúp chúng ta tách mặt phân khuôn một
cách hợp lý đợc, vì vậy ngời thiết kế thờng xây dựng bề mặt phân
khuôn trực tiếp từ phần Part.
c4. Tạo chơng trình gia công ( NC):
Đây là phần quan trọng trong khâu thiết kế, bởi vì tất cả các
công đoạn trên chỉ để ta xây dựng dợc hình dạng của khuôn, còn

công cụ này giúp ta tạo ra đợc các chơng trình gia công khuôn, sau
đó sẽ đợc chuyển tải ra các máy phay CNC để gia công khuôn.
Các bản vẽ sau khi đợc dựng ở phần Part sẽ đợc biên dịch sang NC
nhờ công cụ Export. Trong phần NC này, có rất nhiều công cụ giúp
ngời thiết kế chọn lựa các phơng pháp gia công sao cho tối u nhất
nh:
- Chọn dụng cụ gia công ( Cutters ): bao gồm các loại dao cắt
( dao trụ - Flat, dao cầu - Ball ).
- Chọn hình thức gia công theo các trục toạ độ ( ToolPath Type ).
- Chọn khối bao hình cần gia công thờng là kích thớc phôi theo
thiết kế (Create stock).
- Chọn các bớc gia công (Creat Procedure) sao cho tối u nhất: cách
gia công ( thô hoặc tinh ), đờng bao lớn nhất mà mình cần gia
công (Part Contour), các bề mặt cần gia công (Stock Contour), các
thông số cơ bản khi gia công (Motion Parameter) nh điểm xuất phát
(Entry & End points), chiều sâu gia công (Z- bottom), độ sâu mỗi
lát cắt (Down step), bớc dịch (Side step), hớng cắt (Cut Direction), lợng d còn lại sau khi gia công (Surface offset), các thông số của dụng
cụ cắt nh tốc độ trục chính, vận tốc gia công, bớc tiến, dung dịch
làm mát, tốc độ di chuyển.....
Sau khi lựa chọn các thông số trên máy sẽ tự động tính toán và
cho ta các đờng chạy dao. Thờng thì các khuôn khi thiết kế thờng
đợc chia ra làm các bớc gia công từ thô, bán tinh rồi đến tinh. Tất cả
các bớc đó sau khi đã đợc chọn sẽ tạo ra các đờng chạy dao khác
nhau, độ chính xác khác nhau. Khi đã có tất cả các đờng chạy dao
trên, ta sử dụng công cụ chạy mô phỏng ( Simulation) để xem quá
o Thanh

16

Đồ án tốt nghiệp
trình gia công trên máy CNC có gì trục trặc không. Cuối cùng, khi
đã hoàn thành tất cả các bớc trên ta sẽ đa chơng trình ra ngoài để
truyền vào máy CNC nhờ công cụ Post.
Với modul NC trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ về modul
gia công NC nhằm phục vụ cho quá trình gia công lòng khuôn
Bớc 1: Vào môi trờng NC

Hình 4.8: Vào môi trờng NC
Bớc 2: Nạp chi tiết cần gia công vào phần mềm lựa chọn biểu tợng
trên thanh công cụ.
Bớc 3: Chọn loại dụng cụ cắt từ th viện dụng cụ trong phầm mềm
hoặc tạo mới dụng cụ theo nh yêu cầu thiết kế
- Chọn biểu tợng

để bắt đầu với th viện dụng cụ của

CimatronE

o Thanh

17


Đồ án tốt nghiệp
- Rồi nạp dụng cụ từ th viện của phần mềm CimatronE cho ta
đầy đủ các thông số của dụng cụ cắt nh đờng kính d, bán kính
góc lơn r, chiều dài làm việc và tổng chiều dài của dao:

Bớc 4: Chọn loại máy để gai công, tuỳ thuộc vào biên dạng của chi

tiết mà ta có thể chọn loại máy 2 trục, 2.5 trục, 3 trục, 4 trục hay 5
trục với sự lựa chọn nh sau:

Hình 4.9: Chọn loại máy gia công

Bớc 5: Tạo phôi cho chi tiết
Phối của chi tiết đợc chọn tự động qua sự điều khiển của phần
mềm, thông thờng thi ta nên chọn phôi bao phủ toàn bộ chi tiết
vừa đủ:

o Thanh

18


Đồ án tốt nghiệp

Hình 4.10 : Tạo phôi cho chi tiết
Bớc 6: Tạo các thủ tục cắt
Thông thờng khi tạo các thủ tục cắt ta thờng phải tạo từng thủ
tục với các thứ tự phù hợp để sao cho khi có gia công tích kiệm
thời gian nhất và đạt đợc chất lợng bề mặt tốt nhất
Với giao diện thân thiện và dễ sử dụng ngời dùng ó thể chọn các
thống số công nghệ S,T,V theo cách của mỗi ngời.
Các thông số chế độ cắt lựa chọn khi gia công:
- Cutter : Dụng cụ cắt có thể lựa chọn trong th viện dao hoặc tự
tạo
- Clearance Plane: Mặt phẳng trống là khoảng cách an toàn giữa
bề mặt phôi và bề mặt Clearance định nghĩa.
- Entry & End point: Điểm bắt đầu va điểm kết thúc gia công. Đợc định nghĩa bởi ngời lập trình hoặc do phần mềm tự lựa chọn

( Auto)
- Offset & Tolerance: lợng d gia công và dung sai gia công. Các
tham số này đợc lựa chọn tuỳ thuộc vào các bớc gia công.
+Part Surface Offset: lợng d gia công bề mặt
+ Entry Offset: Khoảng cách điểm bắt đầu gia công thực tế và
lý thuyết do ngời lập trình qui định.
+ Part Surface Tolerance: Dung sai của bề mặt sau khi gia công.
- Tool Trajectory: Hành trình dụng cụ cắt.
+ Z-Top: Giá trị chiều cao gia công lớn nhất
+ Z-Bottom: Giá trị chiều cao gia công thấp nhất.
+ Down Step: Chiều sâu mỗi lát cắt
+ Side Step: chiều rộng mỗi lát cắt

o Thanh

19


Đồ án tốt nghiệp
+ Corner Milling.
Round corner: Dụng cụ cắt chạy theo một cung cong tại điểm
thay đổi hớng gia công
Sharp Motion: Dụng cụ cắt chạy vuông góc tại điểm thay
đổi hớng gia công
+ Mill Direction: Phơng pháp gia công.
Climb Milling: Phay thuận dụng cụ cắt luôn ở bên trái bề mắt
gia công.
Conventional: phay nghịch dụng cụ cắt luôn ở bên phải bề
mặt gia công.
+ Cut Direction: hớng cắt.

Outside In: Dụng cụ cắt gia công từ ngoài vào trong.
Inside Out: Dụng cụ cắt gia công từ trong ra ngoài
+ Regions: Vùng gia công
Connect Regions: Quá trình gia công đợc liên kết bởi nhiều
vùng
Skip Regions: Quá trình gia công đợc thực hiện bởi từng vùng
một
- Optimizer: Tối u hóa đờng chạy dao
- Machine Parameters: Chế độ cắt
+ Vc: Tốc độ cắt ( m/ phút)
+ Spin: Tốc độ quay trục chính ( Vòng/phút)
+ Feed: Bớc tiến dao ( mm/phut)
+ Air Motions: Bớc dịch chuyển nhanh khi dụng cụ không gia
công
+ Plunge Feed: Bớc tiến dao trong quá trình dao đi vào gia công,
đợc tính theo % bớc tiến dao
+ Side Feed: Bớc tiến dao trong quá trình dịch dao, đợc tính
theo % bớc tiến dao
+ Down Feed: Bớc tiến dao trong quá trình dúi dao , đợc tính
theo % bớc tiến dao
+ Cool: Chế độ làm mát dụng cụ cắt
+ Spindle Direction: Hớng quay của trục chính.
o Thanh

20


Đồ án tốt nghiệp
Các phơng pháp gia công thô
Volume Milling: Gia công toàn bộ thể tích

Parallel Cut: Các đờng chạy dao song song với nhau.
Spial Cut: Các đờng chạy dao theo đờng xoắn ốc có bớc dịch
dao ngang
Stock Spiral: Các đờng chạy dao theo đờng xoắn ốc không có
bớc dịch ngang.
Các phơng pháp gia công tinh
Suface Milling: Gia công theo bề mặt
Spial Cut: Các đờng chạy dao theo đờng xoắn ốc từ ngoài
vào trong ( Oustide In) hoặc từ trong ra ngoài ( Inside Out)
Parallel Cut: Các đờng chạy dao song song với nhau.
Parallel: Các đờng chạy dao song song với nhau có bớc dịch
dao ngang không đổi quy định bởi giá trị Side Step
Byscallop: Các đờng chay dao song song với nhau có bớc dich
dao ngang khác nhau nhng độ nhấp nhô
bề mặt bằng nhau qui định bởi tham số
Scanllop
Radial Cut: Tạo các đờng chạy dao
hớng kính góc giữa hai đờng chạy dao liên
tiếp đợc qui định bởi tham số

Angle

Increment. Tâm của đờng chay dao đợc
qui định bởi điểm X Origin và Y Origin
Profile: Gia công theo một đờng
cong
Open

Contour: Gia công theo đờng

cong hở đợc khống chế bởi chiều sâu gia
công
Close Contour: Gia công theo đờng cong kín đợc khống chế bởi
chiều sâu gia công
Open by Plane: Gia công theo đờng cong hở đợc khống chế bởi
bề mặt
o Thanh

21


Đồ án tốt nghiệp
Close by Plane: Gia công theo đờng cong kín đợc khống chế
bởi bề mặt

Hình 4.11,12,13: Tạo thông số cắt
Các đờng chạy dao đợc thể hiện rõ nh trên hình vẽ dới đây:

Hình 4.14a: Thiết lập các thông số gia công

o Thanh

22


Đồ án tốt nghiệp

Hình 4.14b: Thiết lập thông số gia công
Các thông số gia công gồm có:
+Thông số công nghệ (Technology): Dạng gia công, đờng chạy

dao
Thông số hình học (Geometry): Biên gia công, biên phôi
+Tham biến giới hạn (Parameter):

Hình 4.15: Lập thông số gia công
+Định lại một số tham biến cần thiết cho yêu cầu gia công của chi
tiết.

o Thanh

23


Đồ án tốt nghiệp
Thiết lập thông số chế độ cắt
Chọn số vòng quay( Spin), lợng tiến dao (Feed), các thông số của
máy gia công
Phân tích chế độ gia công
Sau khi thiết lập các thông số , để thấy đợc hành trình gia
công của dao ta nhấn nút Excute để phân tích quá trình gia công
đã lựa chọn.
Cimatron E sẽ cho ta thấy đờng chạy dao và các điểm trong quá
trình gia công.
Bớc 7: Mô phỏng quá trình gia công
Trong bớc này chúng ta có thể thấy đợc toàn bộ công việc chúng
ta thực hiện ở các bớc trên có thực sự tối u và chính xác không

Hình 4.16 : Mô phỏng quá trình gia công
Bớc 8: Xuất ra file với mã G để thực hiện gia công trên các máy CNC

o Thanh

24


Đồ án tốt nghiệp

Hình 4.17 : Xuất file gia công
Với file mã G đợc tự động tính toán với hàng chục nhgìn câu
lệnh chúng ta có thể thấy đợc sự hữu ích của phần mền
cad/cam/cnc với tốc độ phát triển theo cấp số nhân của công
nghiệp
4.2 Thiết kế bộ khuôn áp dụng quy trình thiết kế đa ra
4.2.1 Các bớc thiết kế bộ khuôn cho mặt trớc đồng hồ xe máy
Với quá trình tìm hiểu và thiết kế các bộ khuôn điển hình
chúng em đã có đầy đủ các kiến thức cần thiết cho việc thiết kế
một bộ khuôn với bất kỳ sản phẩm đợc giao
Theo nh trình bầy ở các chơng trớc chúng ta đã phân loại khuôn
ra thành các họ phù hợp, với sản phẩm chúng em đợc giao là mặt trớc
của đồng hồ xe máy:

o Thanh

25