Ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh để tạo ra mô hình máy bay

Ha Ngoc Nguyên TOM TAT DE TAI Đối với ngành cơ khí nói chung, tạo mẫu nhanh là công nghệ thiết kế mẫu tự động nhờ quá trình CAD với những “máy in ba chiều” cho phép người thiết kế nhanh

BQ GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC KY THUAT CONG NGHỆ TP.HCM KHOA CO KHI TU DONG - ROBOT

DO AN TOT NGHIỆP

UNG DUNG CONG NGHE TAO MAU NHANH

DE TAO RA MO HINH MAY BAY

PHAM VAN TAN 104106018 GVHD: ThS TRAN DINH HUY

KS HA NGQC NGUYEN

KHOA CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG-ROBOT

TP Hô Chí Minh, ngày thắng năm 20

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP

(Dành cho cán bộ hướng dẫn)

1 Họ và Tên SV Tht Pag 2M@M, MSSY: 49.4.Á40 2224

PRO MAM VO ae AOL AOE GAR

Ngành : .Eu ĐỀ 2 ng ¬ Lớp : đ4-GK.Ả+

ne Dé tai: Ui 2g Cag Wigle L.46 mal phase Tae a

Hee Fe BA Heth MAY SBA ncn niin

3 Tổng quát về bản thuyết minh:

4 Tông quát về các bản vẽ: Tông số bản vẽ :

iE Ne Nagin

KHOA CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG-ROBOT

— TP Hỗ Chí Minh, ngàyXtháng3 năm 2008 NHIỆM VỤ ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP

(Chú ý : Sinh viên phải dan 0 nay vào trang thứ nhất của bản thuyết minh)

2- Nhiệm vụ đồ án tốt a (chun mẽ đc của đề tài):

cự fe

Caen Wed Klett De Hy HH HH HH HH1 21 TT HH nh HH TH HH 1.10 1 2 là

no hy in 2h tao Lees Fah may 6

“đúc veel at SM oy mã L chide Gen “ã LE chày Nhiệm vụ từng cá nhân: ~

3- Ngày giao nhiệm vu Do an: xolog lem LH he

4- Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 4<Ä(42.(.2.4.5

5- Ho tên cán bộ hướn dân - pen dung hướng dẫn:

TS ge dtd th hrerrrehree S112 xee6 S8|

Ngay -/4 thang 0 nam 200.8

CHỦ NHIỆM KHOA CAN BO HUONG DAN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

tH Nye Nyageh

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVDH: ThS Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

=m=.maammm>maaauaaasaa>a>a>aaraseaơờ-ờơnằẵẳớợớợơờợ Wơ-nnnzsuuuớửẵ

LỜI CÁM ƠN

Khi nghiên cứu về một lĩnh vực nào đó ta mới thấy được lĩnh vực đó vô cùng

rộng lớn, để thấu hiểu tường tận về lĩnh vực đó ta phải bỏ ra rất nhiều thời gian và

công sức, không những phải giỏi về lý thuyết mà còn phải giỏi về thực tế của lĩnh

vực đó Đặc biệt là lĩnh vực tạo mẫu nhanh, một lĩnh vực mà chúng em đang thực

hiện đề tài tốt nghiệp

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp được sự hướng dẫn rất tận

tình của thầy Trần Đình Huy và thầy Hà Ngọc Nguyên đã chỉ bảo chúng em rất

nhiều để hoàn thành đề tài, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Đình Huy và

Đồng thời chúng em xin cảm ơn các thầy cô trong Khoa Cơ Khi Tự Động đã

tạo điều kiện thuận lợi giúp chúng em thực hiện đề tài

Em xin gởi lời cảm ơn đến cha mẹ, người thân và bạn bè những người luôn ở

bên cạnh động viên, giúp đỡ và chia sẻ những khó khăn Đặc biệt các bạn trong lớp

04DCK đã đóng góp những ý kiến rất hữu ích cho đề tài

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

TP.HCM, tháng 12/2008 Sinh viên: Thân Thê Mạnh

Phạm Văn Tân

——==——====—=====—===. CC

SVTH: Thân Thê Mạnh, Phạm Văn Tân

1.1.2 Các thới kỳ của tạo mẫu nhanh

1.1.3 Nền tảng của quá trình tạo mẫu nhanh

1.1.4 Phân loại

1.1.5 Một số công nghệ điển hình

1.1.6 Ứng dụng

1.1.7 Ưu và nhược điểm của công nghệ tạo mẫu nhanh

1.1.8 Qui trình tạo mẫu

1.1.9 Các khả năng của tạo mẫu nhanh

1.2 Kỹ thuật thiết kế ngược

1.2.1 Khái niệm

1.2.2 Quy trình kỹ thuật ngược

1.3 Tìm hiểu về ứng dụng của CAD/CAM trong thiết kế gia công

cơ khí

1.3.1 Giới thiệu CAD/CAM

1.3.2 CAD (Computer Aided Design)

1.3.3 CAM (Computer Aided Manufacturing )

1.3.4 So sánh Solidworks với các phần mềm CAD/CAM khác Chương 2 Ứng dụng Soildworks thiết kế mô hình máy bay

2.1 Câu trúc tông quát của mô hình máy bay

2.1.1 Chỉ tiết mô hình thân máy bay

2.1.2 Chỉ tiết mô hình cánh máy bay

2.1.3 Chi tiết mô hình cánh đuôi máy bay

2.1.4 Chi tiết mô hình động cơ máy bay

2.2 Ứng dụng kỹ thuật thiết kế ngược để lấy các dữ liệu CAD từ mô hình máy bay (có sẵn)

2.3 Thân máy bay

Danh sach cac hinh Hình 1.1 Một hệ thống tạo mẫu nhanh

Hình 1.2 Phương pháp in 3D

Hình 1.3 Phương pháp nấu chảy lắng đọng

Hình 1.4 Phương pháp thiêu kết bang lazer

Hình 1.5 Phương pháp dán nhiều lớp

Hình 1.6 Các giai đoạn của kỹ thuật thiết kế ngược Hình 1.7 Máy lấy mẫu 3D

Hình 1.8 Các giai đoạn quét và xử lý đầu người

Hình 1.9 Phay mâu mặt người trên máy phay CNC Hình 2.1 Cầu tạo tông quát mô hình máy bay

Hình 2.2 Hình chiều đứng mô hình máy bay

Hình 2.3 Đường biên đạng đầu và đuôi mô hình máy bay

Hinh 2.4 Hình chiếu cạnh mô hình máy bay

Hình 2.5 Biên dạng đầu và đuôi mô hình máy bay

Hinh 2.6 Biên dạng hình Elíp

Hình 2.18 Đường biên dạng đuôi máy bay

Hình 2.19 Đường biên dạng đuôi mô hình máy bay

Hình 2.20 Phần đuôi mô hình máy bay

Hinh 2.27 Đường biên dạng cánh trái

Hinh2.28 Đường biên dạng cánh trái

Hình 2.29 Đường biên dạng cánh trái

Hình 2.30 Đường biên dạng cánh trái

Hình 2.31 Đường biên dạng cánh trái

Hình 2.32 Biên dạng cánh mô hình cánh trái máy bay

Hinh 2.33 Mat phang thir 10

Hình 2.34 Biên dạng cánh trái mô hình máy bay

Hình 2.35 Đường biên dạng cánh trái

Hình 2.36 Đường biên đạng cánh trái

Hinh 2.43 Biên dạng cánh đuôi trái mô hình máy bay

Hình 3.44 Biên dạng cánh đuôi trái mô hình máy bay

Hình 2.50 Đuôi trái và đuôi phải

Hình 2.51 Biên dạng cánh đuôi đứng mô hình máy bay Hình 2.52 Biên dạng cánh đuôi đứng mô hình máy bay

Hình 2.53 Biên dạng cánh đuôi đứng mô hình máy bay

Hình 2.54 Tạo mặt phẳng mới

Hình 2.55 Biên dang Elip

Hình 2.56 Cánh đuôi đứng mô hình máy bay

Hình 2.57 Hộp thoại Loft

Hình 2.58 Mô hình máy bay

Hình 2.59 Hộp thoại và mặt phẳng được tạo thành

Hình 2.60 Biên dạng bụng mô hình máy bay

Hình 2.61 Biên dạng bụng mô hình máy bay

Hình 2.67 Biên dạng bụng mô hình máy bay

Hình 2.68 Biên dạng mô hình máy bay

Hình 2.69 Tạo mặt phẳng mới

Hình 2.70 Biên dạng mô hình máy bay

Hình 2.71a Hộp thoại Plane

Hình 2.72b Mặt phẳng số 15

Hình 2.73 Đường biên dạng bụng mô hình máy bay

Hình 2.74a Hộp thoại Lof

Hình 2.74b Đường biên đạng và đường dẫn

Hinh 2.75 Bung m6 hinh may bay

Hinh 2.76 Bién dang hinh tron

Hình 2.77 Đường biên dạng mô hình động cơ

Hình 2.78 Đường biên dạng mô hình động cơ

Hình 2.79 Đường biên dạng mô hình động cơ

Hình 2.80a Hộp thoại Loft

Hình 2.80b Đường biên dạng và đường dẫn

Hình 2.80c Biên dạng mô hình động cơ

Hình 2.81 Biên dạng tròn

Hình 2.82a Biên đạng và đường dẫn

Hình 2.82b Hộp thoại Loft

Hình 2.83 Biện dạng mô hình động cơ

Hình 2.84 Động cơ máy bay

Hình 2.85a Hộp thoại Fillet

Hình 2.85b Mô hình động cơ chưa Filet

Hình 2.85c Mô hình động cơ bo góc ngoài

Hinh 2.86 Mô hình động cơ bo góc trong

Hình 2.87a Hộp thoại Extrude

Hình 2.87b Biên dạng khi Extrude

Hình 2.87c Biên dạng sau khi Extrude

Hình 2.88 Biên dạng khi đóng kín

Hình 2.89 Biên dạng mô hình động cơ

Hình 2.90a Hộp thoại Extrude

Hinh 2.90b Mô hình sau khi Extrude

Hình 2.91a Hộp thoại Fillet

Hình 2.91b Chọn mặt Eillet

Hình 2.91c Sau khi Fillet

Hình 2.92 Động cơ máy bay hoàn chỉnh

Hình 2.93 Mặt phẳng 32

Hình 2.94 Vẽ đường thắng

Hình 2.95 Mặt phẳng 39

Hình 2.96 Biên dạng mô hình động cơ

Hinh 2.97 Biên dạng mô hình động cơ

Hinh 2.98a Hộp thoại Loft

Hình 2.98b Đường biên dạng và đường dẫn

Hinh 2.98c Động cơ máy bay

Hình 2.99 Mặt phẳng 41

Hình 2.100 Mô hình máy bay

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP HD: ThS Tran Dinh Huy, Ks Ha Ngoc Nguyên

TOM TAT DE TAI

Đối với ngành cơ khí nói chung, tạo mẫu nhanh là công nghệ thiết kế mẫu tự

động nhờ quá trình CAD với những “máy in ba chiều” cho phép người thiết kế

nhanh chóng tạo ra những mẫu hữu hình, truyền ý tưởng thiết kế của họ đến công

nhân hoặc khách hàng, ngoài ra tạo mẫu nhanh còn được sử dụng để thiết kế thử

những sản phẩm mới Công nghệ tạo mẫu nhanh bắt đầu từ giữa thập niên 80 của

thế kỷ trước và đến nay công nghệ này đã phát triển một cách rất nhanh chóng đem

lại những lợi ích vô cùng to lớn cho con người Ưu điểm của tạo mẫu nhanh là thực

hiện việc tạo mẫu trong thời gian rất ngăn, đây chính là điểm mạnh của phương

pháp này Sản phẩm của tạo mẫu nhanh là có thể dùng để kiểm tra các mẫu được

sản xuất bằng các phương pháp khác

Việc tạo mẫu là cân thiết đề xử lý sự cô và đánh giá thiết kế trước khi một hệ

thống phức tạp sẵn sàng sản xuất và tung ra thị trường

Việc nghiên cứu thế hệ mẫu đầu tiên sẽ giúp người thiết kế phát hiện lỗi,

hoặc tìm ra phương pháp thiết kế hiệu quả hơn, tốt hơn Tuy nhiên, vấn đề chính

của sự tiếp cận này là sự tạo mẫu có thẻ tốn rất nhiều thời gian : việc chuẩn bị dụng

cụ máy móc tốn nhiều tháng, khó chế tạo các mẫu phức tạp bằng các phương pháp

truyền thống rất khó khăn Trong khi chờ đợi tạo ra mầu đầu tiên, vẫn phải trả công

cho nhân viên và chi phí khấu hao máy móc thiết bị

Một vấn đẻ quan trọng nữa là trong môi trường cạnh tranh, khi sản phẩm

chất lượng cao ra đời sớm hơn thì cơ hội chiếm lĩnh thị trường nhiều hơn Vì thế

các nhà sản xuất luôn mong muốn tung ra thị trường sản phẩm chất lượng cao càng

sớm càng tốt

Cùng với sự phát triển như vũ bão của ngành công nghiệp máy tính điện tử,

các phần mềm CAD hỗ trợ trong thiết kế và điều khiển tự động cũng đã lần lượt ra

đời đã tạo ra những bước đột phá trong chế tạo và sản xuất

Trong đề tài chúng em sử dụng phần mềm SOLIDWORD để thiết kế mô

hình máy bay AIRBUS A380 và thiết kế khuôn cho các chỉ tiết của mô hình và ứng

dụng công nghệ tạo mẫu nhanh để tạo ra mô hình thật

Do thời gian và lượng kiến thức có hạn nên trong quá trình thực hiện đề tài

không thể tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến

quý báu của quý thầy cô và các bạn để bỏ sung cho lượng kiến thức của mình ngày

càng thêm đồi dào hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD:ThS.Tran Dinh Huy, KS.Ha Ngoc Nguyén

LOI NOI DAU

Hiện nay khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão, mang lại những lợi ích cho con người cả về vật chất cũng như tỉnh thần Có thể nói những thành tựu của công nghiệp điện tử, và đặc biệt về vi mạch điện tích hợp, và từ sự phát triển của công nghệ thông tin, kỹ thuật điều khiển tự động đã tạo nên cuộc cách mang về máy tính điện tử trong sản xuất công nghiệp nói chung và lĩnh vực tự động hóa thiết kế và sản xuất nói riêng

Phưong thức quản lý và sử lý đữ liệu bằng máy tính cho phép truy xuất, cập nhật lien tục đữ liệu, tích hợp dữ liệu thiết kế và công nghệ sản xuât giữa các thành phần sản xuất trong hệ thống quán lý thông tin thông nhất Cơ chế quản lý thông tin tích hợp cho phép quản lý nhanh chóng, chính xác cho khối lượng lớn thông tin phức tạp mà từ đó có ảnh hưởng đến quy trình sản xuất, nó còn cho phép rút ngắn quy trình thiết kế - chế tạo, có khả năng thích ứng linh hoạt với sự thay đổi nhanh chóng của mẫu mã và chủng loại sản phẩm Cgo phép thiết kế những sản phẩm công nghiệp có độ phức tạp cao với những tính năng tối ưu nhất

Để đáp ứng đựơc khối lượng công việc lớn đó thì công nghệ CAD/CAM đã ra đời và làm thay đổi bộ mặt cơ khí từ cỗ điển sang công nghệ điều khiến số ( Computer Numerical Control — CNC ), làm giảm thiểu khối lượng công việc nặng nề xuống đến mức tối thiểu Một thành tựu to lớn

của công nghệ này là đem lại hiệu quả kinh tế rất cao trong thiết kế và sản

xuất, giúp nhà sản xuất rút ngắn thời gian sản xuất, giảm chỉ phí, sản phẩm mang tính cạnh tranh

Cùng với sự phát triển của công nghệ CAD/CAM, ngành thiết kế và

chế tạo khuôn mẫu là một trong những ngành đi tiên phong trong việc ứng dụng rộng rãi và phát huy có hiệu quả mà công nghệ này mang lại, đặc biệt

là trong công nghệ tạo mâu nhanh

Trong những năm gần đây việc triển khai việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển số trong sản xuất công nghiệp đã trở thành một trong những yếu tố quan trọng trong việc tạo nên những tăng trưởng và khởi sắc cho các ngành công nghiệp one điểm vủa Việt Nam như ngành sản xuất nhựa và ngành cơ khí chế tạo máy

Ngày nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ trong việc thiết kế và chế tạo

SOLIDWORK cũng là một trong những phần mềm có tính năng chuyên dụng trong thiết kế sản phẩm và chế tao khuôn mẫu hiệu quả

Chính vì tính hiệu quả của phần mềm SOLIDWORK mà chúng em sử dụng phân để thiết kế sản phẩm và chế tạo khuôn mẫu trong đồ án này

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân

Khoá 2004 - 2009

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

PP NGỌ ỌGỌD.ẬỌẠỌGHỢGỌẸẸẸỢẸ NGỌ GDDDDDDAD.OAAAOOAOAOOAOOAAOAOAOAOOOOAaaaaSBIRB

CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN

1.1 Công nghệ tạo mẫu nhanh:

1.1.1 Khái niệm:

Khi phát triển một sản phẩm mới, có một nhu cầu là chế tạo một mẫu đầu

tiên của bộ phận hay hệ thống đã được thiết kế, trước khi cấp một lượng vốn lớn

cho các phương tiện sản xuất hoặc dây chuyển lắp ráp Lý do chính cho nhu cầu này

là chỉ phí quá cao và tốn nhiều thời gian chuẩn bị công cụ sản suất Vì vậy, việc tạo mẫu là cân thiết, đê xử lý sự cố và đánh giá thiết kế trước khi một hệ thống phức tạp

sẵn sang sản xuất và tung ra thị trường

Việc nghiên cứu thế hệ mâu đầu tiên sẽ giúp người thiết kế phát hiện lỗi,

hoặc tìm ra phương pháp thiết kế hiệu quả hơn, tốt hơn Tuy nhiên, vấn đề chính của sự tiếp cận này là sự tạo mẫu có thể tốn rat nhiều thời gian : việc chuẩn bị dụng

cụ máy móc tốn nhiều tháng, chế tạo các mẫu phức tạp bằng các phương pháp truyền thống rất khó khăn Trong khi chờ đợi tạo ra mẫu đầu tiên, vẫn phải trả công

cho nhân viên và chỉ phí khấu hao máy móc thiết bị

Một vấn đề quan trọng nữa là trong môi trường cạnh tranh, khi sản phẩm

chất lượng cao ra đời sớm hơn thì cơ hội chiếm lĩnh thị trường nhiều hơn Vì thế các nhà sản xuất luôn mong muốn tung ra thị trường sản phẩm chất lượng cao càng

sớm càng tốt

Một quá trình giúp cho nhà sản xuất đây mạnh việc phát triển sản phẩm là tạo mẫu nhanh — Rapid Prototyping (RP)

Vậy tạo mẫu nhanh là gì?

- Tạo mẫu nhanh là quá trình tạo mẫu sản phẩm giúp cho nhà sản xuất quan sát nhanh chóng sản phẩm cuối cùng

- Tạo mẫu nhanh là công nghệ thiết kế mẫu tự động nhờ quá trình CAD

(Computer Aided Design) với những “máy in ba chiều” cho phép người thiết kế

nhanh chóng tạo ra những mẫu hữu hình, truyền ý tướng thiết kế của họ đến công nhân hoặc khách hàng, ngoài ra tạo mẫu nhanh còn được sử dụng để kiểm tra những sản phẩm mới

Thông thường, thời gian để tạo ra một mẫu mới mắt khoảng từ 3 - 72 giờ, nó phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạp của mẫu Khoảng thời gian này có vẻ chậm, nhưng so với việc tạo mẫu bằng máy truyền thống thường mắt từ nhiều tuần đến nhiều tháng thì nó nhanh hơn rất nhiều Do mắt ít thời gian nên công nghệ tạo mẫu nhanh giúp cho nhà sản xuất nhanh chóng đưa sản phẩm ra thị trường và giảm

chi phi sản xuất Đó cũng là ưu điểm nỗi bật của quá trình tạo mẫu nhanh

Công nghệ tạo mẫu nhanh bắt đầu từ giữa thập niên 80 Đặc điểm của tạo mẫu nhanh là :

- Thực hiện việc tạo mẫu trong thời gian rất ngắn, đây chính là điểm mạnh

của phương pháp này

- Sản phẩm của tạo mẫu nhanh là có thé ding dé kiém tra các mẫu được sản xuất bằng các phương pháp khác

- Mẫu tạo ra có thể hỗ trợ cho quá trình sản xuất

1.1.2 Các thời kỳ của tạo mẫu nhanh:

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 1 Khoa 2004-2009

DO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyên

FT”

Quá trình tạo mẫu được phân ra làm ba thời kỳ Hai thời kỳ sau chỉ mới ra đời trong khoảng 20 năm trở lại đây Tương tự như quá trình tạo mẫu trên máy vi tính, tính chất vật lý của mẫu chỉ được nghiên cứu phát triển trong thời kỳ thứ ba

1.1.2.1 Thời kỳ đầu : tao mau bang tay

Thời kỳ đầu tiên ra đời cách đây vài thế kỷ Trong thời kỳ này, các mẫu điển hình không có độ phức tạp cao và chế tạo một mẫu trung bình mất khoảng 4 tuần Phương pháp tạo mẫu phụ thuộc vào tay nghề và thực hiện công việc một cách cực

kỳ nặng nhọc

1.1 2.2 Thời kỳ thứ hai: phần mềm tạo mẫu hay tạo mẫu ảo

Thời kỳ thứ hai của tạo mẫu phát triển rất sớm, khoảng giữa thập niên 70 Thời kỳ này đã có phần mềm tạo mẫu hay tạo mâu ảo Việc ứng dụng

CAD/CAE/CAM đã trở nên rất phổ biến Phần mêm tạo mẫu sẽ phát họa trên máy

vi tính những suy tưởng, ý tưởng mới Các mẫu này như là một mô hình vật lý: được kiểm tra, phân tích cũng như đo ứng suất và sẽ được hiệu chỉnh cho phù hợp nêu chúng chưa đạt yêu câu Thí dụ như phân tích ứng suất và sức căng bề mặt chất

lỏng có thể dự đoán chính xác được bởi vì có thể xác định chính xác các thuộc tính

và tính chất của vật liệu

Hơn nữa, các mẫu trong thoi ky này trở nên phức tạp hơn nhiều so với thời

kỳ đầu (khoảng trên hai lần) Vì thế, thời gian yêu cầu cho việc tạo mẫu có khuynh hướng tăng lên khoảng 16 tuần, tính chất vật lý của mẫu vẫn còn phụ thuộc vào các phương pháp tạo mâu cơ bản trước Tuy nhiên, việc vận dụng các máy gia công chính xác đã cải thiện tốt hơn các tính chất vật lý của mẫu

Cùng với sự tiến bộ trong lĩnh vực tạo mẫu nhanh | trong thoi kỳ thứ hai, có

sự trợ giúp rất lớn của quá trình tạo mẫu ảo Tuy nhiên, vẫn còn tranh cãi về những giới hạn của công nghệ tạo mẫu nhanh như: Sự giới hạn về vật liệu hoặc bởi vì chỉ phí cao hoặc cách sử dụng cho từng vật liệu không giống nhau để tạo chỉ tiết

1.1 2.3 Thời kỳ thứ ba: quá trình tạo mẫu nhanh

Tính chất vật lý từng phần của sản phẩm trong quá trình tạo mẫu nhanh cũng được biết đến Quá trình tạo mẫu rỗng thích hợp cho việc sản xuất trên bàn nâng hay công nghệ sản xuất lớp Công nghệ này thể hiện quá trình phát triển tạo mẫu trong thời kỳ thứ ba Việc phát minh ra các thiết bị tạo mẫu nhanh là một phát minh

quan trọng

Những phát minh này đã đáp ứng được yêu cầu của giới kinh doanh trong thời kỳ này: giảm thời gian sản xuất, độ phức tạp của mẫu tăng, giảm chỉ phí Ở thời

điểm này người tiêu ding yêu cầu các sản phẩm cả về chất lượng lẫn mẫu mã, nên

mức độ phức tạp của chỉ tiết cũng tăng lên, gập ba lần mức độ phức tạp mà các chỉ tiết đã được làm vào những năm của thập niên 70 Nhưng nhờ vào công nghệ tạo

mẫu nhanh nên thời gian trung bình để tạo thành một chỉ tiết chỉ còn lại 3 tuần so

với 16 tuần ở thời kỳ thứ hai Năm 1988, hơn 20 công nghệ tạo mẫu nhanh đã được nghiên cứu

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 2

Khoá 2004-2009

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

Hệ thống CAD Máy sản xuất tự động

Quá trình lập kế hoạch sản xuất

Mô hình hoá chỉ Mô hình vật lý

tiệt trên máy tính »

Hình 1.1 Một hệ thống tạo mẫu nhanh

1.1.3 Nền tảng của quá trình tạo mẫu nhanh

Mẫu hay một bộ phận chi tiết được thiết kế trên hệ thống CAD/CAM Mẫu phải thể hiện đầy đủ tinh chất vật lý như sản phẩm thật thể hiện bằng những mặt cong khép kín với kích thước giới hạn rõ ràng Đó là, phải xác định các dữ liệu bên trong, bên ngoài và cả phạm vi giới hạn của mẫu Yêu cầu này thực sự không cần thiết đối với mô hình dạng khối Mô hình dạng khối sẽ tự động giới hạn thể tích Yêu cầu này đảm bảo răng tat cả các mặt cắt ngang đều là những đường cong kín để tạo ra khối vat thé

Mô hình dạng khối hay mô hình bề mặt sẽ được chuyển sang file định dạng

“ STL” (StereoLithography) mà các file này khởi đầu các hệ thống 3D File định dạng 31L xâp xỉ các bê mặt dưới dạng các tam giác Các mặt cong bậc cao phải dùng rất nhiều đa giác, điều này có nghĩa là các file ŠTL dùng cho các chỉ tiết mặt cong phải có dung lượng rất lớn Tuy nhiên có một vài hệ thống tạo mẫu nhanh chỉ chấp nhận các dữ liệu IGES (Initial Graphics Exchange Specification) để cung cấp

chính xác các đặc tính

May tinh phan tich file STL dé xác định rõ ràng mô hình cho sản xuất và các lớp mỏng trên mặt cắt ngang Bề mặt cắt ngang được tạo ra theo phương pháp hạ dan xudng trong suốt quá trình hóa cứng của chất lỏng hay bột và sau đó kết hợp thành mẫu 3D Một khả năng khác là bề mặt cắt ngang có thể là những lớp mỏng

hay ở dạng khối, những lớp mỏng có thể được liên kết với nhau để hình thành nên

một mẫu 3D Các phương pháp tạo mẫu tương tự khác cũng có thể dùng cho công

việc tạo mẫu

Nói một cách khác, sự phát triển của quá trình tạo mẫu nhanh được thể hiện qua bến mặt cơ bản: đữ liệu vào, phương pháp tạo mẫu nhanh, vật liệu và các img

dung

1.1.3.1 Dữ liệu vào

Dữ liệu 3D cung cấp được chuyên đến bang các tin hiệu điện tử theo yêu cầu

để mô tả các vấn đề có liên quan đến vật thể Có thể bắt đầu từ hai dạng mô hình sau: mô hình trên máy tính hay một mô hình từ vật thể Hệ thống CAD đã tạo ra mô hình trên máy tính ở dạng mặt hay dạng khối Dữ liệu của nó thu được bằng một

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 3 Khoá 2004-2009

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyên

—— rrr rrr rrr se

phương pháp gọi là kỹ thuật thiết kế ngược Trong kỹ thuật thiết kế ngược, có thể sử dụng các thiết bị như: máy đo tọa độ và bút vẽ bằng laser

1.1.3.2 Phương pháp tạo mẫu nhanh

Tùy từng phương pháp xử lý của nhà sản xuất mà ta có thê phân tích thành một số dạng như: xử lý quang hóa (Photo-curing), cắt và dán liên kết (Cutting and Glucing/Joining), nóng chảy và đông đặc (Melting and Solidifying/Fusing) Việc

xử lý quang hóa còn có thể phân tích thành từng nhóm nhỏ: chùm laser đơn , chùm

laser đôi và đèn mạ

1.1.3.3 Vật liệu

Tùy thuộc vào những nét đặc trưng của vật liệu ta có thể lựa chọn vật liệu: dạng khối, dạng lỏng hay dạng bột bụi Ở dạng khối có thể có các hình thức khác nhau như là: viên, dây hay phiến mỏng Một sô vật liệu hiện đang được sử dụng như là: giấy, nilon, nhựa, sáp, kim loại và gốm,

1.1.3.4 Các ứng dụng

Hầu hết tất cả các sản phẩm được tạo ra bằng phương pháp tạo mẫu nhanh cần phải được chỉnh sửa hay gia công tính lại trước khi đưa vào sử dụng Các ứng dụng có thể phân thành từng nhóm:

+ Thiết kế

+ Phân tích kỹ thuật và lập kế hoạch

+ Tạo công cụ và sản xuất

Tạo mẫu nhanh đã đem lợi nhuận khống lồ trong các lĩnh vực như sản phẩm của các ngành: vũ trụ không gian, ôtô, y-sinh học, điện-điện tử, sản phẩm tiêu

dung,

1.1.4 Phan loai:

Do cé nhiéu phương diện sản xuất nên hình thành nhiều loại hệ thống tạo

mẫu nhanh trên thị trường, để phân loại một cách bao quát các hệ thống tạo mẫu

nhanh là dựa trên cơ sở vật liệu sản xuất Ở kiểu phân loại này tất cả các hệ thống

tạo mẫu nhanh có thê dễ đàng phân thành ba loại:

- Dựa trên cơ sở vật liệu dạng lỏng

- Dựa trên cơ sở vật liệu dạng khối

- Dựa trên cơ sở vật liệu dạng bột

1.1.4.1 Dựa trên cơ sở vật liệu dạng lỏng

Các hệ thông tạo mẫu nhanh dựa trên cơ sở nền tảng chất lỏng bắt đầu với vật liệu ở trạng thái lỏng Quá trình tạo mẫu là một quá trình lưu hóa, vật liệu chuyển đỗi từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn Sau đây là một số phương pháp tạo mâu nhanh dựa trên cơ sở vật liệu dang lỏng:

1 Thiết bị tạo mẫu lập thể SLA của 3D Systems

2 Thiết bị xử lý dạng khối SGC của Cubital

3 Thiết bị tạo mẫu dạng khối SCS của Sony

4 Thiết bị in sử dụng tia tử ngoại tạo vật thể dạng khối SOUP của

Misuibishi

5 Thiết bị tạo ảnh nỗi của EOS

6 Thiết bị tạo ảnh khối của Teijin Seiki

7 Thiết bị tạo mẫu nhanh của Meiko cho ngành công nghiệp đồ trang sức

errr re

Thân Thê Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 4 Khoá 2004-2009

DO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

fy

§ Thiết bị tạo mẫu nhanh SLP của Denken

9 Thiết bị tạo mẫu nhanh COLAMM của Mitsui

10 Thiết bị tạo mẫu nhanh LMS của Fockele và Schwarze

11 Thiết bị điêu khắc bằng ánh sáng

12 Thiết bị hai chùm tia

1.1.4.2 Dựa trên cơ sở vật liệu dạng khối

Ngoại trừ các vật liệu dạng bột, các hệ thống tạo mẫu nhanh với vật liệu cơ bản dạng khối có liên quan đến tất cả các hình thức vật liệu dang khối bao gồm Các dạng: dây, cuộn, dát mỏng và dạng viên Sau đây là một số phương pháp tạo mẫu nhanh tượng trưng cho phương pháp này:

Thiết bị tạo lớp mỏng LOM của Helisys

Thiết bị phun nhiều lớp FDM của Stratasys

Thiết bị dập nóng có sử dụng chất liên kết SAHP (của KiRa.)

Thiết bị tạo mau nhiều đầu phun MJM của 3D System

Hệ thống tạo mẫu nhanh RPS của IBM

Thiết bị tạo mẫu MM-6B của công ty Sanders Prototype

Thiết bị tạo mẫu nhanh Hot Plot của Sparx AB’s

Thiết bị tạo mẫu nhanh Laser CAMM của Scale Model Unlimited

1.1.4.3 Dựa trên cơ sở vật liệu dạng bột

Trong khả năng được giới hạn, dạng trạng thái bột vẫn còn được xem như dạng trạng thái khối _Tuy nhiên, nó được tạo ra trên ý định là một loại thiết bị không phụ thuộc vào hệ thống thiết bị tạo mẫu nhanh Sau đây là một số phương pháp tạo mầu nhanh tượng trưng cho phương pháp này:

1 Thiết bị thiêu kết băng laser SLS của DTM

2 Thiết bị đúc khuôn vỏ mỏng trực tiếp DSPC cua Soligen

3 Thiét bi dinh hinh nhiéu giai đoạn hoá cing MJS cua Fraunhofer

4 Hệ thống các thiết bị EOSINT của EOS

5 Thiết bị in phun(Ink-Jet) hay con goi la BPM cia BPM Technology

6 Thiét bi in ba chiều 3DP của MIT

1.1.5 Một số công nghệ điễn hình:

1.1.5.1 Phương pháp in 3D (3D Printing):

Phương pháp in 3D hoạt động theo nguyên tắc in phun mực” Một loại mực keo đặc biệt được phun lên lớp bột nhựa đã được trải phẳng và hoá cứng Như thế là chúng đã tạo ra một lớp và từng lớp dần dần tạo ra vật thể

Sau khi hoàn thành, nó được nhiệt luyện để tăng cường sự liên kết, những phân bột không liên kết sẽ bị loại bỏ Những phan bột không được liên kết ở mỗi lớp hỗ trợ trong quá trình sắp thành từng lớp Trong quá trình thiêu kết có thể bị co lại đáng kể Sự cải biến trong mô hình CAD để tính toán sự co rút đó là van dé

quan tâm trong lập qui trình sản xuất

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

Con là Đâu liên kết

Phương pháp nấu chảy lắng đọng dùng vật liệu dạng dây dễ chảy, ví dụ nhựa

ABS Như mô tả trên hình 1.3, sợi dây qua đâu gia nhiệt sẽ hoá đẻo và được trải lên mặt nền theo đúng biên dạng mặt cắt của mẫu, theo từng lớp có chiều dày bằng chiều dày lớp cắt Nhựa dẻo sẽ liên kết theo từng lớp cho đến khi tạo xong mẫu

Bộ phận gia nhiêt và phun - >>>

Hình 1.3 Phương pháp nấu chảy lắng đọng

1.1.5.3 Phương pháp thiêu kết bằng lazer (SLS - Selective Laser

Sintering):

Phương pháp này được phát minh bởi Carl Deckard vào năm 1986 ở trường đại học Texas và được bằng sáng chế 1989, được đưa ra thị trường bởi tập đoàn DTM (được thành lập 1987) Thiết bị đầu tiên được thương mại hoá vào 1992

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 6

Khoá 2004-2009

BO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

Phương pháp này cũng dựa trên quá trình chế tạo từng lớp nhưng chat polymer lỏng được thay băng vật liệu bột

1.1.5.3.1 Nguyên lý làm việc:

Phương pháp SLS sử dụng tính chất của vật liệu bột là có thể hóa rắn dưới

tác dụng của nhiệt (nhu nylon, elastomer, kim loại) Một lớp mỏng của bột nguyên liệu được trải trên bề mặt của xy lanh công tác băng một trống định mức Sau đó, tia

laser hóa rắn (kết tinh) phần bột nằm trong đường biên của mặt cắt (không thực sự

làm chảy chất bột), làm cho chúng dính chặt ở những chỗ có bề mặt tiếp xúc Trong một sô trường hợp, quá trình nung chảy hoàn toàn hạt bột vật liệu được áp dụng

Quá trình kết tinh có thé được điều khiển tương tự như quá trình polymer hoá trong phương pháp tạo hình lập thể SLA Sau đó xy lanh hạ xuống một khoảng cách bằng độ dày lớp kế tiếp, bột nguyên liệu được đưa vào và quá trình được lặp lại cho đến khi chỉ tiết được hoàn thành

, Trong quá trình chế tạo, những phần vật liệu không nằm trong đường bao mặt cắt sẽ được lây ra sau khi hoàn thành chỉ tiết, và được xem như bộ phận phụ trợ

để cho lớp mới được xây dựng Điều này có thể làm giảm thời gian chế tạo chỉ tiết khi dùng phương pháp này Phương pháp SLS có thê được áp dụng với nhiều loại vật liệu khác nhau: Policabonate, PVC, ABS, nylon, sáp, Những chỉ tiết được chế tạo bằng phương pháp SL§ tương đối nhám và có những lỗ hỗng nhỏ trên bề mặt nên cân phải xử lý sau khi chế tạo (xử lý tỉnh)

1.1.5.3.2 Vật liệu sử dụng:

_ Polycacbonate (PC), nylon, sáp, bột kim loại (copper polyamide, rapid steel), bot gém (ceramic), glass filled nylon, vat liệu đàn hồi (elastomer)

1.1.5.3.3 Quá trình tạo mẫu:

Sản phẩm được chia thành các lát cất từ file định dạng STL tạo một lớp

bằng cách trải các lớp bột, thiêu kết bằng nguồn laser CO2 theo các bước sau:

Bước 1: Một lớp vật liệu bột nóng chảy được đặt vào buồng chứa sản phẩm

Bước 2: Lớp vật liệu bột đầu tiên được quét bằng tia laser CO2 và đông đặc

lại Vật liệu bột không được xử lý sẽ được đưa trở về thùng chứa liệu

Bước 3: Khi lớp thứ nhất đã hoàn thành thì lớp vật liệu bột thứ hai được cấp

vào thông qua con lăn cơ khí chuẩn bị cho quá trình quét lớp thứ hai

Bước 4: Bước hai và bước ba được lặp lại cho đến khi sản phẩm được hoàn

thành

Sau khi quá trình kết thúc, sản phẩm được lấy ra khỏi buồng xử lý và có thể qua giai đoạn hậu xử lý hoặc đánh bóng lại như phun cát tùy từng ứng dụng của sản phẩm

„-.- -.Ằ ẶẰẽHẼƠợợợggợg ee

Thân Thể Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 7 Khoá 2004-2009

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

Hình 1.4 Phương pháp thiêu kết bằng lazer

1.1.5.4 Phương pháp dán nhiều lớp (LOM - Laminateed Object

Manufacturing):

Công nghệ tạo mẫu LOM được phát minh bởi Michael Feygin vào năm 1985

và được tung ra thị trường bởi công ty Helisy

Nguyên lý làm việc của quá trình LOM được thể hiện trên hình 1.5 Đầu tiên, thiết bị nâng (để) Ở vị trí cao nhất cách con lăn nhiệt một khoảng bằng đúng độ dày của lớp vật liệu, tiếp theo con lăn nhiệt sẽ cán lớp vật liệu này, dưới bề mặt của vật

liệu có chất kết dính mà khi được ép và gia nhiệt bởi trục lăn nó sẽ giúp lớp này liên

kết với lớp trước Hệ thống quang học sẽ đưa tia laser đến để cắt vật liệu theo hình

dạng hình học của mô hình đã tạo từ CAD Vật liệu được cắt bởi tia laser theo

đường viền của mặt cắt lát Phần vật liệu dư sẽ được thu hồi băng con lăn hồi liệu

Sau đó dé hạ xuống cơ cấu nâng hạ xuống thấp và vật liệu mới được nạp vào, cơ cầu lại nâng lên chậm đến vị trí thấp hơn chiều cao trước đó, trục cán sẽ tạo liên kết giữa lớp thứ hai với lớp thứ bằng đúng chiều dày lớp vật liệu kế tiếp Chu

kỳ này được lặp lại cho đến khi kết thúc

Những vật liệu dư đóng vai trò như cơ cấu phụ trợ để đỡ cho chỉ tiết Vật liệu

dư này cũng được cắt thành những đường ngang dọc (cross-hatch) Những đường giao tuyến song song này làm bong những vật liệu dư dé nó được lay di dé dang sau khi ché tạo Sau đó, bề mặt của chỉ tiết có thể được đánh bóng, xi mạ, hoặc sơn phủ theo yêu cầu

Theo nguyên tắc tất cả các vật liệu dạng tấm đều có thể sử dụng cho hệ thống LOM Nhưng thông thường LOM sử dụng nhiều nhất là giấy, plastic, gốm và vật liệu composite

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 8 Khoa 2004-2009

DO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyên

độ chính xác cao, chỉ phí thấp và thời gian để tạo mẫu ngắn

1.1.6.2 Chế tạo dụng cụ

Người ta ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh trong chế tạo dụng cụ như điện cực trong gia công tia lửa điện, chế tạo các khe hở hoặc ruột của khuôn phun nhựa, ống dẫn hệ thống điều hòa nhiệt độ

1.1.6.3 Tạo mẫu nhanh trong chế tạo sản xuất

Tạo mẫu nhanh có thể được sử dụng cho chế tạo sản phẩm Cùng một sản phẩm như nhau có thể có các động cơ khác nhau và những nét kỹ thuật khác nhau

Các nét kỹ thuật khác nhau có thể đơn giản như sự khác nhau về vật liệu, nút bấm,

phích cắm điện, hay là màu sắc hoặc cũng có thể phức tạp như sự khác nhau ở cấu tạo bên trong Những khác biệt đó là cần thiết để phục vụ cho yêu cầu riêng của người sử dụng hoặc để phân biệt nó Thêm nữa thời gian tồn tại của sản phẩm đang trở nên ngăn hơn buộc người thiết kế phát triển những sản phẩm mới trong một khoảng thời gian ngắn Trong quá trình phát triển, một vấn đề gặp phải là sự lựa chọn một trong hai việc là: kéo dài thời gian phát triển hoặc tăng nguồn lực sản xuất

dé cho kịp thời hạn Trong hoàn cảnh như vậy, thời gian bán sản phẩm trở thành nhân tế quyết định khả năng lợi nhuận

Thực trạng này đòi hỏi những thay đổi như thế nào trên sản phẩm được phát

triển Các nhóm khác nhau như: nhóm thiết kế, kỹ thuật, tiếp thị và nhóm sản xuất

phải hợp tác chặt chẽ hơn nữa cùng hướng về một mục tiêu chung và hoạt động

thống nhất với nhau Mục tiêu phải rõ ràng cho các nhóm có liên quan Nếu sự cộng

tác có hiệu quả sẽ tránh được những vấn đề trong việc truyền đạt thông tin Tạo mẫu

nhanh cho một mô hình vật lý có thể sử dụng được ngay như là một mô hình CAD

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 9 Khoá 2004-2009

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

3D có sẵn Mô hình vật lý là một công cụ truyền đạt thông tin hoàn hảo Nếu hình ảnh bằng một ngàn lời nói thì mô hình vật lý bằng một ngàn hinh anh

Thêm nữa các vật thể chế tạo bằng tạo mẫu nhanh ngày càng được sử dụng thường xuyên để kiểm tra chức năng và có thể kiểm tra trước khi sản xuất hàng loạt Bằng cách đó người ta có thể kịp thời phát hiện các lỗi ở giai đoạn khi mà sự thay đổi chưa tốn kém lắm Những yêu cầu tỉnh tế và dễ hiểu hơn dẫn tới những sản phẩm tốt hơn, đáp ứng được đòi hỏi của thị trường Người ta ước lượng nêu việc sử dụng phương pháp tạo mẫu nhanh có hiệu quả, thời gian phát triển cho các công cụ

có thê giảm một nửa

1.1.6.4 Tạo mẫu nhanh với các công nghệ truyền thống

Tạo mẫu nhanh sẽ không thay thế hoàn toàn các công nghệ truyền thống như: NC và cán tốc độ cao hoặc ngay cả những phan làm bằng tay, đúng hơn nên coi tạo mẫu nhanh là một sự lựa chọn trong công cụ để chế tạo các bộ phận

Người ta cho răng bộ phận có thể được chế tao với những yêu cầu về vật liệu

và dung sai trục không chuẩn, những yếu tố này phụ thuộc lẫn nhau Tạo mẫu nhanh cho thấy lợi thế rõ ràng phải sao chép nhiều lần bộ phận phức tạp

Ngoài ra, không thể xác định chính xác sự phức tạp của bộ phận Nhưng

chắc chắn bao gồm những thành phần sau: kích cỡ, mô hình, chiều cao, độ dầy và tổng số bề mặt trong mô hình CAD, yêu cầu về dung sai, kiểu của hệ thống CAD dùng đề tạo công cụ

1.1.7 Ưu và nhược điểm của công nghệ tạo mẫu nhanh

1.1.7.1 Ưu điểm

Cải tiến quá trình thiết kế bởi vì:

+ Sự lặp lại thiết kế làm giám thời gian và những vấn đề khó đễ dàng được

phát hiện

+ Kiểm tra trước việc lắp ráp và chỉnh sửa mẫu

+ Kiểm tra trước ứng suất và độ bền sản phẩm

Cải tiến chất lượng sản phẩm bởi vì:

+ Dễ dang lập kế hoạch trước

+ Những vấn đề khó được loại trừ trong suốt giai đoạn thiết kế, chế tạo

+ Hình dung ra sản phẩm tốt hơn so với bản vẽ

Cải tiến khả năng sản xuất bởi vì:

ot Khắc phục những lỗi trước khi vào dây chuyền sản xuất hay tế bào sản xuât

+ Khuôn có khả năng dẫn nhiệt cao

+ Những kênh nước làm mát khuôn được chế tạo trong máy tạo mẫu nhanh

Cải tiến thị trường bởi vì:

+ Sản phẩm được đưa ra thị trường sớm hơn và đáng tin cậy hơn

+ Dự đoán được nhu cầu thị trường một cách thực té hon

+ Tài liệu và những nguyên vật liệu được chuẩn bị trước

DO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

1,1.7.3 Những lợi nhuận và rủi ro của RP

Tạo mẫu nhanh và công cụ nhanh đem đến lợi nhuận rất lớn cho cả nhà thiết

kế, chế tạo, cả người mua và sử dụng sản phẩm Tuy nhiên những rủi ro do nó mang lại cũng rất cao bởi vì kỹ thuật này vẫn còn đang nghiên cứu và phát triển

1.1.8 Qui trình tao_ mau nhanh :

Qui trình tạo mẫu nhanh và công cụ nhanh được thực hiện qua 4 bước theo

sơ đồ sau:

Mô hình CAD 3D -> tiền xử lý -> tạo mẫu -> hậu xử lý

Bước 1:Mô hình CAD 3D: tạo mô hình 3D dạng mặt hay dạng khối

Bước 2: Tiền xử lý: ở bước này thực hiện các công việc sau:

Xuất file CAD 3D sang đuôi STL File định dang STL xấp xỉ bề

mặt dưới dạng các tam giác Các mặt cong bậc cao hơn thì xap xi bé mat bang nhiều

tam giác hơn làm cho kích thước file sẽ lớn hơn

- Sử dụng phần mềm (kèm theo máy tạo mẫu nhanh) thiết kế những

bộ phận hễ trợ sản phẩm (nếu cần thiếp) Kiểm tra file STL và chỉnh sửa

- Tạo lớp cho sản phẩm, xác định các thông số của máy và sản phẩm Bước 3: Tạo mẫu tự động trên các loại máy tạo mẫu nhanh

Bước 4: Hậu xử lý: ở bước này thực hiện các công việc sau:

- Tháo bỏ những bộ phận hỗ trợ (Supports)

- Làm sạch bê mặt sản phẩm (Cleaning)

- Xử lý bằng tia tử ngoại (PCA — UV Post Curing Apparatus)

- Sơn hay đánh bóng sản phẩm (Coating or Polishing)

1,1 9 Các khá năng của tạo mẫu nhanh và công cụ nhanh

Đối với việc tạo mẫu nhanh và công cụ nhanh, chúng ta có thể tạo từng sản phẩm riêng lẻ, cũng có thể tạo ra hàng loạt nhiều sản phẩm Tuy nhiên, vẫn chưa thể hiện được tất cả; bởi vì những phương pháp mới luôn được nghiên cứu, đặc biệt là trong lĩnh vực tạo mẫu nhanh Xem hình quá trình tạo mẫu nhanh và công cụ nhanh

nhanh được bởi vì vật liệu được sử dụng là có giới hạn, cũng như ứng suất, lực căng

và những đường hàn liên kết giữa các lớp không thể so sánh với khuôn ép phun

được

- Khả năng thứ hai là tạo mẫu nhanh để tạo ra một công cụ mẫu đề từ đó

hoặc là tạo ra những mẫu hàng loạt, hoặc là tạo ra những khuôn ép phun có tuổi thọ trung bình hoặc ngắn

- Tạo mẫu nhanh có thể tạo khuôn từ phương pháp gián tiếp bằng cách chế

tạo ra điện cực cho máy EDM Uu điểm ở đây là đối với những điện cực có hình

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 11 Khoá 2004-2009

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

EEE

dang rat phức tạp thì phương pháp gia công bằng tạo mẫu nhanh sẽ nhanh hơn nhiều so với gia công bang CNC

- Cuối cùng, có thé tao khuôn trực tiếp từ công nghệ tạo mẫu nhanh Nếu khả

năng này thực hiện được hoàn hảo, có thể đó là một Cuộc cách mạng trong lĩnh vực

chế tạo khuôn Hiện tại có hai khả năng: khuôn có tuổi thọ ngắn và đrung bình bằng

vật liệu kim loại và composite, khuôn có tuổi thọ cao hoàn toàn bằng vật liệu kim

loại

Các sản phẩm được sản xuất tốt bằng công nghệ tạo mẫu nhanh :

- Tạo mẫu từ những mô hình ý tưởng (Concept Models)

- Tạo mẫu từ mô hình chính xác (Form Eit Function Modeis)

-Tạo khuôn đúc chân không hàng loạt từ vật liệu silicone-rubber

Các sản phẩm đang phát triển bằng công nghệ tạo mẫu nhanh:

- Chế tạo điện cực EDM bằng công nghệ tạo mẫu nhanh

- Sản xuất trực tiếp khuôn có tuổi thọ trung bình và ngắn

- Sản xuất trực tiếp khuôn có tuổi thọ cao

- Sản xuất gián tiếp khuôn có tudi thọ cao

Các hướng nghiên cứu tiếp theo của công nghệ tạo mẫu nhanh:

- Tạo mẫu nên (Desktop Prototyping)

- Những vật liệu tạo mâu mới tương tự plastics

- Những vật liệu làm khuôn mới, đặc biệt là giảm độ co rút và cong vênh sản phẩm

- Thiêu kết những vật liệu kim loại bằng nguồn laser cao hơn

- Xử lý mật độ phân tử kim loại sau thiêu kết cao hơn

- Phay bằng laser

- Kết hợp giữa công cụ nhanh và phay tốc độ cao

Hầu hết các vật liệu đều có thể được chế tạo bằng tạo mẫu nhanh, nhưng polyme

là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất Nhiều phương pháp mới đang được giới thiệu và những phương pháp cũ không ngừng được cải tiến Trong chương này xin trình bày xin trình bày một số phương pháp tạo mẫu nhanh thông dụng nhất

1.2 Kỹ thuật thiết kế ngược:

1.2.1 Khái niệm:

Trong nhiều trường hợp, chúng ta có thể có một đối tượng/sản phẩm vật lý mà

không có các chỉ tiết kỹ thuật kèm theo như bản vẽ, thông số kỹ thuật, Quá trình tạo bản sao từ chỉ tiết/cụm chỉ tiết hoặc sản phẩm mà không có bản vẽ, tài liệu hoặc

mô hình từ máy tính được gọi là kỹ thuật thiết kế ngược

Kỹ thuật thiết kế ngược cũng được định nghĩa như là một quá trình nhận một mô

hình CAD hình học từ các điểm 3D thu được từ việc quét/số hóa chỉ tiết hoặc sản phẩm hiện có Có tác giả còn cho rằng kỹ thuật thiết kế ngược là quá trình thu nhận hình dáng hình học mới từ một chỉ tiết đã được chế tạo bằng cách số hóa nó và chỉnh sửa mô hình CAD

Một số lý do giải thích cho việc sử dụng kỹ thuật thiết kế ngược:

- Khách hàng cần sản phẩm từ nhà chế tạo không tồn tại nữa

- Nha ché tao không còn chế tạo sản phẩm đó nữa, ví dụ sản phẩm đó đã lỗi thời, quá cũ

- _ Tài liệu thiết kế của sản phẩm gốc bị mắt

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 12

Khoá 2004-2009

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

- Tạo đữ liệu 3D từ một cá thể, một mô hình hoặc một sản phẩm điêu khắc

để tạo, lấy tỉ lệ hoặc tái chế tác phẩm nghệ thuật

- Tạo bằng chứng và xây dựng hiện trường phạm tội

Kỹ thuật thiết kế ngược đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như

chế tạo máy, thiết kế công nghiệp, thiết kế nữ trang

1.2.2 Quy trình kỹ thuật thiết kế ngược:

Quy trình kỹ thuật thiết kế ngược được chỉ làm 3 giai đoạn là: quét, xử lý điểm

và ứng dụng

Kế hoạch thực hiện ở đây tùy thuộc vào những van dé sau:

- Ly do tai sao phải áp dụng kỹ thuật thiết kế ngược cho chỉ tiết

- Số lượng chỉ tiết được quét

- Độ phức tạp của chỉ tiết: phức tạp hay đơn giản

- Bề mặt chỉ tiết: sáng hay tối

- Hình đáng hình học chỉ tiết

- Độ chính xác yêu cầu

mây điểm mỗi quét

Đa giác hóa

Xây dựng Kiểm tra với

mat NURBS mũ hình CAD

1.2.2.1 Giai đoạn quét hình:

Dùng máy quét hình để quét hình dáng của vật thể Các thiết bị này có thé là loại máy quét chuyên dùng hay có thể sử dụng chức năng quét trên máy công cụ CNC Có thể dùng máy quét dạng tiếp xúc (như máy đo toạ độ Coordinate Measuring Machine -CMM) hoặc máy quét dạng không tiếp xúc (máy quét laser)

Thân Thể Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 13 Khoá 2004-2009

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

anne,

ne

Khi sử dụng máy CMM thì đầu dò tiếp xúc với bề mặt cần đo Mỗi vị trí đo

sẽ cho một điểm có toạ độ (x, y, z) Tập hợp các điểm đo sẽ cho một đám mây các điểm

Khi sử dụng máy quét laser thì chùm tia laser từ máy chiếu vào vật thể sẽ phản xạ trở lại cảm biến thu Hình dạng của toàn bộ vật thể được ghi lại bằng cách dịch chuyển hay quay vật thể trong chùm ánh sáng hoặc quét chùm ánh sáng ngang qua vật Phương pháp này cho độ chính xác kém hơn phương pháp tiếp xúc Dung

sai đạt được khi dùng phương pháp tiếp xúc từ 0,01 — 0,02mm trong khi phương pháp không tiếp xúc thì 0,025 — 0,2mm

Cả 2 phương pháp đều cho dữ liệu vi chi tiết gồm tập các điểm (đám mây điểm) Đám mây điểm này phải được chuyến sang dạng lưới đa giác để xây dựng

mặt

1.2.2.2 Giai đoạn xử lý điểm:

Giai đoạn này liên quan đến nhập dữ liệu đám mây điểm, giảm nhiễu từ đữ liệu thu được và giảm số lượng điểm Giai đoạn này cũng cho phép chúng ta ghép các bộ dữ liệu đã quét Đôi khi chúng ta phải quét nhiều lượt dé dam bao rang tat ca các đối tượng trên chỉ tiết được ° quét hết Như vậy, có thé phai xoay chi tiết cho lần quét tiếp theo Vì thé chuẩn mỗi lần quét rất quan trọng Kế hoạch quét nhiều lượt

có tác động trực tiếp đến giải đoạn xử lý điểm Lập chuẩn quét thích hợp sẽ giảm những nỗ lực yêu câu trong giai đoạn xử lý điểm và cũng tránh sai số từ việc ghép

dữ liệu từ các lần quét

Đầu ra của giai đoạn xử lý điểm là một bộ dữ liệu đám mây điểm đã được

” từ các lần quét và không có lỗi Hiện tại có nhiều phần mềm chuyên nghiệp dùng cho xử lý điểm

“n

Hình 1.7 May lay mau 3D

1.2.2.3 Giai doan tng dung

Than Thé Manh, Pham Van Tan Trang 14

Khoa 2004-2009

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

ea

Giai đoạn này người ta tiến hành đa giác hóa từ dữ liệu đám mây điểm Từ

đó tạo ra các bề mặt NURBS hoặc xuất ra file STL cho mục đích tạo mẫu nhanh hoặc kiểm tra đối chiếu với mô hình CAD Hầu hết các hệ thống CAD không được

thiết kế để hiển thị và xử lý một lượng lớn của dữ liệu điểm Do đó, các modul tạo

mẫu nhanh hoặc các gói phần mềm chuyên biệt thường được sử dụng đến cho xử lý điểm Tạo dữ liệu bề mặt từ bộ dữ liệu đám mây điểm vẫn là một quá trình rất chủ quan mặc dù các thuật toán dựa trên đối tượng bắt đầu xuất hiện cho phép kỹ sư tương tác với dữ liệu đám mây điểm nhằm tạo ra mô hình khối đặc hoàn chỉnh cho các môi trường CAD hiện tại

Giai đoạn này phụ thuộc nhiều vào mục đích thực sự cho kỹ thuật thiết kế ngược Ví dụ, nếu ta quét một chỉ tiết khuôn ép nhựa bị gãy để chế tạo một cái mới thì chúng ta chỉ quan tâm đên việc tạo mô hình hình học của chỉ tiết và cũng quan tâm đến việc tạo dữ liệu mã ISO G-code dùng cho máy CNC nhằm gia công chỉ tiết

sau nay

Chung ta cũng có thể dùng kỹ thuật ngược dé phân tích dữ liệu rồi so sánh với mẫu thiết kế Phần mềm kỹ thuật thiết kế ngược cho phép người sử dụng so sánh hai bộ dữ liệu (đã được thiết kế và đã được chế tạo) Quá trình này cũng cho phép kiểm tra chỉ tiết đã được chế tạo

Đầu ra của giai đoạn này là mô hình hình học ở một trong các định dạng như

IGES, VDA, STL, DXF, OBJ, VRML, ISO G Code

Sau đây là hình công đoạn quét hình và xử lý đầu người

Hình 1.8 Các giai đoạn quét và xử lý đâu người

Như vậy, từ dữ liệu mô hình CAD có thể dùng công nghệ tạo mẫu nhanh để

†ạo ra sản phẩm Hay có thể tạo mẫu trên máy phay CNC, khi đó ta phải lập trình

NC nhờ các phần mêm CAD/CAM như: Pro/E, Catia, Cimatron, MasterCam dé tạo các đường chạy dao (hình 1.9)

—==—====OOO _ Thân Thê Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 15

Khoá 2004-2009

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

,Hình 1.9 Phay mẫu mặt người trên máy phay CNC 1.3 Tim hiéu vé ứng dụng của CAD/CAM trong thiết kế gia công cơ khí

1.3.1 Giới thiệu CAD/CAM

Có thể nói CAD/CAM là một bằng chứng đây sức thuyết phục về sự thâm nhập của công nghệ thông tin vào lĩnh vực tư duy, sáng tạo và sản xuất

Ở nước ta, việc ứng dụng máy tính và lĩnh vực thiết kế và chế tạo tuy chậm hơn các nước trong khu vực và trên thế giới, song những năm gần đây kỹ thuật CAD/CAM không còn xa lạ với các kỹ sư và các nhà quản lý trong lĩnh vực công nghệp

Nhiều doanh nghiệp đã ứng dụng một cách có hiệu quả nhờ vậy đã góp phần

nâng cao sức cạnh tranh của các doanh nghiệp lên rất nhiều CAD/CAM là một

công nghệ liên quan đến việc sử dụng máy tính để thực hiện những chức năng xác định trong lĩnh vực thiết kế, sản xuất và chế tạo

Trước đây, hai lĩnh vực thiết kế và sản xuất chế tạo được thực hiện tách biệt

và độc lập với nhau ngay cả trong cùng một công ty hay xí nghiệp

Công nghệ CAD/CAM ngày nay đang phát triển theo hướng liên kết chặt chẽ hai lĩnh vực này với nhau, nhằm tạo ra cơ sở công nghệ cho mô hình nhà máy được tích hợp và liên kết với nhau trong tương lai

1.3.2 CAD (Computer Aided Design):

1.3.2.1 CAD được định nghĩa là: sử dụng hệ thống máy tính cùng với phần mềm tích hợp để trợ giúp việc thiết lập, sửa đối, phân tích hoặc tối ưu hoá một phương án thiết kế

Kết quả của quá trình CAD là cơ sở đữ liệu để thực hiện phân tích kỹ thuật, lập qui trình chế tạo, gia công, điều khiển số (CAM) mà chính là dữ liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số, như các loại máy công cụ, máy gia công, tay máy hay người máy công nghiệp và các thiết bị phụ trợ khác

1.3.2.2 Các chức năng cơ bản của những bộ phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp hiện nay:

- Thiết kế mô phỏng hình học ba chiều những hình dạng phức tạp Có khả năng xử lý hình học NURBS, Bezier, mô hình đường cong, mặt cong

- Giao tiếp với các thiết bị đo, quét tọa độ 3D ( Coordinate Measuring Machine — CMM, Scanner ) thực hiện nhanh chóng các chức năng mô phỏng hình học từ dữ liệu số (digitized data)

- Phân tích và lien kết đữ liệu: tao mat phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cầu lắp ghép,

- Tạo bản vẽ và ghi kích thước tự động: có khả năng liên kết các bản vẽ 2D

với mô hình 3D và ngược lại

- Liên kết với các chương trình tính toán thực hiện các chức năng phân tích

kỹ thuật, tính biến dạng khuôn, mô phỏng dòng chảy vật liệu, trường áp suât, trường

nhiệt độ, độ co rút vật liệu

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 16

Khoá 2004-2009

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

- Nội suy hình học, biên dịch các đường chạy dao chính xác cho công nghệ gia công điều khiển số

- Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ hoạ chuẩn: DEX, IGES, VDA

- Xuất đữ liệu đỗ hoạ 3D dưới dạng tập tin STL (Stereo Lithograph) dé giao tiếp với các thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể (Stereo Lithograph Apparatus — SLA)

Theo công nghệ CAD/CAM phần lớn các khó khăn phức tạp của quá trình thiết kế và | gia cong tao hình theo công nghệ truyền thống được giải quyết vì:

- Bề mặt gia công trở nên chính xác và tỉnh xảo hơn

- Toàn bộ thời gian thiết kế và gia công tạo hình giảm đáng kể

1.3.3.1 CAM được định nghĩa là: sử dụng hệ thống máy tính cùng với phnằ mềm tích hợp để lập kế hoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động của một nhà

máy thong qua giao điện trực tiếp hoặc gián tiếp giữa máy tính với các tài nguyên

sản xuất của nhà máy đó

1.3.3.2 CAM có thể chia làm hai loại như sau:

- Theo dõi và điều khiển: đây là những ứng dụng trực tiếp của CAM Máy tính được ghép nối trực tiếp với hệ thống sản xuất dé theo đõi và điều khiển các quá trình

- lrợ giúp sản xuất: đây là những ứng dụng gián tiếp, trong đó máy tính được dung để lập kế hoạch, tiến độ, dự báo, cung cấp thong tin, đưa ra các chỉ thị dé quan ly v a diéu hanh công việc sản xuất trong trường hợp này máy tính chỉ có chưc năng trợ giúp nên năm ngoài hệ thống, còn con người phải thường xuyên có mat dé thực hiện các công việc theo dõi và điều khiển quá trinh

1.3.3.3 Các phần mềm CAD/CAM:

Ngày nay các nhà sản xuất phải tìm cách giảm thời gian thiết kế, tăng chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu quả sản xuất và linh hoạt hóa sản phẩm bằng cách tăng cường áp dụng tự động hoá với những với những qui trình công nghệ tiên tiễn

Kỹ thuật CAD/CAM trở thành trọng tâm nghiên cứu phát triển và ứng dụng rộng rãi trên các quốc gía Quá trình xử lý số và đồ hoạ đặt nền móng cho các hệ thống “ Trợ giúp máy tính” xâm nhập vào hầu hết các lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế, phát triển cũng như lập kế hoạch sản xuất tiên tiến đến việc hoàn thiện kỹ thuật “Gia công tích hợp” có điều khiển máy tính và các phương pháp công nghệ khác

Một số vấn đề nảy sinh là bước chuyền tiếp từ CAD sang CAM đòi hỏi phải qua khâu “Thiết kế chuẩn bị công nghệ dùng máy tính CAD/CAM” là một cầu nối

quan trọng mà cho đến nay vận còn quan tâm đúng mức Vậy việc ứng dụng

CAD/CAM trong thiết kế gia công cơ khí là cấp thiết nhằm tiếp tục khai thác có hiệu quả các công nghệ và thiết bị sản xuất cơ khí

Thông thường để thiết kế một sản phẩm, chúng ta có thể tạo hình theo hai phương pháp riêng biệt, tương ứng với các phương pháp mô hình hoá hình học

Phương pháp thiết kế theo cẫu trúc khối (Solid Modeling) đơn giản về tạo hình, dễ

quản lý, dễ liên kết và cập nhật dữ liệu Hơn nữa phương pháp thiết kế nay giống cách thức tạo mẫu nên dễ sử dụng Ngược lại, phương pháp thiết kế theo cấu trúc mặt (Surface Modeling) cho phép tạo những hình dáng phức tạp nhất, nhưng khó liên kết và cập nhật dữ liệu

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 17

Khoá 2004-2009

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

Trong thực tế, riêng biệt mỗi phương pháp thiết kế có những mặt mạnh và những mặt hạn chế riêng Do đó, xu thế phát triển của những phân mêm CAD/CAM

là tổng hợp những ưu điểm và thế mạnh riêng của mỗi phương pháp thiết kế

1.3.3.4 Các phần mềm CAD/CAM đang phố biến trên thị trường sau: 1.3.3.4.1 Autodesk Mechanical Desktop: nhờ được phát triển từ AutoCAD nên bộ phần mềm dành cho cơ khí này hỗ trợ rất nhiều trong lĩnh vực thiết kế các bản vẽ 2D và 3D Đây thực sự là một phần mềm dùng cho ngành cơ khí

vì nó hỗ trợ rất nhiều cho việc tính toán và giảm thời gian thiết kế khi đã có sẵn một thư viện các chỉ tiết cơ khí như: bulông, vít, vòng đệm, Nhược điểm là không hỗ

trợ giải quyết các công việc liên quan đến gia công và chế tạo khuôn

1.3.3.4.2 MasterCAM: là một phần mềm đớn giản, dễ sử dụng, hỗ trợ

đầy đủ các chức năng của một phần mềm CAD/CAM cần có Câu hình yêu cầu thấp

nhất thích hợp với mọi máy tính, phản mềm này sử dụng nhiều ở Trung Quốc và ở

Việt Nam cũng có một số ít người dùng

1.3.3.4.3 Cimatron: đây cũng là một trong số bộ phần mềm chuyên nghiệp và nỗi tiếng trên thế giới Bộ phân mềm này có cấu trúc lệnh đơn giản, phương thức giao tiếp rõ rang, dễ sử dụng Bộ phần mềm Cimatron bao gồm bốn Modul chính:

Modeling- Thiết kế tạo hình

Drafting- Tạo hình chiếu và bản vẽ kỹ thuật

FEM- Tạo mô hình phân tích theo phương pháp phần tử hữu hạn

CNC- Ứng dụng CAM

1.3.3.4.4 Solidworks: phục vụ rất hiệu quả cho nền công nghiệp chất

dẻo, cơ khí và đặc biệt là trong việc chế tạo khuôn mẫu Đây là phần mềm có tính linh hoạt cao, các chi tiết được tạo ra đều ở dạng thong sô, do đó dễ dàng thay đổi

để tạo ra kích cỡ và hình dạng mong muốn cho sản phẩm Việc tạo ra các bé mat phức tạp cũng rat dé đàng vì có nhiều công cụ được tích hợp sẵn nên người sử dụng chỉ việc lựa chọn công cụ thích hợp

1.3.4 So sánh Solidworks với các phần mềm CAD/CAM khác:

1.3.4.1 Ưu điểm:

_ Chức năng hiệu chỉnh kích thước tự động hỗ trợ cho người sử dụng rất nhiêu

- Hỗ trợ thiết kế các loại chỉ tiết có hình dáng phức tạp khó thực hiện

- Hỗ trợ nhiều cho việc chế tạo khuôn mẫu và gia công cơ khí

- Có thể xuất file gia công ra nhiều định đạng khác nhau

- Chương trình cho kết quả đưới dạng đồ hoạ rất thuận tiện cho việc quan sát vật thể từ nhiều hướng khác nhau

- Chức năng Assembly cũng hỗ trợ rất nhiều khi cần lắp các chỉ tiết lại với nhau, để kiểm tra xem có khớp không

1.3.4.2 Khuyết điểm:

- Solidworks ddi hỏi cầu hình máy tính tương đối cao

- Hỗ trợ bắt điểm chưa được tốt lắm

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 18

Khoá 2004-2009

DO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

a a eS

CHUONG 2 UNG DUNG SOILDWORKS THIET KE

MO HINH MAY BAY

2.1 Cấu trúc tông quát của mô hình máy bay:

Mô hình máy bay bao gồm các chỉ tiết :

CAU TAO TONG QUAT MO HINH MAY BAY

ĐỌNGCƠ CÁNH TRÁI BUNG CÁC CÁNH ĐUÔI BONG CO CANH PHAI

2.1.3 Chỉ tiết mô hình cánh đuôi máy bay: gồm có đuôi cánh trái (phải) và đuôi cánh đứng Nó được tạo thành từ hai đường biên dạng và hai hình Elíp

2.1.4 Chỉ tiết mô hình động cơ máy bay:

Gồm có hai bộ ghép lại với nhau:

> Bộ phận thứ nhất là phần ghép động cơ với cánh, nó là một khối đặc được tạo thành từ các đường biên dạng ta lây được từ mô hình máy bay (có sẵn)

> Bộ phận thứ hai là mô hình động cơ, nó là một khối rỗng được ghép vào bộ

lý thuyết xác xuất sau n lần đo sẽ dựng được đường cong biểu diễn phân bố kích thước theo một đại lượng ngẫu nhiên nào đó Dựa vào sơ đồ miền phân bố kích thước đó sẽ chọn kích thước rơi vào miền phân bố chính xác nhất để lây số liệu cho quá trình thiết kế tiếp theo

———————————————

Than Thé Manh, Pham Van Tan Trang 19 Khoa 2004-2009

BO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

fe

2.2.2 Cách thứ hai: bán tự động

Chỉ tiết được chụp ảnh hoặc được scan 2D từng mặt, sau đó được chèn vào môi

trường CAD rồi vẽ đè lên các biên dạng để dựng mặt Mô hình 3D sẽ được hình

thành sau khi ta ghép các mặt với nhau

2.2.3 Cách thứ ba: tự động

Kỹ thuật đồ hoạ phát triển ở mức cao cùng với sự trợ giúp của máy tính đã giúp

số hoá nhanh chóng bề mặt chỉ tiết bằng cách sử dụng các máy đo toạ độ 3D và các

phần mềm chuyên dụng Kỹ thuật thiết kế ngược có sự trợ giúp của máy tính được

xem là giải pháp nhanh nhất và hiệu quả nhất đề pháp triển các dòng sản phẩm khác

nhan Mẫu sản phẩm được số hoá, dựng lại mô hình 3D và chỉnh sửa lại hình dáng,

tối ưu hoá kết cấu để cho ra một series sản phẩm thậm chí yếu tổ thẩm mỹ và chức

năng ưu việt hơn sản phẩm ban đầu

Đây là một đồ án tốt nghiệp, em chọn cách lay dir liệu số hai Cách làm như sau:

em dùng máy ảnh kỹ thuật so để chụp lại các hình chiếu của sản phẩm, sau đó đưa

vào trong phần mềm Soildworks để chỉnh sửa tỉ lệ 1:1 giữa hình chụp với mô hình

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

—m„—m——m————>>—œaananaẳỶayaaơợơơansaanananananananananananananananananananananananananananananannnan

Hình 2.3 Đường biên dạng đầu và đuôi mô hình máy bay

Ta tiệp tục lây hai đường biên dạng đâu và đuôi máy bay Kết quả như hình 2.5

BO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

——————————————————————— IEEE

Hình 2.5 Biên dang dau va đuôi mô hình máy bay

Sau khi đưa hình 2D vào, ta lần lượt lay các đường biên dạng của tất cả các bộ

phận của mô hình máy bay

2.3.Thân máy bay: thân máy bay được tạo thành từ ba phan:

2.3.1 Phần giữa: là một khối hình trụ có chiều dài 83 mm, rộng 18 mm vả cao

22 mm Ta thực hiện như sau:

- Từ mặt phẳng Front ta chọn Sketch và chọn Line À\ để vẽ hai đường tâm với

kích thước như hinh 2.6, chon Spline ~ 48 ve bién dạng của thân máy bay, biên

dạng được vẽ như hình sau:

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

Với tọa độ điểm A : (-3,93;13,76)

Điểm B có toạ độ là :(5,6;125) -

Điểm C có toạ độ là : (8,4;8,3)

Diém D(8.5;0), E(5;-6), F(-5.2;-5.7) G(-8.6;0), H(-7;11)

ey

Tiép theo ta chon Exit Sketch 4 để kết thúc lệnh vẽ

- Ta chọn lệnh Extruded Surface và chọn biên dạng vừa vẽ, khi đó hộp thoại

Extruded Surface xuât hiện như hình 2.7 Ta chọn lựa chọn “Blind” là quét biên

dạng theo khoảng cách nhập vào Ta nhập 83 mm vào ô khoảng cách, kết quả như

Sau đó nhấp chọn OK để kết thúc, kết quả như hình 2.9

Hình 2.9 Phân giữa của than máy bay

2.3.2 Phần đuôi

› # +

Plane trên thanh công cụ như hình 2.10

—mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmaaơơaSaaSơIaRaaBBBBaBaBaaaaaaemeemmm

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 23

Khoá 2004-2009

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP - GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

Kết quả ta được hình Elip như hình 2.9

er er ee

Thân Thê Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 24 Khoá 2004-2009

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyên

Of] Mate Reference

Khi đó xuất hiện hộp thoại Plane (hình 2.16), ta nhập 7.67 mm vào Offset

- Trên mặt phẳng Plane 3 vừa tạo được ta vẽ biên dạng đuôi máy bay như sau

Dùng lệnh Spline vẽ qua các điểm có toạ độ sau:

Tương tự ta lẫy các điểm đối xứng

Sau khi lấy các điểm tạo được đường Spline như hình 2.18:

Điểm G (69.868;1.53)

Điểm H (75.498;3.195) Điểm I (83.32;5.879)

Đường phía trên qua các tọa độ sau:

Điểm A' (27.705;14.738) Diém B’ (33.473314.678)

Diém C’ (42.469;14.278)

Điểm D' (51.152;13.699) Điểm E' (58.825;13.056)

Điểm F' (64.574;12.425)

Điểm G' (70.456;11.846) Điểm H' (77.023;10.98) Điểm I' (81.643;10.177)

Ta được biên dạng như hình 2.19:

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 26

Khoá 2004-2009

DO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

—— EE

Hình 2.19 Đường biên dạng đuôi mô hình máy bay

- Sau khi vẽ được hai đường Spline, ta vẽ đuôi máy bay Bây giờ ta vẽ đuôi máy bay từ những đường đã vẽ Ta nhấp chọn lệnh Loft trên thanh công cụ 3 Hay vào

Insert > Surface > Loft Hộp thoại Loft xuất biện với các lựa chọn:

Profiles : ta chọn biên dạng đã Extrude và chọn hình \ Ellip

Guide Curves: ding để quét biên dạng theo đường dẫn Trong lựa chọn

nào ta chọn tất cả bốn đường đã tạo

Sau khi chọn ta được đuôi máy bay như hình 2.20

Hình 2.20 Phân đuôi mô hình máy bay 2.3.3 Phần đầu máy bay

Để vẽ đầu máy bay ta thực hiện các bước sau:

- Đầu tiên ta phải chia máy bay thành hai phần: nửa trên và nửa dưới Để thực

hiện ta dùng lệnh Split, ta gọi lệnh bằng cách:

Nhấp chọn biểu tượng uv , ta nhap vào dấu mũi tên chọn 8 hay có thể chọn

Insert > Feature > Split

Sau khi chọn lệnh xong sẽ xuất hiện hộp thoại Split như hình 2.21:

Trong lựa chọn Trim tool, ta chọn mặt phẳng Top plane để làm mặt phẳng cắt

Thân Thế Mạnh, Phạm Văn Tân Trang 27 Khoá 2004-2009

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Đình Huy, KS Hà Ngọc Nguyên

Hinh 2.21 H6p thoai Split

- Sau đó ta bắt đầu vẽ đầu máy bay theo các bước sau:

Ta chon mat phẳng Top Plane,đùng lệnh Spline để vẽ biên dạng sau:

Với tọa độ các điểm như sau:

A (-8.556;-55.294), B (-8.470;-62.54), C (-8.101;-70.186), D (-7.136;-77.181), E (- 5.176;-84 140), F (0;-90.297), G(-3.47;-87.15), H(-1.25;-89.8) Ta lấy đối xứng các

Từ mặt phẳng Right, ta vẽ nửa trên của đầu máy bay như hình 2.23:

7

Than Thé Manh, Pham Van Tan Trang 28 Khoa 2004-2009

DO AN TOT NGHIEP GVHD: Th.S Tran Dinh Huy, KS Ha Ngoc Nguyén

a

Hinh 2.23 Đường biên dạng đầu mô hình máy bay

Toa độ các điểm như sau :