Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trợ giúp thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy phay CNC

Chia sẻ: Tỉ Thành | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

55
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu cuối cùng của đề tài là xây dựng một hệ thống trợ giúp thiết lập quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy phay CNC bằng máy tính, cho phép hình thành các phiếu công nghệ chỉ dẫn gia công trực tiếp từ mô hình vật thể rắn 3D thiết kế trong phần mềm CAD thương mại.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trợ giúp thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy phay CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phùng Xuân Lan NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRỢ GIÚP THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY PHAY CNC Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 62520103 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội - 2017
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Trần Văn Địch PGS. TS. Hoàng Vĩnh Sinh Phản biện 1: GS. TSKH. Phạm Văn Lang Phản biện 2: GS. TS. Đào Văn Hiệp Phản biện 3: PGS. TS. Hà Minh Hùng Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lập quy trình công nghệ (QTCN) là một khâu kết nối quan trọng giữa hai nhiệm vụ then chốt của quá trình sản xuất là thiết kế và gia công. Lập QTCN giải quyết vấn đề lựa chọn các quá trình sản xuất cần thiết, lựa chọn thiết bị gia công và dụng cụ cắt hợp lý, thiết lập thứ tự gia công để biến ý tưởng của nhà thiết kế thành những sản phẩm hiện hữu một cách kinh tế và có hiệu quả. Trong các nhà máy gia công cơ khí ở Việt Nam hiện nay, đa phần các công việc này đều được tiến hành thủ công. Khi lập QTCN thủ công, người kỹ sư phải mất nhiều thời gian để tra cứu sổ tay, tính toán, lựa chọn và ra quyết định cũng như chuẩn bị các tài liệu thiết kế. Công việc này càng khó khăn, tốn nhiều thời gian và công sức khi mà số lượng và chủng loại của các trang thiết bị đặc biệt là dụng cụ cắt ngày càng lớn và thường xuyên có sự biến động về số lượng. Hơn nữa, trong lập QTCN thủ công thì chất lượng thiết kế phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của người thiết kế. Chính sự khác nhau giữa các thế hệ kỹ sư với các kinh nghiệm không đồng đều cũng làm cho chất lượng của QTCN không ổn định. Mặt khác, trong thiết kế QTCN bên cạnh những công việc đòi hỏi tư duy và tri thức của con người còn có những công việc nhàm chán mất nhiều thời gian. Chính vì vậy, nhu cầu có một hệ thống hỗ trợ thiết kế QTCN có sự trợ giúp của máy tính (CAPP) là hết sức cần thiết để có thể tận dụng khả năng tính toán, xử lý và truy xuất nhanh của máy tính với tư duy và tri thức của con người cho phép rút ngắn thời gian thiết lập QTCN. Trong nền sản xuất hiện đại, mặc dù được coi là cầu nối giữa CAD và CAM nhưng CAPP phức tạp và khó khăn hơn nhiều và chưa bắt kịp được sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ CAD/CAM. Thực tế cho thấy rằng, hiện nay các phần mềm thương mại CAD/CAM được phát triển rất mạnh bởi nhiều hãng như Autodesk, Dassault System, Siemens v.v. nhưng chưa phát triển được một mô-đun phần mềm CAPP thương mại thực sự do tính chất đa dạng và phức tạp của CAPP. Trong bối cảnh như vậy, nghiên cứu phát triển hệ thống hỗ trợ thiết kế QTCN bằng máy tính có một ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn. Đó cũng chính là lý do cơ bản mà nghiên cứu sinh (NCS) cùng tập thể hướng dẫn đã lựa chọn đề tài
2 của luận án là: “Nghiên cứu xây dựng hệ thống trợ giúp thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy phay CNC’’ 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục tiêu cuối cùng của đề tài là xây dựng một hệ thống trợ giúp thiết lập quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy phay CNC bằng máy tính, cho phép hình thành các phiếu công nghệ chỉ dẫn gia công trực tiếp từ mô hình vật thể rắn 3D thiết kế trong phần mềm CAD thương mại. 3. Nội dung của luận án (1) Xây dựng phương pháp nhận dạng các đối tượng gia công trên cơ sở các đối tượng tạo hình trực tiếp trong phần mềm CAD thương mại. (2) Xây dựng phương pháp lựa chọn trang bị công nghệ bao gồm máy, dụng cụ cắt và phương pháp thiết lập thứ tự gia công trên cơ sở dữ liệu (CSDL) thay đổi linh hoạt. (3) Xây dựng giao diện tích hợp CAD-CAPP thử nghiệm với nhiều chi tiết và cho phép ứng dụng trong thực tế sản xuất. 4. Đối tượng và phạm vi và phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các chi tiết gia công trên máy phay/khoan CNC. Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn ở các chi tiết gia công trên máy phay/khoan CNC 3D. Chi tiết gia công được thiết kế trong phần mềm SolidWorks với đầy đủ yêu cầu kỹ thuật. Trợ giúp thiết kế QTCN trong một số khâu cơ bản để hình thành phiếu công nghệ chỉ dẫn gia công chỉ rõ các lựa chọn máy, dụng cụ cắt, hướng tiếp cận dụng cụ, chế độ cắt và trình tự gia công. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết chủ yếu được sử dụng để xây dựng phương pháp trợ giúp thiết lập QTCN gia công các chi tiết bằng máy tính. Giao diện tích hợp CAD-CAPP được xây dựng để kiểm nghiệm phương pháp và thuật toán. Một số thử nghiệm thực tế được tiến hành để thu thập CSDL, kiểm chứng và hiệu chỉnh phương pháp.
3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học Xây dựng được phương pháp nhận dạng đối tượng gia công mới, cho phép mở rộng ra nhiều loại khác nhau, trực tiếp trong phần mềm CAD thương mại. Xây dựng được phương pháp lựa chọn trang bị công nghệ theo thứ tự ưu tiên trên cơ sở đánh giá đa tiêu chí, gắn kết với những thay đổi linh hoạt của CSDL và phương pháp hình thành thứ tự gia công cho phép rút ngắn thời gian xử lý. Xây dựng được bộ luật nhận dạng đối tượng gia công, phương pháp gia công và lựa chọn dụng cụ cắt làm cơ sở cho việc thiết kế QTCN. Thiết kế được một hệ CSDL cho phép mở rộng và quản lý hiệu quả dữ liệu của quá trình thiết kế QTCN Ý nghĩa thực tiễn Giao diện CAD-CAPP (BKCAPP) được viết trên cơ sở kết quả nghiên cứu của luận án có khả năng ứng dụng trong đào tạo, nghiên cứu và thực tế sản xuất. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được kiểm nghiệm trong thực tế để gia công chi tiết tại Công ty MEKAMIC cho phép giảm thời gian chuẩn bị sản xuất và thời gian gia công, nâng cao khả năng tự động hoá trong nhà máy. 6. Cấu trúc của luận án Luận án gồm 5 chương cơ bản sau: Chương 1 - Tổng quan về thiết kế QTCN có sự trợ giúp của máy tính (CAPP); Chương 2 - Phương pháp nhận diện đối tượng gia công; Chương 3 - Phương pháp lựa chọn trang bị công nghệ và thứ tự nguyên công; Chương 4 - Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ thiết kế QTCN; Chương 5 - Xây dựng phần mềm BKCAPP để thiết kế QTCN gia công các chi tiết trên máy phay CNC; Phần cuối cùng là kết luận và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài; Tài liệu tham khảo và danh mục các công trình đã công bố.
4 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ QTCN CÓ SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH 1.1 Thiết kế quy trình công nghệ có sự trợ giúp của máy tính (CAPP) 1.2 Các phương pháp CAPP 1.2.1 CAPP khả biến 1.2.2 CAPP khả sinh 1.2.3 CAPP phối hợp 1.3 Các hướng tiếp cận để nhận dạng đối tượng gia công 1.4 Lựa chọn dụng cụ cắt 1.4.1 Lựa chọn chủng loại dụng cụ cắt 1.4.2 Lựa chọn kích thước dụng cụ cắt 1.5 Thiết lập thứ tự nguyên công Kết luận chương 1 Các phương pháp nhận dạng đối tượng gia công mới chỉ dừng lại ở những thông tin hình học cơ bản chứ chưa bao gồm đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật và các mối quan hệ giao nhau là cơ sở quan trọng của việc thiết lập QTCN. Các phương pháp nhận dạng đối tượng chỉ chủ yếu giới hạn ở các đối tượng dạng cắt 2.5D với khả năng mở rộng sang các dạng đối tượng khác bị hạn chế. Các phương pháp lựa chọn dụng cụ cắt chưa được đánh giá toàn diện nhiều tiêu chí và không phù hợp với một hệ CSDL lớn bao gồm nhiều chủng loại và kích thước dụng cụ cắt. Các phương pháp thiết lập thứ tự nguyên công còn hạn chế về tính phức tạp của phương pháp và thời gian xử lý. Phương pháp khả sinh kết hợp với khả năng tương tác của con người là xu hướng phát triển của CAPP hiện nay. Những kết luận trên đây là cơ sở khoa học cho việc xác định mục đích, nội dung, đối tượng và phương pháp nghiên cứu của luận án “Nghiên cứu xây dựng hệ thống trợ giúp thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy phay CNC”
5 2 CHƯƠNG 2 - PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG GIA CÔNG 2.1 Sơ đồ thực hiện Xuất phát từ dữ liệu đầu vào gồm bốn yếu tố: (1) mô hình vật thể rắn 3D cùng các yêu cầu kỹ thuật cơ bản; (2) thông tin về vật liệu gia công; (3) dạng sản xuất; (4) phương pháp chế tạo phôi và xử lý nhiệt, thông qua hệ thống thiết lập QTCN sẽ hình thành nên kết quả đầu ra gồm hai phiếu cơ bản là phiếu dụng cụ cắt và phiếu công nghệ chỉ dẫn gia công. Trong sơ đồ tổng thể của hệ thống (Hình 2.1), quá trình trích xuất và nhận dạng gồm ba bước cơ bản: tách biệt, trích xuất và nhận dạng. Vật liệu gia công Mô hình CAD 3D trong Dạng sản xuất SolidWorks với đầy đủ yêu ĐẦU VÀO cầu kỹ thuật Phương pháp chế tạo phôi và xử lý nhiệt Bước 1 ĐẦU VÀO Tách biệt thành các đối tượng đơn lẻ Độ nhám bề mặt Bước 2c Bước 2d Bước 2a Bước 2b Trích xuất các Trích xuất các Trích xuất các Trích xuất các thông Độ chính xác gia công kích thước cơ đặc tính giao yêu cầu kỹ tin thiết kế cho mỗi bản của đối nhau của đối thuật đối tượng tạo hình tượng tượng Các mặt chuẩn Bước 3 Nhận dạng các đối tượng gia công bằng các luật nhận dạng Bước 4 Bướcsơ4 bộ Nhận dạng Nhận phương dạng pháp giasơ bộ công Máy (Tương ứng với phương pháp gia công thư viện máy) Bước 5 Dụng cụ cắt (Tương Bướccho Lựa chọn máy/dao 5 từng đối ứng với thư viện dao) Lựa chọn máy/dao tượng cho từng đối gia công tượng gia công Kích thước cơ bản Chế độ cắt Bước 6 Bước Nhận dạng 6 xác chính Mức độ thô/tinh Nhận pháp phương dạng gia chính xác công phương pháp gia công Phương thức gia công Bước 7 Thiết lập thứ Bước 7 tự nguyên công Thiết lập thứ tự nguyên công Phiếu dụng cụ cắt ĐẦU RA Phiếu công nghệ chỉ dẫn gia công Hình 2.1 Sơ đồ các bước thiết lập quy trình gia công
6 2.2 Phân loại các đối tượng gia công Trong các nghiên cứu trước đây, nhiều dạng đối tượng tạo hình dạng cắt 2.5D [49] đã được xây dựng nhưng chưa nhiều nghiên cứu nào tập trung phân loại các đối tượng tạo hình dạng khối. NCS đã phát triển thêm một số dạng đối tượng gia công dạng khối và dạng đảo. 2.3 Quá trình trích xuất và nhận dạng đối tượng tạo hình dạng vẽ phác 2.3.1 Quá trình trích xuất dữ liệu với trường hợp đối tượng tạo hình dạng vẽ phác Quá trình trích xuất và nhận dạng với đối tượng tạo hình dạng vẽ phác có thể mô tả như Hình 2.2 1. QUÁ TRÌNH TRÍCH XUẤT DỮ LIỆU TỪ MỖI ĐỐI TƯỢNG TẠO HÌNH DẠNG VẼ PHÁC (SOLIDWORKS) Loại đối Dạng vẽ phác Hướng vẽ phác Dạng điều kiện Dạng vát Hướng mở của Dạng đảo (IT) tượng (FT) (ST) (SM) bao (CT) (DT) đối tượng (DM) 2. QUÁ TRÌNH NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG GIA CÔNG TRÊN CƠ SỞ CÁC LUẬT + Hốc Đóng/Mở + Bậc + Rãnh Thông/Kín + Phương thức gia + Khối công 2.5D, 3D hay + Đảo Hình chữ nhật/Hình tròn/Biên dạng tự do 4D/5D + Khối cơ sở + Lỗ Vê tròn/Vát mép + Đối tượng chuyển tiếp Ren/Không ren 3. LƯU DỮ LIỆU VÀO SQL SERVER CHO BƯỚC XỬ LÝ TRONG BKCAPP Hình 2.2 Lược đồ mô tả quá trình nhận dạng đối tượng tạo hình dạng vẽ phác Loại đối tượng (FT): Định dạng thực tế của từng đối tượng đơn. Loại vẽ phác (ST): Hình dáng của hình vẽ phác Hướng vẽ phác (SD): Hướng tạo hình của đối tượng từ hình vẽ phác Dạng điều kiện bao (CT): Trên cơ sở những đối tượng gia công dạng cắt (nét nghiêng - Hình 2.7) đã được đề cập đến trong các nghiên cứu trước đây [49], NCS xây dựng thêm một số đối tượng thuộc dạng khối và dạng đảo hay dạng khối và đảo kết hợp như mô
7 tả ở Hình 2.7. Vấn đề mấu chốt trong việc xác định điều kiện bao là việc xác định đặc tính đóng hay mở của các phần tiếp giáp giữa đối tượng đang xét và đối tượng giao với nó. Đặc tính mở của đối tượng là thông tin quan trọng để xác định các hướng tiếp cận dụng cụ (pTAD). Dạng cắt (Cut) Kín Không Không Không thông Kín Thông hở Thông hở 2 không thông - hở 1 thông - hở - hở nhiều thông 1 hướng hướng thông hướng 2 hướng hướng Dạng khối (Boss) Tự do Tiếp giáp 1 Tiếp giáp 2 theo 4 hướng hướng hướng Dạng đảo Thấp hơn Thấp hơn Thấp hơn Bằng tự Bằng tiếp Bằng tiếp giáp tự do theo 4 tiếp giáp 1 tiếp giáp 2 do theo 4 giáp 1 2 hướng hướng hướng hướng hướng hướng Dạng khối & đảo kết hợp Cao hơn tự Cao hơn tiếp Cao hơn tiếp do theo 4 giáp 1 hướng giáp 2 hướng hướng Khối cơ sở Khối cơ sở Hình 2.7 Phân loại các dạng điều kiện bao Dạng vát (DT): Một đối tượng có thể không bị vát, vát âm, vát dương hay vát đa cạnh. Dạng đảo (IT): Một đối tượng có thể có hoặc không có đảo. Sự xuất hiện của các đảo sẽ làm thay đổi đặc tính gia công của đối tượng đó Hướng mở của đối tượng (DM): Hướng mở của đối tượng có hai dạng là cùng hướng và khác hướng. 2.3.2 Quá trình nhận dạng đối tượng gia công từ các đối tượng tạo hình dạng vẽ phác Các luật nhận dạng được xây dựng trong Microsoft SQL server dựa trên bảy dữ liệu đã được trích xuất từ các thông tin hình học của đối tượng gia công. Hình 2.13 là ví dụ luật nhận dạng đối tượng gia công dạng bậc kín 2.5D từ bảy dữ liệu trích xuất.
8 7. Hướng mở đối tượng 3. Hướng vẽ phác (cùng hướng) 2. Loại vẽ phác (đường thẳng vuông góc) Hướng hở 1 (hình chữ nhật) 5. Không vát 6. Không đảo 4. Điều kiện bao 1. ExtrudeCut Hướng hở 2 (không thông, (dạng cắt kéo) hở hai hướng) Bậc kín 2.5D chữ nhật Hình 2.13 Nhận dạng đối tượng gia công là bậc kín 2.5D chữ nhật 2.4 Quá trình trích xuất và nhận dạng đối tượng tạo hình dạng thiết lập đặc tính và vị trí 2.4.1 Quá trình trích xuất đối tượng tạo hình dạng lỗ Mỗi lỗ (HoleWzd) có một đặc trưng cho kiểu lỗ khác nhau và 25 kích thước khác nhau liên quan đến thông số hình học của lỗ. Số lượng và đặc điểm của các kích thước khác 0 sẽ là cơ sở để nhận dạng các đối tượng gia công. 2.4.2 Quá trình nhận dạng đối tượng tạo hình HoleWzd 2.4.3 Quá trình nhận dạng đối tượng tạo hình dạng chuyển tiếp 2.5 Quá trình trích xuất và nhận dạng yêu cầu kỹ thuật 2.6 Quá trình nhận dạng các mối quan hệ giữa các đối tượng tạo hình Kết luận chương 2 Không chỉ trích xuất được các thông tin hình học mà còn cho phép trích xuất các yêu cầu kỹ thuật và các đặc điểm giao nhau giữa các đối tượng. Đã mở rộng việc nhận dạng từ các đối tượng gia công dạng cắt sang dạng khối, dạng đảo và dạng khối đảo kết hợp Bộ luật nhận dạng được thiết lập và quản lý trong CSDL nên tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng, hiệu chỉnh do đó tăng khả năng tương tác và mở rộng với người sử dụng. Phương pháp nhận dạng theo đối tượng này được tiến hành hoàn toàn tự động tích hợp trong môi trường thiết kế 3D của SolidWorks nên giải quyết được nút thắt cơ bản trong CAPP là dòng tích hợp CAD/CAPP.
9 3 CHƯƠNG 3 - PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN TRANG BỊ CÔNG NGHỆ VÀ THỨ TỰ NGUYÊN CÔNG 3.1 Phương pháp lựa chọn dụng cụ cắt 3.1.1 Phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) để lựa chọn loại dụng cụ cắt 3.1.1.1 Phương pháp phân tích thứ bậc AHP 3.1.1.2 Phương pháp AHP với những cải tiến trong lựa chọn loại dụng cụ cắt Phương pháp AHP đã được phát triển ở mức cao hơn bằng cách thêm hai tiêu chí lựa chọn đầu tiên cho phép lựa chọn được các phương án loại dụng cụ cắt tương ứng với các dữ liệu đầu vào khác nhau chứ không cố định với chỉ một dữ liệu đầu vào. Lựa chọn dụng cụ cắt tối ưu MỤC TIÊU (Gia công mặt bậc) Công suất Giá thành Đặc tính hình học Chất lượng Khả năng bóc Các chi phí máy yêu cầu dụng cụ cắt (SC) (Qa) tách phoi (MRC) khác (CR) (PR) (TC) Thấp (Lo) Tỷ lệ dài/ Trung bình (M) Thô (Ro) rộng (AR) Cao (Hi) Nhỏ (Sm) CÁC TIÊU CHÍ LỚN VÀ TIÊU CHÍ THÀNH PHẦN Bán tinh Bề rộng (Wi) (SF) Lớn (La) Yếu (Li) Độ cứng Bình thường (No) Tinh (Fi) vững (SD) Nặng (He) CÁC Dao phay ngón Dao phay ngón răng Dao phay ngón răng Dao phay đĩa PHƯƠNG ÁN liền khối chắp cạnh dài 90 chắp thường 90 (SFM) (SEM) (LEM) (IEM90) KẾT QUẢ Loại dụng cụ cắt có mức ưu tiên cao nhất và thứ tự ưu tiên của các loại Hình 3.2 Mô hình cấu trúc thứ bậc (Gia công mặt bậc thẳng) Hình 3.2 là mô hình AHP với trường hợp bậc thẳng. Trên cơ sở đánh giá rời rạc các tiêu chí ví dụ như Hình 3.8, phương pháp AHP sẽ tổng hợp các tiêu chí để có một đánh giá mức độ ưu tiên tổng hợp cho phép lựa chọn một loại dụng cụ cắt tốt hơn như Hình 3.9.
10 Phương pháp AHP cũng là cơ sở để thiết lập bộ luật lựa chọn loại dụng cụ cắt theo thứ tự ưu tiên 0.6 0.5 Mức độ ưu tiên 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Đặc tính Chất Khả năng Công suất Giá thành Các chi hình học lượng bóc tách cắt yêu dụng cụ phí khác phoi cầu cắt Dao phay ngón liền khối Dao phay ngón răng chắp cạnh dài Dao phay ngón răng chắp cạnh ngắn Dao phay đĩa Hình 3.8 Mức độ ảnh hưởng của các tiêu chí chính 0.2961 0.2809 0.2527 0.3 0.1784 0.2 0.1 0 Dao phay ngón Dao phay ngón Dao phay ngón Dao phay đĩa liền khối răng chắp cạnh răng chắp cạnh dài ngắn Hình 3.9 Mức độ ưu tiên của các phương án lựa chọn 3.1.2 Lựa chọn các kích thước dụng cụ cắt Cơ sở để lựa chọn đường kính dụng cụ cắt trong trường hợp này là khống chế số lượng đường chạy dao tuy nhiên cần hạn chế trường hợp góc ôm toàn bộ dụng cụ cắt. Với trường hợp tổng quát để gia công hốc, các thông số cần xem xét tới được thể hiện trong Bảng 3.6. Toàn bộ các kích thước nêu trong bảng đã được trích
11 xuất trong quá trình nhận dạng đối tượng gia công dạng hốc 2.5D. Số lượng trong bộ dụng cụ cắt gia công hốc tùy thuộc vào sự tương quan và sai khác giữa các kích thước tạo hình của hốc. Xác định DF: Đường kính của dụng cụ cắt lần cuối 𝐷𝑠 𝐷𝑏 𝐷𝑖𝑖 𝐷𝑜𝑠 𝐷𝑠𝑖 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 = {= 𝑀𝑖𝑛(𝑅𝑠 , 𝑅𝑏 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 ) (3.11) ≠0 𝐷𝐹 = 𝑘𝐹 × 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 (3.12) Xác định DR: Đường kính của dụng cụ cắt thô 𝐷𝑠𝑠 𝑀𝑠𝑖 𝐴𝑜𝑠 𝑀𝑠𝑖 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 = {= 𝑀𝑖𝑛( 2 , 2 , 2 , 2 ) (3.13) ≠0 𝐷𝑅 = 𝑘𝑅 × (𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 × 𝑎1 + 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 × 𝑎2 ) × 𝑎0 (3.14) 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 𝑎𝑜 {= 0 𝑛ế𝑢 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 > 2 (3.15) = 1 𝑘ℎá𝑐 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 𝑎1 {= 1 𝑛ế𝑢 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 ≤ 2 𝑣à 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 > 8 (3.16) = 0 𝑘ℎá𝑐 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 𝑎2 {= 1 𝑛ế𝑢 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 < 8 (3.17) = 0 𝑘ℎá𝑐 Xác định DSF: Bán kính của dụng cụ cắt trung gian (nếu cần) 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 𝐷𝑆𝐹 = 𝑘𝑆𝐹 × × 𝑎2 (3.18) 4 Bảng 3.6 Các loại kích thước cơ bản của hốc STT Kí hiệu Loại kích thước 1 Rs Bán kính góc lượn nhỏ nhất theo mặt cạnh 2 Rb Bán kính góc lượn nhỏ nhất theo mặt đáy 3 Ds Khoảng vát nhỏ nhất theo mặt cạnh 4 Db Khoảng vát nhỏ nhất theo mặt đáy 5 Dos Khoảng cách nhỏ nhất giữa các mặt hở Khoảng cách nhỏ nhất giữa mặt cạnh hốc và mặt 6 Dsi cạnh đảo 7 Dii Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai đảo 8 Dss Bề rộng nhỏ nhất của hốc Khoảng cách lớn nhất giữa mặt hốc và mặt cạnh 9 Msi đảo 10 Aos Khoảng cách trung bình giữa các mặt hở 11 Am Góc nhỏ nhất hợp giữa các mặt cạnh
12 3.1.3 Thuật toán lựa chọn dụng cụ cắt Sơ đồ khối mô tả các bước lựa chọn dụng cụ cắt mô tả như Hình 3.11. Bước 3a: Xây dựng mô BẮT ĐẦU hình AHP cho lựa chọn loại dụng cụ cắt Với mỗi đối tượng gia công Bước 3b: Thiết lập bộ luật lựa chọn thứ tự ưu tiên các loại dụng cụ Bước 1: Xác định sơ bộ trên cơ sở AHP các phương pháp gia công Bước 3c: Mã hóa các Bước 2: Xác định sơ bộ kích dữ liệu đầu vào tùy từng thước dụng cụ cắt dạng gia công Bước 3: Xác định N loại dụng cụ theo Bước 3d: Duyệt qua bộ thứ tự ưu tiên bằng phương pháp AHP luật lựa chọn loại dụng cụ cắt i=0 Xuất ra loại dụng cụ i = i+1 i>N Đ đầu tiên trong thứ tự ưu tiên S Bước 4: Tìm kiếm S Dữ liệu họ dụng cụ Có họ dụng cụ họ và cán dụng cụ và cán dụng cụ tương ứng Đ S Bước 5: Lựa chọn kích thước Có mác dụng cụ dụng cụ cắt (Hiệu chỉnh trong Dữ liệu dụng cụ cắt phạm vi) và tìm mác dụng cụ Đ S Bước 6: Lựa chọn Có mác mảnh cắt Dữ liệu mảnh cắt mảnh cắt qua luật Đ S Có vật liệu Bước 7: Xác định Dữ liệu Đưa ra yêu cầu mảnh cắt vật liệu mảnh cắt vật liệu cắt mua dụng cụ cắt Đ Bước 8: Xác định thông tin Dữ liệu thông số chế độ cắt chế độ cắt (Hiệu chỉnh nếu cần) Bước 9: Xác định chính xác dụng cụ cắt được chọn Luật lựa chọn phương pháp gia công tương ứng Xác định phương pháp gia với dụng cụ cắt và đối công chính xác tượng gia công KẾT THÚC Hình 3.11 Sơ đồ khối lựa chọn dụng cụ cắt
13 Toàn bộ quá trình lựa chọn này đều được tiến hành trên CSDL hệ thống. Khi kết thúc vòng lặp mà không dụng cụ cắt nào được xác định thì hệ thống sẽ đưa ra yêu cầu mua dụng cụ cắt ngoài thị trường theo những kích thước và chủng loại được ưu tiên nhất. 3.1.4 Xác định chế độ cắt 3.2 Lựa chọn máy công cụ 3.3 Phương pháp thiết lập thứ tự nguyên công Khi có nhiều phương án lựa chọn máy, dụng cụ cắt và hướng tiếp cận dụng cụ cũng như nhiều thứ tự nguyên công thỏa mãn điều kiện ràng buộc thứ tự thì nhiệm vụ của bài toán này là tìm thứ tự nguyên công trên cơ sở tối thiểu chi phí gia công (Hình 3.15) MO1 MO2 MOi MOn Chi phí C1 M1, TAD1, T1 M1, TAD3, T4 M4, TAD1, T3 M1, TAD4, T3 Bài toán MO1 MO2 MOi MOn Chi phí tối ưu hóa thứ C2 tự nguyên công M2, TAD1, T2 M1, TAD1, T3 M4, TAD3, T3 M4, TAD4, T2 ... Chi phí MIN MO1 MOi MO2 MOn Chi phí Ci M2, TAD1, T2 M4, TAD1, T2 M2, TAD1, T4 M4, TAD4, T2 ... MO1 MOi MOn Chi phí Cn M2, TAD1, T2 M2,TAD1, T2 M4, TAD4, T2 Hình 3.15 Các phương án thiết lập thứ tự nguyên công 3.3.1 Xây dựng các ma trận ràng buộc thứ tự Nguyên tắc 1: Ràng buộc gia công (thô/bán tinh/tinh) Nguyên tắc 2: Ràng buộc chuẩn gốc (mặt chuẩn/gốc ưu tiên gia công trước) Nguyên tắc 3: Ràng buộc công nghệ (thuận lợi cho hướng tiếp cận dụng cụ) Nguyên tắc 4: Ràng buộc gá đặt (thuận lợi cho việc gá đặt) Nguyên tắc 5: Ràng buộc giao nhau tùy vào đặc điểm giao nhau của đối tượng 3.3.2 Tính toán chi phí gia công Chi phí gia công gồm chi phí sử dụng và khấu hao trang bị công nghệ (máy, dụng cụ, đồ gá), chi phí luân chuyển giữa các trang bị và các phụ phí khác 𝐶𝑖𝑗 = 𝑀𝐶𝐶 × 𝑚𝑖𝑗 + 𝑆𝐶𝐶 × 𝑠𝑖𝑗 + 𝑇𝐶𝐶 × 𝑡𝑖𝑗 + 𝑀𝐶𝑗 + 𝑇𝐶𝑗 + 𝑆𝐶𝑗 + 𝑇𝑃𝑖𝑗 (3.24)
14 3.3.3 Thiết lập thứ tự gia công trong trường hợp lựa chọn thiết bị cố định 3.3.3.1 Thuật toán thiết lập 1. Danh sách các bước/nguyên công kèm ĐẦU VÀO lựa chọn trang bị công nghệ tương ứng 2. Ma trận ràng buộc thứ tự P Tính tổng các hàng của ma trận P và lưu vào danh sách TongRP Bước 1: Sắp xếp các phương án khả thi của bước/NC đầu tiên theo thứ tự ưu tiên Lưu các bước/NC có tổng MODauTien hàng bằng 0 vào danh sách MODauTien NI = số vòng lặp Các bước/NC chỉ dùng một NumMO = tổng số bước/NC máy, TAD hay dụng cụ cắt N = số bước/NC trong danh sách duy nhất được ưu tiên i = chỉ số của danh sách các phương án thứ tự Thủ tục A NC DSThuTuA Tính tổng các giá trị P[k, p] tương ứng với mỗi bước/NC Bước 2: Lưu mỗi bước/NC MODauTien vào trong DSThuTuA[i] một danh sách DSThuTuA[i] Lưu các bước/NC có tổng giá trị P[k, p] bằng TongRP[p] vào danh sách MODemSau i=0 Tính chi phí gia công Cjk (j là bước/NC cuối cùng, k là các bước/NC trong MODemSau Bước 3: Tìm phương án khả thi của bước/NC tiếp theo trong danh sách thứ i Sắp xếp thứ tự ưu tiên của các bước/NC trong MODemSau theo thứ tự tăng dần của chi phí và sự lặp lại Bước 4: Thêm bước/NC đó vào danh thiết bị trong các bước/NC sau sách DSThuTuA[i] Thủ tục B N=N+1 Đ Bước 5: Tính toán N> NumMO S tổng chi phí gia công i = i+1 Bước 6: So sánh chi phí gia công và đưa ra thứ tự NC có chi phí gia công i > NI nhỏ nhất S Đ KẾT THÚC Quy trình công nghệ có chi phí gia công nhỏ nhất ĐẦU RA Hình 3.16 Thuật toán thiết lập thứ tự nguyên công
15 Hình 3.16 mô tả sơ đồ khối để thiết lập thứ tự nguyên công với 6 bước cơ bản 3.3.3.2 Kiểm nghiệm thuật toán 3.3.4 Thiết lập thứ tự gia công với trường hợp lựa chọn thiết bị linh hoạt 3.3.4.1 Thuật toán thiết lập 3.3.4.2 Kiểm nghiệm thuật toán Kết quả so sánh trong Hình 3.20 cho thấy các giá trị lớn nhất, giá trị trung bình và giá trị nhỏ nhất qua 10 vòng lặp của phương pháp đề xuất đều nhỏ hơn các phương pháp trước. Điều này thể hiện phương pháp đề xuất đã khoanh vùng được các bước/NC hiệu quả để đưa vào thứ tự nguyên công, do đó chỉ đánh giá và lựa chọn phương án thiết lập thứ tự nguyên công từ những quy trình có mức độ ưu tiên cao. Thuật toán chọn lọc ghép nhóm Thuật toán tìm kiếm Tabu Thuật toán mô phỏng luyện kim Thuật toán gen 1500 1458 1400 Chi phí gia công 1300 1291 1200 1198 1158 1100 1058 1022 1053.5 1000 1014 1038 1008 900 Giá trị trung bình Giá trị lớn nhất Giá trị nhỏ nhất Hình 3.20 So sánh với các thuật toán khác (Thiết bị linh hoạt) Kết luận chương 3 Phương pháp AHP được cải tiến bằng cách thêm hai tiêu chí lựa chọn so với phương pháp AHP truyền thống cho phép sắp xếp loại dụng cụ cắt theo thứ tự ưu tiên linh hoạt với nhiều lựa chọn đầu vào. Số lượng đường chạy dao và mối tương quan giữa các kích thước tạo hình là cơ sở quan trọng để tính toán và lựa chọn bộ dụng
16 cụ cắt cho phép rút ngắn thời gian tìm kiếm dụng cụ, thích hợp với sự đa dạng của CSDL Việc lựa chọn máy theo thứ tự ưu tiên trên cơ sở đánh giá không chỉ giá thành mà còn cả mức độ tải của máy. Các thủ tục kiểm tra ràng buộc thứ tự và sắp xếp thứ tự ưu tiên lựa chọn ở từng bước được lồng vào thuật toán ghép nhóm cho phép giảm thời gian xử lý so với các phương pháp thiết lập thứ tự nguyên công trước. 4 CHƯƠNG 4 - XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ THIẾT KẾ QTCN 4.1 Thiết kế CSDL 4.1.1 Đặc điểm và cấu trúc của CSDL thiết kế QTCN Cấu trúc gồm 4 nhóm CSDL cơ bản bao gồm CSDL lựa chọn ban đầu, CSDL chi tiết gia công, CSDL nhận dạng và lựa chọn, CSDL mã hóa 4.1.2 Mô hình quản trị CSDL Hình 4.3 mô tả dòng luân chuyển dữ liệu và mô hình quản trị CSDL trong đó CSDL chi tiết gia công là CSDL trung tâm. Nó là CSDL động, luôn thay đổi trong suốt quá trình thiết kế. 4.2 CSDL các lựa chọn ban đầu 4.2.1 CSDL vật liệu gia công 4.2.2 CSDL máy gia công 4.2.3 CSDL dụng cụ cắt 4.3 CSDL chi tiết gia công Với mỗi chi tiết gia công đưa vào hệ thống sẽ hình thành một CSDL với tên gọi là tên của chi tiết gia công. Mỗi khi nhận dạng lại chi tiết gia công toàn bộ dữ liệu trong CSDL này sẽ được loại bỏ để thay thế bằng dữ liệu mới. 4.4 CSDL mã hoá 4.5 CSDL các luật nhận dạng và lựa chọn 4.5.1 Luật nhận dạng đối tượng gia công Luật nhận dạng đối tượng gia công được thiết kế theo hai dạng cơ bản là đối tượng dạng vẽ phác và dạng thiết lập đặc tính, vị trí
10 5, 6, 7 CSDL Mã hóa CSDL Chi tiết gia công 8a 1 CSDL Luật CSDL Vật liệu nhận dạng đối gia công tượng gia công 13 11 12 Dữ liệu yêu cầu KT Dữ liệu tạo hình Dữ liệu quan hệ Dữ liệu nhận dạng CSDL Mã hóa 2 YeuCauKyThuat DTHinhHocPhay DTGiaoNhau DTGiaCong CSDL Mã hóa ChuanGoc DTHinhHocLo 9a CSDL Dạng DTHinhHocChuyenTiep Chức năng sản xuất CSDL Luật lựa của CSDL chọn loại dụng cụ cắt Chức năng + Xóa DL 3 của CSDL + Thêm DL 17 + Hiệu chỉnh DL CSDL Máy 9b + Xóa DL + Lựa chọn DL gia công Dữ liệu dụng cụ cắt Dữ liệu máy + Thêm DL DSDungCuCat DSMay CSDL Luật lựa + Hiệu chỉnh DL chọn đặc tính + Lựa chọn DL 4 dụng cụ cắt CSDL Dụng cụ cắt Dữ liệu giá thành Dữ liệu ràng buộc thứ tự Dữ liệu PP gia công 8b 4.5.2 Luật lựa chọn chủng loại dụng cụ cắt tbl_ChangeCost RangBuoc BuocNC CSDL Luật nhận dạng PP 4.5.3 Luật nhận dạng phương pháp gia công gia công Chức năng Chức năng Chức năng của CSDL của CSDL của CSDL Dữ liệu thứ tự gia công + Hiệu chỉnh DL + Xóa DL + Hiệu chỉnh DL + Lựa chọn DL + Hiệu chỉnh DL ThuTuNCToiUu + Lựa chọn DL + Lựa chọn DL Hình 4.3 Sơ đồ mô tả đường luân chuẩn dữ liệu trong CSDL