Xây dựng cơ sở dữ liệu chế độ cắt phục vụ quá trình chuẩn bị sản xuất trong công nghệ CAD CAM

Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN - ĐỒNG XUÂN SƠN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHẾ ĐỘ CẮT PHỤC VỤ Q TRÌNH CHUẨN BỊ SẢN XUẤT TRONG CƠNG NGHỆ CAD/CAM Chuyên ngành : Chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS TĂNG HUY Thái Nguyên - Năm 2012 Đồng Xuân Sơn -1- CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu Luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Trừ phần tham khảo đƣợc nêu rõ Luận văn Tác giả Đồng Xuân Sơn LỜI CẢM ƠN Đồng Xuân Sơn -2- CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Tác giả xin chân thành cảm ơn TS.Tăng Huy người hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến q trình viết hồn chỉnh Luận văn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo khoa đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành Luận văn Tác giả chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, khoa Cơ khí chế tạo máy Trường Cao đẳng Công Nghiệp Việt Đức- Sông Công -Thái Nguyên giúp đỡ tác giả thực luận văn Do lực thân cịn nhiều hạn chế nên Luận văn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến Thầy, Cô giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp Tác giả Đồng Xuân Sơn PHẦ MỞĐ U N Ầ Tính cấp thiết đề tài Hiện , để đáp ứng nhu cầu ngày cao người mặt hàng công nghiệp cần phải liên tục cải tiến thay đổi không ngừng mỹ thuật kỹ thuật Không cơng ty, xí nghiệp, doanh nghiệp ln bị sức ép thị trường, phải liên tục thay đổi mẫu mã, chủng loại sản phẩm để tồn Đồng Xuân Sơn -3- CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ môi trường cạnh tranh chế thị trường Đ làm điều địi hỏi q ể trình sản xuất phải linh hoạt, hệ thống máy CNC đời thay phần cho hệ máy chuyên dụng, máy tự động cho dây chuyền sản xuất Giải pháp công nghệ tiên tiến CAD/CAM/CNC đáp ứng trình sản xuất linh hoạt, coi giải pháp hữu hiệu nước có khí đại Khi dây chuyền, tổ hợp linh hoạt hóa nhờ việc đầu tư sử dụng loại máy CNC Vấn đề đặt xây dựng sở liệu cho công nghệ CAD/CAM để thiết kế chế tạo sản phẩm vấn đề cần thiết cho Ngày với hệ tích hợp CAD/CAM, mối liên kết trực tiếp hai lĩ nh vực thiết kế chế tạo thiết lập Mục tiêu công nghệ CAD/CAM không dừng lại chỗ tự động hố số khâu lĩ nh vực chế tạo mà nhằm tự động hoá việc chuyển đổi từ lĩ nh vực thiết kế vào lĩ nh vực chế tạo Hiện người ta triển khai hệ thiết kế - chế tạo lấy máy tính làm tảng để tạo hầu hết liệu hồ sơ tư liệu phục vụ cho việc lập kế hoạch điều khiển hoạt động sản xuất sản phẩm.Cơ sở liệu chế tạo sở liệu tích hợp CAD/CAM Nó bao gồm tất liệu sản phẩm có qua giai đoạn thiết kế (số liệu hình học, liệt kê chi tiết, dự trù vật liệu, thuyết minh kỹ thuật, v.v ) liệu cơng nghệ phục vụ cho q trình chế tạo Vì việc nghiên cứu đề tài: “Xây dự sở liệu chế độ cắt phục ng vụ chuẩn bị sản xuất công nghệ CAD/CAM” cần thiết Ý nghĩ a khoa học thự tiễn đề tài c a.Ý nghĩ a khoa học Mục đích tích hợp CAD/CAM hệ thống hóa dịng thông tin từ bắt đầu thiết kế sản phẩm tới hồn thành q trình sản xuất Chuỗi bước tiến hành với việc tạo liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ xử lý bổ sung, kết thúc với việc chuyển liệu thành thơng tin điều khiển cho q trình gia công, di chuyển nguyên vật liệu kiểm tra tự động gọi kỹ thuật trợ giúp máy tính CAE (Computer – Aided Engineering) coi kết việc kết nối CAD CAM Mục đích cơng nghệ CAE khơng thay người thiết bị máy tính hóa mà nâng cao lực người để phát minh ý tưởng Về mặt khoa học đề tài phù hợp với xu phát triển nước CSDL cho công nghệ CAD/CAM b.Ý nghĩ a thự tiễn c Máy tính điện tử áp dụng lĩ nh vực kỹ thuật lẫn việc điều hành, quản lý quản trị Về mặt kỹ thuật có hệ thống CAD (hệ thống máy tính hỗ Đồng Xuân Sơn -4- CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ trợ thiết kế) CAM (hệ thống máy tính hỗ trợ việc chế tạo) Hai hệ thống ứng dụng nhiều lĩ nh vực, phép toán ổn đị nh sức bền thân tàu, cho việc lập bảng tọa độ làm trơn nhẵn đường hình dáng vỏ tàu, cho việc khai triển tơn, bố trí để tiết kiệm nguyên vật liệu, cho tính tải dao động động diesel, cho việc khống chế tai nạn biển, cho hệ thống đường ống mà ta phải khai triển cắt góc Các kỹ sư máy tàu vỏ tàu Tập đồn Cơng nghiệp tàu thủy Việt Nam (VINASHIN) thiết kế chế tạo vẽ máy tính dựa vào phần mềm chuyên dụng Autoship, Ship Constructor, Nupascadmatic…, sau vẽ trực tiếp gửi tới máy CNC Trong việc điều hành, quản lý quản trị , hệ thống máy tính đóng vai trị ngày quan trọng xưởng nhà máy đóng tàu Ngày cơng nghệ máy tính phát triển nhanh, khuynh hướng CIM, nghĩ a hệ thống máy tính tích hợp với chế tạo Việc sử dụng công nghệ CAD/CAM đại trà cho phép, chế tạo sản phẩm khí nhanh hơn, chế tạo loại máy cơng cụ có tốc độ cao, xác, thơng minh hiệu Vì vậy, việc xây dựng CSDL cho cơng nghệ CAD/CAM có ý nghĩ a thực tiễn to lớn lĩ nh vực kỹ thuật lẫn việc điều hành, quản lý quản trị … Mục tiêu đề tài - Về mặt lý thuyết: Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp xây dựng CSDL đồ họa - thuộc tính sở áp dụng thành tựu khoa học ngành công nghệ thông tin - Về mặt thự tiễn: Đ xuất phương án sử dụng sở liệu tính tốn chế độ cắt c ề đưa vào hệ số gia công sở liệu hướng đối tượng phục vụ trình chuẩn bị cơng nghệ Phư ng pháp nghiên u Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm Phạm vi nghiên u - Phân tích đánh giá tình hình xây dựng CSDL cho cơng nghệ CAD/CAM qua giới hạn phạm vi cần nghiên cứu - Phân tích khả cơng nghệ CAD/CAM, qua xác đị nh hướng ứng dụng sở phân tích đối sánh với công nghệ truyền thống, khả liên thông trục CAD/CAM/CNC phương hướng mở rộng từ sở tảng mơ hình hình học số đối tượng CSDL CAD/CAM vai trị tồn tiến trình Đồng Xn Sơn -5- CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ - Tạo lập sở liệu tính tốn chế độ cắt thiết kế q trình cơng nghệ MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG 10 DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ 11 MỞ ĐẦU 13 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CAD/CAM/CNC VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ Q TRÌNH CHUẨN BỊ CƠNG NGHỆ `1.1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CAD/CAM/CNC 16 16 1.1.1 Giới thiệu CAD/CAM 16 1.1.2 Đối tượng phục vụ CAD/CAM 17 1.1.3 Vai trò CAD/CAM chu kỳ sản xuất 18 1.1.4 Chức CAD 19 1.2 THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG TẠO HÌNH 20 1.2.1 Thiết kế gia công theo phương pháp truyền thống 21 1.2.2 Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ CAD/CAM 22 1.2.3 Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ tích hợp (CIM) 23 1.3 MƠ HÌNH HĨA HÌNH HỌC TRONG CAD 25 1.3.1 Phương pháp mơ tả đường cong 25 1.3.2 Phương pháp mô tả mặt cong 26 1.3.3 Phương pháp mơ tả khối hình học 27 1.3.4 Phương pháp mơ hình hóa hình học 27 1.4 PHÂN TÍCH KỸ THUẬT TRONG CAD 29 1.5 CAD VÀ TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ SẢN PHẨM 30 1.6 LỢI ÍCH CỦA CAD 31 Đồng Xuân Sơn -6- CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.7 CSDL VÀ QUY TRÌNH XỬ LỸ TRONG HỆ THỐNG CAD/CAM 32 1.7.1 Cơ sở liệu quy trình xử lý 32 1.7.2 Bài tốn xây dựng CSDL phục vụ trình CAD/CAM 33 1.7.2.1 Phân tích tốn 33 1.7.2.2 Nội dung tốn xây dựng CSDL đồ họa – thuộc tính giới hạn nội dung 1.8 LỰA CHỌN MƠ HÌNH CSDL ĐỒ HỌA –THUỘC TÍNH 38 39 1.8.1 Lựa chọn mơ hình CSDL 39 1.8.1.1 Phân tích đánh giá mơ hình CSDL 39 1.8.1.2 Phương án lựa chọn mơ hình CSDL 42 1.8.2 Lựa chọn sở liệu để xây dựng CSDL đồ họa – Thuộc tính 43 1.8.2.1 Một số CSDL hng i tng 44 1.8.2.2 Ph-ơng án lựu chọn CSDL 47 1.8.2.3 Pro/ENGINEER (B¶n vÏ Autocad) – CSDL h-íng ®èi t-ỵng 48 1.9 KẾT LUẬN CHƢƠNG 51 CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT 2.1 Nguyên tắc chung xác định chế độ cắt 52 2.2 Cơ sở lý thuyết thực nghiệm để xác định chế độ cắt 53 2.3 Các phương pháp tính tốn xác định chế độ cắt 54 2.3.1 Xác định chế độ cắt phương pháp tính tốn 52 54 2.3.1.1 Khi tiện 54 2.3.1.2 Khi phay 56 2.3.1.3 Khi khoan, khoét, doa 57 2.3.2 Xác định chế độ cắt phương pháp tra bảng 60 2.3.3 Xác định chế độ cắt phương pháp tối ưu hóa q trình gia cơng 62 2.3.3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật thời gian 63 2.3.3.2 Lập mơ hình toán học 64 2.3.4 Xác định chế độ cắt phương pháp quy hoạch thực nghiệm 67 2.3.4.1 Các phương pháp quy hoạch thực nghiệm: 67 2.3.4.2 Các nguyên tắc quy hoạch thực nghiệm 68 Đồng Xuân Sơn -7- CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2.3.4.3 Các bước quy hoạch thực nghiệm 68 CHƢƠNG - XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO MÁY TIỆN CNC 3.1 Lựa chọn phương pháp xây dựng phần mềm 72 72 3.1.1 Lựa chọn phương pháp xây dựng phần mềm 72 3.1.2 Lựa chọn ngơn ngữ lập trình 72 3.1.2.1 Giới thiệu Visual Studio NET 72 3.1.2.2 Giới thiệu giao diện công cụ Visual Studio NET 3.3 Nội dung việc xây dựng phần mềm 3.3.1 Trình tự xây dựng phần mềm 73 79 79 3.3.1.1 Lựa chọn thông số đầu vào 79 3.3.1.2 Xác định thông số đầu 82 3.3.1.3 Tính tốn xác định thơng số đầu 82 3.3.1.4 Lực cắt 83 3.4.3 Giao diện phần mềm xác định cắt cho máy tiện CNC 92 KẾT LUẬN 94 I Kết luận 94 II Kiến nghị 94 TÓM TẮT LUẬN VĂN 96 A BRIEF OF MASTER THESIS 97 CÁC TỪ KHÓA 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC 102 Đồng Xuân Sơn -8- CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Thứ Nội dung nguyên Ra Sai lệch số học trung bình prơfin m Rz Chiều cao nhấp nhơ theo 10 điểm prôfin m Chiều cao lớn prôfin m h Chiều cao nhấp nhô m p Bước nhấp nhơ m Si Bước trung bình nhấp nhơ theo đỉnh m Smi Bước trung bình nhấp nhô theo prôfin m Chiều dài chuẩn m ypmi Chiều cao đỉnh thứ i đỉnh cao m yvmi Chiều cao đỉnh thứ i đỉnh thấp m Rmax l n Số điểm chia, số thực nghiệm - V Vận tốc cắt m/phút t Chiều sâu cắt mm S Lượng chạy dao mm/vòng n Số vòng quay Vịng/phút D Đường kính chi tiết mm Ndc Cơng suất động kW Hiệu suất - L Chiều dài hành trình mm Z Số - Đồng Xuân Sơn -9- CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ a Chiều dày lớp cắt mm b Chiều rộng lớp cắt mm q Diện tích tiết diện lớp cắt mm2 Pz Lực cắt theo phương tiếp tuyến N Py Lực cắt hướng kính N Px Lực cắt chiều trục N Pm Lực cho phép độ bền cấu chạy dao N Cpz Hằng số lực cắt - Số mũ công thức tính lực cắt - Hệ số điều chỉnh cơng thức tính lực cắt - xpz, ypz, npz Kpz kφp, kγp, k p, Hệ số xét đến ảnh hưởng thơng số hình học kết - krv cấu dao Kmp Hệ số xét đến ảnh hưởng vật liệu gia công - N0 Công suất cắt kW B Chiều rộng tiết diện dao cán chữ nhật mm H Chiều cao tiết diện dao cán chữ nhật mm d Tiết diện cán dao hình trịn mm l Phần nhơ cán dao mm δ Dung sai chi tiết mm [σ]u Ứng suất uốn vật liệu làm dao KG/mm2 J Mơ men qn tính tiết diện ngang mm4 E Mô đun đàn hồi KG/mm2 [f] Độ võng cho phép theo độ xác chi tiết mm Cv Hằng số cơng thức tính vận tốc cắt - Số mũ cơng thức tính vận tốc cắt - xv, yv, m Đồng Xuân Sơn - 10 - CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Trần Xuân Việt (2003), Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nghiêm Hùng (2002) , Giáo trình vật liệu học sở , NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Văn Huyền (2004), Cẩm nang kỹ thuật khí, NXB Xây dựng, Hà Nội Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tạ Duy Liêm (2001), Hệ thống điều khiển máy công cụ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật , Hà Nội Nguyễn Đắc Lộc (2005), Công nghệ chế tạo máy theo hƣớng tự động hóa sản xuất, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đắc Lộc – Lê Văn Tiến – Ninh Đức Tốn – Trần Xuân Việt (2005), Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1,2, NXB khoa học kỹ thuật Ninh Đức Tốn (2000), Dung sai lắp ghép, NXB Giáo dục Trung tâm thông tin tiêu chuẩn đo lường chất lượng, TCVN2511 : 1995 – Nhám bề mặt – thông số giá trị Nguyễn Sơn Định (2005) Nghiên cứu xác định chế độ cắt tối ưu máy tiện CNC, Luận văn thạc sỹ khí, Đại học Bách Khoa - Hà Nội Phan Ngọc Tuấn (2010)„„Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt gia công vật liệu thép C thơng thường máy tiện CNC nhằm mục đích xây dựng hệ thống thí nghiệm thực hành cho Sinh viên Đại học kỹ thuật‟‟, Luận văn thạc sỹ khoa học, Đại học Bách khoa Hà Nội Dương Duy Long (2007), Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến độ nhám bề mặt tiện nhôm máy tiện CNC nhà máy Z117 – Tổng cục CNQP, Luận văn thạc sỹ khoa học, Đại học Bách Khoa – Hà Nội Nguyễn Dỗn Ý (2003), Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Đồng Xuân Sơn - 111 - CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thi Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2001), Kỹ thuật đo lƣờng kiểm tra chế tạo khí, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh E Paul Decarmo, J.I Black, Ronal A Koser (1997), Materials and Processes in Manufacturing, Pretice – Hall Internatinal Steve F Krar, Albert F Chech (1998), Technology of Machine Tool, International Edition John A Schey (2000), Introduction to Manufacturing Processes, New York – London Cochran W.G Wiley (1957), Experimental Design, New York B.J Winer, Mc Graw (1971), Statistical Principls in Experimental Design, Hill New York Đồng Xuân Sơn - 112 - CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ PHỤ LỤC Mã code phần mềm XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO MÁY TIỆN CNC Public Class FrmCDC 'Cac bien ve dao Dim Kmv As Double, Knv As Double, Kuv As Double, KphiV As Double, Kphi1V As Double, Krv As Double, Kqv As Double, Kov As Double, Kv As Double Dim KtCanDao As Integer, DayHK As Double, BkMuiDao As Double, S_luongCD As Double 'Cac bien ve nham be mat GC Dim Rz As Double, Ra As Double 'Bien ve tuoi ben Dim TuoiBen As Double, HsKv As Double, CongSuatCat As Double 'Bien vat lieu gia cong Dim XichmaB As Double, demTG As Long 'Bien khac Dim VtocCat As Double, ChieuSauCat As Double, LuongChayDao As Double, KmPz As Double, Pz As Double Const HsCv = 292 '350 Const HsXv = 0.15 Const HsYv = 0.35 Const HsM = 0.2 Const HsCpz = 384 Const HsXpz = 0.9 Const HsYpz = 0.9 Const HsNpz = -0.15 Đồng Xuân Sơn - 113 - CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Private Sub FrmCDC_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles MyBase.Load CmbKthuocDao.SelectedIndex = CmbBKMuiDao.SelectedIndex = CmbTuoiBen.SelectedIndex = CmbBeMat.SelectedIndex = CmbVatLieu.SelectedIndex = CmbTien.SelectedIndex = CmbVatLieuDao.SelectedIndex = End Sub Private Sub OptTienTho_CheckedChanged(ByVal sender As Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles OptTienTho.CheckedChanged GrpTienTinh.Visible = Not OptTienTho.Checked GrpTho.Visible = OptTienTho.Checked GrpKQ.Text = IIf(GrpTho.Visible, "Thông số chế độ cắt tiện thô", "Thông số chế độ cắt tiện tinh") End Sub Private Sub CmbKthuocDao_SelectedIndexChanged(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles CmbKthuocDao.SelectedIndexChanged KtCanDao = CmbKthuocDao.SelectedIndex Select Case KtCanDao Case Kqv = Case Kqv = 1.04 Đồng Xuân Sơn - 114 - CHK13 - CTM Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Case Kqv = 1.08 End Select End Sub Private Sub TxtDayHK_TextChanged(ByVal sender As Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles TxtDayHK.TextChanged DayHK = Val(TxtDayHK.Text) End Sub Private Sub CmbBKMuiDao_SelectedIndexChanged(ByVal sender As Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles CmbBKMuiDao.SelectedIndexChanged BkMuiDao = Val(Trim(CmbBKMuiDao.Items(CmbBKMuiDao.SelectedIndex))) If BkMuiDao