Gia công tia lửa điện CHƯƠNG4

Chia sẻ: Nguyen Thi Ngoc Hoa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

150
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lịch sử phát triển của CAD/CAM Nhờ sự phát triển của máy tính, các nhà sản xuất muốn tự động hóa quá trình thiết kế và muốn sử dụng cơ sở dữ liệu này cho quá trình tự động sản xuất. Đây là ý tưởng cho ngành khoa học CAD/CAM ra đời. CAD/CAM được hiểu là sử dụng máy tính trong quá trình sản xuất. từ sự ra đời của CAD/CAM các ứng dụng khác của máy tính cũng được phát triển như: Đồ họa máy tính: CG Công nghệ trợ giúp bằng máy tính : CAE Thiết kế và...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Gia công tia lửa điện CHƯƠNG4

Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG CỦA PHẦN MỀM CIMATRON TRONG THIẾT KẾ CƠ KHÍ 4.1. Tổng quan vể CAD/CAM/CAE và ứng dụng máy tính trong công nghiệp 4.1.1 Lịch sử phát triển của CAD/CAM Nhờ sự phát triển của máy tính, các nhà sản xuất muốn tự động hóa quá trình thiết kế và muốn sử dụng cơ sở dữ liệu này cho quá trình tự động sản xuất. Đây là ý tưởng cho ngành khoa học CAD/CAM ra đời. CAD/CAM được hiểu là sử dụng máy tính trong quá trình sản xuất. từ sự ra đời của CAD/CAM các ứng dụng khác của máy tính cũng được phát triển như: Đồ họa máy tính: CG Công nghệ trợ giúp bằng máy tính : CAE Thiết kế và phác họa trợ giúp bằng máy tính: CADD Qua trình sản xuất trợ giúp bằng máy tính : CAPP … Tất cả các lĩnh vực sinh ra đó đều liên quan tới những nét đặc trưng của quan niệm về CAD/CAM. CAD/CAM là một lĩnh vực rộng lớn nó là trái tim của nền sản xuất tích hợp và tự động. Lịch sử phát triển của CAD/CAM gắn liền với sự phát triển của công nghệ chế tạo máy tính và kĩ thuật đồ họa tương tác ( ICG ). Cuối năm 1950 đầu năm 1960 CAD/CAM có những bước phát triển đáng kể. Khởi đầu có thể nói là tại Massachusetts Institute of Techology (MIT)-Mỹ với ngôn ngữ lập trình cho máy tính ATP (Automatically Programmed Tools ). Mục đích của ATP là lập trình cho máy điều khiển số, nó được coi như là bước đột phá cho tự động hóa quá trình sản xuất. Những năm 1960 đến 1970 CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống Turnkey CAD được thương mại hóa, đây là một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm phần cứng, phần mềm, bảo trì và đào tạo. Hệ thống này được thiết kế chạy trên mainframe và minicomputer. Tuy nhiên khả năng xử lý thông tin, bộ nhớ và ICG của mainframe và minicomputer còn hạn chế nên các hệ CAD/CAM trong thời kỳ này kém hiệu quả, giá thành cao và chỉ được sử dụng trong một số ít lĩnh vực. Năm 1983 máy tính IBM-PC ra đời, đây là hệ máy tính khá lý tưởng về khả năng sử lý thông tin, bộ nhớ đồ họa cho CAD/CAM. Điều kiện này tạo điều kiện cho hệ CAD/CAM phát triển nhanh chóng. Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 50
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 Cuối những năm 1990 thời kỳ của CAD/CAM đạt được những thành tựu đáng kể rất nhiều phần mềm đồ sộ được tung ra trên thi trường và ứng dụng rộng rãi trong thiết kế và sản xuất của nhiều ngành công nghiệp. Hiện nay có rất nhiều phần mềm CAD/CAM nổi tiếng có mặt trên thị trường như: Cimatron – Isarel DELCAM - Anh Pro/Engineer – Mỹ Uni/Graphics – Mỹ SURPCAM – Mỹ MasterCAM – Mỹ … Phần mềm CAE xuất hiện sau CAD/CAM, khi mà những đòi hỏi về chất lượng của sản phẩm rất cao. Moldflow (Australia ) và Moldex ( Taiwan ) là những phần mềm điển hình. 4.1.2 Các quá trình thiết kế trợ giúp bằng máy tính Thiết kế mô hình hình học ( Design moldeling ) Phân tích mô hình ( Design analysis ) Thẩm định thiết kế ( Design review ) Kết xuất tài liệu thiết kế ( Design documentation ) Thiết kế mô hình hình học Thiết kế mô hình hình học của một chi tiết là quá trình xây dựng mô hình toán học của chi tiết đó trên máy tính. Mô hình toán học này được chuyển sang dạng đồ họa và hiển thị trên màn hình. Quá trình bắt đầu khi người thiết kế tạo các hình ảnh đồ họa bằng tiện ích ICG, các hình ảnh được tạo bởi các điểm, đường thẳng, đường tròn và đường cong. Các hình ảnh xuất hiện trên màn hình được máy tính lưu trữ bằng các tọa độ của mô hình toán học. Khi hiệu chỉnh các đối tượng thiết kế thì trước tiên máy tính tính toán lại mô hình hình học thông qua mô hình toán học sau đó thay đổi sự hiển thị trên màn hình. Mô hình hình học có thể biểu diễn 1 trong 3 dạng : 2D, 2,5D, 3D. mô hình 3D có thể là khung dây ( Wire-frame ) hay khối rắn ( solid ). Kỹ thuật đồ họa cho phép quan sát mô hình thiết kế một cách tốt nhất thông qua việc biểu diễn các đối tượng vẽ bằng mầu và kỹ thuật tô bóng ( Render ). Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 51
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 Phân tích mô hình hình học Việc phân tích mô hình sau thiết kế được thực hiện nhờ phần mềm CAD/CAM, CAD/CAM đã làm cho công việc phân tích trở nên đơn giản hơn nhiều so với toán học thông thường và cho kết quả tin cây trong một thời gian nhanh chóng, nhờ vào kết quả đó mà người thiết kế sẽ hiệu chỉnh lại thiết kế cho phù hợp. Tùy theo tính năng và yêu cầu của chi tiết mà sự phân tích có thể là quá trình sau: Phân tích nhiệt, áp suất, ứng suất, biến dạng, cong vênh, khản năng điền đầy khuôn, quá trình đông đặc. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là một công cụ toán học quan trọng trong các bài toán phân tích. Phương pháp này tự động chia chi tiết thành nhiều phần nhỏ hình tam giác hay chữ nhật nối tiếp nhau rồi phân tích từng phần đó. Kết quả của quá trình phân tích có thể là một bảng báo cáo ( Report ), một bức tranh điền đầy hay một mô hình chi tiết đã vị cong hay biến dạng được đặt trùng với mô hình lý thuyết, từ đó người thiết kế sẽ nhìn thấy những vị trí biến dạng cực đại và điều chỉnh thiết kế. Ví dụ Moldex và Mold-flow là các phần mềm CAE chuyên phân tích quá trình điền đầy khuôn, cong vênh, nhiệt, áp suất. ANSYS chuyên phân tích ứng suất, biến dạng … Thiết kế thẩm định Quá trình này kiểm tra lại độ chính xác của các yếu tố khía cạnh (Aspects ) trong bản thiết kế như : kích thước, phân lớp ( layers ) các đối tượng theo tính năng kiểm tra va chạm, cắt lẹm. Một số công việc kiểm tra có thể sử dụng kỹ thuật mô phỏng đồ họa. Kết suất tài liệu thiết kế Đây là giai đoạn kết xuất các tài liệu kỹ thuật, bản vẽ chế tạo, quy trình công nghệ, bảng vật liệu, phim mô phỏng… Các tài liệu này có thể được kiết xuất tự động hoặc bán tự động và được lưu trữ cùng bản thiết kế mô hình Project. Chúng được cập nhật khi mô hình thiết kế thay đổi. 4.1.3 Thông tin dữ liệu trong CAD/CAM Vấn đề cốt yếu trong giao tiếp CAD/CAM là giao tiếp giữa thiết kế sản xuất trên cơ sở dữ liệu dùng chung. Mô hình toán học, mô hình đồ họa, bảng thông số kỹ thuật của vật liệu, dung sai … là các dữ liệu dùng chung của CAD/CAM được lưu trữ trong cớ sở dữ liệu của một dự án thiết kế và chế tạo. Trong thiết kế và sản xuất thủ công truyền thống dữ liệu thông qua các tài liệu kỹ thuật, bản vẽ. Người thiết kế ra kết quả cuối cùng là bản vẽ chế tạo và người sản xuất tiếp nhận bản vẽ chi tiết để chi tiết ra sản phẩm. Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 52
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 Với phương pháp cổ điển bộ phận sản xuất không thể truy cập thông tin khi bộ phận thiết kế chưa hoàn thành công việc, điều này dẫn đến quá trình làm việc năng suất thấp, thời gian kéo dài. Với công nghệ CAD/CAM do dữ liệu là dùng chung nên tại bất kỳ thời điểm nào bộ phận sản xuất cũng có thể truy cập dữ liệu từ bản vẽ thiết kế để lấy thông tin, từ các thôn tin đó bộ phận sản xuất có thể chuẩn bị: kế hoạch sản xuất, đặt vật tư, lập chương trình NC. Do vậy khi giai đoạn thiết kế kết thúc cũng là lúc mà quá trình sản xuất đã sẵn sàng. 4.1.4 Phần cứng trong hệ thống CAD/CAM CPU ( Central Processing Unit ) thiết bị nhập dữ liệu, thiết bị xuất dữ liệu, thiết bị nhớ dữ liệu là các phần cứng cơ bản trong các hệ CAD/CAM. Một PC thông thường với các thiết bị ngoại vi tối thiểu bao gồm : bàn phím, chuột, màn hình và một ổ đĩa mềm có thể đủ một số phần mềm CAD/CAM làm việc nhưng rất khó thực hiện được việc thiết kế những dự án lớn, phức tạp. Để tăng năng suất và chất lượng thiết kế người ta đã tạo phần cứng mở rộng cho CAD/CAM như:  Thiết bị nhập liệu phổ biến nhất là chuột và bàn phím nhưng các thiết bị này không đủ khả năng để nhập thông tin của các đối tượng thiết kế phức stạp như: mô hình một pho tượng , để nhập thông tin cho các đối tượng phức tạp như vậy phải sử dụng thiết bị số hóa ghép nối với máy tính như: máy đo tọa độ 3D, máy scaner laser 4D.  Để sử dụng cho các nhà thiết kế chuyên nghiệp người ta đã chế tạo ra các bảng số hóa trên đó là toàn bộ các chức năng của phần mềm và vùng đồ họa ghép nối với phần mềm CAD/CAM gọi là tablet. Cũng cần lưu ý rằng trong phần cứng của hệ CAD/CAM không bao gồm các máy công cụ vì kết thúc của giai đoạn CAM là kết xuất được ra chương trình gia công NC. 4.1.5 Phần mềm trong hệ CAD/CAM Phần mềm cho phép người sử dụng điều khiển phần cứng để khai thác những tính năng kỹ thuật của cả hệ thống phục vụ cho thiết kế và sản xuất. Có thể chia ra làm 5 tác vụ chính mà phần mềm cho phép chúng ta làm việc trong hệ thống CAD/CAM đó là: Chức năng nhập dữ liệu : Mỗi phần mềm được thiết kế theo một phương pháp nhập dữ liệu khác nhau. Khả năng tương tác giữa người sử dụng và máy tính nói lên rằng phần mềm đó có các chức năng nhập dữ liệu tốt. Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 53
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 Chức năng hiệu chỉnh : Bao gồm các chức năng như xóa, thay thế sửa đổi thuộc tính … Chức năng biến đổi hình ảnh : Bao gồm các chức năng như di chuyển, quay, thu phóng Chức năng điều khiển màn hình : Bao gồm các chức năng như : Zoom, Pan, ẩn nét khuất, tô bóng, thay đổi điểm nhìn … Chức năng xuất dữ liệu : Bao gồm các chức năng kết xuất dữ liệu bản vẽ. Tài liệu văn bản kỹ thuật ra máy in hay các thiết bị ngoại vi khác và khả năng kết xuất dữ liệu cho các phần mềm khác. Các tác vụ trên chỉ cho chúng ta đánh giá về mặt hình thức của một phần mềm còn phần quan trọng nhất của phần mêm là các thuật toán tính toán trong đó có tối ưu hay không ? Độ tin cậy của các kết quả tính toán ra sao ? 4.1.6 Mô hình hình học trong CAD/CAM Để biểu diễn các vật thể trong máy tính việc đầu tiên là phải mô hình toán học được vật thể đó. Sau đó sử dụng kỹ thuật đồ họa máy tính để hiển thị vật thể trên màn hình. CAD/CAM dựa vào toán học và kỹ thuật đồ họa trên máy tính để biểu diễn các vật thể không gian thiết kế gọi là các mô hình hình học ( Geometric modeling ) của vật thể được biểu diễn. Các hê CAD/CAM có khả năng biểu diễn các đối tượng đồ họa trong không gian 2D, 2,5D, 3D  Biểu diễn 2D : các hệ thống đầu tiên chỉ có khả năng biểu diễn 2D, đây là một khả một nhược điểm rất lớn và nó gây ra nhiều lỗi trong quá trình sản xuất do khả năng quan sát hình ảnh kém và chất lượng thông tin không đầy đủ. Các bản vẽ 2D nói chung sử dụng hơn hai hay nhiều hình chiếu. Ví dụ: chiếu đứng, chiếu bằng, chiếu cạnh. Bộ phận sản xuất lấy thông tin để chế tạo sản phẩm dựa vào các hình chiếu đó nên phải tưởng tượng ra sản phẩm thật trong không gian, điều này gây ra những khó khăn nhất định cho quá trình sản xuất.  Biểu diễn 2,5D: Đây là phương pháp biểu diễn tốt hơn 2D, các đối tượng biểu diễn được gắn thêm bề dầy làm cho việc quan sát hình trở nên tốt hơn.  Biểu diễn 3D: Đây là xu hướng chủ yếu của CAD/CAM. Biểu diễn 3D làm cho công việc quan sát hình ảnh trên màn hình đò họa gần giống nhất với chi tiết thực, điều này tạo thuận lợi cho việc thiết kế và chế tạo các chi tiết. Các chi tiết được biểu Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 54
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 diễn 3D gọi là các mô hình, hay các chi tiết được mô hình hóa. Biểu diễn 3D bao gồm hai loại: khung dây ( Wire frame ) và khối rắn ( solid ). Mô hình khung dây thể hiện ít thông tin hơn mô hình khối rắn nhưng việc xử lý trên máy tính nhanh hơn và không đòi hỏi cấu hình máy phải cao lắm. Mức độ cao nhất của mô hình khung dây là biểu diễn vật thể bằng các bề mặt ( surface ), hiện nay các phần mềm CAD/CAM đã đạt đến độ hoàn hảo cho công việc biểu diễn vật thể bằng bề mặt. Mô hình khôi rắn là mô hình thật của chi tiết, nó chứa đựng cả thông tin bên trong và bề mặt chi tiết. Có hai xu hướng nghiên cứu mô hình khối rắn đó là:  Hình học khối rắn cơ bản ( contructive solid geometry – CSG ). Phương pháp này sử dụng các khối rắn cơ bản như: lập phương, trụ, cầu, chóp để xây dựng mô hình. Mô hình hình học loại này đòi hỏi một khối lượng tính toán lớn nhưng yêu cầu ít không gian lưu trữ dữ liệu.  Biểu diễn đường bao ( boundary representation B-rep ). Mô hình này sử dụng tất cả các đường bao để biểu diễn chi tiết, nó cho phép biểu diễn các chi tiết có bề mặt phức tạp. Mô hình B-rep cần một không gian lưu trữ dữ liệu lớn nhưng tính toán lại ít hơn mô hình CSG. Xu hướng hiện nay trong các phần mềm CAD/CAM là kết hợp cả hai phương pháp biểu diễn CSG và B-rep để sử dụng điểm mạnh của các phương pháp biểu diễn. Với mỗi cách biểu diễn chi tiết bằng khung dây hay khối rắn các phần mềm dang phát triển mạnh mẽ theo phương pháp biểu diễn mô hình tham số hóa, các đặc điểm toán học của mô hình như tọa độ, độ cong, các vectơ tiếp tuyến, pháp tuyến … được gắn đặc điểm này ngay trong quá trình thiết kế. 4.1.7 Mô phỏng trong CAD/CAM Mô phỏng là một đặc điểm quan trọng trong CAD/CAM, nhờ mô phỏng mà người thiết kế có thể thiết kế một sản phẩm hay một quá trình và phân tích các ứng sử của hệ thống mà không cần chế tạo mẫu thật. Ví dụ mô phỏng thiết kế các mối ghép cơ khí. Mô phỏng hoạt động của Robot trong một dây truyền sản xuất. Mô phỏng quá trình cắt bề mặt không gian trên máy CNC. 4.2. Tìm hiểu về phần mềm Cimatron 4.2.1. Tổng quan về phần mềm Cimatron Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 55
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 Là một phần mêm CAD/CAM ứng dụng, dùng để thiết kế ra các chi tiết từ đơn giản cho đến phức tạp và được mô phỏng dưới hình thức 3D, tạo điều kiện thuận lợi cho người thiết kế trong việc hình dung cũng như sửa đổi hình dạng của sản phẩm. Trong lĩnh vực chế tạo khuôn nhựa, phần mềm này càng phát huy được điểm mạnh như:  Tạo ra sản phẩm có hình dạng rất phức tạp.  Xử lý thiết kế các bề mặt với tốc độ cao, chính xác so với nhiều phần mềm khác.  Tạo ra được những chương trình: gia công với tốc độ cao ( high-speed machining), gia công trên máy 5 trục ( 5 – axis machining ).  Thiết kế được bộ khuôn có nhiều bề mặt ( khoảng 8000 bề mặt ).  Liên kết hoặc xử lý được thiết kế của nhiều phần mềm khác. Về cơ bản, phần mềm bao gồm 4 Modul chính:  Xây dựng bề mặt từ những đường cơ bản ( Part )  Tạo các bản vẽ 2D, 3D sau khi đã dựng được bề mặt ( Drafting )  Tự động tách mặt phân khuôn sau khi đã có sản phẩm (Mold)  Tạo ra các đường gia công cho máy CNC Quá trình công nghệ thực hiện trên Cimatron E được mô tả như sau: 4.2.2. Đặc tính kỹ thuật của phần mền Cimatron 4.2.2.1. Môi trường làm việc (Work Environment ) 1. Thiết kế  Giải quyết vấn đề thời gian trong việc xây dựng các bề mặt đối với công việc thiết kế.  Làm việc cụ thể đối với từng bộ phận trong công việc lắp ráp xung quanh.  Sử dụng các công cụ động lực học và các trạng thái khác của động học nhằm tăng hiệu quả sử dụng. 2. Giao diện  Màn hình dao diện tiện lợi, dễ dàng trong việc chọn lựa.  Công cụ trợ giúp từng bước khi sử dụng và mô tả trên phần mềm: HTML, Microsoft Work, Adobe Acrobat  Các bước hướng dẫn đầy đủ trong công việc thiết kế và gia công. 4.2.2.2. Quản lý dữ liệu ( Process Data Management ) Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 56
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47  Liên tục cập nhật và biến đổi suốt quá trình thiêt kế và gia công trong công việc quản lý cơ sở dữ liệu.  Hỗ trợ đối với công việc của kỹ sư. 4.2.2.3. Nhập dữ liệu ( Data inport )  xử lý các bản vẽ cơ bản : IGES, VDA, SAT, DXF, STEP, STL.  Sử dụng các bề mặt tạo ra từ phần mềm khác: CATIA, UG, AUTOCAD/dwg , Pro/Engineer .  Đọc và ghi được dữ liệu của Cimatronit 4.2.2.4. Xây dựng bề mặt ( Part Design and Preparation )  Dùng các công cụ tối ưu để tạo ra các bề mặt phức tạp.  Dùng các bản vẽ 2D và sử dụng chúng trong công việc tạo nên mô hình 3D.  Diễn giải các khối hình dưới dạng các thông số đầy đủ.  Tốc độ xử lý giữa hai cách : khung dây và khối rắn như nhau áp dụng cho các thuật toán logic trong việc thiết kế.  Hiển thị tất cả các công đoạn thiết kế một cách tỉ mỉ.  Trong quá trình chọn đối tượng, phần mềm nhìn thấy sự khác nhau giữa đối tượng được chọn với đối tượng không được chọn và hiển thị qua màu sắc. 4.2.2.5. Đưa ra bản vẽ thiết kế (Drafting)  Nhanh chóng tạo ra bản vẽ thiết kế.  Hiển thị các bề mặt của khối hình và tự động tạo ra bản vẽ 2D.  Hỗ trợ các công cụ ghi kích thước đối với các bản vẽ.  Tự động thiết lập các khung bản vẽ theo tiêu chuẩn. 4.2.2.6. Xây dựng kết câu khuôn ( Mold Design ) Tự động tách mặt phân khuôn.  Xây dựng các bộ phận của khuôn như: tấm chày, tấm cối, các tấm phụ, hệ chốt, hệ bulông, đường nhựa, đường làm mát …  Tạo được những bộ khuôn có nhiều sản phẩm để nâng cao hiệu quả trong sản xuất. Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 57
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47  Sau khi thiết kế xong kết cấu khuôn, phần mềm hỗ trợ công cụ tạo ra bản vẽ kết cấu khuôn và các bản vẽ các chi tiết nhằm giúp dễ dàng quan sát trong quá trình gia công.  Hỗ trợ các thư viện chứa các chi tiết tiêu chuẩn để ta có thể chọn (hoặc đưa thông số ) và đưa vào khuôn.  Tự động lắp ghép các bộ phận cấu thành nên khuôn sau khi thiết kế. 4.2.2.7. Điều khiển số hay là tạo ra các chương trình gia công (Numerical Control )  Tạo ra khối phôi trước khi gia công.  Chọn các dụng cụ cắt trong thư viện dụng cụ.  Tự động tính toán và các đường chạy dao.  Tự động mô tả quá trình gia công bằng máy tính.  Phân biệt được các khu vực gia công.  Phân tích và tính toán khu vực chưa được gia công.  Đưa ra các bước gia công hợp lý như: các bước gia công thô, bán tinh và tinh.  Hỗ trợ các bước gia công bán tinh và tinh đa dạng: ăn theo hướng nhất định, ăn theo hướng tâm, ăn bóng bề mặt và tự động tạo ra các góc.  Thay đổi các thông số về chế độ cắt gọt nhằm tạo ra các bề mặt đạt được yêu cầu về kích thước và độ bóng.  Tạo ra được chương trình gia công đối với máy 5 trục. 4.3. Giới thiệu một số công cụ chính 4.3.1. Xây dựng các bề mặt ( Part ) Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 58
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 Hình 4.1. Màn hình cơ sở để xây dựng bề mặt Đây là phần cơ bản, dùng để tạo nên những bề mặt của sản phẩm từ những đường 2D cơ bản. Những đường cớ bản này ta có thể tạo ra theo hai cách:  Tạo trực tiếp trong Cimatron E thông qua phần Sketcher. Tại phần này có rất nhiều các công cụ để dựng đường như: đường thẳng (line), đường trong (circle), elip (ellipse), cung tròn (arc), …  Tạo những đường cơ bản từ AutoCAD, sau đó nhập vào phần mềm Cimatron E thông qua lệnh Import. Sau khi đã có các đường cơ bản, ta sử dụng các chức năng tạo bề mặt từ thanh công cụ:  Bề mặt (face), tròn xoay (Revolve), cong lượn (Sweep), đường bao (Bounded), hỗn hợp (Blend), theo hướng nhất định ( Driver ). Các bề mặt này sau khi dựng có thể chỉnh sửa bằng nhiều công cụ khác như: Offset, tạo góc lượn giữa hai bề mặt giao nhau (Fillet), phát triển theo một hoặc nhiều bề mặt khác ( Extend ), cắt các phần thừa (Trim ) …  Tuy nhiên sử dụng các công cụ dạng bề mặt ( Face ) để dựng rất khó để quan sát vì trên hình vẽ có dạng lưới, chính vì điều đó Cimatron E cho ta một công cụ khác để dựng hình. Công cụ này giúp cho người thiết kế dễ dàng quan sát, xử lý bề mặt hơn, đó chính là dựng các bề mặt theo dạng khối rắn (Solid). Về cơ bản nó cũng bao gồm các Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 59
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 chức năng của dạng lưới nhưng bề mặt sau khi dựng sẽ có dạng khối rắn chính vì thế ta có thể nhìn thấy hình dạng thật của sản phẩm giống như ngoài thực tế. 4.3.2. Tạo ra các bản vẽ 2D, 3D ( Drafting ) Hình 4.2: Các bản vẽ được tạo ra từ Drafting Sau khi đã dựng các bề mặt cả sản phẩm, ta cũng có thể chuyền tải chúng dưới dạng bản vẽ đường nét 2D, 3D.công cụ này giúp cho ta hạn chế thời gian vẽ chi tiết trong AutoCad. Các hình khối được chuyền tải từ phần Part sang, người thiết kế sử dụng công cụ hiển thị ( View ) trong phần Drafting, ở đây các bề mặt của sản phẩm sẽ tự động được hiển thị. Muốn bản vẽ có hình chiếu của mặt nào ta chỉ việc chỉ vào bề mặt đó, các bề mặt này sẽ được tự động hiện lên trên bản vẽ dưới dạng 2D. Trong phần này, ngoài việc tạo ra các bản vẽ nó còn có chức năng ghi kích thước của bản vẽ ( Dimensions ). Cách ghi kích thước cũng khá đơn giản: chỉ việc chỉ vào khu vực nào cần có kích thước lập tức sẽ hiện lên. 4.3.3. Tự động tách mặt phân khuôn ( Mold ) Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 60
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 Hình 4.3: Mặt phân khuôn sau khi tách Trong phần này, các sản phẩm sau khi được dựng sẽ chuyển qua xây dựng mặt phân khuôn cho việc gia công. Chỉ cần đưa một vài thông tin cơ bản như: muốn tách mặt phân khuôn ở đâu, độ dầy của sản phẩm, kích thước phôi, tọa độ gốc của phôi lập tức sẽ tách khuôn cho ta. Thường thì các sản phẩm nhựa có hình dạng khá phức tạp nên công cụ này không thể giúp ta tách mặt phân khuôn một cách hợp lý được, vì vậy người thiết kế thường xây dựng bề mặt phân khuôn từ phần Part. 4.3.4. Tạo chương trình gia công ( NC ) Đây là phần quan trọng trong khâu thiết kế, bởi vì tất cả các công đoạn chỉ để ta xây dựng được hình dạng khuôn, còn công cụ này giúp ta tạo ra được các chương trình gia công khuôn, sau đó sẽ được chuyển tải ra máy phay CNC để gia công khuôn. Các bản vẽ sau khi dựng ở phần Part sẽ được dịch sang NC nhờ công cụ Export. Trong phần NC này, có rất nhiều công cụ giúp cho người thiết kế chọn lựa các phương pháp ra công tối ưu nhất như:  Chọn dụng cụ gia công ( Cutters ): bao gồm các loại dao cắt dao trụ ( Flat ), dao cầu ( Ball ). Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 61
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47  Chọn hình thức gia công theo các trục tọa độ ( ToolPath Type ).  Chọn khối bao hình cần gia công ( hay phôi ) thường là kích thước phôi theo thiết kế ( Create Stock )  Chọn các bước gia công (Creat Procedure ) sao cho tối ưu nhất: cách gia công (thô hoặc tinh ), đường bao lớn nhất mà mình cần gia công ( Part Contour ), các bề mặt cần gia công ( Stock Contour ), các thông số cơ bản khi gia công ( Motion Parameter ) như điểm suất phát ( Entry&End Point ), chiều sâu gia công (Z-bottom), độ sâu mỗi lát cắt (Down step ), bước dịch ( Side step ), hướng cắt ( Cut Direction ) lượng dư còn lại sau khi gia công ( Surface offset ), các thông số của dụng cụ cắt như tốc độ trục chính, vận tốc gia công, bước tiến, dung dịch làm mát, tốc độ di chuyển … Sau khi lựa chọn các thông số trên máy sẽ tự động tính toán và cho ta các đường chạy dao. Thường thì các khuôn khi thiết kế thường được chia ra các bước gia công từ thô đến bán tinh rồi tinh. Tất cả các bước đó sau khi được chọn sẽ tạo ra các đường chạy dao khác nhau, độ chính xác khác nhau. Khi đã có tất cả các đường chạy dao trên, ta sử dụng công cụ chạy mô phỏng ( Simulation ) để xem quá trình gia công trên máy CNC có gì trục trặc không. Cuối cùng, khi đã hoàn thành tất cả các bước trên ta sẽ đưa ra ngoài máy CNC nhờ công cụ Post. 4.3.5. Thiết kế điện cực Thông qua modul này người sử dụng có thể thiết kế ra những điện cực phải dùng trong quá trình gia công, ứng mỗi vị trí trên phôi cần gia công bằng phương pháp xung định hình ta sẽ thiết kế một điện cực. Ưu điểm lớn nhất của modul nay là giúp người sử dụng quan sát được hình dáng của điện cực, từ đó có thể chọn phương pháp gia công điện cực sao cho phù hợp nhất. 4.3.6. Mô phỏng cắt dây Đây là modul khá quan trọng trong việc chế tạo khuôn bởi vì thông qua modul này ta có thể tạo ra các chương trình gia công khuôn. Các bản vẽ sau khi được hoàn thành trong phần Part được biên dịch sang dạng Wire EDM nhờ công cụ Export. Trong modul này có nhiều sự lựa chọn cho gia công sao cho tối ưu nhất:  Chọn chế độ gia công sao cho phù hợp nhất như: góc nghiêng dây, bù bán kính dây …  Chọn lựa phôi theo hình khối hộp ( stock ) Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 62
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47  Chọn hình thức gia công : Direct, Constan conic …  Tạo ra mô phỏng gia công. Ngày nay quá trình EDM được ứng dụng và phát triển khá rộng rãi ở các nước. nhiều loại máy hoạt động trọng lĩnh vực EDM đã sản suất với nhiều kiểu khác nhau dể phục vụ những mục đích khác nhau như: cắt dây, xung, phay … Với sự phát triển của các loại máy có ứng dụng của EDM các phần mềm hỗ trợ cũng phát triển để ứng dụng vào thiết kế, mô phỏng, xuất file NC … Cimatron là một trong những phần mềm đó ta tìm hiểu phần mềm đó trong hai phần thiết kế điện cực và cắt dây. 4.4. ứng dụng cắt dây (Wire EDM) trong Cimatron E. Ở những chi tiết có dạng lỗ nhỏ thông suốt không thể gia công bằng phương pháp thông thường như cánh tản nhiệt … ta có thể dùng phương pháp cắt dây để gia công những lỗ đó bằng phương pháp cắt dây. 4.4.1. Tạo môi trường EDM Tạo một phần mới hay một tài liệu NC. Nhấn vào nút Wire EDM trên thanh công cụ hay chọn hộp thoại wire EDM trên menu file. Lựa chọn hệ tọa độ UCS bằng cách tích chuột vào trục tọa độ nhấn nút giữa chuột để đồng ý. Nhấn chuột vào “ Save & Run” Môi trường Wire EDM sẽ được nạp như hình dưới: Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 63
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 4.4.2. Các công cụ CAD trong Wire EDM của cimatron Các công cụ CAD trong Cimatron E dùng để tạo các đường cong biên dạng cắt cho máy cắt dây. Để hiện các công cụ CAD trong Wire EDM ta nhấn vào nút Cad bar . Trên màn hình đồ họa hiện thêm môt thanh công cụ nữa cho ta các biểu tượng để vẽ Cad. Ta có thể xem xét chức năng vẽ Cad như sau: 1. Vẽ đường thẳng: Để vẽ đường thẳng ta có ba lựa chọn: vẽ đường thẳng từ hai điểm ( line two point ) ở lựa chọn này ta chọn hai điểm trên màn hình đồ họa để vẽ đường thẳng, vẽ đường thẳng từ một điểm góc so với phương nằm ngang và độ dài đoạn thẳng đó( line point, angle, Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 64
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 length ), vẽ đường thẳng theo hai phương thẳng đứng và nằm ngang (Horizontal/Vertical Line ) ở phương án này ta cũng chọn hai điểm và độ dài của đường thẳng để vẽ. Ở mỗi phương án vẽ ta có các lựa chọn điểm như sau: sau khi kích chuột phải vào màn hình đồ họa ta có các lựa chọn  Free/Close : lựa chọn điểm bất kỳ trên màn hình đồ họa  End : lựa chọn điểm cuối của một đường thẳng hay đường cong bất kỳ. để chọn điểm cuối của đường thẳng hay đường cong ta chỉ chuột vào đường thẳng hay đường cong về phía gần điểm cần lựa chọn.  Midle : lựa chọn điểm giữa của một đoạn thẳng. để chọn điểm giữa ta chỉ chuột vào đường thẳng cần chọn điểm giữa để chọn.  Intersection : điểm giao nhau của hai đường bất kỳ. Ta lựa chọn hai đường để tìm điểm giao nhau của chúng.  Arc center : chọn điểm là tâm của cung tròn hay hày đường tròn. Ta lựa chọn đường tròn hay cung tròn để tìm tâm của chúng.  Key board :lựa chọn các điểm qua bàn phím khi đó ta chọn tọa độ của điểm qua tọa độ x, y, z so với hệ trục tọa độ.  Delta : điểm được chọn là điểm có tọa độ được nhập từ bàn phím với một điểm khác ta chọn bằng chuột. Sau khi chọn điểm đó ta nhập tọa độ x, y, z để được điểm mới.  Tangent : điểm được chọn là tiếp tuyến của đường tròn hay cung tròn ta dùng chuột để chọn.  Perpendicular : điểm được chọn phải vuông góc với đường thẳng ta chọn. 2. Vẽ đường tròn: Circle  center and radius : vẽ đường tròn với tâm và bán kính  2 points : đường tròn qua hai điểm  2 points and radius : đường tròn đi qua hai điểm và bán kính của đường tròn.  Center and point : tâm của đường tròn và một điểm nằm trên đường tròn. Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 65
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47  3 points : đường tròn đi qua 3 điểm. 3. Vẽ cung tròn:  Start, center, end : Vẽ cung tròn qua 3 điểm: điểm đầu, điểm tâm và điểm cuối.  Start, center, angle : Đầu tiên ta nhập góc của cung tròn sau đó nhập thêm điểm bắt đầu và tâm của cung tròn.  Start, center, length : nhập độ dài của cung tròn vào hộp thoại sau đó nhập điểm bắt đầu và điểm tâm của cung tròn.  Start, end, angle : nhập góc ở tâm cung tròn vào hộp thoại sau đó nhập điểm đầu, điểm cuối của cung tròn.  Start, end, radius : nhập bán kính của cung tròn sau đó nhập điểm đầu, điểm cuối của cung tròn.  3 points : nhập 3 điểm của cung tròn.  Complementary : đây là cách vẽ tiếp cung tròn đã có sẵn. Khi lựa chọn này khi tích chuột vào một cung tròn đã có sẵn ta được một cung tròn nối tiếp với cung tròn đã có và cung tròn cũ mất đi. 4. Vẽ elip Ellipse sau khi kích chuột vào biểu tượng ellipse hộp thoại được hiện ra: initial angle : góc bắt đầu của elip end angle : góc cuối của elip rotate : góc xoay của elip so với phương nằm ngang semiaxis X : độ dài của elip theo trục X semiaxis Y: độ dài của elip theo trục Y ellipse by box sau khi kích vào biểu tượng ellipse by box hộp thoại hiện ra đây là cách vẽ elip tiếp xúc với chữ nhật. có ba lựa chọn cho phương án này. Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 66
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 Point and length : cho phép ta vẽ hình elip qua một điểm lựa chọn có thể là một trong 9 điểm của hình chữ nhật trong đó có 8 điểm ở xung quanh và một điểm ở tâm của hình chữ nhật.  initial angle : góc bắt đầu của elip  end angle : góc cuối của elip  rotate : góc quay của hình chữ nhật hay của elip  heigh : chiều cao của hình chữ nhật  base: chiều dài của hình chữ nhật ( theo phương X )  point : chọn một trong 9 điểm tương ứng với hình 2 points: ứng với hai điểm ở góc của hình chữ nhật  initial angle : góc bắt đầu của elip  end angle : góc cuối của elip  rotate : góc quay của hình chữ nhật hay của elip 3 points : tương ứng với 3 điểm của hình chữ nhật  initial angle : góc bắt đầu của elip  end angle : góc cuối của elip 5. Dựng hình chữ nhật Sau khi kích vào biểu tượng hộp thoại Rectangle hiện ra ta có sự lựa chọn: point and length, 2 points, 3 points tương ứng với ba cách dựng hình chữ nhật khác nhau. Point and length : dựng hình chữ nhật qua một điểm vả kích thước của hình chữ nhật đó  heigh : chiều cao của hình chữ nhật  base: chiều dài của hình chữ nhật ( theo phương X )  angle : góc của hình chữ nhật so với phương nằm ngang  radius : bán kính góc lượn của các đỉnh hình chữ nhật  point : chọn một trong 9 điểm tương ứng với hình 2 points : dựng hình chữ nhật qua hai điểm thứ nhất và thứ ba của hình chữ nhật  radius : bán kính góc lượn của các đỉnh hình chữ nhật 3 points : dựng hình chữ nhật qua 3 điểm thứ nhất thứ hai và thứ ba của hình chữ nhật  radius : bán kính góc lượn của các đỉnh hình chữ nhật Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 67
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 6. Dựng đa giác đều Có hai lựa chọn để vẽ đa giác đều: point and length và 2 point point and length: dựng đa giác đều qua một điểm ở tâm đa giác và kích thước của đa giác. Trong đó cũng có hai lựa chọn íncribed là đa giác nội tiếp đường tròn và Circunscribed đa giác ngoại tiếp đường tròn  Side : số cạnh của đa giác  Angle : góc của đa giác so với phương X  Radius : kích thước của đường tròn nội hay ngoại tiếp 2 points : dựng đa giác đều qua hai điểm tâm của đa giác và một điểm khác thuộc đường tròn nội tiếp ( Circunscribed ) hay ngoại tiếp ( incribed ) đa giác.  Side : số cạnh của đa giác. 7. Các lệnh hiệu chỉnh trong CAD Trong môi trường CAD có rất nhiều công cụ hiệu chỉnh như:  Move :( biểu tượng ) lựa chọn di chuyển đối tượng chọn theo các phương iX, iY, iZ hoặc di chuyển theo hai điểm chọn ( 2 points ) bằng cách tích vào biểu tượng . Ta có thể giữ lại hoặc không đối tượng di chuyển bằng cách chọn hoặc bỏ chọn trong ô keep original.  Rotate: ( biểu tượng ) cho phép ta quay đối tương chọn theo một trục. trục X, trục Y, trục Z, hoặc một trục bất kỳ (another axis ) bằng cách nhấn vào biểu tượng . Ta nhập góc quay của đối tượng vào ô Angle. Ta có thể giữ lại hoặc không đối tượng di chuyển bằng cách chọn hoặc bỏ chọn trong ô keep original.  Scale : ( biểu tượng ) cho phép ta phóng to đối tượng được lựa chọn cả về hình dạng cả về vị trí theo các phương X, Y, Z. Ta có thể giữ lại hoặc không đối tượng đã chọn bằng cách chọn hoặc bỏ chọn trong ô keep original.  Mirror: ( biểu tượng ) ta có thể đỗi xứng đối tượng được chọn qua các trục X, Y hoặc Z. Ta có thể giữ lại hoặc không đối tượng đã chọn bằng cách chọn hoặc bỏ chọn trong ô keep original.  2D symmetry : ( biểu tượng ) cho phép ta đối xứng các đối tượng 2 chiều bằng cách lựa chọn qua trục X, Y hoặc một trục bất kỳ ( another axis ) bằng Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 68
Đồ án tốt nghiệp Lớp CTM8 – K47 cách nhấn vào biểu tượng . Ta có thể giữ lại hoặc không đối tượng đã chọn bằng cách chọn hoặc bỏ chọn trong ô keep original.  3D symmetry : ( biểu tượng ) cho phép ta đối xứng các đối tượng 3 chiều bằng cách lựa chọn qua mặt phẳng XY, YZ, XZ hoặc một mặt phẳng bất kỳ ( Active drawing plane ) bằng cách nhấn vào biểu tượng . Ta có thể giữ lại hoặc không đối tượng đã chọn bằng cách chọn hoặc bỏ chọn trong ô keep original.  Array : ( biểu tượng ) cho phép ta sao chép đối tượng ra thành nhiều đối tượng khác nhau. Có 3 lựa chọn để sao chép đối tượng: Rectangualar, Polar without rotation, Polar with rotation.  Rectangualar : sao chép đối tượng theo hình chữ nhật. các thông số: rows ( số hàng) columns ( số cột ), row distance ( khoảng cách giữa các hàng ), column distance ( khoảng cách giữa các cột )  Polar without rotation: sao chép các đối tượng theo vòng tròn không xoay các đối tượng. các thông số: number elements ( số đối tượng sao chép ), total angle ( tổng góc ). Sau khi điền các thông số chọn đối tượng sao chép, chọn tâm, chọn điểm so sánh  Polar with rotation: sao chép các đối tượng theo vòng tròn xoay các đối tượng. các thông số: number elements ( số đối tượng sao chép ), total angle ( tổng góc ). Sau khi điền các thông số chọn đối tượng sao chép, chọn tâm, chọn điểm so sánh.  Corner : ( biểu tượng )  Sharp corner : kéo dài hai đối tượng cho cắt nhau  Radius : vo tròn hai đối tượng nhập bán kính vào ô radius  Chamfer : vát góc hai đối tượng. các lựa chọn : length ( độ dài ), angle/length ( góc và độ dài ), length/length ( độ dài và độ dài )  Trim : ( biểu tượng ) : cắt đối tượng qua đối tượng khác  No delete : không xóa đối tượng chỉ chia đối tượng ra tại các điểm giao nhau  Delete selection : xóa đối tượng phía trong đối tượng chọn  Delete remainder : xóa đối tượng phía ngoài đối tượng chọn  Extend : (biểu tượng ) kéo dài đối tượng Đỗ toàn Thắng & Nguyễn hữu Tú 69