(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu phục hồi trục cam động cơ nổ một xi lanh bằng công nghệ tiên tiến
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ, CÔNG CỤ CAD/CAM/CNC VÀ KỸ THUẬT THIẾT KẾ NGƯỢC
Công nghệ CAD/CAM/CNC
1.1.1 Khái niệm về CAD/CAM/CNC
CAD, hay Thiết kế Hỗ trợ Bằng Máy Tính, là công nghệ giúp tự động hóa quy trình thiết kế sản phẩm Mục tiêu chính của CAD là nâng cao hiệu suất thiết kế thông qua việc tự động hóa từng bước, hướng tới một quy trình thiết kế hoàn toàn tự động và hiệu quả hơn.
CAM (Chế tạo sản xuất có sự trợ giúp của máy tính) là quá trình mô phỏng và lập trình chế tạo sản phẩm trên các máy công cụ tự động Mục tiêu của CAM là tối ưu hóa quy trình chế tạo, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất Kết hợp với CAD, CAM tạo ra các hệ thống tự động thiết kế và chế tạo, trong đó máy tính điện tử đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện các chức năng nhất định.
CNC, hay Điều khiển số bằng máy tính, là công nghệ cho phép máy công cụ hoạt động tự động thông qua các chương trình số Các loại máy CNC phổ biến bao gồm máy tiện, máy phay và máy cắt, giúp tăng cường độ chính xác và hiệu quả trong quá trình gia công.
1.1.2 Chức năng, ứng dụng và lợi ích của CAD/CAM
1.1.2.1 Chức năng của CAD/CAM
Khác với quy trình thiết kế truyền thống, công nghệ CAD quản lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số trong cơ sở dữ liệu trung tâm Điều này giúp CAD hỗ trợ các chức năng kỹ thuật từ giai đoạn phát triển sản phẩm cho đến giai đoạn cuối của quá trình sản xuất, bao gồm cả việc điều khiển các thiết bị sản xuất bằng điều khiển số.
Hệ thống CAD được đánh giá dựa trên khả năng thực hiện các chức năng yêu cầu, chủ yếu phụ thuộc vào tính năng của phần mềm thiết kế Hiện nay, các phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế và gia công khuôn mẫu có khả năng thực hiện các chức năng cơ bản.
- 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 giúp thực hiện các chức năng phân tích kỹ thuật như tính toán biến dạng khuôn, mô phỏng dòng chảy vật liệu, và khảo sát các trường áp suất, nhiệt độ cùng với độ co rút của 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 thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể.
1.1.2.2 Những ứng dụng của CAD/CAM trong ngành chế tạo máy
- Tạo mẫu nhanh thông qua giao tiếp dữ liệu với thiết bị tạo mẫu 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 [1,2,5,7].
1.1.2.3 Lợi ích của CAD/CAM
CAD mang lại nhiều lợi ích, trong đó một số có thể định lượng được, như tiết kiệm thời gian và chi phí Tuy nhiên, còn nhiều lợi ích khác khó lượng hóa, nhưng thể hiện rõ qua việc nâng cao chất lượng công việc, cung cấp thông tin tiện dụng và cải thiện khả năng điều khiển.
Một số lợi ích của CAD trong hệ tích hợp CAD/CAM:
- Nâng cao năng suất kỹ thuật
- Giảm thời gian chỉ dẫn
- Giảm số lượng nhân viên kỹ thuật
- Dễ cải tiến cho phù hợp với khách hàng
- Phản ứng nhanh với nhu cầu thị trường
- Tránh phải ký các hợp đồng con để kịp tiến độ
- Hạn chế lỗi sao chép đến mức tối thiểu
- Độ chính xác thiết kế cao
- Khi phân tích dễ nhận ra những tương tác giữa các phần tử cấu thành
- Phân tích chức năng vận hành tốt hơn nên giảm khâu thử nghiệm trên mẫu
- Thuận lợi cho việc lập hồ sơ, tư liệu
- Bản thiết kế có tính tiêu chuẩn cao
- Nâng cao năng suất thiết kế dụng cụ cắt
- Dễ tiết kiệm về chi phí, giảm giá thành
- Giảm thời gian đào tạo hội họa viên và lập trình viên cho máy NC
- Ít sai sót trong lập trình cho máy NC
- Giúp tăng cường sử dụng các chi tiết máy và dụng cụ cắt có sẵn
- Thiết kế dễ phù hợp với các kỹ thuật chế tác hiện có
- Tiết kiệm vật liệu và thời gian máy nhờ các thuật toán tối ưu
- Nâng cao hiệu quả quản lý trong thiết kế
- Dễ kiểm tra chất lượng sản phẩm phức tạp
Nâng cao hiệu quả giao diện thông tin giúp cải thiện sự hiểu biết lẫn nhau giữa các nhóm kỹ sư, thiết kế viên, hội họa viên, quản lý và các nhóm khác.
1.1.2.4 Phân tích một số lợi ích điển hình a Nâng cao năng suất thiết kế
Năng suất cao nâng cao vị thế cạnh tranh của doanh nghiệp bằng cách giảm yêu cầu nhân lực, từ đó hạ giá thành và thời gian xuất xưởng sản phẩm Các đơn vị sử dụng hệ CAD cho thấy năng suất có thể tăng từ 3 đến 10 lần so với công nghệ thiết kế cũ, thậm chí cao hơn tùy thuộc vào các yếu tố khác nhau.
- Độ phức tạp của bản vẽ kỹ thuật
- Mức độ tỉ mỉ của bản vẽ
- Mức độ lặp đi lặp lại của chi tiết hay bộ phận được thiết kế
- Mức độ đối xứng của bộ phận được thiết kế
- Tính dùng chung của các chi tiết để lập thư viện [2,3,4]. b Giảm thời gian chỉ dẫn
Hệ CAD mang lại hiệu quả cao hơn so với phương pháp thiết kế truyền thống, giúp rút ngắn thời gian thực hiện các tác vụ lập biểu bảng và báo cáo, chẳng hạn như lập danh sách cụm lắp ghép, mà trước đây phải làm thủ công Nhờ đó, hệ CAD có khả năng tạo ra nhanh chóng các bản vẽ chi tiết máy cùng với các báo cáo và biểu bảng kèm theo.
Thời gian chỉ dẫn trong thiết kế đã được rút ngắn, giúp giảm thiểu thời gian từ khi nhận đơn đặt hàng cho đến khi giao sản phẩm.
Các chương trình phân tích thiết kế trong hệ CAD giúp quy trình thiết kế trở nên logic hơn, giảm thiểu việc trao đổi giữa nhóm thiết kế và phân tích Kỹ sư có thể thực hiện phân tích ngay khi bản thiết kế vẫn trên máy tính, giúp họ tập trung hơn vào công việc Nhờ đó, bản thiết kế được tối ưu hóa và thời gian thiết kế được rút ngắn, vì phân tích diễn ra nhanh chóng mà không cần chuyển giao bản vẽ giữa các bộ phận như trước đây.
Hệ thống CAD giúp người dùng dễ dàng phân tích và chỉnh sửa thiết kế sơ bộ, từ đó tạo ra nhiều phương án để nghiên cứu và so sánh Nhờ vào khả năng này, thiết kế trên hệ CAD mang lại kết quả tốt hơn so với các phương pháp trước đây Hơn nữa, việc sử dụng CAD cũng góp phần giảm thiểu sai sót trong quá trình thiết kế.
Các hệ CAD giúp loại bỏ sai sót trong thiết kế, bản vẽ và hồ sơ kỹ thuật bằng cách tự động hóa quá trình lập liệt kê chi tiết và dự trù vật liệu Khi đã có bản vẽ ban đầu, thông tin không cần quản lý thủ công, từ đó giảm thiểu lỗi nhập liệu và di chuyển dữ liệu Ngoài ra, các công việc lặp lại như di chuyển ký hiệu, sắp xếp theo khu vực hay chi tiết được thực hiện nhanh chóng và chính xác, mang lại hiệu quả cao trong quá trình thiết kế.
Hệ CAD không chỉ cho phép tương tác người-máy mà còn có khả năng kiểm tra lỗi dữ liệu đầu vào, giúp người thiết kế tự xác nhận tính chính xác của thông tin Độ chính xác trong các phép tính thiết kế của hệ CAD lên đến 14 chữ số sau dấu thập phân, đặc biệt là trong thiết kế đường và mặt ba chiều, vượt trội hơn so với các phương pháp tính tay Sự chính xác này được thể hiện qua việc bảo toàn tên và số hiệu của các chi tiết trong toàn bộ bản vẽ, cũng như đảm bảo mọi thay đổi của một chi tiết được cập nhật trong tất cả các tài liệu liên quan Nhờ vào độ chính xác của hệ CAD, việc lập tiên lượng và dự toán công trình trở nên chính xác hơn, đồng thời tiến độ mua sắm vật tư cũng được quản lý chặt chẽ hơn Hệ CAD còn đóng vai trò quan trọng trong việc tiêu chuẩn hóa các thủ tục thiết kế, lập bản vẽ và quản lý tài liệu.
Kỹ thuật thiết kế ngược
1.2.1 Đặc điểm của thiết kế ngược
1.2.1.1 Giới thiệu về kỹ thuật ngược
Kể từ những năm 1990, kỹ thuật thiết kế ngược đã được ứng dụng trong phát triển sản phẩm, đặc biệt là trong việc tạo ra các mô hình 3D từ các mẫu có sẵn với sự hỗ trợ của máy tính Sự tiến bộ của máy quét hình, máy đo 3 chiều và phần mềm CAD/CAM đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật này.
Có thể so sánh hai quá trình kỹ thuật ngược và kỹ thuật thuận như sau:
Hình 1.1: So sánh kỹ thuật thuận và kỹ thuật ngược
Trong công nghệ gia công truyền thống, quá trình chế tạo sản phẩm bắt đầu từ việc thiết kế mô hình CAD dựa trên ý tưởng hoặc nhu cầu sản xuất Sau đó, người ta phác thảo sản phẩm, thực hiện tính toán thiết kế, tiến hành chế thử và đưa ra phương án tối ưu trước khi thực hiện gia công trên máy công cụ.
Kỹ thuật ngược sử dụng thiết bị quét 3D và phần mềm phù hợp để số hóa bản vẽ thiết kế, từ đó tái tạo mô hình sản phẩm Quá trình này giúp tối ưu hóa dữ liệu, chỉnh sửa mô hình CAD và sử dụng dữ liệu CAD để chế tạo bản sao thông qua gia công CNC và tạo mẫu nhanh.
Trong vài thập kỷ qua, sản xuất theo chu trình mới đã xuất hiện, cho phép chế tạo sản phẩm dựa trên mẫu có sẵn Nhiều khi, người ta cần tạo ra các mẫu sản phẩm mà chưa hoặc không có mô hình CAD tương ứng, đặc biệt là đối với một số loại sản phẩm nhất định.
- Các sản phẩm đồ cổ
- Những chi tiết đã ngừng sản xuất từ lâu
- Những chi tiết không rõ nguồn gốc xuất xứ, tài liệu thiết kế của sản phẩm gốc không còn
- Những tác phẩm điêu khắc
- Những chi tiết phức tạp
Các bộ phận cơ thể của con người và động vật được sử dụng trong kỹ thuật cấy ghép Trước đây, việc tạo mẫu sản phẩm thường được thực hiện bằng cách đo đạc trực tiếp và vẽ phác lại hoặc sử dụng sáp, thạch cao để in mẫu Tuy nhiên, các phương pháp này có độ chính xác thấp, tốn nhiều thời gian và công sức, đặc biệt là với những chi tiết phức tạp.
Hiện nay, máy đo 3 chiều CMM và máy quét hình được sử dụng phổ biến để quét hình dáng các chi tiết Sau khi quét, dữ liệu thu được là đám mây điểm, và cần được xử lý bằng phần mềm CAD/CAM chuyên dụng Quá trình này bao gồm chuyển đổi dữ liệu quét thành dạng lưới tam giác để xây dựng mô hình bề mặt, từ đó tạo ra mô hình CAD 3D với độ chính xác cao, có thể ở dạng khối (Solid) hoặc dạng bề mặt (Surface).
Mô hình 3D này có thể chỉnh sửa lại kết cấu theo ý muốn nếu cần.
Ngoài việc chế tạo các chi tiết khác nhau, kỹ thuật ngược còn có một số ứng dụng sau đây:
Kỹ thuật ngược được sử dụng để kiểm tra chất lượng sản phẩm bằng cách so sánh dữ liệu đo và số hóa bề mặt sản phẩm với mô hình CAD thiết kế Đối với các chi tiết cơ khí có bề mặt tự do như cánh quạt và cánh turbine, việc kiểm tra bằng dụng cụ thông thường như thước cặp hay thước đo góc là rất khó khăn Do đó, việc ứng dụng máy quét và phần mềm kỹ thuật ngược là giải pháp hiệu quả và nhanh chóng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Mô hình CAD đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, cho phép tạo ra sản phẩm thủ công từ các vật liệu như đất sét, thạch cao và sáp, sau đó quét hình để chuyển đổi thành mô hình CAD có thể chỉnh sửa theo ý muốn Công nghệ kỹ thuật ngược giúp sản xuất các sản phẩm dựa trên mẫu có sẵn, cho phép tái tạo nguyên vẹn hoặc phát triển từ sản phẩm ban đầu.
1.2.1.2 Ưu nhược điểm của kỹ thuật ngược
- Rút ngắn được thời gian chế tạo, mang lại năng suất cao trong sản xuất.
Mô hình CAD cho phép người dùng chỉnh sửa và thiết kế một cách linh hoạt, thay vì phải tạo ra mô hình mẫu thử từ đất sét hay thạch cao như trước đây.
- Có thể kiểm tra nhanh chóng chất lượng sản phẩm thông qua mô hình CAD ban đầu và máy Scan.
- Dễ dàng tái tạo lại nhiều mô hình mà không cần có bản vẽ CAD.
- Giá thành quét mẫu và thiết kế cao.
- Thiết bị máy quét với giá thành cao.
1.2.1.3 Các giai đoạn của kỹ thuật ngược
Kỹ thuật ngược được chia làm 3 giai đoạn: Giai đoạn thu nhận dữ liệu; Giai đoạn xử lý dữ liệu và giai đoạn ứng dụng dữ liệu.
Quá trình thực hiện có thể tổng quát bằng sơ đồ sau:
Hình 1.2: Sơ đồ các giai đoạn của kỹ thuật ngược
* Giai đoạn thu nhận dữ liệu (giai đoạn dùng máy quét hình)
Có thể dùng máy đo dạng tiếp xúc (CMM) hoặc máy quét không tiếp xúc (tia laser hoặc ánh sáng đơn sắc).
* Giai đoạn xử lý dữ liệu
Xử lý điểm thường được thực hiện tự động bằng phần mềm thiết kế ngược, trong đó cần loại bỏ dữ liệu không cần thiết như các vùng không quan trọng và các khu vực bị nhiễu do quá trình quét, bao gồm chế độ ánh sáng và thiết bị gá đặt chi tiết Đồng thời, các vùng gối đè lên nhau cũng cần được xem xét để loại bỏ những điểm không cần thiết.
Loại bỏ các điểm không cần thiết giúp giảm dung lượng tệp tin dữ liệu và mật độ điểm trên đám mây điểm, trong khi vẫn giữ lại các điểm quan trọng cần thiết để định nghĩa bề mặt.
Xây dựng đám mây điểm thành lưới tam giác giúp tạo ra một mạng lưới rõ ràng giữa các điểm, từ đó dễ dàng hình dung cấu trúc của vật thể Việc chuyển đổi từ đám mây điểm sang lưới tam giác không chỉ làm tăng tính trực quan mà còn hỗ trợ hiệu quả cho các thao tác trên phần mềm thiết kế.
* Giai đoạn ứng dụng dữ liệu
Giai đoạn cuối cùng là ứng dụng, trong đó mô hình thiết kế được tối ưu hóa thông qua các phương pháp phân tích CAE Sau đó, quá trình chuyển sang thiết kế khuôn cho sản phẩm diễn ra, và cuối cùng, dữ liệu thiết kế được xuất dưới dạng bản vẽ kỹ thuật.
Dữ liệu thiết kế có thể được sử dụng trực tiếp trong sản xuất bằng cách chuyển đổi mô hình CAD sang phần mềm CAM để lập trình gia công CNC, hoặc chuyển đổi sang định dạng STL cho quy trình tạo mẫu nhanh.
Quy trình thiết kế ngược không chỉ phục vụ cho việc thiết kế và chế tạo, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra và đánh giá độ chính xác của sản phẩm gia công so với nguyên mẫu.
1.2.1.4 Các ứng dụng của kỹ thuật thiết kế ngược