(Đề tài NCKH) nghiên cứu và ứng dụng artcam pro trong quá trình phân tích, thiết kế và gia công sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU & ỨNG DỤNG ARTCAM PRO TRONG Q TRÌNH PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG SẢN PHẨM MÃ SỐ: T2013-111 SKC005389 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU& ỨNG DỤNG ARTCAM PRO TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG SẢN PHẨM Mã số: T2013-111 Chủ nhiệm đề tài: KS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC TP HCM, 11/2013 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU& ỨNG DỤNG ARTCAM PRO TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG SẢN PHẨM Mã số: T2013-111 Chủ nhiệm đề tài:KS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC TP HCM, 11/2013 NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI TT ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị nƣớc Nội dung phối hợp nghiên cứu Họ tên ngƣời đại diện đơn vị II MỤC LỤC Trang MỤC LỤC III THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU IX CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN GIỚI THIỆU ĐẶT VẤN ĐỀ TÍNH CẤP THIẾT Error! Bookmark not defined MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CÁC TIẾP CẬN, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 10 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 2: NỘI DUNG 12 BẮT ĐẦU SỬ DỤNG ARTCAM PRO .Error! Bookmark not defined THIẾT KẾ MẶT DÂY CHUYỀN 29 GIA CÔNG MẶT DÂY CHUYỀN THÔ 42 THIẾT KẾ 3D RELIEF TỪ VECTOR 43 TẠO RELIEF TỪ BITMAP 49 CHƢƠNG 3: KẾT LUẬN 60 KẾT LUẬN 60 KIẾN NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 III BM 08T Thông tin kết nghiên cứu BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung - Tên đề tài:NGHIÊN CỨU& ỨNG DỤNG ARTCAM PRO TRONG Q TRÌNH PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG SẢN PHẨM - Mã số: T2013-111 - Chủ nhiệm: TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC - Cơ quan chủ trì: khoa Cơ khí Chế tạo máy - Thời gian thực hiện: từ 01/2013 đến 12/2013 Mục tiêu - Nghiên cứu, tìm hiểu phần mềm ArtCAM Pro Thực q trình phân tích, thiết kế gia cơng ArtCAM Pro Tính sáng tạo Đề tài định hƣớng nghiên cứu ứng dụng thực tiễn nhằm thiết kế, gia công sản phẩm phần mềm ArtCAM Pro Đây đề tài mang tính cấp thiết cao sản phẩm nghiên cứu đề tài hệ thống quy trình phân tích, thiết kế, gia cơng cách xác nhanh chóng phục vụ q trình sản xuất cơng nghiệp nhằm tiết kiệm chi phí Kết nghiên cứu Quy trình cơng nghệ thiết kế, gia cơng sản phẩm ArtCAM Pro Một số sản phẩm điển hình gia cơng phần mềm ArtCAM Pro Sản phẩm Sản phẩm nghiên cứu đề tài: - Tài liệu thuyết minh đề tài IV BM 08T Thông tin kết nghiên cứu Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng - Đề tài đạt đƣợc tất yêu cầu đề - Áp dụng tài liệu tham khảo phục vụ cho đào tạo ngành công nghệ tự động, khí chế tạo máy Trƣởng đơn vị (ký, họ tên, đóng dấu) Ngày 22 tháng 11 năm 2013 Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC V Chƣơng 1: Tổng quan CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN GIỚI THIỆU ArtCAM chƣơng trình phần mềm thiết kế CAD/CAM độc đáo hãng DELCAM (Anh) ArtCAM Pro giải pháp hoàn chỉnh cho q trình thiết kế sản xuất mơ hình phù điêu 2D 3D Bộ phần mềm ArtCAM hãng DELCAM bao gồm:  ArtCAM JewelSmith thiết kế sản xuất giải pháp chuyên nghiệp 3D cho trang sức  ArtCAM Pro giải pháp hoàn chỉnh cho việc thiết kế sản xuất mô hình phù điêu (relief) 2D & 3D  ArtCAM Insignia để bố trí sản xuất cấp gia cơng mơ hình phù điêu 2D & 3D  ArtCAM Express thiết kế chi phí thấp giới thiệu giải pháp gia công ArtCAM cho phép thiết kế Relief (ArtCAM 3D models) phức tạp cách nhanh chóng dễ dàng từ Vector 2D (ArtCAM Wireframe) bitmap Các vector bitmap đƣợc tạo môi trƣờng ArtCAM đƣợc đƣa vào từ phần mềm thiết kế khác Hình 1: Giao diện trang chủ DELCAM (www.delcam.com) Chƣơng 1: Tổng quan ArtCAM cung cấp công cụ để tùy chỉnh relief kết hợp với relief đƣợc lƣu trƣớc Một vector hay relief đƣợctạo phần mềm tính tốn đƣờng chạy dao cho chúng gia cơng thơ (Roughing), gia công tinh (Finishing) chạm khắc (Engraving) Sau phần mềm mơ đƣờng chạy dao nhằm tạo nhìn tổng thể thực tế sản phẩm trƣớc gia công thực ĐẶT VẤN ĐỀ Trong lĩnh vực gia công, phần lớn thông số kỹ thuật đƣợc tích hợp vào ArtCAM từ hệ thống kỹ thuật CAM hàng đầu DelCam, PowerMill Điều cho phép bao gồm kỹ thuật đa luồng cung cấp tính tốn nhanh Nó cung cấp cho ngƣời sử dụng linh hoạt lớn để chỉnh sửa toolpaths, đặc biệt để tối ƣu hóa dẫn dắt liên kết Với ArtCAM Insignia ArtCAM Pro, thêm phần tự động hóa đƣợc giới thiệu thiết kế gia công nhập nhƣ lớp DXF hay file PDF từ hệ thống CAD khác Sử dụng mẫu Toolpath, trƣớc quy định chiến lƣợc gia công, dụng cụ cắt thơng số gia cơng đƣợc áp dụng cho lớp có tên tập tin đƣợc nhập vào, sử dụng nhấp chuột đơn giản Cấu trúc lớp đƣợc lƣu trữ thiết kế đƣợc copy tự động lồng vào để giảm tối thiểu lãng phí vật liệu Điều có nghĩa với mẫu Toolpath đƣợc áp dụng cho tất đồng thời, làm giảm đánh kể thời gian cần thiết để gia công nhiều lớp phức tạp, tối ƣu hóa chiến lƣợc Toolpath ARTCAM Pro cung cấp cơng cụ mơ hình 3D tiên tiến chiến lƣợc gia công linh hoạt giải pháp hồn chỉnh cho nhu cầu gia cơng CNC nhƣ: làm huy hiệu nổi, chế biến đồ gỗ, khắc làm khuôn 3D để sản xuất thiệp cƣới, sản xuất khn bánh kẹo, đúc tiền, đóng gói… Với máy điêu khắc CNC, công việc nhiều thời gian ngày xƣa thực cách nhanh chóng hiệu Chƣơng 2: Nội dung CHỈNH SỬA MÀU Sau tơ màu cho hình ảnh, vài chỗ cần phải chỉnh sửa màu sắc Trƣớc tạo hình nổi, cần làm: + Đảm bảo đƣờng bao đƣợc phân biệt rõ ràng với màu trắng + Đảm bảo tất gân đƣợc phân biệt rõ ràng với mầu lục nhạt + Đảm bảo điểm nằm cành cuống đƣợc phân biệt rõ ràng + Đảm bảo khơng cịn điểm lỗi hình Ví dụ, có điểm đen vùng đƣợc tô mầu xám thẫm Cần chỉnh sửa hình theo cách hình xây dựng cách gán hình 3D với mầu Vùng mầu rộng hình có độ cao lớn Chú ý: Có thể mở hình mẫu chỉnh sửa để tham khảo, đƣợc lƣu với tên bird03.art thƣ mục ArtCAM Pro/Examples/Bird  Phóng to phía chim nút Zoom In Tool  Click vào màu trắng bảng màu để chọn làm mầu Primary Colour  Click vào nút Draw Bitmap Editing  Vẽ đƣờng đánh dấu hình bao mầu Primary Colour  lại     Lặp lại bƣớc để vẽ nốt đƣờng bao cịn Dùng nút Zoom In Tool để phóng to ngón chân chim Click vào mầu nâu để chọn làm mầu Primary Colour Vẽ đƣờng mầu nâu ngón chân chim Dùng nút Zoom In Tool để phóng to mắt chim 53 Chƣơng 2: Nội dung  Click vào màu tím (purple) bảng mầu để chọn làm mầu Primary Colour  Click vào điểm lỗi màu đen để chuyển tất mầu tím (purple)  Tiếp tục chỉnh sửa theo cách đến bạn cảm thấy khơng cịn để sửa thi thơi Hình ảnh sau trở nên nhƣ sau: TẠO CÁC NEW VIEW: Trƣớc tạo hình nổi, cần phải nhiều cửa sổ Bird:0 Mỗi cửa sổ đại diện cho lớp cần thiết để tạo thành hình hoàn thiện Mỗi cửa sổ chứa nội dung nhƣ nhau, giống nhƣ nguyên nhƣng thay đổi chúng cách gán lần lƣợt chúng với đƣờng link mầu khác  Từ Main menu, click vào menu 2D View, click vào chức New Option để tạo cửa sổ có tên Bird:1 54 Chƣơng 2: Nội dung  Lặp lại bƣớc lần để tạo cửa sổ khác có tên Bỉd:2, Bird:3, Bird:4  Click vào cửa sổ Bird:1 để kích hoạt 4.Từ Main menu, click vào chức 2D View để hiển thị menu 2D View, sau click vào chức Edit View Name Nhập Leaves and Main Body vào hộp View Name Sẽ tốt đánh số cửa sổ mà bạn tạo sau bạn dễ dàng nhớ lại đƣợc làm cách để tạo hinh Các cửa sổ nên đƣợc đặt tên thể phần hình dùng để làm Click vào nút Ok để gán tên đóng hộp thoại Edit View Name Đặt lại tên cho cửa sổ, Bird:2 Highlights:2, Bird:2 Eyes and Claws:3, Bird:4 Pupils:4 TẠO HÌNH NỔI Trong phần này, chúng tơi muốn lá, cành chim trở thành điểm bật hình nổi, với vùng sáng nhƣ đƣợc trình bày Con chim phần cao hình, cần nhiều độ cao so với phần khác Để tạo hình hoàn chỉnh, ta phải khéo léo xử lý cửa sổ cho bitmap hình bao layer hình ta cần dựng Liên kết màu Đầu tiên, link màu từ bảng màu đển cửa sổ để thay đổi diện mạo bitmap định nghĩa vùng mà muốn tạo hình 3D Click vào cửa sổ Leaves and Main Body để kích hoạt Click vào màu lục thẫm bảng màu để chọn làm màu Primary Colour Click đúp chuột phải vào màu lục nhạt để link với màu Primary Colour Bây hoàn toàn chuyển sang màu xanh thẫm Với bƣớc công cụ giống nhƣ trên, tạo đƣờng link màu nhƣ sau: + Chọn mầu phần thân chim làm mầu Primary Colour, sau link với mầu cánh chim, thân dƣới chim, mỏ, đƣờng rãnh mỏ, mắt ngƣơi + Chọn mầu cành làm mầu Primary Colour, sau link với mầu phần sáng cành bàn chân chim Bảng màu có hình dạng nhƣ sau: 55 Chƣơng 2: Nội dung Tạo đƣờng link mầu cho cửa sổ khác: + Highlights:2 - Chọn mầu phần thân chim làm mầu Primary Colour, sau link mầu mắt ngƣơi tới nó.Tiếp đó, chọn mầu bàn chân chim làm mầu Primary Colour link mầu phần sáng bàn chân chim tới + Eyes and Claws:3 - Chọn mầu mắt chim làm mầu Primary Colour, sau link màu ngƣơi tới Gán hình cho mầu: Click vào cửa sổ Leaves and Main Body:1 để kích hoạt Click đúp vào màu lục thẫm thân chim bảng màu để hiển thị hộp thoại Shape Editor Click vào nút Round nhập 30 vào hộp Angle Nhập 0.5mm (0.02”) vào hộp Start Height Click vào nút đánh dấu No Limit để chọn chức Click vào nút Apply sau la Close Vẫn với bƣớc nhƣ trên, gán hình 3D cho phần cịn lại cửa sổ Leaves and Main Body:1 Gán hình 3D dƣới cho màu đại diện cho phận cửa sổ 56 Chƣơng 2: Nội dung Highlights:2 9.Gán hình 3D dƣới cho mầu đại diện cho phận cửa sổ Eyes and Claws:3 10.Gán hình 3D dƣới cho mầu đại diện phận cửa sổ pupils:4 57 Chƣơng 2: Nội dung Tính tốn tạo hình Add relief Khi gán tất hình 3D cho mầu cần thiết cứa sổ, tính tốn để kết hợp hình với Chúng ta lƣu lại hình bƣớc Click vào cửa sổ Leaves and Main Body:1 để kích hoạt Click vào nút Add Relief Relief Operation Assistant’s Home Page Một hiển thị tiến trình xuất bên dƣới cửa sổ đê thơng báo q trình tính tốn ArtCAM Pro Về mặt nguyên tắc hình to thời gian tính tốn dài Trong hƣớng dẫn việc tính tốn hình Leaves and Main Body:1 tốn nhiều thời gian Ấn F3 để hiển thị hình sổ 3D View Click vào nút Save Relief vúng Relief Operation để hiển thị hộp Save As Lƣu lại hình ảnh thời gian tính tốn ArtCAm quan trọng Nhờ đó, bạn muốn thay đổi hình cuối bạn khơng cần làm lại tất từ đầu mà hình mà bạn lƣu 58 Chƣơng 2: Nội dung Click vào Save In chọn thƣ mục mà bạn muốn lƣu hình vào Nhập BaseRelief vào hộp File name Click vào nút Save Ấn F2 để hiển thị cửa sổ Leaves and Main Body Làm nhƣ để tạo hình Highlights:2, Eyes and Claws:3 Pupils:4 Hình cuối có dạng nhƣ sau: 10 Lƣu lại hình với tên BirdRelief Lợi ích việc lƣu lại hình bạn có thê tải gia công lúc  Click vào nút Cancel để đóng hộp thoại Smooth Relief Tồn hình gấu Teddy đƣợc làm nhẵn đƣợc hiển thị cửa sổ 3D View 59 Chƣơng 3: Kết luận CHƢƠNG 3: KẾT LUẬN KẾT LUẬN ARTCAM Pro phần mềm CAD/CAM độc đáo hãng DELCAM, cho phép nghệ nhân tạo sản phẩm 3D có chất lƣợng cao cách nhanh hiệu từ từ hình vẽ hình chụp 2D… ARTCAM Pro biến ý tƣởng thành thực cách nhanh chóng so với phƣơng pháp truyền thốngbằng cách xây dựng mơ hình đa lớp sử dụng vector tùy biến Nếu sử dụng phần mềm chỉnh sửa hình ảnh Photoshop hay Photoeditor… nhận thấy khả tạo hình ARTCAM số Khơng thế, ARTCAM Pro cịn cung cấp cơng cụ mơ hình 3D tiên tiến chiến lƣợc gia công linh hoạt giải pháp hồn chỉnh cho nhu cầu gia cơng CNC nhƣ: làm huy hiệu nổi, chế biến đồ gỗ, khắc làm khuôn 3D để sản xuất thiệp cƣới, sản xuất khn bánh kẹo, đúc tiền, đóng gói…Với máy điêu khắc CNC, công việc nhiều thời gian ngày xƣa thực cách nhanh chóng hiệu Những mục tiêu đạt đƣợc đề tài là:  Nghiên cứu sở lý thuyết tổng quan phần mềm Artcam Pro 2013  Nghiên cứu quy trình cơng nghệ thiết kế, gia cơng Artcam Pro  Nghiên cứu phƣơng pháp gia công số sản phẩm điển hình Artcam Pro  Nghiên cứu lý thuyết thực tiễn ứng dụng Artcam Pro KIẾN NGHỊ Với ArtCAM Pro bạn thiết kế chế tạo mơ hình 3D hay 3D phù điêu khắc chạm cách nhanh chóng dễ dàng Bạn tạo tùy chỉnh mơ hình 3D từ phác thảo 2D ảnh chụp cách đơn giản với tuỳ chọn đa dạng 60 Chƣơng 3: Kết luận Dựa sở lý thuyết nghiên cứu, đề tài phát triển thêm theo hƣớng thiết kế hoàn chỉnh tài liệu chuyên ngành công nghệ thiết kế, chế tạo sản phẩm phục vụ cho công tác học dạy thực hành, thí nghiệp học sinh, sinh viên Ngồi ra, đề tài làm sở lý thuyết để tiến hành nghiên cứu thêm số phƣơng pháp gia công khác 61 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bouma T., 1996 NIL summary report no FF 96-43, Dutch Welding Institute [2] Charlesworth J.P and J.A.G Temple, 1989, “Ultrasonic Time of FlightDiffraction”,Research Studies Press [3] BS7706, “Guide to Setting Up and Calibration of the Ultrasonic Time-Of FlightDiffraction (TOFD) Technique for the Detection, Location and Sizing of Flaws”,EuropeanCommittee for Standardization [4] BSIEN583_6, “Nondestructive testing – Ultrasonic examination - Part 6: Ultrasonictime of-flight diffraction technique as a method for defect detection and sizing”,EuropeanCommittee for Standardization [5] ASTM E-2373-04, “Standard Practice for the Use of the Ultrasonic Time-Of-FlightDiffraction” (TOFD) Technique”, ASTM July 2004 [6] ASME TOFD Code, ASME Boiler & Pressure Vessel Code Section V Article4Appendix III, “Time of Flight Diffraction (TOFD) Technique”, AmericanSocietyofMechanical Engineers, July 2004 [7] ASME Interpretation Manual, ASME B&PV Code Section V Article 4Nonmandatory Appendix N, “Time of Flight Diffraction (TOFD) Interpretation”,2004 [8] ASME B31.3 Code Case 181, “Use of Alternative Ultrasonic ExaminationAcceptance Criteria in ASME B31.3”, January 23, 2007 [9] M Rana, D Cowfer, O Heddon and R Boyce, “Technical Basis for ASMESectionVIII Code Case 2235 on Ultrasonic Examination of Welds in Lieu ofRadiography”,ASME PVP-Vol 407, Pressure Vessel and Piping Standards, Book No H01175-2000 [10] Auld, B.A., “Acoustic Fields and Waves in Solids”, Vol I & II, 2nd editionKrieger Publishing Company, February 1990; ISBN: 089874783X [11] Cartz, Louis, “Nondestructive Testing : Radiography, Ultrasonics, Liquid Penetrant, Magnetic Particle, Eddy Current”, ASM Intl; ISBN: 0871705176, [12] Krautkramer, Josef and Krautkramer, Herbert, “Ultrasonic Testing of Materials”, 4th/revised edition, Springer Verlag, November 1990, ISBN: 0387512314 62 ... q trình sản xuất cơng nghiệp nhằm tiết kiệm chi phí Kết nghiên cứu Quy trình công nghệ thiết kế, gia công sản phẩm ArtCAM Pro Một số sản phẩm điển hình gia cơng phần mềm ArtCAM Pro Sản phẩm Sản. .. nghiên cứu ứng dụng thực tiễn nhằm thiết kế, gia công sản phẩm phần mềm ArtCAM Pro Đây đề tài mang tính cấp thiết cao sản phẩm nghiên cứu đề tài hệ thống quy trình phân tích, thiết kế, gia cơng cách... THUẬT TP HỒ CHÍ MINH THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU& ỨNG DỤNG ARTCAM PRO TRONG Q TRÌNH PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG SẢN PHẨM - Mã số: T2013-111 - Chủ nhiệm: