Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng Delcam trong gia công lòng, lõi khuôn trên máy CNC

Luận văn thạc sĩ trình bày chi tiết ứng dụng phần mềm Delcam trong thiết kế và gia công lòng, lõi khuôn 2D/3D trên máy CNC cho ngành cơ khí.

• Tác giả: Trần Văn Long
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Xuân Việt
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM (Delcam) trong thiết kế, gia công chỉ dẫn cơ khí 2D, 3D trên máy CNC (lòng khuôn và lõi khuôn)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ CAD CAM CNC trong thiết kế khuôn mẫu

Công nghệ CAD/CAM/CNC đã trở thành nền tảng thiết yếu trong ngành công nghiệp khuôn mẫu hiện đại. Sự tích hợp giữa thiết kế có sự trợ giúp của máy tính (CAD), chế tạo có sự trợ giúp của máy tính (CAM), và máy CNC tạo nên một quy trình sản xuất hiệu quả và chính xác. Ứng dụng Delcam trong lĩnh vực này đã giúp các kỹ sư và nhà thiết kế tối ưu hóa việc gia công lòng khuôn và lõi khuôn cho các sản phẩm nhựa. Tình hình phát triển công nghệ này ở Việt Nam từ năm 1997-2007 đã cho thấy sự tiến bộ đáng kể, đặc biệt trong ngành công nghiệp nhựa. Các phương án triển khai kết nối liên thông CAD-CAM thông minh đã mở ra những cơ hội mới cho việc thiết kế và gia công chính xác 2D, 3D trên máy CNC.

1.1. Khái niệm về CAD CAM và máy CNC

CAD (Computer Aided Design) là quá trình thiết kế có sự trợ giúp của máy tính, cho phép các kỹ sư tạo ra các bản vẽ kỹ thuật chi tiết. CAM (Computer Aided Manufacturing) là chế tạo có sự trợ giúp của máy tính, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất. Máy CNC (Computer Numerical Control) là thiết bị gia công tự động theo chương trình điều khiển. Sự kết hợp này cho phép từ thiết kế sang gia công diễn ra liên tục và chính xác.

1.2. Tình hình phát triển công nghệ CAD CAM tại Việt Nam

Từ năm 1997-2007, ngành công nghiệp nhựa Việt Nam đã chứng kiến sự ứng dụng rộng rãi các công nghệ CAD/CAM. Xu hướng phát triển của ngành nhựa đến năm 2010 cho thấy nhu cầu ngày càng tăng về thiết kế khuôn chất lượng cao. Việc áp dụng Delcam vào quá trình thiết kế và gia công khuôn đã giúp các doanh nghiệp Việt Nam nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

II. Giới thiệu phần mềm Delcam trong thiết kế khuôn

Delcam là một phần mềm CAD/CAM tích hợp mạnh mẽ, đặc biệt hữu ích trong lĩnh vực thiết kế và gia công khuôn mẫu. Phần mềm này cung cấp các công cụ chuyên biệt để thiết kế lòng khuôn và lõi khuôn với độ chính xác cao. Môi trường làm việc của Delcam PowerShape cho phép các kỹ sư tạo ra các mô hình 3D phức tạp, sau đó dễ dàng chuyển đổi thành chương trình gia công cho máy CNC. Việc sử dụng Delcam giúp rút ngắn thời gian thiết kế khuôn, giảm chi phí sản xuất và tăng độ chính xác của sản phẩm. Các doanh nghiệp sử dụng phần mềm Delcam có thể thiết kế được các khuôn phức tạp cho ngành công nghiệp nhựa, từ những chi tiết đơn giản đến những sản phẩm với hình dạng phức tạp.

2.1. Các tính năng chính của Delcam PowerShape

Delcam PowerShape cung cấp công cụ mô hình hóa 3D tiên tiến, hỗ trợ thiết kế khuôn nhanh chóng. Các tính năng như tạo bề mặt phức tạp, phân tích độ dốc, và kiểm tra khả năng tháo lõi giúp tối ưu hóa quá trình gia công. Giao diện thân thiện cho phép các kỹ sư dễ dàng làm việc với các hình dạng phức tạp.

2.2. Ưu điểm của Delcam so với các phần mềm khác

Delcam nổi bật với khả năng thiết kế và gia công tích hợp trong một platform duy nhất. Phần mềm hỗ trợ tốt cho máy CNC 2D, 3D, cho phép xuất dữ liệu trực tiếp sang chương trình gia công. Độ chính xác cao và khả năng xử lý các mô hình phức tạp làm cho Delcam trở thành lựa chọn hàng đầu cho thiết kế khuôn chuyên nghiệp.

III. Ứng dụng Delcam trong thiết kế lòng khuôn và lõi khuôn

Ứng dụng Delcam trong thiết kế lòng khuôn và lõi khuôn đã mang lại những cải tiến đáng kể trong quá trình sản xuất. Lòng khuôn là phần tạo ra hình dáng chính của sản phẩm, trong khi lõi khuôn tạo ra các lỗ, rãnh và các chi tiết phức tạp bên trong. Sử dụng Delcam, các kỹ sư có thể thiết kế chính xác hình dạng của lòng và lõi khuôn trước khi gia công trên máy CNC. Phần mềm hỗ trợ việc phân tích sản phẩm, xác định vị trí cổng rót tối ưu, và lập kế hoạch quy trình gia công hiệu quả. Đối với các sản phẩm nhựa đúc phun, việc thiết kế khuôn bằng Delcam đảm bảo độ chính xác cao, giảm thiểu lỗi và tăng tuổi thọ khuôn. Các thông số kỹ thuật của khuôn, bao gồm hệ thống cấp nhựa, hệ thống làm nguội, và hệ thống tháo lõi, đều được thiết kế tối ưu.

3.1. Quy trình thiết kế lòng khuôn bằng Delcam PowerShape

Quy trình thiết kế lòng khuôn trên Delcam PowerShape bắt đầu từ việc nhập mô hình CAD của sản phẩm. Kỹ sư thực hiện phân tích và thiết kế sản phẩm, xác định các yêu cầu về lòng khuôn. Sau đó, tạo ra mô hình 3D của lòng khuôn, kiểm tra độ tháo khuôn, và tối ưu hóa các góc dốc.

3.2. Thiết kế lõi khuôn và hệ thống tháo lõi

Lõi khuôn được thiết kế để tạo ra các lỗ và chi tiết bên trong sản phẩm. Delcam hỗ trợ thiết kế các hệ thống tháo lõi bằng cam, thủy lực, hoặc thanh đẩy. Phần mềm giúp xác định vị trí và cấu trúc tối ưu cho các cơ cấu tháo lõi, đảm bảo hoạt động mượt mà và bền bỉ.

IV. Lập quy trình công nghệ gia công khuôn trên máy CNC

Lập quy trình công nghệ gia công là bước quan trọng sau khi hoàn thành thiết kế khuôn bằng Delcam. Quy trình này xác định trình tự gia công, công cụ cắt, tốc độ quay, và tốc độ tiến tới để gia công lòng khuôn và lõi khuôn chính xác trên máy CNC. Các dạng công cụ cắm tay khác nhau được sử dụng tùy theo yêu cầu chi tiết khuôn. Trước khi bắt đầu gia công, cần lưu ý một số yếu tố quan trọng như chọn vật liệu khuôn phù hợp (các loại thép tiêu chuẩn), thiết lập các cơ sở dữ liệu cần thiết, và kiểm tra hệ thống máy CNC. Việc gia công lòng khuôn và lõi khuôn trên máy CNC yêu cầu sự cẩn thận, kiến thức kỹ thuật sâu, và kinh nghiệm trong xử lý các loại vật liệu khác nhau. Sử dụng dụng cụ đo chính xác để kiểm tra kích thước trong quá trình gia công là điều bắt buộc.

4.1. Các lưu ý trước khi lập quy trình gia công

Trước khi gia công khuôn trên máy CNC, cần chọn vật liệu khuôn thích hợp dựa trên yêu cầu sản phẩm và số lượng sản phẩm cần sản xuất. Các cơ sở dữ liệu về độ cứng vật liệu, tính gia công, và đặc tính chiều dài phải được chuẩn bị sẵn. Kiểm tra trạng thái máy CNC, hiệu chỉnh dao cụ, và chuẩn bị công cụ gia công trước khi bắt đầu.

4.2. Các thiết bị và công cụ trong quá trình gia công khuôn

Dụng cụ cắm tay các loại như phay, khoan, doa được sử dụng khi gia công lòng khuôn và lõi khuôn. Dụng cụ đo như thước đo độ dốc, pan-me, và các dụng cụ kiểm tra khác đảm bảo độ chính xác. Máy CNC với các tính năng định vị chính xác giúp thực hiện các chương trình gia công theo yêu cầu thiết kế từ Delcam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Trong công cuộc đổi mới di lên của đất nước, công nghiệp hoả, hiện đại hoá là một yêu cầu tắt yếu nói chung, tron dé cơ khi 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, cáo doanh nghiệp trong vá ngoài nước. Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật ngày nay, các máy công cụ điêu khiển số (NC và CNC) hr động vả bán lụ động hiện đang được sử dụng phổ biến lại hầu hết các nước. Trong rhững năm gân đây củc mảy ƠNC được nhập vào Việt Nam với số lượng ngày cảng nhiều. 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 vự cắp bách.

Việc sử dung các phần mềm CAD/CAM để khai thác tính ưu việt của các máy. CNG là hết sức cần thiết Máy CC giúp cho con người có thể gia công được những sản phẩm thea mong muốn mặc dù là rất nhức tạn mà trrớc đây con người chưa thể gia công đuợc. Môi trong những ứng dụng gia công trên máy CNC đó là gia công khuôn mẫu. TThiết kể và chế lạo khuôn nhựa không phái là một để tải mới, luy nhiễn cùng, với sự phát triển của các phân thêm CAD/CAM, công nghệ làm khuôn đã có những.

thay déi rõ rệt. Độ chính xác của khuôn ngày được nâng cao dé đáp ứng yêu cảu của thị trường. Hiện nay có rất nhiều phản mềm có moril thiết kế, gia công khuôn như Catia, solid Edge, Cadmeister, Delcam, Pro‘engineer, Mastercam, Camtool. mdi phan mém đều có những thế mạnh riêng.

Phẩn mềm CAD/CAM tích hợp Delcam la phân mềm rất mạnh trên thế giới về thiết kế và lập Irình gia công nhìmg ở Việt Nam thì còn khả mới lạ và chưa nhiễn doanh nghiệp đưa vào sử đụng để sản xuốt. I2o đó dẫn đến việc tác già quyết định chọn để tài: “Nghiên cứu, ứng dụng phan mém tích hop CADICAM (Delcam) trong thiết kế, gia công chỉ tiết cơ khi 2D, 3D trên mây CNC (long Khun và lối khuôn) ". LOLCAM ON Tae gid xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Xuân Việt, nguời đã hướng dẫn và giúp đỡ tân tình từ định hưởng để tải, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đổi với Ban lãnh đạo và khoa Sau đại học của trường Đại học Bách Khoa I1à Nội đã tạo điền kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bản Luận văn này.

Tác giả cũng chân thành cảm ơn bạn lãnh đạo nhà trường và các thấy cô khoa Cơ khi, Tring tam Pao tao va Tho ảnh Công nghề Cơ khí Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, ban lãnh đạo Công ty một thành viên khuôn mẫu Nhật Minh đà tạo điểu kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thục hiện luận vẫn này. Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, táo giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thấy (cổ) giáo, cáo nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp Tác giả Trần Văn Long BP - Polypropylen PS - Polystyren PVC - Polyvinilelorit PVA Polyvinylacetat PVAL - Polyvinylalcol PA - Polyamit sx — San xuat HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.1: Quá trình chế tạo sản phẩm.2: Quy trinh xi ly thong tin trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC.3: 80 dé CIM Hinh 1.4: Mức tiếp cân CAD/CAM với hệ phân cứng và phẫn mễm.5: Nguyên lý kỹ thuật CAD/ CAM-CNC Hình 1.6: Hệ chuyển giao dữ liên gián tiếp thông qua tép trung gian Tĩnh 17: Các giao điên dùng trong lnh vục Cơ khí Tĩnh 1.8: Quá trình truyền đủ liện qua hai hệ CAD/CAM A va B Tĩnh 1.9: Cac phương án triển khai két néi CAD - NC.10: So 8 ché tac Socket.11: Nguyên lý tao mẫu nhanh Tĩnh 1.12: Nguyên lỷ kỳ thuật ngược Tĩnh 2.1: Man hinh Power Shape 6060 eau khi khỏi động Hinh 2.2: Mật số sản phẩm được thiết kế trên Power Shane.3: Mật số sản phẩm được lắp ghép trên PS — Aseembly.4: Bộ khuôn tiêu chuẩn được thiết kế trên PS-Moldmaker.5: Màn hình làm việc của Power mill load sản phẩm từ Power Shape Hinh 3.L : Mô hinh máy ép ph.Ss se Hinh 3.2 :Hệ thông kẹp.3 :Mô hình khuôn nhựa.4: Mê hình Irụe vit.5: Quá trinh nhựa hóa. nàng ng iree Hình 3.6 : Giai doan bơm nhụa Binh 3.7: Giai đoạn làm nguội.8: Giai đoạn lầy sên phẩm. cà nhan Hg game Hinh 3.9: Cấu tạo chung của khuốn.12: Khuón nhiều tẳng.13: Khuôn 2 tấm có kênh.14: Khuôn có chốt thảo ngang.

no ~¬ CÁC KÝ HIỂU VẢ CHỮ VIẾT TÁT NC (Number Control} Điều khiến số CNC (Computer Numerical Control) Diễu khiển số cỏ sự trợ giúp của máy tỉnh MCU (Machine Control Unit) — Hệ điểu khiển may CAD (Computer Aided Design) — Thiết kế có sự trợ giúp của máy tỉnh. CAM (Computer Aided Manufaeturing) - Chế tạo có sự frợ giúp của máy tính. CAE (Computer Aided Enginering) - Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính. CIM (Compnter Tnlerprated Mannfaciuring) - Tiệ hẳng sản xuất tích hợn CAPP - Compnler Aided Process Panning PHICS — Programers Hicrarchica Graphic System GEKS-3D Graphic Kernel System.

CGI Computer Graphic Interface CGM Computer Graphic Metafile IGES — Initial Graphic Exchange Specification SET — Standard Exchange transport 'VDAFS-VAD - Ilachenschnitt PDBES — Produce Data Exchange Specificalion STEP — Standard for Exchange of Product Model Data CAD-NT-CAD —Nommteile APT Automatically Programmed Tools MAP — Manufacturing Automation Protocol ‘TOP — Technical and Office Protocol DNC — Direct Numerical Control PPC — Production Planning Control RP - Rapid Prototyping R —Indusiry Robot PS Power Shape PE -Polyetylen CÁC KÝ HIỂU VẢ CHỮ VIẾT TÁT NC (Number Control} Điều khiến số CNC (Computer Numerical Control) Diễu khiển số cỏ sự trợ giúp của máy tỉnh MCU (Machine Control Unit) — Hệ điểu khiển may CAD (Computer Aided Design) — Thiết kế có sự trợ giúp của máy tỉnh. CAM (Computer Aided Manufaeturing) - Chế tạo có sự frợ giúp của máy tính. CAE (Computer Aided Enginering) - Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính. CIM (Compnter Tnlerprated Mannfaciuring) - Tiệ hẳng sản xuất tích hợn CAPP - Compnler Aided Process Panning PHICS — Programers Hicrarchica Graphic System GEKS-3D Graphic Kernel System.

CGI Computer Graphic Interface CGM Computer Graphic Metafile IGES — Initial Graphic Exchange Specification SET — Standard Exchange transport 'VDAFS-VAD - Ilachenschnitt PDBES — Produce Data Exchange Specificalion STEP — Standard for Exchange of Product Model Data CAD-NT-CAD —Nommteile APT Automatically Programmed Tools MAP — Manufacturing Automation Protocol ‘TOP — Technical and Office Protocol DNC — Direct Numerical Control PPC — Production Planning Control RP - Rapid Prototyping R —Indusiry Robot PS Power Shape PE -Polyetylen BP - Polypropylen PS - Polystyren PVC - Polyvinilelorit PVA Polyvinylacetat PVAL - Polyvinylalcol PA - Polyamit sx — San xuat HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.1: Quá trình chế tạo sản phẩm.2: Quy trinh xi ly thong tin trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC.3: 80 dé CIM Hinh 1.4: Mức tiếp cân CAD/CAM với hệ phân cứng và phẫn mễm.5: Nguyên lý kỹ thuật CAD/ CAM-CNC Hình 1.6: Hệ chuyển giao dữ liên gián tiếp thông qua tép trung gian Tĩnh 17: Các giao điên dùng trong lnh vục Cơ khí Tĩnh 1.8: Quá trình truyền đủ liện qua hai hệ CAD/CAM A va B Tĩnh 1.9: Cac phương án triển khai két néi CAD - NC.10: So 8 ché tac Socket.11: Nguyên lý tao mẫu nhanh Tĩnh 1.12: Nguyên lỷ kỳ thuật ngược Tĩnh 2.1: Man hinh Power Shape 6060 eau khi khỏi động Hinh 2.2: Mật số sản phẩm được thiết kế trên Power Shane.3: Mật số sản phẩm được lắp ghép trên PS — Aseembly.4: Bộ khuôn tiêu chuẩn được thiết kế trên PS-Moldmaker.5: Màn hình làm việc của Power mill load sản phẩm từ Power Shape Hinh 3.L : Mô hinh máy ép ph.Ss se Hinh 3.2 :Hệ thông kẹp.3 :Mô hình khuôn nhựa.4: Mê hình Irụe vit.5: Quá trinh nhựa hóa. nàng ng iree Hình 3.6 : Giai doan bơm nhụa Binh 3.7: Giai đoạn làm nguội.8: Giai đoạn lầy sên phẩm. cà nhan Hg game Hinh 3.9: Cấu tạo chung của khuốn.12: Khuón nhiều tẳng.13: Khuôn 2 tấm có kênh.14: Khuôn có chốt thảo ngang. no ~¬ PHẢN MỞ ĐẦU Trong công cuộc đổi mới di lên của đất nước, công nghiệp hoả, hiện đại hoá là một yêu cầu tắt yếu nói chung, tron dé cơ khi 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, cáo doanh nghiệp trong vá ngoài nước.

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật ngày nay, các máy công cụ điêu khiển số (NC và CNC) hr động vả bán lụ động hiện đang được sử dụng phổ biến lại hầu hết các nước. Trong rhững năm gân đây củc mảy ƠNC được nhập vào Việt Nam với số lượng ngày cảng nhiều. 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 vự cắp bách. Việc sử dung các phần mềm CAD/CAM để khai thác tính ưu việt của các máy.

CNG là hết sức cần thiết Máy CC giúp cho con người có thể gia công được những sản phẩm thea mong muốn mặc dù là rất nhức tạn mà trrớc đây con người chưa thể gia công đuợc. Môi trong những ứng dụng gia công trên máy CNC đó là gia công khuôn mẫu. TThiết kể và chế lạo khuôn nhựa không phái là một để tải mới, luy nhiễn cùng, với sự phát triển của các phân thêm CAD/CAM, công nghệ làm khuôn đã có những. thay déi rõ rệt.

Độ chính xác của khuôn ngày được nâng cao dé đáp ứng yêu cảu của thị trường. Hiện nay có rất nhiều phản mềm có moril thiết kế, gia công khuôn như Catia, solid Edge, Cadmeister, Delcam, Pro‘engineer, Mastercam, Camtool. mdi phan mém đều có những thế mạnh riêng. Phẩn mềm CAD/CAM tích hợp Delcam la phân mềm rất mạnh trên thế giới về thiết kế và lập Irình gia công nhìmg ở Việt Nam thì còn khả mới lạ và chưa nhiễn doanh nghiệp đưa vào sử đụng để sản xuốt.

I2o đó dẫn đến việc tác già quyết định chọn để tài: “Nghiên cứu, ứng dụng phan mém tích hop CADICAM (Delcam) trong thiết kế, gia công chỉ tiết cơ khi 2D, 3D trên mây CNC (long Khun và lối khuôn) ".15: Môt số loại chót đẩy. Hệ thông cấp nhựa.17: Kênh dẫn nhựa cho bểtí lòng khuôn dạng hình chữ nhật.18: Kênh dẫn nhựa cho bẻ trí lòng khuôn dạng vòng tròn.19: Một số đang miệng phn thường dùng, Hinh 3.20: Hệ thông làm nguôi khuôn bằng nước.