Báo cáo bài tập cá nhân 4 mô hình hóa hình học bằng phần mềm solidworks

Với giao diện trực quan và bộ công cụ đa dạng, người dùng có thể dễ dàng vẽ các đối tượng cơ bản, sử dụng ràng buộc và kích thước để kiểm soát hình học, cũng như tạo các bản vẽ hoàn chỉn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

 BÁO CÁO BÀI TẬP CÁ NHÂN 4

MÔ HÌNH HÓA HÌNH HỌC BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

MSSV:

Ths Nguyễn Văn Thành Đinh Duy Khoa

2110270

MỤC LỤC

1 Các chức năng mô hình hóa hình học của phần mềm Solidworks 1

a Chức năng xây dựng mô hình 2D của Solidworks 1

b Chức năng xây dựng mô hình khối 3D của Solidworks 3

c Chức năng xây dựng mô hình mặt của Solidworks 4

d Chức năng xây dựng mô hình khung dây của Solidworks 6

1 Ưu nhược điểm của từng loại mô hình trong Solidworks 9

a Ưu nhược điểm của mô hình 2D trong Solidworks 9

b Ưu nhược điểm của mô hình khối 3D trong Solidworks 10

c Ưu nhược điểm của mô hình mặt trong Solidworks 11

d Ưu nhược điểm của mô hình khung dây trong Solidworks 11

2 So sánh các kích thước file khác nhau của một mô hình 3D 12

1 Các chức năng mô hình hóa hình học của phần mềm Solidworks

a Chức năng xây dựng mô hình 2D của Solidworks

Solidworks, nổi tiếng với khả năng thiết kế 3D, còn sở hữu một bộ công cụ mạnh mẽ cho việc xây dựng mô hình 2D Chức năng này cho phép người dùng tạo ra các bản vẽ kỹ thuật chi tiết, phác thảo ý tưởng ban đầu, hoặc thiết kế các hình dạng 2D phức tạp Với giao diện trực quan và bộ công cụ đa dạng, người dùng có thể dễ dàng vẽ các đối tượng cơ bản, sử dụng ràng buộc và kích thước để kiểm soát hình học, cũng như tạo các bản vẽ hoàn chỉnh với đầy đủ hình chiếu, mặt cắt và ghi chú Đặc biệt, Solidworks hỗ trợ chuyển đổi liền mạch giữa 2D và 3D, cho phép sử dụng hình dạng 2D làm nền tảng để xây dựng mô hình 3D, tạo nên sự linh hoạt và hiệu quả trong quy trình thiết kế

Quy trình xây dựng mô hình 2D của Solidworks:

- Để bắt đầu tạo mô hình 2D trong Solidworks, ta phải chọn mặt phẳng để thực hiện quá trình này Mặt phẳng này có thể là 1 trong 3 mặt phẳng chính của Solidworks, bao gồm: Front Plane, Right Plane, Top Plane

- Nháy chuột phải vào mặt phẳng mà ta muốn dựng mô hình 2D  chọn Sketch

- Trong môi trường Sketch, ta có thể thực hiện vẽ các hình 2D mà ta mong muốn thông qua các công cụ mà môi trường Sketch hỗ trợ Vì Solidworks hỗ trợ ràng buộc các thông số hình học cho nên ta nên ràng buộc mô hình ta muốn xây dựng

để đảm bảo các kích thước này được chính xác và không bị xê dịch

2

b Chức năng xây dựng mô hình khối 3D của Solidworks

Solidworks được biết đến như một công cụ hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế 3D, cung cấp một môi trường làm việc trực quan và mạnh mẽ để hiện thực hóa các

ý tưởng Với Solidworks, người dùng có thể dễ dàng tạo ra các mô hình khối 3D phức tạp với độ chính xác cao, từ những chi tiết đơn giản đến các bộ phận lắp ráp hoàn chỉnh Phần mềm cung cấp một kho tàng công cụ phong phú, cho phép người dùng thực hiện các thao tác từ cơ bản như tạo hình khối, bề mặt, đến nâng cao như tạo đường cong phức tạp, mô phỏng chuyển động và phân tích ứng suất Khả năng kết hợp liền mạch giữa thiết kế 2D và 3D giúp tối ưu hóa quy trình làm việc,

từ phác thảo ý tưởng đến tạo ra sản phẩm cuối cùng Hơn nữa, Solidworks hỗ trợ nhiều định dạng file, giúp dễ dàng trao đổi dữ liệu với các phần mềm CAD/CAM khác, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng trong lĩnh vực thiết kế và sản xuất

Quy trình xây dựng mô hình khối 3D của Solidworks:

- Để có thể vẽ được mô hình khối 3D trong Solidworks, đầu tiên ta phải dựng được

mô hình 2D của chi tiết cần vẽ trong môi trường Sketch như trên trước, sau đó ta

sẽ thực hiện các lệnh được hỗ trợ cho việc xây dựng mô hình khối 3D trong môi trường Features của Solidworks

- Môi trường Features của Solidworks hỗ trợ cho người dùng một số lệnh như: Extruded Boss/Base, Revolved Boss/Base, Swept Boss/Base,…Điều này cho phép người dùng có thể xây dựng được mô hình 3D theo mong muốn của bản thân

c Chức năng xây dựng mô hình mặt của Solidworks

4

Solidworks không chỉ mạnh mẽ trong việc tạo hình khối rắn mà còn cung cấp một bộ công cụ chuyên sâu để xây dựng và chỉnh sửa các bề mặt phức tạp Chức năng tạo hình mặt trong Solidworks cho phép người dùng thiết kế những sản phẩm có hình dạng tự do, hữu cơ, vượt ra ngoài giới hạn của các phương pháp tạo hình truyền thống Người dùng có thể sử dụng các công cụ như loft, sweep, fill, boundary, hoặc kết hợp các bề mặt với nhau để tạo ra những mô hình 3D mượt

mà và chính xác Solidworks cũng cung cấp các công cụ phân tích bề mặt, giúp kiểm tra độ cong, liên tục và chất lượng của bề mặt, đảm bảo tính thẩm mỹ và khả năng sản xuất của sản phẩm Với khả năng tạo hình mặt linh hoạt, Solidworks đáp ứng nhu cầu thiết kế đa dạng trong nhiều lĩnh vực, từ sản phẩm tiêu dùng đến thiết

kế ô tô, tàu thuyền và hàng không vũ trụ

Quy trình xây dựng mô hình mặt của Solidworks:

- Cũng như khi xây dựng mô hình khối 3D, trước khi bắt đầu xây dựng mô hình mặt

ta phải có Sketch 2D trước, sau đó chuyển sang môi trường Surface trong Solidworks

- Trong môi trường Surface, ta có thể dùng các lệnh như: Extruded Surface, Revolved Surface, Swept Surface,… để xây dựng mô hình mặt theo mong muốn

d Chức năng xây dựng mô hình khung dây của Solidworks

Sau một khoảng thời gian tìm hiểu và sử dụng Solidworks thì em nhận ra rằng Solidworks không hiển thị rõ chức năng xây dựng mô hình khung dây Do vậy, để xây dựng được mô hình khung dây trong Solidworks ta có thể thực hiện dựng Sketch 3D theo quy trình sau:

- Trong môi trường Sketch, chọn Sketch 3D

- Trên từng mặt phẳng ta dựng các đường thẳng thuộc trong từng mặt phẳng, sau đó nối chúng lại với nhau:

Ngoài cách dựng Sketch 3D, để biểu diễn mô hình khung dây trong Solidworks, ta có thể sử dụng tính năng Display Style của Solidworks Trong tính năng Display Style ta chọn Wireframe, thông qua tính năng này ta có thể hiển thị các khối 3D hoặc khối mặt ở dạng khung dây

8

1 Ưu nhược điểm của từng loại mô hình trong Solidworks

a Ưu nhược điểm của mô hình 2D trong Solidworks

 Ưu điểm:

- Có thể dễ dàng xây dựng mô hình 3D từ mô hình 2D được tạo: Solidworks cho phép người dùng sử dụng bản vẽ 2D như một bản phác thảo (sketch) để tạo nên

mô hình 3D Người dùng có thể sử dụng các lệnh như Extrude (kéo dài), Revolve (quay), Sweep (quét), Loft (nối) để tạo khối 3D từ các hình dạng 2D

- Có khả năng ràng buộc hình học, không làm cho hình vẽ bị xê dịch: Solidworks cung cấp các công cụ ràng buộc hình học (Geometric Constraints) để xác định mối quan hệ giữa các đối tượng trong bản vẽ 2D Các ràng buộc này giúp đảm bảo hình dạng và kích thước của bản vẽ không bị thay đổi ngoài ý muốn khi bạn chỉnh sửa

- Hỗ trợ đầy đủ các công cụ để xây dựng mô hình 2D trong môi trường Sketch: Solidworks cung cấp một bộ công cụ đầy đủ và mạnh mẽ trong môi trường Sketch

để bạn tạo và chỉnh sửa các hình dạng 2D

- Hỗ trợ nhập và xuất nhiều định dạng file 2D phổ biến: Solidworks có khả năng tương thích cao với các phần mềm CAD khác, có thể xuất bản vẽ 2D từ Solidworks sang nhiều định dạng file khác nhau để chia sẻ hoặc sử dụng trong các phần mềm khác

- Có khả năng chuyển đổi các đường nét trong mô hình 3D thành 2D trong mặt phẳng mong muốn: có thể dễ dàng chuyển đổi các đường nét của mô hình 3D thành các hình chiếu 2D trên một mặt phẳng bất kỳ mà bạn lựa chọn bằng cách sử dụng lệnh Convert Entities

 Khuyết điểm:

- Thiết một số tính năng chuyên dụng khi thiết kế 2D: So với các phần mềm chuyên

về thiết kế 2D như AutoCAD, Solidworks có thể thiếu một số tính năng chuyên dụng cho các tác vụ 2D phức tạp, ví dụ như tạo hatch phức tạp, chỉnh sửa text đa dòng, quản lý layer nâng cao

- Khả năng quản lý bản vẽ 2D lớn còn hạn chế: Solidworks có thể gặp khó khăn trong việc xử lý các bản vẽ 2D có kích thước lớn và chứa nhiều chi tiết, dẫn đến

10

tình trạng chậm Ngoài ra, khi bản vẽ 2D xuất hiện quá nhiều ràng buộc hình học

sẽ làm cho phần mềm bị giật lag

b Ưu nhược điểm của mô hình khối 3D trong Solidworks

 Ưu điểm:

- Dễ sử dụng, giao diện trực quan: Solidworks có giao diện dễ hiểu và trực quan, giúp người dùng mới tiếp cận dễ dàng Phần mềm có các công cụ hỗ trợ trực quan trong việc tạo và chỉnh sửa các chi tiết 3D, giúp người dùng nhanh chóng làm quen và thao tác

- Tính năng thiết kế tham số từ mô hình 2D cho đến mô hình khối 3D: Solidworks

hỗ trợ thiết kế tham số, cho phép người dùng thay đổi các thông số kích thước để điều chỉnh hình dạng mà không cần thiết kế lại từ đầu Điều này giúp tối ưu hóa và tái sử dụng các thiết kế một cách nhanh chóng

- Có nhiều các tính năng hỗ trợ cho việc xây dựng mô hình khối 3D: chẳng hạn như Extruded Boss/Base, Revolved Boss/Base, Swept Boss/Base,…

- Hỗ trợ lắp ráp các chi tiết trong môi trường Assembly: Với khả năng xem trực quan và thao tác trên các chi tiết trong môi trường Assembly, quá trình tinh chỉnh hoặc thay đổi thiết kế các bộ phận sau khi lắp ráp trở nên dễ dàng hơn mà không cần phải quay lại từ đầu

 Khuyết điểm:

- Các ràng buộc thống số hình học của Solidworks rất dễ gây ra lỗi khi ta thực hiện chỉnh sửa: Khi thiết kế một mô hình phức tạp, việc sử dụng các ràng buộc hình học như đồng tâm, vuông góc, hoặc song song có thể giúp mô hình ổn định Tuy nhiên, nếu sau đó bạn thay đổi một vài thông số hoặc kích thước mà không tính toán kỹ lưỡng, các ràng buộc này có thể bị phá vỡ, dẫn đến xung đột trong mô hình Điều này thường gây ra các lỗi không mong muốn, buộc người dùng phải tìm và sửa từng mối ràng buộc bị lỗi, mất thời gian và đôi khi khó xác định nguyên nhân

- Số thứ tự các Feature sử dụng sẽ liên tục tăng dù cho ta đã xóa các Feature trước đó: Khi làm việc trong Solidworks, số thứ tự của các Feature trong cây thiết kế sẽ không tự động sắp xếp lại khi bạn xóa một Feature Điều này có thể làm cho cây thiết kế (Feature Tree) trở nên khó theo dõi, đặc biệt khi bạn thực hiện nhiều thay đổi và xóa bỏ các Feature không còn cần thiết Số thứ tự tăng dần nhưng không đồng bộ với số lượng Feature thực tế khiến người dùng dễ bị lẫn lộn khi tìm kiếm hoặc chỉnh sửa các bước trước đó, gây khó khăn trong việc quản lý và kiểm soát

mô hình

12

- Khi thực hiện xây dựng mô hình khối 3D phức tạp với nhiều Feature sẽ làm phần mềm bị chậm: Việc tạo ra mô hình 3D với nhiều Feature phức tạp có thể làm giảm hiệu suất của Solidworks Khi số lượng Feature tăng lên, phần mềm cần phải xử lý

và tính toán nhiều hơn để hiển thị và cập nhật mô hình Điều này có thể dẫn đến tình trạng giật lag, thời gian phản hồi lâu hơn khi thực hiện các lệnh, hoặc thậm chí phần mềm có thể bị treo trong một số trường hợp

c Ưu nhược điểm của mô hình mặt trong Solidworks

 Ưu điểm:

- Cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp: Mô hình mặt cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp và không đối xứng mà khó có thể đạt được bằng cách sử dụng các khối rắn Điều này rất hữu ích trong thiết kế sản phẩm như thân xe ô tô, thiết bị y

tế hoặc các sản phẩm tiêu dùng

- Ngoài môi trường Surface vốn có để tạo mô hình mặt trong Solidworks, phần mềm còn cung cấp một loạt các công cụ mạnh mẽ để hỗ trợ thiết kế bề mặt, giúp người dùng tạo ra các mô hình phức tạp một cách dễ dàng và hiệu quả hơn Power Surfacing, một trong những công cụ này, cho phép người dùng tạo ra các bề mặt tự

do bằng cách sử dụng các điều khiển lưới (mesh) để dễ dàng quản lý hình dạng của bề mặt

- Tính linh hoạt trong chỉnh sửa của mô hình mặt trong Solidworks: Khi chỉnh sửa một mô hình khối rắn, có thể xảy ra nhiều lỗi liên quan đến sự thay đổi không mong muốn ở các phần khác của mô hình Trong khi đó, với mô hình surface, do các bề mặt thường độc lập hơn, người dùng có thể giảm thiểu nguy cơ gây ra lỗi không mong muốn trong quá trình chỉnh sửa

 Khuyết điểm:

- Hiệu năng thiết kế các sản phẩm có biên dạng cong phức tạp không bằng các phần mềm như Rhino 3D: Solidworks chủ yếu được thiết kế để phục vụ cho các ứng dụng kỹ thuật và sản xuất, do đó, khả năng tạo ra các hình dạng cong phức tạp không linh hoạt bằng các phần mềm chuyên dụng như Rhino 3D, vốn được phát triển để xử lý các thiết kế tự do và nghệ thuật

d Ưu nhược điểm của mô hình khung dây trong Solidworks

 Ưu điểm:

- Dễ sử dụng và tùy chỉnh mặt phẳng để tạo ra mô hình khung dây như mong muốn:

Sử dụng các công cụ vẽ của SolidWorks giúp người dùng dễ dàng tạo và điều chỉnh các mặt phẳng khung dây theo nhu cầu thiết kế cụ thể Với khả năng tạo ra các mặt phẳng khác nhau, người dùng có thể thao tác một cách linh hoạt để tạo ra các hình dạng phức tạp Việc này cho phép người thiết kế có thể dễ dàng điều chỉnh các tham số như kích thước, độ cong và chiều dài của các đường thẳng, giúp đảm bảo rằng mô hình khung dây đạt được tính chính xác và thẩm mỹ như mong muốn

- Đầy đủ các tính năng hỗ trợ thiết kế giống như mô hình 2D: Khi làm việc với mô hình khung dây, người dùng có thể tận dụng các tính năng như đối xứng, và ràng buộc để quản lý các yếu tố hình học một cách hiệu quả Điều này giúp người dùng tạo ra các thiết kế chính xác hơn và dễ dàng sửa đổi mà không cần phải bắt đầu lại

từ đầu Tính năng này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giúp tăng cường khả năng sáng tạo trong quá trình thiết kế

- Có thể xây dựng mô hình 3D dựa trên mô hình khung dây được tạo ra: Một trong những ưu điểm lớn của việc sử dụng mô hình khung dây là khả năng chuyển đổi chúng thành mô hình 3D hoàn chỉnh Sau khi hoàn thiện thiết kế khung dây, người dùng có thể dễ dàng áp dụng các công cụ của SolidWorks để xây dựng các bề mặt

và khối rắn từ khung dây đã tạo ra Điều này cho phép người thiết kế có thể hiện thực hóa các ý tưởng của mình từ giai đoạn sơ khai cho đến khi sản phẩm hoàn thiện, đồng thời duy trì tính chính xác và sự liên kết giữa các bộ phận trong mô hình

 Khuyết điểm:

- Thiết kế khung dây không được Solidworks hỗ trợ trực tiếp mà chỉ biểu diễn thông qua Sketch 3D hoặc thể hiện Display Type là Wireframe thông qua mô hình khối 3D

2 So sánh các kích thước file khác nhau của một mô hình 3D

Với khả năng xuất nhiều định dạng file, SOLIDWORKS đáp ứng đầy đủ các nhu cầu thiết kế 3D, bao gồm: chia sẻ, sản xuất, hiển thị và phân tích Cụ thể, phần mềm hỗ trợ các file định dạng CAD 3D sau:

- Solidworks part (SLDPRT): là một định dạng file quan trọng và đặc trưng của Solidworks

15

- STEP (STP, STEP AP203/AP214): Định dạng trung gian phổ biến, được sử dụng

để trao đổi dữ liệu 3D giữa các phần mềm CAD khác nhau SOLIDWORKS cho phép xuất sang STEP với nhiều tùy chọn về hình học và dữ liệu

- IGES (IGS): Một định dạng trung gian khác, cũng dùng để trao đổi dữ liệu CAD Tuy nhiên, IGES thường kém hiệu quả hơn STEP trong việc bảo toàn thông tin thiết kế

- Parasolid (x_t, x_b): Định dạng gốc của SOLIDWORKS, chứa đầy đủ thông tin về

mô hình Thường dùng để trao đổi dữ liệu giữa các phiên bản SOLIDWORKS hoặc với các phần mềm tương thích

- STL: Định dạng phổ biến trong in 3D, lưu trữ thông tin về bề mặt của mô hình dưới dạng lưới tam giác

Mô hình được sử dụng để xuất các file trên:

So sánh các kích thước file của cùng một mô hình 3D:

(STP,

STEP

AP203/AP

214)

File STEP là định dạng trung gian, được thiết kế để trao đổi

dữ liệu giữa các phần mềm CAD khác nhau Để đảm bảo tính tương thích, STEP lưu trữ dữ liệu mô hình theo cách chung chung hơn, bao gồm cả thông tin hình học, cấu trúc liên kết, thuộc tính và siêu dữ liệu Vì phải mang lượng thông tin lớn hơn nên file STEP thường sẽ lớn file gốc của Solidworks

IGES

(IGS) File IGES có dung lượng lớn hơn do nó lưu trữ chi tiết hơn

về bề mặt và hình học của mô hình Nó có thể bao gồm các thông tin phức tạp về bề mặt, đường cong, và chi tiết thiết

kế mà không thể đơn giản hóa như trong các định dạng khác Tùy thuộc vào độ phức tạp của mô hình, dung lượng file có thể cao hơn đáng kể

Parasolid

(x_t, x_b) Mặc dù chứa nhiều thông tin như IGES, dung lượng của file

Parasolid lại thấp hơn Điều này có thể do cách mà dữ liệu được nén và tổ chức hiệu quả hơn Parasolid thường ưu tiên tốc độ và hiệu quả trong việc lưu trữ và xử lý, vì vậy có thể tiết kiệm dung lượng mà vẫn đảm bảo đầy đủ thông tin cần thiết

STL

Dung lượng lớn hơn so với một số file khác là do STL lưu trữ mô hình 3D bằng cách chia thành nhiều tam giác Nếu

mô hình có độ phân giải cao (nhiều tam giác), kích thước file sẽ tăng lên đáng kể Ngược lại, nếu mô hình đơn giản hoặc có độ phân giải thấp, dung lượng sẽ nhỏ hơn STL không lưu trữ thông tin về cấu trúc lắp ráp hay các thuộc tính kỹ thuật, nhưng bù lại có thể tạo ra các mô hình rất chi tiết

17