Đồ án Công nghệ Cad / Cam

 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần 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 bằng máy 
SVTH:Trần Công Đua Page 1 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần Đình Sơn
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 bằng phần 
SVTH:Trần Công Đua Page 2 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần Đình Sơn
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 
SVTH:Trần Công Đua Page 3 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần Đình Sơn
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.
 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
SVTH:Trần Công Đua Page 4 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần Đình Sơn
 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 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.
SVTH:Trần Công Đua Page 5 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần Đình Sơn
 + Hệ thống điều khiển nhiệt độ dể bị hỏng.
 + Không thích hợp với những vật liệu chịu nhiệt kém.
SVTH:Trần Công Đua Page 6 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần Đình Sơn
 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%
SVTH:Trần Công Đua Page 7 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần Đình Sơn
 Và mật độ là 1,06 g/cm2.
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 ÷ 200 0C. 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:
SVTH:Trần Công Đua Page 8 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần Đình Sơn
 • Kích thước phôi: 320 × 123 × 203 (mm).
 2
 • Giới hạn bền kéo: bk = 560(N/mm ).
 2
 • Giới hạn chảy: ch = 280(N/mm ).
 • Độ cứng : HB = 230 ÷ 300.
 • Rẻ và có tính công nghệ tốt.
 • 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 Sub-
type chọn Mold Cavity. Đặt tên trong mục Name, tick chon Use default
SVTH:Trần Công Đua Page 9 Đồ án công nghệ CAD/CAM GVHD:Trần 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 solid-part
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 
SVTH:Trần Công Đua Page 10