Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác sử dụng phần mềm CADMEISTER

- DƯƠNG TIẾN CÔNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- DƯƠNG TIẾN CÔNG CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác sử dụng phần mềm CADMEISTER.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO MÁY 2010 Hà Nội – Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- DƯƠNG TIẾN CÔNG Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác sử dụng phần mềm CADMEISTER.
- Chuyên ngành : Chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.
- TS TĂNG HUY Hà Nội - Năm 2012 1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 3LỜI CẢM ƠN 4CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 5HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7MỞ ĐẦU 10CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH CHẾ TẠO KHUÔN MẪU 121.1.
- Tổng quan về công nghệ CAD/CAM 121.1.1 Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM 121.1.2.
- Giới thiệu về CAD/CAM – CNC 131.1.3.
- Mục tiêu và ý nghĩa của hệ thống CAD/CAM 151.2.
- Ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong ngành chế tạo khuôn mẫu 171.2.1 Sự phát triển và ứng dụng trên thế giới 171.2.2 Sự phát triển và ứng dụng tại Việt Nam 181.3.
- Kết luận 19CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ ĐÚC PHUN GIA CÔNG VẬT LIỆU CHẤT DẺO 202.1 Vật liệu chất dẻo 202.1.1.
- 212.2 Một số loại chất dẻo thông dụng 212.2.1.
- Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa.
- 322.4.5 Số lượng sản phẩm trên một khuôn 332.4.6.
- Các hệ thống của khuôn ép nhựa.
- Trình tự thiết kế và bảo quản khuôn.
- Các chi tiết tiêu chuẩn của khuôn 48CHƯƠNG III.
- THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA TRÊN PHẦN MỀM CADMEISTER 493.1 Giới thiệu chung về phần mềm thiết kế CADMEISTER.
- 493.1.1 Môi trường đồ họa của phần mềm Cadmeister 503.1.2 Một số thanh công cụ chính sử dụng trong quá trình thiết kế 503.2 Các môđun chính của phần mềm CADMEISTER 523.2.1 Môđun thiết kế chi tiết 3D.
- 523.2.2 Môđun lắp ghép các chi tiết đơn lẻ thành cụm chi tiết - Assembly 573.2.3 Môđun xuất bản vẽ kỹ thuật – Sheet.
- 583.2.4 Môđun thiết kế khuôn – Mold Design.
- 603.3 Ứng dụng Cadmeister thiết kế bộ khuôn cho sản phẩm “hộp điện” 633.3.1 Phân tích chọn điểm rót nhựa cho chi tiết.
- 633.3.2 Phân tích hướng mở khuôn 673.3.3 Phân tích và định nghĩa những bề mặt thuộc lòng và lõi khuôn 673.3.4 Xây dựng đường phân khuôn và mặt phân khuôn 683.3.5 Tách lòng và lõi khuôn 693.3.6 Tạo chốt lõi và lõi mặt bên 703.3.7 Gọi khuôn theo tiêu chuẩn 723.3.8 Thiết kế các hệ thống phụ trên khuôn, hoàn thiện khuôn 723.3.9 Xuất bản vẽ kỹ thuật 76CHƯƠNG IV: LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY CNC TẤM LÒNG KHUÔN, LÕI KHUÔN.
- 774.2 Lập trình gia công tấm lõi khuôn – CORE.
- 784.3 Gia công mặt dưới của tấm lõi khuôn 804.4 Xuất chương trình NC.
- 81KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83TÀI LIỆU THAM KHẢO 84PHỤ LỤC 85 3 LỜI CAM ĐOAN T¸c gi¶ xin cam ®oan r»ng toµn bé nh÷ng kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy trong luËn v¨n víi ®Ò tµi: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác sử dụng phần mềm CADMEISTER.” nµy lµ c«ng tr×nh do chÝnh t¸c gi¶ thùc hiÖn vµ ch−a ®−îc c«ng bè trªn bÊt kú mét t¹p chÝ nµo.
- Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô trong Bộ môn Chế tạo máy- Viện Cơ khí – Đại học Bách Khoa Hà Nội.
- Tác giả cũng chân thành cảm ơn ban lãnh đạo nhà trường và các thầy cô khoa Cơ khí Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên.
- Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính.
- Chế tạo có sự trợ giúp của máy tính.
- Hệ thống sản xuất tích hợp.
- CAPP - Computer Aided Process Planning PHICS – Programers Hierarchica Graphic System GKS-3D – Graphic Kernel System CGI – Computer Graphic Interface CGM – Computer Graphic Metafile IGES – Initial Graphic Exchange Specification SET – Standard Exchange transport VDAFS-VAD – Flachenschnitt PDES – Produce Data Exchange Specification STEP – Standard for Exchange of Product Model Data CAD-NT-CAD – Normteile APT – Automatically Programmed Tools MAP – Manufacturing Automation Protocol TOP – Technical and Office Protocol DNC – Direct Numerical Control PPC – Production Planning Control RP - Rapid Prototyping IR – Industry Robot PS – Power Shape PE - Polyetylen PP - Polypropylen PS - Polystyren 6 PVC - Polyvinilclorit PVA – Polyvinylacetat PVAL - Polyvinylalcol PA - Polyamit 7 HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1- Sơ đồ lịch sử phát triển của hệ thống CAD/CAM 13Hình 1.2 - Quy trình xử lý thông tin trong kỹ thuật CAD/CAM-NC 14Hình 1.3 - Mức tiếp cận CAD/CAM với hệ phần cứng và phần mềm 15Hình 1.4 - Nguyên lý kỹ thuật CAD/ CAM-CNC 15Hình 1.5 - Tác động của hệ thống CAD tới khả năng tạo hình trong thiết kế 16Hình 1.6 - Khả năng phát hiện lỗi và chi phí cho việc khắc phục trong quá trình thiết kế 16Hình 2.1.
- Hệ thống kẹp 25Hình 2.3.
- Mô hình trục vít 25Hình 2.4 - Quá trình nhựa hóa 27Hình 2.5 - Giai đoạn bơm nhựa 27Hình 2.6 - Giai đoạn làm nguội 27Hình 2.7 - Giai đoạn lấy sản phẩm 27Hình 2.8 - Cấu tạo chung của khuôn 30Hình 2.9 - Khuôn 2 tấm 32Hình 2.10 - Khuôn 3 tấm 32Hình 2.11 - Khuôn nhiều tầng 32Hình 2.12 - Khuôn có chốt tháo ngang 33Hình 2.13 - Số lượng sản phẩm trên một khuôn 33Hình 2.14 - Môt số loại chốt đẩy.
- 34Hình 2.15 - Hệ thống cấp nhựa 35Hình 2.16 - Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật.
- 36Hình 2.17 - Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng vòng tròn.
- 37Hình 2.18 - Một số dạng miệng phun thường dùng 38Hình 2.19 - Hệ thống làm nguội khuôn bằng nước.
- 40Hình 2.21 - Tháo lõi mặt bên bằng cam chân chó 40Hình 2.22 - Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống thủy lực.
- 40 8 Hình 2.23 - Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống thanh đẩy xiên.
- 41Hình 2.24 - Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống đường dẫn cam.
- 41Hình 2.25 - Hình ảnh một số lòng và lõi khuôn 42Hình 2.26 - Hệ thống dẫn hướng khuôn 43Hình 2.27 - Các khối định vị khuôn 43Hình 2.28 - Một số thép làm thân khuôn Hình 2.29 - Một số thép làm lòng khuôn và lõi khuôn 4547Hình 3.1 - Giao diện của phần mềm Cadmeister 50Hình 3.2 – Môi trường thiết kế các biên dạng 2D 53Hình 3.3 – Môi trường thiết kế 3D chi tiết dạng khối hoặc bề mặt 55Hình 3.4 – Môi trường lắp ráp các chi tiết đơn lẻ thành cụm chi tiết 57Hình 3.5 – Môi trường xuất bản vẽ kỹ thuật cho chi tiết, cụm chi tiết.
- 59Hình 3.6 – Môi trường thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa 61Hình 3.7 – Mô hình 3D của chi tiết hộp điện 63Hình 3.8 – Chọn vật liệu cho sản phẩm nhựa 64Hình 3.9 – Phân tích điểm rót nhựa trên MoldFlow 65Hình 3.10 - Phân tích thời gian điền đầy lòng khuôn 65Hình 3.11 – Phân tích khả năng điền đầy lòng khuôn 66Hình 3.12 – Phân tích nhiệt độ dòng chảy tại các vị trí 66Hình 3.13 – Phân tích hướng mở khuôn cho sản phẩm hộp điện 67Hình 3.14 – Định nghĩa lại các bề mặt lòng khuôn và lõi khuôn.
- 68Hình 3.15 – Đường phân khuôn và mặt phân khuôn của sản phẩm.
- 69Hình 3.16 – Tách lòng và lõi khuôn.
- 70Hình 3.17 – Tạo chốt lõi cho tấm lòng khuôn Cavity.
- 71Hình 3.18 – Tạo Slide, chốt lõi, miếng ghép cho tấm lõi khuôn.
- 71Hình 3.19 - Hệ thống làm mát cho một lòng khuôn (phần khuôn tĩnh) 73Hình 3.20 - Hệ thống làm mát cho hai lòng khuôn (phần khuôn tĩnh) 73Hình 3.21 – Hệ thống làm mát của khuôn 73Hình 3.22 – Vị trí các chốt đẩy trên một lòng khuôn 74Hình 3.23 – Hệ thống đẩy sản phẩm 74 9 Hình 3.24 – Hệ thống dẫn hướng đẩy và hệ thống các trụ đỡ.
- 76Hình 4.1 – Giao diện phần mềm Mastercam.
- 77Hình 4.2 – Mô hình 3D của tấm lõi khuôn.
- 78Hình 4.3 - Chọn dao và chế độ cắt gọt cho nguyên công phay thô 3 và 4 79Hình 4.4 – Kết quả gia công đạt được sau nguyên công 3 và 4.
- 79Hình 4.5 - Chọn dao và chế độ cắt gọt cho nguyên công phay 4 góc trên 80Hình 4.6 – Kết quả gia công đạt được sau nguyên công 3 và 4.
- 81Hình 4.8 – Kết quả gia công đạt được sau nguyên công 9.
- 82Hình 4.10 – Mặt dưới tấm lõi khuôn 82Hình 4.11 – Dụng cụ cắt và kết quả gia công mặt dưới tấm lõi 83Hình 4.12 – Xuất chương trình NC sau khi lập trình gia công.
- 84 10 MỞ ĐẦU Công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước trong những năm gần đây đang được đẩy nhanh - là một yêu cầu tất yếu cho sự phát triển của công nghiệp nói riêng và nền kinh tế nói chung.
- Trong đó cơ khí hóa, tự động hóa trong các lĩnh vực sản xuất là một phần không thể thiếu của nền sản xuất hiện đại.
- Là một học viên của ngành cơ khí tôi luôn không ngừng học hỏi, nghiên cứu, tiếp cận với các thiết bị, quy trình công nghệ cũng như ứng dụng các phần mềm CAD/CAM.
- Bằng thực nghiệm và thí nghiệm trong quá trình giảng dạy tại các đơn vị trường học, cơ sở sản xuất tôi đã nắm bắt và hiểu rõ hơn về các thiết bị máy móc, công nghệ.
- Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật ngày nay, các máy công cụ điều khiển số tự động và bán tự động hiện đang được sử dụng phổ biến tại hầu hết các nước.
- Việc tìm hiểu khai thác khả năng công nghệ gia công trên máy CNC cũng như trên trung tâm gia công nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao đang là nhiệm vụ cấp bách.
- Việc sử dụng các phần mềm CAD/CAM để khai thác tính ưu việt của các máy CNC là hết sức cần thiết.
- Máy CNC giúp cho con người có thể gia công được những sản phẩm theo mong muốn mặc dù là rất phức tạp mà trước đây con người chưa thể gia công được.
- Thiết kế và chế tạo khuôn nhựa không phải là một đề tài mới, tuy nhiên cùng với sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM, công nghệ làm khuôn đã có những thay đổi rõ rệt.
- Hiện nay có rất nhiều phần mềm có modul thiết kế, gia công khuôn như Catia, Solid Edge, Cadmeister, Delcam, ProEngineer, Mastercam, Camtool… mỗi phần mềm đều có những thế mạnh riêng.
- Phần mềm CAD/CAM tích hợp Cadmeister là phần mềm rất mạnh của Nhật Bản chuyên dụng cho thiết kế khuôn mẫu cho sản phẩm nhựa.
- Hiện nay đã được nhiều công ty khuôn mẫu như TOHO, MARUSUN, NIPPON, HAL VIỆT NAM,… sử dụng phục vụ sản xuất và các Trường đại học trong nước như ĐH SPKT Hưng Yên, ĐH Công Nghiệp Hà Nội, Cao đẳng Công Nghệ Thăng Long đưa vào chương trình đào tạo cho sinh viên nắm được các công nghệ mới trong ngành thiết kế khuôn mẫu nhựa.
- Do đó dẫn 11 đến việc tác giả quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác sử dụng phần mềm Cadmeister”.
- Trong đề tài luận văn tốt nghiệp này tác giả sẽ tiến hành thiết kế khuôn trên modul Cadmeister - Mold và lập trình gia công lòng khuôn trên phần mềm Mastercam.
- Lịch sử nghiên cứu: Nghiên cứu về ứng dụng phần mềm Cadmeister trong thiết kế, chế tạo và gia công khuôn mẫu còn khá mới ở Việt Nam.
- Có rất ít doanh nghiệp đang sử dụng phần mềm này, các tài liệu sử dụng phần mềm bằng tiếng Việt chưa có nhiều đặc biệt là modul thiết kế khuôn Mold.
- Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu tổng quan về CAD/CAM, công nghệ chất dẻo, khuôn nhựa và ứng dụng phần mềm Cadmeister vào thiết kế và gia công khuôn nhựa trên máy CNC.
- Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là công nghệ thiết kế khuôn trên phần mềm Cadmeister và lập trình gia công tấm lòng khuôn trên phần mềm gia công Mastercam.
- Đưa ra cái nhìn tổng quan về CAD/CAM đặc biệt là trong sản xuất khuôn mẫu.
- Giúp hiểu rõ hơn các tính năng ưu việt và đa dạng của phần mềm CAD/CAM- Cadmeister - Sơ lược về quy trình thiết kế khuôn trên phần mềm Cadmeister và gia công khuôn mẫu trên phần mềm Mastercam.
- Phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về công nghệ chất dẻo, công nghệ thiết kế khuôn và phần mềm Cadmeister.
- Thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn trên modul Cadmeister - Mold, lập trình gia công tấm lòng khuôn trên phần mềm Mastercam.
- Gia công hoàn thiện tấm lòng khuôn trên máy phay CNC.
- 12 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH CHẾ TẠO KHUÔN MẪU.
- Tổng quan về công nghệ CAD/CAM 1.1.1 Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM liên quan trực tiếp với sự phát triển của công nghệ máy tính.
- Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính là dự án triển khai ngôn ngữ APT tại Học viện công nghệ Masschusetts vào giữa thập kỷ 50 của thế kỷ thứ 20.
- Đến cuối thập kỷ 60 một số nhà cung cấp hệ thống CAD/CAM đã được thành lập trong đó phải kể đến hãng Calma vào năm 1968, Applicon và Computervision vào năm 1969.
- Các hãng này bán trọn gói theo kiểu chìa khoá trao tay trong đó có hầu hết hoặc toàn bộ phần cứng và phần mềm theo yêu cầu của khách hàng.
- Một số hãng khác phát triển theo xu hướng cung cấp phần mềm đồ hoạ như hãng Par Hanratti mà công ty thành viên của nó đã cho ra đời AD2000… Có thể nói đây là một trong những người mở đường tiêu biểu.
- Ngày nay CAD/CAM đã thực sự trở thành một công nghệ có tốc độ phát triển cực kỳ nhanh chóng trên nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ khác nhau và cũng thật khó có thể liệt kê đầy đủ các hãng sản xuất và cung cấp dịch vụ, sản phẩm trong lĩnh vực này.
- Trong lĩnh vực này phải kể đến một vài hãng quen thuộc như Soft Desk nổi tiếng với phần mềm đồ hoạ Autocad ra đời từ cuối năm 1982, hãng Gulf Publishing với các phần mềm thiết kế máy, hãng MTS với gói phần mềm MTS - CAD/CAM.
- Hệ tích hợp CAD/CAM ra đời vào giữa những năm 70 – 80.
- Ta có thể biểu diễn lịch sử phát triển của hệ thống CAD/CAM bằng sơ đồ sau đây: 13 Hình 1.1.
- Sơ đồ lịch sử phát triển của hệ thống CAD/CAM 1.1.2.
- Giới thiệu về CAD/CAM – CNC Trong ngành Cơ khí đã có sự dịch chuyển từ tự động hoá các doanh nghiệp có quy mô sản xuất lớn sang quy mô vừa và nhỏ, điều đó đã cho phép dễ dàng thực hiện linh hoạt hoá.
- Với định hướng này, dây chuyền gia công chi tiết cơ khí có thể thực hiện theo một trong các phương án sau.
- Phương án 1: Dùng máy vạn năng kết hợp gá lắp, điều chỉnh theo nhóm chi tiết.
- Phương án 2: Dùng máy chuyên dùng đơn giản có khả năng điều chỉnh theo nhóm chi tiết gia công.
- Phương án 3: Dùng các máy hay trung tâm gia công CNC theo giải pháp tập trung nguyên công, tự động hoá việc điều khiển theo hướng linh hoạt hoá và tự động hoá Các thủ tục xử lý trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC có thể khái quát qua sơ đồ hình1.3.
- NC CNCCADCAD/CAMCIM2000FMS 14 Bắt đầu hệ thống CAD/CAM Tạo lập mô hình học (2D, 3D) Tệp dữ liệu về máy CNC Tệp vật liệu gia công Tệp dụng cụ cắt Tệp dữ liệu hình học Gia công chi tiết trên máy CNC Xuất băng lỗ NC (ghi chương trình gia công NC)Chuẩn bị chương trình gia công NC Tạo lập quỹ đạo dao (Toolpath) Đặt các điều kiện về gia công (cắt gọt) Chọn dụng cụ cắt Tạo lập bản vẽ chi tiết Hình 1.2.
- Quy trình xử lý thông tin trong kỹ thuật CAD/CAM-NC Quá trình từ thiết kế đến chế tạo ra sản phẩm có sự đóng góp đắc lực của kỹ thuật CAD/CAM-CNC nhưng vai trò của con người trong đó có ý nghĩa quyết định.
- Chương trình gia công NC, CNC dù có được xây dựng từ chuỗi liên thông thì cũng không thể đáp ứng với mọi loại máy, mọi loại vật liệu, mọi phương thức gia công.
- mà thể hiện rõ nhất là việc sử dụng chế độ cắt trên máy.
- Tích hợp CAD và CAM ¾ Các mức tiếp cận của kỹ thuật CAD/CAM-CNC:

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt