Công nghệ cad

Chương I - CÔNG NGHỆ THIẾT KÉ NGƯỢC 1.1 KHÁI NIỆM THIẾT KẾ NGƯỢC Thông thường để gia công chế tạo sản phẩm theo phương pháp truyền phải từ ý tưởng, phác thảo thiết tính tốn thiết kế tạo mơ hình máy tính sử dụng cơng nghệ CAD (Computer Aided Design), sau cơng nghệ CAM (Computer Aided Manufacturing) để lập trình gia CNC (Computer Numerical Control) để gia công tạo sản phẩm, phương thống ba chiều áp dụng cơng [1]; pháp gọi thiết kế thuận thê hình 1.1 SAN PHAM ene , oe Been ` PIPE re TAO LAP BAN VE L1 m oF or ” te hao: Hình 1.1 Các bước thiết kế thuận Nhưng thực tế, người ta cần chế tạo theo mẫu có sẵn mà chưa có mơ hình CAD tương ứng như:các sản phẩm đỏ cổ, tiết ngừng sản xuất từ lâu, chi tiết không rõ xuất Xứ, phù điêu, tiết phức tạp, phận người động vật Phương pháp thiết kế ngược phương pháp tạo mơ hình ba chiều 3D (Three - Dimensional) sản phẩm dựa sản phẩm có thê hình 1.2 CAD/CAM * SAN PHAM i, MAY QUYET MAU PHAN MEM ỨNG DỤNG Hình 1.2 Các bước thiết kế ngược [2.3] Để tạo mẫu sản phẩm này, trước người ta đo đạc vẽ phác lại sử dụng sáp, thạch cao để in mẫu Các phương pháp cho độ xác khơng cao, tốn nhiều cơng sức thời gian giá thành sản phẩm cao đặc biệt tiết phức tạp Ngày người ta sử dụng cơng nghệ qt hình dé quet hình đáng tiết sau sử dụng phan mém CAD/CAM chuyên dụng để xử lý liệu qt cuỗi tạo mơ hình 3D với độ xác cao Ngồi mơ hình 3D có thê chỉnh sửa nêu cần để thay đổi hỉnh dạng kích thước cho phủ hợp với yêu cầu thực tế _ Hinh 1.3 thể vai trị cơng nghệ thiết kế ngược RE (Reverse Engineering) vịng khép kín thiết kế san phẩm tạo Công nghệ thiết kế ngược định nghĩa hoạt động bao gồm bước phân tích để lấy - thơng tin sản phẩm có sẵn (bao gồm thông tin chức phận, đặc điểm kết cấu hình học, vật liệu, tính cơng nghệ) sau tiến hành khơi phục lại mơ hình CAD cho chi tiết phát triển thành sản phẩm vả cuỗi sử dụng máy tạo mẫu nhanh máy gia công CNC để chế tạo sản phẩm Công nghệ thiết kế ngược ứng dụng nhiều lĩnh vực hóa học, điện tử, xây dựng, khí, y học, nghệ thuật Trong lĩnh vực khí chế tao, cơng nghệ thiết kế ngược định nghĩa hoạt động tạo sản phẩm từ mẫu sản phẩm cho trước mà khơng có vẽ thiết kế vẽ thiết kế bị hay không rõ ràng Sản phẩm tạo sở khôi phục nguyên vẹn phát triển lên từ sản phẩm gốc ban đầu * CAD/CAM Mơ hình góc Tạo mau nhanh San pham AMR NAROL SPREE RAINE NORA Mơ hình cai tiền Cố an ad Ỹ Hình 1.3 Từ mơ hình CAD tới san phẩm ngược lại [4] Qui trình cơng nghệ thiết kế ngược thực qua bước sau đây: Vật mẫu F May quét 30 Dữ liệu đám mây điểm Lưới đa giác lé———> _NƯRBS Mẫu dạng Surface * Shas hoäc khỏi đắc , Mẫu CAD Hinh 1.4 Cac buéc thiét ké ngugc [5] CAD/CAM * Bước 1: Quét số hóa liệu Bước 2: Xử lý số liệu sé hoa Bước 3: Dựng lại mơ hình 3D cho tiết mẫu Các phương pháp thu nhận liệu từ mơ hình thực: - Phương pháp tiếp xúc Với thiết bị thu nhận liệu theo _phuong phap tiếp xúc đầu dò chuyền động theo đường biên dạng mẫu sản phẩm Cac may CMM (Coordinate Measuring Machine) sử dụng phương pháp đo tiếp xúc tạo liệu voi dung sai dat duoc 0.01 dén 0.02 mm Tuy nhiên, phụ thuộc vao kích cỡ chi tiết quét, phương pháp thuong mat nhiéu thoi gian điểm liệu sinh đỉnh đầu dò tiếp XÚC VỚI bê mat chi tiết Mặt khác trình đo ln trì áp lực định để giữ tiếp xúc đâu đo với bể mặt tiết điều làm mon dau do, anh huong đến độ xác liệu quét Đầu quét Vat mau Hinh 1.5 Phuong pháp tiếp vúc đê thu nhận liệu [4] - Phương pháp không tiếp xúc Dau quet Tialaser —, , ~~, Vat mau Hinh 1.6 Phuong phap khong tiếp xuc đê thu nhận liệu [4j Phương pháp thu nhận liệu nảy sử dụng phổ biến Các thiết bị quét sử dụng tỉa laser để thu nhận lượng lớn liệu điểm thời gian ngăn với sai lệch cho phép 0.025 đến 0.2 mm * CAD/CAM 1.2 HE THONG PHAN CUNG - PHAN MEM TRONG THIET KE NGƯỢC 1.2.1 Cac thiét bi sử dụng thiết kế ngược Các thiết bị sử dụng phương pháp đo tiếp xúc tay máy, may đo tọa độ CMM, may gia cong CNC (Computer Numerical Control) Co hai kiéu thu nhan dir liệu với phương pháp đo tiếp xúc: - Điểm tới điểm - Quét Với kỹ thuật quét điểm tới điểm, đầu dò đặt máy CMM tay máy để đo số điểm gốc bề mặt cần đo Việc sử dụng tay máy cho phép thao tác tay với độ linh hoạt cao di chuyên đầu đo so với máy CMM Máy CMM cho phép lập trinh đường đo bể mặt cần đo CMMI cho kết đo xác so với tay máy, CMM bị giới hạn đo bề mặt phức tạp đầu đo bị khống chế vẻ số bậc tự so với tay máy Hinh 1.7 a,b: Tay may, c: may CMM [4.6] Với kỹ thuật quét tuần tự, đầu dò đặt máy CMM may CNC Đầu dò tiếp xúc với bề mặt cần đo di chun liên tục dọc bề mặt thu nhận liệu liên tục Tốc độ quét nhanh gấp ba lần kỹ thuật quét điểm tới điểm Các thiết bị sử dụng kỹ thuật đo tiếp xúc có ưu điểm độ xác cao, giá thành thấp, đo rãnh sâu, đo hốc Tuy vậy, kỹ thuật đo có tốc độ thu nhận liệu thấp, phá hỏng vật mẫu đặc biệt vật mẫu mềm có tiếp xúc trực tiếp đầu dò lên vật mẫu - CAD/CAM * Bang 1.1 Một số máy theo phương pháp đo tiếp xúc [4.6J Công nghệ | Hãng sản xuât Điểm tới điểm Mẫu máy cử Độ xác, tốc độ | Thao quét tác |Faro Tay máy (FaroArm) +0.431 mm Immersion |MicroScribe MX |Độ xác: 0.101 mm | Tay |MDX-20 Bước quét theo X,Y:| Chương| 0.05 đên mm theo trục | trình Z: 0.025 mm Euro €-121210 |Độ xác: 0.001 mm | Chương _ trình | Qt với |RolandDGA đầu dò lắp may CNC Diém _toi diém Mitutoyo với đâu dò lặp : máy CMM Quet tuan tự với|Renishaw dau lap trén may CMM, may CNC |Renscan 200 Độ xac: £0.09 toi | Tay Tốc độ: 508 đến 1016| Chương mm/phút, Tốc độ thu|trình nhận liệu lớn nhât: 70 điệm/giây Các thiết bị sử dụng phương pháp đo không tiếp xúc sử dụng nguồn lượng ảnh sảng, âm thanh, trường từ tính để tác động tới đối tượng đo Các thiết bị đo không tiếp xúc phân loại dựa kỹ thuật thu nhận liệu Các thiết bị đo khơng tiếp xúc CĨ ưu điểm không làm hỏng bể mặt vật đo đấu đo đo loại bỏ tiếp xúc trực tiếp, số hóa nhanh độ xác cao Hình 1.8 a: may CMM, b: may phay va quet Roland DGA Corp MDX-15/20 [4,6] Bang 1.2 M6t s6 may theo phuong phap khéng tiép xuc [4.6] Công nghệ | Hãng sản xuất | Mẫu máy | Kích thước quyét| Độ xác (mm) Laser Cyberware 3030RGB 260x340x300 0.25z1.0 Laser Cyberware |3030RGBMS|L 1000x260x300 0.25+1.0- Laser |Konica Minoltal VIVID 910 355x266x92 0.1+0.22 10 * CAD/CAM 1.2.2 Phần mềm sử dụng thiết kế ngược Trên giới nay, phần mềm sử dụng thiết kế ngược nhiều đa dạng, có thé phân mêm kèm theo thiết bị có chức sửa chữa chuyên đổi liệu có thé phần mềm độc lập với thiết bị Phần mềm độc lập với thiết bị có nhiều như: rapid form, geomagic, modul thiết kế ngược CATIA, NX a Phin mém Rapid Form Rapid Form Xo Redesign (XOR) la phan mém thiết kế ngược hãng Rapid Form (Hàn Quốc) Đây giải pháp phần mềm hoàn chỉnh xử lý liệu từ liệu qt tới mơ hình CAD Rapid Form (XOR) thực quy trình tạo mơ hình CAD tham số từ tiết thực cách nhanh chóng va dé dàng băng quy trình thiết kế giao diện quen thuộc với người sử dụng CAD ont Hàng không / Ma `» Giang day va nghiêncứu San phẩm ` tiêu dùng „_ Hình 1.9 Cac ting dụng e Rapid fori [7] b Phin mém geomagic Phan mém Geomagic Studio str dung dir xác sản phẩm ban đầu Ngoài ra, từ liệu thiết kế nhằm tái tạo hay nhiều chóng dễ dàng Geomagic Studio tích hợp phan mém CAD/CAM Tinh nang ty dong va giảm tối đa thời gian tiết kiệm phí ligu quet 3D để tạo mơ hình qt 3D, có thê thay đổi theo ý tưởng hình dang phức tạp cách nhanh với tất -các máy quét 3D don giản hóa quy trình làm việc giúp CAD/CAM * 11 c Modul thiết kỄ ngược phan mém CATIA Có modul sử dụng thiết kế ngược bao gồm: e Digitized shape editor Y ENOVIAYS VPI na Fite ae Nội PRS +3 Edit 28 RAR See Tools Mindow & Simulation AEC Plant Machining vớ , : AD ogi : Equipment && Systems ' tị Kockup › ; & + Generative Shape Design > 20, Quick Surface Reconstruction Digital Process for Manufacturing < Machining Simulation - > it Automotive Class › Shepe phat Sculptor Hinh 1.10 ModulDigitized Shape Editor Selected File coe ann i CAUsersidamDesktop\Sef_Exercise.stl PORES N CEES MEARS REET 26D rE SIRS ery Format isu a “3 Grouped J4 Preview arene Agen rl Stountics ee free, * Asc RGB of "hy —— “ect User Format i Pes + Repla Atos ge 'Gem:34d ‘Hyscan ges : , > : pore m1 rol PI on cowerapcenereonses mane ene” cản i Mukmeter Crem s ftore >> ‘Kreon ‘Opten eabichter Hình LII Mơ định dang dit liéu STL ° Quick surface reconstruction ENOVIA V5 VPM bie - tdit View HE insert F2 Aut is 1E wd cas rhe —_ loels af — ‘None Analysis & Simulation đào Sketch Tracer AEC Plant > 1% imagine && Shape Machining > :tài Digitized Shape Editor DP oisita Meckup Hinh 1.12 M6 dun tai tao nhanh bé méit ay us , & Generative Shape Design Equipment & Sy stems 12 * CAD/CAM Analyze 1.3 CAC UNG DUNG CUA CONG NGHE THIET KE NGUOQC Công nghệ thiết kế ngược sử dụng khi: - Nhà sản xuất sản phẩm bị pha sản khách hàng có nhu câu sản phẩm - Nhà sản xuât ngừng san xuât sản phâm - Kiểm tra chất lượng sản phẩm cách so sánh tiết sản xuất với mơ hình CAD Mơ hình thực Mơ hình số hóa Hình 1.13 Từ mơ hình thực tới mơ hình số hóa [4] Thiết kế ngược có hỗ trợ cua may tinh - CARE (Computer aided reverse engineering) Mơ hình 3D Mơ hình thực máy títinh Thiết kế có hỗ trợ may tinh - CAD (Computer aided design) ` Hình 1.14 Ứng dụng máy tính thiết kế [4] ` - Tai liệu thiết kế sản phẩm khơng cịn RE cho phép tạo liệu dé san xuất lại tiết Tái sử dụng sản phẩm đặc biệt sản phẩm khơng có mơ hình CAD tương ứng băng cách chun từ mơ hình thực tới mơ hình số hóa (như thé hiện.ở hình _1.13) Việc tạo mơ hình số hóa có ứng dụng máy tính thé trên: hình 1.14, từ mơ hình thực tới đám mây điểm, mơ hình bề mặt cuỗi mơ hình khối răn Ví dụ: Ứng dụng cơng nghệ thiết kế ngược truyền lực chính— vi sai tơ [2.3] để số hóa tiết : ~ CAD/CAM * 13° Hình 1.15 Một số tiết irong truyền lực chính-visai "Tất tiết thiết kế theo công nghệ thiết kế ngược phải trải qua bốn bước sau đây: " Bước I: Quét số hóa (dữ liệu Bước 2: Xử ly số liệu số hóa Bước 3: Dựng lại mơ hình 3D cho tiết mẫu Bước 4: Xuất vẽ 2D Sử dựng máy quét 3Ì) laser- baces 3D Thần máy,chính 14 * CAD/CAM Bai 3: 35,00 -e— 19,00 —~ Bai 4: Ị sạu Ì [125 ft | I | ] td | 2,30 “ / f _ { : J X—_ A1 \ ⁄ _— 30.00 _ —RSn _— i :` < \ \ Ỉ re g N \ ag | a f } 259 ‡ Z.51- —~- —>— ®——————E5.00——— 50.63 o CAD/CAM * 117 Bài 5: oer 3.75—] 30.00 + F ae 22,50 —=3.75 15.00 3.5Ƒ———!S.bù 3.75 15.00 3/5†— 60.00 Bai 6: I0@tSe s GY ⁄ — A ⁄⁄⁄ _ ƒ⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄ _ 2⁄22 Z fe (/ / yee 22.59 tot TU 2,59 f // / 45.00 = f 250 a Jf — ¬ 22,50 15.00 118 * CAD/CAM ` `À ` \\ — WE 30.00 NC \ > //, iy na Mã Bai 7: R175 > R0.50 & ( ® | 225.00 Ry; ì = 00 415,00 Bai 8: Bai 9: f S00 mi | | | , { 3.00 aaa | TT | | M { | LÍ ị | | | | | yi | CAD/CAM * 119 SAK 2.00 8,50 240,00 R350 Re.30 $30,00 Bai 10: m— 17,50 —~ AP jp Ạ 50816 R4 1m _ 35/00 47.90 120 * CAD/CAM B Sử dụng lệnh vẽ Surface tạo bề mặt sau [19]: Bài 1: Ban kính mặt cong Fillet: mm Bai 2: CAD/CAM * 121 122 * CAD/CAM ————] ST} BI ỷ _.2.59|-kS.o 5.00 _ IO.OO|_ - [20.00 C \ ý Do ø ` Rh > 4@fITTTTT Bee eb een KG TTTT] S LTT C Sử dụng lệnh vẽ Solid tạo tiết sau: Bài 1: Sử dụng biên dạng tạo mục A- CAD/CAM * 123 Bài 3: Sử dụng biên dạng tạo mục A- Trong chiều cao biên dạng ngồi: 10mm, khoảng offset vê phía ngồi so với biên dạng: 2mm Ăn ree etn > Bai 5: Su dung biên đạng tạo mục A- Chiều cao khối: 10 mm, chiều sâu hộc:lŨmm 124 * CAD/CAM - “ Bài 7: Sử dụng biên dạng tạo mục A- Chiều cao khối: 10 mm, chiều sâu hoc: mm : | Bai 8: Su dung bién dang da tao mục A- 8., Chiều cao khối: 19 mm, chiều sâu hộc: mm Bai 10: Su dung bién dang tạo mục A- 10 sâu hốc lỗ khoan: 10 mm Chiều cao khối: 10 mm, chiều CAD/CAM* 125 ¬0 126 * CAD/CAM G3: 340 ø5e @78 Bài 11: Vẽ tiết máy (ren M50x1.5) [20] Vẽ mơ hình 3D tiết tử 12 đến 20 [21] - _ Bải 12: Vẽ mơ hình 3D chi tiét gid danhuéng =” : i » beak J SG —_—— À > ø? > \ Vw “Ís “ch g2 a” a po - - > ¬.# “ PS Bài 13: Vẽ-mơ hình 3D tiết cần CAD/CAM* 127 Bài 14: Vẽ mơ hình 3D tiết giá kẹp _ Bài 15: Vẽ mơ hình 3D tiết cần nói 128* CAD/CAM Bài 16: Vẽ mơ hình 3D tiết dẫn _ J.5x 45°meD vai Ol2,7 -+—— §5 _ 025 ~ 032 ST ——>——— 65 ——+ - Bài 17: Vẽ mơ hình 3D tiết giá | co22 Ộ _ 20 f° r „2 ⁄ 100) Ae De gabon _ s0 — mì | 10 À9 ON ` day Eid PEL | O35 | | oy ft } r | 10 _*+ Ñành bể h2.4: CAD/CAM * 129 Bài 18: Vẽ mơ hình 3D tiết dẫn hướng _ Bai 19: Vẽ mô hình 3D tiết giá điều chỉnh + Góc lượn Hồ - 130 * CAD/CAM _ x xz NAS rf seF hà ˆ Bài 20: Vẽ mơ hình 3D tiết giá xoay - "¬ B50 ) Gis 30-14 - Ø 20 suối 40 R32 Các góc lượn Rá -_ CAD/CAM * 131