Tài liệu Bài giảng hệ thống sản xuất linh hoạt chương 4 - ts. trần đức tăng (hv kỹ thuật quân sự)

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA HÀNG KHÔNG VŨ TRỤ BÀI GiẢNG MÔN HỌC HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT TS. Trần ðức Tăng Bộ môn CNTB & HKVT ðiện thoại: 0973 991486 Email: [email protected] Chương 4: CAD/CAM/CAE trong CIM 1. Vai trò của máy tính trong SX hiện ñại 2. Các chức năng của CAD/CAM/CAE Nội dung 3. Những công nghệ mới trong CAD 4. Giải pháp CN mới trong CAD/CAM/CAE TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 1 1. Vai trß cña m¸y tÝnh trong s¶n xuÊt hiÖn ®¹i 1.1 C¸c c«ng cô thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt cã trî gióp cña m¸y tÝnh
ThiÕt kÕ lµ qu¸ tr×nh h×nh dung, tÝnh to¸n, t¹o dùng m« h×nh, thö nghiÖm,... ®Ó cuèi cïng ®−a ra mét ®Æc t¶ vÒ s¶n phÈm x¸c ®Þnh. Dùa vµo b¶n ®Æc t¶ ®ã, ng−êi ta cã thÓ chÕ t¹o ra s¶n phÈm theo ®óng yªu cÇu ®Æt ra.
Néi dung vµ tr×nh tù cña qu¸ tr×nh thiÕt kÕ kh«ng cã g× thay ®æi so víi tr−íc ®©y, nh−ng viÖc øng dông m¸y tÝnh nh− mét c«ng cô ®· lµm nªn mét cuéc c¸ch m¹ng vÒ ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh vµ mang l¹i hiÖu qu¶ to lín kh«ng chØ cho b¶n th©n qu¸ tr×nh thiÕt kÕ mµ cßn cho c¶ c¸c giai ®o¹n tiÕp theo. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT
ThiÕt kÕ mét s¶n phÈm nh»m tho¶ m·n nhu cÇu cña mét c¸ nh©n, mét nhãm ng−êi hay cña céng ®ång. V× vËy ng−êi thiÕt kÕ ph¶i biÕt râ nh÷ng yªu cÇu ®èi víi s¶n phÈm t−¬ng lai.
Trong kü thuËt, th−êng c¸c yªu cÇu ®ã ®−îc thÓ hiÖn mét c¸ch ®Þnh l−îng b»ng mét bé c¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt b¾t buéc, vµ c¸c th«ng sè t−¬ng øng cña s¶n phÈm thiÕt kÕ ph¶i tho¶ m·n (b»ng hoÆc tèt h¬n) c¸c ®iÒu kiÖn ®ã.
Trªn thùc tÕ th−êng tån t¹i kh«ng chØ mét mµ mét sè ph−¬ng ¸n cã thÓ tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt ®Æt ra. V× vËy, ng−êi thiÕt kÕ ph¶i c©n nh¾c c¸c yÕu tè kü thuËt, kinh tÕ, x· héi liªn quan ®Õn mua s¾m vµ sö dông s¶n phÈm ®Ó chän ph−¬ng ¸n tèt nhÊt. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 2
Chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ lµ mét bµi to¸n phøc t¹p, kh«ng ph¶i lóc nµo còng t−êng minh. V× vËy, ng−êi thiÕt kÕ ph¶i cã ®ñ kinh nghiÖm ®Ó cã thÓ ®−a ra quyÕt ®Þnh chÝnh x¸c.
Theo truyÒn thèng, qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ®−îc b¾t ®Çu vµ ®−îc thùc hiÖn chñ yÕu nhê c¸c kü s− thiÕt kÕ cïng c¸c nh©n viªn can vÏ. Hä cã nhiÖm vô ®−a ra tµi liÖu thiÕt kÕ (gåm thuyÕt minh, m« t¶, b¶n vÏ, m« h×nh,...) cña s¶n phÈm.
C¸c kü s− s¶n xuÊt c¨n cø vµo c¸c tµi liÖu thiÕt kÕ ®Ó chÕ t¹o ra s¶n phÈm. Mét sè ®iÒu kiÖn kü thuËt, nh− kÝch th−íc vµ dung sai kÝch th−íc, ®iÒu kiÖn l¾p r¸p, vËt liÖu,... cã thÓ ®−îc bæ sung hoÆc hiÖu chØnh trong giai ®o¹n s¶n xuÊt nµy. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT
Sau mçi lÇn hiÖu chØnh, cÇn tiÕn hµnh ph©n tÝch, kiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña s¶n phÈm, vÝ dô c«ng suÊt, ®é bÒn vµ ®é æn ®Þnh,... Cã tr−êng hîp thËm chÝ ph¶i xem xÐt l¹i c¶ tÝnh hîp lý cña c¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt ®Æt ra ban ®Çu.
ThiÕt kÕ lµ mét qu¸ tr×nh t−¬ng t¸c gi÷a c¸c bé phËn: tiÕp thÞ, thiÕt kÕ, s¶n xuÊt TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 3 C¸c b−íc cña qu¸ tr×nh thiÕt kÕ vµ kh¶ n¨ng trî gióp cña m¸y tÝnh TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT Ph©n tÝch nhiÖm vô thiÕt kÕ
§©y lµ b−íc rÊt quan träng: ng−êi thiÕt kÕ tiÕp cËn ®èi t−îng thiÕt kÕ, tiÕp nhËn c¸c th«ng tin thÞ tr−êng, ph©n tÝch c¸c khÝa c¹nh kinh tÕ, kü thuËt cña s¶n phÈm, ph¶n biÖn tÝnh hîp lý trong yªu cÇu cña kh¸ch hµng,.. lùa chän vµ tËp trung vµo nh÷ng th«ng sè quan träng nhÊt.
Khi ph©n tÝch nhiÖm vô thiÕt kÕ, ng−êi thiÕt kÕ ph¶i lµm râ nh÷ng vÊn ®Ò sau: - Môc tiªu chÝnh cña s¶n phÈm, ®èi t−îng vµ ph¹m vi phôc vô. - C¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt cÇn ®¹t ®−îc. - C¸c chØ tiªu kiÓm tra, ®¸nh gi¸ s¶n phÈm. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 4 ThiÕt kÕ s¬ bé
Trªn c¬ së nhiÖm vô thiÕt kÕ, th«ng tin vÒ c¸c s¶n phÈm t−¬ng tù vµ b»ng kinh nghiÖm, kiÕn thøc cña m×nh, ng−êi thiÕt kÕ h×nh dung ra diÖn m¹o ban ®Çu cña s¶n phÈm.
§Ó kiÓm tra kh¶ n¨ng ®¸p øng c¸c yªu cÇu chÝnh cña s¶n phÈm, ng−êi thiÕt kÕ cã thÓ t¹o ra m« h×nh thö nghiÖm. Th−êng th× c¸c s¶n phÈm hoÆc c¸c b¶n thiÕt kÕ ®· cã lµ nh÷ng t− liÖu tham kh¶o rÊt tèt cho thiÕt kÕ s¬ bé.
C¸c nhµ s¶n xuÊt cã truyÒn thèng l©u ®êi th−êng cã s½n d÷ liÖu d−íi d¹ng c¸c cataloge, th− viÖn, tiªu chuÈn ®Ó mét mÆt ®¶m b¶o tÝnh thèng nhÊt gi÷a c¸c s¶n phÈm cña cïng h·ng, mÆt kh¸c gióp cho ng−êi thiÕt kÕ tr¶i qua giai ®o¹n nµy mét c¸ch nhanh chãng vµ cã chÊt l−îng. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT
C¸c s¶n phÈm phøc t¹p th−êng ®−îc chia thµnh c¸c m« ®un. NÕu cã nhiÒu m« ®un ®· ®−îc tiªu chuÈn ho¸ th× qu¸ tr×nh thiÕt kÕ s¬ bé sÏ rÊt ®¬n gi¶n, chØ lµ chän vµ tÝch hîp c¸c m« ®un TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 5 ThiÕt kÕ kü thuËt
B−íc nµy cßn ®−îc gäi lµ tæng hîp, trong ®ã c¸c khÝa c¹nh kü thuËt, c¸c c¬ cÊu,... ®−îc tÝnh to¸n, s¾p xÕp, nèi ghÐp thµnh hÖ thèng.
Néi dung cña b−íc nµy gåm: - TÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¸c côm chÝnh. - TÝnh to¸n l¹i c¸c th«ng sè kü thuËt. - TÝnh to¸n c¸c yÕu tè kinh tÕ, m«i tr−êng, x· héi cña s¶n phÈm,...
§©y lµ giai ®o¹n phøc t¹p, tèn c«ng nhÊt cña qu¸ tr×nh thiÕt kÕ vµ th−êng do nhiÒu nhãm kü s− thuéc c¸c chuyªn ngµnh kh¸c nhau thùc hiÖn. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT Ph©n tÝch, thö nghiÖm
B−íc nµy cã nhiÖm vô thö nghiÖm c¸c th«ng sè kü thuËt cña s¶n phÈm theo ®iÒu kiÖn ®Çu vµo.
C¸c c«ng cô ph©n tÝch (øng suÊt, dao ®éng, nhiÖt,...) ®−îc sö dông chñ yÕu vµo giai ®o¹n nµy, ®Ó kiÓm tra toµn bé thiÕt bÞ hay tõng côm, tõng chi tiÕt,...
Mét sè néi dung ph©n tÝch cã thÓ ®−îc thùc hiÖn ngay trong khi thiÕt kÕ kü thuËt. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 6 Hoµn thiÖn thiÕt kÕ
NÕu mäi viÖc kiÓm tra, ph©n tÝch, thö nghiÖm ®· ®−îc hoµn thµnh vµ chøng tá s¶n phÈm ®· tho¶ m·n c¸c yªu cÇu ®Æt ra th× tiÕn hµnh c¸c néi dung hoµn thiÖn thiÕt kÕ: - Hoµn thiÖn vÒ kiÓu d¸ng, kÝch th−íc, mµu s¾c, giao diÖn ®iÒu khiÓn, tiÖn nghi sö dông, tÝnh ergonomics (nh©n tr¾c häc), m«i tr−êng,... - T¹o ra c¸c tµi liÖu thiÕt kÕ. §èi víi c¸c s¶n phÈm quan träng hoÆc míi thiÕt kÕ lÇn ®Çu, ng−êi ta cã thÓ t¹o ra c¸c m« h×nh thùc hoÆc chÕ t¹o mét hoÆc nhiÒu lÇn c¸c mÉu thö. Bé tµi liÖu, m« h×nh, s¶n phÈm chÕ thö,... chÝnh lµ s¶n phÈm cuèi cïng cña qu¸ tr×nh thiÕt kÕ. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT
Sau b−íc nµy, mäi viÖc thiÕt kÕ vÒ c¬ b¶n ®· hoµn tÊt, cã thÓ chuyÓn giao s¶n phÈm thiÕt kÕ cho s¶n xuÊt.
M¸y tÝnh, víi kh¶ n¨ng tÝnh to¸n, hiÓn thÞ ®å ho¹, ho¹t h×nh vµ c¸c c«ng cô ®a ph−¬ng tiÖn cã thÓ trî gióp mäi giai ®o¹n thiÕt kÕ. TËp hîp c¸c c«ng cô trî gióp thiÕt kÕ nhê m¸y tÝnh vµ sù t−¬ng t¸c gi÷a chóng ®−îc gäi chung lµ CAD. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 7 2. C¸c chøc n¨ng cña CAD/CAM/CAE 2.1 Chøc n¨ng vÏ T¹o b¶n vÏ kü thuËt vÉn lµ chøc n¨ng kh«ng thÓ thiÕu ®−îc cña CAD. C¸c phÇn mÒm CAD hiÖn ®¹i cã 2 c«ng cô gióp t¹o ra c¸c b¶n vÏ kü thuËt. 2.1.1 Dïng chøc n¨ng Draft - Draft lµ chøc n¨ng c¬ b¶n cña c¸c phÇn mÒm vÏ (nh− AutoCAD vµ c¸c phÇn mÒm CAD 2D). - §èi t−îng c¬ b¶n dïng trong c¸c phÇn mÒm nµy lµ c¸c ®èi t−îng h×nh häc ®¬n (®iÓm, ®−êng th¼ng, cung trßn, ®−êng trßn, elip,...) vµ c¸c ®èi t−îng phøc hîp (®a tuyÕn, ®a gi¸c,...), c¸c ®−êng kÝch th−íc, c¸c ký hiÖu (®é nh¸m, mèi hµn,...), ch÷ (text), mÉu t« (Hatch),... TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT - Tõ c¸c ®èi t−îng c¬ b¶n nµy, ng−êi ta t¹o ra c¸c b¶n vÏ (Drawing) t−¬ng tù nh− dïng bót ch×, th−íc kÎ.
Kh¸c víi c«ng cô vÏ thñ c«ng, c¸c phÇn mÒm Draft cã c¸c tiÖn Ých, gióp cho viÖc vÏ ®−îc nhanh chãng, chÝnh x¸c h¬n: - HÖ thèng l−íi vµ c¸c c«ng cô truy b¾t ®iÓm, gióp t¹o lËp c¸c quan hÖ h×nh häc (song song, vu«ng gãc, c¾t nhau, qua t©m,...) ®−îc dÔ dµng. - Chøc n¨ng copy, xo¸, di chuyÓn, phãng to, thu nhá c¸c ®èi t−îng, trî gióp viÖc chØnh söa b¶n vÏ. - Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn mµn h×nh (thu phãng, xª dÞch, quay,...) phôc vô viÖc quan s¸t c¸c ®èi t−îng. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 8 - Th− viÖn c¸c ®èi t−îng (c¸c ký hiÖu ®Æc biÖt, c¸c chi tiÕt dïng chung (æ l¨n, chèt, chi tiÕt kÑp,...). - C¸c macro ®Ó vÏ nhanh c¸c ®èi t−îng th«ng dông (chi tiÕt kÑp, trôc, b¸nh r¨ng,...) hoÆc ghi kÝch th−íc tù ®éng, tra vµ ®iÒn dung sai vµo b¶n vÏ.
PhÇn lín c¸c phÇn mÒm draft cung cÊp giao diÖn lËp tr×nh vµ m«i tr−êng më, cho phÐp lËp tr×nh b»ng c¸c ng«n ng÷ bËc cao ®Ó tù ®éng qu¸ tr×nh vÏ hoÆc më réng chøc n¨ng theo ý muèn cña ng−êi dïng. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT
Hoµn toµn t−¬ng tù chøc n¨ng vÏ trong c¸c phÇn mÒm draft, c«ng cô sketch (Sketcher) cña c¸c phÇn mÒm CAD 3D cã thÓ ®−îc dïng ®Ó trùc tiÕp t¹o lËp b¶n vÏ. - Sketcher lµ c«ng cô ph¸c th¶o, cã nhiÖm vô chÝnh lµ t¹o ra c¸c Profile 2D hoÆc 3D ®Ó tõ ®ã h×nh thµnh c¸c m« h×nh vËt ®Æc (Solid) hoÆc bÒ mÆt (Surface). - Do kÕ thõa ®−îc c«ng cô vÏ cña c¸c phÇn mÒm Draft, ®−îc bæ sung c«ng cô tham sè ho¸, Sketcher cña CAD hiÖn ®¹i trë thµnh c«ng cô vÏ m¹nh vµ linh ho¹t ®Ó t¹o ra c¸c b¶n vÏ kü thuËt. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 9 2.1.2 T¹o b¶n vÏ tõ m« h×nh
Trong CAD hiÖn ®¹i, b¶n vÏ lµ sù biÓu hiÖn b»ng ng«n ng÷ kü thuËt cña m« h×nh. V× vËy, c¸ch th«ng th−êng nhÊt ®Ó t¹o b¶n vÏ lµ xuÊt trùc tiÕp c¸c h×nh chiÕu, h×nh c¾t tõ m« h×nh. M« h×nh vµ b¶n vÏ trong CAD TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT
V× vËy, ngoµi c¸ch gäi th«ng th−êng (Draw), b¶n vÏ cßn cã tªn kh¸c, lµ "Lay-Out".
Tõ mét m« h×nh cã thÓ t¹o nhanh chãng mét hay nhiÒu b¶n vÏ, nhiÒu h×nh chiÕu kh¸c nhau.
Gi÷a m« h×nh vµ c¸c b¶n vÏ ®−îc t¹o tõ ®ã cã mèi liªn hÖ qua l¹i. Mçi thay ®æi tõ m« h×nh sÏ ®−îc tù ®éng cËp nhËt sang b¶n vÏ vµ ng−îc l¹i. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 10 2.2 Chøc n¨ng t¹o m« h×nh
Víi c¸c hÖ CAD hiÖn ®¹i, m«i tr−êng lµm viÖc chñ yÕu cña kü s− thiÕt kÕ kh«ng ph¶i b¶n vÏ (Drawing) mµ lµ m« h×nh (Model)
B¶n vÏ ®óng lµ ng«n ng÷ cña ng−êi kü s−, nh−ng nã chøa c¸c h×nh chiÕu, h×nh c¾t, kÝch th−íc, c¸c chó gi¶i víi nh÷ng quy −íc mµ chØ ng−êi kü s− míi hiÓu ®−îc vµ chØ dïng ®Ó cho con ng−êi l−u tr÷ hoÆc trao ®æi th«ng tin víi nhau.
B¶n vÏ lµ mét tµi liÖu "chÕt". Cßn víi m« h×nh, chóng ta cã thÓ "th¸o", "l¾p", "quan s¸t" tõ c¸c gãc ®é, cù ly kh¸c nhau; cã thÓ tra khèi l−îng, thÓ tÝch cña c¸c chi tiÕt hoÆc côm chi tiÕt; cã thÓ "vËn hµnh" nã ®Ó kh¶o s¸t ®éng häc, ®éng lùc häc cña c¸c c¬ cÊu; cã thÓ tÝnh øng suÊt vµ biÕn d¹ng cña c¸c chi tiÕt,... TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT
M« h×nh ®−îc dïng nh− ®èi t−îng chÝnh vµ chøc n¨ng t¹o m« h×nh lµ chøc n¨ng chÝnh trong c¸c phÇn mÒm CAD hiÖn ®¹i.
C¸c phÇn mÒm CAD hiÖn ®¹i dïng 3 lo¹i m« h×nh: - M« h×nh khung d©y (Wireframe model) dïng l−íi c¸c ®−êng th¼ng vµ ®−êng cong ®Ó m« t¶ vËt thÓ 3D. + §©y lµ d¹ng m« h×nh ®¬n gi¶n nhÊt, ®ßi hái dung l−îng m¸y tÝnh nhá, hiÓn thÞ nhanh. + Nh−îc ®iÓm cña m« h×nh khung d©y lµ kh«ng thÓ hiÖn râ c¸c bÒ mÆt nªn khã h×nh dung vËt thÓ. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 11 - M« h×nh bÒ mÆt (Surface Model), vËt thÓ ®−îc biÓu diÔn b»ng tËp hîp c¸c bÒ mÆt (ph¼ng hay kh«ng gian) cã mµu s¾c. Mét vËt ®Æc ®−îc biÓu diÔn b»ng mét kh«ng gian rçng, kÝn, bÞ giíi h¹n bëi c¸c bÒ mÆt. + M« h×nh bÒ mÆt cã thÓ ®−îc t¹o ra b»ng hai c¸ch: cho mét ®−êng cong "quÐt" theo mét ®−êng cong kh¸c hoÆc ®−îc ghÐp tõ c¸c bÒ mÆt c¬ b¶n. + Do dÔ t¹o, dÔ hiÖu chØnh, m« h×nh bÒ mÆt cho phÐp t¹o ra c¸c mÆt cong phøc t¹p. Tõ m« h×nh bÒ mÆt dÔ dµng t¹o ra quü ®¹o gia c«ng cho c¸c m¸y CNC. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT - M« h×nh vËt thÓ ®Æc (Solid Model) lµ d¹ng m« h×nh hoµn chØnh nhÊt, kh«ng chØ cho phÐp h×nh dung vËt thÓ trong kh«ng gian thùc mµ cßn cã thÓ biÓu diÔn c¸c tÝnh chÊt vËt lý, nh− khèi l−îng, to¹ ®é träng t©m, momen qu¸n tÝnh,... + M« h×nh solid cã thÓ ®−îc c¾t, bæ ®Ó thÓ hiÖn vËt liÖu bªn trong. + Cã thÓ t¹o m« h×nh solid b»ng 2 c¸ch: ghÐp tõ c¸c khèi c¬ së b»ng phÐp hîp (Union), trõ (Subtraction) vµ giao (Intersection) hoÆc cho mét bÒ mÆt chuyÓn ®éng trong kh«ng gian.
Ba d¹ng m« h×nh trªn cã thÓ t−¬ng t¸c, trao ®æi cho nhau. V× vËy, trong thiÕt kÕ th−êng kÕt hîp c¶ 3 d¹ng m« h×nh trªn. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 12 2.3 Chøc n¨ng ph©n tÝch
Lµ chøc n¨ng tÝnh to¸n ®éng häc, ®éng lùc häc, nhiÖt, øng suÊt, biÕn d¹ng,... cña c¸c chi tiÕt, c¬ cÊu, thiÕt bÞ vµ hÖ thèng.
C¸c c«ng cô tÝnh to¸n, ph©n tÝch trªn xuÊt hiÖn ®éc lËp víi CAD, nh−ng ®· ®−îc tÝch hîp vµo CAD ®Ó tËn dông kh¶ n¨ng ®å ho¹ kü thuËt ngµy cµng m¹nh cña nã. Sù tÝch hîp c¸c chøc n¨ng ph©n tÝch vµo CAD lµm xuÊt hiÖn mét thuËt ng÷ míi: CAE (Computer Aided Engineering)
Nhê CAE, chóng ta cã thÓ t¹o vµ kh¶o s¸t c¸c ®èi t−îng vµ qu¸ tr×nh mét c¸ch trùc quan. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT M« pháng ®éng lùc häc TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 13
Chøc n¨ng n÷a cã trong hÇu hÕt c¸c phÇn mÒm CAD lµ tÝnh to¸n c¬ häc vµ nhiÖt nhê ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n (FiniteElement Analysis - FEA).
ViÖc tÝch hîp FEA vµo CAD cho phÐp t¹o m« h×nh ®èi t−îng, ®Æt t¶i träng, ®Æt c¸c ®iÒu kiÖn rµng buéc mét c¸ch trùc quan ngay trªn m« h×nh. Mäi viÖc chia l−íi, tÝnh to¸n, hiÓn thÞ do phÇn mÒm thùc hiÖn tù ®éng. KÕt qu¶ ph©n tÝch ®−îc xuÊt ra, hiÓn thÞ ngay trªn m« h×nh gèc, cho biÕt sù ph©n bè t¶i träng, biÕn d¹ng vµ vÞ trÝ nguy hiÓm. §ã lµ m«i tr−êng t−¬ng t¸c, cho phÐp söa ®æi - tÝnh to¸n - tèi −u c¸c th«ng sè kü thuËt. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT C¶i tiÕn kÕt cÊu nhê FEA TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 14
PhÇn lín hÖ CAD cã chøc n¨ng tÝnh to¸n c¸c bé truyÒn c¬ khÝ th«ng dông, nh− b¸nh r¨ng, xÝch, ®ai, cam,... kÌm theo th− viÖn chi tiÕt tiªu chuÈn, nh− æ l¨n, vßng bÝt, trôc, chi tiÕt kÑp chÆt,.. Th− viÖn c¸c chi tiÕt tiªu chuÈn ®−îc tÝch hîp trong Inventor TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT C¸c chi tiÕt víi kÝch th−íc x¸c ®Þnh ®−îc chän tõ th− viÖn, sau ®ã ®Æt vµo m« h×nh l¾p r¸p. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 15
Sù kÕt hîp gi÷a c¬ së d÷ liÖu víi m« h×nh tham sè cña CAD t¹o ra mét th− viÖn th«ng minh (Knowledge), cho phÐp thiÕt kÕ "tõ trªn xuèng (Top Down), phï hîp víi ph−¬ng ph¸p t− duy cña kü s− thiÕt kÕ.
KÕt cÊu l¾p r¸p ®−îc ph¸c th¶o d¹ng s¬ ®å, sau ®ã qu¸ tr×nh ®−îc hiÖn thùc ho¸ trong m«i tr−êng solid 3D. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT ThiÕt kÕ côm truyÒn ®éng trªn c¬ së th− viÖn th«ng minh TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 16
KÕt hîp c«ng cô ph©n tÝch ®éng lùc häc víi FEA cho phÐp x¸c ®Þnh kh«ng chØ sù biÕn thiªn cña lùc, momen, c«ng suÊt,... mµ c¶ øng suÊt ngay trªn m« h×nh ®éng. Dùa vµo ®ã, cã thÓ x¸c ®Þnh nhanh chãng vÞ trÝ c«ng t¸c ë tr¹ng th¸i nguy hiÓm. Ph©n tÝch ®éng lùc häc kÕt hîp víi FEA TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT
Trong CAD cã thÓ tÝch hîp c¸c m« ®un thiÕt kÕ chuyªn dïng, nh− thiÕt kÕ khu«n, thiÕt kÕ ®−êng èng, thiÕt kÕ chi tiÕt vá máng,...
CAD ®ang ph¸t triÓn nhanh chãng v× vËy cÇn kh«ng ngõng cËp nhËt th«ng tin míi. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 17 2.4 Chøc n¨ng CAM
CAM xuÊt hiÖn mét c¸ch ®éc lËp víi CAD, nh»m môc ®Ých riªng ban ®Çu lµ trî gióp lËp tr×nh cho c¸c m¸y CNC.
Xu h−íng tÝch hîp CAD/CAM n¶y sinh tõ nh÷ng n¨m 70 cña thÕ kû tr−íc ®Ó tËn dông m«i tr−êng ®å ho¹ cña CAD.
HiÖn nay phÇn lín c¸c hÖ CAD hiÖn ®¹i ®Òu cã chøc n¨ng CAM vµ trë thµnh c¸c hÖ CAD/CAM.
Chøc n¨ng CAM ®−îc h×nh thµnh trong CAD theo 2 h−íng: - H−íng thø nhÊt, c¸c nhµ s¶n xuÊt phÇn mÒm CAD bæ sung thªm chøc n¨ng CAM vµo s¶n phÈm CAD cña hä ®Ó t¹o ra c¸c phÇn mÒm CAD/CAM thèng nhÊt (Pro/Engineer, Cimatron, CATIA) TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT - H−íng thø hai, c¸c nhµ chuyªn viÕt phÇn mÒm CAM ph¸t triÓn c¸c modul CAM trªn nÒn c¸c phÇn mÒm CAD cña h·ng kh¸c. B»ng c¸ch nµy, c¸c s¶n phÈm CAD/CAM kÕ thõa ®−îc tinh hoa cña c¸c h·ng s¶n xuÊt hµng ®Çu thÕ giíi trong c¶ 2 lÜnh vùc. VÝ dô, h·ng Pathrace ®· chän c¸c phÇn mÒm CAD ®−îc −a chuéng nhÊt thÕ giíi, nh− Mechanical Desktop, Inventor, Solid Work ®Ó ph¸t triÓn phÇn mÒm EdgeCAM cña hä. KÕt qu¶ lµ sinh ra c¸c tæ hîp CAD/CAM lai (EdgeCAM for Mechanical Desktop, EdgeCAM for Inventor, EdgeCAM for Solid Work). TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 18 3. Nh÷ng c«ng nghÖ míi trong CAD
C¸c phÇn mÒm CAD 2D (VD. AutoCAD) buéc ng−êi dïng ph¶i nhËp chÝnh x¸c c¸c kÝch th−íc vµ c¸c quan hÖ h×nh häc gi÷a c¸c ®èi t−îng vµo b¶n vÏ. §iÒu ®ã kh«ng thÓ thùc hiÖn ®−îc khi ch−a cã b¶n thiÕt kÕ hoµn chØnh. V× vËy, chøc n¨ng vÏ dï tèt ®Õn ®©u th× còng kh«ng thÓ ®¶m b¶o cho CAD thµnh c«ng cô trî gióp thiÕt kÕ thùc sù. Muèn cã m«i tr−êng thiÕt kÕ ph¶i cã CAD 3D víi chøc n¨ng m« h×nh ho¸ vµ ph©n tÝch m¹nh víi c¸c c«ng nghÖ thiÕt kÕ míi. C¸c c«ng nghÖ nµy ®¶m b¶o cho ng−êi kü s− thiÕt kÕ theo "quy tr×nh thuËn" Ph¸c th¶o LËp m« h×nh TÝnh to¸n, ph©n tÝch KiÓm nghiÖm ChØnh söa KÕt qu¶ TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 3.1 ThiÕt kÕ theo tham sè (Parametric Design)
Víi c«ng nghÖ nµy, thay v× ph¶i vÏ chÝnh x¸c ngay tõ ®Çu, chóng ta b¾t ®Çu b»ng ph¸c th¶o, sau ®ã míi chÝnh x¸c ho¸ b»ng c¸ch g¸n kÝch th−íc vµ c¸c liªn kÕt h×nh häc cho ®èi t−îng.
Chóng ta còng cã thÓ g¸n mèi quan hÖ gi÷a c¸c kÝch th−íc (vÝ dô sù phô thuéc cña ®−êng kÝnh lç vµo chiÒu dµy moay ¬) ®Ó mçi khi thay ®æi chiÒu dµy moay ¬ th× ®−êng kÝnh tù ®éng thay ®æi theo.
C«ng nghÖ tham sè t¹o cho CAD c¸c −u ®iÓm sau: - Gióp ng−êi kü s− h×nh thµnh vµ thÓ hiÖn ý t−ëng thiÕt kÕ ®óng theo quy luËt tù nhiªn cña qu¸ tr×nh t− duy: ®i tõ ph¸c th¶o ý ®å ®Õn chÝnh x¸c ho¸ m« h×nh råi míi xuÊt tµi liÖu thiÕt kÕ. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 19 - Lµm cho qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ®−îc mÒm dÎo, linh ho¹t. C¸c s¶n phÈm thiÕt kÕ cã thÓ ®−îc söa ®æi mét c¸ch dÔ dµng, trong bÊt cø giai ®o¹n nµo. - DÔ kÕ thõa c¸c kÕt qu¶ thiÕt kÕ ®· cã. Nhê c«ng nghÖ nµy mµ ng−êi dïng cã thÓ tù t¹o c¸c th− viÖn c¸c chi tiÕt hoÆc kÕt cÊu m¸y cho riªng m×nh vµ sö dông chóng mét c¸ch hiÖu qu¶. - Gi÷ mèi liªn kÕt gi÷a m« h×nh vµ tµi liÖu thiÕt kÕ. TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 3.2 ThiÕt kÕ h−íng ®èi t−îng (Feature Based Design)
C«ng nghÖ nµy ®¸nh dÊu mét b−íc tiÕn lín trong c«ng nghÖ CAD. Thay v× lµm viÖc víi c¸c ®èi t−îng ®¬n gi¶n, nh− ®−êng th¼ng, cung trßn, kÝch th−íc,... rêi r¹c, ng−êi dïng lµm viÖc trùc tiÕp víi c¸c bÒ mÆt (trô, ren, r·nh then), víi c¸c chi tiÕt vµ côm l¾p r¸p. Nhê vËy cã thÓ t¹o c¸c mèi ghÐp, c¸c khíp, cÆp truyÒn ®éng nh− trong thÕ giíi thùc. Qu¶n lý m« h×nh theo ®èi t−îng TS. Trần ðức Tăng – Khoa HKVT 20