Đồ án công nghệ CAD/CAM ghế nhựa

Chia sẻ: Hoangminh Hoangminh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

211
lượt xem 46
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể coi là một tiêu chí đánh giá sự phát triển của nền công nghiệp. Hiện nay, các sản phẩm trong các ngành công nghiệp được chế tạo bằng việc sử dụng các hệ thống khuôn mẫu khác nhau. Sản phẩm khuôn mẫu thuộc loại sản phẩm Cơ - Tin - Điện tử (Mechatronics) kỹ thuật cao.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án công nghệ CAD/CAM ghế nhựa

Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAD/CAM/CNC 1.1.Vai trò và chức năng của CAD/CAM/CNC CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing) là thuật ngữ chỉ việc thiết kế và chế tạo được hổ trợ bởi máy tính. Công nghệ CAD/CAM sử dụng máy tính để thực hiện một số chức năng nhất định trong thiết kế và chế tạo. Công nghệ này đang được phát triển theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất, CAD/CAM sẽ tạo ra một nền tảng công nghệ cho việc tích hợp máy tính trong sản xuất. CAD (Computer Aided Design) là việc sử dụng hệ thống máy tính để hổ trợ trong xây dựng, sửa đổi, phân tích hay tối ưu hoá. Hệ thống máy tính bao gồm phần mềm và phần cứng được sử dụng để thực thi các chức năng thiết kế chuyên ngành. Phần cứng CAD gồm có: máy tính, cổng đồ hoạ, bàn phím và các thiết bị ngoại vi khác. Phần mềm CAD gồm có các chương trình thiết kế đồ hoạ, chương trình ứng dụng hổ trợ các chức năng kỹ thuật cho người sử dụng như: phân tích lực ứng suất của các bộ phận, phản ứng động lực học của các cơ cấu, các tính toán truyền nhiệt và lập trình bộ điều khiển số. CAM (Computer Aided Manufacturing)là việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kế hoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp hay gián tiếp giữa máy tính và các nguồn lực sản xuất. Các ứng dụng của CAM được chia thành hai phạm trù: CNC(Computer Numerical Controlled ): Trước đây các chương trình điều khiển NC đều phải thực hiện thông qua băng đục lỗ, điều khển phải có bộ lọc để giải mã cung cấp các tín hiệu điều khiển cho các trục máy với cách này có nhiều hạn chế , mất thời gian,các chưong trình phải viết lại và dung lượng bé. Chương trình CNC đã khắc phục được các nhược điểm đó bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin trong bộ nhớ. Cho đến nay CNC đã xuất hiện trong hầu hết các ngành công nghỉệp, đây là lĩnh vực có sự kết hợp chặt chẽ giữa máy tính và máy công cụ. 1.2.Ứng dụng CAD/CAM/CNC trong việc thiết kế chế tạo sản phẩm Cho đến nay việc ứng dụng các thành tựu của khoa học kỷ thuật vào quá trình sản xuất rất mạnh mẽ.Thay vào việc phải công nhân phải trực tiếp đứng máy gia công thì ngày nay trong các nghành công nghiệp nhiều máy công cụ cổ điển đã được thay thế SVTH:Trần Công Đua Page 1
bằng máy CNC. Ứng dụng CAD/CAM/CNC để tổ chức sản xuất kèm theo đó là các phần mềm ứng dụng để lập trình và điều khiển máy. Toàn bộ các thao tác gia công trên máy đều được thiết kế và mô phỏng trong chương trình phần mềm. Giúp tránh được nhũng sai sót có thể xẩy ra. Trình độ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có thể coi là một tiêu chí đánh giá sự phát triển của nền công nghiệp. Hiện nay, các sản phẩm trong các ngành công nghiệp được chế tạo bằng việc sử dụng các hệ thống khuôn mẫu khác nhau. Sản phẩm khuôn mẫu thuộc loại sản phẩm Cơ Tin Điện tử (Mechatronics) kỹ thuật cao, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào công nghiệp khuôn mẫu hiện nay theo các hướng sau: Hoàn thiện và phát triển phàn cứng đièu khiển số CNC, phát triển phần mềm theo hướng : đơn giản trong lập trình, tích hợp nhiều tính năng và giao diện linh hoạt, thuận lợi Xây dựng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE trợ giúp trong thiết kế và chế tạo khuôn mẫu. Hướng phát triển của hệ thống tích hợp CAD/CAM là sẽ bổ sung các mô hình thiết kế, cập nhật thêm các phương pháp gia công chính xác, hiệu quả và hiện đại. Phát triển các phần mềm trợ giúp thiết kế, tính toán, kiểm định và mô phỏng. Hướng phát triển này mới mẽ và đang được đầu tư ưu tiên hàng đầu. Ứng dụng các hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM/CNC hiện nay đang là thị trường mua bán và ứng dụng khá sôi động. Có thể nói rằng: không có phần mềm CAD/CAM thì không thể thiết kế và chế tạo khuôn mẫu phức tạp, có độ chính xác cao Trong công nghệ chế tạo sản phẩm khuôn mẫu công nghệ cao thì công nghệ thông tin được ứng dụng rất có hiệu quả và đóng vai trò quan trọng quyết định trong ngành Cơ điện tử. Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong gia công cơ khí bằng các thiết bị điều khiển số là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn trong đào tạo cũng như trong sản xuất cơ khí 1.3.Giới thiệu chung về chức năng của ProE trong tổ hợp CAD/CAM/CNCPhần mềm ProE là phần mềm tập hợp đầy đủ tính năng thiết kế và mô phỏng quá trình gia công chi tiết, với chức năng như vậy chúng ta có thể sử dụng các chương trình đã được lập trình
Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn bằng phần mên này để kết nối nhập vào bộ điều khiển của máy CNC, hay quan sát quá trình gia công trước khi đi vào gia công thực tế. Trong phần mềm ProE có nhiều Modul khác nhau, sau đây là một số modul cơ bản được sử dụng để vẽ, phân khuôn và lập trình gia công: Modul Sketcher: Sketcher là công cụ phác thảo, có nhiệm vụ chính là tạo ra các Profile 2D hoặc 3D để từ đó hình thành các mô hình vật đặc (Solid) hoặc bề mặt (Surface). Tuy nhiên, do kế thừa được các công cụ vẽ của CAD truyền thống, lại được bổ sung công cụ tham số hoá, Sketcher của CAD hiện đại trở thành công cụ vẽ mạnh và linh hoạt để tạo ra các bản vẽ kỹ thuật. Người ta thường dùng Sketcher để tạo các bản vẽ đơn giản. Modul Part: Thiết kế các hình khối dạng 3D dựa vào phương pháp đùn khối hoặc quét thành khối đặc (Solid) hoặc dạng mỏng (Shell) hay mặt (Supface). Modul Manufacturing: Thiết kế mô phỏng tách khuôn và gia công. 1.4. Giới thiệu về khuôn đúc hai tấm a. Khuôn hai tấm có kênh dẫn nguội Khuôn hai tấm là loại khuôn phổ biến nhất. So với khuôn ba tấm thì khuôn hai tấm đơn giản hơn, rẻ hơn và chu kỳ ép phun ngắn hơn.+ Đối với khuôn hai tấm có một lòng khuôn thì không cần đến kênh dẫn nhựa mà nhựa sẽ điền đầy trực tiếp vào lòng khuôn thông qua bạc cuống phun. + Đối với khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn thì ta cần quan tâm đến việc thiết kế kênh dẫn và miệng phun sao cho nhựa có thể điền đầy các lòng khuôn cùng lúc (vấn đề cân bằng dòng chảy của nhựa). Trước khi bắt đầu thiết kế khuôn loại này ta nên dùng một mẫu để phân tích thử trên phần mềm để tìm ra vị trí đặt miệng phun thích hợp nhất. Khi xét thấy vị trí các miệng phun có thể đặt thẳng hàng với các lòng khuôn thì việc dùng khuôn hai tấm là thích hợp. SVTH:Trần Công Đua Page 3
Hình 1.1 a), b): Khuôn hai tấm có kênh dẫn nguội. Vì vấn đề cân bằng dòng và đòi hỏi các miệng phun phải được bố trí thẳng hàng với các lòng khuôn mà việc thiết kế khuôn hai tấm có nhiều lòng khuôn gặp nhiều hạn chế đối với một sản phẩm nhựa nhất định. Hình 1.2 Kết cấu khuôn hai tấm b. Khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng Khuôn hai tấm dùng kênh dẫn nóng luôn giữ cho nhựa nóng chảy trong bạc cuống phun, kênh dẫn và miệng phun, nhựa chỉ đông đặc khi nào nó chảy vào lòng khuôn. Khi khuôn mở ra thì chỉ có sản phẩm (đôi khi có thêm kênh dẫn nguội) được lấy ra ngoài. Khi
Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn khuôn đóng lại thì nhựa trong các kênh dẫn nóng và tiếp tục điền đầy vào lòng khuôn một cách trực tiếp. Kênh dẫn trong khuôn có thể gồm cả kênh dẫn nguội và kênh dẫn nóng. Hình 1.3 – Khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng Đối với loại khuôn này, các miệng phun phải được đặt ở vị trí trung tâm của các lòng khuôn. Điều này có nghĩa là các kênh dẫn phải được đặt xa mặt phân khuôn. Nhưng điều này không gây bất kỳ trở ngại nào cho việc thiết kế. Loại khuôn này cũng phù hợp với khuôn cò nhiều lòng khuôn với kích thước nhỏ hay những khuôn mà hệ thống kênh dẫn phức tạp và phí nhiều vật liệu. » Ưu điểm: + Tiết kiệm vật liệu. + Không có vết của miệng phun trên sản phẩm. + Giảm thời gian chu kỳ. + Điều khiển được sự điền đầy và dòng chảy của nhựa. » Nhược điểm + Giá thành cao hơn khuôn hai tấm có kênh dẫn nguội. + Khó đổi màu vật liệu. + Hệ thống điều khiển nhiệt độ dể bị hỏng. + Không thích hợp với những vật liệu chịu nhiệt kém. SVTH:Trần Công Đua Page 5
CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT 2.1. Đặc điểm về sản phẩm: Sản phẩm của quá trình sản xuất là chiếc ghế nhựa loại nhỏ Hình 2.1: Sản phẩm ghế nhựa. Ghế nhựa được sản xuất từ vật liệu nhựa là ABS (Acrylon Butadiene Styrence Plastics). Đây là loại vật liệu nhựa có độ bền trung bình, giá thành không cao, thuộc loại nhựa dẻo. Cấu tạo gồm 3 đơn phân tử Acrylonnitrile, Butadiene, Styrence. Các phân tử này ảnh hưởng đến tính chất của ABS: Tính cứng, tính bền với nhiệt độ và hóa chất là do Acrylonnitrile, tính dễ gia công, tính bền của Styrene, độ dẻo độ dai và độ va đập là của Butadiene. Hình 2.2: Cấu trúc vật liệu ABS Theo thông số kỹ thuật tra bảng thì vật liệu ABS có độ co rút là 0. 4 % – 0.7% Và mật độ là 1,06 g/cm2.
Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn Do tính chất này nên khi làm khuôn chúng ta phải kể đến độ co rút của vật liệu nhựa, để sản phẩm sau khi đúc ra thỏa mãn đúng yêu cầu đề ra. Nhiệm vụ thiết kế đặt ra là thiết kế bộ khuôn để đúc ra sản phẩm ghế nhựa loại nhỏ. Và bộ khuôn gồm có hai phần khuôn trên và khuôn dưới. Nhiệm vụ của em là thiết kế khuôn trên của bộ khuôn. 2.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết khuôn trên: Khuôn luôn tiếp xúc vật liệu nhựa ABS nóng chảy có nhiệt độ từ 150 ÷ 2000C. Chịu áp lực trung bình, tải trọng va đập nhỏ, vật liệu nhựa ABS khi nguội có độ cứng 20HB. Vật liệu chế tạo khuôn là hết sức quan trọng vì nó ảnh hưởng đến tuổi thọ của khuôn, tốc độ giải nhiệt, tính gia công độ chính xác... Vì yêu cầu của sản phẩm khác nhau về cấu trúc khuôn, nguyên liệu định hình tính năng sản phẩm, tính thẩm mỹ, độ chính xác kích thước, giá thành thấp… Nên chọn phôi phải thỏa mản các yêu cầu sau: Vật liệu dễ tìm. Tính gia công tốt. Tính năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn tốt. Tổ chức đồng đều, không có khuyết tật lỗ kim bên trong. Xử lý nhiệt dễ dàng, ít biến dạng do nhiệt độ. Tính đàn hồi tốt. Tùy theo sản phẩm, công nghệ sản xuất, mà ta có thể chọn tất cả các vật liệu trên. Thông thường chọn thép, nhôm…Các yếu tố như tuổi thọ, giá thành khuôn là hết sức quan trọng trọng trong quá trình cạnh tranh cho sản phẩm, do vậy trong đồ án này em đã lựa chọn vật liệu chế tạo tấm khuôn là thép C45. Phôi gia công khuôn trên của bộ khuôn đúc ghế nhựa là phôi thép C45 có đặc điểm: Kích thước phôi: 320 × 123 × 203 (mm). Giới hạn bền kéo: bk = 560(N/mm2). Giới hạn chảy: ch = 280(N/mm2). Độ cứng : HB = 230 ÷ 300. Rẻ và có tính công nghệ tốt. SVTH:Trần Công Đua Page 7
Thành phần hóa học: Bảng 2.1: Thành phần hóa học của thép C45 C Si Mn S P Ni Cr 0,4 0,5 0,17 0,37 0,5 0,8 0,045 0,045 0,30 0,30 2.3. Trình tự lập trình phân khuôn chi tiết: Bước1:Vào file/new:Xuất hiện hộp thoại New, trong type chọn Manufacturing, trong Subtype chọn Mold Cavity. Đặt tên trong mục Name, tick chon Use default
Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn Bước 2: Lấy chi tiết để tách khuôn Các bước thực hiện như sau: Thực hiện từ trái sang phải và trên xuống Bước 3: Tạo phôi: Các bước thực hiện Tạo phôi bằng phương pháp tạo solidpart Chọn mặt trên cùng làm mặt phẳng vẽ phác và đùn về 2 phía Vẽ pháp thảo và tạo chi tiết giống như tạo chi tiết bình thường. Chi tiết phôi Bước 4:Tạo mặt phân khuôn Bước 6: Gộp khuôn và mở khuôn: SVTH:Trần Công Đua Page 9
Kết quả sau khi tách khuôn:
Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn SVTH:Trần Công Đua Page 11
Chương III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG 3.1 Chi tiết khuôn trên và kích thước phôi ban đầu: Hình 3.1: Khuôn trên và phôi ban đầu.
Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn 3.2 Chọn máy gia công: 3.2.1 Kiểu máy: Máy phay CNC EMCO MILL 450 Hình 3.2: Máy phay cnc Emco mill 450 3.2.2 Thông số kỹ thuật. Bàn máy: Kích thước 700 x 520 mm Rãnh chữ T trên bàn máy: 5x18x100 mm Khối lượng lớn nhất: 200 kg Khoảng cách bàn với sàn:786 mm Hành trình Hành trình trục X: 600 mm Hành trình trục Y: 500 mm Hành trình trục Z: 500 mm Khoảng cách nhỏ nhất từ mũi trục chính đến bàn máy: 100 mm Khoảng cách lớn nhất từ nũi trục chính đến bàn máy: 600 mm Trục Chính Dãy Tôc độ: 50 – 10000 r.p.m Công suất trục chính: 13 KW Momen trục chính : 83 Nm Trục: SVTH:Trần Công Đua Page 13
Tốc độ dịch chuyển nhanh của trục X, Y, Z: 24 m/min Tốc độ làm việc của trục X,Y,Z:10m/min Lực cắt lớn nhất theo trục X, Y, Z: 5000 N Dao: Số dụng cụ dao: 20 Đường kính lớn nhất dao: 80 mm Chiều dài lớn nhất 250 mm Khối lượng lớn nhất của dao: 8 kg Thay dao tự động Thông số khác: Điện áp và dòng nguồn cung cấp 415V , 50/60 Hz Công suất nguồn cung cấp 16 kVA Kích thước máy : 2040x2445x2920 mm Trọng lượng máy:4000kg Thời gian thay dao:8.2s Khí nén cần thiết:6 bar 3.2.2 Thông số kỹ thuật. Bàn máy: Kích thước 700 x 520 mm Rãnh chữ T trên bàn máy: 5x18x100 mm Khối lượng lớn nhất: 200 kg Khoảng cách bàn với sàn:786 mm Hành trình Hành trình trục X: 600 mm Hành trình trục Y: 500 mm Hành trình trục Z: 500 mm Khoảng cách nhỏ nhất từ mũi trục chính đến bàn máy: 100 mm Khoảng cách lớn nhất từ nũi trục chính đến bàn máy: 600 mm
Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn Trục Chính Dãy Tôc độ: 50 – 10000 r.p.m Công suất trục chính: 13 KW Momen trục chính : 83 Nm Trục: Tốc độ dịch chuyển nhanh của trục X, Y, Z: 24 m/min Tốc độ làm việc của trục X,Y,Z:10m/min Lực cắt lớn nhất theo trục X, Y, Z: 5000 N Dao: Số dụng cụ dao: 20 Đường kính lớn nhất dao: 80 mm Chiều dài lớn nhất 250 mm Khối lượng lớn nhất của dao: 8 kg Thay dao tự động Thông số khác: Điện áp và dòng nguồn cung cấp 415V , 50/60 Hz Công suất nguồn cung cấp 16 kVA Kích thước máy : 2040x2445x2920 mm Trọng lượng máy:4000kg Thời gian thay dao:8.2s Khí nén cần thiết:6 bar 3. .3. Thứ tự các nguyên công STT bước Đặc điểm Yêu cầu công nghệ 1 Phay thô mặt đầu Ra= 2,5 m. SVTH:Trần Công Đua Page 15
2 Phay phá long khuôn +hốc bên Ra= 1,25 m. 3 Phay bán tinh hốc bên Ra= 2,5 m. 4 Phay tinh hốc bên Ra= 1,25 m. 5 Phay bán tinh long khuôn Ra= 1,25 m 6 Phay tinh long khuôn Ra= 2,5 m. 7 Phay thô rãnh chân Ra= 2,5 m. 8 Phay tinh rãnh chân Ra= 1,25 m. 9 Phay tinh mặt đầu Ra= 1,25 m. 10 Khoan lỗ định vị Ra= 1,25 m. 11 Khoét lỗ định vị Ra= 1,6 m. Trong khuôn khổ đồ án này, em lựa chọn các dao thực hiện các nguyên công từ catalog của hãng Mitsubishi. Dụng cụ gia công của hãng rất đa dạng, đặc biệt là giúp người sử dụng dễ dàng hơn trong việc lựa chọn và tính toán chế độ cắt nhờ vào việc thể hiện rất rõ các thông số cần thiết cho việc tính toán trong catalog của hãng.
Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn Hình 3.3: Các loại dao phay chuyên dụng của hãng Mitsubishi Bảng 3.1: Milling Cutter Dao phay Angle milling cutter Dao phay góc Cylindrical milling cutter Dao phay mặt trụ Disktype milling cutter Dao phay đĩa Dovetail milling cutter Dao phay rãnh đuôi én End Mill Dao phay ngón Face milling cutter Dao phay mặt đầu Formrelieved cutter Dao phay hớt lưng Gang milling cutter Dao phay tổ hợp Helical tooth cutter Dao phay răng xoắn Insertedblade milling cutter Dao phay răng ghép Key seat milling cutter Dao phay rãng then Plain milling cutter Dao phay đơn Righthand milling cutter Dao phay răng xoắn phải Singleangle milling cutter Dao phay góc đơn Sliting saw, circular saw Dap phay cắt đứt Slot milling cutter Dao phay rãnh Shanktype cutter Dao phay ngón Stagged tooth milling cutter Dao phay răng so le Tslot cutter Dao phay rãnh chữ T Threeside milling cutter Dao phay đĩa 3 mặt cắt SVTH:Trần Công Đua Page 17
Twolipped end mills Dao phay rãnh then 3.5. Các công thức tính toán chế độ cắt: Tốc độ cắt: Tốc độ cắt phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu phôi và vật liệu dụng cụ, và thường cho trong sổ tay về chế độ cắt khi gia công cơ. Để chọn số vòng quay trục chính phù hợp, sử dụng công thức : Trong đó: Vc: tốc độ cắt [m/ph]. D1: đường kính dao phay [mm]. n : tốc độ quay của trục chính [vg/ph]. Tốc độ quay trục chính: n = (vg/phút) Lượng chạy dao / phút: Sph = Sz . n . Zn (mm/phút) Lượng chạy dao vòng: S = Sz . Zn (mm/vòng) Công suất cắt: Khi phay Sử dụng công thức của hãng Mitsubishi đưa ra, tính toán được thực hiện trên trang web http://www.mitsubishic
Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Tr ần Đình Sơn Khi khoan, khoét, doa: Khi khoan, momen xoắn hoặc lực chiều trục được tính theo công thức: [Nm]. Khi khoan rộng mômen xoắn: [Nm]. SVTH:Trần Công Đua Page 19
Khi doa, mỗi răng của dụng cụ có thể tính như một dao tiện trong, mômen xoắn: [Nm]. Trong đó: Các trị số CM, Cp và số mũ được cho trong bảng 532 sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2. Khi khoan: CM = 0.0345; q = 2; y = 0.8. Khi khoan rộng, doa: CM = 0.09; q = 1; y = 0.8 ; x = 0.9; Cp = 67. kp hệ số tính đến các yếu tố gia công thực tế, trong trường hợp này chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định bằng kp = kmp tính theo bảng 99. Suy ra: kp = kmp = 0.8 n – chỉ số mũ cho hợp kim cứng (vật liệu dao khoan). Công suất cắt Ne: 3.6. Tính toán cho các nguyên công: Bước 1,11 : Phay thô và phay tinh mặt đầu Chọn dao APX3000050A07RA Các thông số của dao: