CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Vai trò của CAD/CAM/CNC Công nghệ CAD / CAM / CNC là những thuật ngữ rất quen thuộc trong ngành kỹ thuật và đặc biệt là ngành cơ khí. Những công nghệ này đã góp phần không nhỏ vào những phát minh, những nguyên cứu về các thiết bị, máy móc tự động hóa. Thuật ngữ CAD / CAM / CNC được dùng để mô tả các phần mềm thiết kế, gia công các linh kiện chi tiết thông qua máy tính. CAD (Computer Aided design): là một phần mềm thiết kế được sử dụng trên máy tính, có khả năng giúp các kỹ sư thiết kế có thể mô hình hóa các bản vẽ, lập và xuất các tài liệu thiết kế dựa trên kỹ thuật đồ họa.
Sản phẩm của phần mềm CAD được tạo ra có thể là bản vẽ 2D hoặc cũng có thể là mô hình thiết kế 3D. CAM (Computer Aided Manufacturing): là một phần mềm lập trình cho máy CNC để điều khiển máy CNC gia công theo bản vẽ của CAD. Nói một cách đơn giản thì CAM là cầu nối giữa phần mềm thiết kế CAD và máy gia công CNC. Sau khi có được bản thiết kế hoàn chỉnh được thực hiện bởi CAD ta sẽ nhập nó vào phần mềm CAM để xuất ra đoạn chương trình cho máy CNC gia công.
CNC (Computer Numberical Control): là gia công cơ khí có sử dụng điều khiển số với sự trợ giúp của máy tính. Ví dụ như các loại máy như: Máy Phay, Máy Tiện,… Hiện này việc chế tạo và sản xuất các sản phẩm công nghiệp đều theo phương thức hiện đại là ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM/CNC để thiết kế gia công và lắp ráp sản phẩm được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới.2 Ứng dụng CAD/CAM trong thiết kế và chế tạo sản phẩm Thiết kế sản phẩm: CAD cho phép kỹ sư và thiết kế viên tạo ra mô hình 3D của sản phẩm, giúp họ kiểm tra và hiệu chỉnh thiết kế trước khi sản xuất thực tế. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và nguồn lực. Mô phỏng và phân tích: Sử dụng CAD, bạn có thể thực hiện các phân tích mô phỏng như phân tích căng, phân tích động học, và phân tích sự phát triển nhiệt để đảm bảo rằng sản phẩm sẽ hoạt động đúng cách trong mọi điều kiện.
Tạo tài liệu kỹ thuật: CAD cho phép tạo ra bản vẽ kỹ thuật chính xác và dễ đọc, giúp quá trình sản xuất diễn ra một cách chính xác và hiệu quả. Tạo mẫu sản phẩm: Sử dụng máy in 3D và CNC (Computer Numerical Control), bạn có thể tạo ra các mẫu sản phẩm thử nghiệm và maquete để kiểm tra sự thực của thiết kế trước khi sản xuất hàng loạt. Quản lý dữ liệu sản phẩm: CAD/CAM giúp quản lý và theo dõi thông tin liên quan đến sản phẩm, bao gồm phiên bản thiết kế, danh mục vật liệu, và tài liệu kỹ thuật. SVTT: Phạm Đình Nhân - 20C1C 1 PBL3: Chế tạo với sự HT của máy tính GVHH: Ts.
Phạm Văn Trung Tích hợp CAD và CAM: CAM sử dụng dữ liệu từ CAD để tự động hóa quá trình sản xuất, bao gồm lập trình máy CNC, cắt, gia công, và lắp ráp sản phẩm. Tối ưu hóa quá trình sản xuất: CAD/CAM có thể tối ưu hóa các quy trình sản xuất bằng cách tối ưu hóa lịch trình sản xuất, quản lý nguồn lực, và tối ưu hóa sử dụng vật liệu. Kiểm tra và kiểm tra sản phẩm: Sau khi sản xuất, CAD/CAM cũng có thể được sử dụng để kiểm tra và kiểm tra sản phẩm hoàn thiện để đảm bảo chất lượng và tuân thủ các tiêu chuẩn.3 Giới thiệu chung về chức năng của CREO trong tổ hợp CAD/CAM/CNC CREO là một phần mềm CAD (Computer-Aided Design) và PLM (Product Lifecycle Management) mạnh mẽ phát triển bởi PTC (Parametric Technology Corporation), nó chức năng chính trong tổ hợp CAD/CAM/CNC là để thiết kế và phát triển sản phẩm cũng như hỗ trợ quá trình sản xuất và gia công CNC. Dưới đây là một số chức năng chính của CREO trong tổ hợp này: Thiết kế 3D: CREO cho phép bạn tạo mô hình 3D của sản phẩm, từ đó bạn có thể xem trước và kiểm tra sản phẩm trước khi chuyển sang giai đoạn sản xuất.
Điều này giúp giảm thiểu sai sót thiết kế và tiết kiệm thời gian và nguồn lực. Tích hợp CAD và CAM: CREO cho phép tích hợp dễ dàng giữa phần mềm thiết kế và phần mềm gia công (CAM), giúp tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thiết kế sản phẩm và lập trình gia công. Phân tích và mô phỏng sản phẩm: CREO cung cấp các công cụ phân tích và mô phỏng để kiểm tra tính toàn vẹn và hiệu suất của sản phẩm trước khi sản xuất. Điều này giúp ngăn chặn lỗi và sự cố trong quy trình sản xuất.
Tạo bản vẽ và tài liệu kỹ thuật: CREO cho phép tạo bản vẽ kỹ thuật và tài liệu liên quan dễ dàng từ mô hình 3D, giúp đơn giản hóa quy trình tạo và quản lý tài liệu kỹ thuật. Hỗ trợ gia công CNC: CREO cho phép bạn tạo các lệnh gia công CNC dựa trên mô hình 3D của sản phẩm, giúp tối ưu hóa quá trình gia công và làm giảm thiểu sự cố. Kiểm tra xung đột và tương tác phần tử: CREO cung cấp công cụ để kiểm tra xung đột và tương tác giữa các phần tử trong sản phẩm, đảm bảo rằng chúng hoạt động một cách chính xác và an toàn. Tổ hợp CAD/CAM/CNC với sự sử dụng của CREO giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế và sản xuất, từ khái niệm sản phẩm đến sản phẩm thực tế.
Điều này giúp tăng hiệu suất, giảm thiểu lỗi và tiết kiệm thời gian và nguồn lực. SVTT: Phạm Đình Nhân - 20C1C 2 PBL3: Chế tạo với sự HT của máy tính GVHH: Ts. Phạm Văn Trung CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT 2.1 Lựa chọn chi tiết Chi tiết được chọn là khay cơm bằng nhựa, mẫu nhựa là khay đựng đồ ăn thường được dùng trong các căn tin của nhà máy, xí nghiệp… có hình dạng như sau: Hình 2.1: Khay cơm bằng nhựa Kích thước cơ bản của khay: 335 x 230 x 30 Theo thực tế khay đựng được sản xuất từ vật liệu nhựa phíp (Tấm nhựa bakelite). Đây là một loại vật liệu đặc chắc được tạo ra với cách dùng nhiệt và áp suất lên các lớp giấy hoặc vải thủy tinh đã được ngâm tẩm với nhựa Phenol.
Loại nhựa này có các lớp mỏng, thường là giấy Xenluloza, vải bông, vải sợi tổng hợp, sợi thủy tinh hoặc vải không dệt. Loại nhựa này thường có các thuộc tính cơ học cao, chống chịu dầu và đặc tính cách nhiệt nhất định. Có độ bền nhiệt khoảng 130oC. Tấm nhựa bakelite có tên tiếng anh là bakelite sheet kỹ thuật có tính chất cách điện và chịu nhiệt tuyệt vời.2 Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết Để tạo nên sản phẩm có độ bền cao, chất lượng tốt cũng như đạt được yêu cầu về thẩm mĩ thì khuôn để chế tạo cần đáp ứng các yêu cầu sau: - Có tính chịu nhiệt và dẫn điện tốt - Có khả năng chịu được tải trọng động lực tức là chịu được va đập khi ép cũng như đóng 2 khuôn lại với nhau.
- Có độ bền cơ học cao, ít bị mài mòn trong quá trình làm việc. SVTT: Phạm Đình Nhân - 20C1C 3 PBL3: Chế tạo với sự HT của máy tính GVHH: Ts. Phạm Văn Trung Khuôn được cấu tạo từ rất nhiều chi tiết khác nhau, có điều kiện làm việc khác nhau. Cho nên tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của chi tiết mà lựa chọn loại vật liệu thích hợp để vừa đảm bảo thời gian sử dụng lần yêu cầu về giá thành.
Để đáp ứng được yêu cầu làm việc của khuôn ta cần chọn vật liệu đảm bảo một số tính chất sau: - Vật liệu có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao, ít bị biến dạng do nhiệt và do va đập. - Vật liệu được chọn phải dễ gia công (có tính công nghệ tốt). - Độ cứng của vật liệu là đồng nhất mọi kích thước. - Khả năng chống gỉ, chống mài mòn cao.
- Dễ đánh bóng. - Chi phí bảo dưỡng thấp. - Chi phí mua thấp và dễ tìm trong nước.3 Thiết kế chi tiết và phân khuôn 2.1 Thiết kế chi tiết mẫu Sau khi nghiên cứu vật liệu kích thước của khay cơm bằng nhựa nhóm em đã vẽ chi tiết dưới dạng 3D đúng bằng kích thước thực tế: Hình 2.2: Bản vẽ 3d chi tiết khay cơm bằng nhựa 2.2 Phân khuôn SVTT: Phạm Đình Nhân - 20C1C 4 PBL3: Chế tạo với sự HT của máy tính GVHH: Ts. Phạm Văn Trung Bước 1: Khởi tạo môi trường thiết kế khuôn Vào file/new: Xuất hiện hộp thoại New, trong type chọn Manufacturing, trong Sub-type chọn Mold Cavity.
Đặt tên trong thư mục Name, bỏ chọn Use Default. Ở mục New File Options chọn mmns_mfg_mold và OK.3 Bước 2: Lấy chi tiết để tách khuôn Để gọi chi tiết mẫu trên thanh lệnh công cụ ta vào Mold chọn Reference Model Xuất hiện cửa sổ Open, trong cửa sổ Open ta tìm đến thư mục lưu trữ chi tiết mẫu, chọn chi tiết mẫu và nhấn Open.4 Sau khi nhấn nút Open thì xuất hiện cửa sổ Create Reference Model, ta đặt tên rồi chọn OK. SVTT: Phạm Đình Nhân - 20C1C 5 PBL3: Chế tạo với sự HT của máy tính GVHH: Ts. Phạm Văn Trung Hình 2.6 Bước 3: Tạo phôi Tạo phôi bằng tay: Để tiến hành tạo phôi chi tiết ta vào Mold trên thanh công cụ rồi chọn Workpiece> Create Workpiece.
Sau khi chọn Create Workpiece thì xuất hiện hộp thoại Create Component. Bên mục Type chọn Part, còn bên mục Sub- type chọn Solid xong nhấn OK. SVTT: Phạm Đình Nhân - 20C1C 6 PBL3: Chế tạo với sự HT của máy tính GVHH: Ts. Phạm Văn Trung Hình 2.7 Sau khi nhấn OK thì xuất hiện hộp thoại Create Options.
Trong hộp thoại Create Options ta chọn mục Create Features> OK.8 Tiếp tục chúng ta dùng lệnh Extrude để tạo phôi cho chi tiết. Sau đó, chúng ta chọn lệnh Center Rectangle để vẽ hình dáng kích thước của khuôn (320x180). Và nhấn OK để đóng chế độ Sketch và chuyển sang chế độ Extrude đùn khối. SVTT: Phạm Đình Nhân - 20C1C 7 PBL3: Chế tạo với sự HT của máy tính GVHH: Ts.
Phạm Văn Trung Hình 2.9 Tiếp tục, chúng ta vào mục Options chọn Side 1> Blind và Side 2> Blind để đùn khối và tạo kích thước cho khuôn trên và khuôn dưới. Và nhấn OK.10 Bước 4: Nhập hệ số co rút Để nhập hệ số co rút chúng ta vào lệnh Shrinkage và chọn chức năng Shrinkage by Scale.