Nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu CAD/CAM và ứng dụng trong chế tạo mẫu

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ CHÂU NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD/ CAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO MẪU Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.
- Bùi Ngọc Tuyên tôi nhận nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu CAD/ CAM và ứng dụng trong chế tạo mẫu” Tôi xin cam đoan, luận văn này là quá trình nghiên cứu của bản thân.
- Lý do chọn đề tài.
- Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .
- Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài .
- Ý nghĩa khoa học của đề tài .
- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài TỔNG QUAN .
- Phương pháp nghiên cứu .
- Nội dung cần giải quyết của đề tài CHƯƠNG I: CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD Mô hình khung dây .
- Đường cong Bezier Đường cong B- Spline Mô hình bề mặt Phương pháp biểu diễn bề mặt trong CAD Biểu diễn các bề mặt cơ bản .
- Mô hình khối rắn .
- Mô hình biểu diễn trên B-rep CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD Kỹ thuật thuận Quá trình thiết kế và chế tạo sản phẩm Một số phần mềm CAD và CAD/CAM hiện nay .
- Giới thiệu phần mềm ứng dụng CATIA Kỹ thuật ngược Giới thiệu tổng quan về Reverse Enigeering Sử dụng máy đo tọa độ BROWN &SHARP 544 với phần mềm PC-DMIS trong xây dựng mô hình CAD Ứng dụng CHƯƠNG III : THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD/ CAM VÀ CHẾ TẠO MẪU Ứng dụng kỹ thuật thuận trong thiết kế mô hình mẫu Trình tự thiết kế bề mặt tự do trong CATIA Các bước thiết kế chuột bằng CATIA .
- Thực nghiệm gia công mẫu chuột máy tính mini trên máy phay CNC Cơ sở, thiết bị, dụng cụ thí nghiệm Cơ sở vật chất Tiến hành gia công CHƯƠNG IV:ỨNG DỤNG KỸ THUẬT NGƯỢC TRONG KIỂM TRA MẪU GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .
- Nội dung phương pháp .
- Quy trình kỹ thuật ngược .
- Ứng dụng kỹ thuật ngược trong chế tạo .
- Thực nghiệm ứng dụng phương pháp kiểm mẫu chế tạo .
- Điều kiện thực nghiệm kiểm tra bề mặt chuột mini Nội dung tiến hành thực nghiệm kiểm tra bề mặt mẫu .
- Nhận xét và đánh giá kết quả thực nghiệm KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết luận Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1.
- Mô hình khung dây Hình 1.2.
- Sự thay đổi cưa đường cong Bezier khi di chuyển một điểm điều khiển......23 Hình 1.12.
- Đường cong Bezier điều khiển khu vực thiếu Hình 1.13.Nội suy B- spline Hình 1.14 .Mặt phẳng qua 3 điểm Hình 1.16.
- Mặt phẳng đi qua 1 điểm và 2 hướng Hình 1.17.Phương trình tham số của bề mặt kẻ Hình 1.18.
- Bề mặt tròn xoay Hình 1.21.Biểu diễn tham số bề mặt trụ Hình 1.18.
- Mảnh bậc 3 Bezier Hình 1.19.
- Mảnh bề mặt tam giác Hình 1.22.
- Bề mặt Bezier tam giác Hình 1.23.
- Mô hình khối rắn cơ sở Hình 1.24.
- Biểu đồ Venn Hình 1.25.
- Cây CSG Hình 1.26.
- Mô hình biểu diễn trên B- rep Hình 1.27.
- Mô hình B- rep của vật thể Hình 2.1.Chu trình sản phẩm Hình 2.2.
- Môi trường thiết kế chi tiết Hình 2.4.
- Một số thanh công cụ sử dụng khi thiết kế chi tiết Hình 2.5.
- Một số thiết bị số hóa sử dụng trong kỹ thuật ngược Hình 2.6.
- Sơ đồ quét kiểu LINEAR CLOSE Hình 2.8: Direction 1 và drrection 2 cho Patch Hình 2.9: Sơ đồ quét kiểu Patch Hình 2.10: Định dạng tam giác trong file STL Hình 3.1.
- Hình thành lưới bề mặt trong CATIA Hình 3.2.
- Bề mặt đã hình thành sau khi thiết kế xong Hình 3.3.
- Sửa lại lưới bề mặt để tạo bề mặt theo yêu cầu Hình 3.4.
- Bề mặt tự do được hình thành Hình 3.6.
- Biên dạng chuột được hình thành Hình 3.7 Tạo hai cạnh vát bên cạnh chuột Hình 3.8.
- Dùng các lệnh cắt, chỉnh sửa bề mặt chuột Hình 3.9.
- Mẫu chuột đầy đủ trên cơ sở vừa tạo ra ở trên Hình 3.10.
- Sản phẩm bề mặt chuột thiết kế trong CATIA V5R Hình 3.11.
- Chi tiết được đưa vào Module gia công Hình 3.12.
- Tạo phôi Hình 3.13.
- Phôi đã được tạo, Rough stock 1 xuất hiện trên cây thư mục Hình 3.14.
- Mô phỏng gia công trên CATIA Hình 3.15.
- Phôi được đưa vào không gian gia công trong CATIA Hình 3.16.
- Phôi đã được đưa vào gia công ở dạng mặt STL có độ phân giải thấp Hình 3.17.
- Phôi đã được đưa vào gia công ở dạng mặt STL có độ phân giải cao Hình 4.1.
- Sơ đồ kỹ thuật ngược Hình 4.2 Giai đoạn quét mẫu Hình 4.2 Một nửa mô hình người đã được tạo dưới dạng lưới điểm Hình 4.4 Mô hình người đã được tạo dưới dạng lưới điểm Hình 45.
- Mô hình đầu người hoàn chỉnh được hình thành dưới dạng mặt NURBS.....82 Hình 4.6.
- Mô hình mặt người được gia công trên máy CNC Hình 4.7.
- Bề mặt “mau1.txt” và “chitiet1.txt” trước và sau khi thực hiện chương trình kiểm tra Hình 4.8.
- Bề mặt “mau1.txt” và “chitiet2.txt” trước và sau khi thực hiện chương trình kiểm Hình 4.9.
- Bề mặt “mau1.txt” và “chitiet3.txt” trước và sau khi thực hiện chương trình kiểm tra MỞ ĐẦU 1.
- Lý do chọn đề tài “Nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu CAD/ CAM và ứng dụng trong chế tạo mẫu” Hệ thống CAD/ CAM/ CNC ngày càng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp ở nước ta.
- Nắm vững cấu trúc hệ thống và phát triển nó nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và từng bước góp phần hiện đại hóa ngành công nghiệp nước nhà là vấn đề đặt ra cho tất cả các nhà làm kỹ thuật hiện nay.
- Bề mặt sản phẩm được sản xuất trong công nghiệp khá đa dạng và phức tạp, vì vậy để thiết kế và chế tạo thuận lợi người ta đã sử dụng máy tính để trợ giúp trong quá trình này.
- Lĩnh vực thiết kế và mô tả bề mặt gia công trên máy tính được gọi là CAMM (Computer Aided Modeling Machining), nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ CAD/ CAM/ CNC.
- Việc nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu CAD/ CAM và ứng dụng trong chế tạo mẫu nhằm giúp các nhà kỹ thuật hiểu rõ hơn quá trình hình thành bề mặt chi tiết trong khi thiết kế và chế tạo sản phẩm thực, qua đó nắm bắt được những sai sót có thể mắc phải trong quá trình thiết kế cũng như chế tạo nhằm mục đích tối ưu hóa những sản phẩm và quá trình tạo ra chúng để có những sản phẩm đạt được hiệu quả cao nhất.
- Vì vậy việc Nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu CAD/ CAM và ứng dụng trong chế tạo là việc hết sức cấp thiết, đây cũng chính là lý do mà tác giả lựa chọn nghiên cứu đề tài này.
- Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Nắm vững lý thuyết cơ sở dữ liệu CAD/CAM - Nêu được các phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu CAD - Ứng dụng khai khai thác được phần mềm CAD/CAM CATIA 3.
- Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 9 3.1.
- Ý nghĩa khoa học của đề tài Ngày nay công nghệ CAD/CAM/CNC và công nghệ tái tạo ngược đang được ứng dụng nhiều trong thực tế sản xuất các sản phẩm cơ khí chất lượng cao, nhờ vào các công nghệ này mà chúng ta có thể sản xuất được những sản phẩm cơ khí chất lượng có tính kinh tế và kỹ thuật cao và đem lại hiệu quả kinh tế to lớn trong ngành cơ khí chế tạo.
- Khi các nhà đầu tư nước ngoài vào nước nhà không chỉ đem đến một phương pháp quản lý hiện đại, mà cùng với đó là những thiết bị tối tân trợ giúp quá trình tạo ra sản phẩm một cách nhanh chóng, dễ dàng và chính xác nhất có thể trong đó các phần mềm CAD/CAM/CAE đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong khâu thiết kế, chế tạo, mô phỏng và kiểm tra chất lượng sản phẩm trước khi ứng dụng sản xuất hàng loạt.
- Cùng với việc thành thạo trong sử dụng các loại phần mềm hỗ trợ thiết kế, chế tạo, mô phỏng, kiểm tra chất lượng sản phẩm trước khi đi vào sản xuất là việc tìm hiểu được những điểm mấu chốt, cốt lõi để làm nên chất lượng của chúng.
- Vì vậy, những kiến thức nhân loại đang ứng dụng hôm nay chưa hẳn đã là dùng tốt cho ngày mai.
- Việc nghiên cứu NURBS cũng nằm trong xu thế ấy.
- Trong quá trình nghiên cứu, nếu còn thấy hay, thấy tốt thì còn dùng được và làm sao để ứng dụng đạt hiệu quả tối ưu nhất.
- 10 Trong khuôn khổ hạn hẹp của đề tài này chỉ mong sao cung cấp một cái nhìn thấu đáo về chế tạo mẫu và ứng dụng nó trong các phần mềm nhằm thiết kế được các bề mặt phức tạp mà những lý thuyết trước đây khó thực hiện được.
- Khi hiểu và nắm bắt được có thể sẽ mở ra hướng nghiên cứu mới sau này.
- Các kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học.
- Nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm so sánh độ chính xác gia công của hai định dạng CSDL là mô hình mặt cong trơn và mô hình STL.
- Thực nghiệm ứng dụng thành công kỹ thuật ngược với CMM để kiểm tra độ chính xác của mô hình chế tạo 3.1.
- Ý Nghĩa thực tiễn của đề tài Từ kết quả nghiên cứu được, đánh giá được khả năng tái tạo lại bề mặt của chi tiết đã thất lạc dữ liệu, nâng cao hiệu quả trong việc thiết kế các chi tiết qua đó nâng cao hiệu quả kinh tế cũng như độ chính xác của các chi tiết sau khi gia công.
- Hiểu được khả năng tạo ra các bề mặt từ dữ liệu điểm (đám mây điểm) trong các phần mềm CAD/CAM qua đó kết hợp với các máy đo (đo tọa độ, máy quét…) để tạo ra các ngân hàng dữ liệu điểm cho các chi tiết .
- Qua đó giúp cho việc chế tạo các chi tiết cũng như lưu trữ các chi tiết đạt kết quả cao hơn và nhẹ nhàng hơn.
- Nắm bắt được ưu, nhược điểm của phương pháp để từ đó có cái nhìn khách quan hơn cho tiến trình tạo ra sản phẩm, qua đó có những phương án tối ưu hóa thiết kế sao cho quá trình gia công ngắn nhất mà vẫn tạo ra được các sản phẩm với chất lượng tốt (điều này sẽ được thí nghiệm giải thích rõ hơn trong phần thực nghiệm của đề tài này).
- Tổng kết phương pháp xây dựng CSDL CAD, đề xuất phương pháp đánh giá được hiệu quả CSDL CAD với định dạng STL trong gia công CNC 11 - Áp dụng phương pháp kỹ thuật ngược trong kiểm tra đánh giá độ chính xác hình học các bề mặt tự do - Thực hiện mô phỏng quá trình gia công, gia công trên máy CNC.
- Mẫu đã thu được sau khi gia công là 03 chuột mini, vật liệu là nhôm.
- 12 TỔNG QUAN CAD/ CAM được hiểu là sử dụng máy tính trong quá trình thiết kế và sản xuất- máy tính trợ giúp thiết kế và sản xuất.
- CAD/ CAM là một lĩnh vực rộng là trái tim của nền sản xuất tích hợp và tự động Hiện nay, việc nghiên cứu một cách đầy đủ cơ sở dữ liệu để hình thành bề mặt và ứng dụng CAD/CAM vào thiết kế, chế tạo sản phẩm còn khá hạn chế hoặc mang tính riêng rẽ.
- Có những đề tài đi sâu vào nghiên cứu ứng dụng của CAD/CAM trong thiết kế và chế tạo, có đề tài chỉ nghiên cứu về mảng kỹ thuật ngược, có đề tài chỉ chuyên sâu vào lý thuyết cơ sở hình thành bề mặt.
- Vì vậy, trong khuôn khổ đề tài này sẽ tập trung nghiên cứu, từ xây dựng cơ sở dữ liệu hình thành bề mặt, ứng dụng trong các phần mềm CAD/CAM để thiế kết, chế tạo mẫu.
- Khi nghiên cứu tập trung trong một tiến trình sẽ gặp phải những vấn đề mà nếu nghiên cứu riêng rẽ không gặp phải, qua đó giải quyết được những vấn đề đó sẽ làm rõ hơn tính đúng đắn của lý thuyết CAD/CAM, xóa nhòa khoảng cách giữa lý thuyết và thực hành.
- Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý thuyết CAD/CAM, Sử dụng máy CMM để thu thập dữ liệu bề mặt chi tiết mẫu, nghiên cứu ứng dụng các phần mềm CAD/CAM, thực hiện thiết kế chi tiết và gia công trên máy CNC.
- Nội dung cần giải quyết của đề tài Trong đề tài này tác giả chủ yếu nghiên cứu và giải quyết những vấn đề như sau: 1.
- Nghiên cứu tìm hiểu về CAD/CAM, các dạng dữ liệu CAD.
- Nghiên cứu lý thuyết, các phương pháp xây dựng CSDL CAD 13 3.
- Tìm hiểu về CMM và ứng dụng trong kỹ thuật ngược từ đó xây dựng CADL CAD 4.
- Khai thác sử dụng phần mềm CATIA , xây dựng CSDL CAD/ CAM 5.
- Thực nghiệm chế tạo mẫu với hai định dạng CSDL CAD là STL và mặt cong trơn, đánh giá kết quả.
- 14 CHƯƠNG I CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD Trong chương này tác giả đề cập đến cơ sở dữ liệu CAD chủ yếu đi sâu giới thiệu về biểu diễn hình học trong CAD mà không đề cập tới phần biến đổi hình học và các phép chiếu trong CAD 1.1.
- Mô hình khung dây Mô hình khung dây được xây dựng trên cơ sở các cạnh (edges) và các đỉnh (vertices).
- Các mặt không được tạo nên và chỉ các đường biên, mô hình này chỉ có kích thước các cạnh nhưng không có thể tích (như mô hình bề mặt), hoặc khối lượng (như khối rắn).
- Toàn bộ đối tượng của mô hình đều nhìn thấy.
- Hình 1.1: Mô hình khung dây *Các thực thể trong khung dây 1.1.1

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt