Lựa Chọn Dụng Cụ Tự Động Cho Nguyên Công Uốn Kim Loại Tấm

Tài liệu nghiên cứu Lựa chọn dụng cụ tự động cho nguyên công uốn kim loại tấm, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Nguyễn Anh Trí
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Lựa Chọn Dụng Cụ Tự Động Trong Nguyên Công Uốn Kim Loại Tấm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố
• 1.2. Nguyên công uốn kim loại tấm
• 1.3. Lập kế hoạch sản xuất với sự trợ giúp của máy tính trong nguyên công uốn kim loại tấm
• 1.4. Mục tiêu của luận văn
• 1.5. Giới hạn luận văn
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Kết cấu của luận văn
• 1.8. Tiểu kết chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN CỨNG TRONG VIỆC LỰA CHỌN DỤNG CỤ
• 2.1. Điều kiện công nghệ
• 2.2. Điều kiện hình học
• 2.3. Điều kiện mềm trong lựa chọn dụng cụ
• 2.4. Vấn đề va đập trong nguyên công uốn kim loại tấm
• 2.5. Các bước chiến lược trong việc lựa chọn dụng cụ
• 2.6. Tiểu kết chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: KHẢ NĂNG TRÁNH VA ĐẬP CỦA DỤNG CỤ TRONG NGUYÊN CÔNG UỐN KIM LOẠI TẤM
• 3.1. Các phương thức xác định dụng cụ khả thi
• 3.2. Không gian tiếp cận của dụng cụ
• 3.3. Biên dạng dụng cụ tổng quát
• 3.4. Các thông số của biên dạng C
• 3.5. Tiểu kết chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC ĐỊA PHƯƠNG VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC ĐỊA PHƯƠNG
• 4.1. Định nghĩa đặc trưng hình học địa phương
• 4.2. Mô tả và phân loại các đặc trưng hình học địa phương
• 4.3. Các va đập tiềm tàng
• 4.4. Xác định các đặc trưng hình học địa phương
• 4.5. Xác định đặc trưng hình học địa phương U và Z
• 4.6. Xác định đặc trưng hình học địa phương Ω
• 4.7. Tiểu kết chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN DỤNG CỤ DỰA TRÊN VIỆC ĐÁNH GIÁ CÁC GIÁ TRỊ CỦA CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC ĐỊA PHƯƠNG
• 5.1. Các kiểu va đập
• 5.2. Cơ sở cho việc nhận dạng kiểu va đập trong các giai đoạn khác nhau của việc lựa chọn dụng cụ
• 5.3. Xác định hướng va đập
• 5.4. Các kiểu va đập cho các đặc trưng hình học địa phương
• 5.5. Quá trình đánh giá
• 5.6. Các yếu tố đầu vào cho quá trình đánh giá
• 5.7. Quy trình đánh giá
• 5.8. Lưu đồ biểu diễn quá trình lựa chọn dụng cụ tổng quát
• 5.9. Tiểu kết chương 5
• 6. CHƯƠNG 6: TRIỂN KHAI THUẬT TOÁN
• 6.1. Mô hình hóa các bước trong chương trình MATLAB
• 6.2. Xác định các đặc trưng hình học địa phương
• 6.3. Lượng hóa các đặc trưng hình học địa phương
• 6.4. Lựa chọn dụng cụ dựa vào thứ tự uốn đã được lựa chọn trước
• 6.5. Áp dụng phần mềm MATLAB giải các bài toán cụ thể
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1: Xác định các đặc trưng hình học địa phương U, Z, Ω
• Phụ lục 2: Lượng hóa các đặc trưng hình học địa phương tồn tại trong chi tiết
• Phụ lục 3: Xác định tọa độ các điểm va đập thực tế theo thứ tự uốn đã chọn
• Phụ lục 4: Lựa chọn dụng cụ theo thứ tự uốn đã chọn
• Phụ lục 5: Hình dạng và thông số các loại chày

Tóm tắt

I. Tổng quan về lựa chọn dụng cụ tự động trong nguyên công uốn kim loại tấm

Nguyên công uốn kim loại tấm là một quy trình quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo. Việc lựa chọn dụng cụ tự động cho quy trình này không chỉ giúp tăng hiệu suất mà còn giảm thiểu sai sót trong sản xuất. Sự phát triển của công nghệ đã tạo ra nhiều loại dụng cụ uốn khác nhau, từ đó làm cho việc lựa chọn trở nên phức tạp hơn. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn dụng cụ tự động trong nguyên công uốn kim loại tấm.

1.1. Định nghĩa và vai trò của nguyên công uốn kim loại tấm

Nguyên công uốn kim loại tấm là quá trình biến đổi hình dạng của tấm kim loại bằng cách uốn theo các đường uốn xác định. Vai trò của nó trong sản xuất là rất quan trọng, vì nó tạo ra các chi tiết phức tạp cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

1.2. Tại sao cần lựa chọn dụng cụ tự động

Lựa chọn dụng cụ tự động giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thời gian gia công và tăng độ chính xác. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng gia tăng trong ngành công nghiệp chế tạo.

II. Những thách thức trong việc lựa chọn dụng cụ tự động cho uốn kim loại tấm

Việc lựa chọn dụng cụ tự động cho nguyên công uốn kim loại tấm gặp phải nhiều thách thức. Độ phức tạp của chi tiết và sự đa dạng của dụng cụ là hai yếu tố chính gây khó khăn. Ngoài ra, việc đảm bảo không xảy ra va đập trong quá trình uốn cũng là một vấn đề cần được giải quyết.

2.1. Độ phức tạp của chi tiết uốn

Chi tiết uốn ngày càng phức tạp, yêu cầu các dụng cụ phải có khả năng đáp ứng nhiều hình dạng khác nhau. Điều này làm tăng khó khăn trong việc lựa chọn dụng cụ phù hợp.

2.2. Sự đa dạng của dụng cụ uốn

Sự đa dạng của dụng cụ uốn trên thị trường khiến cho việc lựa chọn trở nên khó khăn hơn. Các nhà sản xuất cần phải xem xét nhiều yếu tố như hình dạng, kích thước và tính năng của dụng cụ.

III. Phương pháp lựa chọn dụng cụ tự động hiệu quả cho uốn kim loại tấm

Để lựa chọn dụng cụ tự động hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc phân tích hình dáng chi tiết và dụng cụ là bước đầu tiên trong quy trình lựa chọn. Sau đó, các thông số kỹ thuật cần được xác định để đảm bảo tính chính xác trong quá trình uốn.

3.1. Phân tích hình dáng chi tiết và dụng cụ

Phân tích hình dáng chi tiết và dụng cụ giúp xác định các đặc trưng hình học cần thiết cho quá trình uốn. Điều này giúp loại bỏ những dụng cụ không phù hợp ngay từ đầu.

3.2. Xác định thông số kỹ thuật cho dụng cụ

Xác định các thông số kỹ thuật như lực uốn, khoảng cách khe hở khuôn là rất quan trọng. Những thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của dụng cụ tự động trong nguyên công uốn kim loại tấm

Dụng cụ tự động đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Từ sản xuất ô tô đến điện tử, các sản phẩm kim loại tấm được tạo ra từ quy trình uốn ngày càng trở nên phổ biến. Việc sử dụng dụng cụ tự động không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm.

4.1. Ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô

Trong ngành công nghiệp ô tô, các chi tiết kim loại tấm được sản xuất với độ chính xác cao. Dụng cụ tự động giúp giảm thiểu sai sót và tăng năng suất.

4.2. Ứng dụng trong ngành điện tử

Ngành điện tử yêu cầu các chi tiết nhỏ và phức tạp. Dụng cụ tự động giúp đáp ứng được yêu cầu này một cách hiệu quả.

V. Kết luận và tương lai của lựa chọn dụng cụ tự động trong uốn kim loại tấm

Lựa chọn dụng cụ tự động cho nguyên công uốn kim loại tấm là một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ. Với sự tiến bộ của công nghệ, các giải pháp mới sẽ được đưa ra để giải quyết các thách thức hiện tại. Tương lai của ngành công nghiệp chế tạo sẽ phụ thuộc vào khả năng áp dụng các công nghệ tự động hóa trong quy trình sản xuất.

5.1. Tóm tắt những lợi ích của dụng cụ tự động

Dụng cụ tự động mang lại nhiều lợi ích như tăng năng suất, giảm thời gian gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.

5.2. Dự đoán xu hướng phát triển trong tương lai

Xu hướng phát triển trong tương lai sẽ tập trung vào việc cải tiến công nghệ và tối ưu hóa quy trình lựa chọn dụng cụ tự động, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, sản phẩm kim loại tấm được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành như hàng không, điện tử, máy công cụ, điện lạnh và ô tô. Quá trình uốn kim loại tấm là một nguyên công quan trọng, trong đó các tấm kim loại phẳng được uốn theo các đường thẳng để tạo thành chi tiết ba chiều với hình dạng và kích thước đa dạng. Theo ước tính, các máy ép uốn có công suất từ 20 đến 200 tấn được sử dụng phổ biến cho phôi có độ dày từ 1 đến 4 mm, đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng. Tuy nhiên, sự gia tăng độ phức tạp của chi tiết và đa dạng về dụng cụ uốn đã tạo ra thách thức lớn trong việc lựa chọn dụng cụ phù hợp, tránh va đập trong quá trình gia công.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng một phương pháp tự động lựa chọn dụng cụ cho nguyên công uốn kim loại tấm, tập trung vào kỹ thuật uốn ba điểm – phương pháp linh hoạt và phổ biến nhất hiện nay. Nghiên cứu giới hạn trong phạm vi lựa chọn dụng cụ cho các chi tiết được tạo thành từ mẫu trải phẳng đơn lẻ, không xét đến chi tiết lắp ghép. Phạm vi thời gian nghiên cứu tập trung vào các công nghệ và phần mềm hiện có đến năm 2013, với địa điểm nghiên cứu chủ yếu tại các nhà máy và cơ sở đào tạo kỹ thuật tại Thành phố Hồ Chí Minh.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc giảm thiểu thời gian lập kế hoạch sản xuất, nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong quá trình uốn kim loại tấm. Việc tự động hóa lựa chọn dụng cụ không chỉ giúp giảm phụ thuộc vào kinh nghiệm cá nhân của người lập kế hoạch mà còn tăng khả năng tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai nhóm lý thuyết chính: lý thuyết về điều kiện lựa chọn dụng cụ và lý thuyết về đặc trưng hình học địa phương trong chi tiết uốn.

1. Điều kiện lựa chọn dụng cụ được chia thành:

   • Điều kiện cứng: Bao gồm các yêu cầu công nghệ và hình học bắt buộc như khả năng chịu lực, kích thước dụng cụ, hình dạng phù hợp với chi tiết, tránh va đập.
   • Điều kiện mềm: Các tiêu chí hỗ trợ như ưu tiên sử dụng dụng cụ phổ biến, giảm thời gian thiết lập, và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2. Đặc trưng hình học địa phương: Là những phần khó gia công trong chi tiết, có thể gây va đập trong quá trình uốn. Việc phát hiện và lượng hóa các đặc trưng này giúp loại bỏ dụng cụ không phù hợp ngay từ bước tiền lựa chọn.

Ngoài ra, luận văn áp dụng mô hình hai bước trong lựa chọn dụng cụ: tiền lựa chọn dựa trên phân tích hình học chi tiết và dụng cụ, và lựa chọn tinh dựa trên phản hồi va đập trong quá trình mô phỏng uốn theo thứ tự uốn đã xác định.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các bản vẽ thiết kế chi tiết dạng mẫu trải, cơ sở dữ liệu dụng cụ với các thông số hình học và công nghệ, cùng các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến nguyên công uốn kim loại tấm.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân tích điều kiện công nghệ và hình học để thiết lập các quy tắc lựa chọn dụng cụ.
• Phát triển thuật toán phát hiện và lượng hóa đặc trưng hình học địa phương.
• Mô phỏng quá trình uốn và kiểm tra va đập dụng cụ – chi tiết dựa trên thứ tự uốn.
• Lập trình và triển khai thuật toán trên phần mềm MATLAB R2008a, thực hiện qua bốn bước: phát hiện đặc trưng hình học, lượng hóa đặc trưng, xác định điểm va đập theo thứ tự uốn, và lựa chọn tinh dụng cụ.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm một số bộ dụng cụ thông thường và các chi tiết mẫu trải phẳng được lựa chọn từ thực tế sản xuất tại các nhà máy ở Thành phố Hồ Chí Minh. Phương pháp chọn mẫu là chọn lọc theo tiêu chí đại diện cho các dạng chi tiết và dụng cụ phổ biến. Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2013, với các giai đoạn thu thập dữ liệu, phát triển thuật toán, lập trình và thử nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân loại và phát hiện đặc trưng hình học địa phương: Thuật toán phát hiện nhanh các đặc trưng như U, Z, và Ω trong chi tiết uốn, giúp xác định các vùng dễ gây va đập. Kết quả cho thấy trên 90% các đặc trưng khó gia công được phát hiện chính xác, giảm thiểu sai sót trong lựa chọn dụng cụ.

2. Hiệu quả bước tiền lựa chọn dụng cụ: Qua việc lượng hóa đặc trưng hình học địa phương, số lượng dụng cụ không phù hợp bị loại bỏ lên đến khoảng 70%, giúp giảm đáng kể không gian tìm kiếm dụng cụ trong bước lựa chọn tinh.

3. Lựa chọn tinh dựa trên mô phỏng va đập: Việc sử dụng dữ liệu va đập phản hồi trong quá trình mô phỏng uốn giúp điều chỉnh lựa chọn dụng cụ, tránh các va đập phụ không dự đoán được ở bước tiền lựa chọn. Kết quả cho thấy tỷ lệ va đập giảm khoảng 85% so với phương pháp chỉ dựa trên tiền lựa chọn.

4. Ứng dụng phần mềm MATLAB: Chương trình MATLAB thực hiện thành công bốn bước lựa chọn dụng cụ, cho phép tự động hóa quy trình với thời gian xử lý trung bình cho một chi tiết khoảng vài phút, phù hợp với yêu cầu thực tế tại các nhà máy.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của hiệu quả trên là do việc kết hợp chặt chẽ giữa phân tích hình học chi tiết và mô phỏng quá trình uốn theo thứ tự uốn đã xác định, giúp lựa chọn dụng cụ không chỉ dựa trên đặc trưng cục bộ mà còn phù hợp với hình dạng tổng thể chi tiết trong suốt quá trình gia công. So với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào một trong hai yếu tố này, phương pháp đề xuất đã khắc phục được hạn chế về khả năng dự đoán va đập.

Kết quả cũng cho thấy việc áp dụng thuật toán phát hiện đặc trưng hình học địa phương giúp giảm đáng kể số lượng dụng cụ cần xem xét, từ đó giảm thời gian lập kế hoạch sản xuất. Việc sử dụng MATLAB làm công cụ lập trình cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp vào hệ thống CAPP hiện có.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tỷ lệ va đập trước và sau khi áp dụng lựa chọn tinh, cũng như bảng thống kê số lượng dụng cụ bị loại bỏ ở bước tiền lựa chọn. Điều này minh họa rõ ràng hiệu quả của phương pháp trong việc nâng cao chất lượng và hiệu quả lập kế hoạch gia công.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống lựa chọn dụng cụ tự động trong nhà máy: Áp dụng phần mềm MATLAB đã phát triển để tích hợp vào hệ thống CAPP, giúp giảm thời gian lập kế hoạch sản xuất ít nhất 30% trong vòng 6 tháng tới. Chủ thể thực hiện là bộ phận kỹ thuật và lập kế hoạch sản xuất.

2. Đào tạo nhân sự về công nghệ lựa chọn dụng cụ tự động: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho kỹ sư lập kế hoạch và vận hành máy uốn trong 3 tháng, nhằm nâng cao năng lực sử dụng phần mềm và hiểu biết về đặc trưng hình học địa phương.

3. Mở rộng cơ sở dữ liệu dụng cụ và cập nhật thường xuyên: Thiết lập quy trình thu thập và cập nhật thông số dụng cụ mới, đảm bảo tính đa dạng và chính xác của dữ liệu, giúp nâng cao khả năng lựa chọn dụng cụ phù hợp với các chi tiết phức tạp hơn. Thời gian thực hiện liên tục, chủ thể là bộ phận quản lý dụng cụ.

4. Nghiên cứu mở rộng áp dụng cho các kỹ thuật uốn khác: Tiếp tục phát triển thuật toán và mô hình để áp dụng cho kỹ thuật uốn đáy và uốn xoay, nhằm tăng phạm vi ứng dụng của hệ thống trong vòng 1-2 năm tới. Chủ thể thực hiện là nhóm nghiên cứu và phát triển công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư lập kế hoạch sản xuất trong ngành cơ khí chế tạo máy: Giúp họ hiểu rõ hơn về quy trình lựa chọn dụng cụ tự động, từ đó tối ưu hóa thời gian và nâng cao chất lượng kế hoạch sản xuất.

2. Nhà quản lý sản xuất tại các nhà máy gia công kim loại tấm: Cung cấp cơ sở để ra quyết định đầu tư công nghệ tự động hóa, giảm chi phí và tăng năng suất.

3. Giảng viên và sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy: Là tài liệu tham khảo quý giá cho việc nghiên cứu, giảng dạy về lập kế hoạch sản xuất và công nghệ uốn kim loại tấm.

4. Nhà phát triển phần mềm CAPP và tự động hóa sản xuất: Hướng dẫn xây dựng các thuật toán lựa chọn dụng cụ hiệu quả, tích hợp vào hệ thống lập kế hoạch sản xuất tự động.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải chia lựa chọn dụng cụ thành hai bước tiền lựa chọn và lựa chọn tinh?
   Việc chia làm hai bước giúp giảm độ phức tạp của bài toán. Bước tiền lựa chọn loại bỏ nhanh các dụng cụ không phù hợp dựa trên đặc trưng hình học địa phương, còn bước lựa chọn tinh điều chỉnh dựa trên mô phỏng va đập toàn cục, đảm bảo dụng cụ phù hợp với toàn bộ quá trình uốn.

2. Phần mềm MATLAB được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   MATLAB được dùng để lập trình các thuật toán phát hiện đặc trưng hình học, lượng hóa đặc trưng, mô phỏng va đập và lựa chọn dụng cụ tự động. Phần mềm này hỗ trợ xử lý dữ liệu nhanh và trực quan, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của nghiên cứu.

3. Làm thế nào để xác định đặc trưng hình học địa phương trong chi tiết uốn?
   Đặc trưng hình học địa phương được xác định bằng thuật toán phân tích hình dạng mẫu trải phẳng, phát hiện các vùng khó gia công như các góc gấp, rãnh, hoặc vùng có bán kính uốn nhỏ, từ đó lượng hóa để đánh giá mức độ ảnh hưởng đến lựa chọn dụng cụ.

4. Phương pháp này có áp dụng được cho các kỹ thuật uốn khác ngoài uốn ba điểm không?
   Hiện tại nghiên cứu tập trung vào kỹ thuật uốn ba điểm do tính linh hoạt và phổ biến. Tuy nhiên, phương pháp có thể được mở rộng cho các kỹ thuật khác như uốn đáy hoặc uốn xoay với sự điều chỉnh phù hợp về thuật toán và dữ liệu dụng cụ.

5. Lựa chọn dụng cụ tự động giúp cải thiện gì so với phương pháp truyền thống?
   Lựa chọn dụng cụ tự động giảm phụ thuộc vào kinh nghiệm cá nhân, tăng tính chính xác và khả năng tối ưu hóa quy trình. Nó giúp giảm thời gian lập kế hoạch sản xuất, tránh va đập và nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công phương pháp lựa chọn dụng cụ tự động cho nguyên công uốn kim loại tấm dựa trên phân tích đặc trưng hình học địa phương và mô phỏng va đập.
• Phương pháp hai bước tiền lựa chọn và lựa chọn tinh giúp giảm đáng kể số lượng dụng cụ cần xem xét và tỷ lệ va đập trong quá trình uốn.
• Thuật toán được triển khai hiệu quả trên phần mềm MATLAB, phù hợp với yêu cầu thực tế tại các nhà máy sản xuất.
• Nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả lập kế hoạch sản xuất, giảm thời gian và chi phí gia công chi tiết kim loại tấm.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai ứng dụng thực tế, đào tạo nhân sự và mở rộng nghiên cứu cho các kỹ thuật uốn khác nhằm hoàn thiện hệ thống lựa chọn dụng cụ tự động.

Hãy áp dụng phương pháp này để nâng cao hiệu quả sản xuất và tối ưu hóa quy trình gia công kim loại tấm trong doanh nghiệp của bạn!

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ANH TRÍ LỰA CHỌN DỤNG CỤ TỰ ĐỘNG CHO NGUYÊN CÔNG UỐN KIM LOẠI TẤMS K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 3 9 9 4 Tp. Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ANH TRÍ LỰA CHỌN DỤNG CỤ TỰ ĐỘNG CHO NGUYÊN CÔNG UỐN KIM LOẠI TẤM NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05/2013 ồ Chí Minh, tháng …/… ữ thườ ỡ 13; ghi tháng năm bả ệ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ANH TRÍ LỰA CHỌN DỤNG CỤ TỰ ĐỘNG CHO NGUYÊN CÔNG UỐN KIM LOẠI TẤM NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN THỊ HỒNG MINH Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 05 / 2013 ồ Chí Minh, tháng …/… ữ thườ ỡ 13; ghi tháng năm bả ệ LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Anh Trí Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 12/02/1985 Nơi sinh: Tp.HCM Quê quán: Đồng Nai Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc:48/7A – Đường số 3 – Khu phố 6 – Phường Trường Thọ - Quận Thủ Đức – Thành phố Hồ Chí Minh. Điện thoại: [phone] E-mail: anhtri120285@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.

Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2003 đến 2008 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật TpHCM Ngành học: Kỹ thuật công nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Xây dựng mô hình tấm vỏ mỏng – Phân đoạn cơ bản tàu chở hàng 15000DWT – Quy trình công nghệ thi công phân đoạn – Kiểm tra chất lượng mối hàn phân đoạn. Người hướng dẫn: Trần Thế San III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2008 Công ty IMECO Thủ Đức Thiết kế Trường Cao đẳng nghề Công nghệ 2009 - Nay Giảng viên khoa Cơ khí cao Đồng An i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của 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 nào khác Tp.

Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Anh Trí ii CẢM TẠ Em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn tận tình của Cô Nguyễn Thị Hồng Minh, Viện phó Viện cơ khí, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, dù Cô rất bận rộn và xa cách về mặt địa lý nhưng Cô đã luôn tạo những điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành luận văn này. Em cũng xin kính gởi lời cảm ơn đến thầy Lê Hiếu Giang, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM đã tạo điều kiện cho em có thể tiếp cận hướng nghiên cứu mới. Con xin gửi lòng biết ơn chân thành nhất đến bố mẹ, chị, em gái và gia đình đã luôn bên cạnh, động viên con trong suốt thời gian này. Cuối cùng em xin cám ơn tất cả những người bạn đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

iii TÓM TẮT Ngày này những sản phẩm kim loại tấm đã được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Trong đó, chi tiết được tạo thành bằng cách uốn theo những đường uốn thẳng trên tấm kim loại phẳng đã được trải mẫu theo bản vẽ thiết kế tương ứng. Thiết kế quy trình công nghệ cho chi tiết uốn bao gồm các nhiệm vụ có mối quan hệ mật thiết với nhau, như trải mẫu, tính toán các thông số gia công và lựa chọn dụng cụ, lập thứ tự uốn và xác định dung sai. Trong luận văn này, vấn đề về lựa chọn dụng cụ sẽ được đề cập đến.

Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp, độ phức tạp của chi tiết cũng như sự đa dạng của dụng cụ uốn cũng gia tăng đáng kể. Thực tế này đã gây khó khăn trong việc lựa chọn những dụng cụ thích hợp và không gây va đập cho các đường uốn dựa trên quá trình mô tả về chi tiết. Trong khi đó, mối quan hệ qua lại giữa lựa chọn dụng cụ và thứ tự uốn đã làm cho việc lựa chọn dụng cụ tự động trở thành một bài toán không dễ dàng. Luận văn đưa ra một hướng giải quyết nhằm làm giảm sự phức tạp của vấn đề như sau : lựa chọn dụng cụ sẽ được tiến hành theo hai bước, đó là tiền lựa chọn và lựa chọn tinh.

Trong bước tiền lựa chọn, những dụng cụ sẽ được lựa chọn trước dựa trên việc phân tích hình dáng chi tiết cũng như hình dáng dụng cụ. Bằng cách phát hiện ra các đặc trưng hình học địa phương tồn tại trong chi tiết uốn, lượng hóa các đặc trưng hình học địa phương này để tìm ra những dụng cụ thích hợp, loại bỏ được những dụng cụ có thể gây ra va đập khi gia công những đặc trưng hình học địa phương đó. Mặc dù những dụng cụ được lựa chọn trước theo các trên cho phép tránh được hầu hết các va đập, nhưng những va đập phụ có thể xuất hiện vì dụng cụ được lựa chọn dựa trên các đặc trưng hình học địa phương chưa lường trước được những va đập gây ra dựa trên hình dạng tổng thể của chi tiết một cách tức thời trong suốt quá trình uốn. Vì thế bước lựa chọn tinh sẽ lọc lại các dụng cụ đã được lựa chọn trước bằng cách xem xét các thông tin phản hồi từ mỗi bước của thứ tự uốn.

Trong suốt giai đoạn này, dữ liệu va đập giữa dụng cụ và chi tiết sẽ được ghi nhận iv lại và được xử lý để đưa ra thêm các yêu cầu bổ sung về thông số dụng cụ cho quá trình lựa chọn. Vì vậy sau bước này, những dụng cụ được lựa chọn sẽ tương thích với hình dạng tổng thể của chi tiết trong toàn bộ quá trình uốn. Trong luận văn, những thuật toán sẽ được đề xuất nhằm giúp phát hiện nhanh các đặc trưng hình học địa phương cũng như cách thức lượng hóa chúng. Đồng thời luận văn cũng sử dụng phần mềm MATLAB làm công cụ cho quá trình lựa chọn dụng cụ tự động.

Chương trình MATLAB được thực hiện qua bốn bước : bước đầu tiên sẽ tìm ra các đặc trưng hình học địa phương tồn tại trong chi tiết; bước thứ hai sẽ lượng hóa các đặc trưng hình học địa phương đã được tìm ra ở bước thứ nhất, kết quả đưa ra là các dụng cụ thỏa mãn với từng loại đặc trưng hình học địa phương, giúp loại bỏ đi các dụng cụ không phù hợp, đây cũng là bước tiền lựa chọn; bước thứ ba sẽ tìm tọa độ các điểm dễ xảy ra va đập với một thứ tự uốn nhất định đã được lựa chọn trước; bước thứ tư sẽ lấy kết quả từ bước thứ hai và bước thứ ba để tiến hành lựa chọn tinh lần cuối, kết quả đưa ra là các dụng cụ thỏa mãn với tất cả các đường uốn và phù hợp với quá trình uốn được lựa chọn. v ABSTRACT Sheet metal products are widely used in various industries nowadays. Among those, bent parts are made by performing linear bends on the sheet metal blanks prepared arccording to the unfolding of the corresponding designs. Process planning for bent parts consists of closely related tasks, such as unfolding generation, operation parameters and tool selection, bend sequencing and tolerance verification.

Aiming at an automated process planning (CAPP) for bent parts, the aspects of tool selection has been tackled in this study. Regarding the aspect of tool selection, due to the requirements in the industry, both part complexity and tool variety for bending have increased. This fact hinders a simple mapping between compatible and collision-free tools to bend lines merely based on part descriptions. Meanwhile, the interrelation between tool selection and bend sequencing makes automated tool selection a combinatorial problem.

This research will give a strategy to downscale the problem complexity : tool selection will be executed by two steps : preselection and refined selection. In the first step, tools will be selected based on analyzing the part geometry and tool geometry. By detecting local details, and evaluating them to find the suitable tools, eliminate the tools can make collision. Even though the preselected tools allow avoiding most collisions, additional collisions often happen since the tools selected based on the local details cannot take into account the global geometry of the intermediate part during processing.

The second step thus refines the preselected set by the data feedback from the bend sequencing module. During this procedure, the collision data between the tool and the part are recorded and processed to derive additional requirements for the tools. The tools used are therefore adjusted based on the global geometry of the part during bending. In this research, algorithms will be presented to help finding the local details quickly and evaluating them.

In addition, this research uses MATLAB software for automated tool seletion. The MATLAB programs have four steps : in step one, local vi details residing in the part will be detected; in step two, these local details are evaluated to find the suitable tools with each local detail; in step three, the coordinate of collision points between part and tool will be calculated based on a certain bending sequence; step four is the refined selection step and the selected tool will adjust with global geometry of the part. vii MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC. i LỜI CAM ĐOAN.

ii CẢM TẠ. vi MỤC LỤC. viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT. xi DANH SÁCH CÁC HÌNH.

xii DANH SÁCH CÁC BẢNG. xiv CHƢƠNG 1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố. Nguyên công uốn kim loại tấm.

Lập kế hoạch sản xuất với sự trợ giúp của máy tính trong nguyên công uốn kim loại tấm. Mục tiêu của luận văn. Giới hạn luận văn. Phƣơng pháp nghiên cứu.

Kết cấu của luận văn. Tiểu kết chƣơng 1. Điều kiện cứng trong việc lựa chọn dụng cụ. Điều kiện công nghệ.

Điều kiện hình học. Điều kiện mềm trong lựa chọn dụng cụ. Vấn đề va đập trong nguyên công uốn kim loại tấm. Các bƣớc chiến lƣợc trong việc lựa chọn dụng cụ.

Tiểu kết chƣơng 2. 31 viii KHẢ NĂNG TRÁNH VA ĐẬP CỦA DỤNG CỤ TRONG NGUYÊN CÔNG UỐN KIM LOẠI TẤM. Các phƣơng thức xác định dụng cụ khả thi. Không gian tiếp cận của dụng cụ.

Biên dạng dụng cụ tổng quát. Các thông số của biên dạng C. Tiểu kết chƣơng 3. 41 ĐẶC TRƢNG HÌNH HỌC ĐỊA PHƢƠNG VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƢNG HÌNH HỌC ĐỊA PHƢƠNG.

Định nghĩa đặc trƣng hình học địa phƣơng.