Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM (Delcam) trong thiết kế, gia công chi tiết cơ khí 2D, 3D trên máy CNC (lòng khuôn, lõi khuôn)

- Trần Văn Long Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM (Delcam) trong thiết kế, gia công chi tiết cơ khí 2D, 3D trên máy CNC (lòng khuôn và lõi khuôn) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS: Trần Xuân Việt HÀ NỘI – 2010 1MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ PHẦN MỞ ĐẦU Chương 1:TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC .
- Giới thiệu về CAD/CAM – CNC.
- Tích hợp CAD và CAM .
- CAD/CAM thông minh .
- 24 Chương 2:GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CAD/CAM - DELCAM Power Shape.
- 41 Chương 3:ỨNG DỤNG PHẦN MỀM DELCAM VÀO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG LÒNG, LÕI KHUÔN CHO SẢN PHẨM “ĐẾ”.
- Những ứng dụng của chi tiết nhựa nhiệt dẻo.
- Một số máy ép phun ở Việt Nam và trên thế giới Khuôn ép nhựa.
- Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa.
- Các cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn.
- Số lượng sản phẩm trên một khuôn Các hệ thống của khuôn.
- Trình tự thiết kế và bảo quản khuôn .
- Các chi tiết tiêu chuẩn của khuôn .
- Thiết kế khuôn “đế đèn” trên phần mềm power shape.
- Quy trình thiết kế khuôn .
- Phân tích và thiết kế sản phẩm Thiết kế khuôn trên phần mềm PS - Moldmaker Chương 4:LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÒNG VÀ LÕI KHUÔN .
- Một số lưu ý trước khi lập quy trình công nghệ.
- Một số trang thiết bị được sử dụng khi gia công.
- Lập quy trình công nghệ gia công.
- Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn.
- Quy trình công nghệ gia công lõi khuôn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
- Tác giả Trần Văn Long 4LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Xuân Việt, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn.
- Tác giả cũng chân thành cảm ơn ban lãnh đạo nhà trường và các thầy cô khoa Cơ khí, Trung tâm Đào tạo và Thực hành Công nghệ Cơ khí Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, ban lãnh đạo Công ty một thành viên khuôn mẫu Nhật Minh đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn này.
- Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính.
- Chế tạo có sự trợ giúp của máy tính.
- Hệ thống sản xuất tích hợp.
- Hình 1.1: Quá trình chế tạo sản phẩm Hình 1.2: Quy trình xử lý thông tin trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC Hình 1.3: Sơ đồ CIM Hình 1.4: Mức tiếp cận CAD/CAM với hệ phần cứng và phần mềm Hình 1.5: Nguyên lý kỹ thuật CAD/ CAM-CNC Hình 1.6: Hệ chuyển giao dữ liệu gián tiếp thông qua tệp trung gian Hình 1.7: Các giao diện dùng trong lĩnh vực Cơ khí Hình 1.8: Quá trình truyền dữ liệu qua hai hệ CAD/CAM A và B Hình 1.9: Các phương án triển khai kết nối CAD - NC Hình 1.10: Sơ đồ chế tạo Socket Hình 1.11: Nguyên lý tạo mẫu nhanh Hình 1.12: Nguyên lý kỹ thuật ngược Hình 2.1: Màn hình Power Shape 6060 sau khi khởi động.
- Hình 2.2: Một số sản phẩm được thiết kế trên Power Shape Hình 2.3: Một số sản phẩm được lắp ghép trên PS – Assembly.
- Hình 2.4: Bộ khuôn tiêu chuẩn được thiết kế trên PS-Moldmaker Hình 2.5: Màn hình làm việc của Power mill load sản phẩm từ Power Shape Hình 3.1 : Mô hình máy ép phun Hình 3.2 :Hệ thống kẹp Hình 3.3 :Mô hình khuôn nhựa Hình 3.4: Mô hình trục vít Hình 3.5: Quá trình nhựa hóa Hình 3.6 : Giai đoạn bơm nhựa Hình 3.7: Giai đoạn làm nguội Hình 3.8: Giai đoạn lấy sản phẩm Hình 3.9: Cấu tạo chung của khuôn Hình 3.10: Khuôn 2 tấm Hình 3.11: Khuôn 3 tấm.
- Hình 3.12: Khuôn nhiều tầng Hình 3.13: Khuôn 2 tấm có kênh dẫn nóng Hình 3.14: Khuôn có chốt tháo ngang Hình 3.15: Môt số loại chốt đẩy.
- Hình 3.16: Hệ thống cấp nhựa Hình 3.17: Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật Hình 3.18: Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng vòng tròn.
- Hình 3.19: Một số dạng miệng phun thường dùng Hình 3.20: Hệ thống làm nguội khuôn bằng nước Hình 3.21: Tháo lõi mặt bên bằng cam chốt xiên Hình 3.22: Tháo lõi mặt bên bằng cam chân chó Hình 3.23: Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống thủy lực.
- Hình 3.24: Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống thanh đẩy xiên Hình 3.25: Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống đường dẫn cam Hình 3.26: Hình ảnh một số lòng và lõi khuôn thông dụng Hình 3.27: Hệ thống dẫn hướng khuôn Hình 3.28: Một số thép dùng làm thân khuôn Hình 3.29: Một số thép làm lòng khuôn và lõi khuôn Hình 3.30: Quy trình thiết kế khuôn Hình 3.31: Mô hình chi tiết Đế trên Delcam Power Shape.
- Hình 3.32: Hình ảnh sản phẩm trên phần mềm moldflow Hình 3.33: Phân tích vị trí đặt cổng rót Hình 3.34: Vị trí đặt cổng rót Hình 4.1: Hình ảnh lòng khuôn sau khi thiết kế Hình 4.2: Hình ảnh lõi khuôn sau khi thiết kế PHẦN MỞ ĐẦU Trong công cuộc đổi mới đi lên của đất nước, công nghiệp hoá, hiện đại hoá là một yêu cầu tất yếu nói chung, trong đó cơ khí hoá trong các lĩnh vực sản xuất đang là một yêu cầu cấp thiết nói riêng.
- Là một học viên của ngành cơ khí tôi luôn có xu hướng nghiên cứu, học hỏi, tiếp cận với các thiết bị và qui trình sản xuất cơ khí mới bằng thí nghiệm và thực tiễn từ các đơn vị trường học, các doanh nghiệp trong và ngoài nước.
- Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật ngày nay, các máy công cụ điều khiển số (NC và CNC) 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.
- Một trong những ứng dụng gia công trên máy CNC đó là gia công khuôn mẫu.
- 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, Pro/engineer, Mastercam, Camtool… mỗi phần mềm đều có những thế mạnh riêng.
- Phần mềm CAD/CAM tích hợp Delcam là phần mềm rất mạnh trên thế giới về thiết kế và lập trình gia công nhưng ở Việt Nam thì còn khá mới lạ và chưa nhiều doanh nghiệp đưa vào sử dụng để sản xuất.
- Do đó dẫn đến việc tác giả quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM (Delcam) trong thiết kế, gia công chi tiết cơ khí 2D, 3D trên máy CNC (lòng khuôn và lõi khuôn.
- 10Trong đề tài luận văn tốt nghiệp này tác giả sẽ tiến hành thiết kế khuôn trên phần mềm Delcam - Power Shape và lập trình gia công lòng, lõi khuôn trên phần mềm Delcam - Power Mill.
- Lịch sử nghiên cứu: Nghiên cứu về ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM (Delcam) trong thiết kế, chế tạo và gia công khuôn mẫu còn khá mới ở Việt Nam.
- Có rất ít doanh nghiệp doanh nghiệp đang sử dụng phần mềm này, chưa có tác giả nào xuất bản tài liệu sử dụng phần mềm này bằng tiếng Việt.
- Mục đích nghiên cứu: Đưa ra những được những kiến thức cơ bản về: Hệ thống CAD/CAM, công nghệ chất dẻo, khuôn ép nhựa, sơ lược về công nghệ phun ép và các loại máy phun ép nhựa, ứng dụng được phần mềm Delcam vào thiết kế và gia công khuôn nhựa trên các máy CNC, mở rộng thị trường các doanh nghiệp sử dụng phần mềm Delcam vào thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa.
- Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máy công cụ CNC, lập trình gia công khuôn trên các máy CNC, phần mềm tích hợp CAD/CAM (Delcam) cho thiết kế và gia công khuôn mẫu trên máy tính.
- Đáp ứng nhu cầu hiểu biết công nghệ CAD/CAM mà một xã hội đang phát triển cần có.
- Đưa phần mềm CAD/CAM tích hợp Delcam vào sử dụng ở nhiều doanh nghiệp hơn nữa tại Việt Nam.
- Sơ lược về cách tiếp cận và sử dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM – Delcam.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về công nghệ chất dẻo, công nghệ ép phun, máy ép phun, các bộ phận cơ bản của khuôn nhựa, tiếp cận phần mềm Delcam.
- Thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn trên phần mềm Delcam Power Shape, lập trình gia công tấm lòng khuôn, lõi khuôn trên phần mềm Delcam Power Mill.
- Gia công hoàn thiện hai tấm lòng khuôn và lõi khuôn trên máy phay CNC.
- 11Chương I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC 1.1.
- Các hệ thống máy móc, thiết bị cũ không thể đáp ứng được nhu cầu của con người trong việc phát triển kinh tế cũng như chinh phục tự nhiên.
- Ý tưởng chế tạo ra một máy gia công tự động thực hiện quá trình cắt gọt đã được manh nha từ đầu thế kỷ trở nên cần thiết hơn bao giờ hết.
- Đặc biệt sau đại chiến thế giới lần thứ hai (1945), để dành được ưu thế thì việc thiết kế, chế tạo ra các loại máy móc, thiết bị, vũ khí mới đã trở nên cấp bách hơn bao giờ hết.
- Chính vì lẽ đó, việc nghiên cứu, chế tạo máy gia công tự động đã có kết quả bước đầu ngay từ những năm 50.
- Nhưng phải đến những năm 70, sự bùng nổ của công nghệ thông tin đã thúc đẩy và đưa kỹ thuật CAD/CAM – CNC lên một tầm cao mới mà đỉnh cao là năm 1979, khớp nối liên hoàn kỹ thuật CAD/CAM – CNC đã được khai thông.
- Quá trình từ khi có ý tưởng về sản phẩm hay vật mẫu đến khi chế tạo ra sản phẩm được rút ngắn, sản phẩm đa dạng và phong phú hơn bao giờ hết, đáp ứng nền kinh tế thị trường.
- Quá trình chế tạo sản phẩm nói chung có thể khái quát qua hồ sơ (hình 1.1).
- Quá trình thiết kế sản phẩm trước đây thường rất dài vì thiếu công cụ thiết kế.
- Quá trình chế tạo sản phẩm gặp khó khăn vì thiết bị không đáp ứng được, có những công đoạn phải làm thủ công nên mất thời gian.
- Quá trình Marketting thường diễn ra chậm.
- Như vậy quá trình chế tạo sản phẩm từ khi có ý tưởng đến khi đưa được sản phẩm đến với tay người tiêu dùng là cả một chặng đường dài.
- Quá trình chế tạo sản phẩm hiện nay có bước đột phá.
- Ý tưởng về sản phẩm được thiết kế ngay trên máy tính bằng phần mềm Autocad hay các phần mềm thiết kế khác như SolidWork, Inventor.
- và phần mềm hỗ trợ kiểm tra phù hợp.
- Việc thiết kế sản phẩm còn được hỗ trợ bởi thiết bị dò hình số hoá hay thiết bị tạo mẫu nhanh.
- Sau khi có thiết kế, chuỗi liên hoàn CAD/CAM đã cho phép chuyển đổi bản vẽ sang chương trình gia công tự động.
- Quá trình chế tạo sản phẩm (CAM) đã được tự động 12Ý tưởng về sản phẩm hoặc sản phẩm mẫu Thu thập thông tin liên quan để nghiên cứu thiết kế Thiết kế sản phẩm Hiệu chỉnh thiết kế hoặc đổi mới thiết kế Kiểm tra đánh giá chất lượng Chế tạo thử Hoạch định quy trình công nghệ Chuẩn bị máy móc thiết bị, dụng cụ, vật tư Chế tạo chi tiết Đóng gói dán nhãn Kiểm tra chất lượng sản phẩm Lắp ráp sản phẩm Tổ chức mạng lưới tiêu thụ Tổ chức dịch vụ sửa chữa bảo hành Thu thập thông tin về sản phẩm QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO QUÁ TRÌNH MARKETTING Đường đi của quá trình Đường đi của quá trình Hình 1.1 - Quá trình chế tạo sản phẩm hoá cao, gia công được các bề mặt phức tạp nhờ kỹ thuật CNC, hệ thống thông tin cập nhật nhanh.
- Chính vì lẽ đó quá trình chế tạo sản phẩm trở nên ngắn hơn bao giờ hết.
- Để việc ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM-CNC đạt được kết quả tốt thì việc hoạch định quy trình công nghệ có sự trợ giúp của máy tính CAPP (Computer Aided Process Planning) đóng một vai trò quan trọng bởi nó là cầu nối giữa thiết kế và chế tạo, là một liên kết trong các hoạt động tổ hợp của hệ thống chế tạo.
- Năng suất tăng, tổ hợp nhanh các năng lực sản xuất.
- Sử dụng có hiệu quả hơn về máy, về nguyên liệu.
- Tiết kiệm được thời gian, tăng cường tính linh hoạt do khả năng đáp ứng nhanh các đòi hỏi thay thế về cấu hình sản phẩm.
- Ngày nay, giải pháp lập trình CAD/CAM-CNC đã được nghiên cứu, tạo lập và ứng dụng trong đào tạo, sản xuất, với ý tưởng ẩn sâu là sử dụng duy nhất một hệ cơ sở dữ liệu kỹ thuật (a single technical database) cho cả hai khâu thiết kế và chế tạo chi tiết trong quá trình nghiên cứu, thiết kế phát triển sản phẩm cũng như trong quá trình sản xuất chế tạo sản phẩm.
- Giới thiệu về CAD/CAM – CNC Các thủ tục xử lý trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC có thể khái quát qua sơ đồ hình1.2.
- Xu hướng hiện nay, việc hoạch định quy trình công nghệ thường được định hướng linh hoạt hoá.
- 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.
- 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.
- 14Bắt 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-CNC 1.2.1.
- Các thuật ngữ CIM ( Computer Intergrated Manufacturing): Công nghệ chế tạo phối hợp với máy tính.
- CIM nghĩa là sự kết hợp tất cả các bộ phận phòng ban từ phong Kế 15hoạch, phòng thiết kế, phòng Marketting đến phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm thông qua mạng máy tính.
- Với sự trợ giúp của máy tính tiến trình của mỗi bộ phận trở nên rõ ràng hơn so với các bộ phận khác vì chúng sử dụng thông tin từ một quỹ chung.
- Trong hệ thống CIM, các bộ phận khác nhau có hệ thống phần cứng và phần mềm phát triển riêng biệt theo sắp đặt trước, tuỳ theo nhu cầu của từng bộ phận.
- Ta cần biết một số thuật ngữ sau: 1.2.2.
- Tích hợp CAD và CAM • Các mức tiếp cận của kỹ thuật CAD/CAM-CNC: CAD/CAM với hệ phần cứng và phần mềm được kết nối theo sơ đồ sau.
- CAD – Computer Aided Design + CAE – Computer Aided Enginering + CAM – Computer Aided Manufactering → Bộ phận sản xuất + DNC – Direct Numerical Control + PPC – Production Planning Control Bộ phận thiết kế Bộ phận quản lý đặt hàng P.
- Kế hoạch P.Thiết kế P.Marketting P.
- KCS CIM Hình 1.3 - Sơ đồ CIM CAD Hardware SoftwareCAM Hardware Software + Scanner + Digitizer + Digital + Camera + Auto CAD + Auto Surf + Designer +Auto Architec (AUTO-DESK, SOFT-DESK…) Máy công cụ CNC Robot (IR) Trung tâm tế bào gia công CNC.
- Cimatron + TRAUB + DENFORD + Master CAM + Heidenhain + Boxfort Hình 1.4 – Mức tiếp cận CAD/CAM với hệ phần cứng và phần mềm

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