ĐỒ ÁN CADCAM : LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY CNC

Đồ án mơn học: CAD/CAM/

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học – công nghệ, đặc biệt
là lĩnh vực điều khiển số và tin học đã được ứng dụng rộng rãi trong đời sống
cũng như sản xuất. Các ngành cơ khí cũng khơng ngoại lệ, lĩnh vực điều khiển
số và tin học cho phép các nhà chế tạo máy ứng dụng vào máy cắt kim loại các
hệ thống điều khiển ngày càng tin cậy hơn với tốc độ xữ lý nhanh hơn, độ chính
xác cao và giá thành hạ hơn. Đó là sự ứng dụng của công nghệ CAD/CAM.
Từ một công cụ chỉ để vẽ CAD đã nhanh chóng phát triển các cơng cụ tính
tốn, phân tích, sản xuất như tính tốn động học, động lực học cơ cấu, tính tốn
khí động, nhiệt, từ… lập trình gia cơng cho máy CNC, quản lý cơng nghệ,…
CAM là chức năng mơ phỏng gia cơng trên máy tính. Với chức năng này sẽ
giúp cho người cơng nhân hình dung một cách đẩy đủ nhất về quá trình gia cơng
cắt gọt phơi. Nó giúp ta tránh khỏi những sai sót trước khi gia cơng thực tế.
Đối với sinh viên nghành cơ khí, việc tìm hiểu các chương trình điều khiển
số hay tham gia vào quá trình lập trình là việc làm có ý nghĩa nhằm giúp cho
sinh viên nắm được các kiến thức hiện đại cũng như hiểu được bản chất của các
máy điều khiển số để có thể ứng dụng sau này. Vì vậy thơng qua việc làm Đồ án
Cơng nghệ CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao kiến thức cho sinh viên.
Với chức năng ưu việt của công nghệ CAD/CAM, và được sự hướng dẫn
của thầy………………….. em đã mạnh dạn tìm hiểu thiết kế chi tiết bằng phần
mềm Mastercam 2018 và lập bản vẽ chế tạo, mô phỏng gia công chi tiết càng
bằng phần mềm. Do thời gian có hạn và kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh
khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy chỉ bảo thêm.

Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 1


Đồ án mơn học: CAD/CAM/

PHẦN I: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU
KỸ THUẬT CỦA CHI TIẾT
1.1- Bản vẽ chi tiết :

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 2


Đồ án mơn học: CAD/CAM/

1.2- Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kĩ thuật của chi tiết
1.2.1- Phân tích điều kiện làm việc
Cơng dụng chi tiết: Chi tiết gia cơng có dạng thanh (hộp ) dùng để lắp ráp nối
các bộ phân với nhau là chi tiết cố định lỗ chữ nhật làm rãnh để chi tiết khác
chuyển động tịnh tiến và được hãm với 2 ốc M10
Chi tiết được thiết kế và chế tạo là chi tiết dạng “thanh”, trong qua trình làm
việc cần chú ý đến các yếu tố sau:
- Chịu tải trọng ở bề mặt làm việc các lỗ và bề mặt lắp ráp với chi tiết khác
- Trong quá trình làm việc bề mặt có thể bị trầy xước
- Lỗ M10 hãm chuyển động trượt của bộ phận khác có thể bị hỏng bềm mặt ren
do chịu tải trọng
1.2.2- Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm
a- Phân tích để chọn phương pháp chế tạo phôi
Theo điều kiện làm việc của chi tiết ta nhận thấy chi tiết cần có độ dẻo và cứng

vững. Do đó ta sẽ phân tích như sau:
Chọn vật liệu chế tạo: thép C45 nhằm đảm bảo độ dẻo cần thiết.
- Đối với phương pháp tạo phôi bằng cán, dể tạo phơi, giá rẻ , nhanh chóng.
- Đối với phương pháp tạo phơi bằng đúc thường để lại các lỗ khí bên trong nên
khi chi tiết làm việc dể bị gãy.
- Đối với phương pháp tạo phôi bằng rèn, dập sẽ tạo ra hình dạng phơi gần giống
với hình dạng chi tiết
Qua q trình phân tích trên ta sẽ chọn phương pháp chế tạo phôi là bằng
phương pháp cán dạng thanh .
b- Phân tích lượng dư của phơi.
Lượng dư gia cơng được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần đảm
bảo hiệu quả kinh tế của q trình cơng nghệ. Lượng dư q lớn sẽ tốn ngun
vật liệu, tăng chi phí gia cơng. Ngược lại, lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ hớt đi
các sai lệch của phôi.- Đối với các bề mặt phẳng gia công bằng phương pháp
phay lượng dư gia công chọn theo phương pháp chế tạo phôi

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 3


Đồ án môn học: CAD/CAM/

- Với các bề mặt lỗ lượng dư gia cơng là tồn bộ phần phơi nằm trong đường
bao kích thước của lỗ.
Trước tiên ta tính khối lượng của chi tiết: Theo nhiệm vụ thiết kế đồ án mơn học
ta có dạng sản xuất đơn chiếc, chi tiết có khối lượng được tính bằng sự hở trợ
của phần mềm inventor 2018 để tính thể tích.
Áp dụng cơng thức tính khối lượng cho chi tiết, với chi tiết bằng thép C45
m= ρ.V

Áp dụng phần mềm inventor 2018 ta tính thể tích V như sau:
Bước 1: Vẽ chi tiết thanh với đầy đủ kích thước như bản vẽ chi tiết.
- Bước 2: Trên thanh Model chuột phải Chọn “iproperties” => “Physical”
=> Chọn vaajrt liệu “Stell” => “Okay”

Ta được bảng thơng sau:

=> Q = 2.101 (kg)
Hình dạng phơi:
Chọn phơi gia cơng: để q trình gia cơng được nhanh gọn và đơn giản ta thực
hiện chọn phơi có tiết diện như sau:

Hình 1: Hình chiếu đứng (Front)

Hình 2: Hình chiếu bằng (Top)
SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 4


Đồ án môn học: CAD/CAM/

1.2.3- Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết
Độ nhám bề mặt bên và các bề mặt đầu của chi tiết có Ra =2,5
Độ nhám bề mặt lỗ đạt độ nhám Ra=2.5
Độ khơng vơng góc giữa lỗ và bề mặt bên 0.05/100mm
Độ khơng vơng góc giữa lỗ và bề mặt bên 0.05/100mm
Các bề mặt còn lại đạt Rz80

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 5


Đồ án môn học: CAD/CAM/

Phần II : Thiết kế chi tiết bằng phần mền CAD/CAM
2.1- Giới thiệu chung về phần mềm Inventor và MasterCam
 Inventor là phần mềm của hãng Autodesk . Đây là phần mềm thiết kế cơ khí
phục vụ chủ yếu cho ngành chế tạo máy như thiết kế máy . Là phần mềm
CAD áp dụng nguyên lý tham số (parameter) trong thiết kế.
 Pro/E được ra đời vào năm 1999, Là phần mềm thiết kế mơ hình 3D phổ biến
hiện nay. Đây là phần mềm được phát triển chun cho thiết kế các sản phẩm
cơ khí, có giao diện trực quan, giúp người dùng thuận tiện khi sử dụng với
những tính năng nởi trội
 Xây dựng dễ dàng mơ hình 3D của chi tiết (Part).
- Thiết lập các bản 2D từ mơ hình 3D nhanh chóng và chuẩn xác (Drawing).
- Tạo bản vẽ lắp từ các chi tiết đã thiết kế một cách tối ưu (Assembly).
- Mô phỏng quá trình tháo lắp các chi tiết từ bản vẽ lắp hoàn chỉnh một cách
trực quan và sinh động (Presentation).
- Thiết kế nhanh các chi tiết kim loại dạng tấm (Sheet metal).
- Thiết kế các chi tiết máy như: Trục, bộ truyền bánh răng, bộ truyền đai, bộ
truyền xích, mối ghép bulơng-đai ốc, cam, chốt, then, ở bi, lị xo …. một
cách nhanh chóng trong mơi trường Assembly.
- Thiết kế nhanh và chính xác các loại khn mẫu (Mold Design).
- Thiết kế nhanh các đường ống phức tạp (Pipe&Tupe).
- Cho phép sử dụng thư viện các loại dây điện và cáp điện để chạy dây với
bán kính uốn phù hợp trong thiết kế điện (Cable &Wiring):.
- Mô phỏng động và động lực học của cơ cấu máy (Dynamic simulation).
- Phân tích ứng suất, tối ưu hóa thiết kế sản phẩm (Analysis Stress and

Optimize).
- Thiết kế nhanh các sản phẩm nhựa (Inventor plastic & tooling).
- Có thư viện chi tiết đa dạng và chuẩn hóa (Content center).
- Liên kết được với nhiều phần mềm CAD khác.
 Mastercam là phần mềm chuyên được sử dụng để hỗ trợ quá trình gia cơng
(Sử dụng nhiều trong ngành cơ khí). Phần mềm cho phép người dùng thông
qua việc tương tác đồ họa để tạo ra mã code gia công trên CNC, công việc
này là hàng loạt những thiết lập về phôi, dao cắt, tọa độ, biên dạng, chu trình
gia cơng, kiều chay dao,…. Ngồi khả năng lập trình gia cơng, mastercam
cịn có thể thiết kế mơ hình chi tiết 2D và 3D. Tính năng thiết kế không mạnh
mẽ nên phần lớn người dùng sử dụng các phần mềm khác để thiết kế
 Thành lập tại Massachusetts năm 1983, CNC Software, Inc. là một trong những
nhà phát triển phần mềm (CAD/CAM) lâu đời nhất. Họ là những công ty
đầu tiên giới thiệu phần mềm CAD/CAM cho cả người thiết kế và gia
công.. Mastercam là phần mềm CAM chính với các cơng cụ CAD giúp
người lập trình thiết kế các chi tiết ảo trên màn hình máy tính, và hỗ trợ máy
CNC để gia cơng các chi tiết đó. Từ đây Mastercam phát triển vượt bậc và
SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 6


Đồ án mơn học: CAD/CAM/

trở thành gói CAD/CAM được sử dụng nhiều nhất trên thế giới. CNC
Software, Inc. hiện nay được đặt ở Tolland, Connecticut
 Là phần mềm cung cấp đa dạng khả năng gia công tiện , phay tiện phay
nhiều trục , cắt dây , trung tâm gia công tiện – phay và gia công nhiều trục
 Các chức năng chính trên phần mềm:
Các thiết lập đường chạy dao hoàn chỉnh của Mastercam bao gồm: contour,

drill, pocketing, face, peel mill, engraving, surface high speed, advanced
multiaxis, và nhiều tính năng khác— giúp người vận hành có thể cắt chi tiết
một cách nhanh và chính xác.
Người dùng Mastercam có thể tạo và cắt các chi tiết thông qua nhiều hệ điều
hành và loại máy CNC, hoặc họ có thể dùng các công cụ cao cấp của
Mastercam để tạo ra các ứng dụng tùy chỉnh.
Mastercam cũng có tính linh hoạt thơng qua các ứng dụng của bên thứ 3 gọi
là C-hooks, dùng cho các máy chuyên biệt và các ứng dụng riêng.
Mastercam là tên kết hợp giữa master ( chuyên gia) và cam là lập trình gia
cơng.
2.2- Trình tự qúa trình thiết kế sản phẩm
1. Khởi động chương trình :
+ Hoặc kích chuột chọn vào biểu tượng
trên màn hình desktop
2. Thiết lập thư mục làm việc cho chương trình , chức năng của thư mục này
là dùng để lưu các tập tin được xây dụng trên phần mềm inventor . Các
bước tiến hành :
+ Project chọn Neu > New singer is Project > Tên thư mục ‘
CAM/CAM’> Next > Done
3. Tạo tập tin mới :
4. + Pick chọn New > Metric > standard(mm).ipt > Create

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 7


Đồ án môn học: CAD/CAM/

+ Chọn mặt phẳng làm việc

Phác thảo bằng

chọn mặt phăng XOY

và gắn các kích thước

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 8


Đồ án môn học: CAD/CAM/

+,Lệnh Extrude: Dùng tạo khối, tạo mặt, cắt khối, cắt mặt, tạo khối có thành

mỏng...Click vào icon của lệnh Extrude

thoại sau

nhấn Ok để tạo khối

+ Thao tác tương tự ta cắt khối bằng Extrude
Mặt phẳng phác thảo :

SVTH: Nguyễn Trung Thành

chọn các thông số như hộp

Page 9

Đồ án môn học: CAD/CAM/

Thông số Extrude:

Ta được :

+Tạo lỗ vuông với Extrude
Phác thảo biên sang sketch 2D

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 10


Đồ án môn học: CAD/CAM/

Extrude cut thông số sau :

Ta được :

+ Tạo các lỗ và lỗ ren :

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 11


Đồ án môn học: CAD/CAM/

Chọn mặt phẳng làm việc

chọn mặt tạo lỗ dùng Point để lấy điểm điền

kích thước rồi

Clich chọn biểu tượng
Bảng thông sỗ tạo lỗ ren :

để tạo Hole

Click OK để tạo lỗ ta được hình sau :

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 12


Đồ án môn học: CAD/CAM/

+ Thao tác tương tự với các lỗ còn lại với biện dạng phác thảo và bảng thông số
như sau :

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 13


Đồ án môn học: CAD/CAM/

Lỗ ren M10:

Thông số :

Hai lỗ bậc :
SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 14


Đồ án môn học: CAD/CAM/

Ta được biên dạng phác 3D sau :

+ Bo tròn cạnh : click vào biểu tượng
sau

SVTH: Nguyễn Trung Thành

chọn cạnh cần > Ok ta được hình

Page 15


Đồ án môn học: CAD/CAM/

+ click vào biểu tưởng

SVTH: Nguyễn Trung Thành

để vát mép các cạnh , ta có hình mới :

Page 16


Đồ án môn học: CAD/CAM/

Phần III : Thiết kế quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết
3.1. Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật của bề mặt gia công

Ta thấy các bề mặt A,B,C,D, là các bền mặt chính , bề mặt làm việc của chi tiết ,
các bề mặt này đạt độ chính xác chế tạo là IT8 , độ nhám bề mặt Ra=2.5
Các bề mặt cịn lại gia cơng đạt cấp chính xác IT8 và độ nhám Rz = 80
Đây là chi tiết có hình dáng không quá phức tạp nên việc gia côngkhông gặp
nhiều khó khăn , với việc gia cơng trên máy phay CNC ta xác định dạng sản
xuất đơn chiếc
3.2. Lựa chọn và trình bày 1 số thơng số kỹ thuật chính của máy lựa chọn
3.2.1 Kiểu máy :
Máy Phay CNC – MODEL : XK714
Máy có thể trang bị máy với nhiều loại của hệ thống CNC (tùy thuộc vào người
sử dụng) – Máy phay CNC XK714 là model được đánh giá cao về hình thức,
chất lượng và đạt tiêu chuẩn CE
– Máy được thiết kế chắc chắn, gọn nhẹ, hệ thống giảm chấn hiện đại và ít tiêu
thụ điện năng.
– Máy phay CNC XK714 là một công cụ hiệu quả để gia công khuôn mẫu với
các bề mặt 3D phức tạp.
SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 17

Đồ án mơn học: CAD/CAM/

– Độ chính xác lặp lại là 0.01, Điều khiển 3 trục x, y, z hiệu quả và có thể phay
theo chiều thẳng đứng, tiện, doa theo các mặt tọa độ như XY, XZ , YZ .
3.2.2Thơng số kỹ thuật của máy:
THƠNG SỐ KỸ THUẬT - MÁY PHAY CNC MODEL XK 714
Model
Unit XK714
Hành trình trục X
mm
650
Hành trình trục Y
mm
400
Hành trình trục Z
mm
480
Phạm vi dịch chuyển trục chính
mm
120-600
Rãnh chữ T số lượng/dài/ rộng
3/80(125)/18
Kích thước bàn máy
mm
800x420
Trọng lượng tối đa vật gia cơng
Kg
400

Chi cơn trục chính
mm
BT40
Tốc độ trục chính
mm
50 – 6000
Cơng suất động cơ
kw
5,5
Bước dịch chuyển của máy
mm
0.001
Áp suất khí nén
Mpa 0.6
Bộ điều khiển
Fanuc,Siemen, GSK
Kích thước
mm
2280x2160x2250
3.3. Xác định thứ tự các nguyên công , bước công nghệ trong từng ngun
cơng
Dánh dấu bề mặt gia cơng như hình sau :

* Trình tự các ngun cơng.
- Ngun cơng 1: Phay mặt đáy F , mặt A , biên dạng
SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 18

Đồ án môn học: CAD/CAM/

Khoan lỗ 2 lỗ bậc , khoan lỗ Ф 8.5, Taro ren M10x1.5
Phay biên dạng
- Nguyên công 2: Phay biên dạng mặt đáy
- Nguyên công 3: Khoan 2 lỗ Ф 8.5, lỗ Ф14 Taro ren M10x1.5 và vát mép
-Nguyên công 4: Phay lỗ Ф28
Nguyên công 1
+ Bước 1 : Phay mặt phẳng đáy
Định vị 6 bậc tự do: mặt đáy 3 bậc, mặt bên 2 bậc, chốt tỳ 1 bậc tự do

+ Bước 2 : Phay biên dạng

+ Bước 3 : Phay lỗ vuông

+ Bước 4: Lấy dấy lỗ khoan

+ Bước 5 : Khoan lỗ Ф8.5

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 19


Đồ án môn học: CAD/CAM/

+Bước 6 : Taro M10x1.5

+Bước 7 : Khoan lỗ Ф12

+ Bước 8 : Taro lỗ M14x2

+ Bước 9 : Taro lỗ Ф16

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 20


Đồ án môn học: CAD/CAM/

+ Bước 10 : Taro lỗ Ф19.5

Nguyên công 2 :
+Bước 1: Phay biên dạng mặt đáy E

Nguyên công 3 :
+Bước 1: Lấy dấy lỗ khoan

+Bước 2: Khoan 2 lỗ Ф 8.5

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 21


Đồ án môn học: CAD/CAM/

+Bước 3: Khoan lỗ Ф14

+Bước 4: Taro ren M10x1.5

+Bước 5: Vát mép

Nguyên công 4 : Phay lỗ Ф28
x3.4. Lựa chọn dao và xác định chế độ cắt cho từng bước công nghê ,
nguyên công .
a- Nguyên công 1: Định vị 6 bậc tự do: mặt đáy 3 bậc, mặt bên 2 bậc, chốt tỳ 1
bậc
* Tính tốn các thơng số kỹ thuật cho từng ngun cơng.
-Bước 1: Phay mặt phẳng đáy:
- Chọn dao:
Chọn dao phay mặt đầu của hãng SECO, model Quattromill 217.53-09 (trang 19
tài liệu của hãng Seco)

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 22


Đồ án mơn học: CAD/CAM/

Vị trí dao: vng góc với mặt đáy
- Chọn hạt dao: (trang 88)
- Căn cứ vào bảng phân loại vật liệu phơi của SECO, thì thép C45 sẽ thuộc nhóm
vật liệu 3 tiêu chuẩn UNI.
- Ta chọn hạt: SEMX09T3AFTN-M08 T350M.
- Số hạt dao gắn trên dao: 4

Chọn chế độ cắt:

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 23


Đồ án môn học: CAD/CAM/

Số hạt dao gắn trên dao : 4
Bước tiến khuyên dùng : fz=0.1 mm/răng
Vận tốc cắt
: Vc= 309 m/ph
Lượng chạy dao /phút : Vf =1181 mm/ph
Công suất máy
: 4.8 kw
Vận tốc trục chính
: n = 3076 ( vg/ph )
Bước 2: Phay gờ
Chọn dao phay bậc đa năng của hãng SECO, Nano Turbo 217.69-1616.0-06-4AN
(trang 112)

- Chọn hạt dao: XOMX060204R-M05 F40M

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 24


Đồ án môn học: CAD/CAM/

- Căn cứ vào bảng phân loại vật liệu phơi của SECO, thì thép C45 sẽ thuộc nhóm
vật liệu 3 tiêu chuẩn UNI.
- Số hạt dao gắn trên dao: 4
Chọn chế độ cắt:

Số hạt dao gắn trên dao
Bước tiến khuyên dùng
Vận tốc cắt
Lượng chạy dao /phút
Công suất máy
Vận tốc trục chính

:4
: fz=0.06 mm/răng
: Vc= 282 m/ph
: Vf =1056 mm/ph
: 1.4 kw
: n = 5604 ( vg/ph )

Bước 3: Khoan lỗ Ф7 và doa lỗ
Chọn dao khoan có đường kính dao mm.

Mã dao SD203A-7.0-25-8R1 của hãng SECO
Chọn mũi dao có đường kính Ф7

SVTH: Nguyễn Trung Thành

Page 25