mục lục
STT Nội dung Trg số
Mục
lục
1
Lời nói
đầu
3
Chơng 1 Tìm hiểu QTCN gia công thân súng MK4 tại
Z111
5
1.1 Kỹ thuật công nghệ nhà
máy
5
1.2 Chức năng, yêu cầu kỹ thuật chi
tiết
5
1.3 Tính công nghệ trong kết cấu chi
tiết
7
1.4 Tiến trình công nghệ hiện
thời
10
1.5 Phân tích u, nhợc điểm QTCN hiện thời 11
Chơng 2 Các vấn đề về điều khiển số và
CAD/CAM
14
2.1 Khái niệm về điều khiển
số
14
2.2 Mã hoá thông

2.12 Kết nối với máy điều khiển
số
53
Chơng 3 Lập QTCN gia công thân súng MK4 có ứng dụng
công nghệ điều khiển
số
55
3.1 Xây dựng mô hình thân súng trên phần mềm
PS
55
3.2 Chọn phôi 55
3.3 Lập tiến trình công
nghệ
61
3.4 Tính và tra lợng d cho các bề mặt 64
3.5 Thiết kế nguyên
công
68
3.6 Thiết kế đồ gá gia công trên máy 87
2
CNC
Chơng 4 Kết
luận
97
4.1 Ưu
điểm
97
4.2 Nhợc điểm 98
4.3 Hớng phát
triển

Chơng 2: Khái quát về công nghệ điều khiển số và CAD/CAM
Chơng 3: Lập QTCN gia công thân súng MK4 có ứng dụng ĐKS.
4
Chơng 4: Kết luận.
Để hoàn thành đề tài này, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận
tình của các thầy giáo trong bộ môn Chế Tạo Máy, cán bộ chỉ huy các cấp,
các đồng chí cán bộ công nhân viên trong nhà máy Z111. Đặc biệt tôi xin
bầy tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo, Tiến sỹ Lại Anh Tuấn đã tận
tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành đồ án.
Do thời gian có hạn, đồ án còn nhiều hạn chế và mang tính khái quát
nhiều, rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy, các bạn.
Ngày tháng năm2005.
Học viên thực hiện
chơng 1
5
Tìm hiểu QTCN gia công thân súng MK4 tại nhà máy
Z111.
1.1. Kỹ thuật công nghệ của nhà máy.
Z111 là nhà máy thuần cơ khí, thuộc loại nhà máy chế tạo máy đồng
bộ từ việc tạo phôi đến quá trình thử nghiệm. Về nguyên liệu: đối với các sản
phẩm phẩm yêu cầu nguyên liệu không có trong nớc thì nhà máy phải nhập
từ nớc ngoài. Các trang thiết bị chủ yếu của nhà máy là các loại thiết bị vạn
năng, thiết bị chuyên dùng. Các trang thiết bị đợc bố trí theo chủng loại tạo
nên một dây chuyền sản xuất. Gần đây nhà máy trang bị thêm các loại máy
hiện đại CNC, máy phân tích vật liệu. Các loại dụng cụ các loại đồ gá, các
loại dỡng kiểm cũng đợc chế tạo tại nhà máy. Các loại kẹp chặt chủ yếu là
các loại kẹp Vít me - đai ốc; các loại bánh lệch tâm; và một số loại kẹp bằng
khí nén. Các loại dụng cụ kiểm là các loại dỡng tự chế tạo, các loại thớc đo
Panme, đồng hồ so. Máy công cụ của nhà máy chủ yếu là các loại máy vạn
năng, các loại máy đợc cải tiến để thực hiện công việc chuyên dụng nh máy



0.03

Độ không đối xứng của thành bụng so với thành bên cho phép


0.1.

Độ không đối xứng của đỉnh ren

25,42 với lỗ khoá nòng cho phép

0.075

Độ không vuông góc giữa tâm 5 lỗ chốt và mặt bên cho phép


0.05.

Độ chênh lệch giữa 2 thành bên khoang tỳ cho phép

0.2

Hai mặt xoắn 2,54 đối diện nhau chênh lệch nhau theo chiều trục

0.05

Ren không bị xiên, vòng ren không bị sứt.
7

Về vật liệu, thân súng MK4 đợc chế tạo từ thép 40X, vật liệu thay thế
là thép C45, C50.
Thép C45 và C50 là loại thép kết cấu cácbon chất lợng tốt, có lợng P,
S thấp, có cơ tính tốt rất thích hợp cho gia công cắt gọt. Cụ thể thành phần
hoá học và cơ tính của nó nh sau.
8
Bảng 1.1. Cơ tính của vật liệu.
M
ác
th
ép
C% Mn%
Cơ tính sau khi thờng hoá

b
MP
a

0,2
MP
a

s
%

%
HB Độ
cứng
sau ủ
(HB)


Thứ nhất, chi tiết có rất nhiều các rãnh hẹp, với kích thớc nhỏ nh
rãnh lắp khung cò, rãnh hộp băng, rãnh lắp khe ngắm, rãnh khoá,
rãnh vát, rãnh thoát đầu khoá, rãnh trợt khoá, rãnh thoát cò, việc gia
công các rãnh này là rất khó khăn, mặt khác các rãnh này lại yêu cầu
độ chính xác rất cao, độ nhám bề mặt cao, cấp 7 do đó mà yêu cầu
khi gia công cao, dễ tạo phế phẩm lớn.

Thứ hai là, trong kết cấu còn có các hốc sâu, các lỗ có góc vát khác
nhau mà yêu cầu về độ bóng bề mặt và độ chính xác cao cũng tạo nên
rất nhiều khó khăn khi chọn chuẩn cũng nh khi gia công.

Thứ ba, trong kết cấu chi tiết, biên dạng của một số phần là các đ-
ờng phi tuyến, nh biên dạng khoang băng, biên dạng dáng ngoài
khoang băng, biên dạng dáng dới khoang băng, việc gia công các
biên dạng này rất khó khăn đối với các máy vạn năng thông thờng vì
đờng chạy dao của các máy này không thực hiện đợc các đờng
contuor, do đó khi gia công các biên dạng này bằng các máy vạn
năng thì phải thực hiện rất nhiều lần gá đặt, do đó dẫn đến tăng sai số
gia công, độ chính xác giảm và tăng đáng kể thời gian gia công, số l-
ợng phế phẩm lớn.

Thứ t, do kết cấu phức tạp nh vậy nên việc phải sử dụng các loại
dụng cụ phi tiêu chuẩn rất nhiều, không thống nhất tiêu chuẩn, số l-
ợng dao lớn dẫn đến chi phí cho sản xuất dụng cụ lớn, tăng chi phí
10
điều chỉnh thiết bị, trang bị công nghệ, tăng số lần gá đặt chi tiết gia
công.
Tuy nhiên, do sản lợng đã sản xuất ổn định với số lợng lớn từ nhiều
năm nay nên dây chuyền sản xuất ổn định, các bộ phận phục vụ tốt, đủ, công

17 Mài mặt bên trái 55 Phay vát 9
0
40.
18 Mài mặt bên phải. 56 Phay R3.
19 Phay thành bụng. 57 Phay tinh 4 góc.
11
20 Gia công thô lỗ ren. 58 Phay R6 thoát băng.
21 Phay đuôi. 59 Phay góc lên đạn.
22 Phay vát 11
o
. 60 Phay bậc trên sau.
23 Phay mặt bụng. 61 Phay phá rãnh trên.
24 Phay vấu khoang băng. 62 Phay tinh rãnh trên.
25 Phay góc 79
0
. 63 Phay rãnh lắp khe ngắm.
26 Phay 2 vai. 64 Phay bậc tay kéo.
27 Khoan, doa 5 lỗ chốt. 65 Khoan lỗ chứa lò xo.
28 Phay vát đuôi. 66 Phay vát đuôi.
29 Phay xén đầu vấu. 67 Phay R4.
30 Khoan lỗ vít. 68 Phay rãnh.
31 Phay dáng

12.1. 69 Phay rãnh khoá.
32 Tiện móc lỗ lắp báng. 70 Phay rãnh vát.
33 Phay khoang báng. 71 Phay rãnh thoát đầu khoá.
34 Phay dáng ngoài. 72 Phay vát cạnh sờn.
35 Khoan lỗ lắp vòng cò. 73 Phay bậc thành.
36 Phay rãnh lắp khung cò. 74 Phay kích thớc 19
0.2

99 Phay tinh sau hàn. 127 Tarô ren lắp nòng.
100 Phay phá cạnh trái. 128 Đánh bóng.
101 Phay khuyết thành phá. 129 Lân hoá.
102 Phay cạnh dới R5. 130 Kiểm tra.
1.5. Phân tích u, nhợc điểm của QTCN hiện thời.
QTCN gia công thân súng MK4 bao gồm 130 nguyên công kể cả các
nguyên công nhiệt luyện và xử lí bề mặt. QTCN gia công này hiện đang đợc
ứng dụng trong sản xuất hàng loạt tại nhà máy Z111. QTCN này có u điểm là
: ổn định, các trang thiết bị, dụng cụ, đồ gá, dụng cụ kiểm, các trang thiết bị
thay thế đợc chuẩn bị đầy đủ, công nhân đã quen với công việc, biết khắc
phục sự cố, lỗi xảy ra khi gia công. Tuy nhiên, chất lợng sản phẩm cha cao,
độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các bề mặt, độ chính xác về hình dáng
và kích thớc của các bề mặt cha cao, hiệu quả kinh tế cũng không cao, tỉ lệ
phế phẩm còn lớn. Đó là do số lợng nguyên công tơng đối lớn, quá trình gia
công trải qua nhiều lần gá kẹp, qua nhiều loại máy có độ chính xác, độ cứng
vững thấp và đặc tính kỹ thuật khác nhau, tay nghề công nhân còn hạn
chế do đó sai số tích luỹ là rất lớn dẫn đến chất lợng sản phẩm, năng suất,
tính kinh tế cha cao. Để có thể cải thiện chất lợng sản phẩm, năng suất, hiệu
13
quả gia công cũng nh tính kinh tế, ta phân tích kết cấu các bề mặt để ứng
dụng công nghệ số vào quá trình gia công. Sở dĩ ta nghiên cứu việc ứng dụng
công nghệ số vào quá trình sản xuất là vì công nghệ số có những u điểm rất
lớn nh :

Năng suất gia công cao.

Chất lợng gia công cao.

Độ tin cậy cao.


Các quá trình gia công nh tiện, khoan, phay

Các quá trình không gia công nh lắp ráp, vận chuyển, đo l-
ờng
Ưu tiên cho lĩnh vực phổ biến nhất của NC, đồ án nghiên cứu NC cho
máy công cụ, nghĩa là trong quá trình gia công.
2.1.2. Cấu trúc cơ bản của ĐKS.
Máy công cụ ĐKS có 3 phần chính:

Thiết bị vào(Data Input): các chơng trình NC

Bộ điều khiển CNC(MCU): Đọc, dịch chơng trình, tạo tín hiệu
ĐK để điều khiển cơ cấu chấp hành.

Máy công cụ: Thực hiện chức năng gia công theo sự điều
khiển của MCU.
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc NC
2.1.2.1. Chơng trình NC.
Chơng trình NC có cấu trúc theo tiêu chuẩn quốc tế (ISO) hay quốc
gia nh tiêu chuẩn DIN 66025 của CHLB Đức, đồng thời có những phần tuân
theo tiêu chuẩn riêng của từng hãng. Chơng trình chứa các lệnh hớng dẫn
thực hiện các bớc công nghệ đã đợc mã hoá để bộ điều khiển có thể hiểu đợc
và điều khiển thiết bị công tác, trong trờng hợp này là máy công cụ. Đối với
các máy NC hiện nay, các chuyển động cắt, tốc độ trục chính, lợng chạy dao,
tắt mở các thiết bị phụ trợ nh dung dịch trơn nguội, cửa bảo hiểm, tắt mở
16
Chơng
trình NC
Bộ ĐK
MCU

thiết bị điện(động cơ xoay chiều, động cơ 1 chiều hoặc động cơ bớc), hay
thiết bị thuỷ lực, khí nén hoặc kết hợp giữa chúng, các thiết bị đo để đo
quãng đờng dịch chuyển vị trí của dụng cụ, biến thành tín hiệu phản hồi cho
MCU.
2.2. Mã hoá thông tin.
2.2.1. Chữ cái.
Chữ cái của mã số là tập hợp các ký hiệu đợc dùng khi mã hoá. Các
phần tử mới hiện nay của tự động hoá chỉ có hai trạng thái ổn định: công tắc
kín hoặc công tắc hở, trong mạng của băng đục lỗ có thể có hoặc không có
lỗ Mọi trạng thái ứng với ký hiệu 1 (cấp dòng năng lợng chẳng hạn) còn
trạng thái khác ứng với ký hiệu 0 (ngắt dòng năng lợng chẳng hạn). Vì vậy
chữ cái của mã số chỉ hai kí hiệu ( 0, 1).
2.2.2. Mã thập phân.
Cơ sở của mã thập phân là 10, hệ thống này có 10 ký tự: 0, 1, 2, 3, 4,
5, 6, 7, 8, 9. Ngời ta chọn hệ thập phân để tính là xuất phát từ lịch sử tính
toán bằng 10 ngón tay.
Ví dụ: số 3807,45 đợc biểu diễn nh sau:
3.10
3
+ 8.10
2
+ 0.10
1
+ 7.10
0
+ 4.10
-1
+ 5.10
-2
.

5
+ 0.2
4
+ 1.2
3
+ 0.2
2
+ 1.2
1
+ 1.2
0
2.2.5. Mã số ISO.
Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu để thống nhất hoá các
ngôn ngữ lập trình. Công việc này do hội đồng tiêu chuẩn hoá quốc tế(ISO)
chỉ đạo. Ngôn ngữ để lập trình có một số yêu cầu: số ký hiệu là nhỏ nhất, số
chữ số đồng nhất, nghiên cứu đơn giản, số lợng tín hiệu đầy đủ
19
Mã ISO 7 bit trên băng 8 đờng với chiều rộng 25.4mm, bớc đột lỗ là
2.5mm thoả mãn đợc yêu cầu trên.
2.2.6. Phần tử mang chơng trình.
Ghi chơng trình trong các cơ cấu điều khiển số đợc thực hiện trên
phần tử mang chơng trình(băng chơng trình). Ngời ta phân ra hai cách biểu
diễn tín hiệu điều khiển: mã hóa giới hạn và mã hoá toàn phần. Nếu ghi ch-
ơng trình đợc thực hiện trong hệ mã số đơn vị thì việc biểu diễn tín hiệu điều
khiển gọi là mã số giới hạn, còn nếu chơng trình đợc ghi trong bất kỳ hệ mã
số nào thì việc biểu diễn tín hiệu điều khiển gọi là mã hoá toàn phần. Tín
hiệu trong mã số giới hạn đợc ghi trên băng từ, còn trong mã hoá toàn phần
đợc ghi trên băng đục lỗ.
2.2.6.1. Băng đục lỗ.
Băng đục lỗ là băng trên đó có lỗ đột, tuỳ theo công dụng ngời ta chia

đục lỗ hoặc băng từ sẽ nhanh chóng bị bẩn, mòn gây lỗi cho chơng trình.
2.3.2. Hệ điều khiển CNC.
Đặc điểm chính của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy vi
tính. Các nhà chế tạo máy CNC cài đặt vào máy tính một chơng trình điều
khiển cho từng loại máy. Hệ điều khiển CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh
21
các chơng trình gia công chi tiết và cả chơng trình hoạt động của bản thân nó.
Trong hệ điều khiển CNC chơng trình có thể đợc nạp vào bộ nhớ toàn bộ một
lúc hoặc từng lệnh bằng tay từ bàn điều khiển. Các lệnh điều khiển không chỉ
đợc viết cho từng chuyển động đơn lẻ mà còn cho nhiều chuyển động cùng
lúc. Điều này cho phép giảm số câu lệnh của chơng trình và nh vậy có thể
nâng cao đợc độ tin cậy làm việc của máy. Hệ điều khiển CNC có kích thớc
nhỏ hơn và giá thành thấp hơn so với hệ điều khiển NC mà lại có những đặc
tính mới, u việt mà hệ điều khiển trớc đó không có ví dụ nh nó có thể nạp
một chơng trình gia công chi tiết khác ngay cả khi máy đang gia công một
chi tiết.
2.3.3. Hệ điều khiển DNC(Direct Numerical Control).
Nguyên lí hoạt động của hệ điều khiển này là: Nhiều máy công cụ
CNC đợc nối với máy tính trung tâm thông qua đờng dẫn dữ liệu. Mỗi một
máy công cụ có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của nó có nhiệm vụ chọn
lọc và phân phối các thông tin, nó là cầu nối giữa máy công cụ và máy tính
trung tâm. Máy tính trung tâm có thể nhận các thông tin từ các bộ điều khiển
CNC để hiệu chỉnh chơng trình hoặc để đọc những dữ liệu từ máy công cụ.
Trong một số trờng hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc lựa chọn
những chi tiết gia công theo thứ tự u tiên để phân chia đi các máy khác nhau.
Hệ ĐK DNC có ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của ch-
ơng trình gia công chi tiết trên tất cả các máy công cụ. Nó có khả năng
22
truyền dữ liệu nhanh và có khả năng nối ghép vào hệ thống sản xuất linh hoạt
FMS.

vào tay nghề của công nhân. Mặc dù còn nhiều hạn chế so với máy NC, máy
CNC nhng các máy công cụ thông thờng hiện nay vẫn còn đợc sử dụng rất
rộng rãi với lí do giá thành thấp và thuận tiện cho công việc sửa chữa cho nền
sản xuất còn đang ở trình độ thấp.
2.4.2. Máy công cụ NC.
Đối với máy công cụ NC thì việc điều khiển các chức năng của máy
đợc quyết định bằng các chơng trình đã lập sẵn. Các máy công cụ NC rất
thích hợp với dạng sản suất hàng loạt nhỏ và trung bình.
Hệ thống điều khiển của máy NC là mạch điện tử. thông tin vào chứa
trên băng từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện chức năng theo từng câu lệnh, khi
câu lệnh trớc kết thúc máy đọc tiếp các câu lệnh tiếp theo để thực hiện các
chuyển động cần thiết. Các máy NC chỉ thực hiện các chức năng nh: nội suy
đờng thẳng, nội suy cung tròn. Các máy NC không có chức năng lu trữ chơng
trình.
2.4.3. Máy công cụ CNC.
24
Máy công cụ CNC là bớc phát triển cao từ các máy NC. Các máy
CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm để điều khiển các chức năng
chuyển động của máy. Các chơng trình gia công đợc đọc cùng một lúc và đợc
lu trữ vào bộ nhớ. Khi gia công, máy tính đa ra các lệnh điều khiển máy.
Máy công cụ CNC có khả năng thực hiện các chức năng nh nội suy đờng
thẳng, cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol, và bất kỳ mặt bậc ba nào. Máy CNC
cũng có khả năng bù chiều dài và đờng kính dụng cụ. Tất cả các chức năng
trên đều đợc thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính. Các chơng trình lập
ra có thể đợc lu trữ trong đĩa mềm hoặc đĩa cứng.
2.4.4. Hệ trục toạ độ của máy CNC.
Các trục toạ độ của máy CNC cho phép xác định chiều chuyển động
của các cơ cấu máy và dụng cụ cắt(hình 2.2). Các trục toạ độ đó là X, Y, Z,
chiều dơng của các trục này đợc xác định theo quy tắc bàn tay phải(hình
vẽ2.3).