Ứng dụng công nghệ CADCAM và công nghệ Reverse Engineering để thiết kế, chế tạo khuôn đúc áp lực cho chi tiết trong hệ thống giảm sóc của xe máy Wave

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CADCAM 5 1.1. Tổng quan về CADCAM 5 1.1.1. Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD 5 1.1.2. Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM 7 1.2. Một số phần mềm CADCAM được ứng dụng tại VIỆT NAM 9 1.2.1. Phần mềm Catia 9 1.2.2. Phần mềm Unigraphics NX 9 1.2.3. Phần mềm Solidwork 9 1.2.4. Phần mềm MasterCam 10 1.2.5. Phần mềm DelCam 10 1.2.6. Phần mềm ProEngineer 11 1.2.7. Phần mềm TOPSOLID 11 1.2.8. Phần mềm CAMTOOL 12 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ REVERSE ENGINEERING 13 2.1. Giới thiệu về công nghệ thiết kế ngược 13 2.1.1. Khái niệm 13 2.1.2. Ưu nhược điểm của công nghệ thiết kế ngược 15 2.2. Quy trình công nghệ thiết kế ngược 15 2.3. Quy trình mô hình hóa mẫu sản phẩm đã có sẵn theo công nghệ thiết kế ngược 17 2.3.1. Giai đoạn số hóa sản phẩm 17 2.3.2. Giai đoạn sử lý số liệu dữ hóa 17 2.3.3. Thiết kế lại trên cơ sở dữ liệu số hóa 18 2.3.4. Tạo mẫu, gia công chi tiết 18 2.4. Các ứng dụng của công nghệ thiết kế ngược 18 2.5. Ứng dụng công nghệ CADCAM và công nghệ Reverse Engineering để thiết kế chi tiết chân thụt trong hệ thống giảm xóc xe Wave 21 2.5.1. Giới thiệu về phần mềm XOR 21 2.5.1.1. Đặc điểm của phần mềm XOR 21 2.5.1.2. Chức năng của phần mềm XOR 22 2.5.2. Các chế độ làm việc của Rapid form XOR 23 2.5.3. Quá trình sử dụng phần mềm XOR trong xử lý dữ liệu scan, xây dựng mô hình CAD cho chi tiết mẫu quét 24 2.5.3.1. Phân tích mô hình 24 2.5.3.2. Xử lý lưới dữ liệu (Mesh Editing) 24 2.5.3.3. Phân mảng vùng dữ liệu (Region Group) 25 2.5.3.4. Xây dựng hoàn chỉnh mô hình CAD 26 2.5.4. Đánh giá sai số giữa mô hình CAD đã thiết kế với dữ liệu số hóa 32 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐÚC ÁP LỰC 33 3.1. Giíi thiÖu vÒ ®óc ¸p lùc 33 3.1.1. Kh¸i niÖm 33 3.1.2. Ph©n lo¹i 33 3.2. C¸c ­u nh­îc ®iÓm cña c«ng nghÖ ®óc 37 3.2.1. §óc trong khu«n kim lo¹i 37 3.2.2. §óc ¸p lùc thÊp hay ®óc trong khu«n nãng 37 3.2.3. §óc ¸p lùc cao hay ®óc trong khu«n nguéi 38 3.2.4. §óc ly t©m 38 3.2.4. §óc Ðp b¸n láng 39 3.3. KÕt cÊu m¸y ®óc ¸p lùc cao vµ mét sè s¶n phÈm 39 3.3.1. KÕt cÊu m¸y ®óc ¸p lùc cao 39 3.3.2. Mét sè s¶n phÈm ®óc ¸p lùc cao 40 CHƯƠNG 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC 42 4.1. Thuéc tÝnh cña mét sè hîp kim nh«m sö dông trong c«ng nghiÖp 42 4.1.1. Hp kim nh«m ®óc h Al Cu 43 4.1.2. Hîp kim nh«m ®óc trªn c¬ së hÖ Al Mg 44 4.1.3. Hîp kim nh«m ®óc hÖ Al Si (Silumin) 44 4.2. C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng rãt 45 4.2.1 Tèc ®é n¹p vµ tèc ®é rãt 45 4.2.2. C¬ së thiÕt kÕ hÖ thèng rãt 46 4.2.3. C¬ së tÝnh to¸n r•nh dÉn 47 4.2.4. C¬ së tÝnh to¸n cæng phun 50 4.2.5. C¬ së tÝnh hÖ thèng ®Ëu ngãt, hÖ thèng tho¸t h¬I 51 4.2.6.TÝnh lùc khãa khu«n, më khu«n 52 4.3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ khu«n cho chi tiÕt ch©n thôt trong hÖ thèng gi¶m sãc của xe m¸y Wave 53 4.3.1. Mét sè yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn khu«n, s¶n phÈm ®óc ¸p lùc 53 4.3.2. Lùa chän buång Ðp 54 4.3.3. TÝnh hÖ thèng r•nh dÉn 55 4.3.4. TÝnh cæng phun 55 4.3.5. Chän hÖ thèng ®Ëu ngãt, r•nh h¬i 56 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUÔN 57 5.1. VÞ trÝ cña s¶n phÈm trong hÖ thèng gi¶m sãc 57 5.2. B¶n vÏ vËt ®óc 58 5.3. C¸c côm kÕt cÊu chÝnh trong bé khu«n ®óc ¸p lùc cao 59 5.4. T¸ch khu«n cña chi tiÕt trªn phÇn mÒm INVENTOR 60 5.4.1. Gäi chi tiÕt 60 5.4.2. X¸c ®Þnh h­íng më khu«n 60 5.4.3. KÝch th­íc c¬ b¶n cña lßng, lâi khu«n 61 5.4.4. X¸c ®Þnh mÆt ph©n khu«n 61 5.4.5. T¸ch lßng vµ lâi 61 5.4.6. Nh©n sè s¶n phÈm 62 5.4.7. GhÐp c¸c tÊm lßng vµ lâi 62 5.4.8. Gäi khu«n c¬ së 63 5.4.9. ThiÕt kÕ hÖ thèng rãt theo kÝch th­íc ®• tÝnh to¸n 64 5.4.10. ThiÕt kÕ b¹c rãt, lâi b¹c rãt theo ®­êng kÝnh pitong m¸y ®• chän 64 5.4.11. ThiÕt kÕ hÖ thèng ®Èy 65 5.4.12. ThiÕt kÕ hÖ thèng lµm m¸t 66 5.4.13. TÝnh to¸n lß xo håi 66 5.4.14. H×nh d¸ng cña tÊm lßng, lâi khu«n sau khi ®• hoµn thiÖn 69 5.4.15. Bé khu«n hoµn chØnh 70 CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAMTOOL TRONG GIA CÔNG TẠO HÌNH KHUÔN MẪU 71 6.1. Một số lưu ý trước khi lập quy trình công nghệ 71 6.2. Quy trình công nghệ gia công lõi khuôn 71 6.2.1. Chọn phôi gia công 71 6.2.2. Thông số kỹ thuật của máy phay CNC và máy mài CNC sử dụng để gia công lõi khuôn 72 6.2.3. Các chu trình gia công 74 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đặc biệt là khoa học máy tính đã làm thay đổi căn bản mọi mặt của đời sống xã hội.Từ giữa thế kỷ 20, khi công nghệ máy tính được đưa vào áp dụng trong sản xuất đã góp phần tự động hóa sản xuất, giải phóng sức lao động cho con người, tăng năng suất cũng như chất lượng sản phẩm. Theo đó là sự ra đời của phương thức sản xuất có sự trợ giúp của máy tính và các máy công cụ được tích hợp bộ điều khiển số. Ở Việt Nam, ngoài việc công nghệ CAD CAM đã và đang được phát triển, ứng dụng rộng rãi trong các xí nghiệp, nhà máy. Thì vài năm trở lại đây kỹ thuật thiết kế ngược RE (Reverse Engineering) bước đầu đã được nghiên cứu và ứng dụng ở các viện nghiên cứu, các trung tâm công nghệ cao. Kỹ thuật RE (Reverse Engineering) là kỹ thuật tạo nên sản phẩm mới, phù hợp với xu thế toàn cầu hóa các phương diện thị trường thương mại và sản xuất, đa dạng hóa sản phẩm, đổi mới sản phẩm mẫu mã nhanh, sản phẩm công nghệ cao, phù hợp với tính cạnh tranh của thị trường ngày càng khốcliệt. Đồ án Ứng dụng công nghệ CADCAM và công nghệ Reverse Engineering để thiết kế, chế tạo khuôn đúc áp lực cho chi tiết trong hệ thống giảm sóc của xe máy Wave. Sẽ tập chung vào nghiên cứu nắm bắt qui trình công nghệ thiết kế ngược và ứng dụng vào Thiết kế khuôn để bắt kịp sự phát triển của công nghệ. Trong quá trình làm đồ án này mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về kiến thức và thiết bị nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý, bổ xung, đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn đọc để đồ án hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trương Tất Tài, cùng toàn thể thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa Thiết Kế Cơ Khí trường ĐH SPKT Hưng yên đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo, tạo điều kiện trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành đồ án này.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM 5

1.1 Tổng quan về CAD/CAM 5

1.1.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD 5

1.1.2 Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM 7

1.2 Một số phần mềm CAD/CAM được ứng dụng tại VIỆT NAM 9

1.2.1 Phần mềm Catia 9

1.2.2 Phần mềm Unigraphics NX 9

1.2.3 Phần mềm Solidwork 9

1.2.4 Phần mềm MasterCam 10

1.2.5 Phần mềm DelCam 10

1.2.6 Phần mềm Pro/Engineer 11

1.2.7 Phần mềm TOPSOLID 11

1.2.8 Phần mềm CAMTOOL 12

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ REVERSE ENGINEERING 13

2.1 Giới thiệu về công nghệ thiết kế ngược 13

2.1.1 Khái niệm 13

2.1.2 Ưu- nhược điểm của công nghệ thiết kế ngược 15

2.2 Quy trình công nghệ thiết kế ngược 15

2.3 Quy trình mô hình hóa mẫu sản phẩm đã có sẵn theo công nghệ thiết kế ngược 17

2.3.1 Giai đoạn số hóa sản phẩm 17

2.3.2 Giai đoạn sử lý số liệu dữ hóa 17

2.3.3 Thiết kế lại trên cơ sở dữ liệu số hóa 18

2.3.4 Tạo mẫu, gia công chi tiết 18

2.4 Các ứng dụng của công nghệ thiết kế ngược 18

2.5 Ứng dụng công nghệ CAD/CAM và công nghệ Reverse Engineering để thiết kế chi tiết chân thụt trong hệ thống giảm xóc xe Wave 21

2.5.1 Giới thiệu về phần mềm XOR 21

2.5.1.1 Đặc điểm của phần mềm XOR 21

2.5.1.2 Chức năng của phần mềm XOR 22

2.5.2 Các chế độ làm việc của Rapid form XOR 23

2.5.3 Quá trình sử dụng phần mềm XOR trong xử lý dữ liệu scan, xây dựng mô hình CAD cho chi tiết mẫu quét 24

2.5.3.1 Phân tích mô hình 24

2.5.3.2 Xử lý lưới dữ liệu (Mesh Editing) 24

2.5.3.3 Phân mảng vùng dữ liệu (Region Group) 25

2.5.3.4 Xõy dựng hoàn chỉnh mụ hỡnh CAD 26

2.5.4 Đỏnh giỏ sai số giữa mụ hỡnh CAD đó thiết kế với dữ liệu số húa 32

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐÚC ÁP LỰC 33

3.1 Giới thiệu về đúc áp lực 33

3.1.1 Khái niệm 33

3.1.2 Phân loại 33

3.2 Các u nhợc điểm của công nghệ đúc 37

3.2.1 Đúc trong khuôn kim loại 37

3.2.2 Đúc áp lực thấp hay đúc trong khuôn nóng 37

3.2.3 Đúc áp lực cao hay đúc trong khuôn nguội 38

3.2.4 Đúc ly tâm 38

3.2.4 Đúc ép bán lỏng 39

3.3 Kết cấu máy đúc áp lực cao và một số sản phẩm 39

3.3.1 Kết cấu máy đúc áp lực cao 39

3.3.2 Một số sản phẩm đúc áp lực cao 40

CHƯƠNG 4: CƠ SỞ Lí THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUễN ĐÚC ÁP LỰC 42

4.1 Thuộc tính của một số hợp kim nhôm sử dụng trong công nghiệp 42

4.1.1 Hp kim nhôm đúc h Al - Cu 43

4.1.2 Hợp kim nhôm đúc trên cơ sở hệ Al - Mg 44

4.1.3 Hợp kim nhôm đúc hệ Al - Si (Silumin) 44

4.2 Cơ sở tính toán thiết kế hệ thống rót 45

4.2.1 Tốc độ nạp và tốc độ rót 45

4.2.2 Cơ sở thiết kế hệ thống rót 46

4.2.3 Cơ sở tính toán rãnh dẫn 47

4.2.4 Cơ sở tính toán cổng phun 50

4.2.5 Cơ sở tính hệ thống đậu ngót, hệ thống thoát hơI 51

4.2.6.Tính lực khóa khuôn, mở khuôn 52

4.3 Tính toán thiết kế khuôn cho chi tiết chân thụt trong hệ thống giảm sóc của xe máy Wave 53

4.3.1 Một số yếu tố ảnh hởng đến khuôn, sản phẩm đúc áp lực 53

4.3.2 Lựa chọn buồng ép 54

4.3.3 Tính hệ thống rãnh dẫn 55

4.3.4 Tính cổng phun 55

4.3.5 Chọn hệ thống đậu ngót, rãnh hơi 56

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUễN 57

5.1 Vị trí của sản phẩm trong hệ thống giảm sóc 57

5.2 Bản vẽ vật đúc 58

5.3 Các cụm kết cấu chính trong bộ khuôn đúc áp lực cao 59

5.4 Tách khuôn của chi tiết trên phần mềm INVENTOR 60

5.4.1 Gọi chi tiết 60

5.4.2 Xác định hớng mở khuôn 60

5.4.4 Xác định mặt phân khuôn 61

5.4.5 Tách lòng và lõi 61

5.4.6 Nhân số sản phẩm 62

5.4.7 Ghép các tấm lòng và lõi 62

5.4.8 Gọi khuôn cơ sở 63

5.4.9 Thiết kế hệ thống rót theo kích thớc đã tính toán 64

5.4.10 Thiết kế bạc rót, lõi bạc rót theo đờng kính pitong máy đã chọn 64

5.4.11 Thiết kế hệ thống đẩy 65

5.4.12 Thiết kế hệ thống làm mát 66

5.4.13 Tính toán lò xo hồi 66

5.4.14 Hình dáng của tấm lòng, lõi khuôn sau khi đã hoàn thiện 69

5.4.15 Bộ khuôn hoàn chỉnh 70

CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAMTOOL TRONG GIA CễNG TẠO HèNH KHUễN MẪU 71

6.1 Một số lưu ý trước khi lập quy trỡnh cụng nghệ 71

6.2 Quy trỡnh cụng nghệ gia cụng lừi khuụn 71

6.2.1 Chọn phụi gia cụng 71

6.2.2 Thụng số kỹ thuật của mỏy phay CNC và mỏy mài CNC sử dụng để gia cụng lừi khuụn 72

6.2.3 Cỏc chu trỡnh gia cụng 74

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đặc biệt là khoa họcmáy tính đã làm thay đổi căn bản mọi mặt của đời sống xã hội.Từ giữa thế kỷ 20, khicông nghệ máy tính được đưa vào áp dụng trong sản xuất đã góp phần tự động hóa sảnxuất, giải phóng sức lao động cho con người, tăng năng suất cũng như chất lượng sảnphẩm Theo đó là sự ra đời của phương thức sản xuất có sự trợ giúp của máy tính vàcác máy công cụ được tích hợp bộ điều khiển số

Ở Việt Nam, ngoài việc công nghệ CAD /CAM đã và đang được phát triển, ứngdụng rộng rãi trong các xí nghiệp, nhà máy Thì vài năm trở lại đây kỹ thuật thiết kế

ngược RE (Reverse Engineering) bước đầu đã được nghiên cứu và ứng dụng ở các viện nghiên cứu, các trung tâm công nghệ cao Kỹ thuật RE (Reverse Engineering) là

kỹ thuật tạo nên sản phẩm mới, phù hợp với xu thế toàn cầu hóa các phương diện thị trường thương mại và sản xuất, đa dạng hóa sản phẩm, đổi mới sản phẩm mẫu mã nhanh, sản phẩm công nghệ cao, phù hợp với tính cạnh tranh của thị trường ngày càng khốcliệt

Đồ án " Ứng dụng công nghệ CAD/CAM và công nghệ Reverse

Engineering để thiết kế, chế tạo khuôn đúc áp lực cho chi tiết trong hệ thống giảm sóc của xe máy Wave" Sẽ tập chung vào nghiên cứu nắm bắt qui trình công

nghệ thiết kế ngược và ứng dụng vào Thiết kế khuôn để bắt kịp sự phát triển của công nghệ

Trong quá trình làm đồ án này mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về kiến thức và thiết bị nên không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự góp ý,

bổ xung, đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn đọc để đồ án hoàn thiện hơn Em xin chân

thành cảm ơn thầy giáo Trương Tất Tài, cùng toàn thể thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa Thiết Kế Cơ Khí trường ĐH SPKT Hưng yên đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo,

tạo điều kiện trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên

Trần văn Thuận

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM

1.1 Tổng quan về CAD/CAM

- CAD/CAM - Thiết kế và gia công với sự trợ giúp của máy tính Cùng với sự pháttriển của công nghệ thông tin, CAD/CAM đã được ứng dụng nhanh chóng trong côngnghiệp vì nó là công cụ giúp các nhà thiết kế và chế tạo sản phẩm có thể thay đổi mẫu

mã hoặc lựa chọn phương án gia công tối ưu một cách nhanh chóng, chính xác và linhhoạt

- Khái niệm CAD/CAM dù đã có từ rất lâu nhưng vẫn đang tiếp tục được pháttriển và mở rộng Ban đầu CAD và CAM được sử dụng độc lập để mô tả việc lập trình

bộ phận với sự trợ giúp của máy tính và các bản vẽ, đồ họa Trong những năm gầnđây, hai khái niệm này được nối kết với nhau để tạo ra khái niệm thống nhấtCAD/CAM, biểu diễn một phương pháp tích hợp máy tính trong toàn bộ quá trình sảnxuất bao trùm cả hai khâu thiết kế và sản xuất Cụ thể trong pha thiết kế bao gồm toàn

bộ các hoạt động liên quan đến các dữ liệu kỹ thuật như bản vẽ, các mô hình, các phần

tử hữu hạn, bản ghi các chi tiết và kế hoạch, thông tin chương trình NC Trong khâusản xuất, các ứng dụng của máy tính bao trùm trong lập kế hoạch quá trình, điều độsản xuất, NC, CNC, quản lý chất lượng và lắp ráp

1.1.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD

- CAD được định nghĩa là một hoạt động thiết kế liên quan đến việc sử dụng máytính để tạo lập, sửa chữa hoặc trình bày một thiết kế kỹ thuật CAD có liên hệ chặt chẽvới hệ thống đồ họa máy tính Các lý do quan trọng có thể kể đến khi sử dụng hệ thốngCAD là tăng hiệu quả làm việc cho người thiết kế, tăng chất lượng thiết kế, nâng caochất lượng trình bày thiết kế và tạo lập cơ sở dữ liệu cho sản xuất Các bước tiến hànhmột thiết kế với CAD: Tổng hợp (xây dựng mô hình động học), phân tích tối ưu hóa(phân tích kỹ thuật), trình bày thiết kế (tự động tạo bản vẽ)

- Mô hình hình học :

+ Mô hình hình học là dùng CAD để xây dựng biểu diễn toán học dạng hình họccủa đối tượng Mô hình này cho phép người dùng CAD biểu diễn hình ảnh đối tượnglên màn hình và thực hiện một số thao tác lên mô hình như: làm biến dạng hình ảnh,phóng to thu nhỏ, lập một mô hình mới trên cơ sở mô hình cũ

+ Từ đó, người thiết có thể xây dựng một chi tiết mới hoặc thay đổi một chi tiết

cũ Có nhiều dạng mô hình hình học trên CAD Ngoài mô hình 2D phổ biến, các môhình 3D có thể được xây dựng cho phép người sử dụng quan sát vật thể từ các hướngkhác nhau, phóng to thu nhỏ, thực hiện các phân tích kỹ thuật như sức căng, lý hoá vànhiệt độ

- Mô hình lưới:

Sử dụng các đường thẳng để minh hoạ vật thể Mô hình này có những hạn chếlớn như không có khả năng phân biệt các nét thấy và nét khuất trong vật thể, khôngnhận biết được các dạng đường cong, không có khả năng kiểm tra va chạm giữa cácchi tiết bộ phận và khó khăn trong việc tính toán các đặc tính vật lý

- Mô hình bề mặt:

Là mô hình được xây dựng từ các điểm, các đường và các bề mặt Môhình này có khả năng nhận biết và hiển thị các dạng đường cong phức tạp, có khả năngnhận biết bề mặt và cung cấp mô hình 3D có bề mặt bóng, có khả năng hiển thị rất tốt

mô phỏng quỹ đạo chuyển động như chuyển động của dao cắt trong máy công cụhoặc chuyển động của các rôbốt

- Mô hình khối đặc:

Mô tả hình dạng toàn khối của vật thể một cách rõ ràng và chính xác Nó cóthể mô tả các đường thấy và đường khuất của vật thể Mô hình này trợ giúp đắc lựctrong quá trình lắp ráp các phần tử phức tạp Ngoài ra, mô hình còn có khả năng tạomảng màu và độ bóng bề mặt Hơn nữa, người sử dụng có thể kết hợp với các chươngtrình phần mềm chuyên dụng khác để biểu diễn mô hình và tạo hình ảnh sống độngcho vật thể

- Phân tích kỹ thuật mô hình:

Sau khi có được phương án thiết kế, mô hình CAD sẽ trợ giúp biểu diễn cácđặc tính của chi tiết thực tế Hai ví dụ về việc phân tích mô hình là tính toán các đặctính vật lý và phân tích phần tử hữu hạn Tính toán các đặc tính vật lý bao gồm việcxác định khối lượng, diện tích bề mặt, thể tích và xác định trọng tâm Phương phápphần tử hữu hạn nhằm tính toán sức căng, độ truyền nhiệt…

Lĩnh vực trợ giúp đắc lực thứ tư của CAD là khả năng tự động cho ra các bản

vẽ với độ chính xác cao một cách nhanh chóng Điều này rất quan trọng trong quátrình thiết kế và tạo lập hồ sơ thiết kế

1.1.2 Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM

Được định nghĩa là việc sử dụng máy tính trong lập kế hoạch, quản lý và điềukhiển quá trình sản xuất Các ứng dụng của CAM được chia làm 2 loại chính: lập kếhoạch sản xuất và điều khiển sản xuất

- Lập kế hoạch sản xuất:

+ Ước lượng giá thành sản phẩm: Ước lượng giá của một loại sản phẩm mới làkhá đơn giản trong nhiều ngành công nghiệp và được hoàn thành bởi chương trìnhmáy tính Chi phí của từng chi tiết bộ phận được cộng lại và giá của sản phẩm sẽ đượcxác định

+ Lập kế hoạch sản xuất với sự trợ giúp của máy tính: Các trình tự thực hiện vàcác trung tâm gia công cần thiết cho sản xuất một sản phẩm được chuẩn bị bởi máytính Các hệ thống này sẽ cung cấp các quy trình công nghệ, tìm ra quy trình tối ưu vàtiến hành mô phỏng kiểm nghiệm quy trình đã chọn

+ Các hệ thống dữ liệu gia công máy tính hóa: Các chương trình máy tính cầnđược soạn thảo để đưa ra các điều kiện cắt tối ưu cho các loại nguyên vật liệu khácnhau Các tính toán dựa trên các dữ liệu nhận được từ thực nghiệm hoặc tính toán lýthuyết về tuổi thọ của dao theo điều kiện cắt gọt

+ Lập trình với sự trợ giúp của máy tính: Lập trình cho máy công cụ hoặc lậptrình NC là công việc khó khăn cho người vận hành và gây ra nhiều lỗi khi các chi tiếttrở nên phức tạp Các phần post processor được sử dụng để thay thế việc lập trìnhbằng tay Đối với các chi tiết có hình dạng hình học phức tạp, hệ thống CAM có thểđưa ra chương trình gia công chi tiết nhờ phương pháp tạo ra tập lệnh điều khiển chomáy công cụ hiệu quả hơn hẳn lập trình bằng tay

+ Dây chuyền lắp ráp với sự trợ giúp bằng máy tính: Việc định vị các phần tửtrong các dây chuyền lắp ráp là vấn đề lớn và khó khăn Các chương trình máy tínhnhư COMSOAL và CALB được phát triển để trợ giúp tối ưu cho các dây chuyền lắpráp

+ Xây dựng các định mức lao động: Một bộ phận chuyên trách sẽ có tráchnhiệm xác lập chuẩn thời gian cho các công việc lao động trực tiếp tại nhà máy Việctính toán này khá công phu và phức tạp Hiện đã có một số chương trình phần mềmđược phát triển cho công việc này Các chương trình máy tính sử dụng dữ liệu về thờigian chuẩn cho các phần tử cơ bản, sau đó cộng tổng thời gian thực hiện của các phần

tử và chương trình sẽ đưa ra thời gian chuẩn cho công việc hoàn chỉnh

+ Lập kế hoạch sản xuất và quản lý tồn kho: Máy tính được sử dụng trong haichức năng lập kế hoạch sản xuất và lưu trữ Hai chức năng này bao gồm ghi nhớ cácbản ghi tồn kho, đặt hàng tự động các mặt hàng khi kho rỗng, điều độ sản xuất, duy trì

các đặc tính hiện tại cho các đơn đặt hàng sản xuất khác nhau, lập kế hoạch nhu cầunguyên vật liệu và lập kế hoạch năng lực

- Điều khiển sản xuất:

+ Điều khiển sản xuất liên quan tới việc quản lý và điều khiển các hoạt độngsản xuất trong nhà máy Điều khiển quá trình, điều khiển chất lượng, điều khiển sảnxuất và giám sát quá trình đều nằm trong vùng chức năng của điều khiển sản xuất Ởđây máy tính tham gia trực tiếp vào các hoạt động sản xuất trong nhà máy Các ứngdụng của điều khiển quá trình sử dụng máy tính là khá phổ biến trong các hệ thống sảnxuất tự động hiện nay Chúng bao gồm các dây chuyền vận chuyển, các hệ thống lắpráp, điều khiển số, kỹ thuật rôbốt, vận chuyển nguyên vật liệu và hệ thống sản xuấtlinh hoạt Điều khiển hoạt động sản xuất phân xưởng liên quan tới việc thu nhập dữliệu đó để trợ giúp điều khiển sản xuất và lưu trữ trong nhà máy Các công nghệ thunhập dữ liệu máy tính hóa và giám sát quá trình bằng máy tính đang là phương tiệnđược đánh giá cao trong hoạt động sản xuất hiện nay

+ Mục đích của tích hợp CAD/CAM là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắtđầu thiết kế sản phẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xuất Chuỗi các bước được tiếnhành với việc tạo dữ liệu hình học, lưu trữ và xử lý bổ sung, và kết thúc với việcchuyển các dữ liệu này thành thông tin điều khiển cho quá trình gia công, di chuyểnvật liệu và kiểm tra tự động được gọi là kỹ thuật trợ giúp bởi máy tính CAE (Computer– Aided Engineering) và được coi như kết quả của việc kết nối CAD và CAM

+ Hiện nay có rất nhiều phần mềm về công nghệ CAD/CAM như: CAMTOOL,Catia, Mastercam, Solid Edge, Solidcam, Delcam, Sufcam, Pro/engineer,SolidWorks… Mỗi phần mềm đều có những ưu điểm riêng, tuỳ theo mức độ và mụcđích ứng dụng, điều kiện máy gia công thực tế tại nhà máy sản xuất mà ta ứng dụngphần mềm nào sao cho có hiệu quả cao nhất

1.2 Một số phần mềm CAD/CAM được ứng dụng tại VIỆT NAM

1.2.1 Phần mềm Catia

- Phần mềm CATIA là hệ thống CAD/CAM/CAE hoàn chỉnh và mạnh mẽ Nógiải quyết công việc một cách triệt để, từ khâu thiết kế mô hình CAD (ComputerAided Design), đến khâu sản xuất dưa trên cơ sở CAM (Computer AidedManufacturing), khả năng phân tích tính toán, tối ưu hóa lời giải dựa trên chức năngCAE (Computer Aid Engineering) của phần mềm CATIA

- Tại Việt Nam phần mềm CATIA chủ yếu được sử dụng tại các công ty liêndoanh có vốn đầu tư lớn Các công ty chế tạo khuôn nhỏ không tiếp cận được vì giáthành còn khá cao Tại các trường đại học, các viện nghiên cứu hay các xưởng sảnxuất nhỏ phần mềm CATIA được khai thác chủ yếu là mô đun thiết kế CAD, CAE ví

dụ như: Thiết kế chi tiết, thiết kế khuôn, xử lý dữ liệu quyét, thiết khuôn, tính toán độbền chi tiết máy… còn mô đun CAM mặc dù được trang bị rất đầy đủ nhưng vẫn chưađược nhiều người sử dụng và biết đến

1.2.2 Phần mềm Unigraphics NX

- Phần mềm Unigraphics NX được phát triển bởi Siemens PLM Software của tậpđoàn Siemen Unigraphics NX là một tổng thể các giải pháp CAD/CAM/CAE linhhoạt, tối ưu, đồng bộ, mạnh mẽ Giúp các doanh nghiệp có thể giải quyết mọi vấn đềkhó khăn nhất trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE Phần mềm phục vụ để thiết kế, môphỏng, lập trình gia công…, cho các ngành công nghiệp sản xuất hàng gia dụng và dândụng (balo, dày dép), máy công cụ, máy công nghiệp, ôtô, xe máy, đóng tàu cho tớicác các ngành công nghiệp hàng không thiết kế máy bay, công nghệp vũ trụ….Nhờvào giải pháp tổng thể, linh hoạt và đồng bộ của mình mà NX được các tập đoàn lớntrên thế giới ( Boeing, Suzuki, nissan, Nasa…) sử dụng

- Cũng tương tự như phần mềm CATIA, Tại Việt Nam phần mềm Unigraphics

NX chủ yếu được ứng dụng trong các công ty, doanh nghiệp lớn Và càng ngày càngđược nhiều kỹ sư sử dụng

1.2.3 Phần mềm Solidwork

- Đây cũng là một trong những sản phẩm nổi tiếng của hãng Dassault Systemnes,SolidWorks phần mềm thiết kế ba chiều được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vựckhác nhau như xây dựng, kiến trúc, cơ khí… được sử dụng các công nghệ mới nhất vềlĩnh vực đồ họa máy tính Phần mềm này cho phép người sử dụng xây dựng các môhình chi tiết 3D, lắp ráp chúng lại với nhau thành một bộ phận máy (máy) hoàn chỉnh,kiểm tra động học, cung cấp thông tin về vật liệu, tính toán động lực học, mô phỏngchuyển động, thiết kế khuôn…Ngoài ra SolidWorks còn có thêm chức năng CAM Đểdùng được chức năng này, chúng ta phải sử dụng một modul nữa của solidworks là

SolidCam, mô đun này chạy ngay trên giao diện của Solidworks, việc sử dụng củaSolidCam vô cùng thân thiện và dễ sử dụng, với các tool của SolidCam khá mạnh vàphong phú: Phay (2,5D, 3D, 5 trục ), Tiện, Turn-Mill

- Tại Việt Nam phần mềm này được nhiều người biết đến vì có nhiều ưu điểmnhư dễ sử dụng, giao diện đồ họa thân thiện, Các kỹ sư khai thác chủ yếu thế mạnh củaphần mềm này là môđun tạo các chi tiết dạng khối, lắp ráp, tạo bản vẽ kỹ thuật, môphỏng động học, tính bền chi tiết máy… cho nên được dùng nhiều trong thiết kế máy.Còn trong lĩnh vực thiết kế khuôn mẫu, mô đun thiết kế khuôn còn sơ sài, mới chỉdừng lại ở các lệnh hỗ trợ tách khuôn, thư viện các chi tiết tiêu chuẩn và các bộ khuôntiêu chuẩn chưa có…việc thiết kế khuôn trở nên khó khăn và tốn kém thời gian nhiềuhơn Do vậy việc ứng dụng phần mềm này trong thiết kế khuôn mẫu là phải là những

kỹ sư có rất nhiều kinh nghiệm

1.2.4 Phần mềm MasterCam

- Mastercam là phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi ở châu Âu

và trên thế giới, đồng thời cũng được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam vì có giao diện trựcquan, dễ sử dụng MasterCam là một tập hợp toàn diện của các phương án giúp tối ưuhóa gia công bao gồm Contour, Drill, Pocketing, Face, Peel mill, Engraving, Surfacehigh speed, Advanced multiaxis Người sử dụng MasterCam có thể tạo ra và lập trìnhcác sản phẩm bằng cách sử dụng một trong những dòng máy và các hệ điều khiển mà

họ cung cấp sẵn , hoặc có thể sử dụng các công cụ tiên tiến của MasterCam để tạo radòng máy theo các tùy chỉnh riêng của người sử dụng Mastercam có khả năng thiết kế

và lập chương trình điều khiển các trung tâm gia công CNC 5 trục, 4 trục, 3 trục, cóthể lập trình để gia công tia lửa điện cắt dây, tiện, phay, khoan, điêu khắc…

- Tại Việt Nam phần mềm MasterCam được sử dụng rộng rãi trong các trườnghọc, viện nghiên cứu, các công ty, các xưởng sản xuất khuôn mẫu Ưu điểm nổi trộicủa phần mềm này là giao diện trực quan, dễ sử dụng, thao tác lập trình đơn giản Nhất

là các lệnh trong gia công 2D, gia công dựa theo mô hình khung dây (wire frame)được đánh giá cao và có nhiều lệnh gia công mà các phần mềm khác không có Cáclệnh lập trình gia công phay bề mặt 3D của phần mềm còn hạn chế nhất là các lệnh tạođường chạy dao cho nguyên công phay tinh, cho nên khi lập trình gia công phay tinhcác kỹ sư thường kết hợp với các phần mềm khác như Cimatron hay DelCam…

xuất các sản phẩm nhựa, thủy tinh, gốm sứ, sản phẩm cao su, cũng như các bao bì khácnhau cho các nhiệm vụ khác nhau, từ ý tưởng thiết kế sản xuất tổng thể các mô hình vàdụng cụ.

- Tại Việt Nam phần mềm DelCam cũng ứng dụng nhiều trong lĩnh vực thiết kế

và chế tạo khuôn mẫu, ưu điểm của phần mềm là khả năng tạo và chỉnh sửa bề mặt tốt,khả năng đọc và chỉnh sửa các dữ liệu quét, các lệnh lập trình tạo đường chạy dao khigia công thô và tinh các bề mặt 3D khá mạnh tuy nhiên phần lập trình gia công 2D cònyếu nên thường được kết hợp với phần mềm khác để khắc phục nhược điểm này

1.2.6 Phần mềm Pro/Engineer

- Pro/E là phần mềm của hãng Prametric Technology, Corp Một phần mềm thiết

kế theo tham số, có nhiều tính năng rất mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE, nómang lại cho chúng ta các khả năng như: Mô hình hóa trực tiếp vật thể rắn, tạo cácmôdun bằng các khái niệm và phần tử thiết kế, thiết kế thông số, sử dụng cơ sở dữ liệuthống nhất, có khả năng mô phỏng động học, động lực học kết cấu cơ khí, và cuốicùng là việc gia công (CAM – Computer Aided Manufactory): Pro/E sẽ mô phỏngđường chạy dao gia công và xuất chương trình ra để gia công trên các máy phay, tiệnCNC

- Phần mềm Pro/E tại Việt Nam cũng được ứng dụng trong lĩnh vực khuôn mẫu

1.2.7 Phần mềm TOPSOLID

- TOPSOLID là phầm mềm CAD/CAM tích hợp của hang MISSLER Software.Phần mềm này có rất nhiều mô đun hữu ích cho lĩnh vực thiết kế và gia công khuônmẫu như: TopSolid'Design (mô đun thiết kế, mô phỏng động học và động lực học),TopSolid'Mold (mô đun thiết kế khuôn ép nhựa), TopSolid'Progress (mô đun thiết kếkhuôn đột dập), TopSolid'Castor (mô đun phân tích phần tử hữu hạn), TopSolid'Wire(mô đun lập trình gia công trên máy cắt dây), TopSolid'Cam (mô đun lập trình giacông cho máy CNC từ 3 trục đến 5 trục), TopSolid'Electrode: (mô đun thiết kế cácđiện cực xung ), TopSolid'Fold (mô đun thiết kế mô hình tấm), TopSolid'Pdm (mô đunquản lý quá trình sản xuất) TopSolid'Erp (mô đun phần mềm quản lý nhà máy sảnxuất)

- Mặc dù phần mềm TOPSOLID mới được ứng dụng tại Việt Nam trong nhữngnăm gần đây do phần mềm khá đầy đủ các mô đun cho thiết kế và lập trình gia công vàvới những ưu điểm nhất định nên được một số các doanh nghiệp, các trường đại họccao đẳng đưa vào sử dụng

1.2.8 Phần mềm CAMTOOL

CAMTOOL là phần mềm tích hợp CAD/CAM của hãng là lựa chọn hàng đầutrong lĩnh vực chế tạo cơ khí chính xác Tại Việt Nam phần mềm CAMTOOL được sửdụng ở các công ty khuôn mẫu chính xác của Nhật Bản Phần mềm có đầy đủ các môđun như tạo và chỉnh bề mặt, tạo điện cực, lập trình gia công cho các máy phay CNC 3trục và 5 trục

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ REVERSE ENGINEERING 2.1 Giới thiệu về công nghệ thiết kế ngược.

2.1.1 Khái niệm

- Trong lĩnh vực sản xuất, hong thường để chế tạo ra 1 sản phẩm, người thiết

kế đưa ra ý tưởng về sản phẩm đó, phác thảo ra sản phẩm, tiếp theo là quá trình tínhtoán thiết kế, chế thử, rồi kiểm tra, hoàn thiện phác thảo, để đưa ra phương pháp tối ưu,cuối cùng là công đoạn sản xuất ra sản phẩm Đây chính là chu trình sản xuất truyềnthống, là phương pháp sản xuất đã được áp dụng từ bao thế kỷ nay Phương pháp này

còn được gọi là công nghệ sản xuất thuận(Forward Engineering) Trong vài chục

năm trở lại đây với sự phát triển với sự phát triển của công nghệ, xuất hiện 1 dạng sảnxuất theo 1 chu trình mới, đi ngược với sản xuất truyền thống, đó là chế tạo sản phẩmtheo hoặc dựa trên 1 sản phẩm có sẵn Quy trình này gọi là công nghệ thiết kế ngược

(Reverse Engineering) hay cũng được hiểu là công nghệ chép mẫu hay công nghệ chế

tạo ngược

- Công nghệ này ra đời dựa trên nhu cầu sản xuất thực tế, đôi khi người ta cầnchế tạo sản phẩm theo những mẫu có sẵn mà chưa (hoặc không) có mô hình CAD tươngứng như các chi tiết không rõ xuất xứ, những phù điêu, bộ phận cơ thể con người, độngvật Hay đơn giản chỉ là sao chép lại kết quả của những sản phẩm đã khẳng định tên tuổitrên thị trường (để giảm chi phí chế tạo mẫu) hoặc để cải tiến sản phẩm đó theo hướngmới Để tạo được mẫu của những sản phẩm này, trước đây người ta phải đo đạc rồi vẽphác lại hoặc dựng sáp, thạch cao để in mẫu Các phương pháp này cho độ chính xáckhông cao, tốn nhiều thời gian và công sức, đặc biệt là đối với những chi tiết phức tạp.Ngày nay người ta đã sử dụng máy quét hình để số hóa hình dáng của chi tiết sau đócác phần mềm CAD/CAM chuyên dụng để xử lý dữ liệu số hóa cuối cùng sẽ tạo rađược mô hình CAD 3D cho chi tiết với độ chính xác cao Mô hình CAD này cũng cóthể chỉnh sửa nếu cần

- Trên phạm vi rộng công nghệ thiết kế ngược được định nghĩa là hoạt động baogồm các bước phân tích để lấy thông tin về sản phẩm đã có sẵn (bao gồm thông tin vềchức năng các bộ phận, đặc điểm về kết cấu hình học, vật liệu, tính công nghệ) sau đótiến hành khôi phục lại mô hình CAD cho chi tiết hoặc phát triển thành sản phẩm mới,

sử dụng CAD/RP/CNC để chế tạo sản phẩm Công nghệ thiết kế ngược đã được ứngdụng trong nhiều lĩnh vực như hóa học, điện tử, xây dựng, cơ khí, y học, nghệ thuật Ví

dụ trong xây dựng, chúng ta luôn học hỏi kỹ thuật thiết kế cũng như thi công của

những công trình hoàn thiện (Succeessful building/brige) của thế giới để giảm thiểu

những sai sót Giảm thời gian thiết kế và tăng thêm những ưu việt cho những công trìnhcủa mình

- Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, công nghệ thiết kế ngược được định nghĩa là hoạt

động tạo ra sản phẩm từ các mẫu sản phẩm cho trước mà không có bản vẽ thiết kế hoặc

đã bị mất hay không rõ dàng Sản phẩm mới được tạo ra trên cơ sở khôi phục nguyên vẹnhoặc phát triển lên từ thực thể ban đầu

- Từ khi ra đời vào những năm 90 của thế kỷ trước, công nghệ thiết kế ngược

( Reverse Engineering) đã được nghiên cứu, áp dụng trong nhiều lĩnh vực phát triển

nhanh sản phẩm, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết kế mô hình 3D từ mô hình đã có sẵnnhờ sự trợ giúp của máy tính Kỹ thuật thiết kế ngược ngày càng phát triển theo sựphát tiển của các phần mềm CAD/CAM Nó luôn được quan tâm và cũng liên tụcđược cải tiến để đáp ứng để đáp ứng nhu cầu của xã hội trên nhiều lĩnh vực sản xuất

RE trở thành 1 bộ phận quan trọng của sản xuất hiện tại Đã có nhiều công ty của nhiều

quốc gia ứng dụng hiệu quả và rất thành công công nghệ này Có thể thấy Trung Quốc

là một điển hình Nhiều sản phẩm như xe máy, ô tô, máy móc hàng loạt đồ gia dụng, đồchơi đã được sản xuất dựa trên sự sao chép các mẫu có sẵn trên thị trường của các hãngnổi tiếng của Nhật,

Hàn Quốc như Honda, Misubishi, Toyota (Hình 1.1 là một ví dụ minh họa)

Hình 2.1: Công đoạn thiết kế ngược

- Ở Việt Nam, trong những năm trở lại đây công nghệ thiết kế ngược cũng đãđược áp dụng vào sản xuất Tuy nhiên phần lớn chưa mang tính chuyên nghiệp Ví dụnhư các công ty sản xuất, chế tạo khuôn cho các mặt hàng nhựa, cơ khí thường khinhận đơn đặt hàng của các đối tác làm 1 bộ khuôn cho 1 mẫu sản phẩm cho trước thì đa

số việc số hóa mô hình lấy dữ liệu đều thực hiện 1 cách thủ công, đo vẽ bằng tay.Việcứng dụng các thiết bị số hóa công nghệ cao chuyên dụng, các phần mềm thiết kế ngượcvẫn chưa nhiều Chỉ có 1 số ít công ty có thể làm theo hợp đồng như công ty HoàngQuốc, Trung tâm dịch vụ công nghệ 3D (3D Tech) hay các viện các trường đại họcnhư trường Đại Học GTVT, Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Đại Học BáchKhoa Hà Nội có máy quét 3D nhưng chủ yếu vẫn là phục cho học tập và nghiên cứu

-Ưu điểm:

+ Kiểm tra chất lượng sản phẩm bằng cách so sánh mô hình CAD với sản

phẩm, từ đó điều chỉnh mô hình hoặc các thông số công nghệ để tạo ra sản phẩm đạt yêucầu

+ Mô hình CAD đựơc sử dụng như là mô hình trung gian trong quá trình thiết kếbằng cách tạo sản phẩm bằng tay trên đất sét, thạch cao, sáprồi quét hình để tạo môhình CAD Từ mô hình CAD này người ta sẽ chỉnh sửa theo ý muốn

+ Giảm bớt thời gian chế tạo dẫn tới năng suất cao

+ Chế tạo được nguyên mẫu mà không cần bản thiết kế

- Nhược điểm.

+ Cần có công nghệ hiện đại là các loại máy quét hình

+ Giá thành cao

2.2 Quy trình công nghệ thiết kế ngược

- Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại, quá trình sản xuấtsản phẩm ngày càng được chuyên môn hóa, việc chế tạo ra 1 loại sản phẩm được chiatách thành nhiều công đoạn riêng biệt nhưng có quan hệ mật thiết với nhau theo 1 tiêuchuẩn chung thống nhất hợp thành quy trình sản xuất Tuy có nhiều cải tiến mới songqui trình sản xuất hiện nay nhìn chung đều được biểu hiện bằng 2 sơ đồ (Hình 1.2) Trong quy trình thiết kế thuận, xuất phát từ ý tưởng thiết kế (của người thiết kế hoặccủa khách hàng mô tả sản phẩm), người thiết kế phác thảo sơ bộ sản phẩm (bản vẽCAD) Bản vẽ phác thảo này sẽ được tính toán, phân tích, kiểm tra các thông số kỹthuật, tính công nghệ (Dữ liệu được chuyển từ CAD sang CAE) Sau đó mô hình sẽđược tối ưu hóa đưa ra bản vẽ thiết kế (bản vẽ CAD) hoàn chỉnh Tiếp theo qua cácbước chuẩn bị công nghệ (CAPP), lập trình gia công (CAM), mô phỏng và chế tạo thửmẫu sản phẩm bằng phương pháp tạo mẫu nhanh (RP) hoặc trên các máy công cụ, máyCNC Mẫu sản phẩm chế thử này sẽ được đem đi kiểm tra thực tế xem có thỏa mãncác yêu cầu đặt ra hay

không Nếu không đạt thì sẽ quay về chỉnh sửa lại từ bản vẽ phác thảo Tiếp tục quátrình trên cho tới khi mẫu sản phẩm đạt yêu cầu thì mới đưa vào sản xuất thực sự

Hình 2.2: Quy trình thiết kế ngược

Hình 2.3: Quy trình thiết kế thuận và quy trình thiết kế ngược

- Trong quy trình thiết kế ngược chúng ta làm ngược lại Xuất phát điểm là 1 mẫu

sản phẩm thực tế (Physical part) Mẫu sản phẩm thực này được số hóa và sử lý bằng

các thiết bị và phần mềm chuyên dụng để đưa ra mô hình CAD cụ thể Sau đó được môhình CAD cho sản phẩm rồi thì các công đoạn tiếp theo cũng giống như chu trình sảnxuất thuận trải qua các bước tính toán, phân tích , tối ưu hóa trên các phần mềmCAE/CAM, chuẩn bị công nghệ (CAPP) gia công tạo mẫu nhanh hoặc lập trình giacông trên máy CNC hay các máy công cụ khác, kiểm tra thực tế cuối cùng mới đưa vàosản cùng mới đưa vào sản xuất đại trà

2.3 Quy trình mô hình hóa mẫu sản phẩm đã có sẵn theo công nghệ thiết kế ngược

Quá trình mô hình hóa mẫu sản phẩm có sẵn, tạo ra các mô hình CAD cụ thể củavật mẫu là công đoạn quan trọng và là trọng tâm của công nghệ thiết kế ngược Quitrình mô hình cụ thể được chia làm các giai đoạn sau :

2.3.1 Giai đoạn số hóa sản phẩm

Để số hóa sản phẩm ta dùng các máy quét hình để quét hình dạng vật thể Dựatheo cách thức quét hình người ta phân ra 2 dạng thiết bị quét hình chủ yếu là các máy

quét dạng tiếp xúc (như máy đo tọa độ Coordinate Measuring Machine - CMM) và

các máy quét không tiếp xúc (máy quét lazer) Các máy CMM sử dụng các đầu đo đểtiếp xúc với bề mặt cần đo Một số vị trí tiếp xúc sẽ cho một điểm có tọa độ (x, y, z).Tập hợp các điểm này sẽ tạo thành các lưới điểm vẽ trên hình dáng vật thể Còn cácmáy quét lazer thì sử dụng chùm tia lazer phát ra từ máy chiếu vào vật thể Các tia này

sẽ phản xạ trở lại cảm biến thu Máy tập hợp các tia phản xạ này để dựng lên ảnh củavật thể Hình dạng của toàn bộ vật thể được ghi lại bằng cách dịch chuyển hay quay vậtthể trong chùm ánh sáng hoặc quét chùm ánh sáng ngang qua vật thể Phương phápnày có độ chính xác kém hơn phương pháp tiếp xúc song nhanh hơn và đầy đủ hơn

Dữ liệu thu được không phải là lưới điểm mà là tập hợp vô vàn các khối ảnh điểm(đám mây điểm) Đám mây điểm này sẽ chuyển sang lưới tam giác dùng để xây dựngcác bề mặt

2.3.2 Giai đoạn sử lý số liệu dữ hóa

Giai đoạn này bao gồm 4 bước :

Bước 1 : Chỉnh sửa lưới dữ liệu, đám mây điểm

Bước 2 : Đơn giản hóa lưới tam giác bằng cách giảm số lượng tam giác

và tối ưu hóa vị trí đỉnh và cách kết nối các cạnh của mỗi tam giác trong lưới sao cho cácđặc điểm hình học không thay đổi

Bước 3 : Chia nhỏ lưới và cắt bỏ phần thừa (đã đơn giản hóa) để tạo bề mặttrơn theo ý muốn

Các hình sau dây mô tả công nghệ quét đầu người:

a Quét hình b Dữ liệu sau quét c Tối ưu hóa d Dựng các bề mặt

Hình 2.4: Mô hình hóa chi tiết mặt người

2.3.3 Thiết kế lại trên cơ sở dữ liệu số hóa

Trên cơ sở dữ liệu số hóa đã sử lý ta dựng lại mô hình CAD cho sản phẩm dạng

Soid hoặc dạng Surface bằng các phần mềm chuyên dụng (Phần mềm thiết kế ngược).

Kết quả cuối cùng ta nhận được một bề mặt trơn và được chuyển vào file CAD với các

định dạng: IGES, DXF, STL (hình1.3d)

2.3.4 Tạo mẫu, gia công chi tiết

Từ dữ liệu mô hình CAD, có thể áp dụng công nghệ tạo mẫu nhanh

(Rapid Prototyping) đế tạo ra mẫu cho sản phẩm Cũng có thể tạo mẫu trên máy CNC,

khi đó phải lập trình NC nhờ các phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp như

Cimatron, Pro/Engineer, GibCAM, để tạo ra các đường chạy dao Hình dưới đây

minh họa quá trình gia công mặt người trên máy phay CNC :

Hình 2.5: Phay mặt người trên máy CNC

2.4 Các ứng dụng của công nghệ thiết kế ngược

Với tính ưu việt của mình là mô hình hóa được nhiều chi tiết (kể các chi tiết có độphưc tạp cao) một cách nhanh chóng và chính xác đáp ứng tối đa các nhu cầu đa dạngcủa thị trường trong rất nhiều lĩnh vực :

- Trong lĩnh vực nghệ thuật

Trong lĩnh vực này công nghệ thiết kế ngược được thể hiện ở việc sao chéphoặc phân tích các đặc điểm, nét vẽ của các kiệt tác hội họa, điêu khắc Thông thườngvới các chi tiết yêu cầu cao về tính thẩm mỹ, sản phẩm được mô hình hóa bởi các nhà

kỹ thuật (Stylist) trên các chất liệu như đất sét, chất dẻo, gỗ Tuy nhiên các tác phẩm

hay các kiệt tác nghệ thuật chỉ là kết quả của 1 vài nhà nghệ thuật, nhà thiết kế nào đó,trong khi đó ai cũng muốn được có, muốn được thưởng thức chúng Nhu cầu thị trườngđòi hỏi các sản phẩm phải có 1 số lượng lớn theo một vài phong cách, hay sản phẩm củamột số nhà thiết kế mà tác phẩm của họ đã được khẳng định trên thị trường Để đáp ứngnhu cầu đó cần có được mô hình CAD của sản phẩm mong muốn Việc này chỉ có thểthực hiện được bằng công nghệ thiết kế ngược Với các thiết bị hiện đại và sự trợ giúpcủa máy tính chúng ta có thể xây dựng được các dự liệu CAD giống hệt mô hình thật do

các nhà mỹ thuật tạo ra với dung sai nhỏ Công nghệ RE có vai trò rất lớn trong cải tiến

mẫu mã sản phẩm Yêu cầu về thời gian không cho phép chúng ta khi chế tạo 1 mẫu

mã mới có thể bắt đầu chu trình sản xuất từ khâu phác thảo thiết kế tới tính toán, tối

ưu, chế thử kiểm tra kiểm nghiệm mới đưa vào sản xuất vì quá trình trên tốn rất nhiềuthời gian, công sức Do vậy mà chúng ta phải biết kế thừa các mẫu sản phẩm đã đượctối ưu, đạt các tiêu chuẩn kiểm tra trên cơ sở đó ta thiết kế lại phù hợp với yêu cầu mới

để có được một mẫu mã mới Như vậy sẽ giảm được thời gian thiết kế, rút ngắn thời gian

đưa sản phẩm vào thị trường tức là giảm thời gian của chu trình sản xuất (Lead time)

Với nhu cầu của thị trường thay đổi liên tục từng ngày như hiện nay công ty nào sớmđưa ra được mẫu mã mới sẽ chiếm được thị phần và giành được lợi nhuận cao nhất Còncông ty nào đưa ra sản phẩm mới chậm hơn sẽ không còn cơ hội có được lợi nhuận Dovậy công nghệ thiết kế ngược RE thực sự sẽ là trọng tâm của công nghệ thiết kế sản

phẩm của tương lai Công nghệ RE còn được sử dụng khi cần thay thế 1 chi tiết, bộ phận

mà nhà sản xuất không còn cung cấp, chúng ta phải chế tạo lại chúng mà không hề cóbản vẽ thiết kế Hay khi muốn sản xuất theo mẫu mã mới tối ưu trên thị trường mà nhàthiết kế ra chúng làm mất, làm hỏng, hoặc không muốn cung cấp tài liệu thiết kế Đặcbiệt là khi sản phẩm có hình dạng rất phức tạp, khó miêu tả như hình người , hình convật 

Hình 2.6 : Công nghệ RE dựng mô hình CAD cho các tác phẩm nghệ thuật

- Trong khảo cổ học, công nghệ RE cho phép khôi phục hình dạng của các sinh vật

thời tiền sử dựa trên các hóa thạch cổ thu được trong đất, đá, hay trong băng mà không hềlàm tổn hại hay phá hoại mẫu hóa thạch đó RE còn cho phép chúng ta dựng lại các mẫutượng cổ, khôi phục lại các công trình kiến trúc , nghệ thuật cổ đã bị tàn phá trong lịch

sử

Hình 2.7 : Ứng dụng RE trong khảo cổ học

- Trong y học: Công nghệ thiết kế ngược cho phép chúng ta có thể tạo ra các bộp phận

cơ thể phù hợp cho từng bệnh nhân trong thời gian ngắn để thay thế các khuyết tật, các bộphận hỏng, bị tổn thương, bị hư hại do tai nạn hoặc do bẩm sinh như xương, khớp, rănghàm, mảnh sọ não

Hình 2.8: Ứng dụng RE tạo mặt người dùng trong y học

- Trong thời trang, RE trợ giúp đắc lực cho các nhà thiết kế tạo các trang phục các mẫu

mã theo hình dáng con người

- Công nghệ RE còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giải trí, mô phỏng như

thiết kế các nhân vật trong Game 3D, tạo các môi trường giao diện ảo trong Gamephục vụ giả trí, làm phim ảnh hay mô phỏng 1 quá trình nào đó phục vụ cho 1 mục đíchnào đó

Hình 2.9 : Sử dụng RE thiết kế nhân vật trong thời trang phim ảnh

- Công nghệ RE còn được áp dụng trong một vài lĩnh vực khác nữa Nói chung cứ

ở đâu cần thiết kế đưa ra mô hình CAD thì ở đó có thể áp dụng công nghệ RE Xu

hướng của nền sản xuất hiện đại hướng đến tiêu chí JIT (Just - In - Time là tiêu chí

ngắn thời gian chế tạo sản phẩm) Với tiêu chí, khoảng thời gian thời gian từ lúc đặthàng sản phẩm cho đến khi có sản phẩm thật đã rút ngắn đi rất nhiều , có thể tính theongày, theo giờ thay vì tính theo quý, theo tháng hay theo tuần trước kia Với tính ưuviệt về thời gian và độchính xác, công nghệ thiết kế ngược hứa hẹn sẽ là công nghệthiết kế chủ đạo của nền sản xuất

2.5 Ứng dụng công nghệ CAD/CAM và công nghệ Reverse Engineering để thiết

kế chi tiết chân thụt trong hệ thống giảm xóc xe Wave.

2.5.1 Giới thiệu về phần mềm XOR

2.5.1.1 Đặc điểm của phần mềm XOR

- Rapid Form Xo Redesign (XOR) là phần mềm thiết kế ngược của hãng Rapid

Form (Hàn Quốc) Đây là một giải pháp phần mềm hoàn chỉnh nhất xử lý dữ liệu từ

Scan- Sang - CAD Rapid Form (XOR) thực hiện một quy trình tạo các mô hình CAD

tham số từ các chi tiết của thế giới thực một cách nhanh chóng và dễ dàng bằng một quytrình thiết kế và giao diện quen thuộc với người sử dụng CAD với các đặc điểm chính

là :

+ Tạo các mô hình CAD tham số từ dữ liệu đám mây điểm SCAN

+ Rapidform XO Redesign (XOR) cho phép người thiết kế đưa ra các ghi chú

thiết kế và các tham số thiết kế của các chi tiết của thế giới thực, chúng có thể bị mất các

định nghĩa Features trong quá trình xử lý sản xuất hoặc không có mô hình CAD Công nghệ quét 3D và XOR cho phép các nhà sản xuất có được tham số thiết kế của hầu hết các chi tiết trong thế giới thực một cách dễ dàng và nhanh chóng, bao gồm các Features

hình trụ hoặc các bề mặt cong tự do Vì các mô hình CAD đã tạo trong XOR có đầy đủcác tham số, người thiết kế và người tính toán có thể hiệu chỉnh lại các tham số thiết kếcủa chi tiết để hoàn chỉnh mô hình sản phẩm bằng XOR hoặc hệ CAD bên dưới

+ XOR có các công cụ thông minh để có được các tham số thiết kế dữ liệu quét 3D - Redesign Assistant TM

+ Thiết kế lại với các dung sai độ lệnh do người sử dụng định nghĩa

-Accuracy Analyzer

+ Nhận dạng thông minh và căn chỉnh dữ liệu quét 3D sang hệ thống tọa độ

thiết kế - Align WizardTM

+ Giảm thời gian thiết kế bằng cách sử dụng dữ liệu quét 3D làm cơ sở thiết

kế

+ Sử dụng các dữ liệu đầu ra với đầy đủ lịch sử mô hình hóa trong các hệ

CAD,CAM,CAE 

+ Quản lý lịch sử mô hình hóa và các tham số của mô hình

+ Các chức năng mô hình hóa lại mô hình dạng Mesh(lưới),dạng Freeform Surface (mặt cong tự do) và dạng khối tham số(parametric solid)

+ Khả năng mô hình hóa dạng Solid và dạng bề mặt tiêu chuẩn như Extrude, Round, Revolve, Sweep và Loft

+ Cập nhật các mô hình CAD hiện có để thay đổi trong môi trường xây dựng chi

tiết - CAD-to-Scan Refit

- Các lợi thế của 3D Scanning của XOR:

+ Các công cụ thiết kế được sử dụng để tạo các mô hình trong XOR cũng tương

tự như trong các ứng dụng CAD khác Người thiết kế đang làm việc với

INVENRTOR, CATIA, Pro/Engineer hoặc Unigraphics có thể bắt đầu mô hình hóa ngay lập tức trong XOR Các feature phục vụ để làm việc trong XOR và công nghệ

quét 3D sẵn dùng cho thiết kế, cho phép người thiết kế sử dụng dữ liệu Scan 3D đểlàm cơ sở thiết kế, làm tăng chất lượng mô hình CAD sản phẩm

+ Quy trình thiết kế thông minh không cần phải Scan toàn bộ chi tiết

+ Tạo các mô hình CAD chất lượng cao từ các dữ liệu Scan không hoàn chỉnh + Tiết kiệm thời gian xử lý bằng cách xóa bỏ các lưới đa giác và các bề mặt nhiễu + Các mô hình có khả năng chỉnh sửa trong cả Rapidform XO Redesign và các hệCAD lớn

2.5.1.2 Chức năng của phần mềm XOR

- Rapidform XO Redesign là một giải pháp phần mềm mới hoàn chỉnh, nó

cung cấp cách tiếp cận mới, các xử lý nhóm, để xây dựng mô hình CAD tham số từ dữliệu Scan XOR tạo các mô hình chất lượng cao một cách tiện lợi cho các ứng dụng tạomẫu nhanh, gia công CNC, CAE và xuất sang các ứng dụng CAD khác để hiệu chỉnh

- Chức năng thiết kế khép kín end - to - end từ dữ liệu lưới sang mô hình CAD

- Hỗ trợ cho mọi quy trình thiết kế ngược, đưa ra các ghi chú thiết kế (việc lấy racác tham số thiết kế) hoặc tạo ra bản sao chính xác

- Tối ưu hóa tức thì dữ liệu lưới cho các hướng sử dụng RP, CAM, CAE và pháttriển ảo

- Khả năng mô hình hóa với độ tinh vi cao nhưng vẫn tận dụng các feature mô

hình hóa khối và bề mặt quen thuộc

- Khả năng tinh chỉnh dữ liệu lưới để tạo các lưới chất lượng cao

- Chỉ cần nhấn một nút để chuyển nhanh sang các ứng dụng kiểm tra & phân tíchthiết kế

- Tự động chia lại lưới cho việc tạo ra các mô hình chức năng CAE,Scan-to- CAE 2.5.2 Các chế độ làm việc của Rapid form XOR

XOR có 6 chế độ làm việc(mode) Mỗi một chế độ có các kiểu tạo ra hiệu chỉnh

hoặc hiệu chỉnh riêng của mình.ảnh dưới đây sẽ chỉ cho ta thấy các chế độ

Hình 2.10: Các chế độ làm việc của Rapid Form XOR

- Mesh (lưới): Trong chế độ Mesh, ta có thể hàn đầy các phần không hoàn chỉnh của dữ liệu dạng lưới bằng công cụ Heal Wizard Fix Normal,Fill Holes, làm mịn bề mặt với công cụ Smooth, giảm lưới điểm Decimate, làm trơn toàn bộ dữ liệu Enhance, tối ưu hóa dữ liệu lưới Optimize Mesh và các công cụ khác Bạn cũng xó thể hiệu chỉnh các biên dạng,tái tạo các lưới tam giác cho FEM, RP hoặc Machining, XOR có thêm nhiều chức năng để tạo ra các dữ liệu hoàn chỉnh Hay cho phép tinh chỉnh lại bề mặt lưới,tối ưu hóa lưới trước khi sử lý thành dạng solid hay surface

- Region group (nhóm, phân vùng): Trong chế độ Region group, ta có thể phân

vùng dữ liệu Các miền được nhóm lại bằng cách phân tích bề mặt của dữ liệu lưới, cácvùng đó được dùng để tạo ra các mặt, hình tham chiếu và v.v

- Mesh Sketch (lưới phác thảo): Trong chế độ Mesh Sketch, ta có thể lấy ra

thông tin các bộ phận và tạo ra phác thảo từ các đoạn của dữ liệu lưới Các phác thảo

đó được dùng để tạo ra các khối đặc hoặc các bề mặt của chi tiết

- Sketch (bản phác thảo): Trong chế độ Sketch Mode, ta có thể vẽ đường thẳng, cung, đường cong, vẽ tròn mép mà không cần dữ liệu mới Có thể dùng Sketch như là

môđun CAD của các phần mềm khác

- 3D Mesh Sketch (phác thảo lưới 3D): Trong chế độ 3D Mesh Sketch ta có thể

vẽ các mô hình 3D trên khoảng không, chính ra các phần tử chi tiết hoặc

tạo ra các đường giao tuyến giữa các vật thể Các đường giao tuyến đó có thể dùng đểtạo lên các mặt hay khối đặc

2.5.3 Quá trình sử dụng phần mềm XOR trong xử lý dữ liệu scan, xây dựng mô hình CAD cho chi tiết mẫu quét

2.5.3.1 Phân tích mô hình

- Dữ liệu thu được dạng thô có nhiều khuyết tật ta sẽ chỉnh sửa, tối ưu dữ liệu vàphân vùng trước khi dựng mô hình CAD Mô hình có dạng khối nên ta sẽ tạo khối trụ baokín chi tiết sau đó căn cứ dữ liệu lưới ta

dựng các bề mặt, các khối Extrude từ các phác thảo Dùng các mặt , các khối này ta

cắt hoặc ghép, lấy đối xứng tạo thành chi tiết

- Qúa trình sử lý dữ liệu số hóa được thực hiện như sau :

2.5.3.2 Xử lý lưới dữ liệu (Mesh Editing)

- Nhập mô hình quét: Từ màn hình làm việc, họn Insert/Import, rồi lấy mô hình từ

vị trí đã đặt Nhấn đúp chuột vào mô hình rồi vào chế độ Mesh bằng cách ấn vào biểu

tượng trên Tool bar hoặc nhấn Tool/Mesh tool, xuất hiện các biểu tượng trên Tool bar Dùng các công cụ này để làm sạch bề mặt lưới( tính năng của các dụng cụ đã được trình bày trong phần Mesh

Hình 2.11: Các công cụ xử lý dữ liệu

- Tùy từng file quét mà chúng ta sử dụng các công cụ cho thích hợp trong

mẫu quét này em dùng một vài tính năng công cụ như :

+ Tìm lại dữ liệu điểm mà dữ liệu tam giác chồng chéo lên nhau và xóa bỏ

phần đó đi bằng công cụ Fend Defech

+ Tự động tìm các dữ liệu rời rạc và liên kết chúng lại với nhau Healing

Wizard

+ Làm bóng các bề mặt Smooth

+ Giảm số lượng lưới tam giác Decimate

+ Tối ưu hóa dữ liệu lưới Optimize Mesh

Hình dưới đây thể hiện kết quả của của các công cụ xử lý dữ liệu sau khi

quét

Hình 2.12: Xử lý dữ liệu quét 2.5.3.3 Phân mảng vùng dữ liệu (Region Group)

Kích hoạt biểu tượng Region Group trên Task bar hoặc theo đường dẫn Tool/ Region Tools, rên Tool bar xuất hiện các biểu tượng sau, tương ứng với các công cụ

cho việc phân vùng :

Để phân vùng tự động ta chọn (Auto segment)

Hình 2.13: Phân vùng tự động

2.5.3.4 Xây dựng hoàn chỉnh mô hình CAD

- Bước 1: Tạo trục cho chi tiết

Trình đơn : Kích chọn biểu tượng (Ref.Pector)

Hình 2.14: Tạo trục cho chi tiết

- Bước 2: Tạo điểm làm việc

Trình đơn : Kích chọn biểu tượng (Ref.Point)

Hình 2.16: Tạo điểm làm việc

- Bước 3: Tạo mặt phẳng làm việc

Trình đơn : Kích chọn biểu tượng (Ref.Plane)

Hình 2.17: Tạo mặt phẳng đi qua điểm và trục của chi tiết

Hình 2.18: Tạo mặt phẳng làm việc

- Bước 4: Tạo khối phần thân chi tiết

+ Sử dụng các câu lệnh trong Mesh Sketch để tạo biên dạng Skecth

Hình 2.19: Tạo biên dạng Skecth cho phần thân chi tiết

+ Tạo khối tròn xoay bằng lệnh Ref.Revolve

Hình 2.18: Phần thân chi tiết

- Bước 5: Tạo khối trụ phần lỗ

+ Tạo biên dạng Skecth

Hình 2.20: Tạo biên dạng Skecth + Tạo khối tròn xoay bằng lệnh Extrude

Hình 2.21:Tạo khối phần lỗ chi tiết

- Bước 6: Cắt rãnh trên thân chi tiết

+ Tạo mặt phẳng làm việc bằng lệnh Ref.Plane

Hình 2.22: Tạo mặt phẳng làm việc

+ Tạo biên dạng Skecth

Hình 2.23: Tạo biên dạng Skecth cho phần rãnh trên thân chi tiết

+ Cắt rãnh bằng lệnh Extrude

Hình 2.24: Cắt rãnh trên thân chi tiết

- Bước 7: Tương tự cắt tạo hình chi tiết bằng lệnh Extrude

Hình 2.25: Tạo biên dạng Skecth Hình 2.26: Cắt tạo hình

Hình 2.27: Tạo biên dạng Skecth Hình 2.28: Cắt tạo hình

- Bước 8: Cắt tạo lỗ trụ bằng lệnh Extrude

+ Tạo biên dạng Skecth

Hình 2.29: Tạo biên dạng Skecth

+ Cắt rãnh bằng lệnh Extrude

Hình 2.30: Cắt phần lỗ chi tiết

- Bước 9: Sử dụng các lệnh Mesh fit, Trim surface, Cut, Fillet để hoàn thiện

chi tiết

Hình 2.31: Tạo mặt cắt

Hình 2.32: Cắt hoàn thiện chi tiết

Hình 2.33: Chi tiết hoàn thiện

2.5.4 Đánh giá sai số giữa mô hình CAD đã thiết kế với dữ liệu số hóa

- Sai số giữa mô hình CAD thiết kế lại với số liệu số hóa - đám mây điểm:

 RE có thể lấy được 1 cách dễ dàng nhờ công cụ trong XOR đó là Accuracy

Analyzer (TM) Công cụ này sẽ đối chiếu mô hình CAD đã thiết kế với mô hình

đám mây điểm cơ sở để đưa ra sai số cụ thể cho chi tiết ở từng thời điểm, từng bề mặt,góc cạnh Sai số này được thể hiện trực tiếp bằng màu sắc trên mô hình CAD đã thiết

kế với dung sai người thiết kế lựa chọn Người thiết kế có thể thấy được những phần,những vùng nào có sai số không nằm trong vùng sai số cho phép để điều chỉnh thiết kếlại, sửa lại trên mô hình CAD

- Để sử dụng công cụ này ta kích chuột phải lên thanh công cụ Tool Bar kích chọn Accuracy Analyzer (TM)

Để đưa ra bảng màu dung sai cho mô hình CAD đã thiết kế ta kích chọn vào tùy mục

Deviation trong phần Type Phần mềm sẽ tính toán đưa ra các màu dung sai cho mô

hình CAD theo bản đồ màu

Hình 2.27 : Đánh giá sai số giữa mô hình CAD đã thiết kế với dữ liệu số hóa

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐÚC ÁP LỰC

3.1 Giới thiệu về đúc áp lực

3.1.1 Khái niệm:

Đúc là một quá trình công nghệ bằng cách nấu chảy kim loại và tạo hình sảnphẩm, kim loại lỏng đợc rót vào khuôn có hình dạng sản phẩm, sau khi kim loại kếttinh trong khuôn ta thu đợc vật đúc có hình dáng kích thớc nh khuôn đúc đã thiết kế

3.1.2 Phân loại:

Đúc có những phơng pháp sau: đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại,

đúc dới áp lực thấp, đúc dới áp lực cao, đúc ly tâm, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúctrong khuôn vỏ mỏng, đúc liên tục v.v

Hình 3.1: Sơ đồ phân loại phơng pháp đúc

- Đúc trong khuôn kim loại: Đúc trong khuôn kim loại là công nghệ sử dụng khuôn

đúc làm bằng thép hoặc gang, thay cho khuôn sử dụng bằng vật liệu phi kim loại nh cát

- đất sét

- Đúc áp lực thấp:

+ Đúc áp lực thấp là công nghệ đúc trong khuôn kim loại, thực hiện trên thiết bịriêng biệt, trong đó, dới áp lực nén hay lực hút chân không kim loại lỏng đợc đa vàolòng khuôn và đông đặc Ap lực nén khoảng từ 6 — 15 atm Loại máy đúc áp lực thấp

có thể vận hành bằng tay, bán tự động hoặc tự động, đợc dùng để đúc kim loại cónhiệt độ nóng chảy thấp< 450˚C (nh− thiếc, chì, kẽm); khi đúc những kim loại

có điểm chảy Tnc > 450˚C thì giữa thành xilanh và pittông tạo thành một màng oxyt

dễ làm cho máy bị tắc Khuyết điểm của máy này là hệ thống pittông xilanh chóngmòn

Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ đúc áp lực thấp

+ Lĩnh vực sử dụng đúc áp lực thấp: Đúc các chi tiết lớn (từ vài chục cân trở lên)bằng hợp kim nhôm, đồng, Mg, Sn nh các bánh xe ô tô, máy bay, …

- Đúc áp lực cao:

+ Đúc áp lực cao là công nghệ đúc trong khuôn kim loại, trên máy đúc áp lực.

Kim loại lỏng dới áp lực cao đợc phun điền đầy lòng khuôn và đông đặc dới tác dụngcủa áp lực (khoảng từ 100 - 200 atm) do khí nén và dầu ép trong xilanh tạo ra

+ Máy đúc áp lực cao gắn 2 nửa khuôn, nửa khuôn tĩnh và nửa khuôn động Bắt

đầu chu trình đúc nửa khuôn động đóng lại Cánh tay Robot rót kim loại lỏng đã địnhlợng vào buồng ép qua lỗ rót trên xilanh ép Sau khi rót, piston trong xilanh đẩy kimloại lỏng điền đầy hốc khuôn Khoảng thời gian điền đầy diễn ra chỉ khoảng phần trụcgiây với tốc độ hàng trăm m/s và áp suất từ vài trăm đến hàng ngàn at Áp suất đợcduytrì đến khi vật đúc đông đặc hoàn toàn Nửa khuôn động tách khỏi nửa khuôn tĩnh.Chốt đẩy tống vật đúc khỏi khuôn Chu trình đúc mới lại bắt đầu

Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ đúc áp lực cao

+ Các bớc tiến trình hoạt động bao gồm 7 bớc cơ bản:

1 Chuẩn bị khuôn; 2 Đóng khuôn; 3 Rót kim loại lỏng; 4 Pittong chuyển độngchậm (phase 1); 4 Pittong chuyển động nhanh tạo áp lực điền đầy kim loại lỏng vàolòng khuôn và giữ áp kết tinh; 6 Mở khuôn; 7 Lấy vật đúc khỏi lòng khuôn

+ Đúc áp lực cao có thể sử dụng máy ép buồng nguội Do kim loại đ ợc phun với

áp lực cao để điền đầy lòng khuôn, nên thời gian điền đầy nhanh, có thể tạo đợc chi tiếtthành mỏng đều Tất cả các tính chất của kim loại (tính chất nhiệt, cơ học, điện, từ )

đều bị thay đổi khi chịu tác dụng của áp lực Khi áp lực tăng, làm tăng nhiệt độ kimloại lỏng nên cần chú ý để xác định chế độ công nghệ chính xác

+ Lĩnh vực ứng dụng đúc áp lực cao: Đúc áp lực cao chủ yếu để sản xuất vật đúcbằng hợp kim nhôm, magiê, kẽm, đồng (có khối lợng vật đúc không lớn) Cũng có thểdùng công nghệ đúc áp lực cao để đúc thép và gang nhng rất ít vì nhiệt độ nóng chảy

và tỉ trọng của thép và gang rất lớn Đúc áp lực cao đúc đợc vật có thành mỏng(≥0,3mm), độ chính xác cao, chất lợng vật đúc tốt, năng suất cao

- Đúcly tâm:

+ Đúc ly tâm là rót kim loại lỏng vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm mà kim loạilỏng đợc phân bố đều theo bề mặt bên trong của khuôn hoặc điền đầy lòng khuôn đểtạo thành vật đúc

+ Lực ly tâm tác dụng vào kim loại lỏng tính theo công thức: P = m.r.w2

Qua công thức trên ta thấy khối lợng riêng m càng lớn, bán kính quay r càng lớn,vận tốc quay w càng lớn thì lực đúc ly tâm càng lớn.

Hình 3.4: Các phơng pháp đúc ly tâm

- Đúc ép bán lỏng:

+ Đúc ép bán lỏng là phơng pháp tạo hình sản phẩm bằng cách dùng lực ép, épkim loại ở trạng thái nửa rắn nửa lỏng, vào lòng khuôn, tại đó kim loại ở trạng thái có

tỷ lệ pha lỏng cao trên 50% Đúc bán lỏng là một hớng mới tạo khả năng giảm giáthành, tiết kiệm năng lợng và giảm ảnh hởng của môi trờng

độ thấp còn làm độ co ngót giảm, độ rỗ xốp giảm Mặt khác, kim loại kết tinh dới áplực, nên tổ chức mịn đặc hơn

+ Tổ chức hạt kim loại nhỏ mịn (do nguội nhanh) nêncơ tính tốt

+ Tiết kiệm đợc vật liệu làm khuôn và điều kiện lao động tốt

- Nhợc điểm:

+ Giá thành khuôn đắt nên chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối

+ Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên giảm khả năng điềnđầy của kim loại,

do đó khó đúc vật phức tạp và vật có thành mỏng

+ Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên khi đúc gang dễ bị hoá trắng

+ Khuôn, lõi bằng kim loại nên không có tính lún, ngăn trở sự co của kim loạinhiều làm cho vật đúc dễ nứt

+ Tuy có một số nhợc điểm nhng do có nhiều u điểm nên khuôn kim loại ngày nay

đợc dùng rất rộng rãi để đúc các vật bằng thép, gang, đồng, nhôm, magiê khi chế tạocác chi tiết nh ống dẫnkhí áp lực cao, secmăng, xilanh của bơm thuỷ lực, bàn là, van,pittông, biên, trục khuỷu, cam và những chi tiết khác

3.2.2 Đúc áp lực thấp hay đúc trong khuôn nóng

+ Năng suất rất cao (100 - 200 vật đúc/giờ).

- Nhợc điểm:

+ Không dùng đợc lõi cát nên hình dáng bên trong của vật đúc không đợc quáphức tạp

+ Không đúc đợc các chi tiết lớn (thờng < 5Kg)

+ Kim loại lỏng dẫn vào khuôn dới áp lực cao, tốc độ lớn nên làm khuôn maumòn

+ ít dùng để đúc kim loại đen vì nhiệt độ chảy của kim loại đen cao làm cho tuổibền khuôn giảm

+ Đúc dới áp lực dùng để chế tạo các chi tiết phức tạp, có độ bền cao nh các chitiết dùng trong quân sự, máy bay,

3.2.4 Đúc ly tâm:

- Ưu điểm:

+ Đúc đợc những chi tiết tròn xoay rỗng mà không cần ding lõi, do đó tiết kiệm

đ-ợc vật liệu và công làm lõi

+ Không cần ding hệ thống rót nên tiết kiệm đợc vật liệu đúc

+ Do tác dụng của lực ly tâm nên kim loại đợc điền đầ vào khuôn tốt, có thể đúc

đợc vật thành mỏng, vật có đờng gân hoặc có hình nổi mỏng Mạt khác do kim loại đợcdiền đầy tốt nên không cần hệ thống đậu ngót, tiết kiệm đợc kim loại đúc

+ vật đúc sạch do tạp chất, xỉ và phi kim loại nhẹ có lực ly tâm nhỏ nên khong bịlẫn vào vật đúc Tổ choc kim loại mịn chặt không bi rỗ co, rỗ khí

- Nhợc điểm:

+ Khuôn đúc cần có độ bền cao vi làm việc ở nhiệt độ cao, lực ly tâm, dức ép củakim loại lên thành khuôn lớn

+ Khó nhận đợc đờng kính lỗ bên trong vật đúc chính xác vì khó xác định đợc ợng kim loại rót vào khuôn chính xác

+ Vật đúc dễ bị thiên tích do trọng lợng riêng của các nguyên tố kim loại tronghợp kim khác nhau nên chịu lực ly tâm khác nhau Lợi dụng tính chất này có thể chếtạo vật đúc có nhiều lớp kim loại khác nhau

+ Do những đặc điểm trên nên hiện nay đúc ly tâm đợc ding rộng rãi để chế tạonhững chi tiết tròn xoay nh bạc, ống, xecmang và một số chi tiết fđịnh hình khác bằngthép, gang, kim loại màu và phi kim

phạm vi nhiệt độ kim loại ở trạngthái bán lỏng Nhng khi kim loại nóng chảy đợc rótvào khuôn kim loại lỏngbị nguội do sự truyền nhiệt qua khuôn và ra ngoài môi tr ờng.Quá trình truyền nhiệt này phụ thuộc vào nhiều yếu tố công nghệ Nhiệt độ khuôn,hình dáng kích thớc khuôn, thời gian rót kim loại, thời gian đóng khuôn, các yếu tố nàytuỳ thuộc điều kiện thiết bị và khả năng thao tác của công nhân.

3.3 Kết cấu máy đúc áp lực cao và một số sản phẩm:

3.3.1 Kết cấu máy đúc áp lực cao

Kết cấu máy đúc áp lực cao cơ bản nh máy đúc áp lực thông thờng có các cơ cấuchính:

- Thân khung máy

- Giá máy cố định

- Giá máy di động

- Hệ thống Pittong - xilanh đóng mở khuôn

- Hệ thống xi lanh pittong ép phun kim loại lỏng

- Hệ thống thủy lực

- Hệ thống lấy vật đúc ra khỏi khuôn

- Hệ thống điều khiển điện

Máy đúc áp lực cao có bình tích áp Nitơ - Chất lỏngáp lực cao tạo áp lực phun kimloại lỏng vào lòng khuôn

Hình 3.6 Sơ đồ máy đúc áp lực cao

Hình 3.7: Máy đúc áp lực cao 3.3.2 Một số sản phẩm đúc áp lực cao:

- Sản phẩm đúc áp lực cao rất đa dạng về hình dáng và kết cấu, phục vụ trongnhiều lĩnh vực khác nhau nh chi tiết máy thiết bị điện, y tế ….Chúng đợc phân loạitheo nhóm nh sau:

+ Các sản phẩm có dạng ống

+ Các sản phẩm có dạng thanh, dạng càng

+ Các sản phẩm dạng tấm

+ Các sản phẩm dạng hộp, đây là dạng thờng gặp nhiều nhất.

- Các sản phẩm đục áp lực cao thờng có bề dày từ 0,8 - 10 mm, trên thực tế thờng ápdụng cho những sản phẩm có bề dày từ 2 - 6 mm sẽ cho chất lợng sản phẩm tốt nhất Vì bề dày càng lớn thì khả năng rỗ xốp càng cao, khi bề dày càng nhỏ thì khả năng

điền đầy càng kém do quá trình nguội nhanh