NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI NÂNG CAO KHẢ NĂNG THIÉT KÉ Tự ĐỘNG BẰNG TÍCH HỢP LẬP TRÌNH VISUAL BASIC VÀO PHÀN MÈM THIÉT KÉ 3D ENHANCING THE AUTOMATIC DESIGN CAPACITY BY INTEGRATING VISUAL BASIC PROGRAMMING INT[.]
NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỔI NÂNG CAO KHẢ NĂNG THIÉT KÉ Tự ĐỘNG BẰNG TÍCH HỢP LẬP TRÌNH VISUAL BASIC VÀO PHÀN MÈM THIÉT KÉ 3D ENHANCING THE AUTOMATIC DESIGN CAPACITY BY INTEGRATING VISUAL BASIC PROGRAMMING INTO 3D DESIGN SOFTWARE Nguyễn Thị Thanh Vi Trường Đại học Sư phạm Kỳ thuật, Đại học Đà Nằng TÓM TÁT Trong ngành khi, trình thiết kế sản phẩm địi hỏi nhiều thời gian cơng sức trĩnh lặp lặp lại cần người thiết kế có nhiều kinh nghiệm Do đó, tự động hóa thiết kế giúp tiết kiệm nhiều thời gian cùa giai đoạn thiết kế phát triển sản phẩm Động đốt đóng vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực thiết yếu sống, đặc biệt lĩnh vực sản xuất ơtơ Trong q trình thiết kế cần có thay đổi nhiều thơng so kích thước Trong báo này, tác giả mô tả cách tiếp cận việc tự động hóa nhiệm vụ thiết kế mơ hình 3D động đốt với phần mềm CREO, ứng dụng lập trình Visual Basic (VBA) Ms-Excel Các kích thước cần thay đơi lưu trữ file Excel Sau đỏ, liệu từ Excel chuyển đên CREO đê tự động thực thay đơi mơ hình 3D thơng qua tùy chọn Relation Tuy nhiên, việc thiết kế tự động dựa liệu đầu vào với tính tốn liên quan đến kích thước hình học mà chưa tính đến điều kiện khác q trình hoạt động động tinh toán nhiệt, độ bền cấu, Từ khóa: Thiết kế tự động; Động đốt trong; Giao diện Excel; VBA macro; Relation ABSTRACT In mechanical engineering field, the product design process requires takes a long time and a great deal of effort since it is an iterative process and requires the designers who have a lot of experience Therefore, the automation ofthe design process will definitely save much time ofproduct design and product development The internal combustion engine plays an important role in many essential areas of life, especially in the field of automobile manufacturing The design process of this product requires a lot of modification of the dimensional parameters In this paper, the author proposes an approach to automate the task of 3D modeling design by combining the Visual Basic for Applications (VBA) and Creo software The changeable dimensions for each part is stored in an Excel file Then, the data from Excel is transferred to Creo for automating the updating of 3D solid modeling via Relation In this study, our approach will be applied in the design process of an internal combustion engine The automation of design based on input data is only appliedfor the calculations related to geometrical dimensions without taking into account other conditions during engine working process such as heat calculation, structural strength, etc Keywords: Automation of design; Internal combustion engine; Interface with Ms-Excel; VBA macro; Relation ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 74 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, SỐ 293, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI l.ĐẶT VẤN ĐÈ Ngày nay, công nghệ I-Design trở thành xu tất yếu cùa trình thiết kế, chế tạo máy phạm vi toàn giới Nhiều nghiên cứu gần tìm giải pháp tính tốn thiết kế tự động như: Harish Reddy, p Srinivasa Rao nghiên cứu thiết kế tự động trục khuỷu việc sử dụng ngôn ngữ lập trình C# kết hợp phần mềm Pro/Engineer [1]; Patel Thakkar trình bày ý tưởng việc sử dụng phần mềm Excel kết hợp ngôn ngữ lập trình c [2]; Akshaykumar V Kadam u M Nimbalkar phát triển mơ hình 3D hộp số thông qua modul Pro/Program Creo 2.0 [3]; Isad Saric cộng nghiên cứu việc tích hợp phần mềm CATIA ngơn ngừ lập trình C# đế mơ hình hóa cụm truyền động [4]; Hussein, H M A xây dựng hệ thống sở cho việc thiết kế cấu khuôn dập phôi việc sử dụng phần mềm CATIA v5 cho nghiên cứu [5]; Gulati V xây dựng mơ hình tham số cho việc thiết kế đồ trang sức việc ứng dụng lập trình Visual Basic kết hợp phần mềm Autocad [6]; Zhou s [7] thực sử dụng phần mềm Solidwork API đe mơ hình hóa phần trục Nhìn chung, đổi với nghiên cứu thường sử dụng phần mềm phức tạp địi hỏi người có kiến thức lập trình tốt Vì vậy, tác giả mong muốn sử dụng phần mềm CREO Visual Basic Excel phần mềm quen thuộc dễ dàng đế sử dụng Với nghiên cứu này, tác giả trình bày việc tích hợp tính tốn lập trình Excel vào mơ hình 3D CREO để tự động hóa thiết kế động đốt Trong bảng tính Excel chứa chương trình để tính tốn kích thước hình học động đốt dựa vào thông số đầu vào [8] Mơ hình 3D động đốt thực phần mềm hồ trợ thiết kế CREO Các kết nối tính tốn thơng số hình học Excel mơ hình CREO thơng qua việc lập trình VBA mơ đun Relation [9, 10] Cuối cùng, kết thúc báo, đưa kết luận đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo, dựa lý thuyết thực tiễn kết nghiên cứu trình bày PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cửu 2.1 Các bước thực nghiên cứu Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn mơ hình hóa động đốt Hình mơ tả bước thiết lập Hình Lưu đồ bước thiết lập 2.2.1 Tạo mẫu 3D CREO Dùng tính CREO/Design để thiết kế phần 3D thành phần động đốt trong, sau tiến hành lắp ráp hoàn chỉnh động đốt Trong báo nêu kích thước cùa Piston, thành phần cua động đốt Các kích thước cho bảng ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, Số 293, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn 75 NGHIÊN CỬU-TRAO ĐỔI Bảng Kích thước Piston STT Thành phần Kí hiệu Cơng thức Kích thước đầu Kích thước điều chỉnh Chiều cao piston H (1-M,6)*D 75 90 ĐK piston D D 75 90 ĐK lỗ chốt piston D cp (0,l-=-0,45)*D 12 27 ĐK đình đầu d 0,8D 60 72 Bề dày đỉnh piston (0,l-0,2)*D 10 9.2 Vị trí từ lồ chốt đen chân piston h (0,3M,2)*D 25 45 2.2.2 Tạo bảng thơng số tính tốn Microsoft Excel 19, 10Ị Tiến hành tạo bảng tính Excel chứa thông số cần thay đổi thiết kế thành phần động đốt bao gồm: Bánh đà, Trục khuỷu, Xy lanh, Thanh truyền Piston Các thành phan sheet khác sheet chứa dừ liệu tổng hợp Tệp bảng tính Excel lưu định dạng tệp *.xlsm Lập trình VBA đê liên kêt liệu sheet lại với tạo nút Macro tự động lưu cập nhật từ file Excel qua CREO 2.2.3 Tạo giao diện Graphical User Tool [9] sang CREO, chọn cơng cụ Excel Analysis, hộp thoại phân tích Excel bật lên Tiếp đen, bấm vào “Load file” đế bật bảng tính Excel tạo trước Tiếp theo, nhấp vào biểu tượng “Output Cells” Một hộp thoại nhỏ khác bật lên Tiến hành quét vùng chọn bảng tính Excel liên quan đến tất giá trị kích thước tham số đối tượng mà cần thay đơi, sau nhấp vào tùy chọn “Done Sel” từ trình quản lý menu hộp thoại Sau đó, chọn nút “Compute”, liệu tự động chuyển từ bảng tính Excel qua CREO Tất dừ liệu từ Excel xuất phần kết hộp thoại Hình Lập trình VBA với tính xây dựng báng điều khiển User Form để tạo giao diện tinh toán động đốt bao gồm “Frame”, “Label”, “Textbox”, “CommandButton”, “Image” Giao diện cho phép nhập giá trị đầu vào kích thước thành phần động đốt trong, sau thực tính tốn nhập số liệu vào bảng lưu trừ liệu bảng tính Excel Giao diện gọi nút nhấn “Mở nhập dừ liệu” Hình Thiết lập liên kết dừ liệu 2.2.5 Gán liệu với Relation 2.2.4 Liên kết liệu từ Excel qua CREO Đẻ truyền liệu từ bảng tính Excel Đe hồn thành việc liên kết liệu bảng tính Excel khối 3D động đốt trong, sử ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 76 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 293, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỒI dụng tùy chọn Relation Hình Thực thao tác chèn số liệu để liên kết giá trị kích thước đối tượng cần thay đổi Trong hình này, tiến hành làm phần Piston cúa động đốt Đối với thành phần khác động cơ, việc thực diễn tương tự VBA tạo giao diện sừ dụng cho việc tính tốn động cơ, nhập số liệu đầu vào Giao diện trang chủ gồm có thành phần động đốt trong: Bánh đà, Trục khuỷu, Xy lanh, Piston, Thanh truyền Giao diện mở cách nhấn vào nút bấm tương ứng Dừ liệu đầu vào nhập vào trống tính tốn thơng qua chương trình lập trình sằn Visual Basic Khi liệu nhập vào lưu trữ truyền đến file CREO làm thay đổi thiết kế động đốt cách nhanh chóng chì vòng chưa đến phút, giúp tiết kiệm thời gian nhiều so với phương pháp điều chỉnh thủ công Nếu mầu thiết kế báo lỗi cần sửa lại số liệu giao diện Hình giao diện trực quan tạo để thi hành việc tính tốn động đốt Hình Tùy chọn Relation KÉT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Mơ hình động đốt Bằng việc thiết kế thành phần động đốt trong, sau tiến hành lắp ráp, ta mẫu động đốt Hình Hĩnh Giao diện nhập liệu KẾT LUẬN Hình Mơ hình Creo 3.2 Giao diện nhập liệu Trên phần mềm Excel, ta thực việc lập bảng lưu trừ dừ liệu, sau lập trình Qua nghiên cứu này, dựa vào tích hợp ngơn ngữ lập trình VBA Excel vào phần mềm thiết kế 3D CREO giúp thay đổi thiết kế cách tự động động đốt trình bày Việc thiết kế tự động góp phần giảm thời gian thiết kế, chi phí thiết kế, giảm giá thành sản phẩm nhiều so với phương pháp truyền thống Sự liên kết Excel CREO giúp quản lý tốt liệu, truyền dừ liệu thay đổi để sửa thiết kế cách nhanh chóng Tuy nhiên, nghiên cứu dừng lại việc tính tốn thay đổi kích thước hình học động ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 293, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn 77 NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỔI đốt mà chưa tính tốn đến vấn đề khác Vì vậy, thời gian tới, tác giả mong muốn cải thiện chương trình tính tốn thiết kế động đốt mà có tính đến động học động lực học, độ bền kết cấu hệ thống bôi trơn hệ thống nhiên liệu động ❖ Ngày nhận bài: 10/5/2022 Ngày phản biện: 19/5/2022 Lòi cảm on: Nghiên cứu tài trợ Quỳ Phát triển Khoa học Công nghệ Trường Đại học Sư phạm Kỳ thuật, Đại học Đà Nằng đề tài có mã số T2020-06-159 Tài liệu tham khảo: [1] Harish Reddy, p Srinivasa Rao; “Design Automation Of Cam Lobe Modeling In CREO Using c#” International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), Volume 06, pp 1570-1579, 2019 [2], Thakkar, A M., & Patel, Y D; “Integration of Pro\Engineer with Excel and c Language for design automation” International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 1(4), pp 2-4, 2012 [3], Akshaykumar V Kadam, u M Nimbalkar; “Automatic Assembly Modeling for Product Variants using Parametric Modeling Concept” International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Vol Issue 04, April-2015 [4], Isad Saric, Adil Muminovic, Mirsad Colic and Senad Rahimic; “Development of integrated intelligent computer-aided design system for mechanical power-transmitting mechanism design” Advances in Mechanical Engineering, Vol 9(7), pp 1-16,2017 [5] Hussein, H M A; “Computer aided blanking die design using CATIA” Procedia Cirp, 18, pp 96-101,2014 [6], Gulati V; “Parametric Jewelry Modeling in AutoCAD using VBA” International Journal of Computer Application, Vol 1(2012), p 158164 [7] Zhou s., Qin L.; “Parametric Design of Turbodrill Bearing Section based on VB and Solidworks” International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design, 2013,p 391-394 [8], Trần Thanh Hải Tùng; “Bài giảng mơn học Tính tốn thiết kế động đốt trong” Trang 2-33, Giáo trình lưu hành nội bộ, 2007 [9] Phan Tự Hướng; “Lập trình VBA Excel” Trang 310-333, NXB Thống kê Hà Nọi, 2009 [10], Jelen, Bill and Syrstad, Tracy; “Microsoft Excel 2019 VBA and Macros” Pearson Education Inc, 2019 ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 78 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, SỐ 293, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn ... sau lập trình Qua nghiên cứu này, dựa vào tích hợp ngơn ngữ lập trình VBA Excel vào phần mềm thiết kế 3D CREO giúp thay đổi thiết kế cách tự động động đốt trình bày Việc thiết kế tự động góp phần. .. phần mềm CREO Visual Basic Excel phần mềm quen thuộc dễ dàng đế sử dụng Với nghiên cứu này, tác giả trình bày việc tích hợp tính tốn lập trình Excel vào mơ hình 3D CREO để tự động hóa thiết kế. .. trục khuỷu việc sử dụng ngơn ngữ lập trình C# kết hợp phần mềm Pro/Engineer [1]; Patel Thakkar trình bày ý tưởng việc sử dụng phần mềm Excel kết hợp ngơn ngữ lập trình c [2]; Akshaykumar V Kadam