1. Tìm hiểu, nắm về quy trình thiết kế ngược, những ưu điểm khuyết điểm 2. Tìm hiểu, nắm về cấu tạo và cách hoạt động của máy quét scan 3D ATOS 3. Tìm hiểu, nắm về quy trình xử lý file quét scan bằng phần mềm Catia
42
CHƯƠNG 4: KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC 4.1. Kiểm tra bằng dụng dụ đo
Do quá trình scan, có sai số từ quá trình quét của máy ATOS, và sai số do quá trình thiết kế lại trên CAD, do đó ta cần kiểm tra xem sai số thiết kế có trong phạm vi cho phép hay không.
Các thiết bị, dụng cụ đo kích thước cơ bản bao gồm: Thước kẹp, panme đo trong và panme đo ngoài, thước đo độ sâu, độ cao, thước đo góc nghiêng, đồng hồ so... Các loại thiết bị trên có loại chỉ dùng cơ khí để đo, có loại dạng điện tử cho độ chính xác, độ phân giải cao hơn.
Sử dụng thước thẳng, thước cặp, panme… để kiểm tra sai số. Lần lượt đo kích thước chi tiết sau khi xử lý và chi tiết thực tế. Cách làm này có sai số phụ thuộc vào độ chính xác của thiết bị, dụng cụ đo kiểm.
43 Vì là chi tiết lớn và do dụng cụ đo chưa được đầy đủ và thời gian không cho phép, nên nhóm sử dụng thước kéo để kiểm tra cản của xe một số thông số như: chiều cao, chiều rộng, ….
Hình 4.2: Thước kéo
Quy trình thực hiện: Sau khi tháo cản xe chúng em tiến hành đo các kích thước tổng quát của cản. Từ đó sau khi xử lý file scan, chúng em xuất bản vẽ file đã xử lý. So sách kích thước thực tế với kích thước file scan đã xử lý.
44
Hình 4.4: Đo chiều cao của cản
45
Hình 4.6: Đo chiều dài khe gió
Vì kích thước cản quá lớn nên khi đo sử dụng thước dây không tránh khỏi việc sai số. Chính vì vậy chúng em chỉ lấy kích thước gần đúng nhất.
Bảng 4.1: Bảng so sánh kích thước giữa file mẫu và file thiết kế
Vật Mẫu File thiết kế Độ sai lệch
Chiều dài tổng 1700mm 1706.23mm 6.23mm
Chiều cao 470mm 474.43mm 4.43mm
Chiều dài khe gió 1165mm 1165.32mm 0.32mm
Chiều dài phần kết
46
Hình 4.7: Hình chiếu đứng file xử lý scan
47
4.2. Kiểm tra bằng phần mềm
Sai số thiết bị quét (Sai số của máy quét ATOS). Sai số này khoảng 50µm tuy nhiên nó không cố định mà còn phụ thuộc vào cự ly quét, khoảng cách máy tính toán tiêu điểm (Focused), chế độ quét, điều kiện ánh sáng, phông nền, kích thước mẫu quét, ống kính quét… rất khó xác định và chưa có công cụ tính toán sai số này.
Phụ thuộc vào sai số khi sử dụng phần mềm quét. Đó chính là sai số tính toán của phần mềm khi điều khiển máy, bắt vật mẫu, điều chỉnh tiêu cự, sai số do người dùng điều chỉnh, chọn chế độ điều khiển máy, độ phân giải ảnh tối đa của phần mềm có cao hơn được máy hay không, dẫn đến sẽ cho ta ảnh có chất lượng hay không…
Sử dụng phần mềm Catia để đánh giá dung sai giữ file scan chi tiết và chi tiết được thiết kế. Dùng lệnh (Deviation Analysis).
Hình 4.9: Kiểm tra dung sai giữa file thiết kế và file scan 3D
4.3. Tiêu chuẩn về bề mặt trong thiết kế khung vỏ ô tô
Trong ngành công nghệ thiết kế và chế tạo bề mặt khung vỏ ô tô có rất nhiều tiêu chuẩn khắc khe để tạo ra những chiếc xe hoàn hảo đến tay người dùng. Trong đó ở công đoạn thiết kế, ta có một số tiêu chuẩn bề bề mặt body: độ bóng, độ phẳng, độ cong…
Tiêu chuẩn này có tên gọi là các chuẩn Class: Bao gồm các chuẩn tăng dần Class C, Class B, Class A.
48 - Bề mặt Class A là bất cứ thứ gì mà khách hàng nhìn thấy. Tức là các tấm ngoại thất
và bề mặt bên trong.
- Bề mặt lớp B là một thứ không phải lúc nào cũng có thể nhìn thấy, tức là mặt dưới của một chiếc đồng hồ mà bạn sẽ phải cúi xuống để nhìn.
- Bề mặt lớp C là mặt sau của một phần của bề mặt được bao phủ vĩnh viễn bởi một phần khác.
Trên các bề mặt body của ô tô mà ta nhìn thấy nó đẹp, bóng, sang trọng…là được thiết kế theo chuẩn Class A.
4.3.1. Khái niệm A-Class Surface
Bề mặt hạng A (còn được gọi là STRAK) đại diện cho một thuật ngữ được sử dụng đặc biệt trong thế giới thiết kế ô tô. Nó đại diện cho việc tạo ra các mô hình dữ liệu bề mặt 3D của tất cả các bề mặt có thể nhìn thấy của bên ngoài và bên trong tất cả đều phải phù hợp với các khía cạnh thẩm mỹ và yêu cầu kỹ thuật.
Hình 4.10: Bề mặt hạng A trên ô tô
- Class A có nghĩa là chất lượng cao cấp trong lĩnh vực mô hình hóa bề mặt của các hình dạng có thể nhìn thấy và liên quan đến các nguyên tắc kiểm soát và xử lý được xác định rõ ràng đối với mức chất lượng của các mô hình bề mặt hoàn thiện.
49
4.3.2 Tiêu chuẩn về A-Class Surface
Các yêu cầu cơ bản đối với loại A giống như đối với bề mặt chất lượng sản xuất trong tất cả các ngành là dung sai được thiết kế chặt chẽ thỏa mãn tính liên tục bề mặt của các tiêu chuẩn: Distance (G0), Tangent (G1), Curvature (G2) và Curvature- Tangency (G3).
Tính liên tục bề mặt G0, G1, G2, G3 được sử dụng để mô tả các những bản bề mặt surface gặp nhau.
Hình 4.11: Cung bo theo các chỉ tiêu liên tục mặt phẳng
Một bo cung tròn (G1) được chỉ định đơn giản bởi một giá trị bán kính. Nhưng vì các cung theo G2 và G3 không có hình tròn, nên chúng cần một cách khác để xác định kích thước của chúng.
50
Hình 4.12: Các trường hợp liên tục mặt phẳng
Liên tục G0: có nghĩa là các đầu hoặc cạnh của các đường cong hoặc bề mặt giao
nhau tại những đường cong hoặc bề mặt.
Chúng có thể giao nhau ở bất kỳ góc độ nào và có điều kiện G0 miễn là hai bề mặt hoặc đường cong chạm vào điểm cuối hoặc cạnh tương ứng.
Điều kiện này cho phép các bề mặt được khâu hoặc các đường cong để tạo thành vòng khép kín, điều này sẽ cho phép bạn đổ khối cho chi tiết…
51
Hình 4.13: Sự liên tục G0 của đường
Liên tục G1: Khi tăng số liên tục, những tiêu chí trước đó phải được đảm bảo. Nói
cách khác, không thể có liên tục G1 nếu không đáp ứng được các yêu cầu của liên tục G0. Đó là một điều kiện tiên quyết. G1 hoặc Tangent liên tục hoặc liên tục kiễu góc có nghĩa là hai khuôn mặt / bề mặt đáp ứng cùng một cạnh chung và mặt phẳng tiếp tuyến, tại mỗi điểm dọc theo mép bằng nhau cho cả bề mặt. Chúng có chung một góc nhìn. Ví dụ về điều này là bo cung giữa 2 mặt phẳng (fillet), hoặc sự pha trộn với Tangent Continuity hoặc trong một số trường hợp là Conic (là một đường cong bậc hai tạo nên bằng cách cắt một mặt nón tròn xoay bằng một mặt phẳng).
52
Hình 4. 14: Liên tục G1 giữa 2 mặt bề mặt
Liên tục G2: Liên tục G2 hoặc liên tục cong hoặc liên tục xuyên tâm có nghĩa là
hai mặt bề mặt gặp nhau dọc theo một cạnh chung, là tiếp tuyến và tốc độ thay đổi độ cong tại mỗi điểm dọc theo cạnh là bằng nhau cho cả hai mặt / bề mặt. Do đó quá trình chuyển đổi qua các cạnh là độ cong liên tục. Đây là yêu cầu toán học tối thiểu cho bề mặt loại A. Một cách khác để mô tả điều này là trong một tình huống mà một sự phản chiếu được chiếu lên các bề mặt và bạn sẽ không thể biết được một bản vá kết thúc ở đâu. Các ví dụ về điều này trong CATIA V5 sẽ là một đường cong kết nối (với tính liên tục độ cong hoặc theo thuật ngữ bề mặt trong bàn làm việc của GSD, một bề mặt pha trộn với tính liên tục cong hoặc bề mặt lấp đầy gặp nhau).
53
Hình 4.15: Sự liên tục G2 giữa 2 đường cong
Liên tục G3: Ngoài ra còn có sự liên tục của G3, theo quy trình tương tự như các
phiên bản trước nhưng kiểm soát tốc độ cong dọc theo đường cong khi nó chuyển từ đường cong này sang bề mặt khác. G3 đang tìm kiếm sự cân bằng về tốc độ cong nói cách khác giá trị tối đa của độ cong đạt cực đại khoảng giữa khu vực chuyển tiếp.
54
4.3.3. Minh họa và so sánh, kiểm tra chất lượng mặt phẳng khi thiết kế
Việc kiểm tra chất lượng của phần mặt phẳng thiết kế được đánh giá theo các chuẩn G0, G1, G2, G3. Khi mặt phẳng của chúng ta đáp ứng được các yêu cầu của chuẩn G2 trở lên thì có thể xem là bề mặt thiết kế là thuộc Class A. Việc đánh giá này dựa trên các lệnh kiểm tra có trong phần mềm Catia.
Lệnh kiểm tra dạng vân ngựa Isophotoe Mapping Analysis lệnh này ở môi trường Freestyle.
Nhiệm vụ này giải thích cách áp dụng isophotes trên bề mặt. Isophotes là các sọc đen thay đổi được áp dụng cho bề mặt đã chọn được coi là phản chiếu và được sử dụng cho mục đích phân tích. Nó là một công cụ để phân tích trạng thái phần tử.
Nếu một bề mặt trong suốt được chọn để phân tích ánh xạ isophote, nó sẽ xuất hiện trong suốt trong quá trình phân tích.
Nếu No warning message if material mode is not ON tùy chọn được chọn trong
Tools > Options > Shape > FreeStyle > General tab, Mapping Analysis option,
nó cho phép bạn tự động đặt chế độ vật liệu thành BẬT.
Tùy chọn này đặt chế độ vật liệu thành BẬT ngay cả khi Materials tùy chọn trong View > Render Style > Customize. Không có thông báo cảnh báo nào được hiển thị yêu cầu bạn thay đổi chế độ vật liệu. Các tài liệu được tự động nhìn thấy để phân tích. Sau khi hoàn thành phân tích, chế độ vật liệu trở về trạng thái ban đầu.
Các phân tích ánh xạ khác nhau của cùng một bề mặt có thể được hiển thị đồng thời, ngay cả khi bạn đã đặt các phân tích ánh xạ không hiển thị.
55
Hình 4.17: Giao diện lệnh kiểm tra vân ngựa
o Cylindrical type: hiển thị một phân tích ánh xạ hình trụ.
o Spherical type: hiển thị phân tích ánh xạ hình cầu. Tùy chọn này được
chọn theo mặc định.
o Multi band type: hiển thị phân tích ánh xạ đa băng tần.
• Tùy chọn:
o Global: cho phép bạn phân tích toàn bộ phần. Bỏ chọn biểu tượng này để
làm cho phần tử phân tích theo phần tử.
o Compass: lật la bàn cho mô hình và cho phép bạn di chuyển la bàn trong
hình dạng 3D để xác định hướng. Tùy chọn này được chọn theo mặc định. o Show/hide the manipulator: hiển thị hoặc ẩn trình thao tác.
o View: cho phép bạn sử dụng định nghĩa màn hình để xác định quan điểm
phân tích. Các sọc được tính toán lại mỗi khi bạn di chuyển điểm nhìn màn hình. Tùy chọn này được chọn theo mặc định.
o Eye: cho phép bạn sử dụng User Eyevị trí thao tác để xác định quan điểm phân tích. Các sọc được tính toán lại mỗi khi bạn di chuyển User Eye.
56 o Point: xác định hướng phân tích ánh xạ theo quan điểm phân tích hiện
tại.
o Light Sources On/Off: đặt tùy chọn hiển thị của nguồn sáng là "tắt / bật".
o Highlight On/Off effect: đặt tùy chọn hiển thị của các nguồn hiệu ứng nổi bật là "bật / tắt". Khi được chọn "Bật", các bề mặt được chọn nhưng chúng sẽ không được nhìn thấy trong cây đặc tả.
o Plane: xác định hướng phân tích ánh xạ là bình thường đối với mặt phẳng biểu thị quan điểm. Tùy chọn này không có sẵn với Eye tùy chọn.
• Thông số lệnh kiểm tra bề mặt:
o Number of stripes: đặt số lượng sọc.
o Width of stripes: đặt chiều rộng của các sọc.
o Color transition: thiết lập quá trình chuyển màu.
• Radius: xác định bán kính hình trụ hoặc hình cầu, theo mặc định 1000mm.
57 Những điểm được đánh giá bằng mũi tên là phần 2 mặt phẳng giao nhau và kết hợp thành một. Nhưng sự liên tục của 2 mặt phẳng đó thường được thấy rõ nhất ở ranh giới giao nhau của chúng. Như hình trên những vị trí giao nhau nhưng những đường vân ngựa đen trắng, đỏ đen vẫn liền mạch và không có sự biến dạng nhiều. Điều đó cho thấy độ liên tục cao. Tại những vùng có biến dàng về hình dáng vân ngựa có thể là đứt, gấp khúc… điều này cho thấy sự liên tục mặt phẳng không được đảm bảo.
Ngoài ra ta sự dụng lệnh Connect Checker lệnh này cũng nằm trong môi
trường Freestyle. Lệnh này có chức năng kiểm tra sự liên tục của mặt phẳng, đường thẳng…
58
Hình 4.20: Sự liên tục độ cong của đường
Lệnh có có chức năng tìm ra các vị trí không đạt giá trị yêu cầu:
G0: Tính liên tục tại điểm được coi là đạt nếu giá trị thấp hơn độ phân giải hình học thường bằng 0,001 mm.
G1: Tính liên tục trong tiếp tuyến được coi là đạt nếu G1 giá trị thấp hơn 0,01 độ. G2: Tính liên tục trong độ cong được coi là đạt nếu G2 giá trị thấp hơn 2%. Độ cong G2 được định nghĩa theo công thức sau:
Một tỷ lệ độ cong: | C1 - C2 | / tối đa (C1, C2). Kết quả của công thức này là từ 0% đến 100%. Trong đó:
- C1 độ cong cực đại tại ví trí giao nhau của mặt phẳng 1. - C2 là độ cong cực đại tại vị trí giao nhau của mặt phẳng 2.
59
Hình 4.21: Đo thông số độ cong C1, C2
Các thông số độ cong cực đại C1, C2 được phần mềm tính và hiện tại các vị trí giao nhau. Ta có thể tính để xem bề mặt của chúng ta có đạt được các yêu cầu về bề mặt.
Thông tin về độ lõm được cung cấp (0 hoặc 1) cho các trường hợp bề mặt / bề mặt và bề mặt / đường cong hoặc góc độ thẩm thấu cho trường hợp đường cong / đường cong.
60 Sử dụng lệnh Connect Checker giúp ta tìm ra những vị trí kết nối giữa các bề mặt. Tại những vị trí không đạt yêu cầu của các tiêu chí G, thì trên mặt phẳng chúng ta cần kiểm tra sẽ hiện lên các đường màu xanh như hình trên. Bên cạnh đó nó còn cho ta thấy chỉ số tại các đường. Như hình trên phần trăm theo chỉ tiêu G2 tại 2 vị trí nối là 47.572% và 83.706% cao hơn 2% nên sẽ có màu xanh dương. Tương tự các tiêu chí G0, G1, G3 khi không đạt các yêu cầu sẽ hiện lên các màu tương ứng.
Tiếp theo ta điều chỉnh cho bề mặt đạt chuẩn G2 và kiểm tra lại.
Hình 4.23: Kiểm tra độ liên tục G2 sau khi điều chỉnh
Lúc này phần trăm tính về độ thay đổi độ cong được tính bằng 0% tức là giá trị độ cong cực đại tại phần giao nhau của 2 mặt phẳng bằng không và C1 = C2.
G3: Tính liên tục trong tiếp tuyến độ cong được coi là đạt nếu G3 giá trị thấp hơn 0,1 độ.
61
CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ANSYS TRONG TÍNH TOÁN BỀN CẢN TRƯỚC Ô TÔ
5.1. Các giả thiết cho bài toán tính bền cản trước ô tô
Cản xe là một lá chắn làm bằng thép, nhôm, cao su hoặc nhựa được gắn ở phía trước của một chiếc xe ô tô. Khi xảy ra va chạm ở tốc độ thấp, hệ thống cản xe sẽ hấp thụ chấn