Tài liệu Ứng dụng Topsolid thiết kế và gia công đĩa thép ly hợp khóa Nissan Blubird

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Khoa Cơ khí Bộ Môn Kỹ Thuật Máy ----o0o---- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ứng dụng Topsolid thiết kế và gia công đĩa thép ly hợp khóa NISSAN BLUBIRD Giáo viên hướng dẫn : Th.s Lê Lăng Vân Sinh viên thực hiện : Lưu Ngọc Duy Lớp : Cơ - Điện Tử K46 Hà nội 5/2010 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 6 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC VÀ PHẦN MỀM GIA CÔNG CƠ KHÍ ............................................................................................................ 8 1.1 Giới thiệu chung về máy CNC ................................................................. 8 1.2 Giới thiệu chung về phần mềm gia công cơ khí ..................................... 15 1.3 Một số phần mềm thiết kế gia công cơ khí ............................................ 16 CHƯƠNG II. TRUNG TÂM GIA CÔNG HAAS MINI MILL ................. 22 2.1 Thông số kỹ thuật của máy .................................................................... 23 2.2 Bảng điều khiển và các chức năng ........................................................ 25 2.2.1 Các nút khởi động và dừng chương trình........................................ 26 2.2.2 Các phím chức năng ....................................................................... 27 2.3 Vận hành máy Haas ............................................................................... 47 2.3.1 Nhận xét chung ............................................................................... 47 2.3.2 Hệ tọa độ........................................................................................ 48 2.3.3 Điểm không của máy ...................................................................... 48 2.3.4 Vị trí tuyệt đối và vị trí tương đối................................................... 49 2.3.5 Các mặc định của máy .................................................................... 50 2.3.6 Định dạng chương trình ................................................................. 50 2.4 Bảo dưỡng máy ...................................................................................... 50 2.4.1 Những yêu cầu chung...................................................................... 50 2.4.2 Chu kỳ bảo dưỡng .......................................................................... 51 2.4.3 Biểu đồ tra dầu mỡ.......................................................................... 53 2.4.4 Hệ thống bôi trơn ............................................................................ 53 2.4.5 Bảo dưỡng định kỳ ......................................................................... 54 CHƯƠNG III. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TOPSOLID ............................ 56 3.1 Giới thiệu TopSolid'Design ................................................................... 58 3.2 Giới thiệu TopSolid'Cam ....................................................................... 79 CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG IV. GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN TRUNG TÂM HAAS MINI MILL .............................................................................................................. 96 4.1 Gia công chi tiết lập trình bằng tay ........................................................ 96 4.2 Gia công chi tiết sử dụng phần mềm ...................................................... 99 CHƯƠNG V. THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY HAAS SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOPSOLID ........................................................ 104 5.1 Thiết kế đĩa ly hợp trên Topsolid ......................................................... 104 5.2 Mô phỏng quá trình gia công trên Topsolid ......................................... 106 5.3 Gia công đĩa ly hợp trên máy Haas ...................................................... 109 KẾT LUẬN .................................................................................................. 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 116 PHỤ LỤC ..................................................................................................... 117 1. Các mã lệnh sử dụng trên máy Haas ...................................................... 117 Mã G Code ............................................................................................. 117 Mã M Code ............................................................................................ 120 2. Chương trình gia công đĩa ly hợp .......................................................... 120 CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU CNC viết tắt của Computer Numberical Control – điều khiển số bằng máy tính ra đời với mục đích điều khiển quá trình gia công cắt gọt trên các máy công cụ. Về thực chất, đây là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là ở dạng mã nhị phân số nguyên bao gồm các số, số thập phân, các chữ cái và một số kí tự đặc biệt tạo nên chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống. Công nghệ CNC là bước phát triển tiếp tục của các máy công cụ trong thời đại công nghệ thông tin. Nhìn chung về nguyên lý và phương pháp gia công cắt gọt thông thường (Tiện, Phay, Doa….. ) cũng như trên máy CNC (Computer Numerical Control) gần như giống nhau. Khác biệt cơ bản giữa công nghệ gia công cổ điển và gia công CNC là hệ thống điều khiển. Trên các máy cổ điển việc điều khiển chủ yếu thực hiện bằng tay, nếu tự động thì chỉ sử dụng các cơ cấu cam, thủy lực…cùng với một số mạch điều khiển đơn giản. Còn với máy CNC thì việc điều khiển được thực hiện bằng máy tính điện tử hạn chế tối đa việc điều khiển của con người. Các nước có nền công nghiệp phát triển đã ứng dụng công nghệ CNC vào sản xuất nhiều chục năm nay, còn với nước ta gần đây mới tiếp cận công nghệ này. Việc ứng dụng công nghệ CNC vào sản xuất không chỉ giải phóng sức lao động của con người mà nó còn cho phép chúng ta sản xuất những sản phẩm có chất lượng, độ chính xác cao, khối lượng lớn mà các máy công cụ cổ điển không làm được, thời gian gia công ngắn, tốc độ cắt cao, có thể gia công hàng CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP loạt, tăng hiệu quả kinh tế….Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm như: giá thành cao, vận hành máy phức tạp, giá thành sửa chữa bảo dưỡng cao … Đề tài “ Ứng dụng Topsolid thiết kế và gia công đĩa thép ly hợp khóa NISSAN BLUBIRD ” được nghiên cứu nhằm mục đích tìm hiểu kỹ hơn về lĩnh vực CNC. Nói đến CNC không thể không nói đến máy gia công và phần mềm gia công, chính vì vậy mục đích của đề tài cũng là giúp ta sử dụng thành thạo một phần mềm gia công cơ khí (ở đây là Topsolid) và sử dụng thành thạo trung tâm gia công Mini Haas (cả lập trình bằng tay và lập trình trên máy). Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế chi tiết trên phần mềm và gia công trên trung tâm gia công Mini Haas. Gia công chi tiết bằng nhôm với chế độ cắt tùy chọn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo – Th.s Lê Lăng Vân đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực hiện Lưu Ngọc Duy CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC VÀ PHẦN MỀM GIA CÔNG CƠ KHÍ 1.1 Giới thiệu chung về máy CNC Sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3D cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai xót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác. Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác. Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp, gọi là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận. Máy CNC ngày nay được điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ phận hay lắp ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từng chi tiết. Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức là chúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất. CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.1 Một số loại máy CNC a. Máy phay 3 trục Hình 1.2 Máy phay CNC 3 trục CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cấu tạo chung: Hình 1.3 Cấu tạo chung máy phay CNC - Trục chính chuyển động tịnh tiến theo trục Z có phương thẳng đứng, có độ cứng vững cao. Hình 1.4 Trục chính máy phay CNC CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Một bàn máy mang bộ đồ gá lắp phôi với khả năng chuyển động tịnh tiến theo 2 chiều X, Y nằm dưới trục chính. Hình 1.5 Bàn xoay và bàn ngang máy phay CNC - Khối điều khiển và hiển thị. Hình 1.6 Khối điều khiển và hiển thị máy phay CNC CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Bộ phận chứa dụng cụ ( dạng xích, đĩa…) Hình 1.7 Ổ tích dao dạng đĩa và dạng xích - Cơ cấu thay dao Hình 1.8 Cơ cấu thay dao - Bộ phận truyền dẫn Hình 1.9 Cơ cấu trục vít me bi CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP b. Máy tiện CNC Hình 1.10 Máy tiện CNC JCL series 6050 Cấu tạo chung: - Trục chính Hình 1.11 Trục chính máy tiện CNC CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Bàn điều khiển Hình 1.12 Bảng điều khiển máy tiện CNC - Mâm cặp, ụ sau, đầu revonve, mâm gá dao. Hình 1.13 Mâm cặp, ụ sau, đầu revonve, mâm gá dao CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2 Giới thiệu chung về phần mềm gia công cơ khí Cơ khí chế tạo là ngành đi đầu trong hệ thống nền công nghiệp nên khi được tin học hoá, nó cũng là ngành được hỗ trợ nhiều nhất thông qua các phần mềm, bộ phần mềm ứng dụng. Tại Việt Nam nếu như cách đây khoảng hơn chục năm, số lượng phần mềm CAD,CAM còn hạn chế thì ngày nay đã tăng lên rất nhiều. Không tính đến những phần mềm chuyên được viết riêng cho từng công ty thì hiện nay số phần mềm CAD, CAM và bộ phần mềm CAD/CAM thông dụng ở Việt Nam đã lên đến trên 10 phần mềm và có thể tạm phân loại như sau: + Phần mềm CAD: AutoCAD, MDT, Inventor, SolidEdge, SolidWorks… + Phần mềm CAM: MasterCAM, EdgeCAM, SolidCAM, PowerMill… + Bộ phần mềm CAD/CAM: Pro/ENGINEER, Catia, NX (Unigraphic) CAD (Computer aided design) là máy tính trợ giúp thiết kế, CAM (Computer aided Manufacturing) là máy tính trợ giúp chế tạo. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, CAD/CAM đã được ứng dụng nhanh chóng trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghệ, vì nó là công cụ giúp các nhà thiết kế và chế tạo sản phẩm có hiệu quả để tăng năng suất lao động, giảm cường độ lao động, tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.3 Một số phần mềm thiết kế gia công cơ khí Mỗi phần mềm có những điểm mạnh và những điểm yếu riêng, dưới đây sẽ giới thiệu một số phần mềm thiết kế và gia công cơ khí và đánh giá sơ bộ ưu, nhược điểm của chúng : -MASTERCAM Mastercam là một phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi ở châu Âu và trên thế giới, đồng thời nó cũng được sử dụng rất phổ biến ở Việt Nam. Mastercam có khả năng thiết kế công nghệ để điều khiển cho máy phay CNC năm trục, máy tiện CNC bốn trục, máy cắt dây CNC bốn trục, máy khoan CNC ba trục, máy xoi CNC. Đến phiên bản Mastrcam X2 có thêm phần chạm khắc mỹ thuật. Đây là phần mềm gia công rất mạnh. Hình 1.14 Mô phỏng gia công chi tiết trên Mastercam CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -AUTOCAD Đây có lẽ là phần mềm CAD phổ biến nhất ở Việt Nam hiện nay, đến mức khi nhắc đến thuật ngữ CAD (Computer Aided Design) là nhiều người liên tưởng ngay đến AutoCAD. AutoCAD 2000 hoặc AutoCAD 2002, bởi lẽ đến các phiên bản này thì chức năng vẽ của AutoCAD đã rất hoàn chỉnh và cấu hình máy đòi hỏi tương đối thấp. Hình 1.15 Mô hình thiết kế trên AutoCAD 2009 Ưu điểm lớn nhất của AutoCAD là rất dễ sử dụng, nếu bạn vẽ trên giấy với bút chì như thế nào thì AutoCAD cũng vẽ như thế ấy, chỉ khác là nhanh hơn và chính xác hơn mà thôi. Thêm nữa, do rất phổ biến nên các sách hướng dẫn sử dụng AutoCAD cũng có rất nhiều trên thị trường. Với kiến thức chuyên ngành, cộng với một chút kiến thức về tin học là bạn có thể tự học AutoCAD tại nhà để thực hiện được những bản vẽ đúng theo tiêu chuẩn kỹ thuật. CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhược điểm là các lệnh vẽ 3 chiều rất hạn chế, không có khả năng tạo mô hình Solid theo tham số nên chủ yếu dùng để trình bày các bản vẽ 2 chiều. -INVENTOR Inventor được hãng Autodesk phát triển thành phần mềm chuyên dùng trong việc thiết kế mô hình 3 chiều. Với Inventor bạn có thể thiết kế được những chi tiết ba chiều phức tạp ở dạng khối (Solid) hoặc ở dạng tấm (Sheet Metal), dạng bề mặt (Surface), các mối ghép hàn (Weldment). Hình 1.16 Thiết kế chi tiết trên phần mềm INVENTOR CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -CIMATRON Đây là phần mềm CAD/CAM được sử dụng phổ biến nhất trong các công ty chế tạo cơ khí hiện nay bởi ưu điểm là cấu trúc lệnh đơn giản, phương thức giao tiếp rõ ràng, dễ sử dụng. Ngoài chức năng thiết kế (CAD), Cimatron còn hỗ trợ tạo mô hình tính toán, phân tích sức bền theo phương pháp phần tử hữu hạn (FEA), tạo bản vẽ 2D từ mô hình 3D và cuối cùng là xuất bản thiết kế sang các máy CNC để gia công. Hình 1.17 Mô phỏng quá trình gia công trên CIMATRON -PRO/ENGINEER Đúng như tên gọi của nó, đây có thể nói là phần mềm CAD/CAM mạnh nhất hiện nay. Pro/E hỗ trợ bạn từ việc thiết kế (CAD) với những lệnh thiết kế nâng cao rất mạnh mà các phần mềm CAD khác không có, đến việc lắp ráp các chi CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tiết, mô phỏng chuyển động của cụm chi tiết, và cuối cùng là việc gia công (CAM – Computer Aided Manufactory): Pro/E sẽ mô phỏng đường chạy dao gia công và xuất chương trình ra để gia công trên các máy phay, tiện CNC. Đó mới chỉ là một số chức năng chính của Pro/E. Hình 1.18 Mô hình xe thiết kế trên PRO/ENGINEER Có một chút rắc rối là từ phiên bản Pro/E 2001 trở đi, dù không kết nối các máy tính với nhau, bạn vẫn phải mua một card mạng để lấy số ID trong quá trình cài đặt. Tiếp theo đó, bạn phải làm quen với các giao diện không mấy thân thiện và cấu trúc lệnh chặt chẽ đến mức khó sử dụng của nó (chỉ đến phiên bản Pro/ENGINEER Wildfire, giao diện của nó mới có thay đổi đáng kể và tương đối dễ sử dụng hơn). Do đó, với những chi tiết không quá phức tạp, người ta thường thiết kế bằng Solid Edge hoặc Inventor, sau đó chuyển sang Pro/E để phân tích và gia công. CDT46_Lưu Ngọc Duy Page 20