BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

“Nghiên cứu ứng dụng phần mềm TopSolid để lập trình gia công khuôn
dập cụm tỳ vai súng 12,7mm”

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
1. PGS.TS TĂNG HUY
2.

Hà Nội – Năm 2012


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN

3

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

4

12
13
15

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM VÀ CƠ SỞ LẬP TRèNH
GIA CÔNG VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN CNC

2.1. Tổng quan về CAD/ CAM

15

2.1.1. Cỏc khỏi niệm về CAD/CAM:

15

2.1.2 Đối tượng phục vụ của CAD/CAM:

20

2.1.3 Vai trũ của CAD/CAM trong chu kỳ sản xuất:

21

2.2 Cơ sở lập trỡnh CNC

23

2.2.1 Cơ sở hình học

23


44


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

PHẦN MỀM TOPSOLID TẠI VIỆT NAM
3.1 Tổng quan về phần mềm TOPSOLID

44

3.1.1 Topsolid’ DESIGN

44

3.1.2 Topsolid’ MOLD:

48

3.1.3 Topsolid’ CAM

52

3.1.4 Topsolid’ PROGRESS

57

3.1.5 Topsolid’ FOLD

71

4.2 Lập trỡnh gia cụng sản phẩm trờn TOPSOLID
4.3 Truyền dữ liệu và chạy chương trỡnh trờn mỏy gia cụng tự
động CNC
KẾT LUẬN

73

Tài liệu tham khảo
Phụ lục

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 2

76


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không
sao chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng tài liệu, thông tin
dược đăng trên các tạp chí, tác phẩm và trang web theo danh mục tài liệu
tham khảo của luận văn

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Hỡnh 2.1. Mụ hỡnh điều khiển DNC
Hình 2.2. Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM
Hỡnh 2.3: Sơ đồ chu kỡ sản xất thụng thường
Hỡnh 2.4: Sơ đồ chu kỡ sản xất với cụng nghệ CAD/CAM
Hình 2.5. Hệ toạ độ đề các
Hình 2.6. Hệ thống các trục tọa độ theo quy tắc bàn tay phải
Hình 2.7. Hệ toạ độ cực với góc α > 0 và α < 0
Hình 2.8. Toạ độ tuyệt đối và toạ độ tương đối
Hình 2.9. Điểm O của máy và O của phôi trên máy phay
Hình 2.10. Điểm O của phôi trên máy tiện
Hình 2.11. Chuyển O của phôi trong chương trình
Hình 2.12. Điểm chuẩn của dao
Hình 2.13. Điểm điều chỉnh dao E và điểm gá dao N
Hình 2.14. Điều khiển theo điểm
Hình 2.15. Điều khiển theo đường
Hình 2.16. Điều khiển theo contour
Hỡnh 2.17. Điều khiển contour 2D
1
2

Hình 2.18: Điều khiển contour 2 D
Hỡnh 2.19: Điều khiển contour 3D
Hình 2.20. Điều khiển contour 4D và 5D
Hình 2.21. Công cụ trợ giúp lập trình của TNC420 (Heidenhain)
Hình 2.22. Chu trình phay rãnh tròn của bộ điều khiển Sinumerik 840D

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 5


Hình 3.24: Lập trình tiện dao nhiều đầu
Hình 3.25: Thiết kế khuôn dập bằng Topsolid’progress
Hình 3.26: Xác định hình khai triển từ mô hình khối

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

Hình 3.27: Thiết kế sản phẩm dạng tấm bằng Topsolid’fold
Hình 3.28: Mô phỏng biến dạng bằng Topsolid
Hình 3.29: Sản phẩm lập trình cho máy xung
Hình 3.30: Tính toán khe hở phóng điện bằng Topsolid
Hình 3.31: Tạo bản vẽ kỹ thuật để gia công cực xung
Hình 3.32: Gia công bánh răng nghiêng trên máy cắt dây
Hình 3.33: Các sản phẩm có thể thiết kê, gia công bằng Topsolid wood
Hình 3.34: Một số loại máy gia công gỗ có trong thư viện máy của TopSolid
Hình 3.35: Mô phỏng gia công gỗ
Hình 3.36: Quản lý sản phẩm bằng Topsolid
Hình 4.1: Hình ảnh chi tiết cần thiết kế khuôn dập
Hình 4.2: Khuôn cắt hình
Hình 4.3: Khuôn dập vuốt tỳ vai súng 12,7mm
Hình 4.4: Khuôn dập vuốt tỳ vai súng 12,7mm

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG


nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/ CAM/ CNC trong chế tạo cụm tỳ vai
súng máy phòng không 12,7 mm tại các nhà máy quốc phòng là cần thiết.
Cho nên mục đích của đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm
TopSolid để lập trình gia công khuôn dập cụm tỳ vai súng 12,7mm” là

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

nhằm ứng dụng công nghệ CAD/ CAM/ CNC gia công khuôn dập cụm tỳ vai
súng 12,7mm khắc phục những hạn chế của phương pháp gia công vạn năng
đã nêu ở trên.
Nội dung được trình bày trong luận văn bao gồm:
Mở đầu
Chương 1: Khái khoát về đặc điểm, tính năng kỹ chiến thuật của
súng 12,7mm và cụm tỳ vai.
Chương 2: Tổng quan về CAD/CAM và cơ sở lập trình gia công với
hệ điều khiển CNC.
Chương 3: Tìm hiểu về phần mềm TopSolid và ứng dụng phần mềm
TopSolid tại Việt Nam.
Chương 4: ứng dụng phần mềm TopSolid để gia công sản phẩm.
Kết luận đề tài.

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG


- Ngoài ra súng máy phòng không 12,7 mm còn được lắp trên một số
trang bị như xe tăng, tàu chiến…

Hình 1.2. Súng máy phòng không 12,7 mm được lắp trên xe tăng
1.1.2. Tính năng kỹ chiến thuật
- Cỡ nòng:

12,7 mm

- Số rãnh xoắn:

8 rãnh

- Khối lượng toàn bộ súng:

157 kg

- Khối lượng thân súng:

34 kg

- Khối lượng giá súng (không kể lá chắn, tỳ vai):

94,5 kg

- Khối lượng bánh xe:

22 kg

- Khối lượng lá chắn:

11 kg

- Khối lượng một viên đạn:

(0,125

÷

0,137) kg
- Khối lượng bộ phận ngắm phòng không:

3 kg

- Chiều dài súng:

2328 mm

- Chiều rộng súng:

708 mm

- Chiều cao súng kể cả lá chắn:

965 mm

- Chiều cao súng không kể lá chắn nhưng dựng khung ngắm: 755 mm
- Chiều dài nòng súng kể cả loa giảm dật:

1069 mm


1 mm

- Hộp và dây băng chứa được:

50 viên

1.1.3. Đặc điểm cấu tạo
- Súng tự động bắn theo nguyên lý trích khí thuốc qua thành nòng.
- Bộ phận khoá nòng theo kiểu hai phiến khoá.
- Bộ phận cò chỉ bắn được liên thanh.

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

- An toàn theo kiểu chẹn cần cò.
- Súng dùng dây băng kiểu nửa mềm mắt hở.
- Bộ phận ngắm mặt đất có thước ngắm theo kiểu khung, thân thước
ngắm lệch sang trái với mặt phẳng bắn một góc 2033’ để tự điều chỉnh độ dạt
đạn khi bắn.
- Bộ phận ngắm phòng không theo kiểu giải quyết lượng bắn đón bởi ba
yếu tố: Cự ly, hình thu nhỏ và vận tốc mục tiêu.
- Nòng súng có rãnh tản nhiệt.
- Súng có bộ phận điều chỉnh khí thuốc theo kiểu thay đổi lỗ truyền khí.
- Giá súng bắn được hai tư thế (mặt đất và phòng không).


Mn

Si

0,17

0,8

0,8

0,9

÷ 0,23

÷ 1,1

÷ 1,1

÷ 1,2

Ghi chú

Ni, Cu

S, P



HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM VÀ CƠ SỞ LẬP TRÌNH GIA CÔNG VỚI
HỆ ĐIỀU KHIỂN CNC
2.1. Tổng quan về CAD/ CAM
2.1.1. Các khái niệm về CAD/CAM:
2.1.1.1. Khái niệm về CAD
CAD là viết tắt của: Computer Aided Drawing hoặc Computer Aided
Design - Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính. Là công nghệ liên quan đến
việc sử dụng hệ thống máy tính để trợ giúp việc tạo, sửa đổi thiết kế.
- Vai trò cơ bản của CAD là xác định hình dáng hình học của thiết kế. Ví
dụ: hình dáng hình học của các chi tiết cơ khí, các mạch điện tử, kết cấu kiến
trúc, xây dựng…
- Ứng dụng điển hình của CAD là tạo ra bản vẽ kỹ thuật với đầy đủ các
thông số kỹ thuật của sản phẩm và mô hình 3D của sản phẩm.
- Các phần mềm CAD: AutoCAD, Mechanical Desktop, SolidWorks,
Inventor, Pro/Engineer, Unigraphics…
Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình
chiếu khác nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức
năng. Các phần mềm CAD là các dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu
và được chia thành hai loại: Các phần mềm thiết kế và các phần mềm vẽ.

2.1.1.3. Khái niệm về CNC
CNC - Computer Numerical Control là hệ thống dựa trên máy vi tính,
chứa một hoặc vài máy vi tính - bộ vi xử lý, trong đó phần mềm giữ chức
năng thi hành các thuật toán của việc điều khiển máy công cụ.
Đặc điểm của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy tính. Các nhà
chế tạo máy CNC cài đặt vào máy tính một chương trình điều khiển cho từng
loại máy. Hệ điều khiển CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh các chương
trình gia công chi tiết và cả chương trình hoạt động của bản thân nó. Trong hệ
điều khiển CNC các chương trình gia công có thể được ghi nhớ lại và có thể
được nạp vào bộ nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh bằng tay từ bàn điều
khiển. Các lệnh điều khiển không chỉ được viết cho từng chuyển động riêng lẻ
mà còn cho nhiều chuyển động một lúc. Điều này cho phép giảm số câu lệnh
của chương trình và như vậy có thể nâng cao độ tin cậy làm việc của máy.

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

Đối với các máy công cụ NC thì việc điều khiển các chức năng của máy
được quyết định bằng các chương trình đã lập sẵn. Các máy công cụ NC rất
thích hợp với dạng sản xuất loạt nhỏ và trung bình.
Hệ điều khiển NC là các mạch điện tử. Thông tin vào chứa trên các băng
từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện chức năng theo từng khối, khi khối trước kết
thúc, máy đọc tiếp các khối lệnh tiếp theo để thực hiện các dịch chuyển cần
thiết. Các máy NC chỉ thực hiện các chức năng như: nội suy đường thẳng, nội


Hình 2.1. Mô hình điều khiển DNC
2.1.1.4 Khái niệm về CIM
CIM - Computer Integrated Manufacturing là một giải pháp ứng dụng
các máy tính và các mạng liên kết để chuyển công nghệ riêng lẻ thành các hệ
thống sản xuất tích hợp ở trình độ cao.
Từ xa xưa, các thợ thủ công lành nghề cũng đã biết tích hợp các công
việc bằng tay khi chế tạo sản phẩm. Tuy nhiên, với sự phát triển của công
nghệ, tất cả các công việc dần dần được chuyên môn hóa và quá trình sản
xuất cũng dần dần được tích hợp.
Mục đích của CIM là tăng lợi nhuận của nhà sản xuất (hãng sản xuất).
Để tăng lợi nhuận, các nhà sản xuất phải không ngừng nâng cao năng suất và
chất lượng sản phẩm, đồng thời phải tăng tính linh hoạt của hệ thống sản xuất
nhờ công nghệ tiên tiến của CIM. Một hệ thống CIM hoàn thiện bao gồm sự
tích hợp và ứng dụng của mỗi hệ thống phụ trợ (của CIM) theo một phương
pháp sao cho sản phẩm đầu ra của một hệ thống phụ trợ này là sản phẩm đầu
vào của một hệ thống phụ trợ khác.
Như vậy, khái niệm CIM chia sản xuất thành hai hoạt động là:
+ Quá trình xử lý thông tin, được thực hiện bằng các hệ thống máy tính.
Quá trình này bao gồm các công việc sau:

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 18


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY



GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

Hình 2.2. Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM
Trong đó:
1 - Máy tiện CNC

5 - Tủ điều khiển

2 - Máy phay CNC

6 - Hệ thống đo lường

3 - Robot và rãnh trượt

7 - Phím dạy học robot

4 - Nhà kho phôi liệu

8 - Máy tính chủ

2.1.2 Đối tượng phục vụ của CAD/CAM:
Hiện nay các ngành công nghiệp chế tạo theo công nghệ tiên tiến có xu
hướng liên kết các thành phần của qui trình sản xuất trong một hệ thống tích
hợp điều khiển bởi máy tính điện tử (Computer Integrated ManufacturingCIM). Các thành phần của hệ thống CIM được quản lý và điều hành dựa trên
cơ sở dữ liệu trung tâm với thành phần quan trọng là các dữ liệu từ quá trình
CAD. Vì vậy kết quả của quá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu để thực
hiện phân tích kỹ thuật, lập qui trình chế tạo, gia công điều khiển số mà chính

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

thiết kế.
Tự động hoá chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hoá, điều
khiển và kiểm tra các nguyên công gia công.
2.1.3 Vai trò của CAD/CAM trong chu kỳ sản xuất:
Chu kỳ sản xuất bao gồm nhiều khâu từ nhận yêu cầu, tính toán, thiết
kế lên bản vẽ rồi lập quy trình công nghệ gia công… Việc ứng dụng

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 21


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

CAD/CAM được thể hiện ở nhiều khâu của chu kỳ sản xuất như: Thiết kế, lập
quy trình công nghệ, lên kế hoạch sản xuất, theo dõi và điều khiển các nguyên
công công nghệ, kiểm tra và thử sản phẩm…

Hình 2.3: Sơ đồ chu kì sản xất thông thường

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Trang 22


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS, TS: TĂNG HUY

Hình 2.5. Hệ toạ độ đề các
Hệ tọa độ đề các được xác định theo quy tắc bàn tay phải (hình 2.9).
Theo quy tắc này ngón tay cái là trục X, ngón tay trỏ là trục Y, ngón tay giữa
là trục Z. Các trục quay tương ứng với trục X, Y, Z được ký hiệu bằng các
chữ cái A, B, C. Chiều quay dương là chiều quay cùng chiều kim đồng hồ nếu
nhìn theo chiều dương của các trục X, Y, Z. Hệ thống tọa độ này có liên quan
mật thiết đối với chi tiết gia công trên máy CNC.
Khi lập trình người ta quy ước dụng cụ chuyển động tương đối so với hệ
thống tọa độ, còn chi tiết đứng yên. Do vậy nguyên tắc mà người lập trình cần
phải chú ý là chi tiết đứng yên và chỉ có dụng cụ chuyển động. Trong thực tế
điều này đôi khi là ngược lại, ví dụ như trên máy phay thì chính bàn máy
mang phôi thực hiện chuyển động tạo hình, còn dụng cụ chỉ thực hiện chuyển
động cắt gọt. Vì vậy khi sử dụng máy theo chương trình điều khiển số cần
phải luôn luôn tạo ra một thói quen để tránh những nhầm lẫn đáng tiếc có thể
gây ra nguy hiểm cho máy, dụng cụ và con người.
Theo quy ước chung, phương của trục chính của máy là phương của trục
Z, còn chiều dương của nó được quy ước khi dao tiến ra xa chi tiết.

Khi trục Z nằm ngang

HỌC VIÊN: NGUYỄN NHƯ LƯƠNG

Khi trục Z thẳng đứng

Trang 24