CÁC CHỨC NĂNG VÀ CÔNG NGHỆ CAD HIỆN ĐẠI

1 Các chức công nghệ hệ CAD đại CAD xuất vào trớc năm 1960, với t cách công cụ vẽ (Drafting Tool) Vì vậy, trớc đợc gọi "cây bút chì điện tử" (Electronic Pencil) Ngày nay, chức vẽ thiếu đợc CAD Theo thời gian, CAD đợc tích hợp nhiều chức Nhờ chức mà CAD trở thành công cụ tuyệt vời không cho nhà thiết kế mà nhà kinh doanh, quản lý, nghệ thuật, quân sự, Sau chức hệ CAD đại 1.1 Chức vẽ 1.2 Chức mô hình hoá Với hệ CAD đại, đối tợng làm việc chủ yếu kỹ s thiết kế vẽ mà mô hình Mô hình vẽ Mechanical Desktop Bản vẽ ngôn ngữ ngời kỹ s, nhng chứa hình chiếu, hình cắt, kích thớc, giải với quy ớc mà ngời kỹ s hiểu đợc Bản vẽ tài liệu "chết" Còn với mô hình, tháo, lắp, quan sát từ góc độ, cự ly khác nhau; tra khối lợng, thể tích chi tiết cụm chi tiết; "vận hành" để khảo sát động học, động lực học cấu; tính ứng suất biến dạng chi tiết, Điều vừa nói đợc minh hoạ qua hình Đó mô hình (bên trái) vẽ lắp (bên phải) bơm piston Nếu để ý, thấy mô hình, bơm đợc "tháo vỏ" để quan sát đợc bên 1.3 Chức phân tích Đó chức tính toán động học, động lực học, nhiệt, ứng suất, biến dạng, chi tiết, cấu, thiết bị hệ thống Các công cụ tính toán, phân tích xuất độc lập với CAD, nhng đợc tích hợp vào CAD để tận dụng khả đồ hoạ kỹ thuật ngày mạnh Sự tích hợp chức phân tích vào CAD làm xuất thuật ngữ mới: CAE (Computer Aided Engineering) Nhờ CAE, Mô hình đợc tạo phần mềm Autodesk Mechanical Desktop 4.0 (MDT4) tạo khảo sát đối tợng trình cách trực quan Hình bên ví dụ chức mô động lực học máy bơm2 Đồ thị ghi lại chuyển vị vận tốc đầu piston nhờ dẫn động vành quay Chức hay gặp phần mềm CAD tính toán học nhiệt nhờ phơng pháp phần tử hữu hạn Phần lớn hệ CAD có chức tính toán truyền khí thông dụng, nh bánh răng, xích, đai, cam, kèm theo th viện chi tiết tiêu chuẩn, nh ổ lăn, vòng bít, trục, chi tiết kẹp chặt, Chúng nối ghép với modul chuyên dùng, nh thiết kế khuôn, thiết kế đờng ống, thiết kế chi tiết vỏ mỏng, 1.4 Chức quản lý Đó chức lập kế hoạch sản xuất, kế hoạch cung ứng nguyên vật liệu, trình diễn cho khách hàng, huấn luyện, Đây chức mới, nhng có nhiều hứa hẹn thiếu đợc sản xuất đại Những công nghệ CAD Chức vẽ dù tốt đến đâu đảm bảo cho CAD thành công cụ trợ giúp thiết kế thực Muốn có môi trờng thiết kế phải có CAD 3D với chức mô hình hoá phân tích mạnh với công nghệ thiết kế Các công nghệ đảm bảo cho ngời kỹ s thiết kế theo "quy trình thuận", nh sơ đồ dới Cần ý toàn bớc đợc thực với CAD Phác thảo Lập mô hình Tính toán Kiểm nghiệm Chỉnh sửa Kết Các hệ CAD đại sử dụng công nghệ sau: 2.1 Thiết kế theo tham số (Parametric Design) Với công nghệ này, thay phải vẽ xác từ đầu (điều khó thực hiện), bắt đầu phác thảo, sau xác hoá cách gán kích thớc liên kết hình học cho đối tợng Chúng ta gán mối quan hệ kích thớc (ví dụ phụ thuộc đờng kính lỗ vào chiều dày moay ơ) để thay đổi chiều dày moay đờng kính tự động thay đổi theo Sử dụng tham số làm cho trình thiết kế đợc mềm dẻo Cũng nhờ công nghệ mà ngời dùng tự tạo th viện chi tiết máy cho riêng Mô hình đợc thực phần mềm Dynamic Designer ADAMS, chạy MDT4 2.2 Thiết kế hớng đối tợng (Feature Based Design) Công nghệ đánh dấu bớc tiến lớn công nghệ CAD Thay làm việc với đối tợng đơn giản, nh đờng thẳng, cung tròn, ngời dùng làm việc trực tiếp với bề mặt (trụ, ren, rãnh then), với chi tiết cụm lắp ráp (xem hình bên) Nhờ tạo mối ghép, khớp, cặp truyền động nh giới thực 2.3 Thiết kế thích nghi (Adaptive Design) Đến thời điểm công nghệ thiết kế thích nghi mới, có phần mềm Inventor Autodesk Nó cho phép tạo mô hình "thông minh", tự thay đổi kích thớc để lắp vừa với chi tiết đối ứng Trờng hợp dới ví dụ: (chi tiết thích nghi) không lắp vừa với vành (chi tiết cố định) kích th ớc chúng khác Sau lắp đợc mặt bên trái, tự thay đổi kích thớc để lắp vừa mặt bên phải vành Công nghệ thích nghi giúp cho trình thiết kế đợc mềm dẻo suất Khái quát số hệ CAD có Việt Nam Số hệ CAD gặp Việt Nam đến vài chục, sản phẩm nhà cung cấp tiếng bậc giới có mặt Phổ dụng nhóm sản phẩm Autodesk, hãng đứng hàng đầu giới cung cấp giải pháp phần mềm thiết kế Các phần mềm trợ giúp thiết kế khí chủ yếu Autodesk gồm có AutoCAD, Mechanical Desktop (MDT), Inventer Bên cạnh đó, thờng gặp phần mềm mạnh hãng hàng đầu khác, nh Cimatron, Pro/Engineer, SolidWorks Với xu hớng toàn cầu hoá trình độ thông tin nh việc cập nhật chức công nghệ tiên tiến dễ dàng Điều thể chỗ thời gian để hãng đa version đợc rút ngắn nhanh Một công nghệ đời hãng tháng sau thấy xuất sản phẩm hãng khác Vì vậy, không thấy có khác biệt đáng kể chức hệ CAD có Sự khác có cách đóng gói, cách cung cấp modul chức tới khách hàng nh nào, mà lý thơng mại Pro/Engineer phần mềm CAD/CAM/CAE Parametric Technology Corp hãng lớn, có bề dày doanh thu cao thị trờng CAD giới Mọi công việc khí: thiết kế thông thờng, khuôn, phần tử hữu hạn, lắp ráp, CAM (lập trình cho máy phay tới trục, tiện với trục C, cắt dây, ) thực Pro/E modul mở rộng Nhợc điểm lớn Pro/E khó học khó sử dụng Tuy chạy Windows nhng giao diện ngời dùng không theo chuẩn Windows quen thuộc Nhợc điểm thứ hai Pro/E đắt Theo số liệu chuyên gia nớc [*] giá Pro/E cao gấp lần giá Mechnical Desktop, gấp gần lần so với SolidWorks SolidWorks sản phẩm hãng tên (SolidWorks Corp.) Ưu điểm lớn giao diện hoàn toàn tơng thích với Windows giá phải Nhợc điểm SolidWorks chức vẽ (Draft) mô hình hóa bề mặt hạn chế Autodesk có sản phầm thiết kế khí chuyên dùng Mechanical Desktop (MDT) Inventor MDT chạy AutoCAD nên giao diện tơng tự AutoCAD Inventor chạy độc lập Bản thân MDT Inventor phần mềm CAD/CAE đảm nhiệm chức thiết kế thông thờng: mô hình hóa solid bề mặt, phần tử hữu hạn, th viện khí, tính truyền, Các công cụ đặc biệt khác, nh thiết kế chế tạo khuôn, CAM, phân tích động học động lực học hệ, đợc phát triển nhà phát triển thứ (MAI) Các công cụ chạy môi trờng MDT Inventor kế thừa chức sẵn có chúng, nhng modul tùy chọn Khách hàng chọn mua hay nhiều modul tùy theo nhu cầu thực tế Giải pháp khiến hệ thống bớt nặng nề giảm đáng kể chi phí cho giải pháp kỹ thuật cụ thể Các hệ CAD/CAE nói đáp ứng nhu cầu thiết kế, phân tích sản xuất, đồng thời có u điểm dễ sử dụng, giao diện ngời dùng thân thiện Giá chúng thuộc loại thấp Giá cho giải pháp CAD/CAM đầy đủ Autodesk khoảng nửa Pro/E., khoảng 2/3 Cimatron Một hệ CAD/CAM đợc biết đến nhiều Việt Nam Cimatron, sản phẩm Israel Về tính kỹ thuật, tính sử dụng giá tơng tự Pro/E Bảng so sánh dới đợc lấy từ tài liệu phân tích nớc [*], có giá trị tham khảo lựa chọn phần mềm Inventor5 Solid SolidWorks Pro/E EdgeV9 2001 2001 Dễ sử dụng Nhập vẽ DWG Xuất DWG (cho ACAD2000i, 2000, R12-R14 DXF cho R12) Công nghệ thiết kế tham số Công nghệ thiết kế thích nghi(*) Không Không Không Môi trờng làm việc tập thể ? ? Công nghệ (Sheet metal) Test lắp ghép chuyển động 2D, 3D Không Không Không Dùng tham số cho vẽ 2D Hệ thống trợ giúp hỗ trợ tiện lợi Tự động tạo kích thớc liên kết cho phác thảo (sketch) Tự động sửa lỗi chuyển liệu từ AutoCAD Hỗ trợ profil giao Không Không Không Hỗ trợ nhiều profil phác thảo Chia sẻ liệu DWG phác thảo Không Không Không Giao diện ngời dùng tiêu quan trọng, có thực tế nhiều nhà thiết kế giỏi lại không giỏi máy tính Hơn nữa, giao diện tốt cho phép tăng suất thiết 200% Xét tính Pro/E Cimatron đứng cuối bảng xếp hạng Giao diện chúng không theo chuẩn Windows, vốn thành nếp quen ngời dùng máy tính MDT, Inventor SolidWorks tạo môi trờng làm việc thoải mái cho ngời dùng nhờ hệ thống giao diện nhiều kênh, từ hộp công cụ đến menu chuẩn gõ phím, phím gõ tắt, Hệ thống nh đáp ứng tốt cho ngời dùng chuyên không chuyên (*) Công nghệ có Autodesk Inventor Hình trên, bên trái giao diện Inventor: có hộp công cụ trực quan, gần nh ngời dùng cần bấm chuột Bên phải giao diện Cimatron, có menu khô cứng, khó điều khiển Nhờ giao diện tốt, Inventor cho phép phác hoạ 218%, Edit mô hình chi tiết:: 237%, mô hình lắp ráp: 197%, xử lý cụm lắp ráp với 1000 chi tiết: 182%, cụm 3000 chi tiết: 217%, xuất vẽ tiêu chuẩn: 272% nhanh Pro/Engineer [1] Các sản phẩm Autodesk SolidWorks cung cấp cho ngời dùng hệ thống trợ gíup, công cụ huấn luyện phong phú, thiết thực tiện dụng Nhờ thế, làm quen với AutoCAD (số chiếm tới 60% ngời dùng CAD) Microsoft Windows tiếp cận hệ thống sau vài ngày huấn luyện  ...có thể tạo khảo sát đối tợng trình cách trực quan Hình bên ví dụ chức mô động lực học máy bơm2 Đồ thị ghi lại chuyển vị vận tốc đầu piston nhờ... bắt đầu phác thảo, sau xác hoá cách gán kích thớc liên kết hình học cho đối tợng Chúng ta gán mối quan hệ kích thớc (ví dụ phụ thuộc đờng kính lỗ vào chiều dày moay ơ) để thay đổi chiều dày moay... nhiều profil phác thảo Chia sẻ liệu DWG phác thảo Không Không Không Giao diện ngời dùng tiêu quan trọng, có thực tế nhiều nhà thiết kế giỏi lại không giỏi máy tính Hơn nữa, giao diện tốt cho