Lựa chọn dụng cụ tự động cho nguyên công uốn kim loại

iv TÓM TT Ngày này nhng sn phẩm kim loi tấm đã đưc s dng rất rộng rãi trong các ngành công nghip. Trong đó, chi tit đưc to thành bằng cách uốn theo nhng đưng uốn thẳng trên tấm kim loi phẳng đã đưc tri mẫu theo bn v thit k tương ng. Thit k quy trình công ngh cho chi tit uốn bao gm các nhim v có mối quan h mt thit vi nhau, như tri mẫu, tính toán các thông số gia công và lựa chn dng c, lp th tự uốn và xác đnh dung sai. Trong lun văn này, vấn đề về lựa chn dng c s đưc đề cp đn. Vi sự phát triển nhanh chóng ca các ngành công nghip, độ phc tp ca chi tit cũng như sự đa dng ca dng c uốn cũng gia tăng đáng kể. Thực t này đã gây khó khăn trong vic lựa chn nhng dng c thích hp và không gây va đp cho các đưng uốn dựa trên quá trình mô t về chi tit. Trong khi đó, mối quan h qua li gia lựa chn dng c và th tự uốn đã làm cho vic lựa chn dng c tự động tr thành một bài toán không d dàng. Lun văn đưa ra một hưng gii quyt nhằm làm gim sự phc tp ca vấn đề như sau : lựa chn dng c s đưc tin hành theo hai bưc, đó là tiền lựa chn và lựa chn tinh. Trong bưc tiền lựa chn, nhng dng c s đưc lựa chn trưc dựa trên vic phân tích hình dáng chi tit cũng như hình dáng dng c. Bằng cách phát hin ra các đặc trưng hình hc đa phương tn ti trong chi tit uốn, lưng hóa các đặc trưng hình hc đa phương này để tìm ra nhng dng c thích hp, loi bỏ đưc nhng dng c có thể gây ra va đp khi gia công nhng đặc trưng hình hc đa phương đó. Mặc dù nhng dng c đưc lựa chn trưc theo các trên cho phép tránh đưc hầu ht các va đp, nhưng nhng va đp ph có thể xuất hin vì dng c đưc lựa chn dựa trên các đặc trưng hình hc đa phương chưa lưng trưc đưc nhng va đp gây ra dựa trên hình dng tng thể ca chi tit một cách tc thi trong suốt quá trình uốn. Vì th bưc lựa chn tinh s lc li các dng c đã đưc lựa chn trưc bằng cách xem xét các thông tin phn hi từ mỗi bưc ca th tự uốn. Trong suốt giai đon này, d liu va đp gia dng c và chi tit s đưc ghi nhn v li và đưc x lý để đưa ra thêm các yêu cầu b sung về thông số dng c cho quá trình lựa chn. Vì vy sau bưc này, nhng dng c đưc lựa chn s tương thích vi hình dng tng thể ca chi tit trong toàn bộ quá trình uốn. Trong lun văn, nhng thut toán s đưc đề xuất nhằm giúp phát hin nhanh các đặc trưng hình hc đa phương cũng như cách thc lưng hóa chúng. Đng thi lun văn cũng s dng phần mềm MATLAB làm công c cho quá trình lựa chn dng c tự động. Chương trình MATLAB đưc thực hin qua bốn bưc : bưc đầu tiên s tìm ra các đặc trưng hình hc đa phương tn ti trong chi tit; bưc th hai s lưng hóa các đặc trưng hình hc đa phương đã đưc tìm ra  bưc th nhất, kt qu đưa ra là các dng c thỏa mãn vi từng loi đặc trưng hình hc đa phương, giúp loi bỏ đi các dng c không phù hp, đây cũng là bưc tiền lựa chn; bưc th ba s tìm ta độ các điểm d xy ra va đp vi một th tự uốn nhất đnh đã đưc lựa chn trưc; bưc th tư s lấy kt qu từ bưc th hai và bưc th ba để tin hành lựa chn tinh lần cuối, kt qu đưa ra là các dng c thỏa mãn vi tất c các đưng uốn và phù hp vi quá trình uốn đưc lựa chn. vi ABSTRACT Sheet metal products are widely used in various industries nowadays. Among those, bent parts are made by performing linear bends on the sheet metal blanks prepared arccording to the unfolding of the corresponding designs. Process planning for bent parts consists of closely related tasks, such as unfolding generation, operation parameters and tool selection, bend sequencing and tolerance verification. Aiming at an automated process planning (CAPP) for bent parts, the aspects of tool selection has been tackled in this study. Regarding the aspect of tool selection, due to the requirements in the industry, both part complexity and tool variety for bending have increased. This fact hinders a simple mapping between compatible and collision-free tools to bend lines merely based on part descriptions. Meanwhile, the interrelation between tool selection and bend sequencing makes automated tool selection a combinatorial problem. This research will give a strategy to downscale the problem complexity : tool selection will be executed by two steps : preselection and refined selection. In the first step, tools will be selected based on analyzing the part geometry and tool geometry. By detecting local details, and evaluating them to find the suitable tools, eliminate the tools can make collision. Even though the preselected tools allow avoiding most collisions, additional collisions often happen since the tools selected based on the local details cannot take into account the global geometry of the intermediate part during processing. The second step thus refines the preselected set by the data feedback from the bend sequencing module. During this procedure, the collision data between the tool and the part are recorded and processed to derive additional requirements for the tools. The tools used are therefore adjusted based on the global geometry of the part during bending. In this research, algorithms will be presented to help finding the local details quickly and evaluating them. In addition, this research uses MATLAB software for automated tool seletion. The MATLAB programs have four steps : in step one, local vii details residing in the part will be detected; in step two, these local details are evaluated to find the suitable tools with each local detail; in step three, the coordinate of collision points between part and tool will be calculated based on a certain bending sequence; step four is the refined selection step and the selected tool will adjust with global geometry of the part. viii MC LC LÝ LCH KHOA HC i LI CAM ĐOAN ii CM T iii TÓM TT iv ABSTRACT vi MC LC viii DANH SÁCH CÁC CH VIT TT xi DANH SÁCH CÁC HÌNH xii DANH SÁCH CÁC BNG xiv CHNG 1 1 TNG QUAN 1 1.1. Tng quan chung v lĩnhăvc nghiên cu, các kt qu nghiên cu trong và ngoài ncăđƣăcôngăb. 1 1.1.1. Nguyên công uốn kim loi tấm 1 1.1.2. Lp k hoch sn xuất vi sự tr giúp ca máy tính trong nguyên công uốn kim loi tấm 4 1.2. Mc tiêu ca lunăvĕn 15 1.3. Gii hn lunăvĕn 16 1.4. Phng pháp nghiên cu 17 1.5. Kt cu ca lunăvĕn 17 1.6. Tiu kt chng 1 18 CHNG 2 19 C S LÝ THUYT 19 2.1.ăĐiu kin cng trong vic la chn dng c. 19 β.1.1. Điều kin công ngh 19 2.1.2. Điều kin hình hc 25 2.2.ăĐiu kin mm trong la chn dng c. 26 2.3. Vnăđ vaăđp trong nguyên công un kim loi tm. 27 2.4. Các bc chin lc trong vic la chn dng c. 28 2.5. Tiu kt chng 2. 29 CHNG 3 31 ix KH NĔNGăTRÁNHăVAăĐP CA DNG C TRONG NGUYÊN CÔNG UN KIM LOI TM 31 3.1. Các phng thcăxácăđnh dng c kh thi. 31 3.2. Không gian tip cn ca dng c. 36 3.3. Biên dng dng c tng quát. 38 3.4. Các thông s ca biên dng C. 39 3.5. Tiu kt chng 3. 40 CHNG 4 41 ĐC TRNG HÌNH HCăĐA PHNGăVÀăCÁCHăXÁCăĐNHăCÁCăĐC TRNG HÌNH HCăĐA PHNG 41 4.1.ăĐnhănghĩaăđc trng hình hcăđa phng. 41 4.2. Mô t và phân loiăcácăđc trng hình hcăđa phng. 42 4.3.ăCácăvaăđp tim tàng. 43 4.4. Xácăđnhăcácăđc trng hình hcăđa phng. 44 δ.δ.1. Xác đnh đặc trưng hình hc đa phương U và Z 44 δ.δ.β. Xác đnh đặc trưng hình hc đa phương Ω . 48 4.5. Tiu kt chng 4 49 CHNG 5 50 LA CHN DNG C DA TRÊN VICăĐÁNHăGIÁăCÁCăGIÁăTR CA CÁC ĐC TRNG HÌNH HCăĐA PHNG 50 5.1. Các kiuăvaăđp 50 5.1.1. Đnh nghĩa 50 5.1.2. Cơ s cho vic nhn dng kiểu va đp trong các giai đon khác nhau ca vic lựa chn dng c 51 5.1.γ. Xác đnh hưng va đp 51 5.1.4. Các kiểu va đp cho các đặc trưng hình hc đa phương 54 5.2.ăQuáătrìnhăđánhăgiá 55 5.2.1. Các yu tố đầu vào cho quá trình đánh giá 55 5.β.β. Quy trình đánh giá 57 5.2.3. Lưu đ biểu din quá trình lựa chn dng c tng quát 64 5.3. Tiu kt chng 5. 65 CHNG 6 66 TRIN KHAI THUT TOÁN 66 x 6.1. Mô hình hóa các bc trong chng trình MATLAB 66 6.1.1. Xác đnh các đặc trưng hình hc đa phương 66 6.1.2. Lưng hóa các đặc trưng hình hc đa phương 70 6.1.3. Lựa chn dng c dựa vào th tự uốn đã đưc lựa chn trưc 75 6.2. Áp dng phần mm MATLAB gii các bài toán c th 76 CHNG 7 127 KT LUN 128 7.1. Kt lun 128 7.2.ăĐ xut 129 TÀI LIU THAM KHO 131 PH LC 138 Ph lc 1 : Xác đnh các đặc trưng hình hc đa phương U, Z, Ω 138 Ph lc 2 : Lưng hóa các đặc trưng hình hc đa phương tn ti trong chi tit 140 Ph lc 3 : Xác đnh ta độ các điểm va đp thực t theo th tự uốn đã chn 184 Ph lc 4 : Lựa chn dng c theo th tự uốn đã chn 191 Ph lc 5 : Hình dng và thông số các loi chày 281 Ph lc 6 289 xi DANH SÁCH CÁC CH VIT TT Chăvitătt Đnhănghĩa 2D Hai chiều 3D Ba chiều CAPP Lp k hoch sn xuất vi sự tr giúp ca máy tính CAD Thit k vi sự tr giúp ca máy tính CAM Gia công vi sự tr giúp ca máy tính CNC Điều khiển theo chương trình số xii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Phân loi các nguyên công trong dp tấm 1 Hình 1.2: Công dng ca các sn phẩm uốn kim loi tấm trong đi sống 2 Hình 1.3: Các giai đon uốn trên máy ép 4 Hình 1.4: Quy trình uốn và các bộ phn ca máy uốn 4 Hình 1.5: Mô t về dng c theo [γ] 10 Hình 1.6: H thống lựa chn dng c theo [γ] 12 Hình 1.7: Thông số dng c theo [1β] 14 Hình 2.1: Dng c cơ bn ca kỹ thut to hình trên máy ép 22 Hình 2.2: Các thông số dng c 24 Hình 2.3: Sự bin đi ca chi tit trong quá trình uốn 29 Hình 3.1: Các biên dng đặc bit yêu cầu kỹ thut uốn đáy 33 Hình 3.2: Các yêu cầu hình dng cho vic lựa chn chày 34 Hình 3.3: Các yêu cầu hình dng cho vic lựa chn cối 35 Hình 3.4: Không gian tip cn dng c đơn lẻ 39 Hình 3.5: Biên dng C ca dng c 40 Hình 3.6: Các thông số biên dng C và cách phân tích 41 Hình 4.1: Các đặc trưng hình hc đa phương cơ bn 45 Hình 5.1: Xác đnh hưng va đp 54 Hình 5.2: Chia mặt uốn thành các mặt ph 54 Hình 5.3: Xác đnh hưng va đp 56 Hình 6.1: Nhp các thông số đầu vào cho bưc xác đnh các đặc trưng hình hc đa phương 91 Hình 6.2: Nhp các thông số đầu vào cho bưc β 92 Hình 6.3: Nhp các thông số đầu vào theo th tự uốn đã chn trưc 94 Hình 6.4: Các thông số đầu vào cho bưc lựa chn tinh 95 xiii Hình 6.5: Nhp các thông số đầu vào cho bưc xác đnh các đặc trưng hình hc đa phương 107 Hình 6.6: Nhp các thông số đầu vào cho bưc β 108 Hình 6.7: Nhp các thông số đầu vào theo th tự uốn đã chn trưc 109 Hình 6.8: Các thông số đầu vào cho bưc lựa chn tinh 110 Hình 6.9: Nhp các thông số đầu vào cho bưc xác đnh các đặc trưng hình hc đa phương 120 Hình 6.10: Nhp các thông số đầu vào cho bưc β 123 Hình 6.11: Nhp các thông số đầu vào theo th tự uốn đã chn trưc 128 Hình 6.12: Các thông số đầu vào cho bưc lựa chn tinh 129 [...]... thư c trong k ho ch gia công 1.2 M c tiêu c a lu năvĕn Từ vi c phân tích các t n t i trên cho thấy rằng vấn đề chính trong lựa ch n d ng c tự động v i nh ng nhà phát triển h thống CAPP cho nguyên công uốn kim lo i tấm là :  Lựa chọn dụng cụ khả thi một cách tự động M c tiêu c a lu n văn là xây dựng một phương pháp t ng thể để lựa ch n d ng c một cách tự động cho nguyên công uốn kim lo i tấm bằng vi c... trình uốn ph thuộc vào bộ d ng c đư c lựa ch n và độ chính xác đối v i giá tr khe h khuôn 5 - Lựa chọn dụng cụ và tính toán trải mẫu : gi i h n uốn đư c dùng để tính toán nh ng kích thư c tr i c a phôi từ chi ti t riêng bi t, ph thuộc vào bộ d ng c đư c s d ng cho nguyên công uốn - Lựa chọn dụng cụ và lập thứ tự uốn : vi c xác đ nh th tự uốn ph thuộc vào hình d ng c a d ng c đư c s d ng Một khi th tự uốn. .. giúp cho vi c lên k ho ch th tự uốn dựa trên nh ng d ng c đư c lựa ch n trư c b i các chuyên gia Theo [8], nh ng d ng c đư c lựa ch n trư c dựa trên biên d ng đư c trích ra từ chi ti t để làm tiền đề cho vi c thành l p th tự uốn Hư ng nghiên c u β : Thứ tự uốn được xác định trước nhằm cung cấp những điều kiện tiên quyết cho việc lựa chọn dụng cụ Trong [9] và [3], hình d ng c a d ng c ph i đư c lựa ch... u đã thực hi n về CAPP cho nguyên công uốn kim lo i tấm : L p k ho ch s n xuất cho nguyên công uốn bao g m một số nh ng nhi m v có quan h m t thi t v i nhau, như đư c phát biểu trong [γ], [δ], [5] và [6] Mối quan h qua l i gi a nh ng khía c nh này có thể đư c tóm lư c như sau : - Lựa chọn dụng cụ và các thông số quá trình sản xuất : tính toán kho ng d ch chuyển c a chày, lực uốn và cách ng x lúc ti... tra tính kh thi c a th tự uốn đư c t o ra Theo [16], tác gi đã dùng phương pháp mô phỏng Monte ậ Carlo để đánh giá sự chính xác c a một th tự uốn 1.1.2.2 Lựa ch n d ng c và cách xây dựng : Tầm quan tr ng c a lựa ch n d ng c trong vi c l p k ho ch gia công cho nguyên công uốn kim lo i tấm đư c xem xét dư i nhiều khía c nh Đầu tiên, nó cung cấp nh ng thông số công ngh cần thi t cho nh ng nhi m v khác,... CAPP cho nguyên công uốn kim lo i tấm Các phần trư c đã trình bày một cách ng n g n nh ng thành tựu đã đ t đư c trong h thống CAPP cho nguyên công uốn kim lo i tấm Tuy nhiên vẫn còn t n t i nh ng khó khăn nhằm xây dựng một h thống l p k ho ch s n xuất tự động và hi u qu 1.1.3.1 Mối quan h gi a các thành phần trong h thống CAPP Từ nh ng nghiên c u trên, ta nh n thấy rằng mối quan h gi a vi c lựa ch... về các thành tựu đ t đư c trong vi c l p k ho ch gia công v i sự tr giúp c a máy tính (CAPP) c a nguyên công uốn kim lo i tấm 3 (a) Đ nh v trí c a phôi trên khuôn (b) Đ nh v trí c a chày trên chi ti t (c) Uốn (d) Lấy chi ti t Hình 1.3 Các giai đo n uốn trên máy ép Hình 1.4 Qui trình uốn và các bộ ph n c a máy uốn 1.1.2 L p k ho ch s n xuất v i sự tr giúp c a máy tính trong nguyên công uốn kim lo i tấm... nâng cao kh năng lựa ch n hình d ng d ng c phù h p 1.3 Gi i h n lu năvĕn Nguyên công uốn kim lo i tấm rất đa d ng trong s n xuất, bao g m các kỹ thu t khác nhau như uốn ba điểm, uốn khuôn V, uốn xoay Mỗi kỹ thu t uốn l i có nh ng đặc điểm công ngh đặc trưng Trong đó, uốn ba điểm là phương pháp gia công linh ho t nhất, có thể gia công đư c nh ng góc khác nhau c a chi ti t v i các đư ng uốn thẳng ch bằng... phương th c lựa ch n d ng c 36 B ngă5.1: Các kiểu va đ p cho các đặc trưng hình h c đ a phương 57 xiv NGă1 CH T NG QUAN 1.1 T ng quan chung v lĩnhăv c nghiên c u, các k t qu nghiên c u trongăvƠăngoƠiăn căđƣ công b 1.1.1 Nguyên công uốn kim lo i tấm : Công ngh gia công kim lo i tấm hi n nay rất đa d ng, bao g m nhiều hư ng khác nhau như : gò, d p nguội, uốn Hình 1.1 Phân lo i các nguyên công trong... THUY T Các phương pháp lựa ch n d ng c cho nh ng quy trình s n xuất điển hình bao g m vi c chuyển đ i từ các đặc điểm c a s n phẩm thành tiêu chuẩn lựa ch n cho các thông số công ngh nhằm xác đ nh lo i máy và d ng c thích h p Vì v y lựa ch n d ng c cho nguyên công uốn kim lo i tấm s nghiên c u các khía c nh kh thi c a quá trình uốn Phương pháp đư c đề xuất s xem xét các yêu cầu về công ngh và yêu cầu . trongăvƠăngoƠiăncăđƣ công b. 1.1.1. Nguyên công uốn kim loi tấm : Công ngh gia công kim loi tấm hin nay rất đa dng, bao gm nhiều hưng khác nhau như : gò, dp nguội, uốn Hình 1.1. Phân loi các nguyên. s dng cho nguyên công uốn. - Lựa chọn dụng cụ và lập thứ tự uốn : vic xác đnh th tự uốn ph thuộc vào hình dng ca dng c đưc s dng. Một khi th tự uốn đã đưc xác đnh, nhng hình. tit để làm tiền đề cho vic thành lp th tự uốn. Hưng nghiên cu β : Thứ tự uốn được xác định trước nhằm cung cấp những điều kiện tiên quyết cho việc lựa chọn dụng cụ. Trong [9] và [3],