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| موضوع: رسالة ماجستير بعنوان Design of a Three-Axis CNC Plasma Cutter الخميس 01 يوليو 2021, 11:18 pm | |
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أخوانى فى الله أحضرت لكم كتاب رسالة ماجستير بعنوان Design of a Three-Axis CNC Plasma Cutter Conception d’un découpeur plasma CNC à trois axes Through : AROUR Ridha AOUF Oualid Defended on 04/07/2019 in front of the jury composed of: Mr .HIMED Lynda President Mr .HADDAR Djamal Rapporteur Mr. BOUTAANI Mohamed Examiner People's Democratic Republic of Algeria Ministry of Higher Education and scientific research UNIVERSITY Abderrahmane MIRA BEJAIA Faculty of Technology Department of Mechanical Engineering MEMORY Presented for graduation from MASTER Sector: Mechanical Engineering Specialty: Mechanical and Production Manufacturing Theme Par : AROUR Ridha AOUF Oualid Soutenu le 04/07/ 2019 devant le jury composé de: Mr .HIMED Lynda Présidente Mr .HADDAR Djamal Rapporteur Mr. BOUTAANI Mohamed Examinateur République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la recherche scientifique UNIVERSITE Abderrahmane MIRA BEJAIA Faculté de Technologie Département de Génie Mécanique
و المحتوى كما يلي :
MEMOIRE Présenté pour l’obtention du diplôme de MASTER Filière : Génie Mécanique Spécialité : Fabrication Mécanique et Productique Thème Abreviations list 2D Two-dimensional 3D Three dimensional CAD Computer Aided Design CFAO Computer Aided Design and Manufacturing CIM Computer Integrated Manufacturing CN Numerical Control CNC Numerical Control by Calculator CAD Computer Aided Drawing DSP Digital Signal Processor CAM Computer Aided Manufacturing MOCN CNC Machine Tools NEMA National Electrical Manufacturers Association THC Troche control security LIST OF TABLES LIST OF PAINTINGS Table I.1: the different types of stepper motors. Table III.1: sizing of the trolley. Table III.2: mechanical and physical properties of the materials used. Table V.1: characteristics of the material used. SUMMARY Abreviations list List of Figures List of paintings General Introduction . 1 Chapter I: General information on numerically controlled machine tools I.1. Machine tools 3 I.1.1. Definition 3 I.1.2. Definitions and physical structure of the MOCN .4 I.1.3. History 4 I.1.4. Operation 5 I.1.5. Areas of use 6 I.1.6. Classification of MOCNs .7 I.2. CAD / CAM systems 7 I.2.1. Definition 7 I.2.2. Computer Aided Design . 8 I.2.2.1. Definition of computer-aided design CAD . 8 I.2.2.2. Computer Aided Design Process . 8 I.2.2.3. Reasons for implementing CAD 9 I.2.2.4. Types of 3D geometric models 9 I.2.2.5. Advantages of CAD .9 I.2.3. Computer-aided manufacturing 10 I.2.3.1. Definition of computer-aided manufacturing CAM . 10 Table of contents I.2.3.2. Advantages of using CAM . 10 I.2.3.3. Computer Aided Manufacturing Process . 10 I.2.3.4. NC programming principle in CAM: 11 I.2.4. Interaction between CAD and CAM 11 I.3. Operating principle of a numerically controlled machine 12 I.4. Programming .13 I.5. Stepper motors . . 13 I.5.1. The different types of stepper motor . . 13 I.5.1.1. Bipolar motors .14 I.5.1.2. Unipolar motors 14 I.5.1.3. Variable reluctance motors . 15 I.5.1.4. Permanent magnet motors .15 I.5.1.5. Hybrid engines . 16 I.5.2. Benefits . .17 I.5.3. Comparison of the three categories of stepper motors 17 Chapter II: Plasma cutting II.1. Definition of plasma . 18 II.1.1. Presentation of the process . 18 II.1.2. The components of the Plasma system 19 II.2. Plasma operations . 21 II.2.1. Manual operation "Conventional . .21 II.2.2. “Precision” automatic operation 21 II.2.3. The Torches .24 II.2.4. The advantages of plasma cutting . 24 II.3. Torch height adjustment device for plasma cutting . . 24 II.3.1. Initial detection of torch height 25 II.3.2. Elements of THC .26 II.4. Choice of the torch for our machine . . 27 II.4.1. Description of the system 28 II.4.2. Duramax 180 ° Full Length Machine Torch Dimensions 28 II.4.3. Machine torch components . 28 II.4.4. Service life of consumables 29 II.4.5. Cutting specifications of the Powermax105 . 29 Chapter III: Choice of machine elements and sizing III.1. Common motors for CNC applications . 30 III.1.1. Stepper Motors . 30 III.1.2. Servomotors . 31 III.2. Benefits . .32 III.3. Disadvantages 32 III.5. Choice of motor for the X axis . 33 III.5.1. Calculation of the engine torque for a rack and pinion system 33 III.5.2. Drive architecture for X axis . . 35 III.5.3. Choice of motor for the Y axis . 35 III.5.4. Ball screw system architecture . .36 III.5.5. Choice of motor for the Z axis 36 III5.5.1. Calculation of the motor torque required to move the Z axis 36 III.6. Slide 33 III.6.1. Choice of trolley . .37 III.6.1.1. Load capacity . 37 III.6.1.2. The admissible static moment M0 38 III.7. Coupling . 39 III.8. Choice of materials . 39 III.8.1. Construction steel (E335) . 39 III.8.2. Low alloy steel (42CrMo4) . 40 III.8.3. Properties of the materials used . .41 III.9. Initial list of materials required: 41 Chapter IV: Start-up technique of the plasma cutter IV.1. SolidWorks CAD software . .43 IV.2. The FAO SheetCam solution. .44 IV.3. The CAD / CAM process to follow .44 IV.4. The stages of blade design . 44 IV.5. Generation of NC codes by CAM systems . 47 IV.6. G-code generation: . 48 Chapter V: Chassis simulation and interpretation of the results V.1. Definition of digital simulation 49 V.1.1. Autodesk Inventor .49 V.2. Chassis simulation 49 V.2.1. 3D model of the chassis 49 V.2.2. Material assignment 50 V.2.3. Application of boundary conditions 50 Summary V.2.4.Application of loadings 51 V.2.5. Visualization of results 52 V.2.6. The distribution of constraints .52 V.2.7. Distribution of trips . 53 V.2.8. The distribution of the deformations 54 V.2.9. The distribution of the safety coefficient . 55 General conclusion & outlook .56 Bibliographical references Appendices Dice designs Liste des abréviations 2D Deux dimensions 3D Trois dimensions CAO Conception Assistée par Ordinateur CFAO Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur CIM Computer Integrated Manufacturing CN Commande Numérique CNC Commande Numérique par Calculateur DAO Dessin Assistée par Ordinateur DSP Digital Signal Processor FAO Fabrication Assistée par Ordinateur MOCN Machine Outils à Commande Numérique NEMA National Electrical Manufacturers Association THC Troche control securityLISTE DES TABLEAUX LISTE DES TABLEAUX Tableau I.1 : les différents types de moteurs pas à pas. Tableau III.1 : dimensionnement du chariot. Tableau III.2 : propriétés mécanique et physique des matériaux utilisés. Tableau V.1 : caractéristiques du matériau utilisé.SommaireSommaire SOMMAIRE Liste des abréviations Liste des figures Liste des tableaux Introduction Générale . 1 Chapitre I : Généralités sur les machines-outils à commande numérique I.1. Les machines-outils 3 I.1.1. Définition 3 I.1.2. Définitions et structure physique de la MOCN .4 I.1.3. Historique 4 I.1.4. Fonctionnement 5 I.1.5. Domaines d'utilisation 6 I.1.6. Classification des MOCN .7 I.2. Les systèmes CAO/FAO 7 I.2.1. Définition 7 I.2.2. Conception assistée par ordinateur . 8 I.2.2.1. Définition de la conception assistée par ordinateur CAO . 8 I.2.2.2. Processus de conception assistée par ordinateur .8 I.2.2.3. Raisons de la mise en œuvre de la CAO 9 I.2.2.4. Types de modèles géométriques 3D 9 I.2.2.5. Avantages de la CAO .9 I.2.3. Fabrication assistée par ordinateur 10 I.2.3.1. Définition de la fabrication assistée par ordinateur FAO .10Sommaire I.2.3.2. Avantages de l'utilisation FAO .10 I.2.3.3. Processus de fabrication assistée par ordinateur .10 I.2.3.4. Principe de programmation CN en FAO : 11 I.2.4. Interaction entre la CAO et la FAO 11 I.3. Principe de fonctionnement d’une machine à commande numérique 12 I.4. La programmation .13 I.5. Les moteurs pas à pas . . 13 I.5.1. Les différents types de moteur pas à pas . . 13 I.5.1.1. Les moteurs bipolaires .14 I.5.1.2. Les moteurs unipolaires 14 I.5.1.3. Les moteurs à réluctance variable .15 I.5.1.4. Les moteurs à aimant permanant .15 I.5.1.5. Les moteurs hybrides . 16 I.5.2. Avantages . .17 I.5.3. Comparaison des trois catégories des moteurs pas à pas 17 Chapitre II : Le coupage au plasma II.1. Définition du plasma . 18 II.1.1. Présentation du procédé .18 II.1.2. Les composants du système Plasma 19 II.2. Opérations plasma . 21 II.2.1. Opération manuelle "Conventionnel . .21 II.2.2. Opération automatique « précision » 21 II.2.3. Les Torches .24 II.2.4. Les avantage de découpe plasma . 24Sommaire II.3. Dispositif de réglage en hauteur de la torche pour le coupage plasma . . 24 II.3.1. Détection initiale de la hauteur de la torche 25 II.3.2. Éléments du THC .26 II.4. Choix de la torche de notre machine . . 27 II.4.1. Description du système 28 II.4.2. Dimensions de la torche machine pleine longueur Duramax 180° 28 II.4.3. Composants de la torche machine . 28 II.4.4. Durée de vie des consommables 29 II.4.5. Spécifications de coupe du Powermax105 . 29 Chapitre III: Choix des éléments machines et dimensionnements III.1. Moteurs usuels des applications CNC . 30 III.1.1. Moteurs pas à pas . 30 III.1.2. Les servomoteurs . 31 III.2. Avantages . .32 III.3. Inconvénients 32 III.5. Choix de moteur pour l’axe X . 33 III.5.1. Calcul du couple moteur pour un système pignon-Crémaillère 33 III.5.2. Architecture d’entrainement pour axe X . . 35 III.5.3. Choix de moteur pour l’axe Y . 35 III.5.4. Architecture du système vis à bille . .36 III.5.5. Choix du moteur pour l’axe Z 36 III5.5.1. Calcul du couple moteur nécessaire pour déplacer l’axe Z 36Sommaire III.6. Glissière 33 III.6.1. Choix du chariot . .37 III.6.1.1. Capacité de charge . 37 III.6.1.2. Le moment statique admissible M0 38 III.7. Accouplement . 39 III.8. Choix des matériaux . 39 III.8.1. L’acier de construction (E335) . 39 III.8.2. L’acier faiblement allié (42CrMo4) . 40 III.8.3. Propriétés des matériaux utilisés . .41 III.9. Liste initiale de matériels nécessaires : 41 Chapitre IV : Technique de mise en marche du découpeur plasma IV.1. Le logiciel SolidWorks CAO . .43 IV.2. La solution FAO SheetCam. .44 IV.3. Le processus de CAO / FAO à suivre .44 IV.4. Les étapes de conception de la lame .44 IV.5. Génération des codes CN par les systèmes FAO . 47 IV.6. Génération du code-G : . 48 Chapitre V : Simulation de châssis et interprétation des résultats V.1. Définition de la simulation numérique 49 V.1.1. Autodesk Inventor .49 V.2. Simulation du châssis 49 V.2.1. Modèle 3D du châssis 49 V.2.2. Affectation du matériau 50 V.2.3. Application des conditions aux limites 50Sommaire V.2.4.Application des chargements 51 V.2.5. Visualisation des résultats 52 V.2.6. La distribution des contraintes .52 V.2.7. La distribution des déplacements .53 V.2.8. La distribution des déformations 54 V.2.9. La distribution de coefficient de sécurité .55 Conclusion générale & perspectives .56 Références bibliographiques Annexes Dessins de dé
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