Tóm tắt Luận án 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: Phản biện 2: Phản biện 3: 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 2 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 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 3 nghiệm thực tế được tiến hành để thu thập CSDL, kiểm chứng và hiệu chỉnh phương pháp. 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: mô hình vật thể rắn 3D cùng các yêu cầu kỹ thuật cơ bản, thông tin về vật liệu gia công, dạng sản xuất, 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. Bước 3 Nhận dạng các đối tượng gia công bằng các luật nhận dạng Bước 5 Lựa chọn máy/dao cho từng đối tượng gia công Bước 5 Lựa chọn máy/dao cho từng đối tượng gia công Bước 2b Trích xuất các thông tin thiết kế cho mỗi đối tượng tạo hình Bước 2a Trích xuất các yêu cầu kỹ thuật Bước 1 Tách biệt thành các đối tượng đơn lẻ Độ nhám bề mặt Độ chính xác gia công Các mặt chuẩn Máy (Tương ứng với thư viện máy) Dụng cụ cắt (Tương ứng với thư viện dao) Chế độ cắt Bước 6 Nhận dạng chính xác phương pháp gia công Bước 6 Nhận dạng chính xác phương pháp gia công Kích thước cơ bản Mức độ thô/tinh Phương thức gia công Bước 7 Thiết lập thứ tự nguyên công Bước 7 Thiết lập thứ tự nguyên công Bước 4 Nhận dạng sơ bộ phương pháp gia công Bước 4 Nhận dạng sơ bộ phương pháp gia công Bước 2d Trích xuất các đặc tính giao nhau của đối tượng ĐẦU VÀO Bước 2c Trích xuất các kích thước cơ bản của đối tượng Mô hình CAD 3D trong SolidWorks với đầy đủ yêu cầu kỹ thuật Vật liệu gia công Dạng sản xuất Phương pháp chế tạo phôi và xử lý nhiệt ĐẦU RA Phiếu công nghệ chỉ dẫn gia công Phiếu dụng cụ cắt ĐẦU VÀO 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) 2. QUÁ TRÌNH NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG GIA CÔNG TRÊN CƠ SỞ CÁC LUẬT 3. LƯU DỮ LIỆU VÀO SQL SERVER CHO BƯỚC XỬ LÝ TRONG BKCAPP Loại đối tượng (FT) Dạng vẽ phác (ST) Hướng vẽ phác (SM) Dạng điều kiện bao (CT) Dạng vát (DT) Dạng đảo (IT) Hướng mở của đối tượng (DM) + Phương thức gia công 2.5D, 3D hay 4D/5D + Hốc + Bậc + Rãnh + Khối + Đảo + Khối cơ sở + Lỗ + Đối tượng chuyển tiếp Đóng/Mở Thông/Kín Hình chữ nhật/Hình tròn/Biên dạng tự do Vê tròn/Vát mép Ren/Không ren 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 đã được đề cập đến trong các nghiên cứu trước 7 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 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). Kín không thông Kín thông Không thông - hở nhiều hướng Thông hở 1 hướng Thông hở 2 hướng Tự do theo 4 hướng Tiếp giáp 1 hướng Tiếp giáp 2 hướng Không thông - hở 1 hướng Không thông - hở 2 hướng Cao hơn tự do theo 4 hướng Cao hơn tiếp giáp 1 hướng Khối cơ sở Cao hơn tiếp giáp 2 hướng Dạng cắt (Cut) Dạng khối (Boss) Dạng đảo Dạng khối & đảo kết hợp Khối cơ sở Thấp hơn tự do theo 4 hướng Bằng tiếp giáp 1 hướng Thấp hơn tiếp giáp 1 hướng Bằng tự do theo 4 hướng Thấp hơn tiếp giáp 2 hướng Bằng tiếp giáp 2 hướng 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. 8 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. Cấu trúc luật nhận dạng Nếu Dạng đối tượng là Cắt kéo hoặc Cắt quét và Loại vẽ pháclà Hình chữ nhật và Hướng vẽ phác là Đường thẳng vuông góc và Điều kiện bao là Mở hai mặt không thông và Dạng vát là Không vát và Dạng đảo là Không đảo và Hướng mở của đối tượng là Cùng hướng Thì Đối tượng gia công là Bậc kín 2.5D hình 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 Cấu trúc luật nhận dạng Nếu Kích thước Đường kính (Diameter) khác 0 và Kích thước Chiều sâu (Depth) khác 0 và Kích thước Góc khoan (DrillAngle) khác 0 Thì Đối tượng gia công là Lỗ khoan 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 9 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 Việc trích xuất các đối tượng tạo hình theo bảy yếu tố hình học cho phép nhận dạng được cụ thể nhiều loại đối tượng từ phương thức gia công 2.5D, 3D sang nhiều trục. 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. 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. 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 Lựa chọn dụng cụ cắt tối ưu (Gia công mặt bậc) Đặc tính hình học (SC) Khả năng bóc tách phoi (MRC) Công suất máy yêu cầu (PR) Giá thành dụng cụ cắt (TC) Dao phay ngón liền khối (SEM) Dao phay ngón răng chắp cạnh dài 90 (LEM) Dao phay ngón răng chắp thường 90 (IEM90) Chất lượng (Qa) Các chi phí khác (CR) Dao phay đĩa (SFM) MỤC TIÊU CÁC TIÊU CHÍ LỚN VÀ TIÊU CHÍ THÀNH PHẦN CÁC PHƯƠNG ÁN Tỷ lệ dài/ rộng (AR) Trung bình (M) Thấp (Lo) Cao (Hi) Bề rộng (Wi) Lớn (La) Nhỏ (Sm) Độ cứng vững (SD) Bình thường (No) Yếu (Li) Nặng (He) Thô (Ro) Bán tinh (SF) Tinh (Fi) 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) Phương pháp AHP cũng là cơ sở để thiết lập bộ luật lựa chọn loại dụng cụ cắt theo thứ tự ưu tiên Hình 3.8 Mức độ ảnh hưởng của các tiêu chí chính 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Đ ặ c t í n h h ì n h h ọ c C h ấ t l ư ợ n g K h ả n ă n g b ó c t á c h p h o i C ô n g s u ấ t c ắ t y ê u c ầ u G i á t h à n h d ụ n g c ụ c ắ t C á c c h i p h í k h á c M ứ c đ ộ ư u t iê n Dao phay ngón liền khối Dao phay ngón răng chắp cạnh dài Dao phay ngón răng chắp cạnh ngắn Dao phay đĩa 11 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 cần được trích 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 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 = { = 𝑀𝑖𝑛(𝑅𝑠, 𝑅𝑏 , 𝐷𝑠 2 , 𝐷𝑏 2 , 𝐷𝑖𝑖 2 , 𝐷𝑜𝑠 2 , 𝐷𝑠𝑖 2 ) ≠ 0 (3.1) 𝐷𝐹 = 𝑘𝐹 × 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 (3.2) Xác định DR: Đường kính của dụng cụ cắt thô 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 = { = 𝑀𝑖𝑛( 𝐷𝑠𝑠 2 , 𝑀𝑠𝑖 2 , 𝐴𝑜𝑠 2 , 𝑀𝑠𝑖 2 ) ≠ 0 (3.3) 𝐷𝑅 = 𝑘𝑅 × (𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 × 𝑎1 + 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 × 𝑎2) × 𝑎0 (3.4) 𝑎𝑜 { = 0 𝑛ế𝑢 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 > 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 2 = 1 𝑘ℎá𝑐 (3.5) 𝑎1 { = 1 𝑛ế𝑢 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 2 𝑣à 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 > 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 8 = 0 𝑘ℎá𝑐 (3.6) 0 0.1 0.2 0.3 Dao phay ngón liền khối Dao phay ngón răng chắp cạnh dài Dao phay ngón răng chắp cạnh ngắn Dao phay đĩa 0.2809 0.2527 0.2961 0.1784 12 𝑎2 { = 1 𝑛ế𝑢 𝑅𝐹𝑚𝑖𝑛 < 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 8 = 0 𝑘ℎá𝑐 (3.7) Xác định DSF: Bán kính của dụng cụ cắt trung gian (nếu cần) 𝐷𝑆𝐹 = 𝑘𝑆𝐹 × 𝑅𝑅𝑚𝑖𝑛 4 × 𝑎2 (3.8) 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 6 Dsi Khoảng cách nhỏ nhất giữa mặt cạnh hốc và mặt cạnh đảo 7 Dii Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai đảo 8 Dss Bề rộng nhỏ nhất của hốc 9 Msi Khoảng cách lớn nhất giữa mặt hốc và mặt cạnh đảo 10 Aos Khoảng cách trung bình giữa các mặt hở 11 Am Góc nhỏ nhất hợp giữa các mặt cạnh 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. 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 13 Dữ liệu họ dụng cụ và cán dụng cụ Dữ liệu mảnh cắt Dữ liệu vật liệu cắt Bước 4: Tìm kiếm họ và cán dụng cụ tương ứng Bước 6: Lựa chọn mảnh cắt qua luật i > N Có họ dụng cụ Dữ liệu thông số chế độ cắt Bước 8: Xác định thông tin chế độ cắt (Hiệu chỉnh nếu cần) Xuất ra loại dụng cụ đầu tiên trong thứ tự ưu tiên KẾT THÚC Đ Đ S Với mỗi đối tượng gia công Luật lựa chọn phương pháp gia công tương ứng với dụng cụ cắt và đối tượng gia công Xác định phương pháp gia công chính xác Đưa ra yêu cầu mua dụng cụ cắt BẮT ĐẦU Bước 1: Xác định sơ bộ các phương pháp gia công Bước 3: Xác định N loại dụng cụ theo thứ tự ưu tiên bằng phương pháp AHP i = 0 Bước 2: Xác định sơ bộ kích thước dụng cụ cắt Có mác dụng cụ S Bước 5: Lựa chọn kích thước dụng cụ cắt (Hiệu chỉnh trong phạm vi) và tìm mác dụng cụ Bước 3a: Xây dựng mô hình AHP cho lựa chọn loại dụng cụ cắt Bước 3b: Thiết lập bộ luật lựa chọn thứ tự ưu tiên các loại dụng cụ trên cơ sở AHP Bước 3c: Mã hóa các dữ liệu đầu vào tùy từng dạng gia công Bước 3d: Duyệt qua bộ luật lựa chọn loại dụng cụ cắt S i = i+1 Có mác mảnh cắt Có vật liệu mảnh cắt Đ S S Đ Đ Bước 9: Xác định chính xác dụng cụ cắt được chọn Bước 7: Xác định vật liệu mảnh cắt Dữ liệu dụng cụ cắt Hình 3.11 Sơ đồ khối lựa chọn dụng cụ cắt 14 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 M1, TAD1, T1 MO2 M1, TAD3, T4 MOi M4, TAD1, T3 MOn M1, TAD4, T3 Chi phí C1 MO1 M2, TAD1, T2 MO2 M1, TAD1, T3 MOi M4, TAD3, T3 MOn M4, TAD4, T2 Chi phí C2 MO1 M2, TAD1, T2 MOi M4, TAD1, T2 MO2 M2, TAD1, T4 MOn M4, TAD4, T2 Chi phí Ci ... ... MO1 M2, TAD1, T2 MOi M2,TAD1, T2 MOn M4, TAD4, T2 Chi phí Cn Chi phí MIN Bài toán tối ưu hóa thứ tự nguyên công 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 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 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 15 3.3.4.1 Thuật toán thiết lập Hình 3.16 mô tả sơ đồ khối để thiết lập thứ tự nguyên công với 6 bước cơ bản 3.3.4.2 Kiểm nghiệm thuật toán N> NumMO i = i+1 Bước 5: Tính toán tổng chi phí gia công KẾT THÚC Đ S Bước 6: Đưa ra thứ tự NC có chi phí gia công nhỏ nhất Bước 1: Sắp xếp các phương án khả thi của bước/NC đầu tiên theo thứ tự ưu tiên MODauTien i = 0 i > NI S NI = số vòng lặp NumMO = tổng số bước/NC N = số bước/NC trong danh sách i = chỉ số của danh sách các phương án thứ tự NC DSThuTuA Bước 2: Lưu mỗi bước/NC MODauTien vào một danh sách DSThuTuA[i] Bước 3: Tìm phương án khả thi của bước/NC tiếp theo trong danh sách thứ i Bước 4: Thêm bước/NC đó vào danh sách DSThuTuA[i] N = N + 1 Đ 1. Danh sách các bước/nguyên công kèm lựa chọn trang bị công nghệ tương ứng 2. Ma trận ràng buộc thứ tự P ĐẦU VÀO Quy trình công nghệ có chi phí gia công nhỏ nhất ĐẦU RA Hình 3.16 Thuật toán thiết lập thứ tự nguyên công 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 16 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. 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 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. 1014 1038 1008 1022 10581053.5 1198 1291 1458 1158 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 G i á t r ị t r u n g b ì n h G i á t r ị l ớ n n h ấ t G i á t r ị n h ỏ n h ấ t C h i p h í g ia c ô n g Thuật toán chọn lọc ghép nhóm Thuật toán tìm kiếm Tabu Thuật toán mô phỏng luyện kim Thuật toán gen 17 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 Hình 4.1 Sơ đồ mô tả đường luân chuẩn dữ liệu trong CSDL 18 4.1.2 Mô hình quản trị CSDL Hình 4.2 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 4.5.2 Luật lựa chọn chủng loại dụng cụ cắt 4.5.3 Luật nhận dạng phương pháp gia công Kết luận chương 4 Hệ thống CSDL phục vụ thiết kế QTCN đã được xây dựng có các ưu điểm nổi bật sau: Không chỉ xây dựng CSDL mô tả thông tin còn có CSDL các luật nhận dạng và lựa chọn. Các CSDL được thiết kế đảm bảo tính chuẩn hóa và có khả năng liên kết với các CSDL khác. Các luật nhận dạng được thiết lập trên cơ sở các dữ liệu được mã hóa. Với hệ thống CSDL này hoàn toàn có thể xây dựng được thuật toán và tiến hành xây dựng các chương trình máy tính đảm bảo truy xuất và xử lý dữ liệu được dễ dàng và nhanh chóng. 19 5 CHƯƠNG 5 - XÂY DỰNG PHẦM MỀM BKCAPP ĐỂ THIẾT KẾ QTCN GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY PHAY CNC 5.1 Mô tả về hệ thống BKCAPP Hệ thống có hai mô-đun cơ bản: (1) Nhận dạng đối tượng gia công phát triển trong phần mềm SolidWorks 2013 bằng ngôn ngữ VB 7.0; (2) Mô-đun thiết kế QTCN tự động phát triển trong phần mềm Visual C# 2012. CSDL được quản lý trong phần mềm chuyên dụng SQL Server 2012. Đầu vào: Mô hình vật thể rắn 3D với đầy đủ yêu cầu kỹ thuật Nhận dạng đối tượng gia công trong SolidWorks Lưu trữ các dữ liệu nhận dạng trong Microsoft SQL Server Nhập các dữ liệu lựa chọn ban đầu vào hệ thống BKCAPP Đầu ra: Phiếu dụng cụ cắt, phiếu chỉ dẫn gia công Tự động thiết kế QTCN trong hệ thống BKCAPP Hiển thị trong giao diện BKCAPP Lưu trữ trong CSDL SQL Server Lưu trữ trong định dạng file excel NC1 NC2 NCn Máy Dụng cụ cắt Hướng gá đặt Thứ tự NC Chế độ cắt Hiệu chỉnh toàn bộ CSDL Tương tác, hiệu chỉnh ở các bước trung gian Hình 5.1 Sơ đồ mô tả hệ thống BKCAPP 5.2 Thử nghiệm 1 5.3 Thử nghiệm 2 5.3.1 Đặc điểm mô hình Chi tiết là đế gá được sản xuất theo đơn đặt hàng của CANON tại công ty xây lắp và thiết bị công nghiệp MEKAMIC với dạng sản xuất đơn chiếc, vật liệu S45C, phôi dạng khối/tấm (Hình 5.13) 20 Boss-Extrude1_2 Chamfer2 f4.0 (4) Diameter Hole2 M3 Tapped Hole 1 f4.0 (4) Diameter Hole1 Cut-Extrude1 Boss-Extrude1_5 Cut-Extrude2 Hole1 Boss-Extrude1_4 Chamfer1 Boss-Extrude1_3 f4.0 (4) Diameter Hole1 Boss-Extrude1_0 Boss-Extrude1_1 Đối tượng bị khuất Đối tượng không bị khuất Boss-Extrude: Đối tượng tạo hình dạng khối kéo (Khối cơ sở) Cut-Extrude: Đối tượng tạo hình dạng cắt kéo Diameter Hole: Đối tượng tạo hình lỗ cơ bản Hole: Đối tượng tạo hình lỗ tự tạo Tapped Hole: Đối tượng tạo hình lỗ taro Fillet: Đối tượng tạo hình dạng vê tròn Chamfer: Đối tượng tạo hình dạng vát mép Hình 5.13 Mô hình vật thể rắn 3D trong SolidWorks (Thử nghiệm 02) 5.3.2 Kết quả thiết kế quy trình công nghệ QTCN được xuất tự động từ hệ thống BKCAPP và mô tả như Hình 5.14 5.3.3 Kết quả gia công từ thực tế Chi tiết được gia công theo QTCN đã thiết lập tại Công ty Mekamic. Hình 5.16 thể hiện một số bước gia công MO17 – T11MO3 – T01 Hoàn thành Sản phẩm MO21 – T12 Hình 5.16 Quá trình gia công và sản phẩm hoàn thiện 21 M F 0 1 - M ặ t đ á y - B o s s -E x tr u d e 1 _ 0 M F 0 2 - M ặ t tr ê n - B o s s -E x tr u d e 1 _ 1 M F 0 3 - M ặ t c ạ n h - B o s s -E x tr u d e 1 _ 2 M F 0 4 - M ặ t b ê n t rê n - B o s s -E x tr u d e 1 _ 3 M F 0 5 - M ặ t c ạ n h - B o s s -E x tr u d e 1 _ 4 M F 0 6 - M ặ t c ạ n h - B o s s -E x tr u d e 1 _ 5 M F 0 7 - H ố c h ở t h ô n g - C u t- E x tr u d e 1 M F 0 8 - R ã n h t h ô n g - C u t- E x tr u d e 2 M F 0 9 - L ỗ k h o a n - f 4 D ia m e te r H o le 1 M F 1 0 - L ỗ k h o a n - M 4 T a p p e d H o le 1 M F 1 1 - L ỗ r e n - M 4 T a p p e d H o le 1 M F 1 2 - L ỗ k h o a n - M 3 T a p p e d H o le 1 M F 1 3 - L ỗ r e n - M 3 T a p p e d H o le 1 M F 1 4 - L ỗ t h ô n g - H o le 1 M F 1 5 - L ỗ k h o é t m iệ n g l o e - H o le 1 M F 1 6 - L ỗ k h o a n - f 4 D ia m e te r H o le 2 M F 1 7 - V á t c ạ n h n g o à i - C h a m fe r1 M F 1 8 - V á t c ạ n h n g o à i - C h a m fe r2 N h ậ n d ạ n g đ ố i tư ợ n g g ia c ô n g T 0 1 - W E X 2 0 5 0 F - A C P 3 0 0 T 0 2 - G M F 8 6 1 2 0 - M G H M T 0 3 - W E X 2 0 2 0 E L - A C P 3 0 0 T 0 4 - C E S 4 0 6 0 0 A - S 2 2 0 T 0 5 - C E S M 2 0 2 0 0 A - S 2 2 0 T 0 6 - L IS T 5 0 0 -4 0 H S S - H S S T 0 7 - L IS T 5 0 0 -3 3 H S S - H S S T 0 8 - T G N -M 4 -7 0 -G T 5 - H S S -E T 0 9 - L IS T 5 0 0 -2 5 H S S - H S S T 1 0 - T G N -M 3 -5 0 -G T 5 - H S S -E T 1 1 - L IS T 5 0 0 -1 2 5 H S S - H S S T 1 2 - E H E 1 8 0 4 0 - E H E -N S P h iế u d ụ n g c ụ c ắ t M O 0 1 - P h a y m ặ t đ ầ u , th ô - ( M 0 9 , 2 , T 0 1 ) - B o s s -E x tr u d e 1 _ 0 M O 0 2 - P h a y m ặ t đ ầ u , ti n h - ( M 0 9 , 2 , T 0 1 ) - B o s s -E x tr u d e 1 _ 0 M O 0 6 - P h a y m ặ t c ạ n h , th ô - ( M 0 9 , 2 , T 0 2 ) - B o s s -E x tr u d e 1 _ 4 M O 0 4 - P h a y m ặ t c ạ n h , th ô - ( M 0 9 , 2 , T 0 2 ) - B o s s -E x tr u d e 1 _ 2 M O 0 7 - P h a y m ặ t c ạ n h , th ô - ( M 0 9 , 2 , T 0 2 ) - B o s s -E x tr u d e 1 _ 5 M O 1 4 - K h o a n , tạ o l ỗ - ( M 0 9 , 2 , T 0 7 ) - M 4 T a p p e d H o le 1 M O 1 5 - T a ro - ( M 0 9 , 2 , T 0 8 ) - M 4 T a p p e d H o le 1 M O 1 2 - P h a y r ã n h , th ô - ( M 0 9 , 3 , T 0 3 ) - C u t- E x tr u d e 2 M O 0 5 - P h a y m ặ t đ ầ u , th ô - ( M 0 9 , 3 , T 0 9 ) - B o s s -E x tr u d e 1 _ 3 M O 1 6 - K h o a n , tạ o l ỗ - ( M 0 9 , 3 , T 1 0 ) - M 3 T a p p e d H o le 1 M O 1 7 - T a ro - ( M 0 9 , 5 , T 0 9 ) - M 3 T a p p e d H o le 1 M O 0 3 - P h a y m ặ t đ ầ u , th ô - ( M 0 9 , 5 , T 0 1 ) - B o s s -E x tr u d e 1 _ 1 M O 2 3 - K h o a n , tạ o l ỗ - ( M 0 9 , 5 , T 0 6 ) - f 4 D ia m e te r H o le 2 M O 0 8 - P h a y h ố c , th ô - ( M 0 9 , 5 , T 0 3 ) - C u t- E x tr u d e 1 M O 0 9 - P h a y h ố c , ti n h - ( M 0 9 , 5 , T 0 2 ) - C u t- E x tr u d e 1 M O 1 0 - P h a y p h ầ n t h ừ a , g ó c c ạ n h - ( M 0 9 , 5 , T 0 4 ) - C u t- E x tr u d e 1 M O 1 1 - P h a y p h ầ n t h ừ a , g ó c c ạ n h - ( M 0 9 , 5 , T 0 5 ) - C u t- E x tr u d e 1 M O 1 3 - K h o a n , tạ o l ỗ - (M 0 9 , 5 , T 0 6 ) - Ø 4 .0 ( 4 ) D ia m e te r H o le 1 M O 1 8 - K h o a n , tạ o l ỗ - ( M 0 9 , 5 , T 0 6 ) - H o le 1 M O 1 9 - K h o a n , m ở r ộ n g l ỗ - ( M 0 9 , 5 , T 1 1 ) - H o le 1 M O 2 0 - P h a y h ố c t rò n , m ở r ộ n g l ỗ - ( M 0 9 , 5 , T 0 2 ) - H o le 1 M O 2 1 - P h a y h ố c t rò n , ti n h - ( M 0 9 , 5 , T 0 2 ) - H o le 1 M O 2 2 - P h a y v á t c ạ n h , th ô - ( M 0 9 , 5 , T 1 2 ) - H o le 1 M O 2 3 - P h a y v á t c ạ n h , th ô - ( M 0 9 , 5 , T 1 2 ) - C h a m fe r1 M O 2 4 - P h a y v á t c ạ n h , th ô - ( M 0 9 , 5 , T 1 2 ) - C h a m fe r2 P h iế u c ô n g n g h ệ c h ỉ d ẫ n g ia c ô n g - K è m t h ô n g s ố c h ế đ ộ c ắ t M ô h ìn h C A D 3 D - S o lid W o rk s ( .s ld p rt ) V ậ t liệ u g ia c ô n g : S 4 5 C P h ư ơ n g p h á p c h ế t ạ o p h ô i: D ạ n g t ấ m P h ư ơ n g p h á p x ử l ý n h iệ t: K h ô n g D ạ n g s ả n x u ấ t: Đ ơ n c h iế c T h ư v iệ n d ụ n g c ụ c ắ t: M E K A M IC T h ư v iệ n m á y g ia c ô n g : M E K A M IC D ữ l iệ u đ ầ u v à o B K C A P P - S O L ID W O R K S B K C A P P B K C A P P Đ ộ n h á m - R a , R z S a i lệ c h k íc h t h ư ớ c l ỗ - D im _ D ia m e te r Đ ộ k h ô n g s o n g s o n g - I G T O L -P A R A Đ ộ p h ẳ n g - I G T O L -F L A T M ặ t c h u ẩ n g ố c - D a tu m N h ậ n d ạ n g y ê u c ầ u k ỹ t h u ậ t C 0 - B a o t o à n b ộ ( d ạ n g c ắ t) C 2 - B a o t h e o h a i h ư ớ n g ( d ạ n g c ắ t) C 3 - B ị b a o t h e o h a i h ư ớ n g ( d ạ n g c ắ t) C 5 - B a o t h e o m ộ t h ư ớ n g l ẫ n ( d ạ n g c ắ t) T 0 - G ia o m ặ t c h u y ể n t iế p Đ ặ c đ iể m g ia o n h a u M 0 9 - M a k in o M S A 4 0 D a n h s á c h m á y M O 2 s a u M O 1 M O 1 6 s a u M O 5 M O 1 9 s a u M O 1 8 M O 2 3 s a u M O 0 3 .. . R à n g b u ộ c t h ứ t ự Hình 5.14 Dữ liệu đầu vào, đầu ra của quá trình thiết lập QTCN (Thử nghiệm 02) 5.3.4 Đánh giá kết quả Chi tiết được gia công đã được đo kiểm đạt yêu cầu kỹ thuật. Hệ thống BKCAPP áp dụng để gia công chi tiết cho phép giảm thời gian chuẩn bị sản xuất lên tới 10 lần, thời gian gá đặt giảm 30%, thời gian gia công giảm 15% (Bảng 5.1, Bảng 5.2). 22 Bảng 5.1 So sánh thời gian chuẩn bị sản xuất của hai PP Bảng 5.2 Thời gian gia công và gá đặt giữa hai PA thiết kế QTCN 5.4 Thử nghiệm 3 5.5 Các thử nghiệm khác Kết luận chương 5 Với dữ liệu đầu vào là mô hình CAD 3D với đầy đủ yêu cầu kỹ thuật và đầu ra là phiếu công nghệ chỉ dẫn gia công, giao diện CAD/CAPP (BKCAPP) cho phép giảm thời gian chuẩn bị sản xuất tới hơn 10 lần khi thiết kế quy trình công nghệ gia công các chi tiết gia công trên máy phay/khoan 3D. 23 Hệ thống BKCAPP xây dựng là một hệ thống khả sinh nhưng cho phép tăng cường khả năng tương tác. Hệ thống BKCAPP được xây dựng độc lập với CSDL nên cho phép thay đổi linh hoạt với các CSDL khác nhau và cụ thể của từng nhà máy sản xuất. Thuật toán lựa chọn dụng cụ cắt khi áp dụng vào hệ thống BKCAPP đảm bảo thời gian xử lý nhanh ngay cả với CSDL lớn. Thực nghiệm ứng dụng hệ thống BKCAPP đã mở ra hướng ứng dụng hiệu quả trong lĩnh vực gia công cơ khí của đề tài. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ những kết quả nghiên cứu của luận án có thể rút ra các kết luận như sau: Những điểm mới trong nghiên cứu của luận án Đã xây dựng được một phương pháp nhận dạng đối tượng gia công mới cho phép mở rộng phạm vi nhận dạng sang nhiều loại đối tượng gia công trực tiếp từ mô hình vật thể rắn 3D trong phần mềm CAD thương mại. Phương pháp phân tích thứ bậc AHP đã được phát triển ở mức cao hơn bằng cách xây dựng thêm hai tiêu chí lựa chọn cho phép lựa chọn loại dụng cụ cắt nhằm thỏa mãn đa tiêu chí, phù hợp sự thay đổi linh hoạt của dữ liệu đầu vào. Phương pháp ghép nhóm được tích hợp thêm thủ tục sàng lọc các phương án trước khi ghép nhóm nên đảm bảo rút ngắn thời gian xử lý, cho phép thiết lập được thứ tự gia công với mục tiêu tối ưu hóa chi phí gia công nhưng vẫn đảm bảo được các ràng buộc thứ tự. Đã thiết kế được hệ CSDL trợ giúp cho việc quản lý hệ thống dữ liệu trong thiết kế QTCN, từ đó đảm bảo hệ thống có thể cập nhật dễ dàng độc lập với các chương trình máy tính, tăng khả năng tương tác với người sử dụng. Đã xây dựng được một số bộ luật nhận dạng và lựa chọn trợ giúp trong việc ra quyết định khi thiết kế QTCN, góp phần hướng tới xây dựng một hệ thống thiết kế QTCN tự động toàn diện. 24 Tính khoa học và hiệu quả của nghiên cứu được kiểm chứng thông qua hệ thống BKCAPP, một giao diện CAD/CAPP với thời gian xử lý nhanh ngay cả với khối lượng CSDL lớn. Hệ thống BKCAPP có độ tin cậy và tính ứng dụng trong môi trường sản xuất thực tiễn, mẫu thử nghiệm thực tế cho phép giảm thời gian chuẩn bị sản xuất lên tới hơn 10 lần, giảm thời gian gá đặt tới 30%, thời gian gia công giảm 15%. Ý nghĩa thực tiễn của luận án: Thiết lập nhanh chóng phiếu công nghệ chỉ dẫn gia công một cách tự động, trực tiếp từ mô hình vật thể rắn 3D trên cơ sở dữ liệu đa dạng của nhà máy. Có ý nghĩa lớn khi gia công các chi tiết trong một cụm máy đã được thiết kế 3D. Làm cơ sở để phát triển dòng tích hợp CAD/CAPP/CAM và CNC. Được sử dụng để hỗ trợ trong đào tạo và thực tế sản xuất Kiến nghị Kết quả của luận án đã trợ giúp một số khâu cơ bản trong thiết lập QTCN trên máy CNC nhờ máy tính. Tuy nhiên, luận án vẫn tồn tại một số vấn đề cần phát triển trong các nghiên cứu tiếp theo Vấn đề lựa chọn phôi và kích thước phôi cần được nghiên cứu cụ thể hơn để cho phép tự động hình thành kích thước phôi trên cơ sở chi tiết gia công. Cần mở rộng nhận dạng các đối tượng gia công 2.5D và 3D sang các đối tượng nhiều trục ở mức chi tiết và cụ thể hơn Cần phát triển thêm mô-đun tích hợp với phần mềm CAM để tạo ra dòng tích hợp CAD/CAPP/CAM Bước phát triển tiếp theo hình thành phương án gá đặt chi tiết trên cơ sở các hướng gá đặt sơ bộ đã thiết lập để đưa ra các ràng buộc và QTCN phù hợp. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [1] Phung Xuan Lan, Hoang Vinh Sinh (2014). An improved method of automatic machining feature recognition from 3D solid model. Tạp chí khoa học & công nghệ các trường đại học kỹ thuật (Số 100). [2] Phung Xuan Lan, Hoang Vinh Sinh (2015). Automatic Recognition of Multi-axis Machining Features based on Machining Process from 3D Solid Model. 6th International Conference on Mechanical, Industrial and Manufacturing Techonologies (MIMT2015), published in Applied Mechanics and Materials Journal Vol 789-790 [3] Phung Xuan Lan, Hoang Vinh Sinh, Truong Hoanh Son (2015). An expert system based on analytical hierarchy process for automatic cutting tool selection. Tạp chí khoa học & công nghệ các trường đại học kỹ thuật (Số 108). [4] Phùng Xuân Lan, Hoàng Vĩnh Sinh, Trương Hoành Sơn, Trần Văn Địch (2015). Nghiên cứu và xây dựng hệ thống tự động nhận dạng phương pháp gia công từ mô hình vật thể rắn 3D. Hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc về cơ khí lần thứ IV, 10/2015, TP.HCM [5] Phùng Xuân Lan, Hoàng Vĩnh Sinh, Trần Văn Địch (2016). Xây dựng phương pháp thiết lập thứ tự gia công trong thiết kế QTCN linh hoạt. Hội nghị KH & CN toàn quốc về cơ khí - động lực lần thứ V, 10/2016 [6] Bùi Ngọc Tâm, Phùng Xuân Lan (2016). Sử dụng giải thuật tối ưu để dạy học (training) mạng Nơ-ron và ứng dụng để lựa chọn dụng cụ cắt trên máy phay CNC. Hội nghị KH & CN toàn quốc về cơ khí - động lực lần thứ V 10/2016. [7] Lan Xuan Phung, Dich Van Tran, Sinh Vinh Hoang, Son Hoanh Truong (2017). Effective method of operation sequencing in CAPP based on clustering algorithm. Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing. Vol 11, No 1 (SCIE).