Bài giảng Công nghệ tạo hình dụng cụ: Bài mở đầu - Hình học bề mặt được biên soạn với các nội dung chính sau: Giới thiệu chung về hình học bề mặt; Tìm hiểu về bề mặt cơ bản; Khái quát về các bề mặt tự do. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ Bộ môn Gia công vât liệu dụng cụ công nghiệp CƠNG NGHỆ TẠO HÌNH DỤNG CỤ Thuyết trình: PGS.TS Bùi Ngọc Tun HÀ NỘI 2019 CƠNG NGHỆ TẠO HÌNH DỤNG CỤ Bài mở đầu: Hình học bề mặt Chương 1: Động học tao hình & động học gia cơng CƠNG NGHỆ TẠO HÌNH DỤNG CỤ Chương 2: Bề mặt khởi thủy & phương pháp xác định bề mặt khởi thủy Chương 3: Các điều kiện tao hình bề mặt Chương 4: Đặc điểm công nghệ chế tạo dụng cụ & giai đoạn chế tạo dụng cụ Chương 5: Các nguyên công tạo phôi dụng cụ Chương 6: Các nguyên cơng tạo hình dụng cụ trước nhiệt lun Chương 7: Các ngun cơng tạo hình dụng cụ sau nhiệt lun Bài mở đầu: Hình học bề mặt I Giới thiệu Bề mặt cấu thành lên vật thể, chi tiết máy Phương trình bề mặt dạng khơng tham số : P [x y z]T [x y f(x,y)]T Phương trình bề mặt dạng tham số P(u, v) [x y z]T [x(u,v) y(u,v) z(u,v)]T umin u umax ; vmin v vmax Mỗi mảnh bề mặt cấu trúc cạnh có tập hợp điều kiện biên gồm: 16 vecto đường cong biên 16 vecto là: vecto vị trí góc P(0,0); P(1,0); P(1,1) P(0,1); vecto tiếp tuyến góc (mỗi góc có vecto tiếp tuyến ứng với đường cong biên u, v qua điểm góc), vecto xoắn điểm góc đường cong biên u=0, u=1, v=0, v=1 Bài mở đầu: Hình học bề mặt Bề mặt 1) Mặt phẳng 2) Mặt kẻ 3) Mặt trịn xoay 4) Mặt trụ 5) Măt xoắn vít Bề mặt từ đường cong tổng hợp Hình thành sở đường cong tổng hợp Thừa kế đặc tính điều khiển từ đường cong Hermite Bezier B-spline NURBS Bài mở đầu: Hình học bề mặt Các đặc trưng hình học bề mặt: Véc tơ tiếp tuyến → Vecto tiếp tuyến điểm P(u,v) bề mặt tham số nhận cách giữ tham số không đổi lấy đạo hàm theo tham số P( u , v ) Pv ( u , v ) P ( u , v ) Pu ( u , v ) u v Vecto pháp tuyến → Vec tơ pháp tuyến điểm tích có hướng hai vec tơ tiếp tuyến điểm đó: N (u, v) P P x Pu x Pv u v Véc tơ xoắn → Vecto xoắn điểm bề mặt dùng để đo độ xoắn bề mặt điểm Đó tốc độ thay đổi vecto tiếp tuyến Pu v hay vecto tiếp tuyến Pv u vecto đạo hàm hỗn hợp 2 Puv ( u ,v ) P( u , v ) uv Độ cong → Độ cong bề mặt điểm P(u,v) định nghĩa độ cong đường cong tiết diện pháp tuyến nằm bề mặt qua điểm - Đơ cong k1,P; k2,P k1, P k1, P - Độ cong trung bình: H= - Độ cong Gaussian : K = k1, P k2, P Bán kính cong → Bán kính cong bề mặt tiết diện pháp tuyến nghịch đảo độ cong đường cong tiết diện pháp tuyến: r =1/ k Bài mở đầu: Hình học bề mặt II Bề mặt → Các bề mặt cho phép có chuyển động tự trượt: - Bề mặt trịn xoay - bề mặt trụ - mặt phẳng - Các bề mặt vít với bước số, → Bề mặt nhóm hình thành đường sinh chuyển động theo quy luật định Thuộc tính dạng bề mặt tồn dạng chuyển động đặc biệt Khi thực chuyển động này, mặt bao vị trí liên tiếp bề mặt chuyển động P trùng với bề mặt P đó: → Bề mặt vít cho phép chuyển động tự trượt theo hướng đường vít → Bề mặt trịn xoay cho phép chuyển động tự trượt xung quanh trục (mặt cầu bề mặt trịn xoay mà profin mặt phẳng qua trục cung đường tròn với tâm nằm trục quay, cho phép chuyển động tự trượt xung quanh tâm nó) → Mặt trụ cho phép chuyển động tự trượt theo hướng đường thẳng (mặt trụ tròn cho phép chuyển động tự trượt theo hướng đường thẳng theo hướng vòng tròn) → Mặt phẳng cho phép chuyển động tự trượt dọc theo đường thẳng nằm Bài mở đầu: Hình học bề mặt Sơ đồ bề mặt cho phép có chuyển động tự trượt: Bài mở đầu: Hình học bề mặt Các bề mặt cấu thành nên bề mặt chi tiết máy hay dụng cụ bề mặt thân khai bánh răng, bề mặt hớt lưng dao phay lăn răng, bề mặt xoắn acsimet dao phay trụ, … Cơng nghệ tạo hình bề mặt nhóm thực việc phối hợp chuyển động đơn giản tịnh tiến quay tròn phôi dụng cụ Dụng cụ sử dụng để gia cơng tạo hình bề mặt gồm: Các dụng cụ cắt thông dụng, tiêu chuẩn như: dao tiện để gia công bề mặt trụ tròn xoay, dao phay trụ, dao phay mặt đầu để gia công mặt phẳng… Các dụng cụ chuyên dùng tiêu chuẩn dao phay lăn răng, dao xọc để gia công bánh Các dụng cụ chuyên dùng phi tiêu chuẩn như: dao tiện định hình để gia cơng bề mặt trịn xoay định hình, dao phay định hình để gia cơng mặt trụ định hình,… Bài mở đầu: Hình học bề mặt III Các bề mặt tự ( Sculptured Surfaces) Các bề mặt tự hay gọi bề mặt không gian với thuật ngữ thường sử dụng Sculptured Surfaces hay freeform surfaces hay NURBS surfaces bề mặt cong trơn, liên tục với tham số đặc trưng cho cấu trúc hình học cục (độ cong, tiếp tuyến, pháp tuyến, ) hai điểm lân cận vùng bề mặt khác Các bề mặt tự dùng để thiết kế vỏ sản phẩm nhằm thỏa mãn tính thẩm mỹ theo yêu cầu người sử dụng ví dụ vỏ ô tô, xe máy, đồ điện tử dân dụng,…cũng đáp ứng yêu cầu chức hình học bề mặt số chi tiết khí động học (như cánh tuôc bin, cánh quạt,…), chi tiết quang học (gương phản quang,…), sản phẩm ứng dụng y học (chi tiết tái tạo phục vụ cho giải phẫu), khuôn mẫu (đúc, ép nhựa, dập,…) Các bề mặt tự thực thể hình học phức tạp Khơng thể có phân loại khoa học cho dạng bề mặt tự do.Tuy nhiên ta phân loại vùng bề mặt cục bề mặt tự sở thuộc tính hình học chúng Bề mặt tự cấu thành từ 10 dạng vùng bề mặt cục sơ đồ phân loại Gia cơng tạo hình bề mặt thường thực hiệu máy điều khiển số nhiều trục dụng cụ vạn dạng dao phay ngón Tại thời điểm q trình gia cơng, bề mặt tự cần tạo hình tiếp xúc với bề mặt khởi thủy dụng cụ điểm Bề mặt tạo hình hình thành mặt bao họ bề mặt khởi thủy dụng cụ trình chuyển động tạo hình Bài mở đầu: Hình học bề mặt ... thủy Chương 3: Các điều kiện tao hình bề mặt Chương 4: Đặc điểm cơng nghệ chế tạo dụng cụ & giai đoạn chế tạo dụng cụ Chương 5: Các nguyên công tạo phôi dụng cụ Chương 6: Các ngun cơng tạo hình dụng. ..CƠNG NGHỆ TẠO HÌNH DỤNG CỤ Bài mở đầu: Hình học bề mặt Chương 1: Động học tao hình & động học gia cơng CƠNG NGHỆ TẠO HÌNH DỤNG CỤ Chương 2: Bề mặt khởi thủy & phương... cơng, bề mặt tự cần tạo hình tiếp xúc với bề mặt khởi thủy dụng cụ điểm Bề mặt tạo hình hình thành mặt bao họ bề mặt khởi thủy dụng cụ trình chuyển động tạo hình Bài mở đầu: Hình học bề mặt