Thiết Kế Sản Phẩm Cơ Khí Với CAD

MỤC LỤC MỤC LỤC 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Máy tính trợ giúp thiết kế 1.1.2 Các dạng vẽ 1.1.3 Các dạng mô hình CAD 1.1.4 Chuyển đổi kết thiết kế 1.2 Các phần mềm trợ giúp thiết kế 1.2.1 Phần mềm hỗ trợ tính toán 1.2.2 Phầm mềm hỗ trợ vẽ thiết kế 1.2.3 Kết nối CAD/CAM/CNC 1.3 Tổng kết chương 2.1 Giới thiệu 10 2.2 Tạo mô hình khối rắn từ hình phẳng (2D) 10 2.3 Các mặt phẳng tham chiếu 12 2.4 Hiệu chỉnh mô hình khối rắn 13 2.5 Ví dụ tổng hợp 14 Chương Thiết kế chi tiết có công dụng chung 25 3.1 Giới thiệu 26 3.2 Thiết kế bánh 26 Để vẽ thiết kế truyền bánh cần có thông số sau: 26 3.3 Thiết kế truyền trục vít bánh vít 28 Để vẽ thiết kế truyền trục vít bánh vít cần có thông số sau: 28 3.4 Thiết kế trục 29 3.5 Thiết kế ổ lăn 31 Khi thiết kế máy, cấu phận máy, không thiết kế ổ lăn mà chọn ổ lăn tiêu chuẩn để dùng, dựa theo tiêu bản: Khả tải động C khả tải tĩnh C0 31 3.6 Thiết kế Then 34 Khi vẽ thiết kế then, cần khai báo kích thước then Kích thước then chọn theo đường kính trục 34 Các thông số vẽ thiết kế then gồm: 34 3.7 Thiết kế bu lông, vít 35 Mô hình bulông, vít lấy thư viện chi tiết tiêu chuẩn Inventor 35 Các thông số cần thiết để chọn bulông, vít gồm: 35 Chương Lắp ráp mô 38 4.1 Nguyên tắc tạo mối lắp 38 Một vật rắn xét hệ tọa độ Đề có khả di chuyển khả dĩ: 38 4.2.Mô trình lắp ráp 39 4.3 Mô hoạt động hệ thống 40 Chương BÁO CÁO THIẾT KẾ 42 5.1 Giới thiệu 42 5.2 Bản vẽ 42 5.3 Thuyết minh 46 Chương Giới thiệu 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Máy tính trợ giúp thiết kế Việc thiết kế kỹ thuật thường xuất phát từ hình ảnh hình dung, phác thảo đầu người thiết kế Bản vẽ kỹ thuật sử dụng để thể ý tưởng người thiết kế, đóng vai trò công cụ chủ yếu giao tiếp kỹ thuật Từ máy tính đời, nhà thiết kế tạo vẽ điện tử thay vẽ trực tiếp giấy Thuật ngữ CAD hiểu thiết kế với trợ giúp máy tính (Computer Aided Design) Bản thiết kế máy tính có ưu điểm vượt trội tính tự động, hiệu độ xác khả lưu trữ đơn giản Hệ thống thiết kế có trợ giúp máy tính cho chương trình SKETCHPAD Ivan Sutherland phát triển Viện MIT (MassachuSetts Institute of Technology) năm 1963 Vào năm 1980, với đời phát triển máy tính cá nhân, CAD phát triển mạnh mẽ trở thành công cụ chuẩn công nghệ thiết kế Kỹ thuật mô hình hóa vật rắn (Solid Modeling) phát triển nhanh chóng, cho phép biểu diễn vật thể máy tính giống thực tế với đầy đủ đặc tính vật lý: kích thước, khối lượng, Từ mô hình khối rắn, việc tạo vẽ chế tạo trở nên dễ dàng nhờ hỗ trợ phần mềm thiết kế 1.1.2 Các dạng vẽ Trong thực tế, 92% trình thiết kế công việc liên quan đến vẽ Đánh giá tổng quan, viết báo cáo thuyết trình chiếm 8% Bản vẽ, kỹ thuật thực vào năm 2130 B.C., dựa vào thông tin tượng bảo tàng Louvre, Paris Trước đây, vẽ kỹ thuật thực ảnh minh họa Các vẽ sử dụng phép chiếu phối cảnh (Perspectve view), đường song song vật thể thực thu hẹp dần khoảng cách gặp xa Các vẽ thường không mô tả xác hết cấu tạo chi tiết đối tượng Bản vẽ chi tiết xác (được biết đến với tên gọi Exploded view) phát vào kỷ 15 hoàn thành nhờ công sức Leonardo de Vinci Tuy nhiên, dạng vẽ chưa mô tả chi tiết kích thước cấu trúc đối tượng Bản vẽ sử dụng hình chiếu vuông góc (Orthographic Projections) Albrecht Durer phát triển năm 1528 thông dụng ngày Để mô tả bao quát đối tượng, hình chiếu đẳng cự (Isometric View) sử dụng phổ biến phép chiếu phối cảnh Phép chiếu đẳng cự Willian Farish giới thiệu vào đầu kỷ 19 Các vẽ truyền thống Mục đích vẽ kỹ thuật biểu diễn đầy đủ vật thể thực cho người khác đọc hiểu hình dung cách đắn vật thể Bản vẽ truyền thống bao gồm đường nét vẽ không gian phẳng, vẽ trực tiếp giấy vẽ tay máy tính, in từ máy tính Các vẽ truyền thống thường sử dụng hình chiếu (Projected view), hình cắt (Section view) để biểu diễn góc nhìn vật thể Đôi khi, hình chiếu xiên (Auxi liary view) sử dụng để mô tả bề mặt vật thể góc nhìn khác minh họa khái niệm trình bày hình Số lượng hình chiếu, hình cắt nên phải mô tả hết cấu tạo kích thước vật thể Trong hầu hết trường hợp, hình chiếu đủ; nhiều trường hợp vật thể đơn giản (ví dụ trụ tròn xoay) cần hình chiếu vài hình cắt) Lưu ý có hệ tiêu chuẩn, với hệ Iso, hình chiếu cạnh (nhìn từ trái sang Left-side view) trái sang lại để bên trái hình chiếu đứng, với hệ TCVN 5-78 ngược lại * Bản vẽ chế tạo/ vẽ chi tiết - Bản vẽ chế tạo gọi vẽ chi tiết (detail drawing) sử dụng để mô tả chi tiết vật thể thiết kế hoàn tất Bản vẽ cần cung cấp đầy đủ thông tin cho chi tiết chế tạo mà không cần lấy thông tin nơi khác Nói cách khác, vẽ chế tạo phải bao gồm đủ hình chiếu, hình cắt để hình dung vật thể, có đủ kích thước, yêu cầu vật liệu yêu cầu kỹ thuật chế tạo sản phẩm - Bản vẽ lắp Bản vẽ lắp (Assembly Drawing) dùng để biểu diễn kết cấu lắp ghép chi tiết với kích thước thông tin chi tiết khác thường không biểu diễn nhằm giúp cho vẽ dễ nhìn Thông thường, vẽ lắp chứa hình chiếu, hình cắt toàn cụm chi tiết cần biểu diễn Đôi hình chiếu trục đo đẳng cự đủ cho vẽ lắp Trên vẽ lắp, chi tiết phải đánh số để đưa vào bảng kê Bảng kê (Part list Bill of material) thiết phải có vẽ lắp Bảng kê phải bao gồm số liệu chi tiết, tên chi tiết, vật liệu, số lượng chi tiết thông tin khác cần 1.1.3 Các dạng mô hình CAD Một mô hình CAD (CAD Model) biểu diễn vật thể máy vi tính Một mô hình CAD thực chất tài liệu kỹ thuật vật thể máy tính Nó bao gồm tất thông tin thiết kế tương quan hình học, kích thước, dung sai, vật liệu thông số chế tạo Mô hình CAD thay vẽ thiết kế giấy từ nhiều thập kỷ Mô hình CAD đơn giản mô hình chiều (Two Dimensional Model) Mô hình thực chất hình chiếu vuông góc vẽ máy tính, hoàn toàn tương đương với vẽ truyền thống trước Các phầm mềm CAD lưu trữ hình chiếu "hình dung" mối liên quan hình chiếu để tạo thành vật thể ba chiều, điều mà người cần làm để tưởng tượng vật thể vẽ Một mô hình CAD cao cấp gọi mô hình 2,5 chiều (Two - and - one - Half - dimensional model) Ở mô hình này, phần mềm máy tính lưu trữ chiều thứ ba vật thể cách đơn giản độ sâu tiết diện ngang Nói cách khác, mô hình 2,5 chiều dùng để biểu diễn vật thể có tiết diện ngang không đổi Mô hình CAD ba chiều hay gọi tắt 3D (Three - dimensional model) mô hình phổ biến Một cách đơn giản, hình dung phần mềm máy tính lưu trữ tọa độ chiều tất điểm đối tượng quan hệ điểm với Các hình chiếu, hình cắt dễ dàng tạo cách tự động từ mô hình chiều Các phần mềm CAD dựa nguyên tắc làm việc với mô hình chiều Theo tiến trình phát triển, có dạng mô hình CAD chiều, là: - Mô hình khung dây (Wireframe model) - Mô hình bề mặt (Surface model) - Mô hình khối rắn (Solid model) Mô hình khung dây mô hình 3D đơn giản Mô hình biểu diễn cạnh vật thể Phầm mềm CAD lưu giữ thông tin đỉnh nối đỉnh với đoạn thẳng Cung tròn biểu diễn chuỗi hữu hạn đỉnh, nối với đoạn thẳng Nhược điểm lớn mô hình khung dây khó hình dung vật thể, tất cạnh dạng thấy rõ (Visible), đường bị che khuất Ưu điểm mô hình cần không gian lưu trữ thông tin lực xử lý máy tính, đó, phù hợp với giai đoạn phát triển trước Mô hình bề mặt định nghĩa đối tượng mặt phẳng (Flat) mặt cong (Curved) Mô hình khắc phục nhược điểm đường thấy đường khuất mô hình khung dây Thêm nữa, mô trực quan vật thể cách đặt nguồn sáng ảo tạo hiệu ứng ánh sáng lên vật thể Kỹ thuật biết đến với tên gọi tạo bóng mờ (Shading) hay biểu diễn (Rendering) Nhược điểm lớn mô hình bề mặt không lưu trữ thông tin cấu trúc bên (Interior) vật thể Chẳng hạn, thông tin khối lượng, mômen quán tính mặt cắt, ứng suất, hình cắt … vật thể không lưu trữ hay xử lý mô hình Mô hình khối rắn mô hình CAD tân tiến (the current - state - of - the - art) Mô hình chứa đựng hầu hết thông tin cần thiết để mô tả vật thể thực Các nguyên tắc việc xây dựng mô hình khối rắn tóm tắt a Mô hình hóa dựa khối (Feature - Base modeling), mô hình hóa dựa khối nghĩa trình xây dựng mô hình vật thể thực cách sửa, hiệu chỉnh khối Khối vật thể hiệu chỉnh theo cách thức tương tự để tạo dáng vật thể phương pháp gia công thực Chọn dạng khối có ý nghĩa việc chọn phôi để gia công chi tiết Mỗi bước hiệu chỉnh mô hình để tạo thành chi tiết có ý nghĩa tương tự bước gia công thực Trong CAD, khối khối rắn chiều, tạo thành cách xoay kéo dài tiết diện Bảng 1.1 trình bày ví dụ cách tạo mô hình CAD cán dao cắt bánh Pizza; thứ tự bước hàng đánh số (cột STT) Mối tương quan việc hiệu chỉnh mô hình CAD trình gia công biểu diễn tương ứng cột Bảng 1.1 Ví dụ trình tạo mô hình gia công cán dao STT Thiết kế mô hình 3D Mô hình 3D Bước gia công Vẽ mặt cắt ngang Chọn đường kính phôi Kéo dãn (Extrude) để tạo khối sở Cắt phôi trụ tròn theo chiều dài Xấn rãnh đầu, vê tròn đầu lại Tiện máy tiện Tạo lỗ Khoan lỗ Tạo rãnh phần Tiện rãnh b Mô hình hóa ràng buộc Ở số vẽ, tương quan vị trí hay kích thước thành phần mô hình có ràng buộc chặt chẽ với Chẳng hạn, lỗ có vị trí cách bề mặt khoảng xác định, di chuyển mặt đến vị trí mới, vị trí lỗ di chuyển theo, đảm bảo khoảng cách lỗ bề mặt giữ nguyên c Mô hình tham số (Parametric Model) Mô hình tham số dạng khác mô hình có ràng buộc Chẳng hạn, kích thước coi tham số mô hình Người kỹ sư lệnh thay đổi kích thước, mô hình thay đổi theo Trái lại, mô hình hiệu chỉnh (kéo dãn chẳng hạn), kích thước tương ứng tự cập nhật Một ví dụ khác, lỗ thiết kế có tâm nằm mặt khối rắn Nếu hai mặt có khoảng cách 40mm, tâm lỗ cách mặt 20mm Nếu ta thay đổi khoảng cách mặt thành 100mm chẳng hạn, lỗ tự dịch chuyển để tâm lỗ cách mặt 50mm 1.1.4 Chuyển đổi kết thiết kế Về nguyên tắc định dạng file chứa liệu kết thiết kế phần mềm CAD nói chung không giống Vì vậy, phần mềm CAD mở để đọc hay sửa file kết phần mềm CAD khác Thậm chí, phầm mềm CAD hầu hết phầm mềm ứng dụng khác, không thẻ mở file tạo phần mềm phiên cao Về bản, có phương pháp chuyển đổi liệu thiết kế từ phần mềm CAD sang phần mềm CAD khác: Nhập/xuất (Import/Export) trực tiếp; Chuyển đổi qua định dạng trung gian; Sử dụng công cụ chuyển đổi hãng phần mềm thứ ba a Nhật/xuất liệu trực tiếp Nhiều phần mềm CAD cho phép mở file hay lưu cất file định dạng phần mềm CAD khác cách trực tiếp (Menu Open/Save As hay Import/Export) Tuy nhiên, chức thường không đầy đủ, nhiều vẽ thiết kế phức tạp đặc tính quan trọng Đa số cá hãng, cạnh tranh, cho phép nhập file định dạng hãng khác lại hạn chế xuất kết sang định dạng hãng khác Để biết phần mềm dùng cho phép nhập/xuất định dạng này, kiểm tra danh sách File Type Option chức Open/Import Save As/Export phần mềm b Chuyển đổi qua định dạng trung gian Hầu hết phần mềm CAD nhập xuất file liệu dạng trung gian Các định dạng thường định nghĩa tổ chức tiêu chuẩn, độc lập với hãng hãng đề xuất chấp nhận rộng rãi Hiện nay, định dạng file IGES (đọc Ai-Jess), ACIS SAT sử dụng phổ biến Có thể tìm thấy tùy chọn mở/lưu cất theo định dạng hầu hết phần mềm CAD c Sử dụng tiện ích chuyển đổi Nhiều công ty phầm mềm cung cấp tiện ích chuyển đổi qua lại định dạng file cho phần mềm CAD/CAM Sử dụng tiện ích cho phép bảo toàn nhiều đặc tính thiết kế người dùng thường trả cho tiện ích 1.2 Các phần mềm trợ giúp thiết kế Máy vi tính ngày trợ giúp người nhiều công việc Công tác thiết kế thường chứa công đoạn tư duy, sáng tạo, tính toán, vẽ Phần trình bày số phần mềm thông dụng sử dụng để hỗ trợ công việc tính toán vẽ thiết kế sản phẩm 1.2.1 Phần mềm hỗ trợ tính toán MS.Excel phần mềm có khả hỗ trợ tính toán thiết kế tốt Trong Excel có sẵn nhiều hàm xử lý số liệu, từ hàm đơn giản tính tổng, tích, khai căn, hàm mũ, loga, hàm lượng giác tới hàm thống kê, dự báo… Một đặc điểm phù hợp Excel với toán thiết kế là: ô liệu Excel tự động cập nhật kết tính toán giá trị ô liên quan thay đổi Nhà thiết kế lặp lại phép thử, quan sát kết hiệu chỉnh đạt yêu cầu Trong lĩnh vực thiết kế khí, gói ứng dụng MITcal hoàn toàn chạy Excel, có khả năng: - Phân phối tối ưu tỉ số truyền cho hộp giảm tốc theo tiêu khác - Tính toán truyền bánh trụ, nón, trục vít - Xuất kết tính toán sang CAD thông qua ngôn ngữ VBA Bạn đọc tải gói ứng dụng dùng thử, qua học cách tạo lập bảng tính cho toán cụ thể riêng Autodesk Mechanical Desktop hỗ trợ tính trực tiếp chi tiết thông dụng trục, ổ, bánh răng, trục vít, then, then hoa … kết tính toán xuất trực tiếp hình chiếu 2D chi tiết tính Nhược điểm Mechanical Desk top không tạo mô hình 3D cho chi tiết Autodesk Inventor hỗ trợ tính toán chi tiết thông dụng, tương tự với Mechanical Desktop Ưu điểm Inventor kết tính sử dụng để tạo mô hình khối rắn Từ đó, ta dễ dàng kết xuất vẽ chế tạo, có đầy đủ kích thước, sử dụng trực tiếp cho việc lắp ráp hệ thống Autodesk Inventor số phần mềm 3D có thư viện tính toán đầy đủ cho chi tiết có công dụng chung (trục, ổ, bánh răng, trục vít…) Từ Inventor 2008, gói tính toán ANSYS hỗ trợ tính ứng suất, biến dạng chi tiết máy theo phương pháp phần từ hữu hạn tích hợp sẵn 1.2.2 Phầm mềm hỗ trợ vẽ thiết kế Hiện có nhiều phần mềm hỗ trợ thiết kế Mỗi phần mềm có ưu, nhược riêng Việc sử dụng phần mềm cho công tác thiết kế tùy thuộc vào ý muốn khả nhà thiết kế Với người bắt đầu, việc chọn phần mềm để học nên dựa vào tính sẵn có tài liệu, khả cài đặt máy Tất phần mềm CAD hỗ trợ thao tác cần thiết cho thiết kế tạo mô hình khối rắn, lắp ráp, mô chuyển động … bạn sử dụng thành thạo phần mềm CAD việc học sử dụng phần mềm CAD khác công việc đơn giản không thời gian Cần lưu ý rằng, khái niệm thiết kế có nghĩa làm việc với mô hình khối rắn tạo vẽ giấy truyền thống Một số phần mềm hỗ trợ thiết kế phổ biến tóm tắt Autodesk AutoCAD phần mềm trợ giúp thiết kế 2D 3D Phiên 1.0 đời tháng 12/1982 phần mềm CAD chạy máy tính cá nhân AutoCAD hỗ trợ nhiều ứng dụng lập trình API AutoLisp, Visual Lisp, VBA, NET vào object ARX, cho phép lập trình tùy biến tự động hóa thiết kế Phiên AutoCAD 2011 phát hành vào tháng 3/2010 Các file AutoCAD có đuôi DWG Lưu ý có định dạng DWG theo phiên AutoCAD có phiên thấp không đọc file DWG phiên cao Các mốc phiên DWG có R14 (1997), DWG 2000, 2004, 2007 2010 Autodesk Inventor phần mềm CAD hỗ trợ thiết kế khí 3D, mô sản phẩm giao tiếp thiết kế Phiên (Inventor 1.0) phát hành tháng 11/1999 Phiên 11 phát hành tháng 4/2006 Các phiên sau gắn với năm dương lịch thay số thứ tự Phiên Inventor 2011 phát hành vào tháng 3/2010 Solidworks phần mềm CAD 3D dùng cho thiết kế khí, giới thiệu lần năm 1995, mang tên Solidworks95 Solidworks 3,4 triệu kỹ sư 100.000 công ty toàn giới sử dụng Top Solid gói phần mềm tích hợp CAD/CAM, cho phép thiết kế gia công sản phẩm phần mềm Gói phần mềm Top Solid trải rộng lĩnh vực thiết kế gia công khí, từ khí thông dụng (Top Solid Design) giải pháp cụ thể, kim loại (Top Solid's Sheet Metal), gỗ (Top Solid' wood), chế tạo khuôn (Top Solid'Mold) chế tạo dụng cụ dập (Top Solid'Progress) Top Solid xếp hạng thứ số phần mềm CAD/CAM Pháp (Sau Catia Dassault Systemes) đứng thứ giới CATIA gói phần mềm CAD/CAM/CAE đa dụng, phát triển hãng Dassault Systemes (tác giả Solidworks) CATIA tên viết tắt thuật ngữ: “máy tính trợ giúp ứng dụng tương tác chiều (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application)” Gói phần mềm xây dựng cuối năm 1970 với mục đích hỗ trợ phát triển máy bay phản lực chiến đấu Mirage, sau sử dụng cho lĩnh vực công nghiệp khác hàng không, ô tô, tàu thủy … ProEngineer gói phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE, dành cho thiết kế gia công khí, phiên Pro/E phát hành năm 1987; phiên cuối mang tên Pro/E đánh số thứ tự Pro/E 2001 Từ 2002, phần mềm mang tên Pro/E Wildfire Phiên Pro/E wildfire 5.0 phát hành năm 2009 MasterCAM sản phẩm tích hợp CAD/CAM công ty phần mềm CNC (CNC Software Inc.) Đây phần mềm CAD/CAM viết dành cho người thiết kế người gia công MasterCAM cho phép người dùng thiết kế sản phẩm điều khiển máy gia công số (CNC) để gia công sản phẩm Bên cạnh thư viện máy CNC tích hợp sẵn, chương trình cho phép người dùng tạo thư viện 1.2.3 Kết nối CAD/CAM/CNC Thuật ngữ CAD/CAM viết tắt Computer - Aided Design (CAD) Computer Aided Manufacturing (CAM - máy tính trợ giúp gia công) CNC viết tắt Computer Numerically Controled machines (các máy điều khiển số máy tính) Trước có CAD, giới gia công sử dụng công cụ điều khiển số để gia công bề mặt phức tạp, yêu cầu xác sản xuất loạt lớn Từ năm 1950, máy gia công số sử dụng giấy đục lỗ để cung cấp liệu điều khiển cho động xác lập vị trí dụng cụ cắt Vào năm 1960, máy CNC phát triển mạnh mẽ, nâng mức độ tự động hóa lên tầm mới, nhờ việc tích hợp lặp phản hồi (Feedback loops) Tín hiệu từ dụng cụ cắt truyền máy tính, máy tính báo lại tín hiệu điều khiển dụng cụ cắt, trình gia công thực hiện, đòi hỏi tác động trực tiếp người vận hành máy CAD/CAM tích hợp: phát triển CAD ban đầu có ảnh hưởng đến công nghệ CNC có định dạng file liệu khác chương trình CAD CAM Sau này, phần mềm CAD AutoCAD, Inventor, Solid works tích hợp khả xuất liệu cho CAM ngược lại, phần mềm gia công Master CAM, có khả chấp nhận công cụ CAD Các gói phần mềm CAD/CAM tích hợp góp phần khai thông ngăn cách CAD/CAM 1.3 Tổng kết chương Nội dung chương giới thiệu tóm tắt khái niệm CAD, nhắc lại số kiến thức vẽ truyền thống giới thiệu mô hình CAD Các thiết kế với trợ giúp máy tính có đặc tính nhanh, hiệu xác, điều mà thiết kế tay khó có Hầu hết thiết kế khí xây dựng mô hình khối rắn - mô hình CAD tân tiến Từ mô hình khối rắn, ta dễ dàng tạo vẽ truyền thống cần nhờ tính tự động có sẵn phần mềm CAD Các phần mềm CAD nay, ngày cho phép dễ dàng chia sẻ kết thiết kế với với phần mềm CAM Chương Các nguyên tắc tạo mô hình khối rắn 2.1 Giới thiệu Trong phần mềm CAD, chi tiết đơn thường gọi Part Mỗi mô hình chi tiết hình thành từ khối Thuật ngữ Feature dùng để tập hợp thông tin khối Các thông tin bao gồm tham số hình dạng, kích thước, vị trí tương quan … thành phần hình học tạo nên khối Để thuận tiện, ta quy ước gọi tắt Feature khối Mô hình chi tiết (Part Model) tập hợp phần riêng rẽ chi tiết( Feature), mà chỉnh sửa nào, đa số Feature tạo từ phác thảo (Sketch) Các Feature liên kết với theo trình tự đặt người thiết kế Có nhiều cách để tạo mô hình chi tiết Lập định hướng thiết kế tốt giúp ta tạo lập chỉnh sửa mô hình dễ dàng Mô hình khối rắn hay 3D mô hình biểu diễn vật thể ba chiều (3D) hoàn chỉnh Mô hình bao gồm cạnh, mặt đặc điểm bên Mô hình khối rắn có đặc điểm sau: Dùng lệnh cắt khối rắn ta nhìn thấy toàn bên mô hình Mô hình dạng tính thể tích đặc tính khối lượng thường gọi Solid Các mô hình Solid Autodesk Inventor hình thành từ hai thuộc tính Feature-based Persistent Trong đó, Feature-based chi tiết tổ hợp từ Feature hole (lỗ), flange (Gờ mép), fillet (vê tròn), boss (vấu lồi) Thuộc tính Persistent mô hình tập hợp thông tin khối sở tiến trình hiệu chỉnh mô hình Ta thay đổi đặc điểm mô hình cách trở lại thay đổi Sketch mô hình thay đổi giá trị tham số sử dụng lệnh tạo mô hình Từ mô hình khối rắn ta tạo lập vẽ thiết kê hai chiều (2D) cách dễ dàng môi trường Draft Để tạo mô hình khối rắn, kiến thức vẽ 2D nguyên tắc hình thành cần thiết Trong phần 2.2 giới thiệu cách tạo mô hình khối rắn từ hình 2D Các cách tạo mặt phẳng tham chiếu vẽ hiệu chỉnh khối rắn trình bày phần 2.2 Để tạo chi tiết hoàn chỉnh cần phải có bước hiệu chỉnh khối rắn phần 2.3 Phần 2.4 đưa ví dụ tổng hợp để minh họa bước thiết kế hoàn chỉnh chi tiết Phần cuối 2.5 nội dung tổng kết chương 2.2 Tạo mô hình khối rắn từ hình phẳng (2D) Hình phẳng hay vẽ 2D tập hợp đoạn thẳng đường cong (đường tròn, cung tròn, elíp ) nằm mặt phẳng Trong vẽ 3D, mô hình dựng lên theo 10 STT Công việc Minh họa - Nhập bề rộng ổ lăn - Chọn Calculation để tính toán - Nhập tải tác dụng lên trục: Lực hướng kính, lực dọc trục, số vòng quay trục - Nhập thông số ổ: hệ số tải trọng động C, hệ số tải trọng tĩnh Co, hệ số kể đến ảnh hưởng tải trọng theo phương dọc trục Y theo phương hướng kính X… 10 - Nhập thông số thời gian làm việc, nhiệt độ làm việc ổ lăn … 11 - Nhập hệ số an toàn 12 - Nhập thông số hệ số ma sát chọn kiểu bôi trơn cho ổ Bước 3: Xuất mô hình 3D - Nhấn OK để hoàn thành, có mô hình ổ lăn hình 3.1 Hình 3.5 – Mô hình ổ lăn 33 3.6 Thiết kế Then Khi vẽ thiết kế then, cần khai báo kích thước then Kích thước then chọn theo đường kính trục Các thông số vẽ thiết kế then gồm: - Đường kính trục Chiều dài then Bề rộng then Chiều sâu rãnh then Khoảng cách xác định vị trí then theo phương dọc trục d L B T x d L Các bước thực để tạo mô hình then Inventor sau Bước 1: Tạo file kích hoạt lệnh thiết then Minh họa STT Công việc Tạo môi trường thiết kế: Kích menu File  New, chọn Tab Metric  Standard(mm).iam Kích hoạt lệnh thiết kế then: Trên Tab Design, kích hoạt lệnh Key Bước 2: Chọn then tiêu chuẩn dựa vào đường kính trục STT Công việc 13 - Chọn tiêu chuẩn then 14 - Chọn loại then thích hợp Minh họa 34 STT Công việc Minh họa 15 - Nhập đường kính trục 16 - Nhập số lượng then trục 17 - Nhập chiều dài then 18 - Kích chọn Creat new 19 - Kích bỏ chế độ chèn rãnh may 20 - Kích bỏ chế độ chèn rãnh trục 21 - Kích chọn chế độ chèn then Bước 3: Xuất mô hình 3D then - Nhấn OK để hoàn thành Hình 3.6 Mô hình then thiết kế 3.7 Thiết kế bu lông, vít Mô hình bulông, vít lấy thư viện chi tiết tiêu chuẩn Inventor Các thông số cần thiết để chọn bulông, vít gồm: - Đường kính danh nghĩa d - Chiều dài bu lông L 35 Các bước thực để tạo mô hình bu lông Inventor: Bước 1: Tạo file kích hoạt lệnh thiết bu lông STT Công việc Minh họa Tạo môi trường lắp ráp: Kích menu File  New, chọn Tab Metric  Standard(mm).iam Kích hoạt lệnh thiết kế then: Trên Tab Assembly, kích hoạt lệnh Place from content center Bước 2: Chọn bu lông tiêu chuẩn từ thư viện Inventor STT Công việc Kích Bolt để mở thư viện bu lông Chọn loại bu lông theo tiêu chuẩn Chọn Hex head Chọn bu lông Minh họa 36 STT Công việc Minh họa Nhập đường kính chiều dài bu lông Chọn Table View để xem thông số bu lông chọn Bước 3: Xuất mô hình 3D bu lông Nhấn OK kích chọn vị trí đặt bulông Hình 3.7 Mô hình bu lông thiết kế 37 Chương Lắp ráp mô 4.1 Nguyên tắc tạo mối lắp Một vật rắn xét hệ tọa độ Đề có khả di chuyển khả dĩ: - Tịnh tiến theo ba trục Ox, Oy Oz Quay quanh ba trục Ox, Oy Oz Nguyên tắc tạo mối lắp tạo ràng buộc vừa đủ để khống chế đủ khả di chuyển Trong phần mềm đồ họa, xét khả di chuyển chi tiết với chi tiết khác chi tiết cố định (Grounded), hai chi tiết không khả di chuyển với việc tạo mối lắp hai chi tiết hoàn thành Để minh họa nguyên tắc tạo mối lắp, xét ví dụ lắp ráp bánh lên trục sử dụng then (hình 4.1) Hình 4.1 Mô hình bánh lắp trục Những ràng buộc lắp ráp bánh với trục có then: - Đáy then phải tiếp xúc với mặt phẳng đáy rãnh then; - Mặt đầu then phải tiếp xúc với đầu mút rãnh; 38 - Mặt bên then phải tiếp xúc với mặt bên rãnh then; - Mặt lỗ moayơ phải tiếp xúc với bề mặt trục; - Mặt đầu moayơ phải tiếp xúc với vai trục; - Mặt bên rãnh then moayơ phải tiếp xúc với mặt bên then 4.2.Mô trình lắp ráp Để mô trình lắp ráp, ta tạo file standard.ipn Chọn Creat View để chèn cụm lắp ráp muốn mô Hộp thoại Select Assembly xuất Chọn Manual để tạo khoảng cách dịch chỉnh tay Chọn Automatic để nhập khoảng cách dịch chỉnh tự động Các bước thực trình mô lắp ráp minh họa bảng STT Cách bước thực Minh họa Chọn Tweak Components để thiết lập khoảng cách dịch chỉnh góc xoay + Direction: Chọn hướng di chuyển + Components: Chọn chi tiết di chuyển + Trail origin : Tạo đường dẫn 39 Chọn Precise View Rotation để tạo số gia góc nhìn mô Nhập giá trị góc vào ô Increment Chọn Animate để mô trình lắp ráp + Nhập thời gian gian mô + Chọn kiểu mô mục Motion Hình 4.2 minh họa cụm trục sau tháo rời Hình 4.2 Cụm trục tháo rời 4.3 Mô hoạt động hệ thống Để mô hoạt động hệ thống ta tạo file Standard.iam Sử dụng công cụ Constrain để ràng buộc mối quan hệ chuyển động + Chọn Assembly để ràng buộc quan hệ vị trí tương quan chi tiết với + Chọn Motion để ràng buộc chuyển động bánh với bánh + Chọn Transitional để tạo chuyển động rãnh 40 + Chọn Contraint Set để thay đổi vị trí đặt gốc tọa độ Sau tạo xong ràng buộc cần thiết ta chọn Drive Constraint thư mục để mô chuyển động hệ thống Chú ý: Kích chuột phải Angle chọn Drive Constraint trục đầu vào Hình Mô hoạt động hộp giảm tốc cấp khai triển 41 Chương BÁO CÁO THIẾT KẾ 5.1 Giới thiệu Qua chương trước, người học thiết kế vẽ mô hình 3D chi tiết, cụm chi tiết cấu máy Tuy nhiên, thực tế đòi hỏi chi tiết thiết kế cần kết xuất vẽ chế tạo Chương hướng dẫn cách tạo vẽ chế tạo theo tiêu chuẩn cho chi tiết máy thiết kế dạng khối rắn 5.2 Bản vẽ Các yêu cầu vẽ kỹ thuật đề cập môn học vẽ kỹ thuật khí Nội dung chương tập trung vào việc ứng dụng phần mềm Inventor để tạo vẽ kỹ thuật với đầy đủ thành phần theo tiêu chuẩn 5.2.1 Tạo vẽ 2D từ mô hình 3D Các bước kết xuất vẽ 2D từ mô hình 3D liệt kê STT Công việc Minh họa Kích menu File  New, chọn Tab Metric  am_iso.dwg, để tạo vẽ kỹ thuật Kích chọn Base tìm chọn file vẽ 3D cần kết xuất vẽ kỹ thuật Kích Orientation để chọn hướng chiếu 42 STT Công việc Kích chọn vị trí đặt hình chiếu Ta hình chiếu thứ chi tiết Để tạo hình chiếu tiếp theo, chẳng hạn hình chiếu cạnh chiếu bằng, chọn Projected Kéo chuột phía hình chiếu muốn tạo, kích chuột vào vị trí muốn đặt hình chiếu Để tạo hình chiếu phụ khác, chẳng hạn hình trích, mặt cắt, xoay hình chiếu… vào Auxiliary, Section, Detial… Minh họa 43 5.1.2 Ghi kích thước hiệu chỉnh Các bước tạo hình chiếu khác chi tiết hình chiếu đứng, hình chiếu bằng, hình chiếu cạnh, hình trích…Thực tế, vẽ chế tạo cần có đầy đủ kích thước thông số công nghệ Để bổ sung kích thước ta sử dụng Tab Annotate STT Công việc Minh họa Kích chọn Tab Annotate để ghi kích thước Kích chọn Dimension để ghi kích thước cho vẽ Để hiệu chỉnh kích thước, ta chọn Feature Notes, symbol… 5.1.3 Khung tên STT Công việc Minh họa Kích đúp chuột vào khung tên để chọn khổ giấy dự định in vẽ 44 Chọn khổ giấy hộp thoại Autocad blocks Chọn hộp thoại Edit Atributes để hiệu chỉnh khung tên vẽ Kích kép vào ô cần hiệu chỉnh, nhập lại nội dung theo ý muốn 5.1.4 Bản vẽ lắp Bản vẽ lắp cụm cấu máy tạo theo phương pháp Để tự động đánh số chi tiết, kích chọn Auto Balloon 45 Để tạo bảng kê chi tiết vẽ lắp, kích chọn Part list 5.3 Thuyết minh 5.3.1 Nội dung Một báo cáo thuyết minh thiết kế nên cấu trúc thành ba phần, mô tả chi tiết Mỗi phần bao gồm hay nhiều chương, tùy thuộc vào độ dài nội dung cần trình bày Phần Giới thiệu o Mô tả sản phẩm thiết kế:  Cấu tạo sản phẩm;  Nguyên lý làm việc; 46  Chức o Cách thức tính toán thiết kế:  Nguyên tắc tính toán;  Công cụ tính toán; o Các kết đạt Phần Tính toán o Phân tích động lực học chung cho toàn hệ thống; o Tính bền cho chi tiết; o Tính chọn chi tiết tiêu chuẩn; Phần Mô tả chi tiết sản phẩm o o o o Tên số lượng vẽ lắp; Tên số lượng vẽ chi tiết; Hướng dẫn lắp ráp; Hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa 5.3.2 Quy cách trình bày thuyết minh o Thuyết minh trình bày khổ giấy A4, in mặt; o Sử dụng Font chữ Time New Roman, cỡ chữ 14 47 [...]... công cụ hiệu chỉnh cơ bản để tạo moayơ cho bánh vít và ngõng trục cho trục vít Hình 3.2 Mô hình bộ truyền trục vít bánh vít 3.4 Thiết kế trục Với một trục cơ bản bao gồm các đoạn trục, vai trục, ngõng trục, rãnh then trên trục Để vẽ thiết kế trục cần có các thông số kích thước đường kính, chiều dài các đoạn trục, kích thước rãnh then và kích thước vát mép Hình 3.3 là một ví dụ trục cơ bản 29 Hình 3.3... thành vẽ thiết kế trục Hiệu chỉnh lại nếu cần Hình 3.4 Mô hình trục 3.5 Thiết kế ổ lăn Khi thiết kế máy, cơ cấu hoặc bộ phận máy, không thiết kế ổ lăn mà chọn ổ lăn tiêu chuẩn để dùng, dựa theo 2 chỉ tiêu cơ bản: Khả năng tải động C và khả năng tải tĩnh C0 Một ổ lăn tiêu chuẩn gồm các thông số cơ bản sau: - Đường kính trong d - Đường kính ngoài D - Bề rộng ổ B 31 D d B Các bước thực hiện để xuất ra... rộng bánh răng chủ động (Facewith) 6 - Nhập bề rộng bánh răng bị động (Facewith) Bước 3: Xuất ra mô hình 3D,hiệu chỉnh bộ truyền bánh răng - Nhấn OK để hoàn thành bộ truyền Sử dụng các công cụ hiệu chỉnh cơ bản để tạo moayơ cho bánh răng Hình 3.1 Bộ truyền bánh răng được thiết kế 27 3.3 Thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít Để vẽ thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít cần có các thông số sau: - Khoảng cách... sẽ được trình bày cụ thể ở mục 2.4 2.4 Hiệu chỉnh mô hình khối rắn Các thanh công cụ chính hiệu chỉnh khối rắn nằm trên thanh công cụ Panel được minh họa trong bảng 2.2 Bảng 2.2 Một số lệnh hiệu chỉnh cơ bản 1 Hole: Tạo các lỗ 2 Fillet: Bo tròn các cạnh 3 Chamfer: Vát mép các cạnh 4 Shell : Tạo các khối rỗng 5 Draft: Kéo các mặt Các lệnh hiệu chỉnh còn lại ít dùng hơn bao gồm Thread ( tạo ren), Split... 2.2 Mô hình khối rắn trước và sau hiệu chỉnh 13 2.5 Ví dụ tổng hợp Ví dụ tổng hợp này nhằm giúp người đọc hệ thống hóa và ứng dụng các lệnh hiệu chỉnh để xây dựng một mô hình điển hình trong lĩnh vực cơ khí Người đọc nên thực hiện theo các trình tự được trình bày Điều này không những giúp ích cho việc ứng dụng các lệnh hiệu chỉnh đã biết cho một ứng dụng cụ thể, mà còn có thể giúp cho người mới học... hoàn thành, có mô hình ổ lăn như hình 3.1 Hình 3.5 – Mô hình ổ lăn 33 3.6 Thiết kế Then Khi vẽ thiết kế then, cần khai báo kích thước then Kích thước then được chọn theo đường kính trục Các thông số cơ bản khi vẽ và thiết kế then gồm: - Đường kính trục Chiều dài then Bề rộng then Chiều sâu rãnh then Khoảng cách xác định vị trí của then theo phương dọc trục d L B T x d L Các bước thực hiện để tạo ra ... tiếp người vận hành máy CAD/ CAM tích hợp: phát triển CAD ban đầu có ảnh hưởng đến công nghệ CNC có định dạng file liệu khác chương trình CAD CAM Sau này, phần mềm CAD AutoCAD, Inventor, Solid works... dạng file chứa liệu kết thiết kế phần mềm CAD nói chung không giống Vì vậy, phần mềm CAD mở để đọc hay sửa file kết phần mềm CAD khác Thậm chí, phầm mềm CAD hầu hết phầm mềm ứng dụng khác, không... số lượng chi tiết thông tin khác cần 1.1.3 Các dạng mô hình CAD Một mô hình CAD (CAD Model) biểu diễn vật thể máy vi tính Một mô hình CAD thực chất tài liệu kỹ thuật vật thể máy tính Nó bao gồm