Tối ưu hóa quá trình thiết kế guồng quay cước câu cá

Đ I H C ĐÀ N NG TR NGăĐ I H C BÁCH KHOA -* PH MăĐÌNHăKHANH T Iă UăHịAăQUỄăTRÌNHăTHI T K GU NG QUAY C C CÂU CÁ LU N VĔNăTH C S K THU T Chuyên ngành: K thu tăC ăkhí ĐẨăN NG, 10/2018 Đ I H C ĐÀ N NG TR NGăĐ I H C BÁCH KHOA -* PH MăĐÌNHăKHANH T Iă UăHịAăQUỄăTRÌNHăTHI T K GU NG QUAY C C CÂU CÁ Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã s : 8.52.01.03 LU NăVĔNăTH C S K THU T NG IăH NG D N KHOA H C: TS NGUY N XUÂN HÙNG ĐẨăN NG, 10/2018 L IăCAMăĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Ph m Đình khanh T Iă UăHịAăQUỄăTRÌNHăTHI T K GU NGăQUAYăC CÂU CÁ C H c viên: Ph m Đình Khanh Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã s :8.52.01.03 Khóa: K34 Tr ng Đ i H c Bách Khoa – ĐHĐN Tóm tắt: Luận văn trình tổng quan vi c ng d ng phần mềm Catia 3D vào vi c thiết kế sản phẩm guồng quay c c câu cá t i công ty Daiwa Viêt Nam, nhằm giảm th i gian chi phí thiết kế qui trình phát triển sản phẩm.Tác giả đư thực hi n h ng dẫn kỹ thuật sử d ng phần mềm Catia để mơ hình hóa 3D m t s chi tiết sản phẩm guồng quay c c câu cá; lắp ráp hoàn chỉnh chi tiết; kiểm tra va ch m, tiếp xúc khoảng cách an toàn chi tiết; phân tích t i u thiết kế chi tiết kích th c, tr ng l ng dựa phân tích biểu đồ FEM; thực hi n mô ph ng đ ng h c; xây dựng quy trình thiết kế sản phẩm t i u qui trình hi n t i Tác giả đư tóm tắt kết đ t đ c đ a h ng phát triển T khóa: Tối ưu hóa q trình thiết kế guồng quay cước câu cá Summary: Thesis presents an overview of the application of Catia 3D software to the design of reel at Daiwa Vietnam, to reduce the time and cost of designing in the development process The Author has guided using Catia software to model 3D some parts of the Reel; complete assembly of parts; detect the collision, contact and safe distance between the parts; optimal analysis of dimensions, weight of parts based on FEM chart analysis; perform dynamic simulation; designing the product design process is optimal than the present process The author has summarized the results achieved and set out the next direction Key words: Optimizing the process of designing the Reel M CL C M Đ U 1.Tính cấp thiết c a đề tài : 2.M c tiêu nghiên c u: 3.Đ i t ng ph m vi nghiên c u: 4.Ph ơng pháp nghiên c u: 5.ụ nghĩa khoa h c thực ti n: 6.Dự kiến kết đ t đ CH c: NGă1: T NG QUAN 1.1Gi i thi u 1.2L ch sử phát triển c a phần mềm Catia 1.3 u nh c điểm c a Catia so v i phần mềm CAD/CAE khác CH NGă2: NG D NG PH N M M CATIA V5R17 THI T K S N PH M GU NGăQUAYăC C 2.1 Thiết kế chi tiết d ng 3D 2.1.1 Gi i thi u Module thiết kế công c 2.1.2 ng d ng thực tế vẽ vẽ 3D c a chi tiết guồng quay c 2.2 Lắp ráp chi tiết guồng quay c c 51 c 53 2.2.1 Gi i thi u Module thiết kế công c 53 2.2.2 L nh vẽ liên quan t i trình láp ráp chi tiết 66 2.3 Kiểm tra va ch m chi tiết vẽ lắp 67 2.3.1 L nh vẽ liên quan t i trình kiểm tra va ch m 67 2.3.2 Hình ảnh miêu tả v trí kiểm tra 68 CH NG 3: TRÍCH XU T B N V 2D T B N V 3D 69 3.1 Gi i thi u Module thiết kế công c 69 3.2 L nh liên quan t i vi c trích xuất vẽ 2D từ vẽ 3D 81 CH NG 4: T Iă UăHịAăTHI T K V I S TR GIÚP C A CATIA 83 4.1 Mô hình phần tử hữu h n phân tích 83 4.1.1 Xác đ nh thành phần phân tích 83 4.1.2 Các b c phân tích 83 4.2 T i u hóa 85 4.2.1 T i u kích th c 86 4.2.2 T i u hình dáng 86 CH NGă5: MÔ PH NGăĐ NG H C S N PH M GU NGăQUAYăC C 87 5.1 Xây dựng mơ hình mơ ph ng 87 5.2 Lắp ráp mơ hình mơ ph ng 87 5.3 Mô ph ng đ ng h c 87 5.4 Xem xét kết mô ph ng (video mô ph ng đ ng h c) 87 CH NGă6:ăĐỄNHăGIỄăVẨăK T LU N 89 6.1Đánh giá kết 89 6.2 Ph ơng h 6.2.1 Ph ơng h ng phát triển kết luận 91 ng phát triển: Nghiên c u ng d ng module đ ng lực h c 91 6.2.2 Kết luận 91 TÀI LI U THAM KH O 92 DANH M C CÁC HÌNH NH Hình 1.1 Giao di n c a CATI Hình 2.1 H p tho i lựa ch n môi tr ng thiết kế Hình 2.2: Giao di n modul Part Design .8 Hình 2.3 L nh cơng c Sketch Based Featurres Hình 2.4 L nh công c Sketch Based Featurres 10 Hình 2.14: Lắp chi tiết lên thân máy 66 Hình 2.15: Láp ráp hồn chỉnh guồng câu cá 67 Hình 2.16 : Dị tìm va ch m c a chi tiết lắp ráp .68 Hình 2.17 : Dị tìm va ch m c a chi tiết lắp ráp .68 Hình 3.1: L nh trích xuất hình chiếu từ 3D 81 Hình 3.2 Hình cắt 81 Hình 3.3 Hình cắt 82 Hình 4.1: Mơ hình g i đỡ 83 Hình 4.2: Mơ hình g i đỡ cung cấp ràng bu c 84 Hình 4.3: Mơ hình g i đỡ t o lu i 84 Hình 4.4: Mơ hình g i đỡ v i chuyển v l n nh .85 Hình 4.5: Mơ hình g i đỡ v i ng suất l n nh .85 Hình 4.6: T i u hình d ng c a giá đ giảm kh i l ng 85 DANH M C CÁC B NG BI U Bảng 1.1 Bảng so sánh khả ng d ng phần mềm Bảng 4.1 So sánh th i gian chi phi thiết kế c a qui trình : 90 M Đ U Tính c p thi t c aăđ tài : Ngày nay, để tồn t i đ c th ơng tr ng kinh doanh, đòi h i doanh nghi p phải t o sản phẩm t i u chất l ng, giá thành rẻ, c nh tranh mặt th i gian cung ng Để đáp ng đ c đòi h i này, yêu cầu đặt phải ng d ng khoa h c công ngh vào sản xuất từ khâu thiết khâu chế t o sản phẩm Vi c ng d ng phần mềm ng d ng tr thành yếu t tất yếu đáng đầu t c a tất công ty l n gi i nhằm tăng tính c nh tranh uy tín Các hưng ng c ngồi có xu h ng dùng phầm mềm CAD/CAM có cơng c tính tốn FEM tích h p s n ch ơng trình để t i u hóa vi c tính tốn thiết kế Catia m t ch ơng tình Catia m t ch ơng trình đầy quyền tích h p nhiều module thiết kế đ đáp ng v i m i yêu cầu CAD/CAE/CAM Các cơng c m i tr nên hữu ích để giảm th i gian thiết kế qui trình phát triển sản phẩm Đặc bi t, công c mô ph ng dùng để tiết ki m th i gian chi phí giai đo n thử nghi m Mơ hình 3D máy tính thực hi n d dàng q trình thiết kế, tự đ ng tính tốn thể tích kh i l ng Mơ hình 3D cịn dùng để mô ph ng lắp ráp, nh thực hi n q trình phân tích đ ng h c đ ng lực h c Phát triển sản phẩm theo ph ơng pháp truyền th ng đ c thực hi n b i vi c thiết kế, t o mẫu, thiết kế l i thử nghi m, công vi c đ c thực hi n lặp l i cho t i đ t đ c hi u ng d ng h th ng CAD/CAE t o phản hồi giai đo n thiết kế t o hi u th i gian phát triển sản phẩm.H th ng CAD/CAE giúp cho công ty giảm th i gian nhân cơng chi phí phát triển sản phẩm Vi c nghiên c u ng d ng Công ngh CAD/CAE vào thiết kế hết s c cần thiết nhằm nâng cao tính c nh tranh cho doanh nghi p hi n Xuất phát từ yêu cầu cấp bách c a sản xuất kinh doanh công ty, s l ng sản phẩm REEL m i ngày m t tăng nhanh Trong đó, qui trình thiết kế sản phẩm m i hi n t i là: Quá trình đ c thực hi n lặp l i cho t i sản phẩm đ t yêu cầu thiết kế nh chế t o Th i gian c a trình trung bình từ 10 tháng đến 12 tháng, có sai sót phải lặp l i qui trình, th i gian kéo dài ảnh h ng đến kế ho ch kinh doanh c a khách hàng 48 Trong tr s l ng h p trên, ta ch n tính cho kh i Parameters Complete crown v i ng cần nhập  tr c quay tr c tâm c a kh i  đ i t ng cần quay Pad.2 Tab Crown Definition: Parameters: Xác đ nh thu c tính nhập thơng s cho dãy cần t o Pattern    Circle(s) & crown thickness: S dãy tròn khoảng cách tổng thể s dãy Circle(s) & circle spacing: S dãy tròn khoảng cách hai dãy liên tiêp Circle spacing & Crown thickness: Khoảng cách hai dãy liên tiếp khoảng cách tổng thể c a tất dãy Circle(s): S l ng dãy tròn t o b i Pattern Circle spacing: Khoảng cách hai dãy tròn liên tiếp Crown thickness: Khoảng cách tổng thể chia theo s dãy tròn 49 Tr c tâm c a Pattern theo dưy tròn đ c xác đ nh cách Click chu t vào ô Reference Direction để ch n tr c tâm, đ ng th ng, mặt tr Đ i t ng để t o Pattern đ c xác lập cách click chu t vào ô Object to Pattern để ch n đ i t ng biểu t ng l nh Specification Tree hay trực tiếp chi tiết Trên Specification Tree xuất hi n m t biểu t ng l nh m i này: Phép bi năđ i User Pattern : Đây m t kiểu biến đổi nhân theo tùy ch n c a ng i thiết kế, đ i t ng nhân biến đổi theo tập h p điểm m t Sketch riêng lẻ Ch n đ i t ng cần Pattern  ch n l nh User Pattern  ch n điểm neo Anchor  ch n tập h điểm m t Sketch  Click chu t vào ô Position để ch n tập h p điểm Click chu t vào ô Object để ch n đ i t ng Pattern Click chu t vào ô Anchor để ch n điểm Anchor ( Điểm mấu c a Pattern) Lúc Specification Tree xuất hi n m t biểu t l nh vừa thực hi n: ng l nh t ơng ng v i 50 Phép bi năđ i tỉ l Scaling : Cho phép b n thay đổi chi tiết l n hay nh theo m t tỉ l xích đ nh Ch n l nh Scaling  ch n m t bề mặt tham chiếu ( Bề mặt c đ nh chi tiết theo mặt này, chi tiết tăng giảm theo tỉ l xích cần nhập theo h v i mặt  nhập tỉ l xích cần thiết  OK ng vng góc Tùy theo bề mặt c đ nh ch n mà ta có đ hi n xong l nh Scaling c kết khác sau thực Khi thực hi n xong l nh, quản lý tiếp t c xuất hi n biểu t ng ng l nh t ơng 51 2.1.2 ng dụng thực tế vẽ vẽ 3D c a chi tiết guồng quay cước * ngăd ngăcácăthu tătốnăt oăhìnhăăthi tăk ăs năph măgu ngăquayăc c Hình 2.5 : Body phơi thơ ( hình solid) Nguyênătắcăt oăhình : Sử d ng công c l nh : Pad (đùn kh i), t o kh i tròn xoay shalf hay Pocket để bóc tách dần vật li u Sử d ng thuật toán bề mặt: Sew surface, split, Thick surface thuật tốn hình h c: add, remove, union trim để thiết kế biên d ng mong mu n Hình 2.6 :Body sau bóc tách vật li u khơng cần thiết 52 *Th căhƠnhăsửăd ngăcôngăc ăl nhăShaft: thi tăk ăchiăti tăSpool: Hình 2.7: Sketch mặt cắt ngang Hình 2.8 : Sau l nh Shaft * ng d ng thuật toán trừ kh i Remove để vẽ chi tiết Rachet Hình 2.9 : Tr c Remove Hình 2.10 : Sau Remove 53 * ng d ng l nh shaft thuật toán trừ kh i Remove để vẽ chi tiết Driver Gear Hình 2.11 : Tr c Remove 2.2 Lắpărápăcácăchiăti tăgu ngăquayăc Hình 2.12 : Sau l nh Remove c 2.2.1 Giới thiệu Module thiết kế cơng cụ Trong phần trình bày ng d ng lắp ráp Assembly , nắm bắt khả c a trình Assembly nh sau:   Các l nh công c hỗ tr ràng bu c đ i t ng Ghép m t chi tiết đơn s n có vào vẽ lắp, thiết lập thu c tính c đ nh      T o m i m t chi tiết đơn vẽ lắp Thiết lập ràng bu c chi tiết m i ghép v i chi tiết hi n hành T o thêm tính cho m t chi tiết đơn nh t o lỗ… Thay đổi kích th c m t thành phần kiểm tra liên kết  Các thu c tính lắp ghép  Hiển th chi tiết  Các thao tác tay đ i v i ràng bu c góc nhìn khai triển r i ( Exploded View) Sự quản lý trình l u m t vẽ lắp ( Save managerment) Đĕngănh p vào giao di n c a trình ng d ng Assembly Để đăng nhập vào trình ng d ng Assembly, trình đơn Start  ch n Mechanical Design  ch n trình ng d ng Assembly Design 54 Hình 2.13 Giao di n ng d ng lắp ráp Trên hình thể hi n biểu t ng l nh cơng c c a trình ng d ng Assembly, thannh Specification Tree thể hi n m t sản phẩm lắp rắp v i tên ban đầu mặc đ nh Product1 M t vẽ lắp ch a m t nhiều chi tiết đơn c m lắp ghép nh Đ i v i sản phẩm l n, ta tách nhiều c m chi tiết nh Sau lắp ghép c m chi tiết nh  lắp l i v i thành chi tiết hoàn chỉnh Ta thay đổi l i tên cho phù h p v i tên g i sản phẩm c a cách nhấp chu t phải vào Product  ch n Properties  Tab Product  thay đổi tên sản phẩm ô Part Number 55 Các công c c ăb n l nh ng d ng trình Assembly Trong tình Assembly, hai cơng c Product Struture Tools Constraints Trong phần bản, tìm hiểu ng d ng m t s thu c tính c a trình Assembly Trong đó:  Component  Product : T o m t thành phần m i vẽ lắp : T o m t c m chi tiết m i vẽ lắp  Part : T o m t chi tiết đơn m i m t c m chi tiết, thành phần hay chi tiết hoàn chỉnh  Existing Componet : Lắp m t chi tiết hay m t c m chi tiết vào vẽ từ m t th vi n t o s n hay m t file hi n hữu  Existing Component with Positioning : Lắp m t chi tiết m t c m chi tiết vào vẽ lắp từ m t tập tin có s n v i tính ràng bu c  Replace Component : Thay m t chi tiết hi n t i thành m t chi tiết khác  Graph Tree Reordering : Thay đổi th tự lắp cho thành phần Specification Tree  Fast Multi Instantiation  Concidence Constraint  Contact Constraint  Offsets Constraint  Angle Constraint  Fix Component  Fix toghether : Nhân nhanh nhiều thành phần vẽ lắp : Ràng bu c đồng tr c, điểm, ph ng cho đ i t : Ràng bu c tiếp xúc cho đ i t ng ng : Ràng bu c khoảng cách song song : Ràng bu c theo góc : C đ nh m t chi tiết hay m t c m chi tiết : Dùng để c đ nh chi tiết l i v i vẽ lắp  Quick Constraint : Tính ràng bu c nhanh, tự đ ng ch n lựa kiểu ràng bu c ta ch n xong thành phần  Change Constraint : Thay đổi thu c tính ràng bu c Nhằm di chuyển d dàng c m chi tiết hay đ i t ng vẽ lắp, b n ch n l nh Manipulation cơng c Move để điều khiển đ i t tr c, xoay quanh m t tr c ng ch y theo 56 Thanh công c Move Thanh công c hỗ tr b n t o nhanh v trí chi tiết vẽ lắp tr ng thái khai triển r i T o cảnh hiển th cho tồn b mơ hình lắp L nh Manipulation Khi ch n l nh Manipulation n di chuy năchoăđ iăt  s xu t hi n h păđi u ng Trình t t o m t b n v mơ hình lắp cho m t s n ph m Kh i đ ng Catia  ch n trình đơn Start  ch n Mechanical Design  ch n Assembly Design Thay đổi tên sản phẩm  nhấp phải chu t vào biểu t ng Product1 Specification Tree  ch n Properties  thay đổi tên Tab Product Click Apply  ch n nút OK để chấp nhận Nhấp phím phải biểu t component ng Lap01  ch n Component  ch n l nh Existing 57 Ch n th m c ch a file hi n hành  ch n m t tập tin c a chi tiết c m chi tiết để c đ nh Chi tiết th c a chi tiết  Open ng chi tiết chuẩn để lắp đặt chi tiết l i theo quan h Trên Specification Tree xuất hi n chi tiết vừa m , nằm quản lí c a m t sản phẩm mẹ Lap01 Sản phẩm vừa m sản phẩm th có tên mặc đ nh tên c a chi tiết ch a nó, sản phẩm th ch a chi tiết trực thu c C đ nh chi tiết l nh Fix công c Constraints Ch n chu t trái vào sản phẩm vừa m  ch n l nh Fix để c đ nh sản phẩm Lúc Specification Tree xuất hi n m t th m c m i Constraints, 58 th m c ch a tất l nh thu c tính ràng bu c cho vẽ lắp Tiếp t c m m t sản phẩm th l nh Existing component Ch n l nh ràng bu c trùng Concidence Rê chu t đến v trí mặt tr c a chi tiết Basket(.1) đến xuất hi n tr c tâm cho sản phẩm  nhấp trái chu t để ch n  sau rê chu t đến mặt tr c a chi tiết Magnet(.1) đến xuất hi n tr c tâm  nhấp trái chu t để ch n Trên hình xuất hi n dấu ràng bu c c a l nh Concidence biểu t ng l nh đ c thêm vào th m c Constrains quản lý Specification Tree Ràng bu c tiếp xúc mựt cho hai chi tiết l nh Contact Ch n l nh Contact  ch n mặt đáy c a chi tiết c đ nh  ch n mặt cần ghép tiếp xúc v i mặt c a chi tiết c đ nh 59 Ch n vào biểu t ng Update công c Update để cập nhật v trí cho sản phẩm sau lắp ghép L uăỦ: Những ràng bu c lắp ghép tuân th theo d ng chuyển đ ng tự c a chi tiết M t chi tiết khơng gian có chuyển đ ng tự hay g i bậc tự Trong đó, có bậc t nh tiến bậc quay Thông th ng tùy theo m i quan h c a chi tiết mà có ràng bu c khác từ đến bậc tự Thêm m t chi ti t vào b n v lắp Ch n vào tên sản phẩm mẹ  ch n l nh Existing Component phẩm cần lắp  Open  ch n tên sản T ơng tự ta lắp chi tiết vào mơ hình lắp Tải FULL (110 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ 60 Nh hình trên, ràng bu c m i ràng bu c nh sau: Hi u chỉnh m t chi ti tătrongămôiătr ng lắp ráp Nếu cần hi u chỉnh m t phần c a chi tiết mơi tr ng lắp ghép, thêm l nh vào m t chi tiết  ch n dấu (+) vào thành phần  ch n chi tiết cần sửa hay thêm l nh PartBody c a chi tiết  Enter Lúc giao di n tr trình Part Design ta thao tác gi ng nh trình Part Design Để tr l i môi tr ng lắp ráp  nhấp đôi chu t trái vào tên sản phẩm mẹ Ví d ta cần t o m t lỗ sản phẩm Two_ Way_ Box( Two_Way_Box.1)  ch n vào dấu + nhánh Specification Tree  ch n PartBody c a chi tiết Two_Way_Box  Enter 61 Giao di n chuyển qua môi tr ng Part Design  nhấp chu t phải vào chi tiết Basket(.1) ch n vào thu c tính Hide /Show để ẩn chi tiết Tính cho phép b n d dàng ch n bề mặt c a chi tiết cần sửa Ch n l nh Hole để t o lỗ ren  ch n lên mặt theo hình th c d i để xác đ nh mặt t o lỗ Xuất hi n h tho i Hole Definition sau: Các thu c tính cần thiết lập cho h p tho i nh sau : Extension: Ch n Up To Next Type: Simple Tải FULL (110 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ 62 Thread Definition: Ch n Threaded theo cấu hình sau : Sau ch n vào biểu t ng Positioning Sketch Tab Extension để xác đ nh v trí xác cho lỗ cần t o Giao di n chuyển sang môi tr ng vẽ phát  ch n vào chi tiết Basket vừa làm ẩn  trả tính hiển th cho sản phẩm cách ch n thu c tính Hide /Show cách t ơng tự nh làm ẩn  Nhấn giữ phím Ctrl ch n điểm c nh tròn c a lỗ chi tiết Basket Ch n l nh Constraints Defined in Dialog Box hình d  ch n ràng bu c đồng tâm Concentricity nh i Exit Workbench T o Pattern theo d ng tròn Circular Pattern phẩm Two_Way_Box để t o lỗ M5 mặt bích c a sản f739fa06 ... trình hi n t i Tác giả đư tóm tắt kết đ t đ c đ a h ng phát triển T khóa: Tối ưu hóa q trình thiết kế guồng quay cước câu cá Summary: Thesis presents an overview of the application of Catia 3D... u hóa q trình thiết kế, từ khâu lập vẽ, chế t o khuôn t i công đo n gia công chi tiết M c tiêu nghiên c u: Làm ch đ c ng d ng c a phần mềm Catia t i u hóa trình thiết kế sản phẩm Guồng Câu Cá. .. i gian chi phí thiết kế qui trình phát triển sản phẩm.Tác giả đư thực hi n h ng dẫn kỹ thuật sử d ng phần mềm Catia để mơ hình hóa 3D m t s chi tiết sản phẩm guồng quay c c câu cá; lắp ráp hoàn