Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ

Tuy nhiên, do tính phức tạp cũng như qui mô lớn của bài toán xây dựng CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ nên trong nội dung của luận văn chỉ tập trung giải quyết vấn đề xây dựng C

TRỊNH TIẾN DŨNG

XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: CHẾ TẠO MÁY

HÀ NỘI - 2012

TRỊNH TIẾN DŨNG

XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ CÔNG NGHỆ

CHUYÊN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS ĐÀO DUY TRUNG

MỤC LỤC Trang

Trang phụ bìa……….……… 1

Mục lục……… 2

LỜI CAM ĐOAN………

LỜI CẢM ƠN… ………

5 6 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT……… 7

DANH MỤC CÁC BẢNG……… 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ……… 10

MỞ ĐẦU……… 11

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CAD/CAM/CNC VÀ CSDL PHỤC VỤ QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ CÔNG NGHỆ………… 15

1.1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CAD/CAM/CNC……… 15

1.1.1 Giới thiệu về CAD/CAM ……….……… 15

1.1.2 Đối tượng phục vụ của CAD/CAM……… … 16

1.1.3 Vai trò của CAD/CAM trong chu kỳ sản xuất… ……… … 18

1.1.4 Chức năng của CAD……… … 19

1.2 QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ CÔNG NGHỆ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH ……… ……… 20

1.2.1 Các nhiệm vụ chính của quá trình chuẩn bị công nghệ……… 20

1.2.2 Vị trí và vai trò của CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ ……… 23

1.3 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ CÔNG NGHỆ……… …… ……… 25

1.3.1 CSDL trong các hệ thống tự động hóa quá trình chuẩn bị công nghệ.…… 26

1.3.2 CSDL phục vụ quá trình thiết kế cơ khí.………… 27

1.4 BÀI TOÁN XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUÁ TRÌNH CHUẨN

BỊ CÔNG NGHỆ….……… … ………… 28

1.4.1 Các loại dữ liệu phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ 28

1.4.2 Vấn đề tham số hóa dữ liệu thuộc tính ………… 33

1.4.3 Đặc điểm của CSDL đồ họa - thuộc tính

1.4.4 Nội dung bài toán xây dựng CSDL đồ họa-thuộc tính

33 36 1.5 LỰA CHỌN MÔ HÌNH CSDL ĐỒ HỌA-THUỘC TÍNH 37

1.5.1 Mô hình CSDL quan hệ 37

1.5.2 Mô hình CSDL hướng đối tượng 39

CHƯƠNG II XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỂ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT KHI ỨNG DỤNG HỆ SỐ TÍNH GIA CÔNG CỦA VẬT LIỆU 42

2.1 KHÁI QUÁT VỀ TÍNH GIA CÔNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÍNH GIA CÔNG CỦA VẬT LIỆU ……… ………… 42

2.1.1 Khái quát về tính gia công của vật liệu ……… 42

2.1.2 Đánh giá tính gia công và xếp nhóm vật liệu theo tính gia công… 44 2.2 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐÁNH GIÁ TÍNH GIA CÔNG CỦA VẬT LIỆU ……… 46

2.2.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu để đánh giá tính gia công của vật liệu cho các phương pháp gia công cắt gọt bằng dao có lưỡi (tiện, phay)……… ……… 47

2.2.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu để đánh giá tính gia công của vật liệu cho các phương pháp gia công bằng khoan (khoét, doa, cắt ren bằng taro) 59

CHƯƠNG III XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỂ XÁC ĐỊNH CHẾ

ĐỘ CẮT KHI ỨNG DỤNG HỆ SỐ TÍNH GIA CÔNG

CHO CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KHI ỨNG DỤNG HỆ SỐ

TÍNH GIA CÔNG CỦA VẬT LIỆU 81

3.2.1 Phương pháp gia công tiện……… 81

3.2.2 Phương pháp gia công phay ……… ……… 88

3.2.3 Phương pháp gia công khoan, khoét, doa……… ………… 97

CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG CƠ SỞ DỮ LIỆU THUỘC TÍNH VÀO THỰC TIỄN………… ……… 105

4.1 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CSDL THUỘC TÍNH ……… 105

4.1.1 Xây dựng CSDL các nhóm vật liệu   105

4.1.2 Xây dựng CSDL thuộc tính tham số 106

4.2 CÁCH SỬ DỤNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐÃ TẠO LẬP ….………… 107

4.2.1 Bản chất của cơ sở dữ liệu……… 107

4.2.2 Yêu cầu để xây dựng được cơ sở dữ liệu……… ………… 108

4.2.3 Hướng dẫn sử dụng cơ sở dữ liệu……….……… 109

KẾT LUẬN CHUNG ……… 113

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ……… 115

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn thạc sĩ: “Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ” được thực hiện bởi tác giả Trịnh Tiến Dũng - học viên lớp Cao học công

nghệ chế tạo máy khóa 2009, cùng với sự hướng dẫn, giúp đỡ của TS Đào Duy Trung – Viện nghiên cứu cơ khí

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Tất cả các kết quả đạt được chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

LỜI CẢM ƠN

Công trình này được thực hiện và hoàn thành tại trường Đại học Bách khoa

Hà Nội Để hoàn thành công trình này tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới:

- TS Đào Duy Trung là thầy đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi xác định phương hướng nghiên cứu và xây dựng nội dung của luận văn trong suốt quá trình nghiên cứu

- Công ty ứng dụng tin học đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi học tập, bổ sung nâng cao trình độ trong lĩnh vực ứng dụng công nghệ thông tin cũng như là hoàn thành nội dung nghiên cứu

- Khoa cơ khí chế tạo Trường Cao đẳng Nghề Việt – Đức Vĩnh phúc đã tạo điều kiện để tôi làm thực nghiệm đề tài nghiên cứu của mình tại trung tâm thực hành công nghệ cao CNC của trường

- Bộ môn Chế tạo máy cũng như các thầy giáo trong Viện cơ khí – Trường Đại học Bách khoa Hà nội đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Hà nội, ngày 20 tháng 03 năm 2012

Tác giả luận văn

Trịnh Tiến Dũng

7 KHH QTSX: Kế hoạch hóa quá trình sản xuất

8 TĐH KHH QTSX: Tự động hóa kế hoạch hóa quá trình sản xuất

9 TĐH KTCL: Tự động hóa kiểm tra chất lượng

10 TBĐK: Thiết bị điều khiển

11 BĐ: Biểu đồ

12 NVL KT: Nguyên vật liệu kỹ thuật

13 CAPP: Tự động hóa quá trình thiết kế công nghệ

14 CAQ: Kiểm tra chất lượng sản phẩm

15 CNC: Máy công cụ điều khiển số

16 CSDL: Cơ sở dữ liệu

17 CSDL CAD/CAM: CSDL phục vụ quá trình CAD/CAM

18 CSDL CBCN: CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ

19 HQT CSDL: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

20 HĐT: Hướng đối tượng

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 Lượng chạy dao tiện thô mặt ngoài và tiện cắt đứt bằng

dao thép gió và dao hợp kim cứng, mm/vòng 29

2 Bảng 2.1 Vật liệu mẫu thí nghiệm họ thép 48

3 Bảng 2.2 Vật liệu mẫu thí nghiệm họ gang 48

4 Bảng 2.3 Số liệu đo de 6 lần cho các mẫu vật liệu 50

5 Bảng 2.4 Vật liệu mẫu chuẩn cho các họ vật liệu 52

6 Bảng 2.5 Kết quả tính Ve; Vet; K của các mẫu vật liệu 53

7 Bảng 2.6 Hệ số tính gia công cho các nhóm vật liệu 54

8 Bảng 2.7 Giá trị hệ số tính gia công K với từng nhóm vật liệu 54

9 Bảng 2.8 Kết quả thí nghiệm đánh giá tính gia công của vật liệu 55

10 Bảng 2.9 Ký hiệu vật liệu thép ở một số nước 56

11 Bảng 2.10 Ký hiệu vật liệu gang của Việt Nam, Liên Xô, Tiệp Khắc 57

12 Bảng 2.11 Đặc tính của mẫu thí nghiệm – Phương pháp Khoan 59

13 Bảng 2.12 Kết quả đo lực và mô men khi khoan 60

14 Bảng 2.13 Hệ số tính gia công theo chỉ tiêu lực và mô men cắt 61

15 Bảng 2.14 So sánh hệ số tính gia công với Liên Xô 62

16 Bảng 2.15 So sánh hệ số tính gia công với Tiệp Khắc 62

17 Bảng 2.16 So sánh hệ số tính gia công với Liên Xô và Tiệp Khắc 62

18 Bảng 3.1 Phân nhóm vật liệu cho phương pháp Tiện, Phay, Khoan 68

19 Bảng 3.2 Nhóm vật liệu chuẩn đối với các phương pháp gia công 68

20 Bảng 3.3 Nhóm vật liệu chuẩn đối với các phương pháp gia công 68

21 Bảng 3.4 Bảng cân ngang ký hiệu vật liệu giữa các nước 69

22 Bảng 3.5 Xếp nhóm vật liệu theo tính gia công 74

23 Bảng 3.6 Giá trị các hằng số và số mũ tính tốc độ cắt khi tiện 84

25 Bảng 3.8 Các hằng số và số mũ tính tốc độ cắt khi phay 91

26 Bảng 3.9 Hệ số khi điều kiện làm việc thay đổi 94

27 Bảng 3.10 Giá trị các hằng số và số mũ tính vận tốc cắt khi khoan 102

28 Bảng 3.11 Giá trị các hằng số và số mũ tính vận tốc cắt khi doa 102

29 Bảng 3.12 Hệ số khi điều kiện làm việc và vật liệu thay đổi 103

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ

2 Hình 1.2 Sơ đồ chu kỳ sản xuất khi dùng CAD/CAM 17

3 Hình 1.3 Sơ đồ tự động hóa thiết kế quy trình công nghệ trong

sản xuất cơ khí với sự trợ giúp của máy tính 20

4 Hình 1-4 Vai trò của CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công

nghệ trong quá trình hình thành sản phẩm 23

5 Hình 1-5 Sơ đồ tổ chức CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công

8 Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm đánh giá tính gia công vật liệu bằng

phương pháp tiện mặt đầu 46

9 Hình 3.1 Sơ đồ khối chương trình tính chế độ cắt khi tiện 83

10 Hình 3.2 Sơ đồ khối chương trình tính chế độ cắt khi phay 90

11 Hình 3.3 Sơ đồ khối chương trình tính chế độ cắt khi khoan 101

12 Hình 4-1 Những thông tin chung về ký hiệu vật liệu  105

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ, cơ khí chế tạo máy đã có những bước phát triển đáng kể Khi mới ra đời với những máy móc, thiết bị gia công thô sơ, kết quả và chất lượng của quá trình gia công phụ thuộc nhiều vào khả năng và sức lao động của con người, hiện nay đã được thay thế bằng những máy móc hiện đại (máy CNC), quá trình sản xuất là một quá trình khép kín

và tự động hoàn toàn từ khâu chuẩn bị gia công đến khâu tạo ra sản phẩm cuối cùng (CAD/CAM/CNC), làm cho quá trình sản xuất đạt năng suất cao, chất lượng tốt Mặt khác xét trong khuôn khổ hệ thống đào tạo Nghề thì hiện nay cơ khí Cắt gọt kim loại cùng với Cơ điện tử, Điện tử, và Công nghệ thông tin là một trong 4 nghề trọng điểm thuộc chương trình mục tiêu Quốc gia giai đoạn 2011 – 2015 Điều này

đã khẳng định cơ khí chế tạo máy nói chung và Cắt gọt kim loại nói riêng đóng một vai trò quan trọng và không thể thiếu đối với sự phát triển của xã hội

Khi dây chuyền, tổ hợp đã linh hoạt hóa nhờ việc đầu tư sử dụng các máy CNC, vấn đề tiếp theo là cần phải rút ngắn giai đoạn chuẩn bị sản xuất, đặc biệt là quá trình chuẩn bị công nghệ cho sản xuất cơ khí Đối với trình độ sản xuất cơ khí còn khá phổ biến là sử dụng công cụ sản xuất thông thường (không điều khiển NC hoặc CNC) như ở nước ta thì thời gian chuẩn bị công nghệ còn đặc biệt kéo dài Hiện nay, để rút ngắn thời gian chuẩn bị công nghệ, người ta đã xây dựng và áp dụng các hệ thống tự động hóa chuẩn bị công nghệ với sự trợ giúp của máy tính Trong các hệ thống tự động hóa chuẩn bị công nghệ đó CDSL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ là một cấu thành quan trọng, nó góp phần lựa chọn phương án công nghệ tối ưu cũng như rút ngắn thời gian của quá trình chuẩn bị công nghệ Các thông tin CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ về:

● Tiêu chuẩn dung sai, sai lệch hình dáng, sai lệch vị trí và nhám bề mặt

● Tiêu chuẩn về chế độ cắt

● Các qui trình công nghệ chuẩn

● Định mức kinh tế kỹ thuật, đơn giá

● Tài liệu kỹ thuật

● Thông tin thị trường

Là các thông tin quan trọng và cần thiết để phục vụ cho quá trình chuẩn bị công nghệ Cho nên, việc nghiên cứu tìm ra giải pháp xây dựng CDSL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ phù hợp với trình độ phát triển khoa học, thực tiễn của nền sản xuất và đặc biệt là ứng dụng thành tựu của khoa học công nghệ thông tin đang

là nhu cầu cấp thiết

Để đáp ứng được yêu cầu của sản xuất nhằm đạt được mục tiêu chiến lược phát triển của Nhà nước về Nghề Cắt gọt kim loại, hòa nhập được với sự phát triển

về cơ khí chế tạo của các nước trên thế giới, Việt Nam cần phải khai thác và sử dụng hiệu quả đối với các máy móc thiết bị cơ khí hiện có, tạo ra được những sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng cũng như số lượng từ các máy cắt gọt kim loại Điều này cần phải xét đến nhiều yếu tố nhưng quan trọng và không thể thiếu đó là xác định được các thông số chế độ cắt một cách chính xác và nhanh nhất Đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng CSDL, sự phát triển của công nghệ thông tin lại càng có thế mạnh, nhất là khi mà khối lượng dữ liệu cần phải xử lý nhiều và do tính phức tạp của dữ liệu nên tầm bao quát của một người bình thường khó quản lý được hết được như trong quá trình chuẩn bị công nghệ sản xuất cơ khí

Để khắc phục khó khăn trên nhằm đưa ra cách để xác định được chế độ cắt một cách nhanh và chính xác nhất cho tất cả các loại vật liệu ứng với các phương

pháp gia công cụ thể, tôi đã chọn đề tài “Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ”nhằm đạt được giải pháp xây dựng CSDL một cách khoa học, hiệu quả và phù hợp với thực tế sản xuất cơ khí, đồng thời có thể dễ dàng đưa vào

áp dụng và mang lại hiệu quả kinh tế cao Ngoài ra, việc xây dựng CSDL phục vụ cho quá trình chuẩn bị công nghệ là bước đầu để tiến tới xây dựng hệ thống tự động hóa quá trình chuẩn bị công nghệ sao cho phù hợp với trình độ phát triển sản xuất

của Việt Nam Vì thế, việc xây dựng CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ đang là đề tài rất thiết thực, cấp thiết với thực tế sản xuất của ngành cơ khí chế tạo máy

Tuy nhiên, do tính phức tạp cũng như qui mô lớn của bài toán xây dựng CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ nên trong nội dung của luận văn chỉ tập trung giải quyết vấn đề xây dựng CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ với dữ liệu

là thuộc tính (thông số) gọi tắt là CSDL thuộc tính Đặc biệt chú trọng tới vấn đề nhập dữ liệu để xác định các thông số chế độ cắt khi xây dựng CSDL các chi tiết, cụm máy tiêu chuẩn (CSDL máy, dụng cụ, đồ gá…) cũng như là các thành phần kết cấu cơ bản hình thành nên chi tiết gia công

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

• Về mặt lý thuyết: Tìm hiểu các phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ

liệu phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ trên thế giới và trong nước Qua

đó đánh giá và xác định phương hướng nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu

chế độ cắt cho phương pháp gia công tiện, phay CNC

• Về mặt thực tiễn: Sử dụng kết quả nghiên cứu tính gia công để thực hiện

xây dựng cơ sở dữ liệu xác định chế độ cắt bằng tra bảng và sử dụng cơ sở

dữ liệu xây dựng được phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ

Đề tài tập trung nghiên cứu và giải quyết các vấn đề sau:

• Phân tích đánh giá tình hình nghiên cứu xây dựng CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ và qua đó giới hạn phạm vi cần nghiên cứu

• Nghiên cứu khảo sát các mô hình CSDL và các CSDL hiện đang được sử dụng cho các dữ liệu đồ họa-thuộc tính và qua đó đã chọn mô hình CSDL hướng đối tượng và CSDL để xây dựng CSDL đồ họa-thuộc tính

• Xây dựng được một phần mềm tra cứu chế độ cắt dựa trên ngôn ngữ chủ VISUA STUDIO 2010

• Ứng dụng kết quả nghiên cứu thông qua các môđun chương trình được tạo lập vào thực tiễn xây dựng CSDL xác định các thông số chế độ cắt nhằm mục đích phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ

Với đề tài này chúng ta có thể xác định chế độ cắt cho tất cả các loại vật liệu kim loại và phi kim loại đối với tất cả các phương pháp gia công cắt gọt Như vậy đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài tương đối rộng nhưng do những luận chứng mà bản thân tôi nghiên cứu chỉ đủ để xây dựng được cơ sở dữ liệu xác định chế độ cắt bằng tra bảng cho 02 họ vật liệu chính trong ngành cơ khí là gang và thép ứng với 03 phương pháp gia công cơ bản là tiện, phay, khoan

Toàn bộ nội dung của luận văn bao gồm 04 chương nội dung chính:

- Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật CAD/CAM/CNC và CSDL phục vụ

quá trình chuẩn bị công nghệ

- Chương 2: Xây dựng cơ sở dữ liệu để xác định hệ số tính gia công của

vật liệu

- Chương 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc tính xác định chế độ cắt khi

ứng dụng hệ số tính gia công của vật liệu (Có phần mềm và

nội dung chương trình của việc xây dựng phần mềm viết bằng ngôn ngữ VISUA STUDIO 2010 kèm theo)

- Chương 4: Ứng dụng cơ sở dữ liệu thuộc tính (xác định chế độ cắt) vào

thực tiễn

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CAD/CAM/CNC VÀ CSDL PHỤC VỤ

QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ CÔNG NGHỆ

1.1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CAD/CAM/CNC

1.1.1 Giới thiệu về CAD/CAM

Thiết kế và chế tạo có sự tham gia của máy vi tính (CAD/CAM) thường được trình bày gắn liền với nhau Thật vậy, hai lĩnh vực ứng dụng tin học trong ngành cơ khí chế tạo này có nhiều điểm giống nhau bởi chúng đều dựa trên cùng các chi tiết cơ khí và sử dụng dữ liệu tin học chung: đó là các nguồn đồ thị hiển thị và dữ liệu quản lý

Thực tế, CAD và CAM tương ứng với các hoạt động của hai quá trình hỗ trợ cho phép biến một ý tưởng trừu tượng thành một vật thể thật Hai quá trình

này thể hiện rõ trong công việc nghiên cứu và triển khai chế tạo

Xuất phát từ nhu cầu cho trước, việc nghiên cứu đảm nhận thiết kế một

mô hình mẫu cho đến khi thể hiện trên bản vẽ biễu diễn chi tiết Từ bản vẽ chi

tiết, việc triển khai chế tạo đảm nhận lập ra quá trình chế tạo các chi tiết cùng

các vấn đề liên quan đến dụng cụ và phương pháp thực hiện

Hai lĩnh vực hoạt động lớn này trong ngành chế tạo máy được thực hiện liên tiếp nhau và được phân biệt bởi kết quả của nó

• Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình chiếu khác nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức năng Các phần mềm CAD là các dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu và được chia thành hai loại: Các phần mềm thiết kế và

các phần mềm vẽ

• Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí Trong CAM không

nhau có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hoá đồ gá và dụng cụ cắt nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cơ khí

Nhằm khai thác các công cụ hữu ích, những ứng dụng tin học trong chế tạo không chỉ hạn chế trong các phần mềm đồ hoạ hiển thị và quản lý mà còn sử dụng việc lập trình và điều khiển các máy công cụ điều khiển số, do vậy đòi hỏi khi thực hiện phải nắm vững các kiến thức về kỹ thuật gia công

Trong chế tạo, việc sử dụng các dữ liệu tin học phải lưu ý đến nhiều mối quan hệ ràng buộc Các ràng buộc này nhiều hơn trong thiết kế Việc cắt gọt vật liệu trên một máy công cụ điều khiển số hay một máy công cụ vạn năng thông thường là như nhau, trong hai trường hợp vật liệu không thay đổi về tính chất

Trong khi đó các dữ liệu tin học có trong môi trường công nghiệp cũng

có trong các xưởng gia công Các nguồn dữ liệu này cải thiện kỹ thuật chế tạo, chuyển đổi phương pháp và dẫn đến thay đổi quan trọng trong các công việc hoàn thành khi lập qui trình công nghệ cũng như trên vị trí làm việc Ngoài công việc cho phép điều khiển số các nguyên công gia công, việc thiết lập các dữ liệu tin học mang lại nhiều sự cải thiện về kết cấu liên quan đến cấu trúc máy

và đồ gá, các phương pháp chế tạo và kiểm tra sản phẩm, thiết kế dụng cụ cắt

và các cơ cấu tự động khác Mặt khác, các ứng dụng tin học này cũng cho phép khai thác tốt hơn các khả năng mới của máy và dụng cụ

1.1.2 Đối tượng phục vụ của CAD/CAM

Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo theo công nghệ tiên tiến là liên kết các thành phần của qui trình sản xuất trong một hệ thống tích hợp điều khiển bởi máy tính điện tử (Computer Integrated Manufacturing - CIM)

Các thành phần của hệ thống CIM được quản lý và điều hành dựa trên cơ

sở dữ liệu trung tâm với thành phần quan trọng là các dữ liệu từ quá trình CAD

Kết quả của quá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu để thực hiện phân tích kỹ thuật, lập qui trình chế tạo, gia công điều khiển số mà chính là dữ liệu

điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số như các loại máy công cụ, người máy, tay máy công nghiệp và các thiết bị phụ trợ khác

Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò quan trọng trong việc hình thành bất kỳ một sản phẩm cơ khí nào

Công việc này bao gồm:

- Chuẩn bị thiết kế (thiết kế kết cấu sản phẩm, các bản vẽ lắp chung của sản phẩm, các cụm máy )

- Chuẩn bị công nghệ (đảm bảo tính năng công nghệ của kết cấu, thiết lập qui trình công nghệ)

- Thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ và dụng cụ phụ

- Kế hoạch hoá quá trình sản xuất và chế tạo sản phẩm trong thời gian yêu cầu

Hiện nay, qua phân tích tình hình thiết kế ta thấy rằng 90% thời lượng thiết kế là để tra cứu số liệu cần thiết mà chỉ có 10% thời gian dành cho lao động sáng tạo và quyết định phương án, do vậy các công việc trên có thể thực hiện bằng máy tính điện tử để vừa tiết kiệm thời gian vừa đảm bảo độ chính xác và chất lượng

CAD/CAM là lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết

kế và chế tạo trong đó máy tính điện tử được sử dụng để thực hiện một số chức năng nhất định

CAD/CAM tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai dạng hoạt động: Thiết kế và Chế tạo

Tự động hoá thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp

người kỹ sư thiết kế, mô phỏng, phân tích và tối ưu hoá các giải pháp thiết kế

Tự động hoá chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hoá, điều

khiển và kiểm tra các nguyên công gia công

1.1.3 Vai trò của CAD/CAM trong chu kỳ sản xuất

Hình 1.1- Sơ đồ chu kỳ sản xuất

Hình 1.2 - Sơ đồ chu kỳ sản xuất khi dùng CAD/CAM

Rõ ràng rằng CAD/CAM chi phối hầu hết các dạng hoạt động và chức

năng của chu kỳ sản xuất Ở các nhà máy hiện đại, trong công đoạn thiết kế và chế tạo, kỹ thuật tính toán ngày càng phát huy tác dụng và là nhu cầu không thể thiếu

1.1.4 Chức năng của CAD

Khác biệt cơ bản với qui trình thiết kế theo công nghệ truyền thống, CAD

cho phép quản lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số trong cơ sở dữ

liệu trung tâm, do vậy CAD có khả năng hỗ trợ các chức năng kỹ thuật ngay từ giai

đoạn phát triển sản phẩm cho đến giai đoạn cuối của quá trình sản xuất, tức là hỗ

trợ điều khiển các thiết bị sản xuất bằng điều khiển số

Hệ thống CAD được đánh giá có đủ khả năng để thực hiện chức năng yêu cầu hay không, phụ thuộc chủ yếu vào chức năng xử lý của các phần mềm thiết kế Ngày nay những bộ phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế và gia công khuôn mẫu có khả năng thực hiện được các chức năng cơ bản sau:

- Thiết kế mô phỏng hình học 3 chiều (3D) những hình dạng phức tạp

- Giao tiếp với các thiết bị đo, quét toạ độ 3D thực hiện nhanh chóng các chức năng mô phỏng hình học từ dữ liệu số

- Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cấu 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 suất, trường nhiệt độ, độ co rút vật liệu,

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

- Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ hoạ chuẩn

- Xuất dữ liệu đồ hoạ 3D dưới dạng tập tin STL để giao tiếp với các

nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể (đo quét toạ độ)

- Giảm đáng kể thời gian mô phỏng hình học bằng cách tạo mô hình hình học theo cấu trúc mặt cong từ dữ liệu số

- Chức năng mô phỏng hình học mạnh, có khả năng mô tả những hình dáng phức tạp nhất

- Khả năng mô hình hoá cao cho các phương pháp phân tích, cho phép lựa chọn giải pháp kỹ thuật tối ưu

1.2 QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ CÔNG NGHỆ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH

1.2.1 Các nhiệm vụ chính của quá trình chuẩn bị công nghệ

Trong sản xuất cơ khí chất lượng, độ tin cậy, độ bền và tính kinh tế của sản phẩm cơ khí không chỉ phụ thuộc vào sự hoàn thiện về mặt kết cấu mà còn phụ thuộc vào công nghệ chế tạo sản phẩm đó Trình độ công nghệ chế tạo thấp là một trong những điểm yếu làm cho chất lượng, độ tin cậy của sản phẩm cơ khí trong nước không cao Quá trình chuẩn bị công nghệ là một khâu quan trọng trong việc nâng cao chất lượng chế tạo sản phẩm cơ khí và được thể hiện qua sơ đồ sau:

Hình 1.3 Sơ đồ tự động hóa thiết kế quy trình công nghệ trong sản xuất cơ khí với

sự trợ giúp của máy tính Quá trình chuẩn bị công nghệ sản xuất là một dạng hoạt động sản xuất và

nó được triển khai nhằm giải quyết các nhiệm vụ chính sau:

• Đảm bảo công nghệ trong quá trình thiết kế sản phẩm

• Thiết kế qui trình công nghệ

• Thiết kế và chế tạo các phương tiện trang bị công nghệ

• Tổ chức và điều hành quá trình chuẩn bị công nghệ

Bắt đầu từ khi hình thành ý tưởng về sản phẩm, trong giai đoạn thiết kế sản

Trong giai đoạn thiết kế qui trình công nghệ cần thực hiện một số nội dung chính sau:

• Xác định nhiệm vụ chế tạo và dạng sản xuất

• Lựa chọn phương pháp tạo phôi trên cơ sở đánh giá tính kinh tế của các phương án khác nhau

• Chọn chuẩn công nghệ, đánh giá độ chính xác của sai số chuẩn và sai

Nhiệm vụ thiết kế các phương tiện trang bị công nghệ bao gồm: Tính toán lực kép; thiết kế đồ giá; lựa chọn và thiết kế các dụng cụ phụ trợ; chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của việc lựa chọn phương tiện trang bị công nghệ Việc thiết kế các phương tiện trang bị công nghệ cần được tiến hành dựa trên cơ sở sử dụng một cách tối đa các chi tiết chuẩn, chi tiết tiêu chuẩn và lắp ghép các môđun

Việc ứng dụng máy tính góp phần giải quyết nhanh, chính xác và đảm bảo chất lượng các nhiệm vụ nêu trên của quá trình chuẩn bị công nghệ Hiện nay, việc

sử dụng máy tính để trợ giúp quá trình chuẩn bị công nghệ đang tập trung theo hướng tự động hóa thiết kế qui trình công nghệ Cụ thể, tự động hóa thiết kế qui trình công nghệ bao gồm một số giai đoạn tiếp nối nhau: Xây dựng phương pháp luận thiết kế, xác định dữ liệu ban đầu và điều kiện của chúng để xây dựng thuật toán, thiết kế chương trình, lập trình, áp dụng

Để có thể tự động hóa quá trình thiết kế qui trình công nghệ cần có CSDL các qui trình công nghệ chuẩn thiết lập theo công nghệ gia công điển hình, công nghệ gia công nhóm hoặc công nghệ tổ hợp Đi theo chúng sẽ là CSDL máy, dụng

cụ, đồ gá và các trang bị công nghệ khác Việc xây dựng CSDL trợ giúp các công đoạn của quá trình chuẩn bị công nghệ là một thế mạnh của ngành công nghệ thông tin

Ngoài ra, ứng dụng của máy tính trợ giúp rất nhiều việc hoàn thành các bản

vẽ, hồ sơ tài liệu của quá trình chuẩn bị công nghệ

1.2.2 Vị trí và vai trò của CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ

Ta thấy rằng, quá trình chuẩn bị công nghệ được bắt đầu từ giai đoạn thiết

kế sản phẩm cho đến khi sản phẩm dược xuất xưởng Để thực hiện các nhiệm vụ trên của quá trình chuẩn bị công nghệ, CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ đóng một vai trò rất quan trọng Bắt đầu từ khi hình thành ý tưởng về sản phẩm, trong giai đoạn thiết kế sản phẩm CSDL giúp người thiết kế lựa chọn các giải pháp kết cấu và công nghệ phù hợp với sản phẩm cũng như là đảm bảo tính công nghệ của nó ngay trong quá trình thiết kế kỹ thuật Đặc biệt trong quá trình thiết kế qui trình công nghệ cũng như trong quá trình thiết kế và chế tạo các phương tiện trang

bị công nghệ với việc sử dụng CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ có thê rút ngắn một cách đáng kể về mặt thời gian và giảm chi phí cho công tác chuẩn bị công nghệ sản xuất Ngoài ra, CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ còn là

cơ sở của việc lập kế hoạch sản xuất, cung ứng vật liệu Hay nói rộng ra CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ tham gia vào toàn bộ quá trình CAD/CAM như được mô tả trên hình 1-4

Hình 1-4: Vai trò của CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ trong

• CSDL tiêu chuẩn xác định lượng dư

• CSDL tiêu chuẩn vật liệu trong chế tạo máy

CSDL CBCN

Giải thuật tự

động hóa quá

trình CBCN

Cung ứng vật liệu

Kế hoạch sản xuất

• CSDL tiêu chuẩn máy, dụng cụ, đồ gá và dụng cụ đo

• CSDL tiêu chuẩn chế độ cắt

• CSDL các qui trình công nghệ chuẩn

• CSDL định mức kinh tế kỹ thuật, dơn giá

• CSDL tài liệu kỹ thuật

• CSDL thông tin thị trường…

Trong từng giai đoạn cụ thể của quá trình chuẩn bị công nghệ, các nhóm CSDL trên có vị trí vai trò khác nhau Tuy nhiên, về tổng thể CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ là không thể thiếu, nó góp phần nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm và rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất nhằm đáp ứng một cách nhanh chóng nhu cầu thị trường

1.3 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ CÔNG NGHỆ

Cho đến nay, các CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ thường được xây dựng với mục đích phục vụ cho các hệ thống tự động hóa quá trình chuẩn bị công nghệ (CAPP) là chính Tập trung chính nhằm tạo ra các hệ tự động hóa quá trình thiết kế qui trình công nghệ trong đó sử dụng CSDL các qui trình công nghệ chuẩn, CSDL máy, dụng cụ… Bởi vì, thiết kế qui trình công nghệ chiếm từ 30 ÷ 40% tổng khối lượng chuẩn bị công nghệ đối với sản xuất loạt nhỏ, 40 ÷ 50% - đối với sản xuất hàng loạt và 50 ÷ 60% - đối với sản xuất hàng khối, cho nên việc xây dựng các hệ thống tự động hóa quá trình chuẩn bị công nghệ là rất cần thiết để giảm thiểu thời gian chuẩn bị công nghệ Ngoài ra, các CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ cũng được xây dựng một cách độc lập nhằm phục vụ mục đích tra cứu,

sử dụng trong quá trình thiết kế cơ khí nói chung cũng như quá trình thiết kế công nghệ nói riêng, ví dụ như CSDL các chi tiết chuẩn, CSDL dung sai, máy, dụng cụ,

đồ gá… Qua đó ta thấy rằng việc xây dựng CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công

• CSDL phục vụ quá trình thiết kế cơ khí nói chung

Chúng ta sẽ xem xét tình hình phát triển cụ thể của CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ theo hai hướng trên

1.3.1 CSDL trong các hệ thống tự động hóa quá trình chuẩn bị công nghệ

Để tự động hóa quá trình chuẩn bị công nghệ các hệ thống tự động hóa quá trình chuẩn bị công nghệ lần lượt được tạo ra Đi kèm theo chúng là các CSDL chuẩn bị công nghệ Theo tài liệu các hệ thống tự động hóa đều có khả năng tự sửa lỗi chẳng hạn như: CAPP, MIPLAN, MITURN, MIAPP, ACUDATA/UNIVATION, CINTURN, COMCAPPV… Một số hệ thống có thể tự phát sinh chương trình như CPPP, AUTAP, APPAS, GENPLAN và CAR Dưới đây là mô tả của một số hệ thống tự động hóa quá trình chuẩn bị công nghệ:

1 Hệ thống CAM-I

Hệ tự động hóa quá trình chuẩn bị công nghệ CAM-I (CAPP) của Công tu

tự động hóa McDonell hiện đang được sử dụng rất rộng rãi CAPP là một hệ thống quản lý CSDL được viết bằng ngôn ngữ RORTRAN.CAPP cung cấp một cấu trúc giao tiếp với CSDL, tự sữa lỗi hợp lý và khả năng sửa chữa tương hỗ Phân mã hóa đỗi với phân loại chi tiết và định dạng đầu ra do người dùng thêm vào Hệ thống hoạt động như một thiết bị đầu cuối máy tính có khả năng tương tác Hệ thống có qui trình công nghệ tiêu chuẩn và một chuỗi các mã số nguyên công cho mỗi họ chi tiết được lưu thành từng tệp qui trình công nghệ

CAPP cho phép người dùng sử dụng hệ thống công nghệ nhóm có sẵn để xác định qui trình công nghệ nhằm giảm thiểu việc sữa chữa trong quá trình thao tác

2 Hệ thống MIPLAN và MultiCAPP

MIPPLAN và MultiCAPP được phát triển bởi công ty Organization for Industrial Research Cả hai đều là các hệ thống biến đổi sử dụng bộ mã hóa MICLASS cho phần mô tả chi tiết Các qui trình công nghệ được gọi ra dựa trên mã chi tiết, số hiệu chi tiết vã dãy mã hóa

3 Hệ thống AUTAP

AUTAP là một trong những hệ thống chuẩn bị công nghệ hoàn chỉnh nhất,

nó có khả năng lựa chọn vật liệu, lựa chọn qui trình, tạo tiến trình, chọn máy, chọn dụng cụ gia công và tạo chương trình gia công chi tiết

AUTAP có ngôn ngữ mô tả riêng AUTAP được dùng để lập qui trình công nghệ gia công các chi tiết kim loại dạng tấm và tròn xoay

4 Hệ thống APPAS và CAD/CAM

APPAS (tự động lập và lựa chọn qui trình công nghệ) là một hệ thống cho phép lựa chon qui trình chi tiết APPAS mô tả các thông tin chi tiết đối với bề mặt gia công bằng mật mã đặc biệt, mỗi bề mặt gia công thường được định nghĩa bằng một chuỗi dữ liệu chứa từ 30-40 thuộc tính và việc lựa chọn qui trình được điều khiển bởi một cây qui trình có sẵn Hệ thống có khả năng lựa chọn nhiều qui trình cho các bề mặt gia công Các lựa chọn này còn bao gồm tốc độ ăn dao, tốc độ cắt, chiều dài, đường kính dao, số răng và chiều sau cắt đối với mỗi lần chạy dao

5 Hệ thống CPPP

Hệ thống CPPP (lập qui trình công nghệ với sự giúp đỡ của máy tính) được thiết kế chủ yếu cho các chi tiết tròn xoay CPPP sử dụng phương pháp chi tiết tổng quát, trong đó dùng một chi tiết tưởng tượng để chứa tất cả các đặc trưng của các phần trong một họ chi tiết Quá trình xây dựng một mô hình qui trình đều cần thiết cho mỗi một họ chi tiết, do đó CPPP thích hợp nhất đối với các ứng dụng có ít họ chi tiết, mỗi chi tiết trong họ chỉ có một vài thay đổi nhỏ

1.3.2 CSDL phục vụ quá trình thiết kế cơ khí

Đối với các CSDL phục vụ quá trình thiết kế cơ khí, thông dụng nhất đó là CSDL các chi tiết tiêu chuẩn, nó thường Mechanical Desktop của Hãng Autodesk tích hợp trên nền AutoCAD cung cấp dữ liệu các chi tiết tiêu chuẩn phong phú, gồm các chi tiết kẹp, ổ lăn, phớt chặn dầu…theo các tiêu chuẩn ISO, GOST, CSN, JIS,

Tiếp theo là các CSDL đồ họa độc lập, thông thường các phần mềm CAD hiện nay không cho phép chúng ta có thể xây dựng CSDL bản vẽ dưới dạng khối ( BLOCK) hoặc quản lý dưới dạng các tệp bản vẽ Các khối hoặc bản vẽ đó có thể là các bản vẽ chi tiết, tiến trình công nghệ, các phiếu nguyên công, bản vẽ đồ giá…CSDL thực hiện theo cách này sẽ phức tạp trong quá trình khai thác sử dụng cũng như là quá trình bảo trì CSDL

Ngoài ra, cần kể đến các CSDL thuộc tính như CSDL dung sai lắp ghép, CSDL về chế độ cắt…được xây dựng trên cơ sở các CSDL quan hệ đã có sẵn trên thị trường như ORACLE, SQL Server, MDB… Chúng thường được sử dụng để tra cứu trong quá trình thiết kế cũng như quá trình chuẩn bị công nghệ Hiện nay, ở nước ta đang áp dụng mô hình CSDL quan hệ thông qua việc sử dụng các CSDL quan hệ hiện đang lưu hành trên thị trường vào việc xây dựng các CSDL về máy, dụng cụ, đồ gá, chế độ cắt… tại các Viện và Trường đại học, tuy nhiên việc liên kết giữa dữ liệu đồ họa và dữ liệu thuộc tính thường không được đảm bảo một cách chặt chẽ Thông thường chúng được xây dựng theo kiểu phương án, nghĩa là cần phải lập trình cụ thể phần thể hiện đồ họa cho từng loại chi tiết trong quá trình xây dựng CSDL mà không có phương án xây dựng một cách tổng quát cho tất cả các CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ nói chung

1.4 BÀI TOÁN XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ CÔNG NGHỆ

1.4.1 Các loại dữ liệu phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ

Trong toàn bộ CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ đã được liệt kê tại mục trên nếu xét theo khía cạnh đặc điểm dữ liệu được lưu trữ trong CSDL thì

dữ liệu phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ được phân thành:

• Dữ liệu thuộc tính: tiêu chuẩn dung sai, tiêu chuẩn vật liệu, chế độ cắt…

• Dữ liệu đồ họa: dữ liệu dưới dạng các bản vẽ như bản vẽ chi tiết, khung tên, bản vẽ nguyên công, phiếu nguyên công…

Dữ liệu phục vụ quá trình CBCN

Dữ liệu thuộc

tính Dữ liệu đồ họa Dữ liệu đồ họa kèm thuộc tính

CSDL thuộc tính đồ họa – thuộc tính CSDL

• Dữ liệu đồ họa kết hợp với thuộc tính: tiêu chuẩn về máy, dụng cụ, đồ gá… Nó bao gồm ngoài bản vẽ chi tiết còn kèm theo các giá trị của các thông số cụ thể

Hình 1-5 Sơ đồ tổ chức CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ

Bảng 1-1 Lượng chạy dao tiện thô mặt ngoài và tiện cắt đứt bằng dao thép gió và

-

-

- 0,3 – 0,6 0,5 – 1,0 0,7 – 1,3 1,1 – 1,8 1,5 – 2,0 1,8 – 2,8 2,5 – 3,0

-

-

-

- 0,5 – 1,0 0,8 – 1,5 1,1 – 2,0 1,5 – 2,5 2,0 – 3,0

Chú thích:

Lấy lượng chạy dao lớn hơn khi gia công thép mềm , khi gia công chống

trên mũi tâm nếu

D

L < 6 hoặc kẹp trong mâm cặp nếu

D

L < 2; còn giá trị nhỏ dùng khi gia công thép cứng, gang và khi gia công phôi có đường kính nhỏ,

nhưng lớn hơn chiều dài chạy dao

Dữ liệu thuộc tính phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ thường được mô tả

dưới dạng các bảng giá trị như các bảng giá trị chế độ cắt, dung sai, sai lệch hình

dạng, vị trí…như thể hiện trên bảng 1-1

Dữ liệu đồ họa (hình 1-6, hình 1-7) là loại dữ liệu phức tạp khó cấu trúc hóa,

hơn nữa, dữ liệu đồ họa còn phụ thuộc vào dữ liệu thuộc tính trong trường hợp dữ

liệu đồ họa kèm thuộc tính Điển hình như các chi tiết cụm máy tiêu chuẩn khi mà

các giá trị thuộc tính là các tham số kích thước và với các bộ tham số kích thước

khác nhau đó ta sẽ có bản vẽ chi tiết hoặc cụm máy khác nhau, hay nói cách khác

dữ liệu đồ họa phụ thuộc vào giá trị thuộc tính( cụ thể là các tham số kích thước) Dạng dữ liệu loại này ta gọi là dữ liệu đồ họa tham số Đối với dữ liệu đồ họa tham

số, nếu ta đưa vào CSDL dữ liệu đồ họa dưới dạng bản vẽ chi tiết hoặc cụm máy tiêu chuẩn đã được triển khai theo các bộ tham số kích thước sẽ dẫn tới việc tăng khối lượng nhập liệu(tạo lập bản vẽ) đồng thời làm tăng kích thước của CSDL hoặc nếu ta tiến hành lập trình cho từng chi tiết hoặc cụm máy cụ thể để nó có thể thay đổi theo từng bộ tham số kích thước phù hợp thì khối lượng lập trình rất lớn bởi vì chủng loại các chi tiết hoặc cụm máy thuộc CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ rất nhiều và còn mang tính đặc thù đối với từng công ty, xí nghiệp sản xuất, do

đó quá trình xây dựng CSDL sẽ bị phụ thuộc nhiều vào lập trình

Hình 1-6 Bản vẽ bơm dầu bánh răng

Nguyên công 1: Phay mặt đầu ống trượt Nguyên công 2: Khoan, doa ống trượt

Nguyên công 3: Phay mặt mặt bên Nguyên công 4: Phay hai mặt bên

Nguyên công 5: Khoan - Khoét Nguyên công 6: Khoan khoét doa

Hình 1-7 Phiếu nguyên công

Đối với CSDL thuộc tính, việc xây dựng CSDL hiện thường được triển khai theo mô hình CSDL quan hệ Mô hình CSDL quan hệ là dạng mô hình CSDL đã được nghiên cứu kỹ và được thương mại hóa như các CSDL ORACLE, Microsoft

Access, SQL Server, VISUA STUDIO 2010 Cho nên trong nội dung của luận

văn sẽ tập trung chính vào việc nghiên cứu cơ sở lý thuyết và phương pháp xây dựng CSDL thuộc tính đồng thời ứng dụng các CSDL quan hệ có sẵn vào việc xây dựng CSDL thuộc tính phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ như là CSDL chế độ cắt, tiêu chuẩn dung sai, sai lệch hình dạng, vị trí và nhám bề mặt

1.4.2 Vấn đề tham số hóa dữ liệu thuộc tính

Trong quá trình chuẩn bị công nghệ, các thông số công nghệ là một thông tin rất quan trọng Để có thể hoàn thiện nhanh một sản phẩm, vấn đề tham số hóa dữ liệu thuộc tính (thông số kỹ thuật, thông số hình học, chế độ công nghệ ) đóng một vai trò quan trọng Dữ liệu thuộc tính đã được tham số hóa sẽ thay đổi theo các giá trị tham số mà nó nhận được Các vấn đề cần tham số hóa dữ liệu thuộc tính trong quá trình chuẩn bị công nghệ có thể kể đến như:

• Hình dạng và kích thước của dụng cụ gia công thay đổi từ nguyên công này tới nguyên công khác trong quá trình thiết kế qui trình công nghệ Sự thay đổi đó được thể hiện trong các phiếu nguyên công (hình 1-5)

• Trong quá trình tự động hóa thiết kế qui trình công nghệ dựa trên các qui trình công nghệ chuẩn hoặc từng nguyên công cụ thể đã được thiết lập cần thay đổi thông số kỹ thuật, vị trí dụng cụ cắt, chế độ cắt cho phù hợp với chi tiết gia công cụ thể

1.4.3 Đặc điểm của CSDL đồ họa - thuộc tính

Như vậy, đối tượng cần được nghiên cứu trong nội dung của luận văn cụ thể là CSDL thuộc tính và CSDL đồ họa – thuộc tính (như là CSDL về chế độ cắt, dụng

cụ, đồ gá Thực chất đó là CSDL về thông số kỹ thuật, thông số hình học, chế độ

Qua phân tích ta thấy rằng dữ liệu của nó bao gồm hai thành phần dữ liệu cơ bản:

• Dữ liệu đồ họa (dữ liệu hình học)

• Dữ liệu thuộc tính

Dữ liệu đồ họa được thể hiện dưới dạng bản vẽ, có thể là bản vẽ hai chiều, ba chiều hoặc hình chiếu mặt cắt của chi tiết hoặc cụm máy và các thể hiện thông số kỹ thuật đi kèm Cụ thể ta thấy rằng trong bản vẽ có thể có các loại dữ liệu về:

• Các thông số hình học của các đối tượng hình học (như là đoạn thẳng, cung tròn, vòng tròn ) được dùng để thể hiện bản vẽ

• Kiểu đường nét, độ dày nét, màu sắc thể hiện của các đối tượng hình học

• Các thông tin về yêu cầu kỹ thuật, tính chất cơ lý như dung sai kích thước, nhám bề mặt, yêu cầu nhiệt luyện thể hiện trong bản vẽ

Dữ liệu thuộc tính sẽ được dùng để điền trên bản vẽ bao gồm:

• Các thông số kích thước và các thông số khác như răng, số rãnh

• Các thông số kỹ thuật như dung sai kích thước, sai lệch hình dáng và vị trí bề mặt…

• Các chỉ tiêu cơ lý, chỉ tiêu công nghệ…

• Các thông số về chế độ cắt

Các giá trị thuộc tính nêu trên thay đổi tùy thuộc vào các trường hợp cụ thể (như kích thước thay đổi) thường được cho dưới dạng bảng các bộ giá trị (gọi là các bộ tham số) Các loại chi tiết hoặc cụm máy khác nhau có các bộ tham số khác nhau và chúng liên kết chặt chẽ với các thông tin đồ họa Khi chọn các bộ tham số khác nhau sẽ cho các giá trị dữ liệu đồ họa (chi tiết) khác nhau Còn các giá trị dữ liệu thuộc tính khác thường được tra cứu từ các CSDL thuộc tính khác đi kèm CSDL tiêu chuẩn dung sai, tiêu chuẩn vật liệu, tiêu chuẩn thông số công nghệ

Ta thấy rằng, việc kết hợp dữ liệu đồ họa và dữ liệu thuộc tính (cụ thể là các tham số) sẽ tạo nên dữ liệu của các đối tượng thuộc CSDL như là máy, dụng cụ cắt, thông số chế độ cắt là những đối tượng cần thiết cho quá trình chuẩn bị công nghệ

Trong quá trình thiết kế chúng ta thao tác và làm việc với các đối tượng đó thông qua thiết bị, máy móc chứ không phải thao tác với các đối tượng hình học tạo nên bản vẽ, cho nên trong CSDL đồ họa-thuộc tính cần phải nhắm tới việc lưu trữ và quản lý các đối tượng thuộc CSDL (như máy, dụng cụ cắt, chế độ cắt, đồ gá ) chứ không phải là các đối tượng hình học thể hiện bản vẽ và các tham số kích thước tách rời

Cuối cùng, kết quả của CSDL đồ họa - thuộc tính được sử dụng để tạo nên hồ sơ

kỹ thuật trong môi trường CAD/CAM/CNC (môi trường thiết kế và gia công) cụ thể cho nên việc xây dựng nó không thể không tính tới các chế độ công nghệ mà các dữ liệu về chế độ cắt sẽ được thể hiện trong đó

Từ những đặc điểm dữ liệu nêu trên ta thấy cần có các yêu cầu cụ thể đối với CSDL đồ họa-thuộc tính như sau:

• CSDL đồ họa - thuộc tính không thể là CSDL dạng liệt kê (kiểu CSDL quan hệ), vì các đối tượng nó quản lý khác nhau về kích cỡ cho nên không khớp với cấu trúc bảng có kích thước đều nhau như trong

mô hình CSDL quan hệ

• CSDL đồ họa - thuộc tính phải đảm bảo các quan hệ và ràng buộc phức tạp giữa các đối tượng cũng như là với các đối tượng dữ liệu khác

• Khi xây dựng CSDL thuộc tính không thể không tính tới môi trường gia công bởi vì dữ liệu thuộc tính sẽ phải được sử dụng trong một môi trường gia công nào đó

• Đối tượng dữ liệu trong CSDL đồ họa-thuộc tính cần phải là đối tượng tham số để có thể liên kết với dữ liệu thuộc tính dưới dạng tham

số nhằm mục đích giảm khối lượng nhập dữ liệu thuộc tính Ngoài ra các chi tiết cần được cấu thành từ các thành phần kết cấu cơ bản nhằm

1.4.4 Nội dung bài toán xây dựng CSDL đồ họa-thuộc tính

Từ những đặc điểm dữ liệu và những yêu cầu đối với CSDL đồ họa-thuộc tính, bài toán xây dựng CSDL đồ họa-thuộc tính phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ cần tập trung giải quyết những nội dung sau:

• Nghiên cứu lựa chọn mô hình CSDL phù hợp với CSDL đồ họa-thuộc tính

• Nghiên cứu chọn lựa dạng CSDL theo mô hình đã chọn và môi trường thích hợp để triển khai việc xây dựng CSDL đồ họa-thuộc tính

• Nghiên cứu đề xuất mô hình đối tượng dữ liệu thuộc tính ở mức độ sát với thực tiễn của quá trình công nghệ nhằm mục đích đơn giản hóa quá trình nhập liệu và quản trị CSDL về mặt lý thuyết Đồng thời đưa ra phương pháp triển khai mô hình đối tượng dữ liệu thuộc tính trong thực

có thể áp dụng vào thực tế của quá trình sản xuất cơ khí Đồng thời có thể áp dụng

để triển khai cho các CSDL phục vụ quá trình CAD/CAM/CNC nói chung khi mà chúng có các đặc điểm chung về mặt dữ liệu với CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ như trong nội dung của luận văn đề cập tới

Kết quả nghiên cứu theo những nội dung trên sẽ được trình bày tại các chương

2, 3 và 4

1.5 LỰA CHỌN MÔ HÌNH CSDL ĐỒ HỌA-THUỘC TÍNH

Trước khi bắt tay vào xây dựng một CSDL nào đó, việc đầu tiên cần phải tiến hành đó là lựa chọn mô hình CSDL phù hợp với dữ liệu cần lưu trữ để dữ liệu trong CSDL được tổ chức chặt chẽ, khoa học sao cho có thể cập nhật và truy tìm một cách dễ dàng, nhanh chóng nhằm đáp ứng các nhu cầu về xử lý, khai thác dữ liệu Việc xây dựng, khai thác CSDL sau này phụ thuộc rất nhiều vào mô hình CSDL được chọn Như vậy, CSDL với dữ liệu đồ họa-thuộc tính cần được xây dựng theo

mô hình CSDL nào cho thích hợp là một trong các nhiệm vụ đầu tiên của bài toán xây dựng CSDL đồ họa-thuộc tính cần phải giải quyết

CSDL đồ họa-thuộc tính mà trong nội dung của luận văn đề cập tới được sử dụng để lưu trữ dữ liệu thuộc tính (các thông số công nghệ) cộng với các loại dữ liệu có tổ chức khác của chi tiết hoặc cụm máy

Từ trước tới nay một số mô hình CSDL được sử dụng để xây dựng CSDL thuộc tính (thông số công nghệ) nói riêng, cũng như CSDL CAD/CAM/CNC nói chung bao gồm:

• Mô hình CSDL phân cấp

• Mô hình CSDL mạng

• Mô hình CSDL quan hệ

• Mô hình CSDL hướng đối tượng

Tuy nhiên, hiện nay đối với CSDL CAD/CAM/CNC thường được xây dựng trên

cơ sở mô hình CSDL quan hệ và mô hình CSDL hướng đối tượng Cho nên, ta cần xem xét cụ thể hai mô hình CSDL trên nhằm mục đích chọn được mô hình CSDL phù hợp với CSDL đồ họa-thuộc tính mà ta cần nghiên cứu xây dựng

1.5.1 Mô hình CSDL quan hệ

Mô hình CSDL quan hệ ra đời dựa trên cơ sở khái niệm lý thuyết tập hợp của các quan hệ, tức là tập các k-bộ với k cố định Các quan hệ được lưu trữ trong tệp

trong trường hợp đối tượng dữ liệu phức tạp Hơn thế nữa, đối với các dữ liệu đồ họa-thuộc tính, ngoài các dữ liệu hình học ta còn phải lưu trữ các giá trị thuộc tính khác mà chúng rất cần thiết cho việc thể hiện bản vẽ chi tiết hoặc cụm máy cũng như quá trình gia công sau này

Ưu điểm của mô hình CSDL quan hệ:

• Đơn giản hóa của mô hình dữ liệu ở mức người dùng Các bảng là cách thể hiện dữ liệu đơn giản, tự nhiên và đồng nhất và nó thường là dễ hiểu đối với người sử dụng

• CSDL quan hệ có tính mềm dẻo cao, nên chúng ta có thể dễ dàng được

bổ sung cho từng giai đoạn Lược đồ quan hệ có thể thêm bớt, mở rộng một cách dễ dàng và nhanh chóng

• Mô hình dữ liệu quan hệ cho phép người dùng tự do truy nhập thẳng tới bất cứ giá trị nào trong CSDL bằng tham chiếu tới các giá trị của chúng Đối với các CSDL không phải dạng quan hệ, dữ liệu được truy nhập thông qua vị trí của chúng hoặc bằng con trỏ

• Các ngôn ngữ thao tác dữ liệu quan hệ thực hiện trên các tập hợp các bản ghi chứ không phải với từng bản ghi như là các hệ thống không phải dang quan hệ

• Các CSDL quan hệ rất thuận lợi cho việc tạo các chương trình ứng dụng

Có thể truy nhập và thao tác trên hệ thống CSDL quan hệ bằng cách nhúng các lệnh của ngôn ngữ định nghĩa và thao tác dữ liệu trong ngôn ngữ chủ của chương trình ứng dụng

Nhược điểm của mô hình CSDL quan hệ:

• CSDL quan hệ xử lý các loại dữ liệu quen thuộc như số, chữ, nhày tháng logic Riêng đối với các đối tượng có cấu trúc phức tạp như môt chi tiết, một siêu văn bản, một bức ảnh hay một chương trình mà ta thường thấy trong CAD/CAM ngoài việc thể hiện dữ liệu định lượng còn phải thể hiện dữ liệu định tính mô hình CSDL quan hệ chưa thể hiện được

1.5.2 Mô hình CSDL hướng đối tượng

Ta thấy rằng, những đối tượng thông số công nghệ cơ bản mà ta thường gặp trong các phần mềm là đối tượng vận tốc cắt, tốc độ quay, chiều sâu cắt Chúng là công cụ thể hiện các đối tượng phức tạp hơn của các ứng dụng CAD/CAM/CNC Như vậy, các ứng dụng CSDL CAD/CAM/CNC nói chung đòi hỏi việc lưu trữ và truy nhập đối tượng phải có tính hướng đối tượng, bắt đầu từ đơn giản tới phức tạp chứ không phải là thao tác và lưu trữ theo các bản ghi trên tệp

Mô hình hướng đối tượng cho phép nắm bắt được tất cả các diễn tả quan hệ của các đối tượng Như vậy, trong CSDL HĐT chúng ta thao tác với các đối tượng, mỗi đối tượng đều có thuộc tính và các phương thức ứng xử phù hợp với từng xự kiện cũng như bản chất của nó Do đó, mô hình CSDL HĐT được coi là lý tưởng nhất đối với các dữ liệu CAD/CAM/CNC nói chung cũng như dữ liệu thuộc tính nói riêng nhờ những đặc điểm nêu trên của nó

Ưu điểm của mô hình CSDL hướng đối tượng:

• Cho phép lưu trữ các đối tượng dữ liệu phức tạp

• Mô tả được mối quan hệ rằng buộc phức tạp giữa các đối tượng trong CSDL

• Các đối tượng cho phép dùng chung giữa nhiều người sử dụng

• Có khả năng phát triển kho tri thức bằng cách thêm các đối tượng mới và các phép xử lý kèm theo, nâng cấp các đối tượng để chúng càng ngày càng hoàn thiện hơn

• Sự phát triển của hệ quản trị CSDL dựa trên việc xử lý các đối tượng phức tạp, đối tượng động và trừu tượng

Nhược điểm của mô hình CSDL hướng đối tượng:

• CSDL HĐT phụ thuộc nhiều vào khả năng mô hình hóa đối tượng của ngôn ngữ lập trình (ngôn ngữ chủ) được sử dụng để xây dựng mô hình