Ứng dụng hệ thống CAD/CAM-CNC trên chương trình CATIA V5 để mô phỏng thiết kế và chế tạo nửa dưới khuôn ép chi tiết nhựa

Bài viết Ứng dụng hệ thống CAD/CAM-CNC trên chương trình CATIA V5 để mô phỏng thiết kế và chế tạo nửa dưới khuôn ép chi tiết nhựa trình bày phương pháp mô phỏng thiết kế, chế tạo nửa khuôn dưới dùng trong ép phun chi tiết nhựa - nửa khuôn dưới nắp nồi cơm điện ứng dụng hệ thống CAD/CAM-CNC trên phần mềm CATIA V5.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng hệ thống CAD/CAM-CNC trên chương trình CATIA V5 để mô phỏng thiết kế và chế tạo nửa dưới khuôn ép chi tiết nhựa TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Ứng dụng hệ thống CAD/CAM-CNC trên chƣơng trình CATIA V5 để mô phỏng thiết kế và chế tạo nửa dƣới khuôn ép chi tiết nhựa Lê Quý Chiến*, Bùi Thanh Nhu, Nguyễn Mạnh Hùng, Bùi Duy Khuông Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh * E-mail: chiencodiencnqn@gmail.com Tóm tắt: Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày phương pháp mô phỏng thiết kế, chế tạo nửa khuôn dưới dùng trong ép phun chi tiết nhựa - nửa khuôn dưới nắp nồi cơm điện ứng dụng hệ thống CAD/CAM-CNC trên phần mềm CATIA V5. Kết quả của nghiên cứu được dùng để mô hình hóa chi tiết, mô phỏng và kiểm tra quá trình gia công, điều chỉnh các thông số phù hợp với các yêu cầu đặt ra đối với chi tiết dưới sự trợ giúp của máy tính trước khi đưa vào sản xuất thử nghiệm. Từ khoá: CAD/CAM/CNC, gia công có sự trợ giúp của máy tính, mô phỏng, thiết kế. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, con người đã áp dụng các thành tựu của chúng vào đời sống cũng như trong sản xuất. Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, máy móc thiết bị dần được sử dụng để thay thế và trợ giúp con người trong hầu hết các quá trình thiết kế, gia công, lắp ráp, kiểm tra, đóng gói... Bên cạnh đó là việc phát triển công nghệ tiên tiến về Internet giúp nâng cao sự tương tác giữa người với máy tính. Qua đó giúp con người có thể kiểm tra quá trình gia công của sản phẩm mà không cần trực tiếp giám sát. Song song với các ngành khoa học khác, ngành kỹ thuật cơ khí cũng áp dụng nhiều thành tựu về khoa học, đặc biệt là điều khiển số, phần lớn các máy móc trong công nghiệp hiện đại đều sử dụng các máy điều khiển theo chương trình số CNC (Computer Numerical Control - Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính). Nhu cầu về cải thiện hiệu suất và độ chính xác trong lập trình CNC là lý do chính để phát triển nhiều phương pháp sử dụng máy tính để chuẩn bị các chương trình gia công chi tiết. Lập trình CNC với máy tính đã xuất hiện từ nhiều năm trước. Ban đầu, ở dạng lập trình dựa trên ngôn ngữ, chẳng hạn APT™ hoặc Compact II™. Từ cuối thập kỷ 1970, CAD/ CAM đã có vai trò quan trọng do bổ sung đặc tính hiển thị cho quá trình lập trình. CAD (Computer Aided Design - Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính) bao quát lĩnh vực thiết kế và vẽ kỹ thuật. CAM (Computer Aided Manufacturing - Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính) bao quát lĩnh vực sản xuất máy tính hóa, trong khi lập trình CNC chỉ là một phần nhỏ trong CAM. Toàn bộ đối tượng của CAD/CAM rộng hơn nhiều so với thiết kế, vẽ và lập trình. Đây là một phần của công nghệ hiện đại, được gọi là CIM-Computer Intergrated Manufacturing (sản xuất tích hợp máy tính). Các sản phẩm làm từ nhựa rất thông dụng với cuộc sống hàng ngày, trong mỗi gia đình cũng như trong các chi tiết công nghiệp. Nồi cơm điện là một sản phẩm mà hầu hết gia đình nào cũng có. Trong giới hạn bài báo, nhóm tác giả chọn chi tiết là khuôn ép nhựa nắp nồi cơm điện, nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM và CNC trong thiết kế, chế tạo các chi tiết cơ khí. Vòng đời của sản phẩm nhựa rất ngắn phụ thuộc vào nhu cầu của thị trường, thẩm mỹ, chức năng, tuổi thọ,... Vì vậy, thời gian cho việc thay đổi thiết kế đầu vào cho đến khi gia công hoàn thiện sản phẩm phải rất nhanh mới đáp ứng được nhu cầu. Bằng sự trợ giúp của máy tính, các quá trình trên được rút ngắn thời gian, tiết kiệm chi phí kiểm nghiệm, qua đó hạ giá thành sản phẩm so với các công nghệ truyền thống. Đây chính là lý do nhóm tác giả chọn nội dung trên để nghiên cứu. Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 179 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH 2. DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Dữ liệu Thông số đầu vào là bản vẽ chi tiết nắp nồi cơm điện như (hình 1): Hình 1. Bản vẽ chi tiết Hình 2. Quy trình thực hiệnCAD/CAM/CNC 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu Nhóm tác giả chọn sử dụng phần mềm trong nghiên cứu này: CATIA được viết bằng ngôn ngữ lập trình C++. CATIA là viên đá nền tảng đầu tiên của bộ phần mềm quản lý toàn bộ 1 chu trình sản phẩm của hãng Dassault Systemes. Quy trình thực hiện gồm các bước như (hình 2): - Mô hình hóa chi tiết bằng công nghệ CAD - Module Part Design. - Lựa chọn mặt phân khuôn, tách khuôn, tạo khuôn tiêu chuẩn từ thư viện - Module Mold Tooling. - Thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn - Module Mold Tooling. - Mô phỏng gia công khuôn bằng công nghệ CAM- Module Machining. - Xuất chương trình NC- Module Machining. - Kiểm tra quá trình gia công sản phẩm CNC - Phần mềm SSCNC. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Mô hình chi tiết Từ các thông số đầu vào, ta chọn Module Part Design để thiết kế chi tiết hình 3: 180 Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Hình 3. Mô hình hóa chi tiết 3.2. Tạo khuôn cho sản phẩm Sau khi mô hình hóa chi tiết, ta đưa mô hình vào môi trường Mold Tooling Design để hoàn thiện bộ khuôn cho chi tiết (hình 4): Hình 4. Tạo khuôn cho sản phẩm 3.3. Đƣa khuôn vào môi trƣờng gia công - CAM Bộ khuôn ép phun cho chi tiết nhựa sau khi thiết kế gồm nhiều chi tiết. Ở đây, ta tách lấy chi tiết nửa khuôn dưới để gia công. Chi tiết sau khi tách có dạng *CATPart, đưa vào môi trường gia công Machining - CAM để thực hiện mô phỏng gia công và xuất file NC code (hình 5, 6 và 7): Hình 5. Tạo chi tiết gia công Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 181 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH ...