Tài liệu Nghiên cứu thiết kế tham số cho khuôn cắt đột

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THAM SỐ CHO KHUÔN CẮT ĐỘT Học viên: Đỗ Minh Kỳ Mã số: 8.52.01.03 Khóa: 2019 Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt Thiết kế tham số đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực thiết kế CAD/CAM/CAE, đặc biệt là trong ngành sản xuất linh kiện cơ khí tự động hóa. Việc tham số giúp linh hoạt tạo ra một bản vẽ, một thiết kế với sự thay đổi của một hoặc một vài thông số đầu vào, điều này có ý nghĩa hết sức to lớn đối với ngành sản xuất là việc rút ngắn thời gian thiết kế, định mức nhanh chóng vật tư, đảm bảo các yêu cầu của khách hàng. Với ý nghĩa đó, chúng tôi đã xây dựng thành công mô hình tham số khuôn cắt đột theo thông số đầu vào là quy cách tổng thể của chi tiết cần làm khuôn trên phần mềm Unigraphic NX 10.0 và ứng dụng vào sản xuất tại công ty sản xuất khuôn Chu Lai – Trường Hải; Từ khóa – Thiết kế tham số; Khuôn cắt đột; CTMC(1); Unigraphic NX; CAD(2) BLANKING DIE PARAMETRIC DESIGN STUDY Abstract Parametric design has been widely applied in the field of CAD/ CAM/ CAE design, especially in the field of automation mechanical components manufacturing. The parameter can create a design flexibility with the change of one or several input parameters, which means a great deal for the manufacturing industry to shorten the time needed for design, assess materials, ensure the requirements of customers. With that in mind, we have successfully built the blanking and piercing die parameter model with the input parameters which are the overall specifications of the part on Unigraphic NX 10.0 software and applied to production in Chu Lai - Truong Hai mold manufacturing company; Keywords – Parametric Design; blanking die; CTMC(1); Unigraphic NX; CAD(2) MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ .................................................... DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................... DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - HÌNH ẢNH ............................................................... MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................................... 3 1.1. Tổng quan về khuôn cắt đột và thiết kế kết cấu khuôn cắt đột ........................... 3 1.1.1. Tổng quan về khuôn cắt đột ............................................................................. 3 1.1.1.1. Định nghĩa và ứng dụng của khuôn cắt đột ................................................... 3 1.1.1.2. Phân loại khuôn cắt đột ................................................................................. 4 1.1.1.3. Yêu cầu kỹ thuật của khuôn cắt đột............................................................... 5 1.1.1.4. Ưu nhược điểm khuôn cắt đột: ...................................................................... 5 1.1.1.5. Thiết bị sử dụng khuôn cắt đột: ..................................................................... 6 1.1.2. Thiết kế kết cấu khuôn cắt đột:......................................................................... 7 1.2. Tổng quan về vấn đề và lợi ích của việc thiết kế tham số nói chung và thiết kế tham số khuôn cắt đột nói riêng: ................................................................................ 8 1.2.1. Định nghĩa về thiết kế tham số ......................................................................... 8 1.2.2. Lợi ích trong thiết kế tham số khuôn cắt đột. ................................................. 12 1.2.3. Giới hạn tham số khuôn cắt đột ở mức độ đề tài: ........................................... 12 Chương 2: XÂY DỰNG THIẾT KẾ THAM SỐ 3D KẾT CẤU KHUÔN CẮT ĐỘT TRÊN PHẦN MỀM UNIGRAPHIC NX 10.0 ........................................................ 15 2.1. Tìm hiểu tổng quan về phần mềm Unigraphic NX 10.0 .................................. 15 2.1.1. Module Modeling .......................................................................................... 15 2.1.2. Module Drafting Drawing: ............................................................................. 18 2.1.3. Công cụ Expression, Suppress by Expression................................................ 18 2.1.4. Công cụ Macro và Journal và ứng dụng:........................................................ 20 2.1.5. Ngôn ngữ lập trình Visual Basic ứng dụng trên phần mềm NX .................... 22 2.2. Tổng quan kết cấu khuôn cắt đột:...................................................................... 26 2.3. Xây dựng dữ liệu kết cấu khuôn trên phần mềm Microsoft Excel .................... 29 2.3.1. Phân nhóm đối tượng dữ liệu liên quan tới kết cấu khuôn và điều kiện quan hệ giữa các đối tượng, tổ chức trên excel. ..................................................................... 29 2.3.2. Thực hiện xử lý và tổ chức dữ liệu trên tệp Excel ......................................... 29 2.4. Thiết kế tham số khuôn cắt đột trên NX ........................................................... 31 2.4.1. Thiết kế tham số tấm cối: ............................................................................... 46 2.4.2. Tham số tấm bắt cối: ..................................................................................... 46 2.4.3. Tham số thiết kế tấm kẹp phôi: ...................................................................... 47 2.4.4. Tham số tấm chày: .......................................................................................... 48 2.4.5. Tham số tấm bắt chày: .................................................................................... 49 2.4.6. Tham số thiết kế tấm lót chày: ....................................................................... 50 2.4.7. Tham số thiết kế tấm đỉnh: ............................................................................. 51 2.4.8. Tham số tấm đế và gối: .................................................................................. 52 2.5. Kết quả tham số: ................................................................................................ 53 Chương 3: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP XUẤT BẢN VẼ 2D, BÓC TÁCH KHỐI LƯỢNG VÀ ĐỊNH MỨC VẬT TƯ BÁN TỰ ĐỘNG. .......................................... 55 3.1. Giải pháp xuất bản vẽ 2D bán tự động: ............................................................. 55 3.1.1. Giải pháp tham số các đối tượng của bản vẽ 2D trong môi trường Drafting trên phần mềm NX. .......................................................................................................... 55 3.1.1.1. Các đối tượng của bản vẽ 2D cần tham số: ................................................. 55 3.1.1.2. Xây dựng công thức tỉ lệ thu phóng bản vẽ tương ứng với từng chi tiết. ... 57 3.1.2. Viết chương trình Journal cho chức năng ghi dung sai nhanh cho bản vẽ và tạo nút trên thanh công cụ. ............................................................................................. 58 3.2. Giải pháp bóc tách khối lượng và định mức vật tư: .......................................... 61 Chương 4: ỨNG DỤNNG THỬ NGHIỆM VÀO SẢN XUẤT THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ......................................................................................................... 63 4.1. Mô phỏng tính bền kết quả mô hình tham số. ................................................... 63 4.1.1. Bài toán mô phỏng: ........................................................................................ 63 4.1.2. Kết quả mô phỏng .......................................................................................... 64 4.2. Hiệu chỉnh dữ liệu tham số sau mô phỏng: ....................................................... 67 4.3. Ứng dụng thử nghiệm vào sản xuất thực tế. ...................................................... 67 4.4. Đánh giá bất cập khi triển khai ứng dụng thực tiễn và giải pháp: ..................... 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 72 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 1 Phụ lục 1: Phân nhóm đối tượng dữ liệu liên quan tới kết cấu khuôn và điều kiện quan hệ giữa các đối tượng, tổ chức trên excel. .................................................................. 1 Phụ lục 2: Tiêu chuẩn thiết kế nội bộ : ..................................................................... 12 Phụ lục 3: Danh sách các đối tượng tham số trên phần mềm Unigraphic NX 10.0 và địa chỉ biến giá trị trên Excel. ................................................................................... 25 Phụ lục 4: Chương trình Journal cho chức năng ghi dung sai nhanh. ...................... 38 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các giới hạn khác của đề tài .........................................................................14 Bảng 2.1: Các định nghĩa biến của macro .....................................................................21 Bảng 2.2: Cấu trúc chương trình VB trên NX ............................................................... 23 Bảng 2.3: Các kiểu dữ liệu trong VB - NX ...................................................................24 Bảng 2.4: Quy định vật liệu các tấm kết cấu khuôn cắt đột ..........................................26 Bảng 2.5: Các toán tử logic trong hàm if ......................................................................32 Bảng 2.6: Giá trị tham số offset theo phương Z các mặt phẳng ....................................33 Bảng 3.1: Các đối tượng tham số trong bản vẽ 2D .......................................................56 Bảng 3.2: Công thức tỉ lệ thu phóng giữa thiết kế 3D và bản vẽ 2D ............................ 57 Bảng 4.1. Kết quả mô phỏng .........................................................................................65 Bảng 4.2: Kết quả hiệu chỉnh tham số ...........................................................................67 Bảng 4.3. So sánh giữa thiết kế truyền thống và thiết kế tham số ................................ 67 Bảng 4.4. Kết quả ứng dụng .......................................................................................... 68 Bảng 4.5: Đánh giá bất cập và giải pháp .......................................................................69 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sản phẩm cắt ...................................................................................................3 Hình 1.2: Các chi tiết ứng dụng cắt bằng khuôn. ............................................................ 4 Hình 1.3: Phân loại khuôn cắt đột ...................................................................................4 Hình 1.4: Máy ép trục khuỷu. ..........................................................................................6 Hình 1.5: Quy trình thiết kế khuôn ..................................................................................7 Hình 1.6: Một số ví dụ về tham số trong thiết kế .......................................................... 10 Hình 1.7: Ví dụ về tham số trong khuôn mẫu ............................................................... 11 Hình 1.8: Mô tả khuôn cắt đột 1 bước ...........................................................................13 Hình 1.9: Mô tả trường hợp khuôn cắt đột 3 bước ........................................................13 Hình 2.1: Mô hình 3D được thiết kế trên Unigraphic NX ............................................16 Hình 2.2: Mô tả khối lệnh Sketch ..................................................................................16 Hình 2.3: Mô tả về Feature trên NX ..............................................................................16 Hình 2.4: Mô tả các nhóm lệnh của Synchronous Modeling ........................................17 Hình 2.5: Mô tả khả năng tùy biến trên NX với module Synchronous Modeling ........17 Hình 2.6: Các nhóm lệnh Surface..................................................................................17 Hình 2.7: Các lệnh trong module Drafting ....................................................................18 Hình 2.8: Tổng quan về Expression Tool .....................................................................19 Hình 2.9: Các kiểu lọc của Expression ..........................................................................19 Hình 2.10 : Quy trình phát triển lập trình ......................................................................23 Hình 2.11: Các kiểu đối tượng và biến trong phần mềm NX........................................23 Hình 2.12: Kết cấu khuôn cắt đột ..................................................................................26 Hình 2.13: Sơ đồ Xử lý và tổ chức dữ liệu trên Excel ..................................................30 Hình 2.14: Chuẩn bị thư mục chứa phay tham số .........................................................31 Hình 2.15: Khởi tạo môi trường modeling ....................................................................31 Hình 2.16: Khởi chạy Expression tool ..........................................................................32 Hình 2.17: Cách liên kết đến Cell trên file excel .......................................................... 32 Hình 2.18: Mặt phẳng chứa các tấm ..............................................................................33 Hình 2.19: Khở tạo mới một chi tiết trong môi trường modeling .................................34 Hình 2.20: Các khối lệnh Sketch ...................................................................................34 Hình 2.21: Tạo mới Sketch............................................................................................ 35 Hình 2.22: Tham số quy cách dài rộng..........................................................................35 Hình 2.23: Tham số quy cách chiều cao khối ............................................................... 36 Hình 2.24:Các biến tham số hiển thị trong Expression Tool ........................................36 Hình 2.25: Mô tả tốc kích thước ở tâm tấm. .................................................................37 Hình 2.26: Tham số các đối tượng hốc trên tấm có sẵn ................................................37 Hình 2.27: Tham số chiều cao hốc subtract ..................................................................38 Hình 2.28: Layout băng phôi tham số với gốc kích thước ở góc ..................................38 Hình 2.29: Tham số lỗ trên NX .....................................................................................39 Hình 2.30: Chọn điểm gốc tọa độ ..................................................................................40 Hình 2.31: Tham số kích thước vị trí các lỗ ..................................................................40 Hình 2.32: Tham số kích thước quy cách lỗ..................................................................41 Hình 2.33: Tham số hệ số pattern ..................................................................................42 Hình 2.34: Kết quả của quá trình tham số Pattern .........................................................42 Hình 2.35: Các loại lỗ trong NX ...................................................................................43 Hình 2.36: Vị trí rãnh kẹp phôi .....................................................................................43 Hình 2.37: Mô tả biến Suppression Status sau khi bật khối lệnh SbE .......................... 44 Hình 2.38: Mô tả sự xuất hiện và biến mất của đối tượng khi sử dụng SbE .................45 Hình 2.39: Bảng tham số các biến thuộc tấm cối và đường trỏ đến Excel. ..................46 Hình 2.40: Kết quả tham số tấm cối ..............................................................................46 Hình 2.41: Bảng tham số các biến thuộc tấm bắt cối ....................................................47 Hình 2.42. Hình ảnh tham số tấm bắt cối ......................................................................47 Hình 2.43: Bảng tham số các biến thuộc tấm kẹp phôi .................................................48 Hình 2.44: Hình ảnh tham số tấm kẹp phôi ...................................................................48 Hình 2.45: Bảng tham số các biến thuộc tấm chày .......................................................49 Hình 2.46: Bảng tham số các biến thuộc tấm bắt chày .................................................50 Hình 2.47: Hình ảnh tham số tấm bắt chày ...................................................................50 Hình 2.48: Bảng tham số các biến thuộc tấm lót chày ..................................................51 Hình 2.49: Bảng tham số các biến thuộc tấm đỉnh ........................................................51 Hình 2.50: Hình ảnh thiết kế tấm đỉnh ..........................................................................51 Hình 2.51: Bảng các giá trị tham số tấm gối và đế .......................................................52 Hình 2.52: Hình ảnh thiết kế tham số tấm đỉnh ............................................................. 52 Hình 3.1: Khung bản vẽ mẫu .........................................................................................56 Hình 3.2: Vị trí cần tham số các chuỗi ghi chú ............................................................. 56 Hình 3.3: Các biến tham số trong bản vẽ 2D điển hình. ...............................................57 Hình 3.4: Các biến tham số tỉ lệ bản vẽ và giá trị .........................................................58 Hình 3.5: Sơ đồ kết xuất định mức vật tư......................................................................61 Hình 3.6: Biểu mẫu định mức vật tư tự động ................................................................ 62 Hình 4.1: Mô hình bài toán mô phỏng ..........................................................................64 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ CAD: Computer Aided Design – Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính. Expression Tool: Công cụ quản lý các biến tham số trên phần mềm NX. Mô hình 3D: Mô hình vật thể trong không gian ba chiều. Expression: Biến tham số. Suppress by Expression: Bật/Tắt đối tượng theo tham số. NX Macro: Công cụ tạo thao tác tự động trên phần mềm NX. NX Journal: Cửa sổ lập trình mở rộng ứng dụng trên nền ngôn ngữ Visual Basic. Visual Basic: Ngôn ngữ lập trình cơ bản do hãng Microsoft phát hành. Sketch 2D: Công cụ phác thảo trên phần mềm NX. Extrude: Công cụ tạo mô hình khối trên phần mềm NX. Modeling: Mô đun thiết kế mô hình 3D trên phần mềm NX. 1 MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài Hiện tại thực tế tại công ty, khâu thiết kế vỏ khuôn cắt đột và xuất bản vẽ ban hành sản xuất tốn rất nhiều thời gian. Những khâu này tuy mỗi thiết kế khác nhau nhưng vẫn phải trải qua các bước lặp đi lặp lại. Cần phải nghiên cứu phương pháp thiết kế nhanh và tiêu chuẩn hóa kết cấu vỏ khuôn cắt đột để giảm thời gian thiết kế, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh và đáp ứng tốt kế hoạch sản xuất của công ty. Xuất phát từ những lý do trên, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế tham số cho khuôn cắt đột” làm luận văn tốt nghiệp. II. Mục tiêu nghiên cứu Hoàn thiện được một bộ vỏ khuôn tham số kích thước theo kích thước của sản phẩm cắt đột. Giảm 1/3 thời gian cần thiết để thiết kế khuôn cắt đột tại công ty ứng dụng kết quả nghiên cứu. Tiêu chuẩn hóa kết cấu vỏ khuôn cắt đột và tham số hóa thiết kế trên phần mềm Unigraphic NX 10.0 để phục vụ sản xuất thực tế tại công ty học viên đang công tác. III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu về biến dạng dẻo kim loại. - Công nghệ thiết kế khuôn đột dập. - Công nghệ thiết kế sử dụng phần mềm. 2. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu thiết kế vỏ khuôn cắt đột. - Nghiên cứu tính năng tham số hóa (công cụ Expression) trên phần mềm Unigraphic NX 10.0. IV. Phương pháp nghiên cứu 1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu quá trình gây biến dạng đứt gãy kim loại bằng gia công áp lực. 2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: - Thống kê tất cả các trường hợp kết cấu khuôn cắt đột. - Tiêu chuẩn hóa các kích thước theo công thức thực nghiệm. 3. Phương pháp nghiên cứu ứng dụng: - Nghiên cứu ứng dụng các tính năng: tham số hóa (công cụ Expression), xây dựng các công cụ mở rộng (công cụ Journaling, Macro trên Unigraphic NX 2 10.0 và VBA trên Microsoft Excel) để sử dụng các điều kiện tham số đã xây dựng và thiết kế, tự động trích xuất định mức vật tư, bản vẽ sản xuất. V. Ý nghĩa thực tiễn Tìm ra phương pháp thiết kế nhanh khuôn cắt đột, xuất bản vẽ, bóc tách khối lượng, định mức vật tư nhanh chóng và phù hợp với đặc thù của công ty, cắt giảm được lãng phí trong quá trình thực hiện. Nâng cao tính tự động hóa trong khâu thiết kế.. Ứng dụng tính năng tham số hóa trên phần mềm Unigrapic NX. VI. Dự kiến kết quả đạt được 01 bộ dữ liệu thiết kế tham số vỏ khuôn cắt đột trên phần mềm Unigraphic NX 10.0. Áp dụng được vào thực tế sản xuất tại công ty đang công tác, cắt giảm 1/3 thời gian thiết kế khuôn cắt đột. XII. Dàn ý nội dung Lời mở đầu Mục lục Các chữ viết tắt Danh mục các bảng, biểu Danh mục các hình vẽ và đồ thị MỞ ĐẦU MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Chương 2: XÂY DỰNG THIẾT KẾ THAM SỐ 3D KẾT CẤU KHUÔN CẮT ĐỘT TRÊN PHẦN MỀM UNIGRAPHIC NX 10.0 Chương 3: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP XUẤT BẢN VẼ 2D, BÓC TÁCH KHỐI LƯỢNG VÀ ĐỊNH MỨC VẬT TƯ TỰ ĐỘNG Chương 4: ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM VÀO SẢN XUẤT THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TÀI LIỆU THAM KHẢO 3 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về khuôn cắt đột và thiết kế kết cấu khuôn cắt đột 1.1.1. Tổng quan về khuôn cắt đột 1.1.1.1. Định nghĩa và ứng dụng của khuôn cắt đột Trong gia công chế tạo tấm kim loại, công đoạn chuẩn bị phôi rất quan trọng, đặt biệt là những chi tiết có hình dạng phức tạp được tạo hình nhờ công đoạn dập định hình. Các chi tiết biên dạng càng phức tạp (đường cong, nhiều bề mặt) thì phôi trải phẳng (chuẩn bị phôi) cũng có biên dạng phức tạp không kém. Và các loại máy cắt chuẩn bị phôi thông thường như máy cắt thép tấm, máy cưa, … không thể cắt được những biên dạng cong như mong muốn. Mặt khác, các phương pháp cắt nhiệt khác như cắt plasma, oxy – gas hay laser thì thời gian gia công lâu, chi phí lớn và tính chất vật liệu bị ảnh hưởng bởi nhiệt sinh ra trong quá trình cắt. Để đáp ứng những điều kiện trên, trong sản xuất hàng loạt, người ta thường sử dụng khuôn cắt đột trên các máy dập để làm công cụ tạo phôi phẳng. Hình 1.1: Sản phẩm cắt Khuôn cắt đột là dụng cụ để gia công cắt chi tiết kim loại tấm bằng áp lực ở “trạng thái nguội” trên các thiết bị gia công áp lực: Máy dập thủy lực, máy dập cơ khí trục khuỷu, … để tạo ra những chi tiết phôi phẳng với biên dạng theo yêu cầu với độ chính xác cao và nhanh chóng. Cắt đột thép tấm bằng khuôn đang được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, nó là phương pháp hiệu quả với loại hình sản xuất hàng loạt. Từ các linh kiện trong các thiết bị điện dân dụng hằng ngày (các chi tiết liên kết trong tủ lạnh, máy giặt, lá thép trong lõi động cơ, …), các chi tiết trong xe đạp, xe máy và ô tô như líp, bánh răng, bách khóa, ... đến các linh kiện điện tử như các rắc cắm, kết nối, … hay chi tiết chìa khóa đều được gia công cắt bằng khuôn. 4 Hình 1.2: Các chi tiết ứng dụng cắt bằng khuôn. 1.1.1.2. Phân loại khuôn cắt đột Tùy theo kích thước biên dạng và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà người ta phân loại các khuôn cắt đột khác nhau, thông thường như sau: Khuôn cắt đột vật liệu kim loại màu: đồng, nhôm,… Phân loại khuôn cắt đột theo vật liệu chi tiết cắt đột Khuôn cắt đột vật liệu thép: Thép cacbon, thép hợp kim, Khuôn cắt đột vật liệu phi kim: nhựa, polime, composite,… Khuôn cắt biên dạng Khuôn đột lỗ Khuôn cắt góc Khuôn cắt trích Khuôn cắt đột Phân loại khuôn cắt đột theo biên dạng và thứ tự gia công Khuôn cắt biên dạng – đột lỗ tích hợp Khuôn cắt đột đồng thời Khuôn cắt chia Khuôn cắt tinh Phân loại khuôn cắt đột theo phương pháp cấp phôi vật tư đầu vào Hình 1.3: Phân loại khuôn cắt đột Khuôn cắt đột băng phôi xả cuộn tự động Khuôn cắt đột băng phôi cấp bằng tay 5 1.1.1.3. Yêu cầu kỹ thuật của khuôn cắt đột Chế tạo và lắp ráp các chi tiết của khuôn đảm bảo có độ chính xác cao. Những bể mặt làm việc và tiếp xúc của các chi tiết thuộc khuôn phải có độ bóng cao. Đảm bảo đúng chế độ nhiệt luyện cho từng chi tiết để đạt được độ cứng cần thiết. Chọn vật liệu sao cho phù hợp với từng loại chi tiết của khuôn. Áp dụng triệt để các chi tiết tiêu chuẩn của khuôn. Đảm bảo độ bền, tuổi thọ của khuôn cao. Tất cả các yêu cầu trên có liên quan chặt chẽ với nhau trong quá trình chế tạo và lắp ráp, sửa chữa khuôn. Nếu một trong những yêu cầu đó không đảm bảo sẽ ảnh hưởng đến sản phẩm và tuổi thọ của khuôn. 1.1.1.4. Ưu nhược điểm khuôn cắt đột: Ưu điểm:  Khuôn cắt đột áp dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và ngành công nghiệp nói chung và nó đang ngày càng chiếm vị thế vô cùng quan trọng trong ngành công nghiệp. Các sản phẩm của ngành cơ khí gia công cắt đột có mặt ở mọi nơi trên thế giới và trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta vẫn thường gặp.  Khuôn cắt đột luôn tạo ra các sản phẩm ổn định về chất lượng và hình dạng hình học, các gia công hàng khối, hàng loạt, hàng tiêu chuẩn luôn được áp dụng tối ưu. Khi gia công người kỹ thuật sẽ tiết kiệm được thời gian của mình để dành thời gian làm cho những việc khác, đỡ phải mất đi sức lao động và tối ưu được nguyên công sản xuất. Ngoài ra việc gia công cắt đột như vậy sẽ giúp độ chính xác cao hơn, ít đi phế phẩm trong quá trình sản xuất, thúc đẩy hiệu quả kinh tế cao hơn. Nhược điểm:  Chày - cối là hai chi tiết chủ yếu của khuôn, có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng tuổi thọ, sản phẩm. Quá trình gia công chày - cối rất phức tạp và tốn kém thời gian, bảo dưỡng khuôn cũng khó khăn.  Khuôn cắt đột không gia công hầu hết các loại vật liệu mà nó chỉ gia công được những vật liệu như nhôm tấm, tôn tấm, thép tấm, nhựa tấm, phôi dạng thanh, … 6 1.1.1.5. Thiết bị sử dụng khuôn cắt đột: Để tạo ra chi tiết bằng khuôn cắt đột, cần có các thiết bị máy móc chuyên dùng để tạo ra áp lực cần thiết tác động lên phôi tấm tạo ra nguyên công cắt đứt, các thiết bị này phổ biến trong ngành cơ khí, đặc biệt trong sản xuất hàng loạt, hàng khối. Thiết bị dập tấm thường có 2 loại: máy ép trục khuỷu và máy ép thủy lực. Máy dập có thể tác dụng đơn (máy chỉ có một con trượt chính dùng để đột, cắt, tạo hình), tác dụng kép (máy có 2 con trượt: một con trượt dùng để ép phôi, con trượt kia dùng để dập sâu), ba tác dụng (ngoài 2 con trượt như máy trên còn có bộ phận đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn). Máy ép trục khuỷu Truyền động của trục khuỷu là truyền động cứng, khoảng hành trình của máy khống chế chính xác nên sản phẩm dập tấm có chất lượng cao và đồng đều. Khi động cơ quay, trục khuỷu có thể được điều khiển bằng bàn đạp, khi không làm việc con trượt ở vị trí cao nhất để dễ tháo sản phẩm và đưa phôi vào. Phần lớn các máy ép trục khuỷu đều có thể điều chỉnh hành trình của con trượt để phù hợp với kích thước của chi tiết. Ngoài ra còn có nhiều cơ cấu cấp phôi và lấy sản phẩm tự động trong sản xuất hàng loạt. Hình 1.4: Máy ép trục khuỷu. Máy ép thủy lực Khác với máy ép trục khuỷu, máy ép thủy lực có tốc độ biến dạng kim loại không đổi, không gây quá tải v.v … Máy có cấu tạo phức tạp, lực ép có trị số lớn nên dùng để chế tạo các chi tiết lớn, phức tạp, yêu cầu chất lượng cao và hay dùng trong 7 phòng thí nghiệm. Máy ép thủy lực có thể có cơ cấu dẫn động chất lỏng riêng từ máy bơm hoặc có thể dẫn chất lỏng có áp suất cao nhận được từ trạm bơm có bình trữ áp. Chất lỏng thường dùng: dầu khoáng vật, nhũ tương hay nước dưới áp suất 25400 Atm. Máy ép thủy lực thường có loại một tác dụng, hai tác dụng và ba tác dụng và có lực ép từ vài chục đến hàng nghìn tấn. 1.1.2. Thiết kế kết cấu khuôn cắt đột: Khi thiết kế khuôn cắt đột, thông tin đầu vào bao gồm: quy cách, cơ tính vật liệu sản phẩm, sản lượng, yêu cầu kỹ thuật chi tiết. Từ các thông tin này thông qua các bài toán tính toán về lực dập, lực kẹp phôi, chọn thiết bị máy dập, chiều cao tổng thể khuôn, … các kỹ sư thiết kế tiến hành xây dựng bản vẽ tổng thể về khuôn và bắt đầu triển khai hoàn thiện từng chi tiết trong khuôn. Quá trình này có sử dụng các vật tư đã tiêu chuẩn kích thước và các tiêu chuẩn thiết kế. Quy trình thiết kế khuôn cắt đột được thể hiện theo lưu đồ sau: Tiếp nhận kế hoạch Thiết kế sản phẩm (-) Duyệt thiết kế Sản phẩm (+) Thiết kế sơ bộ khuôn, ĐMVT (-) Duyệt thiết kế sơ bộ (+) Thiết kế chi tiết, xuất bản vẽ (-) Duyệt thiết kế chi tiết (+) Ban hành Hình 1.5: Quy trình thiết kế khuôn 8 1.2. Tổng quan về vấn đề và lợi ích của việc thiết kế tham số nói chung và thiết kế tham số khuôn cắt đột nói riêng: 1.2.1. Định nghĩa về thiết kế tham số Tham số là phần hằng số hay giá trị không đổi trong một phương trình, có tá dụng cụ thể hóa mối quan hệ chính xác giữa các biến số. Ví dụ trong phương trình tiêu dùng: C = C* + cY, trong đó C* và c là các tham số tham gia quyết định mối liên hệ giữa biến độc lập C và biến phụ thuộc Y. Phương trình chỉ được xác định khi chúng ta biết hết các tham số của nó Tham số trong toán học Trong toán học, sự khác nhau giữa một tham số và một đối số (argument) của một hàm là: tham số là các ký hiệu thuộc phần định nghĩa của hàm, trong khi các đối số là các ký hiệu được cung cấp cho hàm khi nó được dùng. Tham số trong xác suất Trong lý thuyết xác suất, người ta có thể nói rằng phân bố của một biến ngẫu nhiên thuộc về một họ các phân bố xác suất. Các phân bố thuộc họ đó phân biệt lẫn nhau bởi các giá trị của một số hữu hạn các tham số. Ví dụ, người ta nói về "một phân bố Poisson với giá trị trung bình λ", hay "một phân bố chuẩn với trung bình μ và phương sai σ2". Có thể dùng chuỗi mô men (trung bình, bình phương trung bình, ...) hoặc các nửa bất biến (trung bình, phương sai,...) làm các tham số cho một phân bố xác suất. Tham số trong thống kê Trong thống kê, các khái niệm khung trong lý thuyết xác suất vẫn được tôn trọng. Tuy nhiên, sự lưu ý giờ chuyển tới phép ước lượng các tham số của một phân bố dựa trên dữ liệu quan sát được hay dựa trên các giả thiết thử nghiệm trên dữ liệu này. Trong phép uớc lượng cổ điển, các tham số này được xem là "cố định nhưng chưa xác định"; ngược lại, trong phép Ước lượng Bayes chúng là các biến ngẫu nhiên với các phép phân bố riêng của chúng. Hoàn toàn có thể đưa ra các kết luật thống kê mà không có các giả thiết về một họ tham số đặc trưng của các phép phân bố xác suất. Trường hợp đó gọi là thống kê phi tham số; ngược với thống kê có tham số đã được mô tả trong phần trước. Chẳng hạn, Spearman là một phép thử phi tham số mà nó được tính dựa trên bậc (order) của dữ liệu bất chấp các giá trị hiện thời của chúng, trong đó, Pearson là một tham số thử được tính trực tiếp trên các dữ liệu và có thể dùng để suy ra một quan hệ toán học. Tham số trong thiết kế Tóm gọn lại, tham số là một giá trị, một hằng số mà thông qua đó, các biến được tạo thành thông qua các mối quan hệ thông qua một mô hình, một phương trình nào đó. 9 Trong thiết kế kỹ thuật, việc thiết kế có tính kế thừa và thiết kế lặp lại (chỉ khác nhau một vài thông số như đơn vị, tỉ lệ, …). Ví dụ, một hình chi tiết có biên dạng hình lục giác thì luôn tuân theo một biến chính là bán kính nội hoặc ngoại tiếp với lục giác đó. Tương ứng với 1 giá trị bán kính sẽ cho được một biên dạng lục giác cụ thể. Do đó khi thiết kế các biên dạng lục giác, người ta sẽ có xu hướng quy đổi về kích thước bán kính đường tròn nội/ ngoại tiếp nói trên. Việc quy đổi về một hay một số biến trong thiết kế mà các biến còn lại có mối quan hệ nào đó thông qua các biến quy đổi này được gọi là Tham số thiết kế. Thiết kế tham số là một quá trình dựa trên tư duy thuật toán cho phép biểu hiện các tham số và quy tắc, cùng nhau, xác định, mã hóa và làm rõ mối quan hệ giữa ý định thiết kế và quá trình thiết kế. Quy trình thiết kế tham số là một quy trình thiết kế sử dụng các kỹ thuật mô hình tham số mới nhất để thiết lập hình dạng cấu trúc của dự án, xác định dạng cấu trúc và các thành viên kết cấu, đề xuất các tùy chọn hình thức cấu trúc khác nhau, lặp lại các tùy chọn thiết kế kết cấu này với kiến trúc sư và khách hàng và hoàn thiện các tùy chọn thiết kế. Mô hình tham số là một quá trình mô hình hóa với khả năng thay đổi hình dạng của mô hình ngay khi giá trị kích thước được sửa đổi. Mô hình tham số được phát minh đầu tiên bởi Rhino, đây là một phần mềm thiết kế 3D được phát triển từ AutoCAD. Ưu điểm chính của mô hình tham số là khi thiết lập mô hình hình học 3D, hình dạng của mô hình có thể được thay đổi ngay khi các tham số như kích thước hoặc độ cong được sửa đổi; do đó, không cần phải vẽ lại mô hình bất cứ khi nào nó cần thay đổi. Điều này giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian cho các kỹ sư, đặc biệt là trong giai đoạn thiết kế phác thảo. Tham số trên thế giới: Hiện nay thì trên thế giới việc áp dụng tham số vào thiết kế, đời sống rất là nhiều, … các công nghệ hiện nay điều áp dụng tham số, ví dụ các phần mềm thiết kế bằng tham số, các công nghệ máy móc thế hệ 4.0 áp dụng tham số. Đã có nhiều nghiên cứu tham số liên quan đến CAD/CAM thiết kế cơ khí như: Parametric design of a car audio based on con®guration design method (in Korean); Feng Fu, in Design and Analysis of Tall and Complex Structures, 2018, … Công nghệ tham số tạo cho CAD các ưu điểm sau:  Giúp kỹ sư hình thành và thể hiện ý tưởng thiết kế đúng theo quy luật tự nhiên của quá trình tư duy: từ đi phác thảo ý đồ đến chính xác hóa mô hình rồi mới xuất tài liệu thiết kế. 10  Làm cho quá trình thiết kế được mềm dẻo, linh hoạt. Các sản phẩm thiết kế có thể được sửa đổi một cách dễ dàng, trong bất cứ giai đoạn nào.  Dễ kế thừa các kết quả thiết kế đã có. Nhờ công nghệ này mà người dùng có thể tạo các thư viện các chi tiết hoặc kết cấu máy cho riêng mình và sử dụng chúng một cách hiệu quả.  Giữ mối liên kết giữa mô hình và tài liệu thiết kế. Ứng dụng thiết kế tham số ở Việt Nam: Thiết kế tham số ở Việt Nam cũng mới phát triển gần đây, nhiều công ty đầu tư phần mềm máy móc thiết kế hiện đại trên thế giới. Những công ty ô tô, sản xuất, … ở Việt Nam luôn cập nhật những phần mềm mới tiên tiến giúp tăng năng suất công việc thiết kế, sản xuất, … Ở Việt Nam có nhiều công ty ứng dụng thiết kế tham số, điển hình như công ty C.B.S Việt Nam là đối tác quan trọng của nhiều khách hàng lớn từ Nhật Bản: MHPSENG; MHIEC; MHI-PEC của tập đoàn công nghiệp nặng MITSUBISHI. EN&M của tập đoàn KOBELCO, MENIX, YONDENKO, đã áp dụng phương pháp thiết kế tham số tự động trong Creo Parametric, hoặc trong SolidWorks thiết kế tham số trong Module SolidWorks API, … Hình 1.6: Một số ví dụ về tham số trong thiết kế Công ty Cổ phần Ô tô Chu Lai - Trường Hải đã áp dụng phần mềm công nghệ vào việc thiết kế các chi tiết máy móc trong ngành Ô Tô từ rất sớm, giúp việc thiết kế mô phỏng chính xác hơn, tăng năng suất thiết kế, đảm bảo tính chính xác ngày càng khắt khe của thế giới. Trong đó thiết kế dùng các phần mềm CAD/CAM/CNC như CATIA, NX, … được đẩy mạnh nhằm tăng tính số hóa thiết kế tham số trở nên nhanh gọn và chính xác hơn. Tuy phát triển nhưng đa số là các công ty lớn sử dụng, học tập và áp dụng. Những công ty xí nghiệp nhỏ thì việc áp dụng còn chậm, phương thức đào tạo còn rời rạc thiếu hiệu quả. Hiện nay với sự phát triển của thế giới cũng như ở Việt Nam thì việc nâng cao thiết kế tham số là điều cần thiết. Ngoài thiết kế tham số trong lĩnh vực cơ khí thì trong lĩnh vực kiến trúc cũng rất phát triển, các công trình tòa nhà cao tầng được áp dụng một cách có khoa học để dề 11 dàng biến đổi, phát triển hết tiềm năng vẻ đẹp của các công trình, tốc độ xây dựng ngày càng nhanh chóng, tốn ít chi phí, hiệu quả lại cao, … Thiết kế tham số trong khuôn mẫu: Trong lĩnh vực khuôn mẫu, đặc biệt là khuôn dập, nghiên cứu thiết kế tham số cũng đã có những công bố ứng dụng, chủ yếu là các loại khuôn dập vuốt cỡ lớn như nghiên cứu tham số thân vỏ khuôn dập vuốt thân đúc [7] (là những đối tượng đã có những thống nhất chung (tiêu chuẩn toàn cầu) nhưng vẫn chỉ còn nằm trên mô hình thiết kế phục vụ một dự án giáo dục đại học của chính phủ Arap Saudi hay một ví dụ khác là một nghiên cứu của trường đại học Khoa học và Công nghệ Quốc Gia Cao Hùng – Đài Loan[8] công bố năm 2008 về thiết kế tự động khuôn dập vuốt nắp capo sau xe ô tô du lịch trên phần mềm CATIA. Hiện nay việc áp dụng thiết kế tham số trong ngành khuôn mẫu cũng đang rất phát triển. Ví dụ như tạo ra các thư viện tiêu chuẩn vỏ khuôn, tiêu chuẩn chi tiết khuôn, … được áp dụng nhanh chóng, chỉ cần thay đổi thông số đầu vào về kích thước vỏ khuôn, chi tiết thì phần mềm tự động sẽ thiết lập ra chi tiết vỏ khuôn, chi tiết mới . Tất cả các phần mềm về khuôn mẫu điều có Module về thư viện như vậy, ngoài ra chúng ta có thể tạo thêm thư viện cho riêng mình. Quá trình mô phỏng (CAD/CAE) hoạt động kết cấu khuôn trong phần mềm được áp dụng nhanh chóng tiện lợi, bằng cách thay đổi các tham số đầu vào để xem kết quả mô phỏng (gần giống kết quả thực tế). Hiện nay đối với một số chi tiết nhựa cở lớn trong ô tô thì việc mô phỏng xem trước kết quả là hết sức cần thiết để tránh tổn hao chi phí sau này, biết trước các vấn đề xảy ra trước tìm phương án khắc phục ngày từ đầu. Hình 1.7: Ví dụ về tham số trong khuôn mẫu Trong gia công CNC, các tham số đầu vào, chế độ cắt, tham số kết xuất chương trình gia công cho từng máy được xây dựng và tiêu chuẩn hóa. Việc thay đổi tham số để cho ra kết quả phù hợp với từng loại máy CNC là rất quan trọng. Hoặc trong việc báo giá khuôn, mỗi sản phẩm có một tham số đầu vào khác nhau nên khi thay đổi một tham số nào đó thì thông tin báo giá khuôn thay đổi theo một cách nhanh chóng đáp ứng thời gian của khách hàng mà còn đem lại sự chính xác trong việc báo giá có lợi nhuận. 12 1.2.2. Lợi ích trong thiết kế tham số khuôn cắt đột. Từ những định nghĩa tổng quan về khuôn cắt đột nói trên, rất dễ dàng nhận ra rằng về mặt kết cấu của các khuôn khác nhau đều giống nhau về cơ cấu vận hành, về mô hình tạo hình sản phẩm, do đó, việc tham số thiết kế là điều hoàn toàn có thể nếu có những giới hạn về các mối quan hệ giữa những biến số trong thiết kế khuôn cắt đột. Vậy, lợi ích của việc thiết kế tham số khuôn cắt đột là gì? Giảm thời gian thiết kế. Giảm sai sót trong quá trình triển khai thiết kế chi tiết. Việc tham số thiết kế khuôn cắt đột sẽ tạo được mô hình khuôn 3D trên phần mềm hoàn toàn tự động từ một vài thông số ban đầu đưa vào. Hoàn thiện tới 90% kết cấu chi tiết, tức là thời gian thiết kế có thể giảm tới 90% so với một định mức thiết kế ban đầu theo quy trình được thể hiện ở nội dung phần 1.1. Do yếu tố thiết kế tự động theo tham số như trên, kỹ sư thiết kế sẽ có thêm thời gian để thực hiện các phương pháp phân tích sự ảnh hưởng của các sai lỗi (FMEAFailure Modes Effects Analysis), tăng cường kiểm tra sau thiết kế giúp giảm sai sót mà vẫn đảm bảo hoặc vượt thời gian yêu cầu đề ra. Tiêu chuẩn hóa được kết cấu, không phụ thuộc vào tay nghề kỹ sư: Việc tham số hóa thiết kế khuôn cắt đột cũng có nghĩa các thông số thiết kế được định nghĩa lại về mặt giá trị, và tạo ra các mối quan hệ giữa các biến số. Từ đó, kết cấu khuôn cắt đột được tiêu chuẩn. Việc này có ý nghĩa rằng, dù kỹ sư có kinh nghiệm hay chưa có kinh nghiệm đều có thể tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật và hoàn toàn giống nhau về mặt cấu tạo cũng như quy trình chế tạo. Giúp các kỹ sư thuận lợi hơn trong quá trình thực hiện công việc cũng như trao dồi kỹ năng nghề nghiệp. Tạo nền tảng thuận lợi cho gia công chế tạo và tồn kho vật tư. Việc thiết kế giống nhau về mặt kết cấu, mô hình sẽ làm giảm được các thời gian chuẩn bị cho hoạt động gia công chế tạo rất lớn. Giúp chủ động được trong việc dự trữ tồn kho vật tư gia công, công cụ dụng cụ chế tạo. Đặc biệt là chủ động được nguồn vật tư tiêu chuẩn Đáp ứng hiệu quả sản xuất kinh doanh trong thời gian ngắn. 1.2.3. Giới hạn tham số khuôn cắt đột ở mức độ đề tài: Trong khuôn cắt đột có rất nhiều loại tùy theo nguyên công, cách tạo hình và khả năng công nghệ tạo hình như đề cập ở phần 1.1 Tổng quan về thiết kế khuôn cắt đột. Để thuận lợi cho kết quả thực hiện đề tài và có hướng phát triển cho đề tài cũng như hạn chế phát sinh các yếu tố làm bài toán trở nên phức tạp, vấn đề tham số được giới hạn lại trong phạm vi: 13 - Khuôn cắt biên dạng (một bước) Chi tiết điển hình cần cắt biên dạng Hình 1.8: Mô tả khuôn cắt đột 1 bước - Khuôn đột lỗ cắt hình tích hợp (03 bước) (cắt đột liên hợp). Chi tiết điển hình đột lỗ cắt biên dạng Hình 1.9: Mô tả trường hợp khuôn cắt đột 3 bước