Nghiên cứu thiết kế tham số cho khuôn cắt đột

Thiết kế tham số đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực thiết kế CAD CAM CAE đặc biệt là trong ngành sản xuất linh kiện cơ khí tự động hóa Việc tham số giúp linh hoạt tạo ra một bản vẽ một thiết kế với sự thay đổi của một hoặc một vài thông số đầu vào điều này có ý nghĩa hết sức to lớn đối với ngành sản xuất là việc rút ngắn thời gian thiết kế định mức nhanh chóng vật tư đảm bảo các yêu cầu của khách hàng Với ý nghĩa đó chúng tôi đã xây dựng thành công mô hình tham số khuôn cắt đột theo thông số đầu vào là quy cách tổng thể của chi tiết cần làm khuôn trên phần mềm Unigraphic NX 10 0 và ứng dụng vào sản xuất tại công ty sản xuất khuôn Chu Lai – Trường Hải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỖ MINH KỲ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THAM SỐ CHO KHUÔN CẮT ĐỘT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Đà Nẵng - Năm 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỖ MINH KỲ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THAM SỐ CHO KHUÔN CẮT ĐỘT

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 85.20.10.3

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS LƯU ĐỨC BÌNH

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lưu Đức Bình - người

đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ tôi thực hiện và hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin cảm ơn quý thầy cô giáo khoa Cơ khí – Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại trường Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, quý bạn bè, đồng nghiệp đã luôn động viên, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào

Tác giả

Đỗ Minh Kỳ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THAM SỐ CHO KHUÔN CẮT ĐỘT

Học viên: Đỗ Minh Kỳ Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số: 8.52.01.03 Khóa: 2019 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt

Thiết kế tham số đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực thiết kế CAD/CAM/CAE, đặc biệt là trong ngành sản xuất linh kiện cơ khí tự động hóa Việc tham số giúp linh hoạt tạo ra một bản vẽ, một thiết kế với sự thay đổi của một hoặc một vài thông số đầu vào, điều này có ý nghĩa hết sức to lớn đối với ngành sản xuất là việc rút ngắn thời gian thiết kế, định mức nhanh chóng vật tư, đảm bảo các yêu cầu của khách hàng Với ý nghĩa đó, chúng tôi đã xây dựng thành công mô hình tham số khuôn cắt đột theo thông số đầu vào là quy cách tổng thể của chi tiết cần làm khuôn trên phần mềm Unigraphic NX 10.0 và ứng dụng vào sản xuất tại công ty sản xuất khuôn Chu Lai – Trường Hải;

Từ khóa – Thiết kế tham số; Khuôn cắt đột; CTMC(1); Unigraphic NX; CAD(2)

BLANKING DIE PARAMETRIC DESIGN STUDY Abstract

Parametric design has been widely applied in the field of CAD/ CAM/ CAE design, especially in the field of automation mechanical components manufacturing The parameter can create a design flexibility with the change of one or several input parameters, which means a great deal for the manufacturing industry to shorten the time needed for design, assess materials, ensure the requirements of customers With that in mind, we have successfully built the blanking and piercing die parameter model with the input parameters which are the overall specifications of the part on Unigraphic NX 10.0 software and applied to production in Chu Lai - Truong Hai mold manufacturing company;

Keywords – Parametric Design; blanking die; CTMC(1); Unigraphic NX; CAD(2)

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - HÌNH ẢNH

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về khuôn cắt đột và thiết kế kết cấu khuôn cắt đột 3

1.1.1 Tổng quan về khuôn cắt đột 3

1.1.1.1 Định nghĩa và ứng dụng của khuôn cắt đột 3

1.1.1.2 Phân loại khuôn cắt đột 4

1.1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật của khuôn cắt đột 5

1.1.1.4 Ưu nhược điểm khuôn cắt đột: 5

1.1.1.5 Thiết bị sử dụng khuôn cắt đột: 6

1.1.2 Thiết kế kết cấu khuôn cắt đột: 7

1.2 Tổng quan về vấn đề và lợi ích của việc thiết kế tham số nói chung và thiết kế tham số khuôn cắt đột nói riêng: 8

1.2.1 Định nghĩa về thiết kế tham số 8

1.2.2 Lợi ích trong thiết kế tham số khuôn cắt đột 12

1.2.3 Giới hạn tham số khuôn cắt đột ở mức độ đề tài: 12

Chương 2: XÂY DỰNG THIẾT KẾ THAM SỐ 3D KẾT CẤU KHUÔN CẮT ĐỘT TRÊN PHẦN MỀM UNIGRAPHIC NX 10.0 15

2.1 Tìm hiểu tổng quan về phần mềm Unigraphic NX 10.0 15

2.1.1 Module Modeling 15

2.1.2 Module Drafting Drawing: 18

2.1.3 Công cụ Expression, Suppress by Expression 18

2.1.4 Công cụ Macro và Journal và ứng dụng: 20

2.1.5 Ngôn ngữ lập trình Visual Basic ứng dụng trên phần mềm NX 22

2.2 Tổng quan kết cấu khuôn cắt đột: 26

2.3 Xây dựng dữ liệu kết cấu khuôn trên phần mềm Microsoft Excel 29

2.3.1 Phân nhóm đối tượng dữ liệu liên quan tới kết cấu khuôn và điều kiện quan hệ giữa các đối tượng, tổ chức trên excel 29

2.3.2 Thực hiện xử lý và tổ chức dữ liệu trên tệp Excel 29

2.4 Thiết kế tham số khuôn cắt đột trên NX 31

2.4.1 Thiết kế tham số tấm cối: 46

2.4.3 Tham số thiết kế tấm kẹp phôi: 47

2.4.4 Tham số tấm chày: 48

2.4.5 Tham số tấm bắt chày: 49

2.4.6 Tham số thiết kế tấm lót chày: 50

2.4.7 Tham số thiết kế tấm đỉnh: 51

2.4.8 Tham số tấm đế và gối: 52

2.5 Kết quả tham số: 53

Chương 3: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP XUẤT BẢN VẼ 2D, BÓC TÁCH KHỐI LƯỢNG VÀ ĐỊNH MỨC VẬT TƯ BÁN TỰ ĐỘNG 55

3.1 Giải pháp xuất bản vẽ 2D bán tự động: 55

3.1.1 Giải pháp tham số các đối tượng của bản vẽ 2D trong môi trường Drafting trên phần mềm NX 55

3.1.1.1 Các đối tượng của bản vẽ 2D cần tham số: 55

3.1.1.2 Xây dựng công thức tỉ lệ thu phóng bản vẽ tương ứng với từng chi tiết 57

3.1.2 Viết chương trình Journal cho chức năng ghi dung sai nhanh cho bản vẽ và tạo nút trên thanh công cụ 58

3.2 Giải pháp bóc tách khối lượng và định mức vật tư: 61

Chương 4: ỨNG DỤNNG THỬ NGHIỆM VÀO SẢN XUẤT THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 63

4.1 Mô phỏng tính bền kết quả mô hình tham số 63

4.1.1 Bài toán mô phỏng: 63

4.1.2 Kết quả mô phỏng 64

4.2 Hiệu chỉnh dữ liệu tham số sau mô phỏng: 67

4.3 Ứng dụng thử nghiệm vào sản xuất thực tế 67

4.4 Đánh giá bất cập khi triển khai ứng dụng thực tiễn và giải pháp: 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 1

Phụ lục 1: Phân nhóm đối tượng dữ liệu liên quan tới kết cấu khuôn và điều kiện quan hệ giữa các đối tượng, tổ chức trên excel 1

Phụ lục 2: Tiêu chuẩn thiết kế nội bộ : 12

Phụ lục 3: Danh sách các đối tượng tham số trên phần mềm Unigraphic NX 10.0 và địa chỉ biến giá trị trên Excel 25

Phụ lục 4: Chương trình Journal cho chức năng ghi dung sai nhanh 38

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các giới hạn khác của đề tài 14

Bảng 2.1: Các định nghĩa biến của macro 21

Bảng 2.2: Cấu trúc chương trình VB trên NX 23

Bảng 2.3: Các kiểu dữ liệu trong VB - NX 24

Bảng 2.4: Quy định vật liệu các tấm kết cấu khuôn cắt đột 26

Bảng 2.5: Các toán tử logic trong hàm if 32

Bảng 2.6: Giá trị tham số offset theo phương Z các mặt phẳng 33

Bảng 3.1: Các đối tượng tham số trong bản vẽ 2D 56

Bảng 3.2: Công thức tỉ lệ thu phóng giữa thiết kế 3D và bản vẽ 2D 57

Bảng 4.1 Kết quả mô phỏng 65

Bảng 4.2: Kết quả hiệu chỉnh tham số 67

Bảng 4.3 So sánh giữa thiết kế truyền thống và thiết kế tham số 67

Bảng 4.4 Kết quả ứng dụng 68

Bảng 4.5: Đánh giá bất cập và giải pháp 69

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sản phẩm cắt 3

Hình 1.2: Các chi tiết ứng dụng cắt bằng khuôn 4

Hình 1.3: Phân loại khuôn cắt đột 4

Hình 1.4: Máy ép trục khuỷu 6

Hình 1.5: Quy trình thiết kế khuôn 7

Hình 1.6: Một số ví dụ về tham số trong thiết kế 10

Hình 1.7: Ví dụ về tham số trong khuôn mẫu 11

Hình 1.8: Mô tả khuôn cắt đột 1 bước 13

Hình 1.9: Mô tả trường hợp khuôn cắt đột 3 bước 13

Hình 2.1: Mô hình 3D được thiết kế trên Unigraphic NX 16

Hình 2.2: Mô tả khối lệnh Sketch 16

Hình 2.3: Mô tả về Feature trên NX 16

Hình 2.4: Mô tả các nhóm lệnh của Synchronous Modeling 17

Hình 2.5: Mô tả khả năng tùy biến trên NX với module Synchronous Modeling 17

Hình 2.6: Các nhóm lệnh Surface 17

Hình 2.7: Các lệnh trong module Drafting 18

Hình 2.8: Tổng quan về Expression Tool 19

Hình 2.9: Các kiểu lọc của Expression 19

Hình 2.10 : Quy trình phát triển lập trình 23

Hình 2.11: Các kiểu đối tượng và biến trong phần mềm NX 23

Hình 2.12: Kết cấu khuôn cắt đột 26

Hình 2.13: Sơ đồ Xử lý và tổ chức dữ liệu trên Excel 30

Hình 2.14: Chuẩn bị thư mục chứa phay tham số 31

Hình 2.15: Khởi tạo môi trường modeling 31

Hình 2.16: Khởi chạy Expression tool 32

Hình 2.17: Cách liên kết đến Cell trên file excel 32

Hình 2.18: Mặt phẳng chứa các tấm 33

Hình 2.19: Khở tạo mới một chi tiết trong môi trường modeling 34

Hình 2.20: Các khối lệnh Sketch 34

Hình 2.21: Tạo mới Sketch 35

Hình 2.22: Tham số quy cách dài rộng 35

Hình 2.23: Tham số quy cách chiều cao khối 36

Hình 2.24:Các biến tham số hiển thị trong Expression Tool 36

Hình 2.25: Mô tả tốc kích thước ở tâm tấm 37

Hình 2.26: Tham số các đối tượng hốc trên tấm có sẵn 37

Hình 2.27: Tham số chiều cao hốc subtract 38

Hình 2.28: Layout băng phôi tham số với gốc kích thước ở góc 38

Hình 2.29: Tham số lỗ trên NX 39

Hình 2.30: Chọn điểm gốc tọa độ 40

Hình 2.31: Tham số kích thước vị trí các lỗ 40

Hình 2.32: Tham số kích thước quy cách lỗ 41

Hình 2.33: Tham số hệ số pattern 42

Hình 2.34: Kết quả của quá trình tham số Pattern 42

Hình 2.35: Các loại lỗ trong NX 43

Hình 2.36: Vị trí rãnh kẹp phôi 43

Hình 2.37: Mô tả biến Suppression Status sau khi bật khối lệnh SbE 44

Hình 2.38: Mô tả sự xuất hiện và biến mất của đối tượng khi sử dụng SbE 45

Hình 2.39: Bảng tham số các biến thuộc tấm cối và đường trỏ đến Excel 46

Hình 2.40: Kết quả tham số tấm cối 46

Hình 2.41: Bảng tham số các biến thuộc tấm bắt cối 47

Hình 2.42 Hình ảnh tham số tấm bắt cối 47

Hình 2.43: Bảng tham số các biến thuộc tấm kẹp phôi 48

Hình 2.44: Hình ảnh tham số tấm kẹp phôi 48

Hình 2.45: Bảng tham số các biến thuộc tấm chày 49

Hình 2.46: Bảng tham số các biến thuộc tấm bắt chày 50

Hình 2.47: Hình ảnh tham số tấm bắt chày 50

Hình 2.48: Bảng tham số các biến thuộc tấm lót chày 51

Hình 2.49: Bảng tham số các biến thuộc tấm đỉnh 51

Hình 2.50: Hình ảnh thiết kế tấm đỉnh 51

Hình 2.51: Bảng các giá trị tham số tấm gối và đế 52

Hình 2.52: Hình ảnh thiết kế tham số tấm đỉnh 52

Hình 3.1: Khung bản vẽ mẫu 56

Hình 3.2: Vị trí cần tham số các chuỗi ghi chú 56

Hình 3.3: Các biến tham số trong bản vẽ 2D điển hình 57

Hình 3.4: Các biến tham số tỉ lệ bản vẽ và giá trị 58

Hình 3.5: Sơ đồ kết xuất định mức vật tư 61

Hình 3.6: Biểu mẫu định mức vật tư tự động 62

Hình 4.1: Mô hình bài toán mô phỏng 64

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ

CAD: Computer Aided Design – Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính

Expression Tool: Công cụ quản lý các biến tham số trên phần mềm NX

Mô hình 3D: Mô hình vật thể trong không gian ba chiều

Expression: Biến tham số

Suppress by Expression: Bật/Tắt đối tượng theo tham số

NX Macro: Công cụ tạo thao tác tự động trên phần mềm NX

NX Journal: Cửa sổ lập trình mở rộng ứng dụng trên nền ngôn ngữ Visual Basic Visual Basic: Ngôn ngữ lập trình cơ bản do hãng Microsoft phát hành

Sketch 2D: Công cụ phác thảo trên phần mềm NX

Extrude: Công cụ tạo mô hình khối trên phần mềm NX

Modeling: Mô đun thiết kế mô hình 3D trên phần mềm NX

MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài

Hiện tại thực tế tại công ty, khâu thiết kế vỏ khuôn cắt đột và xuất bản vẽ ban hành sản xuất tốn rất nhiều thời gian Những khâu này tuy mỗi thiết kế khác nhau nhưng vẫn phải trải qua các bước lặp đi lặp lại

Cần phải nghiên cứu phương pháp thiết kế nhanh và tiêu chuẩn hóa kết cấu vỏ khuôn cắt đột để giảm thời gian thiết kế, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh

và đáp ứng tốt kế hoạch sản xuất của công ty

Xuất phát từ những lý do trên, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế tham số cho

khuôn cắt đột” làm luận văn tốt nghiệp

II Mục tiêu nghiên cứu

Hoàn thiện được một bộ vỏ khuôn tham số kích thước theo kích thước của sản phẩm cắt đột

Giảm 1/3 thời gian cần thiết để thiết kế khuôn cắt đột tại công ty ứng dụng kết quả nghiên cứu

Tiêu chuẩn hóa kết cấu vỏ khuôn cắt đột và tham số hóa thiết kế trên phần mềm Unigraphic NX 10.0 để phục vụ sản xuất thực tế tại công ty học viên đang công tác

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1 Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu về biến dạng dẻo kim loại

- Công nghệ thiết kế khuôn đột dập

- Công nghệ thiết kế sử dụng phần mềm

2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu thiết kế vỏ khuôn cắt đột

- Nghiên cứu tính năng tham số hóa (công cụ Expression) trên phần mềm Unigraphic NX 10.0

IV Phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

- Nghiên cứu quá trình gây biến dạng đứt gãy kim loại bằng gia công áp lực

2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

- Thống kê tất cả các trường hợp kết cấu khuôn cắt đột

- Tiêu chuẩn hóa các kích thước theo công thức thực nghiệm

3 Phương pháp nghiên cứu ứng dụng:

- Nghiên cứu ứng dụng các tính năng: tham số hóa (công cụ Expression), xây

10.0 và VBA trên Microsoft Excel) để sử dụng các điều kiện tham số đã xây dựng và thiết kế, tự động trích xuất định mức vật tư, bản vẽ sản xuất

V Ý nghĩa thực tiễn

Tìm ra phương pháp thiết kế nhanh khuôn cắt đột, xuất bản vẽ, bóc tách khối lượng, định mức vật tư nhanh chóng và phù hợp với đặc thù của công ty, cắt giảm được lãng phí trong quá trình thực hiện Nâng cao tính tự động hóa trong khâu thiết kế Ứng dụng tính năng tham số hóa trên phần mềm Unigrapic NX

VI Dự kiến kết quả đạt được

01 bộ dữ liệu thiết kế tham số vỏ khuôn cắt đột trên phần mềm Unigraphic NX 10.0

Áp dụng được vào thực tế sản xuất tại công ty đang công tác, cắt giảm 1/3 thời gian thiết kế khuôn cắt đột

XII Dàn ý nội dung

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chương 2: XÂY DỰNG THIẾT KẾ THAM SỐ 3D KẾT CẤU KHUÔN CẮT ĐỘT TRÊN PHẦN MỀM UNIGRAPHIC NX 10.0

Chương 3: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP XUẤT BẢN VẼ 2D, BÓC TÁCH

KHỐI LƯỢNG VÀ ĐỊNH MỨC VẬT TƯ TỰ ĐỘNG

Chương 4: ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM VÀO SẢN XUẤT THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về khuôn cắt đột và thiết kế kết cấu khuôn cắt đột

1.1.1 Tổng quan về khuôn cắt đột

1.1.1.1 Định nghĩa và ứng dụng của khuôn cắt đột

Trong gia công chế tạo tấm kim loại, công đoạn chuẩn bị phôi rất quan trọng, đặt biệt là những chi tiết có hình dạng phức tạp được tạo hình nhờ công đoạn dập định hình Các chi tiết biên dạng càng phức tạp (đường cong, nhiều bề mặt) thì phôi trải phẳng (chuẩn bị phôi) cũng có biên dạng phức tạp không kém Và các loại máy cắt chuẩn bị phôi thông thường như máy cắt thép tấm, máy cưa, … không thể cắt được những biên dạng cong như mong muốn

Mặt khác, các phương pháp cắt nhiệt khác như cắt plasma, oxy – gas hay laser thì thời gian gia công lâu, chi phí lớn và tính chất vật liệu bị ảnh hưởng bởi nhiệt sinh ra trong quá trình cắt Để đáp ứng những điều kiện trên, trong sản xuất hàng loạt, người ta thường sử dụng khuôn cắt đột trên các máy dập để làm công cụ tạo phôi phẳng

Hình 1.1: Sản phẩm cắt

Khuôn cắt đột là dụng cụ để gia công cắt chi tiết kim loại tấm bằng áp lực ở

“trạng thái nguội” trên các thiết bị gia công áp lực: Máy dập thủy lực, máy dập cơ khí trục khuỷu, … để tạo ra những chi tiết phôi phẳng với biên dạng theo yêu cầu với độ chính xác cao và nhanh chóng

Cắt đột thép tấm bằng khuôn đang được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, nó là phương pháp hiệu quả với loại hình sản xuất hàng loạt Từ các linh kiện trong các thiết bị điện dân dụng hằng ngày (các chi tiết liên kết trong tủ lạnh, máy giặt,

lá thép trong lõi động cơ, …), các chi tiết trong xe đạp, xe máy và ô tô như líp, bánh răng, bách khóa, đến các linh kiện điện tử như các rắc cắm, kết nối, … hay chi tiết chìa khóa đều được gia công cắt bằng khuôn

Hình 1.2: Các chi tiết ứng dụng cắt bằng khuôn

1.1.1.2 Phân loại khuôn cắt đột

Tùy theo kích thước biên dạng và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà người ta phân loại các khuôn cắt đột khác nhau, thông thường như sau:

Hình 1.3: Phân loại khuôn cắt đột

Phân loại khuôn cắt đột theo biên dạng và thứ tự

gia công

Khuôn cắt biên dạng Khuôn đột lỗ Khuôn cắt góc Khuôn cắt trích Khuôn cắt biên dạng – đột

lỗ tích hợp Khuôn cắt đột đồng thời Khuôn cắt chia Khuôn cắt tinh

Phân loại khuôn cắt đột theo phương pháp cấp phôi vật tư đầu vào

Khuôn cắt đột băng phôi

xả cuộn tự động Khuôn cắt đột băng phôi cấp bằng tay

1.1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật của khuôn cắt đột

Chế tạo và lắp ráp các chi tiết của khuôn đảm bảo có độ chính xác cao

Những bể mặt làm việc và tiếp xúc của các chi tiết thuộc khuôn phải có độ bóng cao

Đảm bảo đúng chế độ nhiệt luyện cho từng chi tiết để đạt được độ cứng cần thiết

Chọn vật liệu sao cho phù hợp với từng loại chi tiết của khuôn

Áp dụng triệt để các chi tiết tiêu chuẩn của khuôn

Đảm bảo độ bền, tuổi thọ của khuôn cao

Tất cả các yêu cầu trên có liên quan chặt chẽ với nhau trong quá trình chế tạo

và lắp ráp, sửa chữa khuôn Nếu một trong những yêu cầu đó không đảm bảo sẽ ảnh hưởng đến sản phẩm và tuổi thọ của khuôn

1.1.1.4 Ưu nhược điểm khuôn cắt đột:

Ưu điểm:

 Khuôn cắt đột áp dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và ngành công nghiệp nói chung và nó đang ngày càng chiếm vị thế vô cùng quan trọng trong ngành công nghiệp Các sản phẩm của ngành cơ khí gia công cắt đột

có mặt ở mọi nơi trên thế giới và trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta vẫn thường gặp

 Khuôn cắt đột luôn tạo ra các sản phẩm ổn định về chất lượng và hình dạng hình học, các gia công hàng khối, hàng loạt, hàng tiêu chuẩn luôn được áp dụng tối ưu Khi gia công người kỹ thuật sẽ tiết kiệm được thời gian của mình

để dành thời gian làm cho những việc khác, đỡ phải mất đi sức lao động và tối ưu được nguyên công sản xuất Ngoài ra việc gia công cắt đột như vậy sẽ giúp độ chính xác cao hơn, ít đi phế phẩm trong quá trình sản xuất, thúc đẩy hiệu quả kinh tế cao hơn

Nhược điểm:

 Chày - cối là hai chi tiết chủ yếu của khuôn, có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng tuổi thọ, sản phẩm Quá trình gia công chày - cối rất phức tạp và tốn kém thời gian, bảo dưỡng khuôn cũng khó khăn

 Khuôn cắt đột không gia công hầu hết các loại vật liệu mà nó chỉ gia công được những vật liệu như nhôm tấm, tôn tấm, thép tấm, nhựa tấm, phôi dạng thanh, …

1.1.1.5 Thiết bị sử dụng khuôn cắt đột:

Để tạo ra chi tiết bằng khuôn cắt đột, cần có các thiết bị máy móc chuyên dùng

để tạo ra áp lực cần thiết tác động lên phôi tấm tạo ra nguyên công cắt đứt, các thiết bị này phổ biến trong ngành cơ khí, đặc biệt trong sản xuất hàng loạt, hàng khối

Thiết bị dập tấm thường có 2 loại: máy ép trục khuỷu và máy ép thủy lực Máy dập có thể tác dụng đơn (máy chỉ có một con trượt chính dùng để đột, cắt, tạo hình), tác dụng kép (máy có 2 con trượt: một con trượt dùng để ép phôi, con trượt kia dùng để dập sâu), ba tác dụng (ngoài 2 con trượt như máy trên còn có bộ phận đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn)

Máy ép trục khuỷu

Truyền động của trục khuỷu là truyền động cứng, khoảng hành trình của máy khống chế chính xác nên sản phẩm dập tấm có chất lượng cao và đồng đều Khi động

cơ quay, trục khuỷu có thể được điều khiển bằng bàn đạp, khi không làm việc con trượt

ở vị trí cao nhất để dễ tháo sản phẩm và đưa phôi vào

Phần lớn các máy ép trục khuỷu đều có thể điều chỉnh hành trình của con trượt

để phù hợp với kích thước của chi tiết Ngoài ra còn có nhiều cơ cấu cấp phôi và lấy sản phẩm tự động trong sản xuất hàng loạt

Hình 1.4: Máy ép trục khuỷu

Máy ép thủy lực

Khác với máy ép trục khuỷu, máy ép thủy lực có tốc độ biến dạng kim loại không đổi, không gây quá tải v.v … Máy có cấu tạo phức tạp, lực ép có trị số lớn nên dùng để chế tạo các chi tiết lớn, phức tạp, yêu cầu chất lượng cao và hay dùng trong

phòng thí nghiệm Máy ép thủy lực có thể có cơ cấu dẫn động chất lỏng riêng từ máy bơm hoặc có thể dẫn chất lỏng có áp suất cao nhận được từ trạm bơm có bình trữ áp Chất lỏng thường dùng: dầu khoáng vật, nhũ tương hay nước dưới áp suất 25400 Atm

Máy ép thủy lực thường có loại một tác dụng, hai tác dụng và ba tác dụng và có lực ép từ vài chục đến hàng nghìn tấn

1.1.2 Thiết kế kết cấu khuôn cắt đột:

Khi thiết kế khuôn cắt đột, thông tin đầu vào bao gồm: quy cách, cơ tính vật liệu sản phẩm, sản lượng, yêu cầu kỹ thuật chi tiết Từ các thông tin này thông qua các bài toán tính toán về lực dập, lực kẹp phôi, chọn thiết bị máy dập, chiều cao tổng thể khuôn, … các kỹ sư thiết kế tiến hành xây dựng bản vẽ tổng thể về khuôn và bắt đầu triển khai hoàn thiện từng chi tiết trong khuôn Quá trình này có sử dụng các vật tư đã tiêu chuẩn kích thước và các tiêu chuẩn thiết kế

Quy trình thiết kế khuôn cắt đột được thể hiện theo lưu đồ sau:

Hình 1.5: Quy trình thiết kế khuôn

Ban hành(+)

Tiếp nhận kế hoạch Thiết kế sản phẩm

(-) Duyệt thiết kế

Sản phẩm

Thiết kế sơ bộ khuôn, ĐMVT

(-)

Thiết kế chi tiết, xuất bản vẽ

Duyệt thiết kế chi tiết

Duyệt thiết kế sơ bộ

(+)

(-)

(+)

1.2 Tổng quan về vấn đề và lợi ích của việc thiết kế tham số nói chung và thiết kế tham số khuôn cắt đột nói riêng:

1.2.1 Định nghĩa về thiết kế tham số

Tham số là phần hằng số hay giá trị không đổi trong một phương trình, có tá dụng

cụ thể hóa mối quan hệ chính xác giữa các biến số

Ví dụ trong phương trình tiêu dùng: C = C* + cY, trong đó C* và c là các tham

số tham gia quyết định mối liên hệ giữa biến độc lập C và biến phụ thuộc Y Phương trình chỉ được xác định khi chúng ta biết hết các tham số của nó

Tham số trong toán học

Trong toán học, sự khác nhau giữa một tham số và một đối số (argument) của

một hàm là: tham số là các ký hiệu thuộc phần định nghĩa của hàm, trong khi các đối số

là các ký hiệu được cung cấp cho hàm khi nó được dùng

Tham số trong xác suất

Trong lý thuyết xác suất, người ta có thể nói rằng phân bố của một biến ngẫu nhiên thuộc về một họ các phân bố xác suất Các phân bố thuộc họ đó phân biệt lẫn nhau bởi các giá trị của một số hữu hạn các tham số

Ví dụ, người ta nói về "một phân bố Poisson với giá trị trung bình λ", hay

"một phân bố chuẩn với trung bình μ và phương sai σ 2 " Có thể dùng chuỗi mô men (trung bình, bình phương trung bình, ) hoặc các nửa bất biến (trung bình, phương sai, ) làm các tham số cho một phân bố xác suất

Tham số trong thống kê

Trong thống kê, các khái niệm khung trong lý thuyết xác suất vẫn được tôn trọng Tuy nhiên, sự lưu ý giờ chuyển tới phép ước lượng các tham số của một phân bố dựa trên dữ liệu quan sát được hay dựa trên các giả thiết thử nghiệm trên dữ liệu này Trong phép uớc lượng cổ điển, các tham số này được xem là "cố định nhưng chưa xác định"; ngược lại, trong phép Ước lượng Bayes chúng là các biến ngẫu nhiên với các phép phân

bố riêng của chúng

Hoàn toàn có thể đưa ra các kết luật thống kê mà không có các giả thiết về một họ tham số đặc trưng của các phép phân bố xác suất Trường hợp đó gọi là thống kê phi tham số; ngược với thống kê có tham số đã được mô tả trong phần trước

Chẳng hạn, Spearman là một phép thử phi tham số mà nó được tính dựa trên bậc (order) của dữ liệu bất chấp các giá trị hiện thời của chúng, trong đó, Pearson là một tham số thử được tính trực tiếp trên các dữ liệu và có thể dùng để suy ra một quan hệ toán học

Tham số trong thiết kế

Tóm gọn lại, tham số là một giá trị, một hằng số mà thông qua đó, các biến được tạo thành thông qua các mối quan hệ thông qua một mô hình, một phương trình nào đó

Trong thiết kế kỹ thuật, việc thiết kế có tính kế thừa và thiết kế lặp lại (chỉ khác nhau một vài thông số như đơn vị, tỉ lệ, …) Ví dụ, một hình chi tiết có biên dạng hình lục giác thì luôn tuân theo một biến chính là bán kính nội hoặc ngoại tiếp với lục giác đó Tương ứng với 1 giá trị bán kính sẽ cho được một biên dạng lục giác cụ thể Do đó khi thiết kế các biên dạng lục giác, người ta sẽ có xu hướng quy đổi về kích thước bán kính đường tròn nội/ ngoại tiếp nói trên Việc quy đổi về một hay một số biến trong thiết kế

mà các biến còn lại có mối quan hệ nào đó thông qua các biến quy đổi này được gọi là

Tham số thiết kế

Thiết kế tham số là một quá trình dựa trên tư duy thuật toán cho phép biểu hiện

các tham số và quy tắc, cùng nhau, xác định, mã hóa và làm rõ mối quan hệ giữa ý định thiết kế và quá trình thiết kế

Quy trình thiết kế tham số là một quy trình thiết kế sử dụng các kỹ thuật mô hình tham số mới nhất để thiết lập hình dạng cấu trúc của dự án, xác định dạng cấu trúc và các thành viên kết cấu, đề xuất các tùy chọn hình thức cấu trúc khác nhau, lặp lại các tùy chọn thiết kế kết cấu này với kiến trúc sư và khách hàng và hoàn thiện các tùy chọn thiết kế

Mô hình tham số là một quá trình mô hình hóa với khả năng thay đổi hình dạng của mô hình ngay khi giá trị kích thước được sửa đổi

Mô hình tham số được phát minh đầu tiên bởi Rhino, đây là một phần mềm thiết

kế 3D được phát triển từ AutoCAD Ưu điểm chính của mô hình tham số là khi thiết lập

mô hình hình học 3D, hình dạng của mô hình có thể được thay đổi ngay khi các tham số như kích thước hoặc độ cong được sửa đổi; do đó, không cần phải vẽ lại mô hình bất cứ khi nào nó cần thay đổi Điều này giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian cho các kỹ sư, đặc biệt là trong giai đoạn thiết kế phác thảo

Tham số trên thế giới:

Hiện nay thì trên thế giới việc áp dụng tham số vào thiết kế, đời sống rất là nhiều,

… các công nghệ hiện nay điều áp dụng tham số, ví dụ các phần mềm thiết kế bằng tham

số, các công nghệ máy móc thế hệ 4.0 áp dụng tham số

Đã có nhiều nghiên cứu tham số liên quan đến CAD/CAM thiết kế cơ khí như: Parametric design of a car audio based on con®guration design method (in Korean); Feng Fu, in Design and Analysis of Tall and Complex Structures, 2018, …

Công nghệ tham số tạo cho CAD các ưu điểm sau:

 Giúp kỹ sư hình thành và thể hiện ý tưởng thiết kế đúng theo quy luật tự nhiên của quá trình tư duy: từ đi phác thảo ý đồ đến chính xác hóa mô hình rồi mới xuất tài liệu thiết kế

 Làm cho quá trình thiết kế được mềm dẻo, linh hoạt Các sản phẩm thiết kế có thể được sửa đổi một cách dễ dàng, trong bất cứ giai đoạn nào

 Dễ kế thừa các kết quả thiết kế đã có Nhờ công nghệ này mà người dùng có thể tạo các thư viện các chi tiết hoặc kết cấu máy cho riêng mình và sử dụng chúng một cách hiệu quả

 Giữ mối liên kết giữa mô hình và tài liệu thiết kế

Ứng dụng thiết kế tham số ở Việt Nam:

Thiết kế tham số ở Việt Nam cũng mới phát triển gần đây, nhiều công ty đầu tư phần mềm máy móc thiết kế hiện đại trên thế giới Những công ty ô tô, sản xuất, … ở Việt Nam luôn cập nhật những phần mềm mới tiên tiến giúp tăng năng suất công việc thiết kế, sản xuất, …

Ở Việt Nam có nhiều công ty ứng dụng thiết kế tham số, điển hình như công ty C.B.S Việt Nam là đối tác quan trọng của nhiều khách hàng lớn từ Nhật Bản: MHPS-ENG; MHIEC; MHI-PEC của tập đoàn công nghiệp nặng MITSUBISHI EN&M của tập đoàn KOBELCO, MENIX, YONDENKO, đã áp dụng phương pháp thiết kế tham

số tự động trong Creo Parametric, hoặc trong SolidWorks thiết kế tham số trong Module SolidWorks API, …

Hình 1.6: Một số ví dụ về tham số trong thiết kế

Công ty Cổ phần Ô tô Chu Lai - Trường Hải đã áp dụng phần mềm công nghệ vào việc thiết kế các chi tiết máy móc trong ngành Ô Tô từ rất sớm, giúp việc thiết kế

mô phỏng chính xác hơn, tăng năng suất thiết kế, đảm bảo tính chính xác ngày càng khắt khe của thế giới Trong đó thiết kế dùng các phần mềm CAD/CAM/CNC như CATIA,

NX, … được đẩy mạnh nhằm tăng tính số hóa thiết kế tham số trở nên nhanh gọn và chính xác hơn

Tuy phát triển nhưng đa số là các công ty lớn sử dụng, học tập và áp dụng Những công ty xí nghiệp nhỏ thì việc áp dụng còn chậm, phương thức đào tạo còn rời rạc thiếu hiệu quả Hiện nay với sự phát triển của thế giới cũng như ở Việt Nam thì việc nâng cao thiết kế tham số là điều cần thiết

Ngoài thiết kế tham số trong lĩnh vực cơ khí thì trong lĩnh vực kiến trúc cũng rất phát triển, các công trình tòa nhà cao tầng được áp dụng một cách có khoa học để dề

dàng biến đổi, phát triển hết tiềm năng vẻ đẹp của các công trình, tốc độ xây dựng ngày càng nhanh chóng, tốn ít chi phí, hiệu quả lại cao, …

Thiết kế tham số trong khuôn mẫu:

Trong lĩnh vực khuôn mẫu, đặc biệt là khuôn dập, nghiên cứu thiết kế tham số cũng đã có những công bố ứng dụng, chủ yếu là các loại khuôn dập vuốt cỡ lớn như nghiên cứu tham số thân vỏ khuôn dập vuốt thân đúc [7] (là những đối tượng đã có những thống nhất chung (tiêu chuẩn toàn cầu) nhưng vẫn chỉ còn nằm trên mô hình thiết kế phục vụ một dự án giáo dục đại học của chính phủ Arap Saudi hay một ví dụ khác là một nghiên cứu của trường đại học Khoa học và Công nghệ Quốc Gia Cao Hùng – Đài Loan[8] công bố năm 2008 về thiết kế tự động khuôn dập vuốt nắp capo sau xe ô tô du lịch trên phần mềm CATIA

Hiện nay việc áp dụng thiết kế tham số trong ngành khuôn mẫu cũng đang rất phát triển Ví dụ như tạo ra các thư viện tiêu chuẩn vỏ khuôn, tiêu chuẩn chi tiết khuôn,

… được áp dụng nhanh chóng, chỉ cần thay đổi thông số đầu vào về kích thước vỏ khuôn, chi tiết thì phần mềm tự động sẽ thiết lập ra chi tiết vỏ khuôn, chi tiết mới Tất

cả các phần mềm về khuôn mẫu điều có Module về thư viện như vậy, ngoài ra chúng ta

có thể tạo thêm thư viện cho riêng mình

Quá trình mô phỏng (CAD/CAE) hoạt động kết cấu khuôn trong phần mềm được

áp dụng nhanh chóng tiện lợi, bằng cách thay đổi các tham số đầu vào để xem kết quả

mô phỏng (gần giống kết quả thực tế) Hiện nay đối với một số chi tiết nhựa cở lớn trong

ô tô thì việc mô phỏng xem trước kết quả là hết sức cần thiết để tránh tổn hao chi phí sau này, biết trước các vấn đề xảy ra trước tìm phương án khắc phục ngày từ đầu

Hình 1.7: Ví dụ về tham số trong khuôn mẫu

Trong gia công CNC, các tham số đầu vào, chế độ cắt, tham số kết xuất chương trình gia công cho từng máy được xây dựng và tiêu chuẩn hóa Việc thay đổi tham số để cho ra kết quả phù hợp với từng loại máy CNC là rất quan trọng Hoặc trong việc báo giá khuôn, mỗi sản phẩm có một tham số đầu vào khác nhau nên khi thay đổi một tham

số nào đó thì thông tin báo giá khuôn thay đổi theo một cách nhanh chóng đáp ứng thời gian của khách hàng mà còn đem lại sự chính xác trong việc báo giá có lợi nhuận

1.2.2 Lợi ích trong thiết kế tham số khuôn cắt đột

Từ những định nghĩa tổng quan về khuôn cắt đột nói trên, rất dễ dàng nhận ra rằng về mặt kết cấu của các khuôn khác nhau đều giống nhau về cơ cấu vận hành, về

mô hình tạo hình sản phẩm, do đó, việc tham số thiết kế là điều hoàn toàn có thể nếu có những giới hạn về các mối quan hệ giữa những biến số trong thiết kế khuôn cắt đột

Vậy, lợi ích của việc thiết kế tham số khuôn cắt đột là gì?

Giảm thời gian thiết kế Giảm sai sót trong quá trình triển khai thiết kế chi tiết Việc tham số thiết kế khuôn cắt đột sẽ tạo được mô hình khuôn 3D trên phần mềm hoàn toàn tự động từ một vài thông số ban đầu đưa vào Hoàn thiện tới 90% kết cấu chi tiết, tức là thời gian thiết kế có thể giảm tới 90% so với một định mức thiết kế ban đầu theo quy trình được thể hiện ở nội dung phần 1.1

Do yếu tố thiết kế tự động theo tham số như trên, kỹ sư thiết kế sẽ có thêm thời gian để thực hiện các phương pháp phân tích sự ảnh hưởng của các sai lỗi (FMEA- Failure Modes Effects Analysis), tăng cường kiểm tra sau thiết kế giúp giảm sai sót mà vẫn đảm bảo hoặc vượt thời gian yêu cầu đề ra

Tiêu chuẩn hóa được kết cấu, không phụ thuộc vào tay nghề kỹ sư:

Việc tham số hóa thiết kế khuôn cắt đột cũng có nghĩa các thông số thiết kế được định nghĩa lại về mặt giá trị, và tạo ra các mối quan hệ giữa các biến số Từ đó, kết cấu khuôn cắt đột được tiêu chuẩn Việc này có ý nghĩa rằng, dù kỹ sư có kinh nghiệm hay chưa có kinh nghiệm đều có thể tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật và hoàn toàn giống nhau về mặt cấu tạo cũng như quy trình chế tạo Giúp các kỹ sư thuận lợi hơn trong quá trình thực hiện công việc cũng như trao dồi kỹ năng nghề nghiệp

Tạo nền tảng thuận lợi cho gia công chế tạo và tồn kho vật tư

Việc thiết kế giống nhau về mặt kết cấu, mô hình sẽ làm giảm được các thời gian chuẩn bị cho hoạt động gia công chế tạo rất lớn Giúp chủ động được trong việc dự trữ tồn kho vật tư gia công, công cụ dụng cụ chế tạo Đặc biệt là chủ động được nguồn vật

tư tiêu chuẩn

Đáp ứng hiệu quả sản xuất kinh doanh trong thời gian ngắn

1.2.3 Giới hạn tham số khuôn cắt đột ở mức độ đề tài:

Trong khuôn cắt đột có rất nhiều loại tùy theo nguyên công, cách tạo hình và khả năng công nghệ tạo hình như đề cập ở phần 1.1 Tổng quan về thiết kế khuôn cắt đột Để thuận lợi cho kết quả thực hiện đề tài và có hướng phát triển cho đề tài cũng như hạn chế phát sinh các yếu tố làm bài toán trở nên phức tạp, vấn đề tham số được giới hạn lại trong phạm vi:

- Khuôn cắt biên dạng (một bước)

Chi tiết điển hình cần cắt biên dạng

Hình 1.8: Mô tả khuôn cắt đột 1 bước

- Khuôn đột lỗ cắt hình tích hợp (03 bước) (cắt đột liên hợp)

Chi tiết điển hình đột lỗ cắt biên dạng

Hình 1.9: Mô tả trường hợp khuôn cắt đột 3 bước

Bảng 1.1: Các giới hạn khác của đề tài

TT Thiết kế khuôn cắt đột Tham

1 Xử lý thông tin đầu vào Có Định nghĩa được các biến đầu vào và

mối liên quan với các giá trị đầu ra

2 Xử lý theo biên dạng chi

Xử lý theo biên dạng là hình chữ nhữ ngoại tiếp biên dạng chi tiết

xuất vật tư tiêu chuẩn Có

Tự động đề xuất giá trị thiết bị, vật tư tiêu chuẩn dựa và cơ sở dữ liệu và điều kiện sử dụng

5 Thiết kế chi tiết từng tấm

Tham số hoàn thiện chi tiết từng tấm kết cấu

Chương 2: XÂY DỰNG THIẾT KẾ THAM SỐ 3D KẾT CẤU KHUÔN CẮT

ĐỘT TRÊN PHẦN MỀM UNIGRAPHIC NX 10.0 2.1 Tìm hiểu tổng quan về phần mềm Unigraphic NX 10.0

Unigraphic NX là một trong những phần mềm nổi tiếng nhất hiện nay trong lĩnh vực thiết kế CAD, mô phỏng CAE và tạo chương trình gia công CAM cho máy CNC – cung cấp giải pháp tổng thể CAD/CAM/CAE/PLM, tạo khả năng liên kết linh hoạt giữa các khâu trong quá trình sản xuất từ thiết kế CAD, phân tích CAE và mô phỏng gia công CAM

NX là hệ thống CAD/CAM/CAE có thể coi là mạnh nhất hiện nay để mô hình hoá ba chiều các sản phẩm cơ khí Hệ thống này là công cụ hỗ trợ cho nhà thiết kế thực hiện công việc thiết kế sản phẩm một cách nhanh chóng và chính xác Hơn thế nữa, tính

mở và tính tương thích của NX cho phép nhiều phần mềm ứng dụng khác có thể chạy trực tiếp trên môi trường của nó như Autodesk Inventor, Catia, Pro-E, Solid Edge, CADKEY, SolidWorks, Cimatron, kết xuất ra các file định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác mô hình trong môi trường các phần mềm phân tích khác

Sản phẩm lắp ráp mới có thể chứa các bộ phận sử dụng lại từ mẫu thiết kế trước

đó vì vậy bộ phận tiêu chuẩn và các bộ phận từ thiết kế trước cần được sửa đổi Ngoài

ra, các bộ phận mới cần được thiết kế từ đầu NX sẽ giúp bạn thiết kế và chỉnh sửa các

bộ phận trong bối cảnh lắp ráp để tạo ra bộ phận phù hợp thích hợp

Trong giới hạn nội dung chương 2, việc ứng dụng phần mềm Unigraphic NX chỉ

đề cập tới module Modeling và module Drafting Drawing cùng các công cụ: Expression, Suppress Expression, Journaling và Macro Recorder trong phiên bản 10.0 được phát hành năm 2014

2.1.1 Module Modeling

Là bộ công cụ chính trong việc thiết kế, bao gồm nhiều lệnh căn bản và nâng cao giúp tạo dụng một vật thể duy nhất (part – prt file), bằng việc kết hợp các Sketch trên mặt phẳng và các lệnh tạo khối Qua đó, Modeling gần như là công cụ căn bản và quan trọng nhất, tạo tiền đề cho việc lắp ráp, phân tích nâng cao Với ưu điểm có thể Thiết kế

mô hình Solid (khối) và Surface (mặt) một cách linh hoạt, giúp người dùng có thể thiết

kế và xử lý được các sản phẩm có độ phức tạp cao

Hình 2.1: Mô hình 3D được thiết kế trên Unigraphic NX

Các công cụ trong module modeling bao gồm:

2 Direct Sketch: Vẽ phác thảo trên mặt phẳng, bao gồm các công cụ vẽ chính xác

các biên dạng cần thiết để tạo hình bằng các ràng buộc về kích thước giữa các loại đường nét (đường thẳng, đường cong quy tắc - bất quy tắc, về sự tương quan

vị trí (song song, đối xứng, tịnh tiến, …)

Hình 2.2: Mô tả khối lệnh Sketch

3 Feature: Bao gồm các lệnh hỗ trợ cho tạo khối như: Extrude (đùn khối theo

phương thẳng), Revolve (tạo khối tròn xoay), Hole (tạo lỗ), Shell (tạo khối thành mỏng), Edge Blend (vát góc, tạo bán kính uốn, …), Trim body, Draft body, Rib,

Hình 2.3: Mô tả về Feature trên NX

Kết hợp giữa Direct Sketch và Feature là cách cơ bản để tạo ra mô hình 3D hoàn thiện

4 Synchronous Modeling: Bộ công cụ giúp hiệu chỉnh, thay đổi kích thước, kết cấu

body…từ các tệp thiết kế định dạng step, iges… hoặc các tệp thiết kế được biên dịch từ các phần mềm khác qua bộ công cụ chuyển đổi của NX một cách nhanh chóng và mạnh mẽ Synchronous Modeling đã tạo ra sự thay đổi đáng kể trong

tư duy thiết kế và trao đổi dữ liệu giữa các phần mềm

Hình 2.4: Mô tả các nhóm lệnh của Synchronous Modeling

Bộ công cụ với tiện ích chỉnh sửa dữ liệu mạnh mẽ này cho phép người dùng triển khai các ý tưởng sáng tạo dựa trên yếu tố kế thừa Giúp kỹ sư nhanh chóng

mô hình hóa và phát triển sản phẩm mới một cách linh hoạt mà không phụ thuộc vào các yếu tố mô hình 3D ban đầu

Hình 2.5: Mô tả khả năng tùy biến trên NX với module Synchronous Modeling

5 Surface: Tạo mô hình bề mặt không gian ba chiều với các mặt cong quy tắc hoặc

bất quy tắc thông qua các công cụ về bề mặt một cách linh hoạt

2.1.2 Module Drafting Drawing:

NX Drafting Drawing cung cấp công nghệ đồng bộ cho bản vẽ kỹ thuật hai chiều, một tính năng nâng cao giúp đẩy mạnh việc chỉnh sửa dữ liệu CAD 2D – kể cả các tệp tin từ các hệ thống khác Công nghệ này làm tăng các ràng buộc hình học, cho phép thay đổi nhanh chóng và hiệu quả các lay-out và bản vẽ kỹ thuật

Với NX Drafting Drawing, người dùng nhanh chóng và dễ dàng tạo bản vẽ kỹ thuật từ các mô hình 3D sử dụng công cụ vẽ kĩ thuật có hiệu quả cao Phần mềm vẽ kỹ thuật tự động tạo các hình chiếu từ các mô hình ba chiều và các mô hình lắp ráp, căn chỉnh và phóng to các hình chiếu và sắp xếp các bản vẽ Công cụ chú thích toàn diện để lập tài liệu các bản vẽ với các yêu cầu sản xuất Theo dõi thay đổi nâng cao giúp giảm thời gian kiểm tra bản vẽ và loại bỏ các lỗi phát sinh

Module gồm có những nhóm công cụ sau:

View: Tạo hướng nhìn từ vật thể 3D, cập nhật dữ liệu khi mô hình 3D thay đổi Bộ công

cụ View này có thể dễ dành tinh chỉnh các mẫu (template) phù hợp với từng yêu

cầu riêng biệt hoặc tuân theo các hê tiêu chuẩn như ISO, JIS, DIN, AISI, …

Dimension: Bộ công cụ ghi kích thước với đầy đủ các dạng kích thước: Chiều dài,

Đường kính, Góc quay, Góc lượng giác, … với đầy đủ yêu cầu về dung sai, độ nhám bề mặt, hệ tọa độ, … Giúp tạo ra những bản vẽ chi tiết hoàn thiện

Annotation: Giúp ghi chú bản vẽ, các yêu cầu kỹ thuật khác, thể hiện công nghệ gia

công, …

Sketch: Ngoài những đường nét cơ bản do mối quan hệ theo hướng nhìn (view) được tự

động tạo thành, NX Drafting còn tích hợp bộ công cụ Sketch dùng để hoàn thiện các đường, nét theo yêu cầu khác phát sinh một cách dễ dàng

Table: Bộ công cụ giúp tạo, chỉnh sửa các bảng công nghệ trên bản vẽ: Bảng tọa độ lỗ,

bảng BOM, bảng yêu cầu kỹ thuật khác, …

Hình 2.7: Các lệnh trong module Drafting

2.1.3 Công cụ Expression, Suppress by Expression

Expression là công cụ quản lý tất các các biến, giá trị và các mối quan hệ về kích

thước trong NX, khi có một đối tượng phát sinh trong môi trường Modeling thì trong Expression xuất hiện một biến/ hằng số bắt đầu bằng tiền tố p<x> - với x là số thứ tự tăng dần trong quá trình phát sinh mối quan hệ kích thước - để quy định kích thước cho đối tượng phát sinh đó

Ví dụ: khi sử dụng bộ công cụ Direct Sketch để vẽ 1 line(đường thẳng) có chiều dài 30mm như hình trên mặt phẳng Oxy trong môi trường Modeling, Expression tool sẽ ghi nhận vào biến kích thước p0:

Hình 2.8: Tổng quan về Expression Tool

Đặc điểm của công cụ Expression:

- Lưu trữ dữ liệu tất cả thông số phát sinh trong quá trình thiết kế và phân nhóm quản lý

- Tạo mới và định nghĩa các kích thước tham số theo biến

- Xuất/ Nhập dữ liệu địa chỉ các biến trong file thiết kế

- Tạo liên kết các biến giữa các chi tiết, giữa các định nghĩa

- Cho phép ứng dụng các hàm toán học và hàm logic học

- Định nghĩa được điều kiện giá trị biến theo yêu cầu

Hình 2.9: Các kiểu lọc của Expression

Các kiểu dữ liệu trong công cụ Expression:

- Kiểu Numeric: là kiểu dạng số, là giá trị định lượng đơn vị hoặc hằng số, bao gồm đơn vị chiều dài, thể tích, khối lượng, …và các thông số hằng số vật lý, hóa học của vật liệu…

- Kiểu String: là dạng chuỗi, thường dùng để lưu thông tin mô tả

- Kiểu Boolean: kiểu logic, có hai giá trị: True (đối với đúng) và False (đối với sai)

- Integer: Kiểu số nguyên, có phạm vi từ -32,768 đến 32,767

- Kiểu Point: kiểu tọa độ điểm trong không gian, gồm 3 tham số x, y, z tương ứng với 3 trục

- Kiểu Vector: vector có hướng trong không gian

- Kiểu list

Các hàm Function trong công cụ Expression:

- Hàm toán học: Sin, cos, tan, …

- Hàm đọc dữ liệu từ file excel: ug_cell_hlookup (tìm kiếm theo chiều dọc giá trị

ô tính), ug_cell_read (đọc giá trị ô tính cố định), ug_cell_vlookup (tìm kiếm theo chiều ngang), …

- Hàm Geometry: đọc dữ liệu tọa độ

- Hàm material: Đọc dữ liệu vật liệu (ứng dụng trong tính toán bền)

- Hàm mechanics: Công suất, tần số, gia tốc, …

Suppress by Expression: là công cụ ẩn/ hiện đối tượng theo tham số, điều kiện Công

cụ này được sử dụng để thay đổi phần tử chi tiết trong đối tượng tùy theo định nghĩa về điều kiện đầu vào

Ví dụ, trong một khối có điều kiện về sự xuất hiện lỗ, nếu chiều dày khối đó nhỏ hơn 20mm thì không có đối tượng lỗ, nếu trên 20mm thì sẽ có lỗ xuất hiện Giả sử p2 là kích thước chiều dày, khi áp dụng công cụ Suppress by Expression cho lỗ trên tấm, sẽ xuất hiện biến p3 là biến logic với giá trị mặc định = 1 Lúc này, để đặt điều kiện xuất hiện lỗ: nếu p2<=20 thì p3=1 còn không p3=0

Ứng dụng tham số: Áp dụng Expression và Suppress by Expression dễ dàng có thể

định nghĩa được giá trị của các biến kích thước của một thiết kế dễ dàng thông qua các thuật toán, các hàm logic Đây là điều kiện tiên quyết để xây dựng cấu hình thiết kế tham

số dựa trên các tiêu chuẩn được đề xuất ở phụ lục 2

2.1.4 Công cụ Macro và Journal và ứng dụng:

Công cụ Macro: Macro là một tệp lưu trữ một loạt các hướng dẫn mô tả sự tương

tác của người dùng với bàn phím và chuột trong một phiên làm việc với NX Bất kỳ chuỗi các hoạt động đầu vào tương tác nào cũng có thể được lưu vào một tệp macro, và

sau đó chỉ cần lặp lại bằng cách thực hiện nó Macro rất hữu ích để thực hiện các tác vụ ngắn, lặp đi lặp lại và có thể được điều chỉnh phù hợp với môi trường làm việc

Đặc tính ngôn ngữ macro: Do đặc tính Macro là ghi lại đơn giản các lệnh thao tác nên cơ bản Macro ghi nhận các định nghĩa cơ bản sau:

Bảng 2.1: Các định nghĩa biến của macro

Tuy nhiên, do tính chất đơn giản về mặt cú pháp và ngôn ngữ, người dùng khó chỉnh sửa chương trình để cải tiến, Xử lý lỗi nếu xảy ra Cũng như không nâng cấp được thông qua các thư viện API Thay vào đó, trong NX có bộ công cụ Journal Editor đảm nhận công việc này với ngôn ngữ viết cao hơn, thư viện hỗ trợ nhiều hơn, giúp người dùng sáng tạo theo ý muốn

Journal:

Journal là một công cụ tự động hóa nhanh, ghi lại, sửa đổi và chạy lại các phiên làm việc với NX (các thao tác, click chuột) Về tính năng, Journal giống macro, tuy nhiên, nhờ có sự tích hợp dựa trên các thư viện API và ngôn ngữ lập trình phổ biến Người dùng có thể dễ dàng chỉnh sửa nâng cao chương trình Journal thông qua cửa sổ Journal Editor hoặc thông qua các ứng dụng lập trình khác

Khả năng này được thiết kế như một công cụ dễ sử dụng tương thích từ phiên bản này sang phiên bản tiếp theo (tương thích ngược) và tích hợp các thay đổi cho các ứng dụng cơ bản thành các phiên bản khác nhau

Công cụ Journal có thể tăng năng suất thiết kế thông qua nhiều tình huống như

tự động hóa các nhiệm vụ lặp đi lặp lại, tự động hóa các hoạt động thủ tục, nhanh chóng tạo ra tự kiểm tra và cũng cho phép tạo ra các chương trình tự động hóa tiên tiến hơn

Ngôn ngữ lập trình - Tùy thuộc vào nhu cầu, Journal có thể được viết bằng một trong một số ngôn ngữ lập trình được hỗ trợ Tất cả các nền tảng lập trình phần mềm

NX đều hỗ trợ: C#, C ++, Java, Python hoặc Visual Basic.NET và tận dụng lợi thế của Microsoft NET Framework Cho phép người dùng tạo các GUI tương tác, từ lời nhắc đơn giản đến các hộp thoại phức tạp

Macro và Journal là hai công cụ hỗ trợ việc tự động hóa quá trình thiết kế, là những công cụ hỗ trợ mở rộng khả năng của NX tùy thuộc vào đặc thù của mỗi công ty, tạo hiệu quả sử dụng phần mềm Để làm được điều này, phần mềm NX đã cung cấp một kiến trúc mở có tên là API[6] (Application Program Interface)

Ứng dụng:

Trong giới hạn đề tài này, các chương trình Journal được lập trình theo ngôn ngữ Visual Basic, bao gồm chương trình giao diện cấu hình khuôn và chương trình ghi dung sai nhanh, cập nhật các thông tin về bản vẽ, cập nhật các liên kết Expression

2.1.5 Ngôn ngữ lập trình Visual Basic ứng dụng trên phần mềm NX

Visual Basic (viết tắt VB) là một ngôn ngữ lập trình hướng sự kiện

(event-driven) và môi trường phát triển tích hợp (IDE) kết bó

Phần Visual (có nghĩa là hình ảnh trực quan) đề cập đến phương pháp được sử

dụng để tạo giao diện đồ họa người dùng (Graphical User Interface hay viết tắt là GUI) Với những bộ phận hình ảnh (gọi là controls), có thể sắp đặt vị trí và quyết định các đặc tính của chúng trên một khung màn hình, gọi là Form (giống form trong Access)

Phần Basic đề cập đến ngôn ngữ BASIC (viết tắt của Beginner's All-purpose

Symbolic Instruction Code), một ngôn ngữ lập trình đơn giản, dễ học, được tạo ra cho các khoa học gia (những người không có thời gian để học lập trình điện toán) dùng

Quá trình phát triển – lập trình: quá trình này được hiểu nôm na là cách thức để lập trình tương tác với máy hoàn thiện mã nguồn (source code) có đuôi mở rộng là “.vb” sau đó được biên dịch bằng một chương trình khác để tạo ra các “Object core” với các ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu được Thương thì các Object core này là các tệp có phần mở rộng là exe hoặc dll (thư viện)

Hình 2.10 : Quy trình phát triển lập trình

Cấu trúc chương trình VB bắt buộc phải có :

Bảng 2.2: Cấu trúc chương trình VB trên NX

Option statements Tùy chọn

Imports statements Thư viện sử dụng trọng chương trình The Main procedure Chương trình chính

Class và Module elements Các chương trình con

Ví dụ về chương trình:

Các kiểu đối tượng và kiểu biến liên quan trong phần mềm NX

Hình 2.11: Các kiểu đối tượng và biến trong phần mềm NX

Bảng 2.3: Các kiểu dữ liệu trong VB - NX

Cách khai báo và khởi tạo biến:

Cấu trúc: Dim <Tên biến> as <Kiểu biến> = <giá trị (nếu có)>

Ví dụ:

Đối với biến là các object trong NXOpen :

Cấu trúc: Dim < Tên biến> As New <Kiểu biến> (constructor inputs)

Ví dụ:

Hàm điều kiện:

Cấu trúc : If <điều kiện> then <kết quả 1> else <kết quả 2 >

Cấu trúc : If <điều kiện> then <kết quả 1> else if <điều kiện > then <kết quả …> else

Function: Hàm tính toán,sau khi kết thúc thì trả lại giá trị theo hàm

Cấu trúc:Function <Tên hàm> (kiểu biến) As <kiểu biến>

Object Properties: Thuộc tính đối tượng

Mỗi loại đối tượng khi tạo ra trong VB đều có cài đặt thuộc tính mà có thể sử dụng/ truy cập vào nó Mỗi thuộc tính có một cái tên Cú pháp trong VB để gọi thuộc tính đó là <Đối tượng>.<tên thuộc tính>

Ví dụ: Nếu định nghĩa Sacr là đường cong có thuộc tính bán kính radius thì có thể gọi

Trong phạm vi nội dung tổng quan, tác giả chỉ đề cập tới cơ bản về ngôn ngữ lập trình Visual Basic

Trong phần mềm NX, ngôn ngữ Visual Basic được ứng dụng để viết các chương trình tinh chỉnh hoặc mở rộng ứng dụng Lợi ích thực sự của nó có thể chỉ thông qua một đoạn chương trình nhỏ có thể thực hiện nhiều công việc lặp đi lặp lại, đẩy nhanh quá trình thiết kế, … Việc lập trình VB trên NX được thực hiện dễ dàng thông qua các thư viện hỗ trợ và được tổng hợp thành một tiêu chuẩn của hãng là S.N.A.P[6], viết tắt của Simple NX Application Programing, nó tương tự như các Application Programming Interface (API) cổng giao tiếp ứng dụng lập trình được của các phần mềm khác

2.2 Tổng quan kết cấu khuôn cắt đột:

Hình 2.12: Kết cấu khuôn cắt đột Bảng 2.4: Quy định vật liệu các tấm kết cấu khuôn cắt đột

Diễn giải:

Thành phần cơ bản của kết cấu khuôn cắt đột là chày và cối cắt đột Chày cối này được làm từ vật liệu có cơ tính tốt, qua quá trình nhiệt luyện đạt được độ cứng tương đối cao, từ 58-62HRC, đảm bảo được các yếu tố yêu cầu kỹ thuật được đề cập bên trên Ngoài ra còn có các tấm kết cấu được thể hiện như hình 2 và chi tiết từng tấm như bảng

1 Cụ thể như sau:

1 Tấm đỉnh: Tấm đỉnh của khuôn có vai trò là tấm trung gian, gá đặt nửa khuôn trên lên bàn máy trên của máy dập Thông thường, quy cách tấm đỉnh được thiết kế dựa trên lựa chọn thiết bị dập (máy dập)

Tấm đỉnh không chịu trực tiếp tác động của lực dập nên thông thường được làm bằng thép Carbon kết cấu không cần độ cứng cao (giá trị độ cứng thường

từ 19~22HRC)

2 Tấm chống lún: Trong một số trường hợp, khi chiều dày chi tiết cắt đột lớn, dẫn tới lực cắt đột lớn tác động ngược lên chày dẫn đến có thể gây hại cho tấm đỉnh (bị lún) với giá trị thông thường từ 4kg/mm2 trở lên thì sử dụng tấm chống lún

Tấm chống lún được làm từ vật liệu thép kết cấu hàm lượng Carbon 0.55%C) và được nhiệt luyện để tăng độ cứng lên đến 48~50HRC

(0.5-3 Tấm giữ chân chày: Tấm giữ chân chày trong khuôn có nhiệm vụ giữ cố định chày với vị trí tương quan cùng hệ thống chốt dẫn hướng Vật liệu thông thường của tấm giữ chân chày là thép Carbon kết cấu C45 không qua quá trình nhiệt luyện Quy cách bề dày của tấm được tiêu chuẩn hóa theo kích thước đường kính dẫn hướng

4 Chốt dẫn hướng: Làm nhiệm vụ dẫn hướng, định vị vị trí tương quan giữa 2 nửa khuôn trên dưới Thường được tiêu chuẩn theo quy cách đường kính Trong gia công chế tạo thường được gia công chính xác cao và nhiệt luyện bề mặt cũng như gia công đạt độ bóng bề mặt cấp (▼▼▼) Độ cứng đạt trên 60HRC

5 Bulong có vai: Là loại linh kiện tiêu chuẩn dùng để treo tấm kẹp phôi ở trạng thái khi khuôn chưa làm việc Thông thường trong thiết kế khuôn cho sản xuất hàng loạt, để dễ thay thế, bảo trì thì bulong này là loại được tiêu chuẩn theo nhà sản xuất Misumi

6 Tấm kẹp phôi:Trong khuôn cắt đột, để giữ cho phôi không bị xê dịch do sự tác động của chày cối, thông thường, chi tiết được kẹp giữ một lực kẹp ban đầu đủ để thắng momen uốn do chày cối tác động và được kẹp bởi tấm kẹp

phôi và bề mặt cối Vật liệu thông thường là thép S55C có nhiệt luyện đạt

độ cứng 50HRC

7 Bạc dẫn hướng: Chi tiết này thường được thiết kế dựa trên thông số tiêu chuẩn

do nhà các nhà cung cấp linh kiện khuôn ban hành

8 Tấm bắt cối: dùng để đỡ cối, trong một số trường hợp sử dụng thiết bị có chiều cao bàn máy đủ thấp thì tấm bắt cối có chức năng như tấm đế: bắt chặt nửa khuôn dưới vào bàn máy Vật liệu sử dụng cho tấm đế là C45 không nhiệt luyện

9 Chày: Là một trong hai chi tiết chính tạo nên sản phẩm Kích thước bề dày chày thường được tiêu chuẩn hóa theo máy dập Vật liệu thường dùng là loại vật liệu có độ bền cao, chống mài mòn tốt Trường hợp sản lượng sản phẩm yêu cầu quá cao (trên 50.000 sản phẩm/1 năm) thì người ta sử dụng vật liệu SKD11 nhiệt luyện đạt độ cứng 58~62HRC

10 Lò xo: Lò xo trong khuôn cắt đột được sử dụng để tạo ra lực kẹp phôi ban đầu cho tấm kẹp phôi Việc tính toán lựa chọn lò xo tuân theo tiêu chuẩn thiết kế

và tiêu chuẩn do nhà sản xuất cung cấp

11 Băng phôi: Là phần vật liệu sau khi dập sẽ tạo ra sản phẩm

12 Cối: Cũng như chi tiết chày, cối là phần quan trọng còn lại góp phần chính tạo ra sản phẩm Do đó, tính chất và vật liệu sử dụng làm cối cũng giống như chày

13 Gối: Tùy vào chiều cao của thiết bị máy dập mà bộ khuôn có gối hoặc không

có gối, nói cách khác, gối làm nhiệm vụ tăng chiều cao khuôn phù hợp với thiết bị dập để đảm bảo tối ưu thiết bị sử dụng Quy cách gối thường được tuân theo tiêu chuẩn và tham số theo lực dập (máy dập) Vật liệu sử dụng cho gối thường là thép Carbon thấp C45 hoặc thép tấm cán nóng khác (SS400, Q365, …)

14 Tấm đế: Giống như tấm đỉnh, tấm đế có nhiệm vụ kết nối nửa khuôn dưới vào bàn máy thông qua hệ thống gá kẹp Vật liệu thường dùng là C45 không qua nhiệt luyện tôi cứng

2.3 Xây dựng dữ liệu kết cấu khuôn trên phần mềm Microsoft Excel

2.3.1 Phân nhóm đối tượng dữ liệu liên quan tới kết cấu khuôn và điều kiện quan hệ giữa các đối tượng, tổ chức trên excel

Để xây dựng dữ liệu trên phần mềm Excel dễ dàng và khoa học thì công việc phân nhóm dữ liệu rất quan trọng, nó quyết định thiếu đủ các biến tham số để tạo nên

mô hình 3D khuôn cắt đột hoàn thiện Việc phân nhóm được thể hiện tại Phụ lục I của luận văn này

2.3.2 Thực hiện xử lý và tổ chức dữ liệu trên tệp Excel

Sơ đồ Xử lý và tổ chức dữ liệu trên tệp Excel: