BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ANH TRÍ LỰA CHỌN DỤNG CỤ TỰ ĐỘNG CHO NGUYÊN CÔNG UỐN KIM LOẠI TẤM S K C 0 9 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 9 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ANH TRÍ LỰA CHỌN DỤNG CỤ TỰ ĐỘNG CHO NGUYÊN CÔNG UỐN KIM LOẠI TẤM NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2013 (dòng 25) Tp Hồ Chí Minh, tháng …/… (chữ thường, cỡ 13; ghi tháng năm bảo vệ) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ANH TRÍ LỰA CHỌN DỤNG CỤ TỰ ĐỘNG CHO NGUYÊN CÔNG UỐN KIM LOẠI TẤM NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ HỒNG MINH Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 / 2013 (dòng 25) Tp Hồ Chí Minh, tháng …/… (chữ thường, cỡ 13; ghi tháng năm bảo vệ) LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Anh Trí Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 12/02/1985 Nơi sinh: Tp.HCM Quê quán: Đồng Nai Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc:48/7A – Đường số – Khu phố – Phường Trường Thọ - Quận Thủ Đức – Thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 0987765609 E-mail: anhtri120285@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2003 đến 2008 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật TpHCM Ngành học: Kỹ thuật công nghiệp Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Xây dựng mô hình vỏ mỏng – Phân đoạn tàu chở hàng 15000DWT – Quy trình công nghệ thi công phân đoạn – Kiểm tra chất lượng mối hàn phân đoạn Người hướng dẫn: Trần Thế San III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác 2008 Công ty IMECO Thủ Đức Trường Cao đẳng nghề Công nghệ cao Đồng An 2009 - Nay Công việc đảm nhiệm i Thiết kế Giảng viên khoa Cơ khí LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2013 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Anh Trí ii CẢM TẠ Em xin chân thành cám ơn hướng dẫn tận tình Cô Nguyễn Thị Hồng Minh, Viện phó Viện khí, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, dù Cô bận rộn xa cách mặt địa lý Cô tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Em xin kính gởi lời cảm ơn đến thầy Lê Hiếu Giang, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM tạo điều kiện cho em tiếp cận hướng nghiên cứu Con xin gửi lòng biết ơn chân thành đến bố mẹ, chị, em gái gia đình bên cạnh, động viên suốt thời gian Cuối em xin cám ơn tất người bạn giúp đỡ em suốt trình thực luận văn iii TÓM TẮT Ngày sản phẩm kim loại sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp Trong đó, chi tiết tạo thành cách uốn theo đường uốn thẳng kim loại phẳng trải mẫu theo vẽ thiết kế tương ứng Thiết kế quy trình công nghệ cho chi tiết uốn bao gồm nhiệm vụ có mối quan hệ mật thiết với nhau, trải mẫu, tính toán thông số gia công lựa chọn dụng cụ, lập thứ tự uốn xác định dung sai Trong luận văn này, vấn đề lựa chọn dụng cụ đề cập đến Với phát triển nhanh chóng ngành công nghiệp, độ phức tạp chi tiết đa dạng dụng cụ uốn gia tăng đáng kể Thực tế gây khó khăn việc lựa chọn dụng cụ thích hợp không gây va đập cho đường uốn dựa trình mô tả chi tiết Trong đó, mối quan hệ qua lại lựa chọn dụng cụ thứ tự uốn làm cho việc lựa chọn dụng cụ tự động trở thành toán không dễ dàng Luận văn đưa hướng giải nhằm làm giảm phức tạp vấn đề sau : lựa chọn dụng cụ tiến hành theo hai bước, tiền lựa chọn lựa chọn tinh Trong bước tiền lựa chọn, dụng cụ lựa chọn trước dựa việc phân tích hình dáng chi tiết hình dáng dụng cụ Bằng cách phát đặc trưng hình học địa phương tồn chi tiết uốn, lượng hóa đặc trưng hình học địa phương để tìm dụng cụ thích hợp, loại bỏ dụng cụ gây va đập gia công đặc trưng hình học địa phương Mặc dù dụng cụ lựa chọn trước theo cho phép tránh hầu hết va đập, va đập phụ xuất dụng cụ lựa chọn dựa đặc trưng hình học địa phương chưa lường trước va đập gây dựa hình dạng tổng thể chi tiết cách tức thời suốt trình uốn Vì bước lựa chọn tinh lọc lại dụng cụ lựa chọn trước cách xem xét thông tin phản hồi từ bước thứ tự uốn Trong suốt giai đoạn này, liệu va đập dụng cụ chi tiết ghi nhận iv lại xử lý để đưa thêm yêu cầu bổ sung thông số dụng cụ cho trình lựa chọn Vì sau bước này, dụng cụ lựa chọn tương thích với hình dạng tổng thể chi tiết toàn trình uốn Trong luận văn, thuật toán đề xuất nhằm giúp phát nhanh đặc trưng hình học địa phương cách thức lượng hóa chúng Đồng thời luận văn sử dụng phần mềm MATLAB làm công cụ cho trình lựa chọn dụng cụ tự động Chương trình MATLAB thực qua bốn bước : bước tìm đặc trưng hình học địa phương tồn chi tiết; bước thứ hai lượng hóa đặc trưng hình học địa phương tìm bước thứ nhất, kết đưa dụng cụ thỏa mãn với loại đặc trưng hình học địa phương, giúp loại bỏ dụng cụ không phù hợp, bước tiền lựa chọn; bước thứ ba tìm tọa độ điểm dễ xảy va đập với thứ tự uốn định lựa chọn trước; bước thứ tư lấy kết từ bước thứ hai bước thứ ba để tiến hành lựa chọn tinh lần cuối, kết đưa dụng cụ thỏa mãn với tất đường uốn phù hợp với trình uốn lựa chọn v 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 vi 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 vii if matrixseqXbneg(i,1)-15 && matrixseqYbneg(i,1)10.3 if matrixseqXbneg(i,1)>-2.62 && matrixseqYbneg(i,1)matrixseqXbpos(i,1)&& matrixseqXbpos(i,1)>2.8 && matrixseqYapos(i,1)>8.0966 && matriseqYbpos(i,1)-2.62 && matrixseqYbneg(i,1)10.3 if matrixseqXbneg(i,1)>-2.62 && matrixseqYbneg(i,1) 3,175mm, kopt = uốn biên dạng 5,85 uốn bán kính 289 6.1.1.3 Mối quan hệ chiều rộng khuôn V mặt uốn ngắn : Chiều rộng khuôn V phải đủ nhỏ để uốn mặt uốn ngắn chi tiết Chiều dài mặt uốn ngắn uốn khuôn V tính gần dựa vào góc uốn chiều rộng khuôn V sau : Lmin  V ( A1.3)   2sin   2 Bởi L ≥ Lmin, mối quan hệ chiều rộng khuôn V chiều dài mặt uốn ngắn tính toán sau : V < 2*Lmin*sin(α/2) (A1.4) 6.1.2 Góc khuôn V : Góc khuôn V giới hạn góc tổng uốn chi tiết Trong trường hợp uốn đáy, hai góc có giá trị Trong trường hợp uốn ba điểm, góc khuôn phải cho phép trình đàn hồi ngược vật liệu [36], [37] Do đó, góc khuôn phải chọn theo điều kiện sau : γD< α – δ (A1.5) Quá trình đàn hồi ngược đa dạng, phụ thuộc vào đặc tính vật liệu, chiều dày chi tiết tỷ số chiều dày chi tiết bán kính Theo [37], góc đàn hồi ngược thép với Rm ≤ 400N/mm2 nằm khoảng – 50 chiều dày nằm khoảng từ xuống 0,1mm 6.1.3 Bán kính khuôn V : Bán kính xác định cạnh khuôn, nơi mà khuôn bắt đầu tiếp xúc với chi tiết Mỗi bán kính phục vụ cho trình định hình vật liệu khuôn suốt giai đoạn uốn Do đó, đường uốn với góc uốn không đổi đường rãnh mặt uốn gia công Bán kính thường gọi “bán kính khuôn”, theo [36] : RsD = 1,7 * s (A1.6) 6.1.4 Tải trọng lớn lên khuôn V : 290 Trong suốt giai đoạn uốn, lực uốn tác động lên kim loại phải đủ lớn để làm biến dạng vật liệu Lực uốn cần thiết tính toán dựa đặc tính vật liệu [36] đề xuất công thức để tính toán lực uốn nhỏ FBmin chiều dài đơn vị uốn : FB  k s 2 t (kN / m)( A1.7) 1000V Với : 2.2 𝑘= 𝑛ế𝑢𝑠 < 3𝑚𝑚 𝑉 0.75 𝑛ế𝑢𝑠 ≥ 3𝑚𝑚 Vì khuôn phải đủ cứng vững để chịu đựng tải trọng làm việc suốt trình uốn, FDmax ≥ FBmin (A1.8) 6.2 Các thông số chày : 6.2.1 Bán kính đỉnh chày : Mặc dù bán kính uốn thực tế hàm theo độ mở khuôn V, bán kính đỉnh chày giới hạn bán kính đường uốn chi tiết Do đó, bán kính đỉnh chày lựa chọn phải thỏa mãn điều kiện sau : Rp ≤ Ri (A1.9) Bên cạnh đó, đỉnh chày phần yếu chày theo mặt cắt ngang Theo [39] [40], mối quan hệ bán kính đỉnh dụng cụ tải trọng yêu cầu lớn chày cho bảng sau : Bán kính (mm) Lực (kN) 400 800 1200 2000 3000 6.2.2 Góc chày : 291 Góc chày giới hạn góc tổng (including angle) đường uốn mà tạo Đối với uốn khuôn, góc khuôn phải với góc chi tiết Đối với uốn ba điểm, góc khuôn phải lớn để bù trừ lại trình đàn hồi ngược vật liệu trình định hình γP = α – δ (A1.10) 6.2.3 Tải trọng lớn lên chày : Tương tự khuôn, chày phải đủ cứng vững nhằm chịu tải trọng yêu cầu để gia công đường uốn Do : FPmax ≥ FBmin 292 [...]... trên cho thấy rằng vấn đề chính trong lựa chọn dụng cụ tự động với những nhà phát triển hệ thống CAPP cho nguyên công uốn kim loại tấm là :  Lựa chọn dụng cụ khả thi một cách tự động Mục tiêu của luận văn là xây dựng một phương pháp tổng thể để lựa chọn dụng cụmột cách tự động cho nguyên công uốn kim loại tấm bằng việc áp dụng phần mềm MATLAB Để lựa chọn được những dụng cụ hợp lý cho quá trình gia công, ... tiêu chuẩn xếp hạng cho những dụng cụ không bị loại bỏ 2.1 Điều kiện cứng trong việc lựa chọn dụng cụ Điều kiện cứng cho lựa chọn dụng cụ trong uốn kim loại tấm bao gồm những điều kiện công nghệ và những điều kiện hình học 2.1.1 Điều kiện công nghệ Giúp cho việc chọn loại máy và dụng cụ có chất lượng phù hợp với yêu cầu của chi tiết gia công dựa trên thông tin thiết kế Dụng cụ được lựa chọn phải tương... trình uốn phụ thuộc vào bộ dụng cụ được lựa chọn và độ chính xác đối với giá trị khe hở khuôn 5 - Lựa chọn dụng cụ và tính toán trải mẫu : giới hạn uốn được dùng để tính toán những kích thước trải của phôi từ chi tiết riêng biệt, phụ thuộc vào bộ dụng cụ được sử dụng cho nguyên công uốn - Lựa chọn dụng cụ và lập thứ tự uốn : việc xác định thứ tự uốn phụ thuộc vào hình dạng của dụng cụ được sử dụng Một... Các phương pháp lựa chọn dụng cụ cho những quy trình sản xuất điển hình bao gồm việc chuyển đổi từ các đặc điểm của sản phẩm thành tiêu chuẩn lựa chọn cho các thông số công nghệ nhằm xác định loại máy và dụng cụ thích hợp Vì vậy lựa chọn dụng cụ cho nguyên công uốn kim loại tấm sẽ nghiên cứu các khía cạnh khả thi của quá trình uốn Phương pháp được đề xuất sẽ xem xét các yêu cầu về công nghệ và yêu... sản phẩm uốn kim loại tấm trong đời sống Quá trình chuẩn bị phôi cho nguyên công uốn bao gồm việc tính toán trải mẫu từ chi tiết ban đầu và cắt mẫu đã được trải ra khỏi tấm kim loại phẳng Dụng cụ được dùng trong nguyên công uốn bao gồm những cặp dụng cụ đực và cái thường được gọi là bộ dụng cụ (tool sets) : dụng cụ đực được gọi là chày, và dụng cụ cái được gọi là cối (khuôn) Tất cả những đường uốn trên... giúp cho việc lên kế hoạch thứ tự uốn dựa trên những dụng cụ được lựa chọn trước bởi các chuyên gia Theo [8], những dụng cụ được lựa chọn trước dựa trên biên dạng được trích ra từ chi tiết để làm tiền đề cho việc thành lập thứ tự uốn Hướng nghiên cứu 2 : 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 dạng của dụng cụ phải được lựa. .. việc lựa chọn dụng cụ 19 2.1.1 Điều kiện công nghệ 19 2.1.2 Điều kiện hình học 25 2.2 Điều kiện mềm trong lựa chọn dụng cụ 26 2.3 Vấn đề va đập trong nguyên công uốn kim loại tấm 27 2.4 Các bƣớc chiến lƣợc trong việc lựa chọn dụng cụ 28 2.5 Tiểu kết chƣơng 2 29 CHƢƠNG 3 31 viii KHẢ NĂNG TRÁNH VA ĐẬP CỦA DỤNG CỤ TRONG NGUYÊN CÔNG... HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Phân loại các nguyên công trong dập tấm 1 Hình 1.2: Công dụng của các sản phẩm uốn kim loại tấm trong đời sống 2 Hình 1.3: Các giai đoạn uốn trên máy ép 4 Hình 1.4: Quy trình uốn và các bộ phận của máy uốn 4 Hình 1.5: Mô tả về dụng cụ theo [3] 10 Hình 1.6: Hệ thống lựa chọn dụng cụ theo [3] 12 Hình 1.7: Thông số dụng cụ theo [12] 14 Hình 2.1: Dụng cụ cơ bản của kỹ thuật tạo hình... tính khả thi của thứ tự uốn được tạo ra Theo [16], tác giả đã dùng phương pháp mô phỏng Monte – Carlo để đánh giá sự chính xác của một thứ tự uốn 1.1.2.2 Lựa chọn dụng cụ và cách xây dựng : Tầm quan trọng của lựa chọn dụng cụ trong việc lập kế hoạch gia công cho nguyên công uốn kim loại tấm được xem xét dưới nhiều khía cạnh Đầu tiên, nó cung cấp những thông số công nghệ cần thiết cho những nhiệm vụ khác,... chọn dụng cụ cũng như vấn đề tối ưu dụng cụ Tuy nhiên, vẫn còn những vấn đề như sau :  Công thức thiết lập các quy tắc cho một quá trình lựa chọn dụng cụ “tốt” Cho đến tận bây giờ, những hiểu biết về việc lựa chọn dụng cụ vẫn chưa thể được chuyển hóa thành tập hợp các quy tắc, được sử dụng để đưa ra những quyết định chính xác trong các hệ thống CAPP  Sử dụng hiệu quả những kiến thức về lựa chọn dụng